JP2011105963A - 低温靭性の優れた低降伏比高張力鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C,Si,Mn,Cu,Ni,Ti,Al,Nを、所定範囲の量で含み、Ceqが0.38以下である鋳片を、1200℃超に加熱した後、再結晶温度域及び未再結晶温度域でそれぞれ累積圧下量30%以上の熱間圧延を行い、(810−板厚)℃以上の温度で熱間圧延を終了し、700℃以上の温度から冷却を開始し、前記板厚tに応じて、(a)10<t≦20:700〜600℃を10〜20[℃/sec]で冷却し、600〜200℃を70〜80[℃/sec]で冷却する、(b)20<t≦35:700〜600℃を平均冷速15〜25[℃/sec]で冷却し、600〜200℃を30〜40[℃/sec]で冷却する、(c)35<t≦40:700〜200℃を20〜30[℃/sec]で冷却する、ようにし、200〜300℃の温度で冷却を停止する。
【選択図】図1
Description
試験温度 TD−48℃の場合
t≦25mm: (TD−5℃) −53℃
25<t≦30mm: (TD−10℃) −58℃
30<t≦35mm: (TD−15℃) −63℃
35<t≦40mm: (TD−20℃) −68℃
(b)耐応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking:SCC)対策として降伏強さ440MPa以下とする(IGCコード17.13)。また、規格により降伏強さ355MPa以上と定められているため、降伏強さは355〜440の狭いレンジとなる。
(c)タンク許容応力は、鋼材の引張強さ(TS)下限×1/3、降伏強さ(YP)下限×1/2のいずれか小さい方の値としなければならないが、規格より降伏強さの下限355MPaを考慮する必要性から、引張強さの下限が533MPaの高強度仕様となる。(IGCコード4.5)
しかしながら、所望のYSを得るための上記冷却停止温度では、板厚が薄くなるにつれ板厚中央における冷却速度が高くなるため、ベイナイト単相の組織となり、引張強さ及び降伏強さ共に規定された上限を超えてしまう。
従って、全ての板厚において安定して所望の引張強さ及び降伏強さを得ることが出来ないという問題がある。
そこで、本発明は、狭い範囲の降伏強さが求められるような場合においても、安定して低い降伏比が得られるようにして、多目的タンク用鋼材に適する低温靭性に優れた低降伏比高張力鋼板を提供することを課題とする。
そのような本発明の要旨は以下の通りである。
(a)10<t≦20:700℃から620〜580℃までを平均冷速10〜20[℃/sec]で冷却し、引き続いて200〜300℃の冷却停止温度までを平均冷速70〜80[℃/sec]で冷却する。
(b)20<t≦35:700℃から620〜580℃までを平均冷速15〜25[℃/sec]で冷却し、引き続いて200〜300℃の冷却停止温度までを平均冷速30〜40[℃/sec]で冷却する。
(c)35<t≦40:700から200〜300℃の冷却停止温度までを平均冷速20〜30[℃/sec]で冷却する。
Ca:0.0005〜0.0060%
Cr:0.01〜0.5%、
Mo:0.01〜0.5%、
Nb:0.002〜0.050%
V :0.01〜0.05%、
の1種または2種以上を含むことを特徴とする前記(1)記載の低温靭性の優れた低降伏比高張力鋼板の製造方法。
まず、本発明で、鋼組成を上記のように規定した理由について説明する。なお、含有量の%は質量%を意味する。
しかし、C量が多すぎると焼入れ性が必要以上に上がり、鋼材が本来有すべき強度・靭性のバランス、溶接性等に悪影響を及ぼすため、上限を0.15%とした。
Cのより好ましい範囲は、0.06〜0.10%である。
Mnのより好ましい範囲は、1.20〜1.80%である。
Niのより好ましい範囲は、0.10〜0.80%である。
Cuのより好ましい範囲は、0.10〜0.40%である。
Tiのより好ましい範囲は、0.005〜0.020%である。
Alのより好ましい範囲は、0.040%以下である。
なお、上記範囲であれば何れでも好ましい。
Cr、Moのより好ましい範囲は、0.10〜0.40%である。
Nbのより好ましい範囲は、0.01〜0.04%である。
Vのより好ましい範囲は、0.01〜0.04%である。
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
ここで、C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Vは、各元素の質量%で表される含有量である。
加熱温度を1200℃超に限定した理由は、鋳片中の偏析を拡散させるためである。1200℃以下では偏析が十分に拡散されず板厚中央における靭性が改善されない。
各パスあたりの平均圧下率を15%以上とした理由は、再結晶に必要な限界歪を加えるためである。これ未満の圧下率では軽圧下圧延による異常粒成長により強度および靭性の劣化を招く。
なお、再結晶温度域での上記圧延は900℃以上で行い、未再結晶温度域での上記圧延は850℃以下で行うのが好ましい。
熱延後の鋼板は、板厚が薄くなるのに伴いその温度が低下しやすくなるため、前記のフェライトの加工や、更には冷却開始温度の低下に繋がるため、圧延終了温度の条件として、板厚を考慮した上記の温度とする。
なお、熱延鋼板の適用板厚は、10mm超40mm以下である。強度設計上10mm超の板厚が必要であり、また、IGCコード4.11より、加圧による機械的応力除去を行うタンクの胴板の板厚は最大で40mmとなるからである。
前段の700℃から620〜580℃を平均冷速10〜20[℃/sec]で冷却し、後段の600℃から冷却停止温度までを平均冷速70〜80[℃/sec]で冷却する。
(b)20<t≦35
前段の700℃から620〜580℃を平均冷速15〜25[℃/sec]で冷却し、後段の600℃から冷却停止温度までを平均冷速30〜40[℃/sec]で冷却する。
(c)35<t≦40
700℃から200〜300℃の冷却停止温度までを平均冷速20〜30[℃/sec]冷却する。
一方、冷却停止温度が200℃を下回ると、溶接やガス切断などの熱影響による軟化が顕著になるため、使用性能上好ましくない。また、水冷停止温度が低温であると、鋼板中の水素が拡散しにくいため、水素性内部欠陥の原因となる。このため、水冷停止温度の下限温度を200℃とした。
シャルピー衝撃試験については、2mmV−ノッチ試験片を用い、IGCコード6.2に規定された試験温度でL方向試験を実施した。板厚中央は、不純物が濃縮し偏析となるため、当該位置の靭性は表層と比較して劣る。本発明では、スラブ加熱時に加熱温度による偏析拡散を図っているため、靭性の評価として試験片は板厚中央(1/2t)より採取した。
鋼成分及び製造条件ともに本発明の方法に従って製造した発明例No.1〜14は、タンク用鋼板として必要な、引張強さTS:533〜630MPaおよび降伏強さYS:355〜440MPaの範囲をいずれも満たしているとともに、降伏比YRも低く、良好な低温靭性を有する。これに対して、鋼成分あるいは製造条件のいずれかが本発明に因らない比較例No.15〜34はいずれかの特性が劣る。
なお、引張強さTSの上限は、船級ルール(BV)より630MPaとした。
No.25は前段の冷却速度が下限を下回っており、YPが出るため、YP上限を超過する。また、TSも下限を下回る。No.26は前段の冷却速度が上限を上回っているため、TSの上限を超過する。
Claims (2)
- 鋼成分が、質量%で、
C :0.05〜0.15%、
Si:0.40%以下、
Mn:1.0〜2.0%、
P :0.02%以下、
S :0.01%以下、
Cu:0.05〜0.5%、
Ni:0.05〜1.0%、
Ti:0.005〜0.025%、
Al:0.06%以下、
N :0.001〜0.005%
を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなり、かつ、次式、
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5
で表わされるCeqが0.38以下である鋳片を、1200℃超に加熱した後、熱間圧延に際し、オーステナイト再結晶温度域での圧延を、累積圧下量を30%以上で、1パスあたりの平均圧下率を15%以上とする条件で行い、かつ、オーステナイト未再結晶温度域での圧延を累積圧下量を30%以上とする条件で行い、熱間圧延終了時の板厚をt(mm)とすると、(810−t)℃以上の温度で熱間圧延を終了し、700℃以上の温度から冷却を開始し、前記板厚tに応じて下記(a)〜(c)の条件で冷却を行い、200〜300℃の温度で冷却を停止することを特徴とする低温靭性の優れた低降伏比高張力鋼板の製造方法。
(a)10<t≦20:700℃から620〜580℃までを平均冷速10〜20[℃/sec]で冷却し、引き続いて200〜300℃の冷却停止温度までを平均冷速70〜80[℃/sec]で冷却する。
(b)20<t≦35:700℃から620〜580℃までを平均冷速15〜25[℃/sec]で冷却し、引き続いて200〜300℃の冷却停止温度までを平均冷速30〜40[℃/sec]で冷却する。
(c)35<t≦40:700℃から200〜300℃の冷却停止温度までを平均冷速20〜30[℃/sec]で冷却する。 - 前記鋳片の鋼成分として、更に、
Ca:0.0005〜0.0060%
Cr:0.01〜0.5%、
Mo:0.01〜0.5%、
Nb:0.002〜0.050%
V :0.01〜0.05%、
の1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項1記載の低温靭性の優れた低降伏比高張力鋼板の製造方法。
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