船舶用熱軋型鋼及其製造方法

2023-05-25 02:18:51

專利名稱：：船舶用熱軋型鋼及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及用於運煤船(coalship)、礦砂船(orecarrier)、礦砂煤兩用船(orecoalcarrier)、原油油船(crudeoiltanker)丄PG船(液化石油氣船，LPGcarrier)丄NG船(液化天然氣船，LNGcarrier)、化學品運輸船(chemicaltanker)、貨櫃船(containership)、散裝貨船(bulkcarrier)、運木船(logcarrier)、碎木專用船(chipcarrier)、冷藏貨船(refrigeratedcargoship)、汽車專用船(purecarcarrier)、重貨船(heavyloadcarrier)、RORO(滾裝船，roll_on/roll_offship)、石灰石專用船(limestonecarrier)、水泥專用船(cementcarrier)等的船舶用型鋼。本發明特別涉及用於由海水造成的嚴酷腐蝕環境下的壓載艙(ballasttank)的縱梁(縱向材料)等的船舶用熱軋型鋼及其製造方法。這裡，熱軋型鋼是指通過熱軋而成形為最終形狀的型鋼(與此相對，以厚鋼板作為原材的型鋼是通過將厚鋼板切割為預定的尺寸後焊接而得到型鋼的最終形狀的)。而且，用於縱梁(縱向材料)等的船舶用熱軋型鋼，具體而言是指通過熱軋而成形的等邊角鋼(equallegangle:AB)、不等邊角鋼(unequallegangle:ABS)、不等邊不等厚角鋼(imeqimllegandthicknessangle:NAB)、槽鋼(channelbeam:CB)、5求扁鋼(bulbplate:BP)、T型鋼(T-bar)等。
背景技術：
：船舶的壓載艙在沒有貨物時注入海水而起到可以使船舶穩定航行的作用。因此，壓載艙處於非常嚴酷的腐蝕環境(corrosionenvironment)下。因此，用於壓載艙的鋼材的防腐蝕方面，通常並用利用環氧樹脂塗料(印oxypaint)的防腐蝕塗膜(anti-corrosionpaintfilm)的形成禾口陰極保護(cathodicprotection)。但是，即使採取這些防腐蝕對策，壓載艙的腐蝕環境依然處於嚴酷的狀態。S卩，對於向壓載艙中注入了海水的情況，完全浸漬於海水中的部分由於陰極保護髮揮作用，因此能夠抑制腐蝕。但是，壓載艙的最上部附近，特別是上甲板(upperdeck)的內側不是浸漬於海水中，而是處於僅淋浴海水飛沫的狀態。因此，在該部位，陰極保護不發揮作用。而且，由於鋼板溫度因陽光而上升，因此該部位形成更加嚴酷的腐蝕環境。另一方面，對於沒有向壓載艙注入海水的情況，陰極保護完全不起作用，因此由於殘留附著鹽分而受到嚴重的腐蝕。因此，處於上述嚴重的腐蝕環境下的壓載艙的防腐蝕塗膜的壽命一般為約10年，約為船舶壽命(約20年)的一半。因此，實際情況是剩餘的10年間通過進行修補塗裝(r印airpainting)等處理來維持耐腐蝕性。但是，由於壓載艙的腐蝕環境非常地嚴酷，因此即使進行修補塗裝也難以使其效果長時間地持續。並且，修補塗裝是在狹窄的空間內操作，因此就操作環境而言並不優選。因此，期待開發出儘可能延長至補修塗裝的時間、並且能夠減輕操作負荷的耐腐蝕性優良的鋼材。因此，提出了幾個提高在壓載艙等嚴酷腐蝕環境下使用的鋼材本身的耐腐蝕性的技術。4例如，日本特開昭48-050921號公報(專利文獻1)公開了在C:0.20質量％以下的鋼中添加Cu:0.050.50質量％、W:0.01小於0.05質量％作為耐腐蝕性改善元素(elementthatimprovescorrosionresistance)，並且添力口了0.010.2質量%的Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Te及Be中的1種或2種以上的耐腐蝕低合金鋼(anti-corrosionlowalloysteel)。另外，日本特開昭48-050922號公報(專利文獻2)中公開了在C:0.20質量％以下的鋼材中添加Cu:0.050.50質量％、W:0.050.5質量％作為耐腐蝕性改善元素，並且添加了0.010.2質量X的Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Te及Be中的l種或2種以上的耐腐蝕性低合金鋼。另外，日本特開昭48-050924號公報(專利文獻3)中公開了在C:0.15質量％以下的鋼中添加了Cu:O.05小於0.15質量X、W:0.050.5質量％的耐腐蝕性低合金鋼。另外，日本特開平07-034197號公報(專利文獻4)中公開了在C:0.15質量％以下的鋼中添加P:0.030.10質量％、Cu:0.11.0質量％、Ni:0.21.0質量％作為耐腐蝕性改善元素的低合金耐腐蝕鋼材上塗布焦油環氧塗料(tar印oxypaint)、純環氧塗料(pure印oxypaint)、無溶齊鵬環氧塗料(印oxypaintwithoutsolvert)、聚氨酯塗料等防腐蝕塗料，從而得到樹脂包覆的壓載艙。該技術通過提高鋼材本身的耐腐蝕性而延長防腐蝕塗裝的壽命，期望在船舶的使用期間即2030年中實現不需維護(maintenance-free)。另外，日本特開平07-034196號公報(專利文獻5)提出了在C:0.15質量％以下的鋼中添加Cr:0.25質量％作為耐腐蝕性改善元素來提高耐腐蝕性，期望實現船舶的不需維護。而且，在日本特開平07-034270號公報(專利文獻6)中提出了壓載艙的防腐蝕方法，其特徵在於，將在C:0.15質量％以下的鋼中添加了Cr:0.25質量％作為耐腐蝕性改善元素的鋼材作為構成材料使用，並且使壓載艙內部的氧氣濃度相對於大氣中的數值為0.5以下的比率。另外，日本特開平07-310141號公報(專利文獻7)提出了通過在C:O.1質量％以下的鋼中添加Cr:0.53.5質量％來提高耐腐蝕性，期望實現船舶的不需維護。而且，日本特開2002-266052號公報(專利文獻8)中公開了通過在C:0.0010.025質量％的鋼中添加Ni:0.14.0質量％來提高耐塗膜損傷性(paint-filmdamageresistance)，減少修補塗裝等維護費用的船舶用鋼材。另外，日本特開2000-017381號公報(專利文獻9)公開了通過在C:0.010.25質量％的鋼中添加Cu:0.012.00質量％、Mg:0.00020.0150質量％，而在船舶外板、壓載艙、貨油艙、鐵礦石貨艙等使用環境中具有耐腐蝕性的船舶用鋼。而且，日本特開2004-204344號公報(專利文獻10)中公開了在C:O.0010.2質量X的鋼中複合添加Mo、W和Cu，並限定作為雜質的P、S的添加量，從而抑制了原油油槽中發生的全面腐蝕、局部腐蝕的鋼。
發明內容但是，構成壓載艙等的鋼材上通常塗布有富鋅底漆(zinc-primer)、環氧樹脂塗料等。在上述專利文獻13公開的技術中，並沒有對這些塗膜存在下的耐腐蝕性做充分的研究，因此有進一步研究的必要。並且，專利文獻4所公開的鋼材為了提高基體金屬的耐腐蝕性，較大量地添加達0.030.10質量X的P，因此在焊接性(weldability)和焊接部韌性(toughnessofweldjoints)方面存在問題。而且，專利文獻5和專利文獻6公開的鋼材含有0.25質量％的Cr，並且，專利文獻7公開的鋼材含有較多的達0.53.5質量％的Cr，因此均在焊接性及焊接部韌性方面存在問題。並且，這些Cr含量高的鋼材存在製造成本增加的問題。另外，專利文獻8公開的鋼材由於C含量低、Ni含量高，因此存在製造成本增加的問題。而且，專利文獻9公開的鋼材必須添加Mg，因此存在煉鋼成品率不穩定、且鋼材的機械特性也不穩定的問題。另外，專利文獻10公開的鋼材是為了在原油油槽內的H^存在的環境下使用而開發出的耐腐蝕鋼，在H^不存在的壓載艙中的耐腐蝕性尚不清楚。而且，沒有對上述壓載艙塗布後的狀態下的耐腐蝕性進行研究。因此，當用於壓載艙時，有必要進一步研究耐腐蝕性。—般而言，船舶是將厚鋼板(thickplates)、薄鋼板、型鋼、棒鋼等鋼材進行焊接而建造的，並對該鋼材的表面實施防腐蝕塗裝。上述防腐蝕塗裝通常塗敷富鋅底漆作為一次防鏽(primaryrustprevention)，在進行次裝配或主裝配後，實施環氧樹脂塗裝作為二次塗裝(主塗裝)(secondaryrustprevention)。因此，船舶的鋼材表面的大部分實施了富鋅底漆和環氧樹脂塗裝的2層結構的防腐蝕塗裝。並且，焊接部由於焊接時的熱量而造成富鋅底漆燒損(burnedout)，因此作為焊接後至主塗裝期間的防鏽對策，實施利用富鋅底漆的修補塗裝(補漆)(touch-up)。但是，當到主塗裝的時間短時，有時也不進行修補塗裝。並且，建造後長年使用的船舶，存在上述塗膜老化而無法充分發揮作為防鏽塗膜的功能的部分、塗膜剝離從而鋼板成為裸露狀態的部分。S卩，進行航行的船舶的鋼材表面上存在實施了富鋅底漆和環氧樹脂塗裝的2層塗裝的部分、僅有環氧樹脂塗裝的部分和裸露狀態的部分3種狀態。因此，為了提高船舶的耐腐蝕性，需要在上述的任何狀態下均顯示優良的耐腐蝕性的鋼材。用於船舶的厚鋼板，從降低使用鋼材量來降低成本及確保安全性的觀點出發，正在進行高強度化，並使用屈服應力YP(yieldstrength)為315MPa以上、拉伸強度TS(tensilestrength)為440MPa以上的高強度材料。厚鋼板的情況下，強度和韌性的控制通常是通過調整控制軋制和加速冷卻工藝(TMCP:Thermo-MechanicalControlProcess,熱機械控制工藝)的條件來實現的。另一方面，壓載艙的縱向材料等所使用的鋼材中，特別是不等邊不等厚角鋼、T型鋼等熱軋型鋼，與相同船舶所使用的厚鋼板等相比較，截面形狀和尺寸複雜，因此難以採用與厚鋼板相同的TMCP來作為強度和韌性的控制方法。特別是，由於需要在考慮型鋼軋制中途的彎曲、翹曲的同時進行材質的鑄就，因此為了製成屈服應力YP為315MPa以上的高強度型鋼，需要研究型鋼獨特的製造方法。因此，本發明的目的在於廉價地提供即使在船舶的壓載艙等嚴酷的腐蝕環境下也不會被塗膜的存在狀態所左右而發揮優良的耐腐蝕性，能夠延長至修補塗裝的時間，進而能夠實現減少修補塗裝操作的耐腐蝕性優良且具有YP為315MPa以上的強度的船舶用熱軋型鋼。本發明人為了開發即使在由海水造成的嚴酷腐蝕環境下也不受表面狀態(塗膜的存在狀態)左右而顯示優良的耐腐蝕性、並且具有高強度的型鋼而進行了專心研究。結果發現通過將W和Cr作為必須元素添加，並且在適當範圍內含有Sb、Sn等提高耐腐蝕性的元素，能得到在富鋅底漆和環氧樹脂塗裝的2層塗膜狀態、環氧樹脂塗膜狀態及裸露狀態中的任意一種狀態下均顯示出優良的耐腐蝕性的船舶用熱軋型鋼，及為了不損害生產率和焊接性而實現型鋼的高強度化，通過(a+Y)兩相區軋制(hotrollingduring(y+a)region)而導入力口工鐵素體(strainhardeningferrite)是有效的，從而完成了本發明。S卩，本發明是耐腐蝕性優良的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，具有如下成分組成含有C:0.030.25質量％、Si:0.050.50質量％、Mn:0.12.0質量％、P:0.025質量％以下、S:0.01質量％以下、Al:0.0050.10質量％、W:0.011.0質量％、Cr:0.01質量％以上且小於0.20質量％、N:0.0010.008質量％，餘量由Fe及不可避免的雜質構成，且具有由含有加工鐵素體的鐵素體和珠光體組織(pearlite)構成的顯微組織(microstructure)。本發明的船舶用熱軋型鋼，優選在上述成分組成的基礎上，還含有屬於下述AE組中的至少一組的成分。.A組選自Sb:0.0010.3質量％及Sn:0.0010.3質量％中的1禾中或2禾中；B組選自Cu:0.0050.5質量％、Ni:0.0050.25質量％、Mo:0.010.5質量^及Co:0.011.0質量％中的l種或2種以上；C組選自Nb:0.0010.1質量％、Ti:0.0010.1質量％、Zr:0.0010.1質量^及V:0.0020.2質量％中的l種或2種以上；D組B:0.00020.003質量％;E組選自Ca:0.00020.01質量％、REM:0.00020.015質量X及Y:0.00010.1質量％中的1種或2種以上。並且，本發明的船舶用熱軋型鋼，優選在其表面上具有下述的任意一種環氧樹脂塗膜；富鋅底漆塗膜；及富鋅底漆塗膜和環氧樹脂塗膜。而且，本發明是船舶用熱軋型鋼的製造方法，其特徵在於，在製造上述船舶用熱軋型鋼時，將具有上述組成的鋼原材加熱至1000135(TC，然後，實施使Ar3溫度(Ar3相變點)以下的累積軋制率為1080%、軋制結束溫度(finishingtemperature)為(Ar3-30°C)(Ar3-180°C)的熱軋，然後放冷(aircooling)。本發明的上述製造方法，優選以使型鋼截面內的溫度差為50°C以內的方式進行A^溫度以下的熱軋。具體實施方式(組成)本發明人為了開發在用於航行的船舶的鋼材所存在的3種狀態，即具有富鋅底漆和環氧樹脂塗膜2層塗膜的狀態、僅有環氧樹脂塗膜的狀態及裸露狀態的任意一種狀態下均具有優良的耐腐蝕性的船舶用熱軋型鋼，進行了以下的實驗。將添加有各種合金元素的鋼進行實驗室熔煉後，熱軋製成板厚5mm的熱軋板。從這些熱軋板上裁取5mmtX100mmWX200mmL或5mmtX50mmWX150mmL的試驗片，對該實驗片的表面實施噴砂處理(shotblasting)，除去表面的鏽皮(scale:氧化覆膜)或油分之後，製造實施了下述3種表面處理的暴露試驗(exposuretest)用試驗片。條件A:在試驗片表面上形成富鋅底漆(膜厚約15i！m)和焦油環氧樹脂塗料(膜厚約100iim)2層覆膜條件B:在試驗片表面上形成焦油環氧樹脂塗料(膜厚約100i！m)的單層覆膜條件C:僅對試驗片表面實施了噴砂處理的裸露狀態(無防腐蝕覆膜)之後，在模擬實船壓載艙的上甲板內側的腐蝕環境的條件下，將上述試驗片供於腐蝕試驗。具體而言，供於以(35。C、5質量XNaCl溶液噴霧X2小時)一(60。C、RH(相對溼度)5質量％X4小時)一(50°C、RH95質量％X2小時)為一個循環、進行132個循環的鹽水噴霧乾濕反覆腐蝕試驗。對於具有塗膜的條件A和B的試驗片，在試驗前用切削刀賦予呈一字形的從塗膜上到鋼基表面的長80mm的劃痕(scratch)，在試驗後，測定劃痕周圍產生的塗膜膨脹面積(areaofpaintswelling)，由此評價耐腐蝕性。並且，對於沒有塗膜的條件C的試驗片，在試驗後用鹽酸進行脫鏽(derust)，由該脫鏽後的試驗片重量和腐蝕試驗前的試驗片重量的差(減少量)算出平均板厚減少量，由此評價耐腐蝕性。根據上述腐蝕試驗的結果，將由各合金元素產生的提高耐腐蝕性的效果、各試驗片表面的塗膜條件歸納示於表l。簡單地敘述該結果1)條件A(富鋅底漆+焦油環氧樹脂塗裝的2層塗膜)的情況對耐腐蝕性的提高最有效的元素為Cr，其次為W，然後為Sb。2)條件B(僅有1層焦油環氧樹脂塗膜)的情況對耐腐蝕性的提高最有效的元素為W，其次為Sb、Sn。3)條件C(裸露狀態)的情況對耐腐蝕性的提高最有效的元素為W，其次為Sb、Sn。4)若複合添加W和Cr，則條件A下的耐腐蝕性比單獨含有時更高，若追加添加Sb、Sn，則不僅在條件A下，而且在條件B、C下也發揮顯著的改善效果。5)Mo的添加，在條件A、B、C下均使耐腐蝕性稍有提高，Cu、Ni、Co在條件A、C下使耐腐蝕性稍有提高。表1-18耐腐蝕性試驗所使用的試驗片的條件tableseeoriginaldocumentpage9(對於提高耐腐蝕性的效果)0<1<2<3<4<5<6<---------------*(無效果)(有效果)(效果大)(有顯著效果)基於上述試驗的結果，本發明採用複合添加作為提高耐腐蝕性的基本元素的W和Cr的成分體系，而且，對於要求耐腐蝕性的情況，採用追加添加選自Sb、Sn的1種或2種的成分設計。並且，對於要求更優良的耐腐蝕性的情況，添加選自Ni、Mo、Co、Cu的1種或2種以上。接著，對本發明的耐腐蝕性優良的船舶用熱軋型鋼應具有的成分組成進行說明。C:0.030.25質量％C是提高鋼的強度的有效元素，本發明中為了獲得所期望的強度，需要含有0.03質量％以上。另一方面，若添加超過O.25質量％，則使焊接熱影響部(HAZ:HeatAffectZone)的韌性降低。因此，使C含量為0.030.25質量％的範圍。另外，從下述的通過加工鐵素體而兼具強度和韌性的觀點出發，優選C為0.050.20質量％的範圍。Si:0.050.50質量％Si是作為脫氧劑(deoxidizingagent)、並用於提高鋼的強度而添加的元素，本發明中添加0.05質量％以上。但是，若添加超過0.50質量％，則使鋼的韌性降低，因此使Si的上限為O.50質量％。Mn:0.12.0質量％Mn是具有防止熱脆性(hotshortness)、提高鋼的強度的效果的元素，添加0.1質量％以上。但是，若添加Mn超過2.0質量％，則使鋼的韌性及焊接性降低，因此使上限為2.0質量％。優選為O.51.6質量％的範圍。P:0.025質量％以下9P是使鋼的母材韌性、焊接性和焊接部韌性降低的有害元素，優選儘可能地減少。特別是，若P的含量超過0.025質量X，則母材韌性(toughness)及焊接部韌性的降低增大。因此，使P為0.025質量X以下。優選為0.014質量％以下。即使不添加P也是可以的，但在工業生產中實際的下限為約0.005質量％。.S:O.01質量％以下S是使鋼的韌性及焊接性降低的有害元素，因此優選儘可能地減少，在本發明中，為。o:01質量％以下。即使不添加S也是可以的，但在工業生產中實際的下限為約0.001質Al:0.0050.10質量％A1是作為脫氧劑添加的元素，需要添加0.005質量X以上。但是，若添加超過0.10質量^，則由於鋼基的腐蝕而溶出的Al3+造成鋼基表面的pH降低、耐腐蝕性變差，因此使Al含量的上限為O.10質量％。W:0.011.0質量％W如上所述，具有使在富鋅底漆和環氧樹脂塗膜存在下的鋼的耐腐蝕性提高的效果，特別是具有使環氧樹脂塗膜存在下及裸露的狀態下的耐腐蝕性顯著提高的效果。因此，在本發明中，是作為提高耐腐蝕性的最重要的元素之一。上述效果通過添加W:0.01質量％以上而表現出來。但是，若添加量超過1.0質量％，則上述效果飽和。因此，使W的含量為0.011.0質量％的範圍。優選為0.020.3質量％的範圍。更優選為O.2質量％以下。W具有上述提高腐蝕性的效果的理由在於*在隨著鋼板的腐蝕而產生的鏽中生成W042—，該W042—的存在，能抑制氯化物離子侵入鋼板表面，*在鋼板表面的陽極部等pH降低的部位，生成難溶性的FeW04，該FeW04的存在，也能抑制氯化物離子侵入鋼板表面，等，由此，能有效地抑制鋼的腐蝕。並且，通過W042—的緩蝕作用(inhibitioneffect)，也能抑制鋼的腐蝕。Cr:0.01質量％以上且小於0.20質量％Cr是在富鋅底漆和環氧樹脂塗膜存在下表現出優良的耐腐蝕性的成分，在本發明的船舶用熱軋型鋼中是重要的元素之一。上述提高耐腐蝕性的效果，推測由於下述理由而產生。對於富鋅底漆存在的情況，富鋅底漆中的Zn溶出於表面，生成ZnO或ZnCl24Zn(0H)2等Zn系腐蝕產物(zinc-basedcorrosionproduct)。推測Cr作用於該Zn系腐蝕產物，具有進一步提高由Zn系腐蝕產物所產生的鋼基防腐蝕性的作用。這樣的富鋅底漆存在下的Cr的耐腐蝕性提高效果在含有0.01質量％以上時表現出來。但是，若含有0.20質量％以上，則使焊接部韌性降低。因此，使Cr含量為0.01質量％以上且小於0.20質量％的範圍。優選為0.020.15質量％的範圍。另外，如上所述，若同時添加上述範圍的Cr及W，則得到協同效果，無論塗膜的種類或有無，都能得到極良好的耐腐蝕性。N:0.0010.008質量％N是對於鋼的韌性有害的成分。因此，為了實現韌性的提高，優選儘可能地減少N，使其為0.008質量％。但是，工業上難以將N降低至小於0.001質量X。因此，在本發明中，使N含量為0.0010.008質量％的範圍。本發明的船舶用熱軋型鋼為了進一步提高耐腐蝕性，在上述成分的基礎上，還可以添加下述的成分。Sb:0.0010.3質量％及Sn:0.0010.3質量％中的1種或2禾中Sb在富鋅底漆和環氧樹脂塗膜存在下、環氧樹脂塗膜存在下及裸露狀態的任意一種狀態下，均具有提高耐腐蝕性的效果。另外，Sn具有提高環氧樹脂塗膜存在下及裸露狀態下的耐腐蝕性的效果。Sb、Sn的上述效果認為是由於抑制了鋼板表面的陽極部等pH降低的部位的腐蝕的緣故。這些效果是通過同時含有0.001質量％以上的Sn、Sb而表現出來的。但是，若添加超過0.3質量％，則母材韌性及HAZ部韌性降低，因此優選分別在0.0010.3質量％的範圍內進行添加。另外，進一步優選同時添加Sb及Sn。Cu:0.0050.5質量％、Ni:0.0050.25質量％、Mo:0.010.5質量％及Co:0.011.0質量％中的1種或2種以上Cu、Ni、Mo及Co具有提高富鋅底漆和環氧樹脂塗膜存在下及裸露狀態的鋼的耐腐蝕性的效果，Mo還具有在環氧塗膜存在下提高耐腐蝕性的效果。因此，在想要進一步提高耐腐蝕性時，可以輔助地含有這些元素。Cu、Ni、Mo、Co的上述效果認為是由使鏽粒子微小化的作用而產生的。而且，對於Mo的情況，考慮是由於在鏽中生成Mo0/—，因此有助於抑制氯化物離子侵入鋼板表面。這些效果在含有Cu、Ni為0.005質量％以上、Mo為0.01質量％以上、Co為0.01質量％以上時表現出來。但是，即使添加Cu:超過0.5質量％、Ni:超過0.25質量％、Mo:超過0.5質量X、Co:超過1.0質量％，其效果飽和，在經濟上也變得不利。因此，Cu、Ni、Mo及Co優選分別在上述範圍內進行添加。而且，本發明的熱軋型鋼為了提高強度或提高韌性，在上述成分的基礎上，還可以含有下述成分。*Nb:0.0010.1質量X、Ti:0.0010.1質量X、Zr:0.0010.1質量％及V:0.0020.2質量％中的l種或2種以上Nb、Ti、Zr及V均是提高鋼的強度的元素，可以根據需要的強度選擇添加。為了得到這種效果，優選添加Nb、Ti、Zr分別為0.001質量％以上，V為0.002質量％以上。但是，若添加Nb、Ti、Zr超過0.1質量％，並且V超過0.2質量％，則韌性反而降低，因此優選Nb、Ti、Zr、V以上述值為上限進行添加。優選的上限為0.04質量％。在這些元素中，從焊接部韌性的觀點出發Ti為最優選，Nb為次優選。B:0.00020.003質量％B是提高鋼的強度的元素，可以根據需要含有。為了得到上述效果，優選添加0.0002質量％以上。但是，若添加超過0.003質量％，則韌性反而降低。因此，優選在0.00020.003質量％的範圍內添加B。Ca:0.00020.01質量X、REM:0.00020.015質量％及Y:0.00010.1質量％中的1種或2種以上Ca、REM及Y均是在提高焊接熱影響部的韌性方面具有效果的元素，可以根據需要選擇添加。該效果可以通過添加Ca:O.0002質量％以上、REM:0.0002質量％以上、Y:110.0001質量％以上而得到，但是，若添加Ca:超過0.01質量X、REM:超過0.015質量X、Y:超過O.1質量X，則反而導致韌性降低，因此Ca、REM、Y優選分別以上述值作為上限進行添加。在本發明的船舶用熱軋型鋼中，除上述以外的成分為Fe及不可避免的雜質。但是，只要在不損害本發明效果的範圍內，也可以含有上述以外的成分。(顯微組織)下面，對本發明的高強度且耐腐蝕性優良的船舶用熱軋型鋼的顯微組織進行說明。船舶用鋼板、特別是屈服應力YP為315MPa以上的高強度厚鋼板，通常，通過採用結合了控制軋制和控制冷卻的TMCP，將降低碳當量而賦予了高的焊接性的鋼原材製成硬質的貝氏體組織(bainite)作為第2相，從而實現高強度化。而且，對於要求低溫韌性的情況、要求厚壁化的情況，通過將上述控制軋制及控制冷卻的條件最優化來應對。因此，此時，鋼板的顯微組織通常為鐵素體+貝氏體組織。另一方面，對於船舶用熱軋型鋼的情況，短邊和長邊的寬度、厚度不同的情況也較多(例如，截面不是矩形的不等邊不等厚角鋼等)，必然在軋制時、冷卻時發生溫度的不均勻。特別是，對於使用了應用控制冷卻(加速冷卻)的強度調整的情況，殘餘應力變得不均勻，誘發扭轉、彎曲、翹曲，導致尺寸精度的降低。因此，軋制後的形狀矯正的負荷增大。因此，難以將導入硬質的貝氏體組織作為第2相而高強度化的方法應用於熱軋型鋼。這是對軋制T型鋼等全部船舶用熱軋型鋼而言的。因此，對於船舶用熱軋型鋼，要求不進行軋制後的加速冷卻而實現屈服應力YP:315MPa以上且拉伸強度TS:440MPa以上的高強度。為了實現上述目的，需要通過作為通常的熱軋組織的鐵素體+珠光體組織來實現高強度化。作為通過鐵素體+珠光體組織來實現高強度化的方法，可以考慮增加第2相珠光體的百分率的方法、使鐵素體組織進一步細粒化的方法、使鐵素體固溶強化或析出強化而變硬的方法、或在(Y+a)兩相區進行熱軋而將部分鐵素體製成高位錯密度的加工鐵素體的方法等。上述方法中，雖然使鐵素體細粒化的方法對使YP上升是有利的，但由於TS的上升小，因此僅通過該方法不能實現充分的高強度化。並且，增加珠光體百分率的方法，需要大量地添加C，但C的過量添加導致焊接性的降低，因此不優選。並且，添加固溶強化元素或析出強化元素而使鐵素體強化的方法，由於合金元素的大量添加，因此導致焊接性的降低或導致原材成本的上升。另一方面，活用加工鐵素體能夠在將C及合金元素的添加抑制在最小限度且維持了焊接性的狀態下使YP及TS上升。S卩，利用加工鐵素體的方法，由於能夠在熱軋後不進行控制冷卻(加速冷卻)而實現高強度化，因此可以在抑制作為船舶用熱軋型鋼製造時的特有問題的軋制、冷卻時的彎曲、翹曲的發生的同時，實現高強度化。因此，在本發明中，作為船舶用熱軋型鋼的高強度化方法，採用將鋼的顯微組織製成含有加工鐵素體的鐵素體+珠光體組織的方法。這裡，上述加工鐵素體的百分率優選以面積率計為鋼組織整體的1070%的範圍。若加工鐵素體的百分率小於10%，則不能充分地得到鋼的強化，另一方面，若超過70%，則強度上升飽和，並且隨著(a+Y)兩相區軋制時的載荷增大，輥裂損的風險增加。另外，上述加工鐵素體是導入了通過A&相變點以下的(a+Y)兩相區的熱軋而形成的加工變形的鐵素體，通常，可以通過描繪扁平化的加工鐵素體，將其在顯微組織中所佔的面積定量化，來測定其的百分率。顯微組織的測定位置優選板厚最厚的部位的板厚1/4處。另外，含有加工鐵素體的鐵素體整體，優選以面積率計為鋼組織整體的約10%約70%。餘量為珠光體組織，但鐵素體/珠光體之外的組織、即貝氏體等以面積率計存在10%以下也可以。(表面處理)如上所述，本發明的船舶用熱軋型鋼的表面優選為下述的任意一種狀態無塗膜(裸露狀態)、環氧樹脂塗膜的1層塗膜、富鋅底漆及環氧樹脂塗裝的2層塗膜。但是並不禁止除此之外的表面處理。特別是可以自由地將富鋅底漆和/或環氧樹脂塗膜替換為替代PRo雖然裸露狀態時，表面處於熱軋狀態也可以，但也可以通過噴砂處理等除去氧化層、油層。環氧樹脂塗膜和富鋅底漆的種類不限，可以使用本說明書所提到的物質及其它公知的物質。另外，作為環氧樹脂塗膜，優選焦油環氧塗料樹脂。(製造方法)接著，對製造具有含有上述加工鐵素體的鐵素體+珠光體組織的船舶用熱軋型鋼的方法進行說明。在製造本發明的船舶用熱軋型鋼時，首先，將具有上述成分組成的鋼用轉爐、電爐等通常公知的設備進行熔煉，然後通過連鑄法、鑄錠法等通常公知的方法製成鋼坯、小方坯、大方坯等鋼原材。另外，也可以在熔煉後實施澆包精煉、真空脫氣等處理。接著，將上述鋼原材裝入加熱爐中進行再加熱後，熱軋製成具有所期望的尺寸、組織及特性的船舶用熱軋型鋼。此時，需要使鋼原材的再加熱溫度(reheatingtemperature)為1000135(TC的範圍。若加熱溫度低於100(TC則變形抗力增大，熱軋變得困難。另一方面，若加熱高於135(TC，則成為表面瑕疵的產生原因，或者氧化燒損(scaleloss)、燃料單位消耗增加。優選為1100130(TC的範圍。接下來的熱軋需要使Ar3溫度以下的累積軋制率為1080%。若總軋制溫度為Ar3溫度以上，則鋼的顯微組織不含有加工鐵素體，不能確保必要的強度及韌性。同樣地，若Ar3溫度以下的累積軋制率小於10%，則由於加工鐵素體的生成量少，因此強韌化效果小。反之，若達到超過80%的軋制率，則軋制載荷增大而軋制變得困難，或者軋制的道次數增加而導致生產率降低。因此，使Ar3溫度以下的累積軋制率為1080%。優選為1060%的範圍。另外，A^溫度以下的軋制至少進行1道次以上即可，也可以為多道次。這裡，Ai^溫度以下的累積軋制率是指，軋制結束後的軋制材料的截面積(B)相對於A^溫度下的軋制材料的截面積(A)的斷面收縮率，用以下的式子表示。(Ar3溫度以下的累積軋制率[%])=(A-B)/AX100並且，上述熱軋需要在軋制結束溫度(Ar3-30°C)(Ar3-180°C)的條件下進行。若軋制結束溫度高於(Ar3-30°C)，則不能充分地得到利用兩相區軋制帶來的強韌化效果，另一方面，若低於(Ar3-180°C)，則由於變形抗力增大而軋制載荷增加，軋制變得困難。而且，在上述熱軋中，優選使船舶用熱軋型鋼的截面內的各部位的溫度差在50°C以內來進行A^溫度以下的軋制。例如，對於船舶用熱軋型鋼中長邊和短邊的壁厚不同的不等邊不等厚角鋼，優選與壁厚薄的長邊側相比，在軋制機的前後對壁厚厚的短邊側進行水冷，將長邊側和短邊側的溫度差抑制在50°C以內。若溫度差高於50°C，則不僅短邊側和長邊側的強度、韌性特性的偏差增大，而且軋制後的冷卻工序中的彎曲增大，矯正所需要的負擔增大，使生產率降低。作為將短邊側和長邊側的溫度差抑制在5(TC以內的方法，優選使用在粗軋機(rougherrollingmill)的前後設置的冷卻設備來控制冷卻的方法。具體而言，優選通過上述冷卻設備，重點對壁厚厚的短邊側進行水冷而消除溫度差的方法。此時的水冷，可以僅在軋機前後的前面、僅在後面、或在前後兩側進行，並且，可以根據軋制的型鋼的尺寸、要求精度，分多次進行。另外，優選水冷時的水流量密度為lmVm2min以上。另外，型鋼的截面內的溫度差是用放射溫度計測定翼緣和腹板(參照實施例)的表面溫度，再通過所得的最高溫度和最低溫度的差而求出的。熱軋之後的冷卻，雖然沒有特別的限制，但優選放冷。由此，能降低由軋制後的冷卻不均勻而產生的彎曲、翹曲這樣的型鋼的形狀變化，能減輕對軋制後的產品矯正的負擔。放冷時的冷卻速度速度，根據板厚而不同，為約0.4°C/s約1.0°C/s。在上述冷卻速度的範圍內對冷卻實施加速和減速的處理(強制冷卻/保溫等)，實質上與放冷相同，因此沒有特別地將其排除在外。實施例通過真空熔煉爐或轉爐熔煉具有表2(表2-1及表2-2)所示的成分組成的鋼，製成大方坯，將該大方坯裝入加熱爐中加熱後，在表3(表3-1及表3-2)所示的條件下進行熱軋，製造表3所示截面尺寸的不等邊不等厚角鋼(NAB)及軋制T型鋼。另外，在表3中，關於不等邊不等厚角鋼(NAB)，以長邊側作為腹板、以短邊側作為翼緣來表示。從不等邊不等厚角鋼的短邊、T型鋼的翼緣裁取JIS1A號拉伸試驗片，測定拉伸特性(屈服應力YP、拉伸強度TS、伸長率E1)。並且，通過20KJ/cm的輸入熱量對不等邊不等厚角鋼的短邊、T型鋼的翼緣進行熔化極氣體保護焊(GMAW)，從其HAZ中央部裁取夏比衝擊試驗片(2mmV形缺口試驗片)，測定-2(TC下的夏比衝擊試驗中的吸收能。而且，從不等邊不等厚角鋼的短邊、T型鋼的翼緣裁取組織觀察用的樣品，通過顯微鏡在200倍的倍率下觀察板厚1/4部分的組織。描繪觀察到的組織中的、通過兩相區軋制生成的扁平化的加工鐵素體，通過圖像分析將其在顯微組織中所佔的面積定量化，求出加工鐵素體的百分率。表2-ltableseeoriginaldocumentpage15表2-2tableseeoriginaldocumentpage16表3-ltableseeoriginaldocumentpage17tableseeoriginaldocumentpage18定劃痕周圍產生的塗膜膨脹面積。另外，對於不具有塗膜的條件C的試驗片，在試驗後進行脫鏽，由該脫鏽後的試驗片質量和試驗前的試驗片質量的差(減少量)算出平均板厚減少量。基於這些結果，以不特別含有耐腐蝕性提高元素的No.12的鋼作為基礎(100)，算出各試驗片相對於其的比，評價耐腐蝕性。表4示出了上述拉伸試驗、衝擊試驗、顯微組織調查及耐腐蝕性試驗的結果。由耐腐蝕性試驗的結果可知，滿足本發明的成分組成的發明例No.113的鋼，在條件AC的任意一種下，相對於基礎鋼(No.14)的塗膜膨脹面積及板厚減少量為50%以下，具有良好的耐腐蝕性。與此相對，不滿足本發明的成分組成的No.1417的鋼，即使耐腐蝕性比基礎鋼(No.14)提高，也有相對於基礎鋼的比率超過50%的實驗條件，或者焊接部的韌性也大幅降低。並且，顯微組織是含有加工鐵素體的鐵素體+珠光體組織(軋制符號Q除外)時，能夠得到本發明所期望的充分的強度，彎曲、翹曲等形狀變化也輕微，生產率也極良好。軋制符號a的型鋼(A^溫度以下的熱軋中，型鋼截面內的溫度差高於5(TC的情況)，雖然特性值達到目標，但彎曲、翹曲增大。表4tableseeoriginaldocumentpage20h試驗片條件A、B:塗膜膨脹面積(相對基礎鋼(No.l4、L鋼)的比)試驗片條件C:板厚減少量(相對基礎鋼(No.14、L鋼)的比)產業上的利用可能性根據本發明，能夠廉價地提供高強度且即使在由海水造成的嚴酷的腐蝕環境下也具有優良的耐腐蝕性的船舶用熱軋型鋼。並且，本發明的型鋼由於耐腐蝕性優良，因此能夠較好地實現延長至修補塗裝為止的時間及減輕修補塗裝的操作負荷。另外，本發明的船舶用熱軋型鋼，由於特別是在由海水造成的腐蝕環境下顯示出優良的耐腐蝕性，因此在通過延長船舶的修補時間而延長船舶本身的壽命方面是有效的。而且，也可以用於在類似的腐蝕環境下使用的其它領域中使用的熱軋型鋼。權利要求一種船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，具有如下成分組成含有C0.03～0.25質量％、Si0.05～0.50質量％、Mn0.1～2.0質量％、P0.025質量％以下、S0.01質量％以下、Al0.005～0.10質量％、W0.01～1.0質量％、Cr0.01質量％以上且小於0.20質量％、N0.001～0.008質量％，餘量由Fe及不可避免的雜質構成，具有由含有加工鐵素體的鐵素體和珠光體組織構成的顯微組織。2.如權利要求1所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Sb:0.0010.3質量％及Sn:0.0010.3質量％中的1種或2種。3.如權利要求1所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Cu:0.0050.5質量％、Ni:0.0050.25質量％、Mo:0.010.5質量％及Co:0.011.0質量％中的l種或2種以上。4.如權利要求2所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Cu:0.0050.5質量％、Ni:0.0050.25質量％、Mo:0.010.5質量％及Co:0.011.0質量％中的l種或2種以上。5.如權利要求1所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Nb:0.0010.1質量％、Ti:0.0010.1質量％、Zr:0.0010.1質量％及V:0.0020.2質量％中的l種或2種以上。6.如權利要求2所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Nb:0.0010.1質量％、Ti:0.0010.1質量％、Zr:0.0010.1質量％及V:0.0020.2質量％中的l種或2種以上。7.如權利要求3所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Nb:0.0010.1質量％、Ti:0.0010.1質量％、Zr:0.0010.1質量％及V:0.0020.2質量％中的l種或2種以上。8.如權利要求4所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Nb:0.0010.1質量％、Ti:0.0010.1質量％、Zr:0.0010.1質量％及V:0.0020.2質量％中的l種或2種以上。9.如權利要求18中任一項所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有B:0.00020.003質量％。10.如權利要求18中任一項所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Ca:0.00020.01質量X、REM:0.00020.015質量％及Y:0.00010.1質量％中的l種或2種以上。11.如權利要求9所述的船舶用熱軋型鋼，其中，在所述成分組成的基礎上，還含有選自Ca:0.00020.01質量X、REM:0.00020.015質量％及Y:0.00010.1質量％中的l種或2種以上。12.如權利要求18中任一項所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有環氧樹脂塗膜。13.如權利要求9所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有環氧樹脂塗膜。14.如權利要求10所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有環氧樹脂塗膜。15.如權利要求11所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有環氧樹脂塗膜。16.如權利要求18中任一項所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有富鋅底漆塗膜。17.如權利要求9所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有富鋅底漆塗膜。18.如權利要求10所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有富鋅底漆塗膜。19.如權利要求11所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有富鋅底漆塗膜。20.如權利要求18中任一項所述的船舶用熱軋型鋼，其特徵在於，其表面具有富鋅底漆塗膜和環氧樹脂塗膜。21.—種船舶用熱軋型鋼的製造方法，是製造權利要求111所述的熱軋型鋼的方法，其特徵在於，將鋼原材加熱至10001350°C，然後，實施使Ar3溫度以下的累積軋制率為1080%、軋制結束溫度為(Ar3-30°C)(Ar3-180°C)的熱軋，之後放冷。22.—種船舶用熱軋型鋼的製造方法，是權利要求10所述的熱軋型鋼的製造方法，其特徵在於，以使型鋼截面內的溫度差為5(rc以內的方式進行所述A&溫度以下的熱軋。全文摘要將鋼原材加熱到1000～1350℃之後，實施使Ar3溫度以下的累積軋制率為10～80％、軋制結束溫度為(Ar3-30℃)～(Ar3-180℃)的熱軋，然後放冷，從而製成具有由含有加工鐵素體的鐵素體和珠光體組織構成的顯微組織的船舶用熱軋型鋼，由此可以廉價地提供在船舶的壓載艙等由海水造成的嚴酷腐蝕環境下具有優良的耐腐蝕性、並且具有YP為315MPa以上的強度的、用於縱梁(縱向材料)等的船舶用熱軋型鋼，其中，所述鋼原材以質量％計含有C0.03～0.25％、Si0.05～0.50％、Mn0.1～2.0％、P0.025％以下、S0.01％以下、Al0.005～0.10％、W0.01～1.0％、Cr0.01％以上且小於0.20％、N0.001～0.008％。文檔編號C22C38/60GK101772583SQ20088010048公開日2010年7月7日申請日期2008年7月24日優先權日2007年7月27日發明者小林一貴,木村達己,鹽谷和彥,鈴木伸一,鹿內伸夫申請人:傑富意鋼鐵株式會社