[发明专利]表面性状优良的含Cu钢材的制造方法

说明书

本申请是申请号为03825411.5、发明名称为“表面性状优良的含Cu 钢材及其制造方法”、申请日为2003年9月10日、进入国家阶段日期为 2005年5月26日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及实施热轧制造的表面性状优良的含Cu钢材及其制造方法。 更具体地说，涉及在实施热轧之前的钢材的加热处理时可以抑制Cu向钢 材表面的富集而防止钢材热脆性的发生的表面性状优良的含Cu钢材及其 制造方法。

背景技术

作为钢铁材料的铁源，人们在再循环利用许多钢材废料。在这样的钢 材废料再循环中，在钢材废料中含有Cu的场合，由于通过精炼难以除去 铜，所以Cu直接混入钢材中，在热轧等时有时成为问题。也就是说，在 热轧之前加热钢材时，Cu在氧化铁皮和基体铁的界面上富集，而当该Cu 富集量多时，会引起钢材表面产生裂纹的热脆性的问题。为了避免该问题， 目前人们只能限制含有Cu的钢材废料的使用量。

但是，如果考虑由铁矿石制造钢材时的能量消耗量和积蓄的钢材废料 量的增加，则今后希望作为铁源，能够使用更多的钢材废料，并迫切希望 开发即使含有Cu也不会发生热脆性的钢材的制造方法。

一般在利用热轧的钢材的制造中，钢材是在热轧之前先被装入加热炉 中，由燃烧气体加热1～4小时左右，大约在1100～1300℃的温度下从加 热炉中抽出，其后用高压水除去氧化铁皮(除鳞)后进行热轧的。通常， 由于供给到加热炉内的燃烧气体含有氧、水蒸气、二氧化碳等的氧化性气 体，所以在加热炉内被加热到高温的钢材表面会生成氧化铁皮层。这样的 氧化铁皮层主要由铁的氧化物构成，一般从表层起由三氧化二铁(Fe₂O₃)、 四氧化三铁(Fe₃O₄)、氧化亚铁(FeO)的3层构成。

而且，铁在高温下被燃烧气体中的氧化性气体氧化时，在含有Cu、 Ni等的比铁稳定的金属的场合中，这些金属不会被氧化而在氧化铁皮层和 基体铁的界面上富集。在含Cu的场合中，在γ铁中只有百分之几左右的 溶解度，因此当Cu富集量达到该值以上时，Cu作为金属相出现。Cu的 熔点是1080℃，由于通常热轧前的钢材的加热在该值以上的温度下进行， 所以在氧化铁皮/基体铁界面上会生成熔融状态的Cu的液相，其侵入基体 铁的晶界，热轧时不能耐受剪切应力和拉伸应力，产生表面裂纹，即产生 热脆性。

众所周知，为了防止起因于Cu的热脆性，添加与Cu浓度大体等量程 度以上的Ni是有效的。这是由于通过添加Ni可以增大γ铁中Cu的固溶 限度，另外Cu富集相的熔点增高，所以可以抑制Cu在氧化铁皮层/基体 铁界面上出现(例如，参照特开平7-242938号公报)。

另外，特开平6-297026号公报认为添加Si也有防止热脆性的效果。 如果添加Si，则在氧化铁皮/基体铁界面附近生成硅酸铁，在1170℃以上 时与氧化铁皮中的氧化亚铁反应生成液相的氧化物。由于Cu的液相可以 进入该液相中，所以可以抑制Cu向基体铁晶界的液相Cu的侵入。

但是，在添加Ni来防止起因于Cu的热脆性的方法中，因要使用昂贵 的金属Ni而存在增加成本的问题。另外，由于Ni会助长加热时的晶界氧 化，所以即使可以防止起因于Cu的热脆性，有时却也会因阻碍氧化铁皮 的剥离性而发生氧化铁皮缺陷的问题。

另外，在添加Si来防止起因于Cu的热脆性的方法中，添加了Si的钢 材存在的氧化铁皮的剥离性差，即使轧制前通过由高压水的除鳞，也会残 留氧化铁皮，钢材表面发红等的损害表面性状的问题。另外，在其后有酸 洗工序的场合，由于用酸洗难以溶解氧化铁皮，所以有增大酸洗工序的成 本同时降低生产率的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供优选不改变添加Ni和Si那样的钢成 分而可以抑制热轧含Cu钢材时起因于Cu的钢材的热脆性发生，更具体地 说，在加热含Cu为0.5～3质量％的钢材时可以有利地抑制钢材表面Cu 的富集而避免热脆性发生，表面性状优良的含Cu钢材及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明以下述(1)～(15)作为要旨。