JP2012122111A - 優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%でC:0.04〜0.08%、Si:0.05〜0.6%、Mn:1.2〜2.0%、P:0.003〜0.020%、S:0.003%以下、Al:0.01〜0.05%、Cu:0.01〜0.50%、Ni:0.05〜0.60%、Cr:0.01〜0.50%、Mo:0.05〜0.40%、V:0.01〜0.1%、N:0.0010〜0.0040%、Pcm:0.22以下、焼入れ性指数(DI値):40〜100、残部Feおよび不可避的不純物の連続鋳造材を特定条件で、熱間圧延後、引き続いて加速冷却し、さらに焼戻しを行う。焼入れ性指数(DI値):8√C×(1+0.64Si)×(1+4.1Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)
【選択図】なし
Description
1.スラブ製造段階での優れた生産性と現地工事での優れた溶接性とを兼ね備えるためには、成分設計において、C量を亜包晶域よりも低減し、かつ、Pcmを0.22%以下とすることが有効である。
2.Cr,Mo,V含有量を、パラメータ式:Cr+2Mo+10V(但し、各元素記号は含有量(質量%))で規定される値が1.00〜1.50となるように調整した鋼にTMCP−Temperを施すと、高温・長時間のPWHT後にもTS580MPa超えの強度が確保されるとともに、連続鋳造スラブ製造時のV炭窒化物の析出によるスラブ割れも低減でき、生産性を向上させることが可能である。
3.圧延条件の調整による、オーステナイトの微細化および加工歪導入により、圧延に引き続いて実施される加速冷却時に変態生成するベイナイトまたはマルテンサイトのパケットやブロックサイズを微細化すると、PWHT後で優れた落重特性を確保することが可能である。
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B(各元素記号は含有量(質量%)とする。)
焼入れ性指数(DI)=8√C×(1+0.64Si)×(1+4.1Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)、(但し、各元素記号は含有量(質量%)とする。)
2.更に、成分組成が下式の値(Y値)として1.00〜1.50を満足することを特徴とする、1記載の優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法。
Y=Cr+2Mo+10V
但し、各元素記号は含有量(質量%)とする。
3.更に、成分組成が質量%で、Ti:0.004〜0.010%,Ca:0.0005〜0.0015%,REM:0.001〜0.010%の1種または2種以上を含有することを特徴とする、1または2記載の、優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法。
4.更に、成分組成において不可避的不純物とされるNbとBが、質量%で、Nb:0.003%以下、B:0.0003%以下であることを特徴とする、1乃至3のいずれか一つに記載の、優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法。
C:0.04〜0.08%
Cは、所定の強度を確保するために必要な元素で、580MPa以上の強度を確保するため0.04%以上を含有させることが必要である。一方、0.08%を超えて含有すると、包晶凝固を伴うことから、溶製して連続鋳造にて鋳込んだ際に素材表面が割れ易くなる。素材表面に割れが発生した場合には、圧延後の製品の表面品質劣化を防ぐためには、素材表面の割れ発生部分をホットスカーフやコールドスカーフなどのスカーフィングにより除去することが必要で、生産性を極めて阻害する。このため、0.04〜0.08%とする。なお、好ましくは、0.04〜0.07%である。
Siは、鋼の脱酸に寄与するだけでなく、鋼中に固溶し、鋼材の強度を高めるのに有効な元素であり、その効果を得るためには、0.05%以上含有させることが必要である。しかし、0.6%を超えて含有すると溶接熱影響部の靭性が低下するため、0.05〜0.6%とする。なお、好ましくは0.1〜0.5%である。
Mnは、鋼の脱酸に寄与するだけでなく、焼入れ性を向上させる有用な元素であり、高強度を得るためには1.2%以上含有させることが必要である。一方、2.0%を超えて含有すると、溶接性や溶接熱影響部靭性を低下させることから、1.2〜2.0%とする。なお、好ましくは、1.2〜1.8%である。
Pは鋼中に不可避的に混入し、溶接後の応力除去焼鈍(PWHT)の徐冷過程において、旧オーステナイト粒界に偏析して、粒界脆化を助長し、落重特性を低下させる。そのため、Pは極力低いことが望ましい。しかし、後述する熱間圧延−加速冷却プロセスでは、調質熱処理材と比べてミクロ組織を微細化することができるので、0.020%を上限として含有することが可能である。一方、0.003%未満とするためには、溶製時のスラグ改質処理や原料の厳選、脱P処理時間の増加など、製造コストの面で多くの課題があるので下限を0.003%とする。なお、好ましくは、0.005〜0.015%である。
Sは、鋼中でMnSなどの介在物として存在し、靱性を低下させる元素であり、極力低いことが望ましい。0.003%を超えて含有すると落重特性を低下させるため、上限を0.003%とする。なお、好ましくは、0.002%以下である。
Alは、脱酸元素として有用な元素であり、かつ、加速冷却時にAlNによる結晶粒微細化を通じて靭性向上に有用である。これらの効果を発揮するために、0.01〜0.05%とする。なお、好ましくは、0.015〜0.04%である。
Cuは、鋼中へ固溶し、固溶強化元素として有用な元素であり、高強度を得るためには0.01%以上含有させることが必要であるが、0.50%を超えて含有すると、熱間圧延時のCu割れの懸念が高まるため、0.01〜0.50%とする。なお、好ましくは、0.01〜0.40%以下である。
Niは、Cu同様に鋼中へ固溶し、固溶強化元素として、また、低温靱性の向上にも有用な元素である。その効果を得るためには、0.05%以上含有させることが必要である。しかし、0.60%を超えて含有すると、鋼材コストが上昇し、また、スラブ割れの発生頻度が高まり、生産性を阻害するようになるため、0.05〜0.60%とする。なお、好ましくは、0.10〜0.50%である。
Crは、焼入れ性を向上させる有用な元素で、PWHT後の強度確保に重要な元素であり、その効果を得るためには、0.01%以上含有させることが必要である。しかし、0.50%を超えて含有すると、溶接性を劣化させるとともに、PWHT後の靱性の低下を著しくするため、0.01〜0.50%とする。なお、好ましくは、0.10〜0.50%である。
Moは、焼入れ性を向上させ、強度を高めるとともに、靱性確保にも有用な元素である。また、Crと同様に、PWHT後の強度確保に重要な元素であり、その効果を得るためには、0.05%以上含有させることが必要である。しかし、0.40%を超えて含有すると、溶接性を劣化させるとともに、高価な元素のため鋼材コストの上昇を招くため、0.05〜0.40%とする。なお、好ましくは、0.10〜0.30%である。
Vは、焼入れ性を向上させ、C,Nと炭窒化物を形成し、PWHT後の強度の確保に重要な元素である。その効果を得るためには、0.01%以上含有させることが必要であるが、0.1%を超えて含有すると、溶接性を劣化させるとともに、炭窒化物の析出による靱性低下を招くため、0.01〜0.1%とする。なお、好ましい含有量は、0.01〜0.07%である。
Nは、Cと同様に、Vと炭窒化物を形成し、強度を高めるのに有用な元素である。また、熱間圧延時や加速冷却時にAlNを形成し、オーステナイトの微細化を通じて靱性向上に寄与する。その効果を得るためには、0.0010%以上含有することが必要であるが、0.0040%を超えて含有すると、スラブ割れの懸念が高まり、生産性を阻害するとともに、溶接部の靱性低下も招くため、0.0010〜0.0040%とする。
Pcmは溶接割れ感受性組成で、Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5Bとする(各元素記号は含有量(質量%))。Pcmが0.22%を超えると、予熱無しで溶接する場合に低温割れが発生することから、厳格な予熱温度管理が必要となるため、上限を0.22%とする。これにより、予熱温度を室温以下にすることができる。本発明では、Pcmを0.22%以下とするためにC量を低減するので、亜包晶域が回避されてスラブ表面割れが減少し、生産性の向上が可能となる。
板厚80mm程度まで所望の強度を確保するには、焼入れ性指数(DI)を適正な範囲に制限する必要がある。焼入れ性指数(DI)が40未満では、板厚40mm以上の厚物材で、板厚中心部の強度不足が懸念され、一方、100を超えると、合金元素添加量が増加し、溶接性が著しく低下することから、40〜100とする。なお、焼入れ性指数(DI)は8√C×(1+0.64Si)×(1+4.1Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)、(但し、各元素記号は含有量(質量%))とする。
Y値はパラメータ式:Cr+2Mo+10V、各元素記号は含有量(質量%)の値で、焼戻し時の焼戻し軟化抵抗の度合いを示す指標である。Y値が1.00未満では、焼戻し及びPWHT後の鋼板強度の低下が大きく、所定の強度を達成することが困難である。
Tiは、Nと窒化物を形成し、熱間圧延時や溶接時のオーステナイト粒の微細化を通じた靭性向上に寄与する有用な元素である。0.004%未満の含有では、その効果は十分ではなく、一方、0.010%を超えるとPWHT後の靭性が著しく低下するため、含有させる場合は、0.004〜0.010%とする。
[製造条件]
本発明において規定される鋼の温度条件は、鋼片あるいは鋼板の板厚方向平均温度を指すものとする。
[スラブ加熱温度]
このようにして得られた素材(スラブ)について、1000〜1250℃に再加熱後、熱間圧延を行うが、再加熱温度が1000℃未満では溶体化が不十分で強度が低下し、一方、1250℃を超えての加熱は靭性(落重特性)の低下を招くことから、再加熱温度は1000〜1250℃とした。なお、上述のホットチャージを適用する場合のうち、数百℃の温度から再加熱して圧延する場合の再加熱温度も、上記の条件に従えばよい。また、連続鋳造後の高温の状態のスラブをそのまま圧延する場合には、再加熱に関する当該条件は無視してかまわない。
[熱間圧延条件]
次に、熱間圧延において板厚80mm以下の厚鋼板とする場合の圧延条件について述べる。900℃以下での累積圧下率を50%以上、圧延仕上温度を900℃未満とする。焼戻しベイナイトおよび/またはマルテンサイトにおいて、EBSPにより測定した15°以上の大傾角粒界で囲まれたパケットの平均粒径を15μm以下にするために必須の条件であり、落重特性を飛躍的に向上させるために必要である。なお、後述の冷却開始温度がAr3温度以上であることが好ましいので、これに対応して、圧延仕上温度もAr3温度以上であることが好ましい。
[冷却条件]
圧延後、鋼板は、平均冷却速度3℃/s以上の冷却速度で500℃以下の温度まで、圧延に引き続いて加速冷却を行う必要がある。冷却速度が3℃/s未満では、ベイナイトおよび/またはマルテンサイト変態が十分ではなく、フェライトが析出することで強度が低下する。
Claims (4)
- 成分組成が、質量%で、C:0.04〜0.08%、Si:0.05〜0.6%、Mn:1.2〜2.0%、P:0.003〜0.020%、S:0.003%以下、Al:0.01〜0.05%、Cu:0.01〜0.50%、Ni:0.05〜0.60%、Cr:0.01〜0.50%、Mo:0.05〜0.40%、V:0.01〜0.1%、N:0.0010〜0.0040%、Pcm:0.22%以下、焼入れ性指数(DI値):40〜100、残部Feおよび不可避的不純物の連続鋳造スラブを、表面手入れを行うことなく、1000〜1250℃に再加熱し、900℃以下での累積圧下率:50%以上、圧延仕上温度:900℃未満の熱間圧延を行って板厚80mm以下とし、引き続き、平均冷却速度3℃/s以上の冷却速度で500℃以下の温度まで加速冷却を行った後、600〜750℃の温度域で焼戻し処理を行うことを特徴とする、優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法。
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B(各元素記号は含有量(質量%)とする。)
焼入れ性指数(DI)=8√C×(1+0.64Si)×(1+4.1Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)、(但し、各元素記号は含有量(質量%)とする。) - 更に、成分組成が下式の値(Y値)として1.00〜1.50を満足することを特徴とする、請求項1記載の優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法。
Y=Cr+2Mo+10V
但し、各元素記号は含有量(質量%)とする。 - 更に、成分組成が質量%で、Ti:0.004〜0.010%,Ca:0.0005〜0.0015%,REM:0.001〜0.010%の1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1または2記載の、優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法。
- 更に、成分組成において不可避的不純物とされるNbとBが、Nb:0.003%以下、B:0.0003%以下であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の、優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、PWHT後の落重特性に優れたTMCP−Temper型高強度厚鋼板の製造方法。
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