JP2002194431A

JP2002194431A - 連続鋳造製極厚鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2002194431A
Application number: JP2000394694A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Araki; 清己荒木
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】耐焼戻し脆化特性に優れた連続鋳造製極厚鋼
板の製造方法を提案する。【解決手段】連続鋳造製スラブの板厚中心位置を1200
℃以上の温度で20ｈ以上保持したのち、圧下率：16％以
上の鍛造圧下を付与する鍛造を施し、ついで厚板圧延を
行う。連続鋳造製スラブが、Cr、Moを含有する鋼スラブ
の場合には、耐焼戻し脆化特性に優れた極厚鋼板とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造製極厚鋼
板の製造方法に係り、とくに高温圧力容器用鋼材の特性
として重要な、耐焼戻し脆化特性の改善に関する。な
お、本発明でいう「極厚鋼板」とは、板厚100mm 以上の
鋼板をいうものとする。しかしながら、これに限らず全
圧下率が67％以下で製造される板厚100mm 未満の鋼板に
適用することも可能である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、極厚鋼板は、造塊法で鋳込ん
だ大型鋼塊を分塊圧延により分塊スラブとし、この分塊
スラブに厚板圧延を施すことにより製造されている。し
かしながら、この分塊スラブを使用する製造プロセスで
は、鋼塊押湯部の濃厚偏析部や鋼塊底部の負偏析部を切
り捨てなければならないため、歩留りが低く、さらに分
塊圧延等の中間工程を経由するため大幅な製造コスト増
となるうえ、製造期間も長く生産性の低下を招くという
問題があった。

【０００３】このような問題から、極厚鋼板の製造にお
いて、製造コストの点で有利な連続鋳造製スラブを使用
することが考えられる。しかし、現在実用化されている
厚板圧延機の能力では、連続鋳造製スラブの中心部に形
成されたセンターポロシティを安定して圧着することが
難しく、製品である極厚鋼板で内部欠陥として検出され
ることが多い。このため、例えば、圧力容器用鋼板の製
造条件を規定した米国規格、ＡＳＴＭＡ20には、連続
鋳造製スラブを用いて製品とする場合には、圧下比を３
以上とすることが規定されている。

【０００４】一方、「鉄と鋼」第66年（1980）第２号、
201 〜221 頁には、厚板圧延において、圧延形状比が大
きい圧延を繰り返し実施する極厚鋼板の圧延方法が提案
されている。この圧延方法によれば、連鋳製スラブのセ
ンターポロシティを十分に圧着でき内質の良好な鋼板を
製造できるとしている。しかしながら、実際の厚板圧延
では、厚板圧延機の設備仕様により取りうる圧延形状比
の範囲が制約され、圧下比が３未満となるような、大幅
な圧下比の緩和を採用することはできていないのが現状
である。

【０００５】また、特開昭55−114404号公報、特開昭61
−273201号公報には、連続鋳造機の出側でロールまたは
平金敷により鋳片に圧下を施し、鋳片のセンターポロシ
ティーの閉鎖−圧着を図る技術が提案されている。しか
しながら、連続鋳造機の出側で鋳片を圧下するために、
連続鋳造機の大幅な改造を必要とし、設備改造費が多大
となり、製造コストの増加を招くという問題があった。

【０００６】また、極厚鋼板を、圧力容器用として適用
するに際し、とくに、Cr−Mo鋼においては、耐焼戻し脆
化特性に優れた鋼板とする必要がある。Cr−Mo鋼におけ
る耐焼戻し脆化特性の改善のためには、一般にＰ，Ｓ，
Sb，Sn，As等の不純物元素を極力低減することが肝要で
あるといわれている。しかし、分塊スラブを使用した製
造プロセスでは、大型鋼塊を利用するため、凝固速度が
遅く、最終凝固位置にＰ，Ｓ，Sb，Sn，As等の不純物元
素が濃化する傾向が強い。このため、通常以上の切り捨
てを余儀なくされていた。

【０００７】一方、連続鋳造製スラブを用いる製造プロ
セスでは、これらの懸念は少ないものの、極厚鋼板の製
造においては、スラブ厚さが薄いことに起因して製品に
至るまでの圧下率が小さくセンターポロシティーが残存
しやすいことや、圧力容器用鋼板としては耐焼戻し特性
に悪影響を及ぼす不純物元素が局部的に高濃度で偏析し
た中心偏析帯が存在し、圧力容器用鋼材としては問題を
残していた。

【０００８】このような問題に対し、例えば、特開平７
−232201号公報には、連鋳鋳片から、鍛造および厚板圧
延を併用して、全体での圧下率が70％以下（圧下比：３
以下）の極厚鋼板を製造するに際し、目標とする製品板
厚より、鍛造での圧下率α₁と厚板圧延での圧下量α₂
とを、30≧α₁≧30−0.5 ×α₂を満足するように定
め、センターポロシティーの圧着を図る極厚鋼板の製造
方法が提案されている。しかしながら、特開平７−2322
01号公報に記載された技術では、センターポロシティー
の消滅には有効であるものの、中心偏析帯において耐焼
戻し特性に悪影響を及ぼす不純物元素の偏析低減につい
ては十分と言えなかった。

【０００９】連続鋳造製極厚鋼板の焼戻し脆化特性を軽
減するためには、センターポロシティーを消滅させるだ
だけでなく、中心偏析を効果的に軽減または消滅させる
ことが必要がある。本発明は、上記した従来技術の諸問
題を有利に解決し、スラブから製品までの全圧下率が67
％以下（圧下比が３以下）の極厚鋼板の場合でも、比較
的簡単な設備で、連続鋳造製スラブのセンターポロシテ
ィーの消滅だけでなく、中心偏析帯を効果的に軽減して
耐焼戻し脆化特性の有利な改善を図ることができる、耐
焼戻し脆化特性に優れた連続鋳造製極厚鋼板の製造方法
を提案することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成すべく、種々の検討を行った。その結果、本
発明者らは、鍛造前に、板厚中央相当位置が高温で長時
間、具体的には1200℃以上で20ｈ以上保持されるように
加熱し、しかるのちに、所定の圧下量以上の鍛造圧下を
施すことによってはじめて、センターポロシティーが消
滅されるだけでなく、中心偏析帯における不純物元素の
偏析が飛躍的に低減され、耐焼戻し脆化特性の顕著な改
善が得られるという知見を得た。

【００１１】本発明は、上記した知見に立脚して、構成
されたものである。すなわち、本発明は、連続鋳造製ス
ラブに、全圧下率：35〜67％の、鍛造および厚板圧延を
施して極厚鋼板とする極厚鋼板の製造方法において、前
記連続鋳造製スラブの板厚中心位置を1200℃以上の温度
で20ｈ以上保持したのち、圧下率：16％以上の圧下を付
与する鍛造を施し、ついで厚板圧延を行うことを特徴と
する耐焼戻し脆化特性に優れた連続鋳造製極厚鋼板の製
造方法である。また、本発明では、前記連続鋳造製スラ
ブが、Cr、Moを含有する鋼スラブであることが好まし
い。なお、本発明でいう全圧下率（％）とは、（スラブ
厚mm−厚板圧延後の板厚mm）×100 （％）／（スラブ厚
mm）であり、また鍛造時の圧下率（％）とは、（スラブ
厚mm−鍛造後の厚みmm）×100 （％）／（スラブ厚mm）
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明では、素材として連続鋳造
製スラブを用い、鍛造および厚板圧延を施して極厚鋼板
とする。そして、鍛造および厚板圧延による全圧下率は
35〜67％とする。全圧下率が67％を超える場合には、鍛
造圧下を付加することなく、厚板圧延のみでも中心偏析
帯の幅狭化を含め、組織改善が十分に認められ、鍛造を
併用する必要が認められない。一方、全圧下率が35％未
満の極厚鋼板は、一般的に、耐焼戻し脆化特性を要求さ
れる用途には用いられない。

【００１３】まず、連続鋳造製スラブを、板厚中心位置
が1200℃以上の温度で20ｈ以上保持されるように加熱し
たのち、該スラブに鍛造を施す。板厚中心位置の温度
が、1200℃未満では、中心偏析帯に濃化した不純物元素
の拡散が不十分で耐焼戻し脆化特性の顕著な改善が望め
ない。また、板厚中心位置の温度が1200℃以上でも保持
時間が20ｈ未満では、中心偏析帯に濃化した不純物元素
の拡散が不十分であるとともに、耐焼戻し脆化特性の顕
著な改善が望めない。なお、本発明でいう板厚中心位置
とは、連続鋳造製スラブの板厚方向中心位置に対して±
10mmまでの領域をいうものとする。

【００１４】本発明では、連続鋳造スラブに対し、鍛造
前に1200℃以上の温度で板厚中心位置に20ｈ以上の加熱
・均熱を施したのち、鍛造を施すところに最大の特徴が
ある。特殊な高合金鋼を除き、通常、自由鍛造のための
加熱処理では、加熱炉から被鍛造材を搬出し、マニュプ
レーターでハンドリングする間の温度低下が大きいこと
から、温度：1200℃以上に加熱するが、従来では中心偏
析帯に濃化した不純物元素の拡散が不十分で、耐焼戻し
脆化特性の改善が必ずしも十分ではなかった。本発明で
は、中心偏析帯に濃化した不純物元素の拡散を十分に進
行させ、かつその後の鍛造効果を十分に確保し、耐焼戻
し脆化特性の顕著な改善を得るために、加熱・均熱の際
に1200℃以上の温度での保持時間を20ｈ以上に延長す
る。なお、保持時間は、好ましくは40ｈ以下である。40
ｈを超えると、連続鋳造製スラブ表面のスケールロスが
大きくなる。加熱温度は固相線以下とするが、好ましく
は上限を1300℃とする。

【００１５】また、単に1200℃以上の温度での加熱均熱
の時間を延長したのでは、所望の耐焼戻し脆化特性の顕
著な改善は得られない。加熱・均熱の時間を延長したう
えで、後述するように圧下率16％以上の鍛造を施して初
めて、耐焼戻し脆化特性の顕著な改善が得られる。加熱
・均熱の延長と鍛造との相乗効果があることを、本発明
者らがはじめて見いだしたのである。

【００１６】なお、本発明では、鋳造加熱に際し、従来
と同様の1200℃以上の加熱としており、別途、加熱・均
熱を行う必要がなく、燃料ガスの使用量が抑制でき、比
較的安価に、耐焼戻し脆化特性の顕著な改善を達成でき
るのである。加熱後、ついでスラブに鍛造を施す。鍛造
の圧下率は16％以上とする。鍛造時の圧下率が16％未満
では、センターポロシティーを完全に圧着することがで
きず、厚板圧延後の極厚鋼板の板厚中心部にセンターポ
ロシティーが残存する。センターポロシティーが残存す
ると、亀裂進展の起点となり、靱性が低下する。また、
鍛造時の圧下率が16％未満では、中心偏析帯の破壊が不
十分であり、耐焼戻し脆化特性の顕著な改善が期待でき
ない。

【００１７】一方、鍛造時の圧下率の上限はとくに限定
されない。大きな特性改善のためには、全圧下率の中
で、できる限り鍛造時の圧下率を高くすることが望まし
いが、製品の要求特性、圧延後の製品サイズ等の制限を
考慮して、適宜に定めることが望ましい。鍛造で所定の
圧下を行ったのち、厚板圧延により、所定の製品板厚を
有する極厚鋼板とする。厚板圧延の加熱・圧延条件はと
くに限定されない。所定の製品寸法が得られる加熱・圧
延条件であればとくに問題はない。

【００１８】厚板圧延により、所定の板厚とされた極厚
鋼板は、所望の特性に応じ、焼準−焼戻し、焼入れ−焼
戻し等の熱処理を施され、製品とされる。なお、本発明
で使用する連続鋳造製スラブは、CrおよびMoを含有する
鋼スラブとするのが好ましい。CrおよびMoを含有するCr
-Mo 鋼スラブとしては、JIS G 4109に規定される圧力容
器用クロムモリブデン鋼鋼板等の組成を有するスラブが
いずれも好適である。JIS G 4109に規定される圧力容器
用クロムモリブデン鋼鋼板としては、0.6Cr-1/2Mo 鋼の
SCMV 1、1Cr-1/2Mo 鋼のSCMV 2、1 1/2Cr-1/2Mo 鋼のSC
MV 3、2 1/4Cr-1Mo 鋼のSCMV 4、3Cr-1/2Mo 鋼のSCMV
5、5Cr-1/2Mo 鋼のSCMV 6等である。

【００１９】

【実施例】Ｐ，Ｓ、その他の不純物元素を極力低減し
た、表１に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法
で310mm 厚の連続鋳造製スラブとした。これら連続鋳造
製スラブを、表２に示す、鍛造前加熱、鍛造、厚板圧延
の条件で処理し、製品板厚：130 〜200mm の極厚鋼板と
した。

【００２０】ついで、得られた極厚鋼板に、焼入れ−焼
戻しの熱処理を施した。なお、焼入れ温度は930 ℃、焼
戻し温度は、700 ℃とした。また、得られた各極厚鋼板
については、JIS G 0801に準拠した超音波探傷試験を実
施し、鋼板内質を評価した。熱処理後、各鋼板の板幅中
央部から試験片を採取し、690 ℃×８ｈの試験片熱処理
を施した。また、上記の試験片熱処理後、加速脆化処理
（SOCAL No.1タイプ）を施した。

【００２１】試験片熱処理済の試験片および加速脆化処
理後の試験片から、それぞれ板厚中心位置でＣ方向にシ
ャルピー衝撃試験片（JIS 4 号試験片）を採取し、シャ
ルピー衝撃試験を実施し、シャルピー衝撃特性を調査し
た。得られた結果を表２に示す。なお、焼戻し脆化特性
は、試験片熱処理後および加速脆化処理後のシャルピー
遷移曲線（フルカーブ）から、吸収エネルギーが54Ｊと
なる試験温度vTr₅₄を求め、試験片熱処理後のvTr₅₄：
（vTr₅₄）_Aと加速脆化処理後のvTr₅₄：（vTr₅₄）_B
との差、ΔvTr₅₄＝（vTr₅₄）_A−（vTr₅₄）_Bから、
次式Ａ（℃）＝（vTr₅₄）_A−2.5 ΔvTr₅₄ で計算される値Ａで評価した。Ａ値が−50℃以下の場合
を○、−50℃超の場合を×とした。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】本発明例はいずれも、超音波探傷試験結果
も良好であり、かつＡ値が−50℃以下と、耐焼戻し脆化
特性に十分優れた極厚鋼板となっている。一方、鍛造前
の加熱工程における、板厚中心位置の加熱保持時間が本
発明の範囲を外れる比較例（鋼板No.1、No.2）では、Ａ
値が−50℃より高く、耐焼戻し脆化特性が劣化してい
る。また、鍛造前の加熱温度が低く本発明の範囲を外れ
る比較例（鋼板No.8）では、Ａ値が−50℃より高く、耐
焼戻し脆化特性が劣化している。また、鍛造における圧
下率が低く本発明の範囲を外れる比較例（鋼板No.7）で
は、超音波探傷試験結果が不良であり、耐焼戻し脆化特
性が劣化している。

【００２５】また、各極厚鋼板の板厚中央位置につい
て、組織を観察した。その結果、本発明例では、いずれ
も中心偏析帯の拡散が十分であり、均質なベイナイト組
織となっていた。一方、本発明の範囲を外れる比較例で
はいずれも、中心偏析帯が残存しており、Cr、Moの炭化
物の析出が認められた。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、67％以下と全圧下率が
少ない場合であっても、センターポロシティーを完全に
消滅できるうえ、中心偏析を効果的に軽減し、連続鋳造
スラブを使用しても、耐焼戻し脆化特性に優れた極厚鋼
板を製造することができ、産業上格段の効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造製スラブに、全圧下率：35〜67
％の、鍛造および厚板圧延を施して極厚鋼板とする極厚
鋼板の製造方法において、前記連続鋳造製スラブの板厚
中心位置を1200℃以上の温度で20ｈ以上保持したのち、
圧下率：16％以上の圧下を付与する鍛造を施し、ついで
厚板圧延を行うことを特徴とする連続鋳造製極厚鋼板の
製造方法。
【請求項２】前記連続鋳造製スラブが、Cr、Moを含有
する鋼スラブであることを特徴とする請求項１に記載の
連続鋳造製極厚鋼板の製造方法。