(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ  ：０．００５％〜０．１％、
Ｓｉ：０．０５％〜１．５％、
Ｍｎ：０．０５％〜１．５％、
Ｐ  ：０．２％以下、
Ｓ  ：０．０５％以下、
Ｃｒ：５〜１８％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる溶鋼から鋳片を鋳造し、次に１１００〜１３００℃の温度域に再加熱した後に、熱間圧延をして５５０℃以上でコイル状に巻き取り、その後５５０℃以上に３０分以上保持した後に冷却することを特徴とするさび止め油による防錆処理性に優れた鋼材の製造方法。
【請求項２】
溶鋼が、重量％で、
Ｍｏ：０．１〜２．５％、
Ｃｕ：０．１〜２．５％、
Ｎｉ：０．１〜２．５％
の１種以上を、さらに含有することを特徴とする請求項１に記載のさび止め油による防錆処理性に優れた鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は戸建て住宅、集合住宅、大型建築物、ビルディングや橋梁等の建造物の構造部材として用いられるさび止め油による防錆処理を施した上で用いられる鋼材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の安全基準の厳格化や機能性の追求等により、柱や梁用などの鋼材には、一層の高機能化が求められている。特に耐食性は、構造物の耐用年数を左右する重要な因子であり、その向上が求められている。その究極の例が、さびの発生を解消した建築構造用ステンレス鋼である。
【０００３】
構造用としては、耐食性や靭性に優れるＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−８Ｎｉ）の使用実績が多い。しかし、ステンレス鋼はＣｒやＮｉなどの高価な元素を多量に必要とするため、素材コストや製造コストは高価であり、機能的には優れるものの、その経済性には問題がある。
【０００４】
そこで、さびや腐食の発生は不可避であるものの、安価でかつ腐食の進行を抑制し、腐食量を最小限に抑えた鋼材が開発されている。
例えば、特開昭６０−１６２５０７号公報には、普通鋼のスラブの表面スケールを除去し、ガラス紙を付着して粗圧延した後、これを除去して仕上げ圧延を行い密着性と耐食性に優れた黒皮スケール皮膜を製造する方法が開示されている。
しかし、この方法はガラス紙の付着と剥離に伴い工程が増加すること、またこれらの工程能力は、一般に製造ラインの中で最も工程能力が低く、全体の生産能力を律速することになる。そのため、工程全体の生産能力が低下することにより、製造コストが上昇し、結局、この方法は耐食性は改善されるものの経済性には問題がある。
【０００５】
また、特開平８−１９９２８９号公報には、０．５０〜１．５０％のＣｒを含有した鋼において熱間圧延工程において母材とスケール間にクロム酸化膜を有する厚さ１０μｍ以下の酸化スケールを有するＨ形鋼が開示されている。
しかし、この発明は、本来耐食性が劣る普通鋼の表面に、耐食性に優れた酸化物層を生成させる技術である。したがって、酸化物層を貫通して腐食が進行するようになると、耐食性向上の効果が失われる。そのため、この方法では湿潤環境において、長期間にわたり普通鋼以下の低い腐食速度を維持することは不可能であり、建築物の長期耐久性を向上させることは不可能であると考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、建築物の柱や梁などの構造材を考えた場合、腐食環境は、外装材が出来上がるまでとその後の２つの期間に大別される。
後者は外気の自由な流入が外装材や内装材により規制されるため腐食環境としてはあまり厳しくない。むしろ、時間は短いものの風雨や埃などに直接曝される前者の期間の方が環境の腐食性は厳しい。
【０００７】
また、外装材の施工が終了するまでに、鋼材表面にさびが発生すると、その後外装材が形成された後も、さび層下で腐食が進行しやすいという問題が生じる。すなわち、実質的に構造材の耐久性を支配しているのは、さび発生に対する耐食性である。
【０００８】
したがって、構造物に耐食性を付与する最も経済的な手法は、素材の加工および施工期間の防食性能のみを高めることが最も効果的である。
【０００９】
鋼材の初期防錆処理として、さび止め油を塗布することが広く行われている。
しかし、金属表面に単純にさび止め油を塗布しただけでは、異物との機械的な接触により油膜は簡単に除去されてしまい、施工に先立って工場で行われる鋼材の穴あけや曲げなどの加工時や実際の施工段階において、充分な耐食性を付与することは不可能である。
【００１０】
したがって、安価に施工期間の耐さび性を向上させるには、異物との接触や傷などに対してもさび止め油の効果が持続する技術を開発することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、熱間圧延工程で鋼材表面に生成する酸化スケールの性状を改質すると、さび止め油を含浸しやすくなり異物と接触しても油分が残存すること、さらに、残存した少量の油分であっても充分は耐食性を発揮するための鋼組成を見出すことに成功し、さび止め油による防錆処理性に優れた鋼材の製造方法を見出した。
【００１２】
本発明の主旨は、以下の通りである。
（１）重量％で、
Ｃ  ：０．００５％〜０．１％、  Ｓｉ：０．０５％〜１．５％、
Ｍｎ：０．０５％〜１．５％、    Ｐ  ：０．２％以下、
Ｓ  ：０．０５％以下、          Ｃｒ：５〜１８％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる溶鋼から鋳片を鋳造し、次に１１００〜１３００℃の温度域に再加熱した後に、熱間圧延をして５５０℃以上でコイル状に巻き取り、その後５５０℃以上に３０分以上保持した後に冷却することを特徴とするさび止め油による防錆処理性に優れた鋼材の製造方法であり、
（２）溶鋼が、重量％で、
Ｍｏ：０．１〜２．５％、        Ｃｕ：０．１〜２．５％、
Ｎｉ：０．１〜２．５％の１種以上を、
さらに含有することを特徴とする前記（１）に記載のさび止め油による防錆処理性に優れた鋼材の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の溶鋼の成分範囲と製造方法の限定理由について述べる。
Ｃは、鋼の強度を向上させる元素ために有効な元素である。しかし、０．００５％未満では、構造用鋼として必要な強度を得ることができない。また、０．１％を超える過剰の添加は、母材靭性や溶接熱影響部の靭性を著しく低下させる。このため、下限を０．００５％、上限を０．１％とした。
【００１４】
Ｓｉは、脱酸剤として鋼中の固溶酸素を低減し、熱間加工性を確保するため溶鋼に添加する必要がある。０．０５％未満では脱酸効果が弱い。一方、１．５％を超えて添加すると母材と溶接部の靭性を損なうため、下限を０．０５％、上限を１．５％とした。
【００１５】
Ｍｎは、脱酸剤および脱硫剤として溶鋼に添加する必要がある。０．０５％未満では所定の効果が得られない。一方、１．５％を超えて添加すると母材と溶接部の靭性や割れ性を損なうため、下限を０．０５％、上限を１．５％とした。
【００１６】
Ｐは、多量に存在すると溶接性を害するのみならず、さび発生を促進する現象が現れる。そのため、０．２％以下に限定した。
【００１７】
Ｓは、主にＭｎＳなどの硫黄系介在物として、さびの起点となるだけではなく、腐食速度を高める原因にもなる。さらに、粒界に偏析し、熱間加工性を害する。そのため、０．０５％以下に規制する必要がある。Ｓは不純物として少ないほど好ましい。
【００１８】
Ｃｒは、大気環境において、腐食の発生抑制と腐食速度を低減する効果を有する。特に、さび発生の抑制に関しては、酸化スケールに含浸されたさび止め油と相乗効果を発揮する。また、一旦腐食が起こり、さび層が形成された際にも、さび層下での鋼材の全面腐食の速度を低減する作用がある。しかし、Ｃｒ添加量が少ないと、さび発生抑制と腐食速度低減に関して、その効果が弱い。
一方、過度に添加すると原材料費や製錬費用がかさむため、経済性が低下する。特に、５％未満の添加では、酸化スケールにさび止め油を含浸させても、屋外大気環境においてさび発生を抑制することができなくなる。以上の点から、下限を５％、上限を１８％とした。
【００１９】
Ｍｏ，ＣｕおよびＮｉは、Ｃｒと同様に大気環境において、腐食の発生抑制と腐食速度を低減する効果を有する。したがって、Ｃｒ添加による耐食性向上効果が弱い際には、Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉのうち１種以上を添加する必要がある。ただし、その量が少ないと効果が弱く、過度に添加すると原材料費や製造費用などが増し経済性が低下する。そこで、下限を０．１％、上限を２．５％とした。
【００２０】
ところで、鋼中の化学成分を上述した範囲に規制し、通常の方法で熱間圧延を行っただけでは、さび止め油を含浸しやすい鋼材とはならない。このような従来にない特性を発揮させるためには、上記の鋼の化学組成と併せて、以下に述べる製造方法にとり鋼板表面に生成する酸化スケールの性状を制御する必要がある。
【００２１】
本発明においては、まず、上述した範囲の化学組成からなる溶鋼を鋳造し、次に、１１００〜１３００℃の温度域に再加熱する。この温度に再加熱温度を限定した理由は、加熱中に内部酸化槽を厚く生成させるためと熱間加工により鋳片の圧延を容易にするため１１００℃以上の加熱が必要であり、加熱炉の性能と経済性から１３００℃を上限とした。
【００２２】
加熱した鋳片は、粗圧延、仕上げ圧延を行う。この熱間圧延温度は特に規定しないが、酸化スケールの生成を促進する点では、仕上げ熱延終了温度を８００〜１０００℃とすることが好ましい。１０００℃を超えての仕上げは、鋼板の結晶粒が粗大化し構造材料として必要な靭性が低下するため好ましくない。
【００２３】
仕上げ圧延後、５５０℃以上でコイル状に巻き取るのは、高温で巻き取るほど酸化スケールが厚く生成し、しかも表層が粉化するためである。５５０℃未満の巻き取りでは、所定の効果が得られないため、下限を５５０℃とした。また、巻き取り後、５５０℃以上に３０分以上保持するのは、酸化スケールを厚く、しかも多孔質化させるためである。温度は低いか、または時間が短いと効果が弱いため、温度は５５０℃以上、時間は３０分以上とした。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
表１の試作鋼を転炉溶製し、連続鋳造により鋳片に鋳造した。その後、加熱炉で再加熱後、粗圧延機および仕上げ圧延機で厚さ３mmまで圧延しコイル状に巻き取った。その後、コイルは保熱炉に入れ所定の温度に保持した。
【００２５】
さび止め油の含浸量については、以下の方法で調べた。質量を秤量した試験片にさび止め油をハケで塗布し、常温で３時間乾燥させる。その後、その表面をティッシュペーパーで強く拭いた。この作業は、ティシュペーパーに油の付着が見られなくなるまで繰り返し行い、鋼材の単位表面積当たりの油分残存量を求めた。なお、さび止め油としては、ＪＩＳ  Ｋ  ２２４６に記載されている溶剤希釈形さび止め油３種１号を用いた。
【００２６】
耐さび性については、以下の方法で評価した。大きさ１００mm×７０mmに切断した鋼材に、さび止め油をハケで塗布し、常温で３時間乾燥させた。その後、その表面をティッシュペーパーで強く拭いた。この作業は、ティッシュペーパーに油の付着が見られなくなるまで繰り返し行い、その後、３５℃に加熱した５％ＮａＣｌ水溶液を１００時間噴霧した。さび発生の程度は、画像処理装置によりさびの面積率を計測した。
【００２７】
番号１〜６は、加熱温度、巻き取り温度、保定条件を本発明の範囲として、Ｃｒの添加量を変化させたものである。耐さび性（塩水噴霧試験後のさび発生面積率）とＣｒ量との関係を図１に示す。番号１および２は、Ｃｒの添加量が本発明の範囲未満の比較例である。さび止め油の含浸量はＣｒ添加量には依存しないものの、Ｃｒ添加量が５％未満ではさび発生の程度が大きい。
【００２８】
また、番号７〜１３は溶鋼の成分は一定として製造条件を変化させたものである。製造条件が変わるとさび止め油の含浸量が大きく異なることが分かる。番号７は加熱温度が本発明の範囲よりも低温であり、さび止め油の含浸量が少なく耐さび性が悪い。同じく、番号９は巻き取り温度が本発明の範囲よりも低温の例、番号１１は巻き取り後空冷したもの、番号１２は巻き取り後の保定時間が短いものであるが、いずれも耐さび性が悪い。
【００２９】
以上より、Ｃｒの添加量を適切な範囲に規制すると共に、加熱温度、巻き取り温度および保定条件を共に制御することにより、さび止め油により高い耐さび性を付与させることが可能な防錆処理用鋼材が製造可能であることが分かる。
【００３０】
次に、番号１４〜２６は、Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉの添加効果を示した例である。これらの元素のうち１種もしくはそれ以上を溶鋼に加えることにより、耐さび性が著しく向上することが分かる。
【００３１】
【表１】
0003839946.tif 000002
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、戸建て住宅、集合住宅、大型建築物、ビルディングや橋梁等の建造物の構造部材として用いられるさび止め油の効果を充分に生かした耐食性に優れる鋼材を安価に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塩水噴霧試験後のさび発生面積率とＣｒ添加量との関係を示した図である。
【図１】
0003839946.tif 000003