CN102341192B - T型钢 - Google Patents
T型钢 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102341192B CN102341192B CN201080010039.1A CN201080010039A CN102341192B CN 102341192 B CN102341192 B CN 102341192B CN 201080010039 A CN201080010039 A CN 201080010039A CN 102341192 B CN102341192 B CN 102341192B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel
- quality
- fillet
- arc
- web
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 234
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 234
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 28
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 61
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 24
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 12
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 8
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 7
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 6
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005297 material degradation process Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 241000237509 Patinopecten sp. Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 235000020637 scallop Nutrition 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000009617 vacuum fusion Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
- B21B1/092—T-sections
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
本发明通过制成如下的T型钢而获得具有优异的纵向件相互间的焊接接合施工性，且圆角部的耐疲劳龟裂扩展性优异的T型钢，所述T型钢是腹板高度为150mm以上且没有焊接部的T型钢，具有以下成分组成：含有特定量的C、Si、Mn、P、S、Al、N，且Ceq值为0.23～0.40，并且，在腹板与翼缘的结合部形成的圆角部的在型钢宽度方向的截面形状是与腹板和翼缘相切的圆弧状，且该圆弧r1的半径为2～10mm。
Description
技术领域
本发明涉及在造船、桥梁、建筑等领域中使用的T型钢(T-bar)。本发明的T型钢尤其适合作为各种船舶(例如，煤炭用船、矿石用船、矿石煤炭两用船(ore coal carrier)、原油油轮(crude0il tanker)、LPG船、LNG船、化学品油轮(chemical tanker)、集装箱船(container ship)、散货船(bulk carrier)、木材专用船、木屑专用船(chip carrier)、冷冻运输船、汽车专用船、重件船(heavy load carrier)、RORO船(roll-on／roll-off ship)、石灰石专用船、水泥专用船等)的结构材料，其中最适合作为纵向(l0ngitudinal)件(纵梁)。
背景技术
作为船体结构的加固用型钢，以往一直在使用球扁钢(bulb plate)，但由于船体的大型化而出于提高截面性能和减轻所使用钢材的重量的目的，使用不等边不等厚的山型钢(unequal leg and thickness angle，以下称为NAB)的情况已变多。但是，由于NAB为左右非对称的截面形状，所以在加固船体时截面性能具有方向性，当受到来自船体外部的水压等力时在截面内产生扭转应力(torsional stress)。因此，为了满足结构上要求的性能，不得不使用非对称且具有能够耐受由此而产生的上述扭转应力的截面性能的型钢，使用截面积更大尺寸的部件，从而有时导致增加船体重量这种缺点。
进而，根据最近修订的防止海洋污染条约，在近年新造的原油油轮中，有义务采用下述结构中的任一种：
(a)双层船壳(double hull)结构(double hull type)，即，将船底和船侧的结构建造成双层，使得即使船体因触礁、碰撞等而破损，原油也难以流出；
(b)中间甲板结构(mid-deck type)，即，将原油罐分成上下两层仅将船侧建造成双层结构，并且，将分割上下原油罐的中间甲板配置在比吃水线更靠下的位置，使下侧罐的原油的压力始终保持比周围的水压低，从而即使因触礁等而在船底开孔，下侧罐的原油也会在侵入的海水的压力下被向上顶起而被封闭在罐内。
尤其是对于双层船壳内而言，其作为无载货时可注入海水而使船舶稳定航行的压载水舱(ballast water tank)而使用。因此，配置在船底或船壁的纵向件将被海水直接浸渍，所以要求实施用于使其具备充分耐腐蚀性的防锈涂装，并确保该涂膜的密合性。
近年来，逐渐开始将具有T型的截面形状，以腹板(web)为中心呈线对称的横截面形状的T纵向件作为船体加固用部件使用。作为这种T纵向件，广泛使用的是切断厚板后焊接组装而成的T纵向件，这样的T纵向件(以下，有时称作“焊接T纵向件”(welded T-bar))在腹板与翼缘(flange)的接合部具有焊接部。在该焊接部进行涂装的情况下，由于焊缝是具有凹凸的形状，所以涂膜厚度变得不均匀，从而成为焊接原样状态的表面凹凸部分或边缘部分被选择性腐蚀的原因，发生船体结构部件腐蚀劣化这样的重大问题。为了防止这样的不完整(imperfection)的涂膜的形成，先对焊接T纵向件进行使用磨床等的修补以使焊缝部表面变得光滑之后进行涂装。这样的涂装前的焊缝部的修补是在型钢的长度方向的全长上对需要修补的部分进行检查之后，花费人力用磨床等执行修补，所以导致修补花费时间，并且因人工费的增加导致成本的上升。
另一方面，相对于这样的焊接T纵向件，有将通过热轧(hot rolling)得到的型钢利用于T纵向件的情况，在这种T纵向件的情况下，由于没有如焊接T纵向件那样焊接组装，因此不会发生如上述的由焊接部的涂装而引起的问题。
另外，在桥梁领域中，逐渐在箱型梁(box beam)的横肋(horizontalrib)、支架(bracket)、钢桥面板(steel alcove slab)的侧纵梁等中使用T纵向件。作为在这些部位使用的T纵向件，多用与船体结构用部件相同的切断厚板后焊接组装而成的T纵向件。这种T纵向件在腹板与翼缘的接合部具有焊接部。因此，在焊接部产生应力集中(stressconcentration)，从焊趾部发生疲劳龟裂、存在疲劳耐久性降低的问题。
另一方面，相对于这样的焊接T纵向件，有将通过热轧得到的型钢利用于T纵向件的情况，在这种T纵向件的情况下，由于没有如焊接T纵向件那样焊接组装，所以不会发生如上述的焊接部的疲劳耐久性的问题。
在专利文献1中，公开了通过热轧形成H型钢之后，将腹板部切成两半(分割成两半)而制造的T型钢(以下，有时称为“切割T型钢，，(cut T-bar))作为T纵向件来使用的技术。
另外，在专利文献2～4中，公开了将通过热轧而得到的T型钢(以下，有时称为“轧制T型钢”(rolled T-bar))直接作为T纵向件来使用。另外，在专利文献4中，公开了一种轧制T型钢，其钢组成为C：0.01～0.2质量％、Si：0.001～1质量％、Mn：0.1～3质量％、Al：0.001～0.2质量％、剩余部分为Fe和杂质，作为杂质含有P：0.03质量％以下、S：0.03质量％以下，并且Pcm(＝C+(Si／30)+(Mn／20)+(Cu／20)+(Ni／60)+(Cr／20)+(Mo／15)+(V／10)+5B)的值为0.23质量％以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-301501号公报
专利文献2：日本特开平11-342401号公报
专利文献3：日本特开2007-331027号公报
专利文献4：日本特开2008-254063号公报
发明内容
然而，发现对于利用上述现有技术的切割T型钢和轧制T型钢的T纵向件而言，存在以下所述的问题。
T纵向件大多时作为沿着船体的长度方向的长尺寸部件被使用，这种情况下，将多个长度10～20m左右的T纵向件(T型钢)在长度方向进行焊接接合，作为长尺寸的船体结构材料(加固件)。对这样的T纵向件相互间的焊接接合部要求具有在船体结构材料的性质上全部合适的强度。然而，本发明人等研究的结果为在使用现有技术的切割T型钢和轧制T型钢的情况下，在T纵向件相互间的焊接接合部上存在龟裂产生、扩展，从而导致接合部的强度降低的可能性。为了防止这些，以往必须进行大幅度降低焊接施工的作业效率的预备作业。
另外，当船体受到来自外部的水压等力时产生扭转应力。由切割T型钢和轧制T型钢形成的T纵向件在腹板与翼缘的结合部具有截面为圆弧状的圆角部(fillet)(在图1中以fi表示的圆弧部)，当T纵向件反复受到上述那样的扭转应力时，发现在圆角部产生疲劳龟裂，由于该龟裂的扩展，有可能导致T纵向件的断裂。在专利文献4中，规定了轧制T型钢的Pcm，但该Pcm是用于判断焊接低温裂纹对策的指标，对抑制圆角部上的疲劳龟裂的产生、扩展没有效果。
因此，本发明的目的在于提供一种T型钢，是解决这样的现有技术的课题的、在造船、桥梁、建筑等领域中可作为结构材料等应用的T型钢，尤其在作为船体结构用的T纵向件应用时，T纵向件相互间的焊接接合的施工性优异，且圆角部的耐疲劳龟裂扩展性(fatigue crackprogress resistance)也优异。
首先，本发明人等在将现有技术的切割T型钢和轧制T型钢应用于T纵向件的情况下，对在T纵向件相互间的焊接接合中产生的问题及其对策进行了研究，得到如下见解。
在将T纵向件的端部相互间焊接接合时，在对对接部进行坡口加工候进行焊接。这时，出于避免翼缘与腹板的焊接线交叉而导致材质劣化和产生焊接缺陷的目的，实施将与翼缘接触的腹板的一部分切割成扇形状的弧形缺口加工(scallop)。
图1表示T纵向件(T型钢)的接合部的坡口加工例。同图中(a)是T纵向件的端部的侧视图，(b)是T纵向件的端部的正视图，用虚线包围的部分是弧形缺口加工部。应予说明，如图所示对翼缘和腹板的对接部分别实施有上述的坡口加工。在此，为切割T型钢、轧制T型钢时，在腹板与翼缘的结合部具有截面为圆弧状的圆角部(在图1中以fi表示的圆弧部)，在上述的弧形缺口加工中，需要除去圆角部以使翼缘内表面变得平坦。当除去了该圆角部的加工面的精加工不充分而成为存在凹凸的粗糙加工面时，有可能产生上述问题，即由于应力集中、应变集中等而在焊接接合部发生龟裂的产生、扩展的问题。
被使用于T纵向件的现有切割T型钢和轧制T型钢，由于以下所述的理由，具有截面为圆弧状且该圆弧半径(一般称作圆角R)比较大的圆角部。
首先，对于切割T型钢而言，是将通过热轧得到的H型钢(轧制H型钢)的腹板部切成两半(分割成两半)而制造的，所以具有与轧制H型钢相当的圆角部。轧制H型钢的圆角部的圆角R的尺寸被日本工业标准(JIS)标准化，H型钢的尺寸越大圆角R也越大。一般来说大多船体结构用的T纵向件的腹板高度为150mm以上且腹板高度是翼缘宽度的2倍以上的尺寸。在日本工业标准(JIS)中，腹板高度300mm的轧制H型钢的圆角R为13mm，所以由轧制H型钢得到的腹板高度150mm以上的T纵向件用的切割T型钢，其圆角R为13mm以上。
另一方面，对于轧制T型钢的圆角R的尺寸，虽没有像轧制H型钢那样被标准化，但在现有的轧制T型钢的制造方法中，不得不与轧制H型钢相同地成为相当大的尺寸。例如，在专利文献3、4的制造轧制T型钢的方法中，使用万能粗轧机(universal mill)和万能精轧机进行T型钢的热轧。在该热轧中，要成为T型钢的圆角部的部分被万能粗轧机的水平轧辊(horizontal roll)的轧辊角部(翼缘侧轧辊角部)轧制，进而被万能精轧机的水平轧辊的轧辊角部(翼缘侧轧辊角部)成型，制作成截面为圆弧状。多将这些万能粗轧机和万能精轧机的水平轧辊的轧辊角部R(半径)(以下称为水平轧辊角R)设为几乎相同的大小，而该轧辊角R由于以下的理由不能设为太小。
(a)当轧辊角部R变小时，轧辊角部与翼缘内表面的接触条件变得严格，在两者之间发生烧伤。因此在翼缘内表面产生烧伤痕，无法制造出适当品质的制品型钢。
(b)当轧辊角部R被规定成小时，在轧辊角部的轧辊磨损变大，随着持续轧制轧辊角部R变大，并且圆弧形状变形无法形成光滑的单一半径的圆弧。因此，必须频繁地进行轧辊交换，导致生产率降低，且制造成本增加，难以以低成本大量生产制品。
(c)由于轧辊角部R越小轧辊角部的温度越容易上升，因此产生因热导致的轧辊的材质劣化和损伤。在轧辊角部产生龟裂或脱落等情况下，不得不进行轧辊的交换，导致生产率的降低。
以上的问题在轧制次数多且压下率高的万能粗轧机中尤其明显。因此，将水平轧辊的轧辊角R构成为不产生上述(a)～(c)的问题的足够大的尺寸，其结果制造的轧制T型钢的圆角R的尺寸也成为与此相当的大小。
另外，在专利文献2的制造轧制T型钢的方法中，使用具备上下轧辊的孔型轧机(two-roll type mill)进行T型钢的热轧。在该热轧中，要成为T型钢的圆角部的部分，在构成孔型的上下轧辊的特定部位上被轧制。当缩小该特定的轧辊部位的圆弧半径时，在翼缘内表面成为接近垂直角度的上轧辊中，在该轧辊部位的圆弧前端和翼缘内表面发生烧伤，因此在翼缘内表面产生烧伤痕，无法制造出适当品质的制品型钢。因此要轧制圆角部的轧辊部位的圆弧半径将构成为不产生上述问题的足够大的尺寸，其结果制造的轧制T型钢的圆角R的尺寸也成为与此相当的大小。应予说明，虽然专利文献2的型钢是T型截面，但为翼缘的厚度越靠近前端越赋予薄的锥形的截面形状，在专利文献2中所述的型钢的制造方法中，无法制造出翼缘厚度在整个宽度方向都均匀的T型钢。
在上述的弧形缺口加工中，圆角R(在图2中以r1表示圆角R)越大则圆角部的体积和宽度越大，在弧形缺口加工中要除去的体积和要精加工成平坦的部分的宽度增大。因此，在现有切割T型钢和轧制T型钢这样的具有大的圆角R的材料中，由于弧形缺口加工的精加工面积大，所以易产生精加工精度不充分的部分，发现这是产生上述那样的焊接作业效率降低的问题的原因。具体来说，例如用气割进行弧形缺口加工中的腹板和圆角部的除去的情况下，一般以手工作业的磨床精加工进行气割面的精加工。在此，精加工面积越大越容易在精加工精度上出现偏差，用于充分除去气刻凹痕的作业的花费时间越长，焊接作业的效率大幅度降低。另外，在利用磨削机械的加工的情况下，由于精加工的面积大，所以磨削尖端(griding tip)的损耗多，交换频率增加，导致加工效率降低。但是，如果存在精加工精度不充分的部分，则在焊接接合后因应力集中、应变集中导致龟裂的产生、扩展，所以即使焊接作业的效率恶化也必须高精度地对加工面进行精加工。
基于以上见解，对作为T纵向件使用的T型钢的圆角部的最适合的形状、大小进行了研究，结果得到以下结论：通过将截面为圆弧状的圆角部的圆角R设为l0mm以下，优选为8mm以下，不引起因弧形缺口加工的精加工不良而导致焊接接合部的强度降低就能大幅提高弧形缺口加工的作业效率。进而，还发现T纵向件虽然需要使其沿船壳的方式实施弯曲加工，但若圆角R小则圆角部的截面也变小，由此提高弯曲加工性，因此也能提高对T纵向件进行弯曲加工时的作业效率。
进而，还制造使成分组成(chemical composition)和圆角R的尺寸变化的轧制T型钢，对反复受到扭转应力时的钢材的耐疲劳龟裂扩展性进行了研究。其结果发现将截面为圆弧状的圆角部的圆角R设为2mm以上，并且将成分组成，尤其是将Ceq值最优化，则能得到优异的耐疲劳龟裂扩展性。
本发明是基于如上见解而完成的，将以下作为要旨。
[1]一种T型钢，其特征在于，是腹板高度为150mm以上的不具有焊接部的T型钢，其具有以下成分组成：含有C：0.05～0.25质量％、Si：0.05～0.50质量％、Mn：0.1～2.0质量％、P：0.025质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：0.005～0.10质量％、N：0.001～0.008质量％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，且下式(1)规定的Ceq值为0.23～0.40，并且，在腹板和翼缘的结合部形成的圆角部的在型钢宽度方向的截面形状是与腹板和翼缘相切的圆弧状、且该圆弧r1的半径为2～10mm。
Ceq＝[％C]+[％Mn]／6+([％Cr]+[％Mo]+[％V])／5+([％Ni]+[％Cu])／15……(1)
其中，[％C]：C含量(质量％)、[％Mn]：Mn含量(质量％)、[％Cr]：Cr含量(质量％)、[％Mo]：Mo含量(质量％)、[％V]：V含量(质量％)、[％Ni]：Ni含量(质量％)、[％Cu]：Cu含量(质量％)。
在上述Ceq的计算中，对于无添加元素代入0。
[2]如上述[1]中的T型钢，其特征在于，进一步含有选自(A组)Cr：低于0.20质量％、Cu：0.5质量％以下、Ni：0.25质量％以下、Mo：0.5质量％以下、Co：1.0质量％以下中的1种或2种以上。
[3]如上述[1]或[2]中的T型钢，其特征在于，进一步含有选自(B组)W：0.5质量％以下、Nb：0.1质量％以下、Ti：0.1质量％以下、Zr：0.1质量％以下、V：0.2质量％以下中的1种或2种以上。
[4]如上述[1]～[3]中任一项的T型钢，其特征在于，进一步含有(C组)B：0.003质量％以下。
[5]如上述[1]～[4]中任一项的T型钢，其特征在于，进一步含有选自(D组)Ca：0.01质量％以下、REM：0.015质量％以下、Y：0.1质量％以下中的1种或2种以上。
换言之，根据上述[1]中的T型钢，其特征在于，进一步含有选自上述(A组)～(D组)中的至少1组的元素。
[6]如上述[1]～[5]中任一项的T型钢，其特征在于，腹板高度是翼缘宽度的2倍以上。
[7]如上述[1]～[6]中任一项的T型钢，其特征在于，通过热轧加工成T型钢。
尤其优选对具有上述[1]～[5]中任一项的组成的坯料钢片实施使用万能轧机的热轧来加工成T型钢。
[8]如上述[1]～[7]中任一项的T型钢，其特征在于，腹板两面侧的圆角部的圆弧半径r1各自在型钢全长上恒定。
[9]如上述[1]～[8]中任一项的T型钢，其特征在于，翼缘前端的角部的在型钢宽度方向的截面形状为圆弧状，且该圆弧的半径为2mm以上。
[10]如上述[1]～[9]中任一项的T型钢，其特征在于，是船体结构用热轧T型钢。
本发明的T型钢是将在腹板与翼缘的结合部形成的圆角部的形状和大小最优化而得的，其圆角R与现有的T型钢相比小。根据本发明，不会引起因作为T纵向件将端部相互问焊接接合时进行的弧形缺口加工的精加工不良而导致的焊接接合部的强度降低，大幅提高弧形缺口加工的作业效率。另外，也有对T纵向件以沿船壳的方式进行弯曲加工时提高弯曲加工性这种效果。而且，通过对圆角部的圆角R的下限进行限定，且将包括Ceq值的成分组成最优化，能够抑制在圆角部上的疲劳龟裂的产生、扩展。因此，本发明的T型钢具有优异的焊接接合施工性和耐疲劳龟裂扩展性。
附图说明
图1是表示将T纵向件的端部相互间进行焊接接合时的坡口加工的一例的图，(a)是T纵向件的端部的侧视图，(b)是T纵向件的端部的正视图。
图2是表示本发明的T型钢的截面形状的一例的说明图。
图3是表示可获得优异的耐疲劳龟裂扩展性的Ceq值与圆角R范围的图。
图4是表示用于制造本发明的T型钢的轧制设备的一例的说明图。
图5是模式地表示图4的轧制设备中的第1万能粗轧机的轧辊结构的正视图。
图6是模式地表示图4的轧制设备中的轧边机(edger mill)的轧辊结构的正视图。
图7是模式地表示图4的轧制设备中的第2万能粗轧机的轧辊结构的正视图。
图8是模式地表示图4的轧制设备中的万能精轧机的轧辊结构的正视图。
图9是表示在图5所示的第1万能粗轧机的水平轧辊角部附近设置有润滑油供给装置X的状态的图，(a)是正视图，(b)是水平轧辊的侧视图。
实施方式
首先，对本发明的T型钢的尺寸形状进行说明。图2是表示本发明的T型钢的宽度方向截面形状的一例的图，f是翼缘、w是腹板、fi是腹板w与翼缘f的结合部、即，形成于由腹板w与翼缘f构成的角部上的圆角部。另外，作为尺寸表示的A是腹板高度、B是翼缘宽度、t1是腹板厚度、t2是翼缘厚度。进而，r1是圆角部fi的圆弧半径(型钢宽度方向截面的圆弧半径)、r2是翼缘前端内表面侧的角部的圆弧半径(型钢宽度方向截面的圆弧半径)、r3是翼缘前端外表面侧的角部的圆弧半径(型钢宽度方向截面的圆弧半径)。
本发明的T型钢是腹板高度为150mm以上的、不具有焊接部的T型钢，圆角部fi的在型钢宽度方向的截面形状是与腹板w和翼缘f相切的圆弧状，且将该圆弧半径r1(以下，有时称为“圆角R”)设为2～10mm。所谓不具有焊接部，不是对厚板进行焊接组装得到所谓的焊接T型钢，但可以是将通过热轧得到的H型钢的腹板切成两半(分割成两半)得到的所谓的切割T型钢。但是，从生产率或对腹板追加进行切成两半的工序而导致的成本的增加的观点出发，优选通过热轧加工成T型钢而得到所谓的轧制T型钢。另外，从焊接施工性的观点出发，优选翼缘厚度在除去圆角部、翼缘前端附近的整个宽度上都均匀的T型钢。
由本发明的T型钢的形状引起的效果是通过对圆角R的限定而得到的，所以虽然T型钢的腹板高度A和翼缘宽度B是任意的，但在作为船体结构用部件的用途时，优选腹板高度A是翼缘宽度B的2倍以上。腹板高度A与翼缘宽度B的组合例如可以选择250mm×l00mm、300mm×100mm、300mm×125mm、350mm×125mm、400mm×125mm、500mm×150mm、600mm×150mm、700mm×150mm、800mm×150mm等任意组合。腹板厚度t1与翼缘厚度t2的组合也是任意的，例如，可以以切割T型钢的板厚(被标准化的H型钢的腹板厚度和翼缘厚度)为基准进行选择，但在作为船体结构用部件的用途时，优选翼缘厚度t2比腹板厚度t1大。应予说明，通常腹板高度A是翼缘宽度B的10倍以下。
在本发明的T型钢中，圆角部fi的圆角R(圆弧半径r1)，与腹板高度A和翼缘宽度B无关地被设为2～10mm。如上所述，在将T纵向件的端部相互间进行焊接接合的情况下，在对对接部进行坡口加工的基础上进行焊接。此时，出于避免由翼缘与腹板的焊接线交叉而导致的材质劣化和产生焊接缺陷的目的，实施将与翼缘接触的腹板和圆角部的一部分切割成扇形状的弧形缺口加工(参照图1)。当圆角R超过10mm时，圆角部的体积和宽度变大，因此在该弧形缺口加工中，为了不让产生导致焊接接合部的强度降低这样的精加工不良的现象，从而导致降低包含精加工工序的弧形缺口加工的作业效率，并且，也降低以使T纵向件沿着船壳的方式进行弯曲加工时的弯曲加工性。
在表1中表示圆角R为13mm～2mm的T型钢的圆角部截面积和圆角宽度。其中，圆角部截面积是指在图2中的一侧的圆角部fi(除去腹板部与翼缘部的部分)的截面积，在圆角部R为零且腹板与翼缘形成为直角时，圆角部截面积为零。另外，圆角宽度是指在图2中从一侧的圆角部fi开始，包夹腹板到相反侧的圆角部fi的结束为止的长度。
根据表1可知，与圆角部R为13mm的情况(现有的切割T型钢的最小的圆角R)相比，当将圆角R缩小至10mm时，圆角部截面积减少41％，圆角宽度减少17％。若在弧形缺口加工中要除去的圆角部的截面积和宽度缩小到这种程度，则对于包含精加工工序的弧形缺口加工中的作业效率化有很大的效果。另外，当将圆角R缩小至8mm时，与圆角部R为13mm的情况相比，圆角部截面积减少62％，圆角部宽度减少28％，当将圆角R进一步缩小为5mm时，同样地圆角部截面积减少85％，圆角宽度减少44％，获得更大的效果。
[表1]
*腹板厚度为10mm的情况
本发明的T型钢通过如下文所述的采取了与现有技术不同的方法的制造方法而制造，从而能够将圆角R设为10mm以下，但即使通过这样的制造方法，也难以将圆角R极端地缩小。通常，将本发明的T型钢通过热轧制造时，使用万能粗轧机和万能精轧机，利用这些万能轧机轧制时，圆角部被水平轧辊的轧辊角部轧制、成型。因此，如果将该轧辊角部的轧辊角R缩小，则能够缩小圆角R。但是，如之前的有关专利文献3的所述那样，仅单纯地缩小轧辊角R，则会产生如下等问题：(a)轧辊角部与翼缘内表面的接触条件变得严格，在两者之间产生烧伤，导致在翼缘内表面产生烧伤痕，无法制造出适当品质的制品型钢；(b)在轧辊角部上轧辊磨损变大，随着持续轧制轧辊角部R变大，并且圆弧形状变形，无法形成光滑的单一半径的圆弧。所以，在现有技术中不能将轧辊角部R缩小，结果也无法将圆角R制成本发明这样小的尺寸。
对此，本发明人等发现用万能粗轧机和万能精轧机进行轧制时在特定的轧辊部位喷射轧制润滑油(1ubricant)等(对这种制造方法在后面进行详述)，则即使通过缩小水平轧辊的轧辊角部将圆角R的尺寸充分缩小，也能不产生上述问题地进行轧制。但是，即使采用这样的制造方法，当水平轧辊的轧辊角部R极端小时，也不能防止翼缘内表面产生烧伤痕，并且轧辊的磨损和损伤大，实质上无法通过热轧将T型钢量产，所以，虽说尽可能地将圆角R缩小，但其也有一定的限度。
另一方面，在本发明的T型钢中，从耐疲劳龟裂扩展性的观点出发，将圆角R的下限限定为2mm。即，将圆角R设定为2mm以上，并且将包括Ceq值的成分组成最优化而得到优异的耐疲劳龟裂扩展性。若圆角R低于2mm，即使将Ceq值等最优化，也由于圆角部的应力集中变高，在圆角部有疲劳龟裂的产生、扩展，无法得到优异的耐疲劳龟裂扩展性。另外，从以上观点来看优选圆角R为3mm以上。基于以上理由将本发明的T型钢的圆角R的大小设为2～10mm，优选为3～l0mm。
圆角部在型钢宽度方向的截面形状为与腹板和翼缘相切的圆弧状。在此，所说的圆弧状无需是严格的正确的圆弧状，但不包括如在焊接T型钢、通过角被磨去的水平轧辊得到的轧制T型钢、切割T型钢中出现的明显从圆弧偏离的情况。优选将从半径r1的圆弧的偏离在r1的±20％的范围内的圆弧状定义为半径r1的圆弧状。
本发明的T型钢，优选图2中的左右的圆角部fi(腹板两面侧的圆角部)的圆角R各自在型钢的全长上恒定。通过热轧制造本发明的T型钢时，由于左右的圆角部fi被万能轧机的水平轧辊的轧辊角部轧制、成型，所以能够得到在全长而上相同半径的圆角部fi。即，不是像焊接T型钢那样的接合部在长度方向不均匀的形状，而是能得到均匀的圆角部fi，具有部件的质量管理变容易的优点。在此，只要圆角R的变动在±20％以下，就可视为在型钢全长上恒定。
另外，本发明的T型钢为了确保涂装的完整性(perfection)，优选翼缘前端的角部(翼缘前端内表面侧的角部与翼缘前端外表面侧的角部共4处角部)的在型钢宽度方向上的截面形状为圆弧状，且该圆弧半径r2、r3(参照图2)为2mm以上。r2、r3的上限无需特别地规定，例如，即使达到翼缘厚度t2的一半也没有问题。该圆弧也容许稍微的变形。
接着，对本发明的T型钢的成分组成进行说明。
.C：0.05～0.25质量％
C是对提高钢的强度和提高疲劳特性有效的元素，为了取得这样的效果使C含有0.05质量％。另一方面，超过0.25质量％的添加将使钢的耐疲劳龟裂扩展性和焊接部的韧性(toughness)降低。因此将C含量设为0.05～0.25质量％。另外，根据以上观点，更优选C含量(C content)为0.08～0.20质量％。
·Si：0.05～0.50质量％
Si是作为脱氧剂，且为了提高钢的强度进而提高疲劳特性而添加的元素，在本发明中添加0.05质量％以上。但是，超过0.50质量％的添加将使钢的耐疲劳龟裂扩展性和焊接部的韧性降低，所以将Si含量的上限设为0.50质量％。另外，根据以上观点，更优选Si含量为0.10～0.45质量％。
·Mn：0.1～2.0质量％
Mn是具有防止热脆性，提高钢的强度，且提高疲劳特性的效果的元素，添加0.1质量％以上。但是由于超过2.0质量％的添加将使钢的耐疲劳龟裂扩展性和焊接部的韧性降低，所以将Mn含量的上限设为2.0质量％。另外，根据以上观点，更优选Mn含量为0.5～1.6质量％。
·P：0.025质量％以下
P是降低钢的母材(base metal)韧性、焊接性和焊接部韧性的有害元素，优选尽可能地减少。尤其当P含量超过0.025质量％时，母材韧性和焊接部韧性的降低变大。因此，将P含量设为0.025质量％以下。另外，根据以上观点，更优选P含量为0.014质量％以下。P也可以不添加，但事实上含量超过0质量％。
·S：0.01质量％以下
S是使钢的韧性和焊接性降低的有害元素，所以优选尽可能地减少，在本发明中设为0.01质量％以下。S也可以不添加，但事实上含量超过0质量％。
·Al：0.005～0.10质量％
Al是作为脱氧剂被添加的元素，必须添加0.005质量％以上。但当添加超过0.10质量％时，使得粗大的氧化物系夹杂物存在于钢中，所以钢的耐疲劳龟裂扩展性和韧性反而降低。因此，将Al含量的上限设为0.10质量％。另外，根据以上观点，更优选Al含量为0.005～0.06质量％。
·N：0.001～0.008质量％
N是对钢的韧性有害的成分。因此，如果要实现韧性的提高，优选尽可能地降低N，设为0.008质量％以下。但是，在工业上难以将N降低到低于0.001质量％。所以将N含量设为0.001～0.008质量％。
·Ceq∶0.23～0.40
下述(1)式中规定的Ceq值是用于表征母材强度的必要指数。如果Ceq值低于0.23，则母材的强度降低，在圆角R上易产生疲劳龟裂，从而降低耐疲劳龟裂扩展性。另一方面，当Ceq值超过0.40时，由于母材强度过高，在圆角R上发生应力集中易产生疲劳龟裂，这种情况下耐疲劳龟裂扩展性也降低。因此在本发明中，将Ceq值设为0.23～0.40。另外，根据以上所述的观点，更优选Ceq值为0.23～0.36。
Ceq＝[％C]+[％Mn]／6+([％Cr]+[％Mo]+[％V])／5+([％Ni]+[％Cu])／15……(1)
其中，[％C]：C含量(质量％)、[％Mn]：Mn含量(质量％)、[％Cr]：Cr含量(质量％)、[％Mo]：Mo含量(质量％)、[％V]：V含量(质量％)、[％Ni]：Ni含量(质量％)、[％Cu]：Cu含量(质量％)。
制造对成分组成和圆角R大小进行了各种改变的T型钢(轧制T型钢)，研究T型钢反复受到扭转应力时的耐疲劳龟裂扩展性。耐疲劳龟裂扩展性通过后述的实施例记载的试验方法进行评价。表2表示T型钢的成分组成，表3表示T型钢的圆角R和耐疲劳龟裂扩展性。另外，基于该结果，图3中表示了得到优异的耐疲劳龟裂扩展性的圆角R(纵轴：mm)与Ceq值(横轴)的范围，黑色圆符号(·)表示“未断裂”、×符号表示“断裂”。在该实验中，为了研究成分组成和圆角R的大小对耐疲劳龟裂扩展性带来的影响，将各T型钢的截面尺寸和制造条件设定为相同。具体来说，T型钢的截面尺寸设定为A＝300mm、B＝125mm、t1＝10mm、t2＝16mm、r2＝5mm、r3＝3mm(各参数的含义记载于图2中)。另外，热轧的加热温度设为1280～1300℃，精轧温度设为780～800℃。
根据表3和图3可知，通过同时满足圆角部的圆角R：2.0mm以上，Ceq值：0.23～0.40这样的条件，能够得到优异的耐疲劳龟裂扩展性。
[表2]
(质量％)
[表3]
本发明的T型钢，除上述成分组成还可以含有选自下述A～D组中的至少1组的元素。
·A组；选自Cr：低于0.20质量％、Cu：0.5质量％以下、Ni：0.25质量％以下、M0：0.5质量％以下、Co：1.0质量％以下中的1种或2种以上。
Cr、Cu、Ni、Mo和Co均是提高钢的强度，使耐疲劳龟裂扩展性提高的元素，可根据需要的强度等来选择性的进行添加。但是，当添加Cr：0.20质量％以上，且分别超过Cu、Mo：0.5质量％、Ni：0.25质量％、Co：1.0质量％时，反而钢的耐疲劳龟裂扩展性和韧性降低。因此，添加Cr、Cu、Ni、Mo、Co时以上述值作为上限来进行添加。应予说明，为得到上述那样的效果，优选分别添加Cr、Cu、Ni：0.005质量％以上、分别添加Mo、Co：0.01质量％以上。
·B组；选自W：0.5质量％以下、Nb：0.1质量％以下、Ti：0.1质量％以下、Zr：0.1质量％以下、V：0.2质量％以下中的1种或2种以上。
W、Nb、Ti、Zr和V均是提高钢的强度、使耐疲劳龟裂扩展性提高的元素，可根据需要的强度等来选择性地进行添加。但是，当添加分别超过w：0.5质量％、Nb、Ti、Zr：0.1质量％、V：0.2质量％时，反而钢的耐疲劳龟裂扩展性和韧性降低。因此，添加W、Nb、Ti、Zr、V时以上述值作为上限来进行添加。应予说明，为得到上述那样的效果，优选添加w、Nb、Ti、Zr分别为0.001质量％以上、V为0.002质量％以上。
·C组；B：0.003质量％以下
B是提高钢的强度、使耐疲劳龟裂扩展性提高的元素，可根据需要含有。但是，当添加B超过0.003质量％时，反而钢的耐疲劳龟裂扩展性和韧性降低。因此，添加B时以上述值作为上限来进行添加。应予说明，为得到上述那样的效果，优选添加B为0.0002质量％以下。
·D组；选自Ca：0.01质量％以下、REM：0.015质量％以下、Y：0.1质量％以下中的1种或2种以上。
Ca、REM和Y均是对焊接热影响区(HAZ：heat-affected zone)的韧性提高具有效果的元素，可根据需要选择性地进行添加。但是，当添加分别超过Ca：0.01质量％、REM：0.015质量％、Y：0.1质量％时，反而导致钢的耐疲劳龟裂扩展性和韧性降低。因此，添加Ca、REM、Y时以上述值作为上限来进行添加。应予说明，为得到上述那样的效果，优选添加Ca为0.0002质量％以上、REM为0.0002质量％以上、Y为0.0001质量％以上。
本发明的T型钢的上述以外的成分为Fe和不可避免的杂质。但是，只要在不损害本发明效果的范围内，含有上述以外的成分也无妨。
接着，对得到本发明的T型钢(轧制T型钢)的优选的制造方法进行说明。
在该制造方法中，通过将具有上述成分组成的钢按照常用方法熔炼(steel making)、铸造来制成板坯(slab)、钢锭(bloom)等的钢坯料，用加热炉对该钢坯料进行加热后，通过热轧制成T型钢。在该热轧中，使用万能粗轧机和万能精轧机等来制造T型钢。具体来说，例如通过第1万能粗轧机、轧边机、第2万能粗轧机、万能精轧机依次轧制通过开坯轧机(breakdown mill)等得到的T型钢片来制造T型钢。在这样的使用万能粗轧机和万能精轧机的制造方法中，圆角部fi被万能轧机的水平轧辊的轧辊角部轧制、成型。
因此，将万能粗轧机和万能精轧机的水平轧辊的轧辊角R(半径)设为能够成型想要制造的本发明的T型钢的圆角R(2～10mm)的尺寸。并且，在万能粗轧机和万能精轧机的轧制过程中从润滑油供给装置向水平轧辊的轧辊角部喷射轧制润滑油(热轧用润滑油)，润滑水平轧辊角部。这时如果也向翼缘内表面喷射轧制润滑油，则进一步提高防止烧伤效果，能够更有效地防止轧辊角部与翼缘内表面的烧伤。
另外，轧辊角R越小，轧辊角部的温度越容易上升，作为解决易发生轧辊损伤的问题的对策，优选至少在万能粗轧机的轧制出侧配置水平轧辊角部专用的冷却水喷射嘴。通过从该冷却水喷射嘴向水平轧辊角部喷射冷却水来强化轧辊角部的冷却，从而能够防止轧辊的温度的过度上升，防止轧辊的损伤。
根据如上的制造方法，能够制造圆角R小的本发明的T型钢。应予说明，本发明的T型钢的制造方法当然不限定于上述的制造方法。如上所述本发明的T型钢作为船体结构用尤其作为T纵向件最合适，但也能够在桥梁、建筑等领域中作为结构材料使用。
[实施例]
[实施例1]
本发明的T型钢(船体结构用T型钢)的热轧的制造例如下所示。在该制造例中，使用具有以下成分组成的钢锭来制造T型钢，即：C：0.13质量％、Si：0.21质量％、Mn：1.31质量％、P：0.009质量％、S：0.005质量％、Al：0.031质量％、N：0.0029质量％、剩余部分为Fe和不可避免的杂质，Ceq值：0.35。应予说明，设备构成、轧制机的结构、轧辊形状、各尺寸等是一例，并不限定于此。
使用图4所示的轧制设备，从具有厚度250mm、宽度310mm的长方形截面的钢锭，轧制出目标尺寸为腹板高度300mm、翼缘宽度100mm、腹板厚度9mm、翼缘厚度16mm的T型钢。在该T型钢中，将圆角部的圆弧半径r1(圆角R)设为8mm。在图4中，1为开坯轧机、2为第1万能粗轧机、3为轧边机、4为第2万能粗轧机、5为万能精轧机。开坯轧机1通常是装备有具有孔型的轧辊的双重式轧机。应予说明，将第1万能粗轧机2～第2万能粗轧机4的轧制工序称为中间轧制工序。
图5是模式地表示第1万能粗轧机2的轧辊结构的图。该万能粗轧机2具备对置的一对水平轧辊21a、21b，和对置的一对立辊(verticalroll)22a、22b。水平轧辊21a、21b的压下面的宽度W1比腹板w的内部尺寸(inside dimension)L(从翼缘内表面到腹板前端部的距离)大。在水平轧辊21a、21b的侧面装有倾斜角。
图6是模式地表示轧边机3的轧辊结构的图。该轧边机3具备对置的一对水平轧辊31a、31b，各水平轧辊31a、31b分别具有大径轧辊部33和小径轧辊部32。
图7是模式地表示第2万能粗轧机4的轧辊结构的图。该第2万能粗轧机4具备对置的一对水平轧辊41a、41b，和对置的一对立辊42a、42b。水平轧辊41a、41b的轧辊面的宽度W2设为在腹板w的内部尺寸L(从翼缘内表面到腹板前端部的距离)以下(优选小于L)。在水平轧辊41a、41b的与翼缘f接触的侧面带有倾斜角。
图8是模式地表示万能精轧机5的轧辊结构的图。该万能精轧机5具备对置的一对水平轧辊51a、51b，和对置的一对立辊52a、52b。水平轧辊51a、51b的侧面成为垂直面。
首先，通过开坯轧机1将从加热炉(未图示)搬出的上述成分组成的坯料钢片(未图示)轧制成截面大致T形状的T型钢片。该T型钢片的腹板厚度为40mm、翼缘厚度为75mm、腹板高度为375mm、翼缘宽度为130mm。接着，通过第1万能粗轧机2、轧边机3、第2万能粗轧机4邻近配置而成的轧制设备列对该T型钢片进行5道次往返轧制，压下T型钢片的腹板和翼缘(中间轧制工序)。
在该中间轧制工序中，首先，在第1万能粗轧机2中，如图5所示利用水平轧辊21a、21b将腹板w的全长沿其板厚方向压下。同时，由立辊22a和水平轧辊21a、21b的侧面将翼缘f沿其板厚方向压下。接着，在轧边机3中，如图6所示，将腹板w引导至水平轧辊31a、31b的大径轧辊部33之间，利用小径轧辊部32将翼缘f的端面沿翼缘宽度方向压下。接着，在第2万能粗轧机4中，如图7所示利用水平轧辊41a、41b将腹板w的大部分沿其板厚方向压下。同时，由立辊42a和水平轧辊41a、41b的侧面将翼缘f沿其板厚方向压下，进而，用立辊42b将腹板w的前端部沿腹板高度方向压下，进行腹板高度的调整。
将像这样在中间轧制工序中得到的T型钢，通过万能精轧机5精轧成制品尺寸。在该万能精轧机5中，如图8所示，利用水平轧辊51a、51b将腹板w的全长沿其板厚方向轻压下。同时，由立辊52a和水平轧辊51a、51b的侧面将翼缘f的倾斜整形为垂直。
在以上这样的一系列轧制工序中使用的万能粗轧机2、4和万能精轧机5中，水平轧辊角部的轧辊角R(半径)对于2台万能粗轧机2、4而言为9mm，对于万能精轧机5而言为8mm。并且，在水平轧辊角部的附近设置如图9所示的润滑油供给装置X。从该润滑油供给装置X向水平轧辊角部供给轧制润滑油(热轧用润滑油)。图9是表示在第1万能粗轧机2上设置有润滑油供给装置X的状态的图，(a)为正视图，(b)为水平轧辊的侧视图。由于在2台万能粗轧机2、4中进行往返轧制，所以在轧机的前面(上游侧)和后面(下游侧)分别设置有润滑油供给装置X。并且在从成为轧制入侧一方的润滑油供给装置X喷射轧制润滑油，在使轧制润滑油附着在水平轧辊角部的状态下进行轧制。另一方面，在万能精轧机5中，由于仅进行1道次的轧制，所以润滑油供给装置X仅设置在轧机的前面(上游侧)，与万能粗轧机相同地在轧制入侧处一边喷射轧制润滑油一边进行轧制。
像这样边供给轧制润滑油边进行轧制的结果，在轧辊和翼缘内表面不发生烧伤，轧制出在翼缘内表面上无烧伤痕的、具有良好表面的制品。另外，在轧制1000ton以上的制品后，也没有产生明显的轧辊角部的磨损，到最后为止都轧制出了几乎相同的圆角R的制品。通常应用在钢材的热轧等的润滑油都可以没有问题地作为热轧用润滑油被使用。另一方面，不供给轧制润滑油而进行轧制的结果，在翼缘内表面上产生了烧伤痕，无法制造出充分品质的制品。
接着，使用图4所示的轧制设备，制造与上述制造例相同尺寸的T型钢，其为圆角部的圆弧半径r1(圆角R)为5mm的制品。水平轧辊角部的轧辊角R(半径)，在2台万能粗轧机中为6mm，在万能精轧机中为5mm。
如同上述制造例，边从润滑油供给装置X向各万能轧机2、4、5的水平轧辊角部喷射轧制润滑油边进行轧制，结果虽然能够防止水平轧辊和翼缘内表面的烧伤，但由于在轧制150ton左右的制品后在2台万能粗轧机2、4的水平轧辊角部上产生了裂纹，所以中断了轧制。由于认为轧辊角部的温度过度上升是产生裂纹的原因，所以作为对策在与万能粗轧机2、4的润滑油供给装置X邻接的位置上设置了喷射冷却水的冷却水喷射嘴。如此，通过从该冷却水喷射嘴向轧制出侧的水平轧辊角部喷射冷却水，对水平轧辊角部与被轧制件接触后立即进行水冷。即，分别对水平轧辊角部在轧制入侧处喷射轧制润滑油，在轧制出侧处喷射冷却水而进行轧制。其结果能够确认即使轧制约1000ton的圆角部的圆弧半径r1为5mm的制品，也不会在水平轧辊角部上产生裂纹。
[实施例2]
将具有表4和表5所示的成分组成的钢在真空熔化炉或转炉中熔炼成钢锭，将该钢锭装入到加热炉在1100～1350℃下加热后，利用按照实施例1记载的制造例的方法，在精轧温度为600～850℃的范围内进行热轧，制造了表6所示的截面尺寸的T型钢。应予说明，精轧温度是在最终轧制道次的轧机(万能精轧机5)出侧处的材料温度，用辐射温度计测定了圆角部。为了评价得到的T型钢的耐疲劳龟裂扩展性、焊接部韧性，进行如下的试验。其结果在表7中示出。
(1)耐疲劳龟裂扩展试验(耐疲劳龟裂扩展性)
耐疲劳龟裂扩展，最优选的是实际地对船体进行焊接而评价，但这样则试验需要长时间。因此，在本实施例中，实施反复3点弯曲试验(bending test)来进行评价。将轧制后的T型钢切断成1500mm，在试验载荷：100吨、反复速度：600rpm、弯曲支点间隔：1000mm的条件下实施350万次3点弯曲来评价是否断裂。
(2)冲击试验(焊接部韧性)
为了进行T型钢的对接焊接，对翼缘和腹板实施坡口加工，对腹板实施弧形缺口加工。之后，以20kJ／cm的热量输入进行对接多道焊(GMAW)。从焊接T型钢的HAZ中央部采样2mmV形缺口夏比冲击试验片，测定在-20℃的夏比冲击试验中的吸收能量，只要在47J／cm2以上就判定为冲击特性良好。
根据表7，No.1～11和No.22～33的本发明例均得到优异的耐疲劳龟裂扩展性和焊接接头性能，与此相对，包括Ceq值的成分组成和圆角R在本发明范围外的No.12～21的比较例，至少耐疲劳龟裂扩展性和焊接接头特性中的任一方发生劣化。应予说明，对350mm×125mm、400mm×125mm、450mm×150mm等尺寸的T型钢也进行了同样的调查，当包括Ceq值的成分组成和圆角R在本发明范围内的情况下，均能得到优异的耐疲劳龟裂扩展性和焊接接头性能。
[表4]
[表5]
[表6]
表6
*1圆角R
※带有下划线的数值为本发明范围外
[表7]
表7
产业上的利用可能性
根据本发明，能够得到在造船、桥梁、建筑等领域可应用于结构材料等的T型钢，其具有优异的T纵向件相互间的焊接接合的施工性，且圆角部的耐疲劳龟裂扩展性也优异。本发明的T型钢尤其优选应用于船体结构用的T纵向件。
[符号说明]
f 翼缘
w 腹板
fi 圆角部
r1 圆角部的圆弧半径
r2 翼缘前端内表面侧的角部的圆弧半径
r3 翼缘前端外表面侧的角部的圆弧半径
t1 腹板厚度
t2 翼缘厚度
A 腹板高度
B 翼缘宽度
1 开坯轧机
2 第1万能粗轧机
3 轧边机
4 第2万能粗轧机
5 万能精轧机
21a，21b 水平轧辊
22a，22b 立辊
31a，31b 水平轧辊
32 小径轧辊部
33 大径轧辊部
41a，41b 水平轧辊
42a，42b 立辊
51a，51b 水平轧辊
52a，52b 立辊
X 润滑油供给装置
Claims (17)
1.一种T型钢，其特征在于，是腹板高度为150mm以上的不具有焊接部的T型钢，
具有以下成分组成：含有C：0.05～0.25质量％、Si：0.05～0.50质量％、Mn：0.1～2.0质量％、P：0.025质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：0.005～0.10质量％、N：0.001～0.008质量％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，且下式(1)规定的Ceq值为0.23～0.40，并且，
在腹板与翼缘的结合部形成的圆角部的在型钢宽度方向的截面形状是与腹板和翼缘相切的圆弧状，且该圆弧半径r1为2～10mm，
Ceq＝[％C]+[％Mn]／6+([％Cr]+[％Mo]+[％V])／5+([％Ni]+[％Cu])／15……(1)
其中，[％C]：C含量(质量％)、[％Mn]：Mn含量(质量％)、[％Cr]：Cr含量(质量％)、[％Mo]：Mo含量(质量％)、[％V]：V含量(质量％)、[％Ni]：Ni含量(质量％)、[％Cu]：Cu含量(质量％)。
2.根据权利要求1所述的T型钢，其特征在于，进一步含有选自下述A组～D组中的至少1组的元素，
A组，选自Cr：低于0.20质量％、Cu：0.5质量％以下、Ni：0.25质量％以下、Mo：0.5质量％以下、Co：1.0质量％以下中的1种或2种以上；
B组，选自W：0.5质量％以下、Nb：0.1质量％以下、Ti：0.1质量％以下、Zr：0.1质量％以下、V∶0.2质量％以下中的1种或2种以上；
C组，B：0.003质量％以下；
D组，选自Ca：0.01质量％以下、REM：0.015质量％以下、Y：0.1质量％以下中的1种或2种以上。
3.根据权利要求1或2所述的T型钢，其特征在于，腹板高度为翼缘宽度的2倍以上。
4.根据权利要求1或2所述的T型钢，其特征在于，通过热轧加工成T型钢。
5.根据权利要求3所述的T型钢，其特征在于，通过热轧加工成T型钢。
6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的T型钢，其特征在于，腹板两面侧的圆角部的圆弧半径r1各自在型钢全长上恒定。
7.根据权利要求3所述的T型钢，其特征在于，腹板两面侧的圆角部的圆弧半径r1各自在型钢全长上恒定。
8.根据权利要求4所述的T型钢，其特征在于，腹板两面侧的圆角部的圆弧半径r1各自在型钢全长上恒定。
9.根据权利要求1、2、5、7、8中任一项所述的T型钢，其特征在于，翼缘前端的角部的在型钢宽度方向的截面形状为圆弧状，且该圆弧的半径为2mm以上。
10.根据权利要求3所述的T型钢，其特征在于，翼缘前端的角部的在型钢宽度方向的截面形状为圆弧状，且该圆弧的半径为2mm以上。
11.根据权利要求4所述的T型钢，其特征在于，翼缘前端的角部的在型钢宽度方向的截面形状为圆弧状，且该圆弧的半径为2mm以上。
12.根据权利要求6所述的T型钢，其特征在于，翼缘前端的角部的在型钢宽度方向的截面形状为圆弧状，且该圆弧的半径为2mm以上。
13.根据权利要求1、2、5、7、8、10、11、12中任一项所述的T型钢，其特征在于，是船体结构用热轧T型钢。
14.根据权利要求3所述的T型钢，其特征在于，是船体结构用热轧T型钢。
15.根据权利要求4所述的T型钢，其特征在于，是船体结构用热轧T型钢。
16.根据权利要求6所述的T型钢，其特征在于，是船体结构用热轧T型钢。
17.根据权利要求9所述的T型钢，其特征在于，是船体结构用热轧T型钢。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009050303 | 2009-03-04 | ||
| JP2009-050303 | 2009-03-04 | ||
| JP2009-259556 | 2009-11-13 | ||
| JP2009259556A JP4645761B2 (ja) | 2009-03-04 | 2009-11-13 | Ｔ形鋼 |
| PCT/JP2010/053703 WO2010101262A1 (ja) | 2009-03-04 | 2010-03-01 | Ｔ形鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102341192A CN102341192A (zh) | 2012-02-01 |
| CN102341192B true CN102341192B (zh) | 2014-02-12 |
Family
ID=42709814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201080010039.1A Active CN102341192B (zh) | 2009-03-04 | 2010-03-01 | T型钢 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4645761B2 (zh) |
| KR (1) | KR101176888B1 (zh) |
| CN (1) | CN102341192B (zh) |
| WO (1) | WO2010101262A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110142296A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-08-20 | 山东钢铁股份有限公司 | 型钢锯切切分装置和切分方法及型钢生产方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2496570Y (zh) * | 2001-08-20 | 2002-06-26 | 高文利 | 热轧异形h型钢 |
| CN1793404A (zh) * | 2005-12-29 | 2006-06-28 | 攀枝花钢铁(集团)公司 | 高强度耐大气腐蚀型钢及其生产方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2826044B2 (ja) * | 1993-08-09 | 1998-11-18 | 新日本製鐵株式会社 | フランジを有する形材の圧延方法および圧延装置列 |
| JP4724697B2 (ja) | 1995-01-31 | 2011-07-13 | Ｂａｓｆポゾリス株式会社 | 乾燥収縮低減型セメント分散剤 |
| JP3064870B2 (ja) * | 1995-06-20 | 2000-07-12 | 住友金属工業株式会社 | 形鋼の圧延装置およびその装置を用いた形鋼の圧延方法 |
| JP3503387B2 (ja) * | 1997-01-23 | 2004-03-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Ｔ形鋼の製造方法 |
| JPH11158543A (ja) * | 1997-12-01 | 1999-06-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接部靱性に優れた圧延形鋼の製造方法 |
| JP2002301501A (ja) | 2001-04-06 | 2002-10-15 | Yamato Kogyo Co Ltd | Ｔ形形鋼及びそのｔ形形鋼の製造方法 |
| JP2007331027A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-12-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 船体補強部材用熱間圧延ｔ形鋼、及び熱間圧延ｔ形鋼の製造方法 |
| JP4900003B2 (ja) | 2007-04-09 | 2012-03-21 | 住友金属工業株式会社 | 熱間圧延ｔ形鋼 |
-
2009
- 2009-11-13 JP JP2009259556A patent/JP4645761B2/ja active Active
-
2010
- 2010-03-01 WO PCT/JP2010/053703 patent/WO2010101262A1/ja active Application Filing
- 2010-03-01 CN CN201080010039.1A patent/CN102341192B/zh active Active
- 2010-03-01 KR KR1020117022819A patent/KR101176888B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2496570Y (zh) * | 2001-08-20 | 2002-06-26 | 高文利 | 热轧异形h型钢 |
| CN1793404A (zh) * | 2005-12-29 | 2006-06-28 | 攀枝花钢铁(集团)公司 | 高强度耐大气腐蚀型钢及其生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101176888B1 (ko) | 2012-08-24 |
| WO2010101262A1 (ja) | 2010-09-10 |
| JP4645761B2 (ja) | 2011-03-09 |
| CN102341192A (zh) | 2012-02-01 |
| KR20110113218A (ko) | 2011-10-14 |
| JP2010228002A (ja) | 2010-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9841124B2 (en) | High-strength thick-walled electric resistance welded steel pipe having excellent low-temperature toughness and method of manufacturing the same | |
| CN108603266B (zh) | 高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法 | |
| JP5151090B2 (ja) | 脆性亀裂伝播停止特性に優れた構造用高強度厚鋼板およびその製造方法 | |
| US20140227549A1 (en) | Welded steel pipe with excellent welded heat-affected zone toughness and process for producing same | |
| US7892368B2 (en) | UOE steel pipe excellent in collapse strength and method of production thereof | |
| JP4900003B2 (ja) | 熱間圧延ｔ形鋼 | |
| JP5532832B2 (ja) | 熱間圧延ｔ形鋼およびその製造方法 | |
| JP2007331027A (ja) | 船体補強部材用熱間圧延ｔ形鋼、及び熱間圧延ｔ形鋼の製造方法 | |
| CN104089109A (zh) | 一种625MPa级UOE焊管及其制造方法 | |
| CN111378893A (zh) | 一种屈服强度290MPa级纵剖焊管用热轧钢板 | |
| JP6790641B2 (ja) | 圧延ｈ形鋼及びその製造方法 | |
| CN102066014B (zh) | T型钢 | |
| CN102341192B (zh) | T型钢 | |
| JP5720592B2 (ja) | 溶接継手 | |
| EP3901305B1 (en) | High-strength structural steel having excellent cold bendability, and manufacturing method therefor | |
| JP4985086B2 (ja) | 脆性亀裂伝播停止特性に優れた高張力厚鋼板およびその製造方法 | |
| KR102075222B1 (ko) | 재질편차가 적고, 신장플랜지성 및 실수율이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 | |
| JP4177539B2 (ja) | レーザ溶接用鋼の製造方法 | |
| Porter | Thermomechanical processing on hot strip and plate mills | |
| CN110100033B (zh) | 材质偏差小且表面质量优异的高强度热轧钢板及其制造方法 | |
| JP6028561B2 (ja) | Ｃｒ含有電縫鋼管の製造方法 | |
| JP7435909B1 (ja) | 電縫管およびその製造方法 | |
| KR100421686B1 (ko) | 레이저 용접용 강 | |
| RU2757447C1 (ru) | Способ сварки прямошовных труб большого диаметра | |
| KR20230094824A (ko) | 내식성이 우수한 오스테나이트계 강관의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |