JP2687067B2 - 優れたクリープ強度と良好な加工性を有する高Crフェライト鋼板の製造方法 - Google Patents
優れたクリープ強度と良好な加工性を有する高Crフェライト鋼板の製造方法Info
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Description
ト等に用いられる高Crフェライト鋼板において、優れ
たクリープ強度と良好な加工性を付与する製造方法に関
する。
イト鋼板は、通常熱間圧延の後、1000℃以上の高温
で焼ならしあるいは焼入れ(以下単に焼ならし)され、
所定の強度に焼もどして使用される。この場合、焼なら
し温度が高いほど、焼もどし後のクリープ強度が向上す
ることが知られている。このため、圧延での高温加熱を
焼ならし温度とみなし、熱間圧延後に焼ならしすること
なく、直接Ac1未満の温度で焼もどすことが行われ
る。このような方法は特開平2−182826号公報等
で知ることができる。
ことができるものの、常温での強度が上昇し、通常の焼
もどしでは冷間加工に適した77kgf/mm2 以下の
強度とすることが困難であった。
し、300℃以下に冷却した後に焼ならしを行わず、焼
もどす工程において、優れたクリープ強度と良好な加工
性を両立させた高Crフェライト鋼板の製造方法を提供
することを目的とする。
ェライト鋼板を圧延後、300℃以下に冷却し、焼もど
しを行う工程において、クリープ強度と加工性を支配す
る常温での引張強さについて種々検討した結果、化学成
分と圧延プロセスの組合せを制限することにより、優れ
たクリープ強度と良好な靱性を工業的に両立できる条件
を見出した。
あり、その要旨とするところは下記のとおりである。 (1) 重量%にて、 C :0.05〜0.15%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.1〜1%、 Cr:8〜13%、 Mo:0.7〜1.5%、 V :0.05〜0.25%、 Nb:0.01〜0.15%、 Al:0.005〜0.05%、 N :0.005〜0.1% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、
1100℃以上の温度に加熱し、表面が950℃以上の
温度域で圧延を開始し、同温度が750℃以上で圧延を
終了し、300℃以下まで冷却の後、Ac1 〜Ac1 +
40℃での加熱を行い、次いでAc 1 以下での焼もどし
を行うことを特徴とする優れたクリープ強度と良好な加
工性を有する高Crフェライト鋼板の製造方法。
2)が0.7%以上1.5%以下である前項1記載の優
れたクリープ強度と良好な加工性を有する高Crフェラ
イト鋼板の製造方法。
0.10%C−0.25%Si−0.52%Mn−8.
93%Cr−0.97%Mo−0.21%V−0.06
7%Nb−0.012%Al−0.054%Nを含み、
残部Feおよび不可避的不純物からなる80mm厚の鋼
スラブを用い、1250℃に加熱の後、1050℃から
圧延を開始し、800℃で圧延を終了した。圧延後の板
厚は12mmとした。スラブ温度は幅射温度計により測
定した。圧延後、300℃以下まで冷却した後、種々の
温度で30分の加熱を行い、常温での引張強さおよび6
50℃−1000時間でのクリープ破断強度を求めた。
結果を図1および図2に示す。
での加熱温度の上昇に伴い低下するが、800℃以上の
加熱温度では上昇し、加工性の観点から必要な77kg
f/mm2 以下に低下することができない。また、クリ
ープ破断強度は820℃辺りから低下する傾向を有す
る。図2には、上記のように種々の温度で加熱した後、
一旦冷却し、750℃で30分の焼もどしを追加した場
合の結果を示す。常温での引張強さはAc1に相当する
830℃以上で77kgf/mm2 以下を満足する。し
かしながら、クリープ破断強度は最初の加熱温度がAc
1を過ぎても開発目標とする12kgf/mm2 以上を
有しており、Ac1+40℃に相当する870℃まで低
下しない。
c1+40℃で行い、次いでAc1以下の温度で焼もどし
を行うことにより、クリープ破断強度と加工性を両立す
る高Crフェライト鋼板を製造することができる。上記
の理由については以下のように考えられる。最初の加熱
温度が800℃以上で引張強さが上昇するのは、局部的
な偏析も含め、この加熱温度で一部分がオーステナイト
化し、加熱後の冷却でマルテンサイトとなるためであ
る。この冷却は水冷でも空冷でも良い。このマルテンサ
イト化は、板厚が薄いために冷却速度が速くなることに
よっても助長される。また、マルテンサイト組織を含む
ことにより、その高い転位密度によりクリープ破断強度
が低下する。
ことにより、マルテンサイトが焼もどされて引張強さが
低下するとともに、クリープ破断強度に有害な転位密度
が低下し、クリープ破断強度も減少しない。しかし、第
1段の加熱温度が高すぎ、Ac1+40℃を超えるとマ
ルテンサイトの分率が高くなりすぎ、Ac1以下の焼も
どしを追加しても回復が困難となるものである。
る。Cは常温および高温での強度を高めるのに有効な元
素であり、高Crフェライト鋼として要求される強度レ
ベルから、少なくても0.05%を必要とする。しか
し、C量の増加とともに、鋼材の靱性が低下し、溶接性
も悪くなるため、上限を0.15%とする。
%以上添加するが、添加量が多いと靱性を低下するた
め、上限を0.5%とする。MnはSを固定し、強度を
高めるのに有効な元素であるが、添加量が多いとクリー
プ破断強度を低下するため、0.1〜1%とする。Cr
は焼入れ性を増すとともに、焼もどしおよび溶接後熱処
理で炭窒化物を析出し、高温強度を向上させる。またC
rは密着性の良い酸化皮膜を形成し、耐酸化性を向上さ
せるため、8%以上添加する。しかし、13%超の添加
は反応容器用鋼では不必要なため、上限を13%とす
る。
増すために添加する。しかし、0.7%未満の添加では
効果が顕著でなく、1.5%超では効果が飽和し、場合
によってはδフェライトを生成し、クリープ強度を低下
するため、添加量を0.7〜1.5%とする。Vはそれ
自体炭窒化物を形成し、強度を上昇するとともに、Cr
の炭窒化物に固溶し、Cr炭窒化物をさらに安定化する
効果がある。しかし、0.05%未満では効果が認めら
れず、0.25%超では効果が飽和し、添加量に応じた
効果が得られないため、0.05〜0.25%とする。
安定な炭窒化物を形成し、またVの炭窒化物と複合析出
し、鋼のクリープ破断強度を向上させる効果を有する。
このため、0.01%以上を添加するが、0.15%超
では添加量に見合った効果が得られないため、経済的な
観点から0.15%以下に限定する。Alは鋼の脱酸に
不可欠な元素であり、この目的から0.005%以上を
添加する。しかし、Al添加量が高くなるとクリープ破
断強度を害するため添加の上限を0.05%とする。
通常の溶製方法では0.1%を超える添加で鋼塊内に気
孔を形成する。気孔が圧延によっても未圧着であると、
延性および靱性を低下させるため、添加量を0.1%以
下とする。また、N量が0.005%未満では、添加に
よる強度上昇効果が認められないため、添加量を0.0
05〜0.1%とする。
が、さらにWの添加が有効である。WはMoと同様にク
リープ破断強度の向上に有効な元素であり、必要に応じ
てMoと同時添加して使用することができる。この場合
0.2%未満では添加効果が明瞭でなく、2.0%超で
は添加効果が飽和する。また、Mo+(W/2)が0.
7%未満ではクリープ破断強度向上効果が十分でなく、
1.5%を超えるとδフェライトの生成により却ってク
リープ破断強度が低下する。このため、さらにWを0.
2〜2.0%添加する場合には、Moが0.7〜1.5
%に代えてMo+(W/2)が0.7〜1.5%となる
ように添加量を調整する。
記のような化学成分を有する鋼は転炉、電気炉で溶製し
た後、必要に応じて取鍋精練や真空脱ガス処理を施して
得られ、通常鋳型あるいは一方向凝固鋳型で造塊した
後、分塊工程でスラブとされる。またスラブは連続鋳造
法により溶鋼から直接製造しても良い。分塊での均熱・
圧下はいかなるものであっても構わない。即ち、スラブ
を冷却した後均熱してもよく、分塊のまま熱片で均熱炉
に装入しても良い。1000〜1300℃で均熱の後、
圧延または鍛造によりスラブとする。スラブ厚は製品板
厚の2倍以上が好ましい。
は全部が固溶する温度で加熱されることが不可欠であ
る。したがって、1100℃以上の温度に加熱する。し
かし、1280℃を超えると、オーステナイト粒が粗大
化しすぎ、圧延によっても微細化できなくなることがあ
るため、1280℃以下が好ましい。加熱されたスラブ
はクレーン、テーブルローラー等により圧延機まで搬送
され、複数パスの熱間圧延により所定の板厚に圧延され
る。圧延開始温度はスラブ表面温度が950℃以上とす
る。この温度未満では未再結晶圧延となり、γ粒が伸長
するのみで細粒化が実現しない。また、圧延終了温度は
750℃以上とする。この温度より圧延終了温度が低下
すると、組織の異方性が大きくなり、靱性が却って低下
するため、上記の様に750℃以上に制限する。
る約300℃以下まで冷却する。冷却は空冷でもよく、
水冷等の加速冷却を採用してもよい。冷却した熱延板
は、既に述べたように焼もどしを含む二段階の加熱によ
り所定の強度に調整する。本発明の高Crフェライト鋼
のAc1温度は概ね830〜850℃であり、焼もどし
はこの温度以下とする。
に示す製造条件で熱間圧延し、一旦300℃以下まで冷
却した後、熱処理を施して製品とした。得られた鋼板か
らサンプルを切り出し、常温引張試験により引張強さ、
シャルピー衝撃試験でのvTrsを求めるとともに、6
00℃−21kgf/mm2 でのクリープ破断時間を測
定した。結果を併せて表2に示す。
下での焼もどし処理のない鋼板であり、本発明法で製造
した1Aあるいは5Aと比較してクリープ破断時間が短
く、引張強さが冷間加工に望ましい77kgf/mm2
以下を満たさない。鋼板2Bおよび8Bでは圧延での加
熱温度が1100℃より低く、2Aあるいは8Aと比較
してクリープ破断時間が短い。
50℃より低く、鋼板3Aあるいは7Aと比較してクリ
ープ破断時間が短いばかりでなく、靱性も劣る。鋼板4
Bおよび6Bでは圧延開始温度が低すぎるため、クリー
プ破断時間は鋼板4Aあるいは6Aと比べて若干短い程
度であるが、靱性が悪い。このように、本発明法により
製造したAシリーズの鋼板は常温での加工性に支配的な
常温引張強さが77kgf/mm2 以下であり、加工性
が良好であるばかりでなく、クリープ破断強度および靱
性が良好である。
れたクリープ強度と靱性を有するばかりでなく、良好な
加工性を有しており、高温高圧で使用される火力発電や
化学プラント用として極めて有用なものであり、工業上
価値が大きい。
2 でのクリープ破断時間および常温での引張強さの関係
を示す図である。
の焼もどしを実施した場合の、第1段加熱温度と600
℃−21kgf/mm2 でのクリープ破断時間および常
温での引張強さの関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%にて、 C :0.05〜0.15%、 Si:0.01〜0.5%、 Mn:0.1〜1%、 Cr:8〜13%、 Mo:0.7〜1.5%、 V :0.05〜0.25%、 Nb:0.01〜0.15%、 Al:0.005〜0.05%、 N :0.005〜0.1% を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、
1100℃以上の温度に加熱し、表面が950℃以上の
温度域で圧延を開始し、同温度が750℃以上で圧延を
終了し、300℃以下まで冷却の後、Ac1 〜Ac1 +
40℃での加熱を行い、次いでAc 1 以下での焼もどし
を行うことを特徴とする優れたクリープ強度と良好な加
工性を有する高Crフェライト鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量%にて、さらに W :0.2〜2.0% を含み、Moが0.7〜1.5%に代えてMo+(W/
2)が0.7%以上1.5%以下である請求項1記載の
優れたクリープ強度と良好な加工性を有する高Crフェ
ライト鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP15831592A JP2687067B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 優れたクリープ強度と良好な加工性を有する高Crフェライト鋼板の製造方法 |
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JP15831592A JP2687067B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 優れたクリープ強度と良好な加工性を有する高Crフェライト鋼板の製造方法 |
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JPH062038A JPH062038A (ja) | 1994-01-11 |
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1992
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