JP2014201815A - Pwht後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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また、PWHT後の低温靭性を確保するため、P,S、Sb,Sn,As等の粒界偏析しやすい不純物元素を極力低減することが必要であるが、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く、切り捨てを余儀なくされていた。
1.連続鋳造スラブによる厚肉厚鋼板でPWHT後の板厚中心部の低温靭性を向上させる場合、センターポロシティーを消滅させるだけでなく、中心偏析を効果的に軽減または消滅させることが必要である。
2.連続鋳造スラブと鍛造プロセスを組み合わせた製造条件により、センターポロシティーと中心偏析の両方を低減させ、PWHT後の低温靭性を向上させた厚肉厚鋼板を安定的に、かつ高い生産性にて製造可能である。
3.成分組成を、PWHT後のNb系炭化物析出による靭性劣化を抑制するためにNbを極力低減し、かつPWHT後の強度確保のために、焼き戻し軟化抵抗の大きいMoを添加することに加え、炭化物形成元素Crおよびセメンタイト生成抑制元素Siを適正化したものとすることにより、長時間のPWHT後の低温靭性を向上させることが可能である。
4.上記化学組成の溶鋼を、連続鋳造によって鋳片とし、鍛造前に、板厚中央相当位置が1200℃以上で5h以上保持されるように加熱し、その後、所定の圧下量以上の鍛造圧下を施すと、センターポロシティーが消滅されるだけでなく、板厚中心部での靭性低下の原因となっていた中心偏析帯における不純物元素のPおよびMnの偏析が飛躍的に低減され、低温靭性が顕著に改善される。
(1) 質量%で、C:0.08〜0.17%、Si:0.05〜0.60%、Mn:0.80〜2.0%、P:0.008%以下、S:0.002%以下、Al:0.005〜0.060%、N:0.0020〜0.0070%、Cu:0.50%以下、Ni:0.05〜0.70%、Cr:0.05〜0.50%、Mo:0.05〜0.40%、V:0.05%以下、残部Feおよび不可避的不純物の組成からなり、かつ、質量%で、鋼中平均P含有量(P0)に対する板厚中心部のP含有量(P)の比:P/P0が2.0以下、かつ鋼中平均Mn含有量(Mn0)に対する板厚中心部のMn含有量(Mn)の比:Mn/Mn0が1.2以下であることを特徴とするPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板。
(2)更に、質量%で、Ti:0.010%以下、Ca:0.0005〜0.0050%、REM:0.0005〜0.0050%の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)に記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板。
(3)更に、質量%で、Nb:0.003%以下、B:0.0003%以下とすることを特徴とする、(1)または(2)に記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板。
(4)(1)ないし(3)のいずれか一つに記載の成分組成からなる溶鋼を、連続鋳造によりスラブとし、引き続き鍛造および熱間圧延により厚鋼板とした後、焼入れ−焼戻しを施す際、前記スラブの板厚中心位置を1200℃以上に5hr以上保持した後、圧下率:16%以上の圧下を付与する鍛造を施した後、熱間圧延を行うことを特徴とするPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板の製造方法。
(5)前記スラブの板厚中心位置を1200℃以上に5hr以上保持する加熱と圧下率:16%以上の圧下を付与する鍛造を、1回以上繰り返すことを特徴とする(4)記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板の製造方法。
(6)Ac3〜Ac3+70℃の温度域に再加熱後に行う焼入れ処理を1回以上行った後、600℃〜700℃の温度域での焼戻し処理することを特徴とする(4)または(5)記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板の製造方法。
[成分組成]説明において%は質量%とする。
C:0.08〜0.17%
Cは、本発明の対象とする80mm以上の厚肉厚鋼板で引張強度580MPa以上の強度を確保するために少なくとも0.08%を必要とするが、0.17%を超えると母材強度が高くなり、低温靭性が低下するため、0.08〜0.17%の範囲とする。なお、好ましくは0.10〜0.14%の範囲である。
Siは、脱酸に有効なだけでなく、強度向上にも有用な元素であり、有効利用のためには少なくとも0.05%を必要とするが、0.60%を超えると溶接性および低温靭性が低下するため、0.05〜0.60%とする。なお、好ましくは0.05〜0.30%の範囲である。
Mnは、所望の強度を確保するために少なくとも0.80%を必要とするが、2.0%を超えると低温靭性および溶接性を低下させるため、0.80〜2.0%の範囲とする。なお、好ましくは1.0〜1.6%の範囲である。
PおよびSはいずれも、粒界偏析元素であり、母材の低温靱性を著しく劣化させるので、極力低減するのが望ましいが、過度の低減は製造コストの上昇を招くため、それぞれの上限をPは0.008%、Sは0.002%とする。
Alは、鋼材の脱酸に使用される元素で、本発明ではNと共に重要な役割を果たす。Alが0.005%未満ではAlNによる母材の細粒化効果が期待できず、母材の低温靱性が劣化するので、下限を0.005%とする。一方、低N系鋼において、Alを0.060%を超えて多量に添加すると粗大なAlNが生成し母材の低温靱性が劣化するため、上限を0.060%とした。なお、Alはsol.Alとする。
Nは、含有量が高いと低温靱性を劣化させ、また、連続鋳造スラブの割れを誘起するために低減することが望ましく、0.0070%以下とする。0.0020%に満たないとAlNの析出が生じなくなって母材の低温靱性が損なわれるので、0.0020〜0.0070%とする。スラブ割れ防止の観点から、好ましくは0.0020〜0.0050%未満の範囲である。
Cuは、鋼中へ固溶し、固溶強化元素として有用な元素であるが、0.50%を超えて添加すると溶接性が劣化するため、0.50%以下とする。なお、好ましくは、0.30%以下である。
Niは、母材の強度と靱性、特に低温靭性を向上させる有用元素であり、その効果を発揮するためには0.05%以上が必要である。しかし、0.70%を超えて添加しても特性改善効果は少なく、しかも高価な元素であることから、0.05〜0.70%の範囲とする。
Crは、焼入れ性を向上させ、かつ析出強化により、母材強度を高める有用な元素であり、少なくとも0.05%を必要とするが、0.50%を超えると低温靭性および溶接性を劣化させるため、0.05〜0.50%の範囲とする。
Moは、焼戻し軟化抵抗が大きく、PWHT後の母材の強度確保に極めて有効な元素で、母材強度のみならず靱性も向上させるため、0.05%以上とする。0.40%を超えると低温靭性および溶接性の劣化を招くため、0.05〜0.40%の範囲とする。
Vは、焼入れ性を向上させ、C、Nと炭窒化物を形成し、PWHT後の強度確保に有効な元素であるが、0.05%を超えて添加すると、析出脆化による靭性低下が大きいため、0.05%以下とする。なお、好ましくは、0.02%以下である。
Tiは、C,Nと炭窒化物を形成し、オーステナイト粒の微細化を通じた靭性向上に有効な元素であるが、0.010%を超えると、析出脆化を生じるため、添加する場合は、0.010%以下とする。
Caは、硫化物(MnS)の形態を制御し、母材の低温靱性や異方性の改善および耐水素誘起割れ性の向上に効果を発揮する元素であるが、含有量が0.0005%に満たないとその添加効果に乏しく、一方、0.0050%を超えるとCaオキシサルファイド(介在物)が生成し、低温靱性や清浄度を害するため、添加する場合は、0.0005〜0.0050%の範囲とする。
REMは、Caと同様、硫化物(MnS)の形態制御並びに母材の低温靱性や異方性の改善および耐水素誘起割れ性の向上に有効に寄与するが、含有量が0.0005%に満たないとその添加効果に乏しく、一方、0.0050%を超えると低温靱性や清浄度が劣化するので、添加する場合は、0.0005〜0.0050%の範囲とする。次に、本発明の高強度鋼板の製造方法について説明する。
中心偏析部の靭性を改善するため、粒界に偏析して粒界強度を低下させるPと、粒内強度を上昇させるMnの中心偏析部(板厚中心部)での含有量を規定する。偏析部でのP低減による粒界強度の向上と、Mn低減による粒内強度の低下により、粒界からのクラック発生が抑制され、靭性が向上する。
本発明では、スラブとして、上記成分組成の連続鋳造製スラブを用い、所定の条件で、当該スラブを加熱・保持し、その後、鍛造、熱間圧延(厚板圧延と言う場合がある)により、所望の板厚の厚肉厚鋼板とする。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.08〜0.17%、Si:0.05〜0.60%、Mn:0.80〜2.0%、P:0.008%以下、S:0.002%以下、Al:0.005〜0.060%、N:0.0020〜0.0070%、Cu:0.50%以下、Ni:0.05〜0.70%、Cr:0.05〜0.50%、Mo:0.05〜0.40%、V:0.05%以下、残部Feおよび不可避的不純物の組成からなり、かつ鋼中平均P含有量(P0)に対する板厚中心部のP含有量(P)の比:P/P0が2.0以下、かつ鋼中平均Mn含有量(Mn0)に対する板厚中心部のMn含有量(Mn)の比:Mn/Mn0が1.2以下であることを特徴とするPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板。
- 更に、質量%で、Ti:0.010%以下、Ca:0.0005〜0.0050%、REM:0.0005〜0.0050%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に記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板。
- 更に、質量%で、Nb:0.003%以下、B:0.0003%以下とすることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板。
- 請求項1ないし3のいずれか一つに記載の成分組成からなる溶鋼を、連続鋳造によりスラブとし、引き続き鍛造および熱間圧延により厚鋼板とした後、焼入れ−焼戻しを施す際、前記スラブの板厚中心位置を1200℃以上に5hr以上保持した後、圧下率:16%以上の圧下を付与する鍛造を施した後、熱間圧延を行うことを特徴とするPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板の製造方法。
- 前記スラブの板厚中心位置を1200℃以上に5hr以上保持する加熱と圧下率:16%以上の圧下を付与する鍛造を、1回以上繰り返すことを特徴とする請求項4記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板の製造方法。
- Ac3〜Ac3+70℃の温度域に再加熱後に行う焼入れ処理を1回以上行った後、600℃〜700℃の温度域で焼戻し処理することを特徴とする請求項4または5記載のPWHT後の板厚中心部の低温靭性に優れた厚肉厚鋼板の製造方法。
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