采用了氧的热切断用钢材的制作方法

专利名称：采用了氧的热切断用钢材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用了氧的热切断用钢材，详细地讲是涉及一种能够利用激光、等离子体、气体高速切断的、采用了氧的热切断用钢材。特别是涉及一种形成有在轧制钢材时生成的表面轧制氧化皮(金属表面氧化膜)的钢材。
背景技术：
通过近年来激光切断机的显著的技术进步，激光切断机不仅能够用于切断板厚为
3.2mm以下的薄板，也能够用于切断板厚达到30mm的厚板。因此，激光切断机广泛用于切断厚板。与气体切断机相比，激光切断机在安全上的问题较少，适合在夜间无人操作的条件下使用。对于利用激光切断机进行夜间的无人操作，为了确保充分的工作量，期望做成采用较大的钢材(以下有时用“钢板”作为代表来说明钢材)进行的作业。 但是，在没有处理切断故障的作业人员的夜间无人操作的条件下，由于不顾故障，可能产生切断停止、或者大量生产出切断面紊乱的缺陷品这样的问题。特别是，切断面的紊乱成为有损产品的商品价值的主要原因，因此，需要重新修正切断面，结果导致成本增大。并且，切断面明显紊乱的产品也存在必须作为不良品进行废料处理的情况。上述切断故障大致分为起因在切断机侧和起因在钢板侧这两种。对于起因在切断机侧的故障一般考虑各种因素。作为其一例子，存在由夜间的电压变动引起的激光输出的变化及切断机的振动。为了消除这样的故障因素，采用了各种办法，但无法完全消除这样的故障因素。因此，近年来，寻求一种即便在切断机侧产生一些激光输出的变动、振动这样的问题也能够稳定地切断的高品质的钢板。另一方面，等离子体切断的技术进步也很显著，迅速地改善了切断面质量、切断量。等离子体切断的切断速度较快，与激光切断相比能够切断更厚的钢板。并且，与激光切断机相比，等离子体切断机还具有容易维护这样的优点。但是，等离子体切断机存在消耗品的寿命较短这样的缺点。特别是，利用高输出的等离子体切断厚钢板会缩短消耗品的寿命。因此，对于在低输出条件下以高速稳定地切断钢板的技术的需求非常高。迄今为止，指出了钢板的表面性状对激光切断性的影响很大。特别是认为提高钢板表面的氧化皮的密合性对于提高激光切断性是很有效的。作为提高氧化皮密合性的方法，在专利文献I中公开了形成有将Fe3O4(magnetite :四氧化三铁锈层)作为主体的氧化皮的、激光切断性优良的钢板及其制造方法。在专利文献2中提出了一种氧化皮密合性和激光切断性优良的钢板的制造方法，其特征在于，在850°C 720°C的温度下完成了轧制之后，向钢板表背面喷射水而将钢板冷却至600°C 700°C的温度，之后进行气冷。作为另一种提高氧化皮密合性的方法，还公开了一种向钢板中添加Cu、Ni等合金元素这样的方法。在专利文献3中公开了一种激光切断用钢板，其特征在于，氧化皮的表面粗糙度以中心线平均粗糙度(Ra75)计为3. O ii m以下，而且Cu + Ni + Cr含有0. 3质量％以上。出于除了 Cu、Ni之外、Al在轧制过程中氧化、在基底材料(日文地鉄)与氧化皮的界面中形成Al2O3含有层来提高氧化皮密合性这样的考虑，在专利文献4中公开了满足0. 02质量Al + Cu + Ni ^ 2. 0质量％的、激光切断性优良的厚钢板及其制造方法。出于为了提高氧化皮密合性而使Cr、Al、Cu和Ni在界面浓化即可这样的考虑，在专利文献5中公开了一种厚钢板，该厚钢板在氧化皮与基底材料的界面的基底材料侧具有Cr、Al、Cu和Ni中的一种或两种以上浓化而成的浓化层，上述浓化层的厚度为I. Oym以上，该厚钢板的激光切断性优良。专利文献I :日本特开2003 - 221640号公报 专利文献2 :日本特开平8 - 218119号公报专利文献3 :日本特开平8 - 3692号公报专利文献4 :日本特开平11 - 323478号公报专利文献5 :日本特开平11 - 343541号公报像专利文献I的方法那样，仅通过将四氧化三铁锈层主体作为氧化皮，氧化皮密合性不充分，因此很难稳定地进行激光切断。另外，很难在钢板的制造工序中进行用于使氧化皮为四氧化三铁锈层(magnetite)的处理。专利文献2所述的发明通过高压水去氧化皮和低温轧制形成较薄的氧化皮，欲通过冷却来控制氧化皮组成。但是，在该方法中，氧化皮过薄。在厚钢板的激光切断过程中，采用了氧作为辅助气体。激光所集中的钢板上部利用激光切断钢板，钢板下部利用钢板的氧化反应热来切断。钢板表面的氧化皮抑制钢板上部的氧化反应。若没有氧化皮，则在钢板表面开始氧化反应，熔融不向截面方向发展、而向表面方向发展，引起切断切槽、刨槽(gouging)这样的切断不良。因而，若存在氧化皮开裂或者剥离的部分，则会在该部分产生切断切槽、刨槽。若氧化皮过薄，则即便密合性良好，氧化皮的异常氧化抑制效果也会消失，因此激光切断性改善效果较小。 像专利文献3的方法那样，将氧化皮的表面粗糙度可靠地管理为以Ra计为3. 0 y m以下并不容易，为了解决用于在夜间长时间无人操作条件下稳定的激光切断这样的高度的
课题，期望进一步改善。像专利文献4及专利文献5的方法那样，通过添加各种元素提高了氧化皮密合性，但对于很大程度地左右激光切断性的氧化皮其自身没有任何规定，并未保证稳定的激光切断性。如以上的专利文献所示，为了改善激光切断性，以往将重点放在提高氧化皮密合性上，为此尝试了复杂的热处理或者添加昂贵的合金元素等。本发明的目的在于提供一种这样的钢材，即，即便不考虑氧化皮密合性，通过使钢材的化学组成为适当的范围，对于所有的板厚都能够极力防止采用大输出激光切断机时发生切断中断等切断故障，而且能够采用等离子体切断机、气体切断机进行高速切断。

发明内容
本发明人等为了解决上述课题，对于进行大输出的激光切断、等离子体切断、气体切断等采用了氧的钢材热切断中的钢材举动实施了各种调查。結果，首先得出了下述(a)及(b)的见解。(a)应用大输出激光切断机进行的切断作业中的切断不良、特别是引起切断中断的重大的原因在干，由钢材的起伏、或者缺陷(包含氧化皮)等导致发生钢材的位置相对于激光焦点发生变动、即所谓的“焦点错位”。因而，在钢材对激光的焦点错位不敏感的情况下，換言之，在自相对于上述钢材的激光焦点位置的可切断的变动容许范围较大的情况下，能够提高切断速度，而且，在厚度较大的钢板的情况下也能够切断。另外，无论氧化皮的状况如何，都能够稳定地切断。(b)因切断时钢氧化而产生的Fe2SiO4 (铁橄榄石(fayalite))的共晶点、即氧化物的熔点与钢材的切断性密切相关。于是，通过降低Fe2SiO4的共晶点，在切断时熔融的Fe(或者氧化铁)容易地自切断部排出，因此，激光切断性提高。降低Fe2SiO4的共晶点的做法也容易将熔融铁排出到切断部上部(热量所进入的ー侧)，因此，能够抑制由在高热量输入时以高速进行切断的情况下发生的异常燃烧引起的不良、即所谓的“燃烧”现象。因此，接着对降低Fe2SiO4的共晶点的技术进行研究。结果，得出了下述(C) (k)的见解。(C)作为降低Fe2SiO4的共晶点的元素，P的效果特别大。P通过含在Fe2SiO4中来发挥降低共晶点的效果。(d)若仅使上述P含在钢材中，则会使钢材的机械性质和焊接性变差。但是，只要按照与钢材中的Si含有量之比使P含有量适当化，就不会对钢材的性能产生不良影响，钢材的切断性显著提高，因此能够提高切断速度。(e)在为了提高激光切断速度而提高切断热量输入时，易于发生燃烧现象，但在按照上述(d)的要领适当含有P的钢材的切断过程中，难以发生燃烧现象，因此能够在极高的速度下切断。为了提高激光切断速度，需要将激光脉冲的Duty(占空，脉冲震荡的每单位时间的输出时间％)设为大于65%的条件。在控制了 P / Si的本发明的钢材中，也容易利用氧气的运动能量排出表面熔融物，因此，在提高了 Duty的状况下也不会发生燃烧，付与的热量能够被高效地用于切断钢材。(f)在按照上述与Si含有量之比使P含有量适当化的钢材切断过程中，自激光焦点位置的可切断的变动容许范围变大，对切断エ序中的焦点错位不敏感，因此，能够防止由钢材的位置变动引起的切断不良或者切断中断。这与上述同样ー个原因在于容易排出表面熔融物。(g)由于容易在切断时排出铁液，在切断时热量难以传递到钢材，因此，能够抑制钢材温度上升，也能够缩短由热变形引起的切断错位、拐角部的微细加工(进行10秒左右的穿孔，在将钢材冷却的同时切断)的时间。(h)在采用了氧进行的等离子体切断过程中，基本上也与激光切断同样，Fe2SiO4的共晶点会影响切断性。该影响在仅通过输出等离子体无法切断的、而需要氧等离子体切断(利用由辅助气体引起的氧化反应进行的切断)的厚钢板(例如20mm以上)的切断过程中非常显著。另外，在为了提高等离子体切断速度而需要提高切断热量输入时，切断面质量降低，消耗品寿命变短，但在上述(d)的按照与Si含有量之比使P含有量适当的钢材的切断 过程中，能够抑制用于得到相同的切断速度的热量输入，因此，切断面质量也不会降低，消耗品寿命延长。(i)在等离子体切断过程中，虽然理由并不确定，但是添加可降低共晶温度的Ti、V等有可能反而导致切断速度降低、以及切断面成为产生起伏这样的形状、所谓的“起伏”现象。推測其起因在于，在切断时自钢表面起激光和等离子体的影响范围不同，排出铁液的机构不同。( j)可知为了将相同组成的钢材应用于气体切断、激光切断、等离子体切断等所有的采用了氧的热切断，需要将合金元素的组成调整到适当的范围。(k)关于氧化皮，即便不考虑以往研究的氧化皮密合性，也能够确保稳定的切断性。通过调整钢材的元素组成，在氧化皮内形成有Si浓化而成的Si浓化区和Al / Si比
较高的Al浓化区。可知通过使该Si浓化区的Si为恒定的含有量以上，且使位于Si浓化区的外侧的Al浓化区的Al / Si比为某ー恒定的值以上，具有稳定的切断性。本发明是鉴于上述见解而完成的，其主g在于下述(I) (8)所示的采用了氧的热切断用钢材。(I) 一种采用了氧的热切断用钢材，其具有这样的化学组成以质量％计含有Si :0. 06% 0. 20%, P :0. 010% 0. 033%, Al :大于 0. 02%且为 0. 08% 以下，满足 P /SiSO. 12且Al / Si < 0.60，该采用了氧的热切断用钢材在表面具有氧化皮，其特征在于，在氧化皮中以层状存在Si为0. 4%以上的Si浓化区，在Si浓化区的表层侧以层状存在Al / Si比为0. 3以上的Al浓化区。(2)根据上述(I)所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干，该钢材具有这样的化学组成以质量％计含有C :0. 02% 0. 20%, Si :0. 06% 0. 20%, Mn :0. 20% I. 60%, P :0. 010% 0. 033%, S :0. 015% 以下、Al :大于 0. 02% 且为 0. 08% 以下、Cu :0. 01%以上且小于0. 5%、Ni :0. 01% 0. 5%以及N :0. 009%以下，剩余部分由Fe和杂质构成。(3)根据上述(2)所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在于，在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有Ti :0. 05%以下及V :0. 05%以下这两者中的
一种或者两种。(4)根据上述(2)或(3)所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在于，在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有Cr :2. 0%以下。(5)根据上述(2) (4)中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干，在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有从Mo :0. 5%以下、W :0. 4%以下及Nb :0. 04%以下这三者中选择的ー种以上。(6)根据上述(2) (5)中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干，在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有B :0. 003%以下。(7)根据上述(2) (6)中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在于，在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有从Ca :0. 005%以下、Mg :0. 005%以下及REM :0. 005%以下这三者中选择的ー种以上。(8)根据上述(2) (7)中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干，在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有Sn :0. 50%以下，Cu:小于0. 1%，且Cu / Sn比为I. 0以下。
本发明的钢材如上所述是采用了氧的热切断用钢材。是含有氧作为辅助气体的、換言之是采用了氧化反应的切断用的钢材，能够用于激光切断、等离子体切断、气体切断。本发明的钢材在激光切断的情况下，对由起伏或缺陷引起的激光焦点错位不敏感，因此，自激光焦点位置的可切断的变动容许范围变大，而且，具有在提高了切断热量输入的情况下也难以发生燃烧现象这样的极为良好的激光切断性。因而，采用本发明的钢材，能够利用大输出激光切断机以极 高速度切断，即便不通过特殊的热处理来控制氧化皮，也能够不产生不良地切断成复杂的形状。另外，由于也能够抑制切断时的热变性，因此，能够将用于利用应变来确保切断尺寸精度的“桥”限制在最小限度。即，由于最终能够人为缩短将桥部气体切断的时间，因此，能够提高生产率。并且，在等离子体切断过程中，抑制切断面的起伏现象，能够在高速下进行切断。


图I是本发明的实施例中的切断形状。图2是表示燃烧现象的照片。图3是表示起伏现象的截面照片。
具体实施例方式下面，详细说明本发明的各必要条件。另外，各元素的含有量的“ 是指“质量的意思。(A)关于钢材的基本化学组成:Si :0. 06% 0. 20%Si是在采用了氧进行的热切断过程中被氧化而在氧化皮中形成Fe2SiO4、很大程度上支配采用了氧的热切断性的元素。Si的含有量很大程度地影响Fe2SiO4的形成量。即，Fe2SiO4的共晶温度为1173°C，远远低于FeO的熔点(1369°C)。因而，只要在采用了氧进行的热切断时生成的铁氧化物中存在Fe2SiO4，液相就能持续至1173°C，因此，容易在低温度区中排出熔融的Fe或者铁氧化物，切断性提高。在母材中的Si含有量小于0. 06%吋，Fe2SiO4的生成量变少，很难排出熔融的Fe或者铁氧化物，因此，在激光切断过程中切断面的熔融发展，产生被称作“挖刨(日文ぇぐれ)”的现象。另外，如后所述，Si含有量与氧化皮中的Fe2SiO4的存在密切的关系，为了使氧化皮的Si浓化区中的Si含有量为0. 4%以上，也需要使钢材中的Si含有量为0. 06%以上。另一方面,在Si含有量大于0. 20%时,虽生成了足够量的Fe2SiO4,但由于需要大量含有后述的P，因此会导致机械性质和焊接性这样的钢材特性降低。因而，Si含有量为0.06% 0.20%。Si含有量优选的上限为0. 15%。另外，优选的下限为0. 08%。P :0. 010% 0. 033%.P / Si ^ 0. 12P是在切断时最易于含在Fe2SiO4中的、有效地降低共晶点的元素，其具有使在低温度区中排出熔融的Fe或者铁氧化物变容易来提高采用了氧的热切断性的作用。并且，由于容易排出铁氧化物，能够抑制切断时的钢板温度上升，从而能够抑制切断时的热应变。因此，与Si同样，P含有量成为重要的因素。P相对于Si需要含有足够的量。在P / Si比小于0. 12时，无法充分发挥使Fe2SiO4的共晶点降低的效果，因此需要使P / Si比为0. 12以上。P / Si比优选为0. 15以上。但是，在P含有量小于0.010%的情况下，为了使P / Si比为0.15以上，不得不减少Si含有量，Fe2SiO4量变少。因此，激光切断的稳定性降低，而且，在等离子体切断的情况下极限切断速度降低。另ー方面，随着P含有量的增加，切断性提高，但在P含有量大于0. 033%吋，该提高显示饱和倾向，而且机械性质和焊接性这样的钢材特性变差。因而，为了获得优良的切断性，需要使P含有量为0. 010% 0. 033%。Al :大于 0. 02% 目.为 0. 08% 以下、Al / Si ^ 0. 60Al具有脱氧作用，因此需要含有。另外，Al与P同样地易于含在Fe2SiO4中，具有降低共晶温度的效果，该Fe2SiO4存在于采用了氧进行的热切断时生成的铁氧化物中。因此，使在低温度区中排出熔融的Fe或者铁氧化物变容易，提高热切断性(激光切断性)。并且，为了使后述的氧化皮中的Al浓化区的Al / Si比为0.3以上，Al含有量需要大于0.02%。另ー方面，在Al含有量大于0. 08%时，在焊接部生成硬质的岛状马氏体，韧性变差。因而，Al含有量大于0.02%且为0.08%以下。Al含有量优选的上限为0.05%。另外，优选的下限为0. 03%。在钢材中相对于Si过量地含有Al的情况下，在采用了氧的热切断时，除Fe2SiO4之外还会生成高熔点的Al2O3 (氧化铝)，切断性变差。因此，以与Si含有量的关系表示，Al含有量为Al / Si ^ 0.60。(B)关于钢材的较佳化学组成:本发明的采用了氧的热切断用钢材优选除了具有上述(A)项所述的化学组成之夕卜，还含有如下所述的量的元素。C :0. 02% 0. 20%C是提高強度的元素，因此优选含有0.02%以上的C。但是，在C含有量大于0.20%时，有时会使钢板的韧性变差。因此，C含有量优选为0.02% 0.20%。C是廉价的元素，在采用了氧的热切断时也能够期待由0 (氧)与钢中的C的反应热所导致的切断性的提高效果，因此，C含有量的下限更优选为0. 05%。Mn :0. 20% I. 60%Mn是对确保钢材强度有效的元素，因此优选含有0. 20%以上的Mn。但是，在Mn含有量大于I. 60%时，有时会导致韧性变差及采用了氧的热切断性变差。因此，Mn含有量优选为0.20% 1.60%。Mn含有量的下限更优选为0. 30%。另外，Mn含有量的上限更优选为 I. 30%。S :0. 015% 以下S作为杂质存在于钢中，虽然基本上不会影响采用了氧的热切断性，但是在其含有量较多时，有可能对钢材的韧性等机械性质产生不良影响。因而，S含有量抑制在恒定量以下的方式较佳，优选为0.015%以下。S含有量更优选为0.010%以下。Cu :0. 01% 以上目.小于 0.5%Cu是提高耐腐蚀性的元素。为了获得该效果，需要含有0.01%以上。Cu含有量更优选为0.02%以上。另ー方面，在其含有量较多时，有可能发生Cu龟裂。因此，Cu含有量抑制到小于恒定量的方式较佳，优选为小于0. 5%,更优选为0.4%以下。Ni :0. 01% 0. 5%Ni是提高耐腐蚀性的元素。为了获得该效果，需要含有0.01%以上。Ni含有量更优选为0.02%以上。另ー方面，在Ni含有量较多时，有可能对铸坯的品位产生不良影响。因此，Ni含有量抑制在恒定量以下的方式较佳，优选为0. 5%以下，更优选为0. 4%以下。N :0. 009% 以下N作为杂质存在于钢中，在其含有量较多时，有可能对焊接性及铸坯的品位产生不良影响。因此，N含有量抑制在恒定量以下的方式较佳，优选为0.009%以下。
鉴于上述理由，本发明的采用了氧的热切断用钢材具有这样的钢组成以质量％计含有 C :0. 02% 0. 20%、Si :0. 06% 0. 20 %、Mn :0. 20% I. 60 %、P :0. 010% 0. 033%,S :0. 015% 以下、Al :大于 0. 02%且为 0. 08% 以下、Cu :0. 01% 以上且小于 0. 5%,Ni :0. 01% 0. 5%以及N :0. 009%以下，剩余部分由Fe和杂质构成。另外，杂质的意思是指矿石、废料等原料、鉴于制造エ序的各种原因混入的成分，在不会对本发明产生不良影响的范围内是被容许的。本发明的采用了氧的热切断用钢材根据需要，还可以含有从下述(ィ) (へ)所列举的元素中选出的ー种以上的元素。(ィ)Ti:0. 05%以下及V :0. 05%以下中的ー种以上(ロ)Cr :2.0% 以下(ハ)Mo:0. 4%以下、W :0. 4%以下及Nb :0. 04%以下中的ー种以上(ニ)B :0. 003% 以下(ホ)Ca:0. 005%以下、Mg :0. 005%以下及REM :0. 005%以下中的ー种以上(へ)Sn:0. 50% 以下下面，关于上述元素进行说明。Ti :0. 05%以下及V :0. 05%以下中的ー种以上Ti和V均是降低Fe2SiO4的共晶点的元素，其具有使在低温度区中排出熔融的Fe或者铁氧化物变容易来提高采用了氧的热切断性的作用。因此，在采用了氧的切断、特别是激光切断过程中能够发现性能提高。但是，关于等离子体切断，反而存在降低极限切断速度的情况，因此，优选Ti将0. 05%作为上限，V将0. 05%作为上限，更优选将0. 04%作为上限。为了获得上述效果，Ti和V含有量均优选为0. 005%以上，更优选为0. 01%以上。Cr :2. 0% 以下Cr具有提高钢板強度的作用。但是，在其含有量大于2. 0%时，形成熔点较高的Cr氧化物而使熔液流动性恶化，在采用了氧的热切断表面的粗糙度变差及激光切断的情况下，有可能导致形成切断切槽。因此，含有Cr的情况下的Cr含有量为2.0%以下。Cr含有量更优选为I. 5%以下。为了获得上述效果，Cr含有量优选为0. 02%以上，更优选为0. 03%以上。Mo 0. 5 %以下、W 0. 4%以下及Nb 0. 04%以下中白勺种以卜.Mo、W和Nb具有提高强度的作用，因此，为了获得该效果，也可以含有上述元素。下面详细地说明。
Mo具有通过固熔強化来提高钢板強度的作用。但是，使Mo含有量大于0. 5%地大量含有Mo的方式不仅在成本方面不利，也有可能损害焊接性。因此，含有Mo的情况下的Mo含有量为0.5%以下。Mo含有量更优选为0.4%以下。为了获得上述效果，优选含有0. I %以上的Mo，更优选含有0. 15%以上的Mo。W具有通过固熔強化来提高钢板強度的作用。但是，使W含有量大于0. 4%地大量含有W的方式不仅在成本方面不利，也有可能损害焊接性。因此，含有W的情况下的W含有量为0.4%以下。W含有量更优选为0.3%以下。为了获得上述效果，优选含有0.05%以上的W，更优选含有0. 08%以上的W。Nb具有通过析出強化来提高钢板強度的作用。但是，使Nb含有量大于0. 04%地大量含有Nb的方式不仅在成本方面不利，也有可能使焊接部的韧性变差。因而，含有Nb的情况下的Nb含有量为0.04%以下。Nb含有量更优选为0.03%以下。为了获得上述效果，Nb含有量优选为0. 005%以上，更优选为0. 01 %以上。 B :0. 0030% 以下B具有提高淬火性的作用。但是，在使B含有量大于0.0030%地含有B时，有可能使焊接性变差。因此，含有B的情况下的B含有量为0.0030%以下。B含有量更优选为0. 0020%以下。为了获得上述效果，优选含有0. 0005%以上的B，更优选含有0. 0008%以上的B。Ca :0. 005% 以下、Mg :0. 005% 以下及 REM :0. 005% 以下中的ー种以卜.Ca、Mg和REM具有改善焊接热影响部(以下称作“HAZ”)的韧性的作用，因此，为了获得该效果，也可以含有上述元素。下面详细地说明。Ca具有改善HAZ韧性的作用。但是，在Ca含有量大于0. 005%时，有可能损害采用了氧的热切断性。因而，含有Ca的情况下的Ca含有量为0.005%以下。Ca含有量更优选为0. 004%以下。为了获得上述效果，优选含有0. 001 %以上的Ca，更优选含有0. 002%以上的Ca。Mg具有改善HAZ韧性的作用。但是，在Mg含有量大于0.005%时，有可能损害采用了氧的热切断性。因而，含有Mg的情况下的Mg含有量为0.005%以下。Mg含有量更优选为0. 004%以下。为了获得上述效果，优选含有0. 001 %以上的Mg，更优选含有0. 002%以上的Mg。REM具有改善HAZ韧性的作用。但是，在R EM含有量大于0. 005%时，有可能损害采用了氧的热切断性。因而，含有REM的情况下的R EM含有量为0.005%以下。R EM含有量更优选为0. 004%以下。为了获得上述效果，优选含有0. 001%以上的REM，更优选含有0. 002% 以上的 REM。另外，REM是Sc、Y和镧系元素的合计17种元素的总称，REM含有量是指上述元素的合计量的意思。Sn成为Sn2+而熔化，具有利用酸性氯化物溶液中的抑制作用来抑制腐蚀的作用。另外，Sn由于具有使Fe3+迅速地还原而降低作为氧化剂的Fe3+浓度的作用，从而抑制Fe3 +的腐蚀促进作用，因此，提高了高飘来盐分环境中的耐气候性。Sn还具有抑制钢的阳极溶解反应来提高耐腐蚀性的作用。在Sn含有量大于0.50%时，上述作用饱和。因而，含有Sn的情况下的Sn含有量为0.50%以下。Sn含有量更优选为0.30%以下。为了获得上述效果，优选含有0. 03%以上的Sn，更优选含有0. 05%以上的Sn。在含有Sn的情况下，使Cu含有量小于0. 1%，且Cu / Sn比为I. 0以下。在Cu含有量为0. I %以上、或者Cu / Sn比大于1.0时，有时因含有Cu而耐腐蚀性降低，并且，在制造钢板时会导致轧制裂纹。含有Sn的情况下的Cu含有量的上限优选为0. 09%。(C)关于氧化皮:氧化皮是在制造钢材时钢材表面氧化而形成的氧化物层。氧化皮的组成在截面的整个区域中并不均匀。在本发明中，通过在氧化皮中以层状形成有Si浓化区、Al浓化区，使切断性稳定化。另外，Si浓化区、Al浓化区不必作为完全的层形成在钢板整个面上，即使在层的一部分存在不满足本发明条件的区域，也不会对切断性产生很大的影响。Si浓化区是在氧化皮/钢界面附近通过Si浓化而形成的，成为相对地富含Fe2SiO4的区域。在Si浓化区中需要使以质量％计为0.4%以上的Si浓化。一般认为通过 形成这样的浓化区，在切断初期作为低熔点成分来抑制燃烧等切断不良。另外，在比Si浓化区靠表层侧以层状形成有Al浓化区。通过使Al浓化区的Al /Si比为0. 3以上，容易在切断时排出熔融氧化物。Al浓化区也形成得比较靠近氧化皮/钢界面附近。各浓化层自钢材侧按照氧化皮/钢界面、Si浓化区、Al浓化区的顺序存在。只要是这样的构造，就能够可靠地防止燃烧等切断不良。氧化皮中的各元素的定量分析能够利用辉光放电发光表面分析装置容易地測定，另外，利用斜入角X射线衍射等方法也能够确认存在Fe2SiCV(D)其他:对于本发明的采用了氧的热切断用钢材的厚度并没有特别的限定。薄壁的钢材当然能够进行采用了氧的热切断，但即使是厚度为12mm以上的钢材，也能够充分地进行采用了氧的热切断。但是，在激光切断的情况下，也依赖于输出特性，钢材厚度的上限优选为30mm。在等离子体切断的情况下,也依赖于输出特性,钢材厚度的上限优选为100mm。另外，氧化皮的厚度也没有特别的限定，氧化皮是在利用通常的钢材制造エ序生成的氧化皮，在表面具有3iim IOOiim的氧化皮的钢材中，明显发现抑制切断不良的效果。在氧化皮大于IOOiim时，存在表面氧化皮的凹凸变剧烈的倾向，因此并不理想。即使在表面混入有除了所谓的轧制氧化皮之外的铁锈成分(FeOOH :羟基氧化鉄)，也没有很大的问题，但其混入率以质量％计应为20%以下。下面，利用实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于下述实施例。激光切断、等离子体切断均是利用氧化物控制进行的切断，不言而喻，本发明的钢材也能够应用于气体切断。实施例I将具有表I所示的化学组成的钢No. I No. 22的板坯加热到1120°C，通过去氧化皮除去初期的氧化皮之后，在精加工温度750°C 900°C下轧制至板厚16mm、25mm、32mm而得到3种钢材。之后，等待氧化皮的生长，在水冷之后利用矫平机矫正平坦度。在制造成的钢材表面残存有氧化皮。另外，表I中的钢No. I No. 18是化学组成处于本发明所规定的范围内的本发明例的钢。另ー方面，钢No. 19 No. 22是脱离本发明所规定的条件的比较例的钢。其中，对于钢No. 22的钢材，由于产生了裂纹，因此未进行以下所示的測定。采用H ORIBA制的马卡斯式高频辉光放电发光表面分析装置⑶ー Profiler 2，在放电面积4mm时的面积、RF输出35W、氩压カ600Pa的条件下测定自表面起的元素分布，分析氧化皮中的Fe、O、Al、Si、P等主要成分。而且，根据0的分布确定氧化皮厚度。基于这些数据确认氧化皮中的Si浓化区和Al浓化区，并计算出Si浓化区的Si含有量、Al浓化区的Al / Si比。另外，对于生成了氧化皮的钢材样本，进行斜入角X射线 衍射实验(入射角5°、CoKa射线)，确认是否存在Fe2SiO4成分。虽是很小的峰值，但在钢No. I No. 20的钢材上的氧化皮中，在55° 56°附近观察到了 Fe2SiO4的峰值(JCPDS 34 — 0178、d = I. 922A)。另ー方面，在钢No. 21的钢材上的氧化皮中未看到Fe2SiO4的峰值。复I
权利要求
1.一种采用了氧的热切断用钢材，其具有这样的化学组成以质量％计含有Si O.06 % O. 20%、P 0. 010 % O. 033 %、Al :大于 O. 02 % 且为 O. 08 % 以下，满足 P /Si^ O. 12、且Al / Si ^ O. 60，该采用了氧的热切断用钢材在表面具有氧化皮，其特征在于， 在氧化皮中以层状存在Si为O. 4%以上的Si浓化区，在Si浓化区的表层侧以层状存在Al / Si比为O. 3以上的Al浓化区。
2.根据权利要求I所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干， 该钢材具有这样的化学组成以质量％计含有C :0. 02 % O. 20 %、Si :0. 06 % O.20%, Mn 0. 20% I. 60%, P 0. 010% O. 033%, S 0. 015% 以下、Al :大于 O. 02%且为O. 08%以下、Cu :0. 01%以上且小于O. 5%, Ni :0. 01% O. 5%以及N :0. 009%以下，剩余部分由Fe和杂质构成。
3.根据权利要求2所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干， 在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有Ti :0. 05%以下及V :O.05%以下这两者中的一种或者两种。
4.根据权利要求2或3所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干， 在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有Cr :2. 0%以下。
5.根据权利要求2 4中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干， 在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有从Mo :0. 5%以下、W :O.4%以下及Nb :0. 04%以下这三者中选择的ー种以上。
6.根据权利要求2 5中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干， 在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有B :0. 003%以下。
7.根据权利要求2 6中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干， 在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有从Ca :0. 005%以下、Mg O.005%以下及REM :0. 005%以下这三者中选择的ー种以上。
8.根据权利要求2 7中任一项所述的采用了氧的热切断用钢材，其特征在干， 在钢材的化学组成中，替代Fe的一部分而以质量％计还含有Sn :0. 50%以下，Cu :小于O.1%，且Cu / Sn比为I. O以下。
全文摘要
本发明提供一种采用了氧的热切断用钢材。该采用了氧的热切断用钢材具有这样的化学组成以质量％计含有Si0.06％～0.20％、P0.010％～0.033％、Al大于0.02％且为0.08％以下，满足P／Si≥0.12、且Al／Si≤0.60，该采用了氧的热切断用钢材在表面具有氧化皮，其中，在氧化皮中以层状存在Si为0.4％以上的Si浓化区，在Si浓化区的表层侧以层状存在Al／Si比为0.3以上的Al浓化区。
文档编号C22C38/06GK102712976SQ201180006781
公开日2012年10月3日 申请日期2011年7月25日 优先权日2010年7月29日
发明者上村隆之, 久保谕, 冈田光, 前田隆雄, 新宅祥晃, 藤原知哉 申请人:住友金属工业株式会社