JP2905306B2 - 板厚方向の機械的特性差の小さい厚鋼板の製造方法 - Google Patents
板厚方向の機械的特性差の小さい厚鋼板の製造方法Info
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Description
で板厚方向の機械的特性差の小さい厚鋼板の製造方法に
関する。
築物あるいは大型海洋構造物等の構造物に使用される鋼
板は、高強度、高靭性が要求され、しかも、厚さ40m
m以上の厚鋼板が使用されるようになっている。従来、
高強度、高靭性の鋼板を焼入れ、焼戻しで製造する場合
には、焼入れにより板厚方向の機械的特性が不均一であ
っても焼戻しによって比較的均一になり、あまり問題を
生じることはない。しかし、焼入れ焼戻しは、コスト高
という問題があるため、近年圧延後直ちに加速冷却する
製造方法が行われるようになってきている。しかし、加
速冷却した鋼板は、冷却ままで使用するので、板厚方向
の機械的特性が不均一であることが避けられないという
問題点があった。これに対し特開昭63−20410号
公報記載のように、徐々に注水量を増加する方法が開示
されているが、応答性などなお一層の改善が望まれてい
る。
理による厚鋼板であって、板厚方向の機械的特性差の小
さい新規な厚鋼板の製造方法を提供することを目的とす
る。
不純物より成るスラブを、950℃以下、Ar3点以上
で30%以上の累積圧下を加えて圧延を終了し、その後
Ar3点以上から、板厚の1/4t(tは全板厚を示
す)部を1〜25℃/sの冷却速度で冷却し、板厚1/
4t部の温度がAc1点以上で冷却を停止し、全板厚方
向位置でAc 1 点以上に復熱させ、その後放冷すること
を特徴とする板厚方向の機械的特性差の小さい厚鋼板の
製造方法である。
ついて説明する。本発明者らは、上記問題点を解決する
ため、まず加速冷却時の鋼板の熱履歴等を詳細に検討し
た。その結果、板厚方向の各部では図3に示すような熱
履歴を受けていることが判明した。
%Nb−0.010Ti鋼を、板厚80mmに熱間圧延
し、加速冷却したときの板厚方向の硬度分布例を図4に
示した。図4から板厚1/2t〜1/4t近傍の部分は
冷却速度差に起因してビッカース硬度Hvが表面側で上
昇していることがわかる。板厚1/4t近傍〜表面の部
分は、板厚1/2t〜1/4t近傍の部分に比較してビ
ッカース硬度の勾配が大きくなる。このように、板厚各
部の硬さが相異し、板厚方向の均一性が失われている。
本発明者らは特に板厚1/4t〜表面での硬さの上昇が
大きいことに注目した。
減させる目的で板厚各部の冷却をシミュレーションした
下記のような実験を行った。0.13%C−1.3%M
n−0.015%Nb−0.010%Ti鋼を用い、図
6に示すように、850℃にて圧延を終了し、その後3
0,10,2℃/sの冷却速度で冷却し、種々の冷却停
止温度で冷却を終了した際の、引張特性を求めた。その
結果を図5に示す。冷却停止温度がAc1 点(この鋼の
場合734℃)以上であれば、冷却速度差による強度差
を極めて小さくすることができることがわかる。このよ
うな比較的高温の冷却停止温度でも、加速冷却の効果は
あり、空冷材に比べて、強度は上昇しており、特にYS
(降伏応力)でその効果が大きい。図8に示すように、
850℃にて圧延を終了し、その後30,10℃/sの
冷却速度で加速冷却し、一旦300℃まで冷却し、直ち
に、種々の温度まで復熱させた場合の引張特性を図7に
示す。復熱温度が上昇するに伴い、強度は低下し、また
冷却速度差による強度差も小さくなっている。Ac1 点
を超えると、強度特性は、冷却速度によらず一定となる
ことが注目され、また、400℃以下に冷却されたこと
に起因する、強度上昇すなわち過冷による強度上昇も解
消される。
傍において、冷却速度の強度に及ぼす影響が少ないプロ
セスとして板厚1/4t〜1/2t部の冷却停止温度を
Ac 1 点以上とすることに思い到ったのである。このよ
うな処理により、板厚1/4t近傍〜表面において、加
速冷却中に400℃以下に過冷され強度上昇量が考えら
れる部分もAc1 点以上への復熱が可能となり、冷却後
の強度上昇が押えられ、板厚方向の強度の均一性が得ら
れる。
るのがよく、その際の板厚方向の硬度分布の例を図2に
示す。図2は図4に示したものと同様の化学成分の鋼を
用いて図1に示すような冷却熱履歴で冷却を行った結果
である。このときの圧延仕上温度は850℃、冷却後の
復熱温度は750℃である。板厚1/2t〜1/4t近
傍ではビッカース硬度が一定となり、また板厚1/4t
〜表面では、加速冷却終了時の過冷温度に応じて、表面
側で硬度が上昇しているが、図3と比較して、板厚方向
の硬度差が小さくなっていることがわかる。
には0.01重量%以上添加する必要がある。一方、溶
接硬化性及び溶接割れ感受性を考慮して、その上限を
0.20重量%以下とする。 Si:Siは、脱酸の都合上0.01重量%以上必要で
ある。Siの添加量を増加させれば強度は上昇するが、
0.50重量%を超えると、母材の靭性を劣化させるた
めに上限を0.50重量%以下とする。
ために、0.5重量%以上添加する必要がある。しか
し、その添加量が2.5重量%を超えると、溶接硬化性
を著しく上昇させるので、その上限を2.5重量%とす
る。 可溶性Al:可溶性Alは、鋼の脱酸のために0.00
5重量%以上必要であるが、その添加量が0.050重
量%を超えると溶接部の靭性が著しく劣化するので、上
限を0.050重量%とする。
に重要な元素でいずれも析出硬化型の元素で、C等を上
げることなく強度を上昇させる。また、熱間圧延におい
て、未再結晶領域を拡大してオーステナイト中に変形帯
を導入し変態後のフェライト粒を小さくして靭性を向上
させる。Nb,V,Tiは、それぞれ0.005重量
%,0.01重量%,0.005重量%以下ではその効
果は得られず、0.05重量%,0.10重量%,0.
10重量%を超えて添加すると、その効果が飽和すると
ともに、溶接部の靭性を劣化させるので、Nb,V,T
iはそれぞれ、Nb:0.005〜0.05重量%,
V:0.01〜0.1重量%,Ti:0.005〜0.
1重量%とした。Nb,V,Tiは、1種の添加あるい
は2種以上の添加によりその効果が得られる。
めに、Ni,Cu,Cr,Mo,B,REM,Caのう
ちから選ばれた1種又は2種以上を添加することができ
る。これらの元素を添加しても上記本発明の特徴は何も
失われることなく、上記諸元素の添加により高張力化あ
るいは下記の諸効果が達成される。上記成分の添加の目
的と添加量を限定する理由を説明する。
靭性に悪い影響を与えることなく鋼の強度と靭性を向上
させることができるために添加するが、コスト面よりそ
の上限を1.5重量%とする。 Cu:Cuは、Niと同じ作用効果を奏する他に耐食性
を向上させるが、1.5重量%を超えて添加すると熱間
脆性が生じやすくなるので、その上限を1.5重量%と
する。
と析出硬化とにより、母材の強度を高め、また母材の低
温靭性の向上を期待できる。しかし、各成分の上限値を
超える過剰の添加はHAZ靭性及び硬化性の観点から極
めて有害となるため、Cr,Moのそれぞれについて上
限を1.0重量%,0.5重量%とした。 B:Bは焼入性の向上により母材の強度及び靭性上昇が
期待されるが、0.002重量%を超える過剰の添加は
HAZの硬化性を招くため上限を0.002重量%とし
た。
態制御とLC方向の靭性向上に効果があり、またREM
のオキシサルファイドは溶接部靭性向上に効果がある
が、それぞれ0.01重量%を超えるCa,0.1重量
%を超えるREMの添加は鋼の清浄度を悪くし内部欠陥
の原因となるのでそれぞれ上限を0.01重量%及び
0.1重量%とした。
明する。加熱温度は、通常の厚板製造上の範囲内であれ
ば、本発明の効果を得ることができる。圧延仕上温度は
950℃以下Ar3 以上とする必要がある。950℃を
超える温度では、結晶粒が粗大化し靭性が劣化するため
である。しかしながら、圧延仕上温度をAr3 点よりも
低くすると析出したフェライトが圧延により加工歪を受
け、靭性及び延性の劣化を招き、また降状比も上昇す
る。そのため、圧延仕上温度の下限はAr3 点とした。
また、この温度域での累積圧下率は30%以上を必要と
する。30%未満では、十分な細粒組織が得られないか
らである。すなわち950℃以下Ar3 点以上で、少な
くとも30%の累積圧下を加え圧延を終了する必要があ
る。上記圧延後、加速冷却を行うが、Ar3 点未満から
の加速冷却では、その効果が十分でないため、Ar3 点
以上から、加速冷却を開始する必要がある。また、その
加速冷却速度は、板厚1/4t部の冷却速度で1℃未満
では加速冷却の効果がなく、一方、本発明の対象として
いる板厚の厚い(40mm以上)鋼板の場合、25℃/
sを超える冷却速度を得ることは、設備費が高くなるた
め、25℃/sを上限とした。冷却停止温度は本発明の
重要な規定条件であり、板厚1/4t部の冷却停止温度
をAc1 点以上とする。このことにより表面部と中心部
との強度差が解消できる。また板厚1/4t近傍〜表面
の部分の強度上昇は冷却速度差に加え400℃以下の過
冷によるが、これは、Ac1 点以上に復熱することによ
り、大きく改善することができる。上記2つの加速冷却
中の鋼板の温度分布は、内部の温度をAc1 点以上の高
温とすることにより、冷却終了後の鋼板表面の復熱温度
がAc1 点以上となる。
材の化学組成を表1に、また製造条件及び得られた厚鋼
板の機械的特性を表2、表3に示す。番号1(実施例)
は、本発明の実施例であり、板厚位置による強度靭性差
が小さい。一方番号2(比較例)は復熱温度がAc1 点
より低いため番号1(実施例)に比べ強度は上昇するも
のの、板厚方向位置による強度差が大きい。番号3(比
較例)は、製造条件は本発明の範囲内であるものの、化
学組成が発明範囲外であるため、YP(降伏点),TS
(引張強度)とも低い。番号4(実施例)はNiとCu
を添加した実施例であり、低Cであるが強度が高く板厚
方向位置による強度差も小さい。番号5(比較例)は同
じ成分であるが、950℃以下Ar3 点以上の累積圧下
率が低いため、結晶粒が粗大であり靭性が劣化してい
る。番号6(実施例)はCaを添加した例であり、靭性
が向上している。一方番号7(比較例)は圧延終了温度
がAr3 点以下であるため靭性が劣化し、また復熱温度
が、Ac1 以下であるため、板厚位置による強度差が大
きい。番号8(実施例)はREMを添加した例であり、
靭性が向上している。一方番号9(比較例)は、圧延終
了後空冷したものであるため、板厚位置による強度差は
小さいものの、絶対値が低く、また靭性も劣化してい
る。番号10(実施例)はCr,Mo,Bを添加した例
であり、高強度でかつ板厚位置による強度差が小さい。
差の少ない厚鋼板を低コストで製造することができる。
ある。
グラフである。
すグラフである。
分布を示すグラフである。
を示すグラフである。
すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 C :0.01〜0.2重量% Si:0.01〜0.5重量% Mn:0.5〜2.5重量% 可溶性Al:0.005〜0.05重量% の基本成分に Nb:0.005〜0.05重量% V :0.01〜0.1重量% Ti:0.005〜0.1重量% の1種又は2種以上を含有し、残部はFe及び不可避的
不純物より成るスラブを、950℃以下、Ar3点以上
で30%以上の累積圧下を加えて圧延を終了し、その後
Ar3点以上から、板厚の1/4t部を1〜25℃/s
の冷却速度で冷却し、該板厚1/4t部の温度がAc1
点以上で冷却を停止し、全板厚方向位置でAc 1 点以上
に復熱させ、その後放冷することを特徴とする板厚方向
の機械的特性差の少ない厚鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 成分としてさらに、 Ni:1.5重量%以下 Cu:1.5重量%以下 Cr:1重量%以下 Mo:0.5重量%以下 B :0.002重量%以下 REM:0.1重量%以下 Ca:0.01重量%以下 の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項
1記載の板厚方向の機械的特性差の少ない厚鋼板の製造
方法。
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JP7099091A JP2905306B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 板厚方向の機械的特性差の小さい厚鋼板の製造方法 |
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JPH04308032A JPH04308032A (ja) | 1992-10-30 |
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KR101858984B1 (ko) * | 2016-11-18 | 2018-05-17 | 동국제강주식회사 | 일렉트로 가스 용접성이 우수한 후강판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 일렉트로 가스 용접성이 우수한 후강판 |
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JP5143473B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2013-02-13 | 株式会社神戸製鋼所 | Haz靱性に優れた高強度低降伏比鋼板の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP7099091A patent/JP2905306B2/ja not_active Expired - Fee Related
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