JP7067628B2 - 厚鋼板およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液化ガス貯槽用タンク等、極低温環境で使用される構造用鋼に好適な厚鋼板およびその製造方法に関する。特に、板厚中心部の機械特性、なかでもとりわけ変形特性に優れる厚鋼板およびその製造方法に関する。なお、本発明における厚鋼板は、板厚６～８０ｍｍの鋼板をいう。
液化ガス貯槽用タンク等の極低温環境で使用される厚鋼板には、鋼板の強度のみならず、極低温での靱性が要求される。例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）の貯槽タンクに厚鋼板が使用される場合には、ＬＮＧの沸点である－１６４℃以下で優れた靱性を確保する必要がある。鋼材の低温靱性が劣ると、極低温貯槽用構造物としての安全性を維持できなくなる恐れがある。このため、適用される厚鋼板に対して、低温靱性向上という要求は強い。このような要求に対して、極低温で脆性を示さない残留オーステナイト組織を有する７％Ｎｉ鋼板や９％Ｎｉ鋼板などのＮｉ含有厚鋼板が使用されている。
優れた低温靭性を得るために、特許文献１では未変態オーステナイトを微細化するとともに格子欠陥の導入によりＭｆ点を低下させ、低温で不安定になりやすい残留オーステナイト組織を安定化させる方法が開示されている。また、特許文献２では、Ｓｉ、ＡｌおよびＮを調整すること、および再現熱サイクル試験後の残さ中のＦｅ含有量を制御することにより、溶接止端部を含めた溶接熱影響部のＣＴＯＤ特性に優れた極低温用鋼が開示されている。また、特許文献３では、極低温における降伏強度、引張強さ、靭性値が所定値以上である破壊安全性に優れた厚鋼板とその製造方法が開示されている。
国際公開第２００７／０３４５７６号公報 国際公開第２００７／０８０６４６号公報 特開２０１１－２４１４１９号公報
たとえば、極低温環境で使用される極低温貯槽用構造物では、底板と側板の接合部まわりはＴ字継手となる。タンクの大型化に伴って鋼材に働く応力が高まり、安全性の観点から鋼材には板厚方向の変形性能が要求されている。そのため、特に特性が劣位となりやすい板厚中心部の変形特性の確保が要求される。
しかしながら、特許文献１～３をはじめとして従来のＮｉ含有厚鋼板については、板厚中心部の変形特性について着目されておらず、板厚中心部の変形特性の確保が十分であるとは言えない。
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、板厚中心部の変形特性に優れた厚鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題を達成するため、極低温環境で使用される構造用鋼に好適なＮｉを含有する厚鋼板を対象に、鋼板の成分組成、製造方法に関して鋭意研究を行い、以下の知見を得た。
１．板厚中心部における板厚方向引張による絞り値を制御することにより、板厚中心部の変形性能を向上させることができる。
２．熱間圧延工程の仕上圧延において、圧下比３以上かつ最終３パスのうち少なくとも２パスについて、１パス当たりの圧延形状比が０．７以上の圧延を行うことで、鋳造欠陥、板厚中心部での粗大粒を抑制し鋼板全体を整粒化することができ、板厚中心部における板厚方向引張特性（絞り値）を改善することができる。
３．板厚中心部における板厚方向引張特性（絞り値）において、板厚中心部に存在する鋳造欠陥および長径１００μｍ以上の粗大なＭｎＳが多いほど、より絞り値が低い。また、円相当径で１００μｍ以上の粗大な旧オーステナイト粒が存在するほど、より絞り値が低い。これは、鋳造欠陥、粗大なＭｎＳおよび粗大な旧オーステナイト粒で応力集中が生じ、破壊の起点となるためである。
４．Ｓの含有量を０．００５０％以下に制御し、さらに連続鋳造時の軽圧下による中心偏析低減により、鋳造欠陥、粗大なＭｎＳを低減させ、板厚中心部における板厚方向引張特性（絞り値）をより改善することができる。
本発明は、以上の知見にさらに検討を加えてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０１～０．１５％、Ｓｉ：０．０１～１．００％、Ｍｎ：０．１０～２．００％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．００２～０．１００％、Ｎｉ：５．０～１０．０％、Ｎ：０．００１０～０．００８０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、板厚中心部における板厚方向引張による絞り値が３０％以上である厚鋼板。
［２］さらに質量％で、Ｃｒ：０．０１～１．５０％、Ｍｏ：０．０３～１．０％、Ｎｂ：０．００１～０．０３０％、Ｖ：０．０１～０．１０％、Ｔｉ：０．００３～０．０５０％、Ｂ：０．０００３～０．０１００％、Ｃｕ：０．０１～１．００％から選択される１種または２種以上を含有する［１］に記載の厚鋼板。
［３］さらに質量％で、Ｓｎ：０．０１～０．３０％、Ｓｂ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０超～２．００％、Ｃｏ：０超～２．００％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、Ｚｒ：０．０００５～０．００５０％、ＲＥＭ：０．００１０～０．０１００％から選択される１種または２種以上を含有する［１］または［２］に記載の厚鋼板。
［４］［１］～［３］のいずれかに記載の成分組成からなるスラブを、１０００℃以上１３００℃以下に加熱したのち、仕上圧延の際、圧下比３以上かつ最終３パスのうち少なくとも２パスについて、１パス当たりの圧延形状比が０．７以上とする熱間圧延を行う厚鋼板の製造方法。
本発明によれば、板厚中心部の変形特性に優れる厚鋼板が得られる。本発明の厚鋼板は、液化ガス貯槽用タンク等、極低温環境で使用される鋼構造物の安全性向上に大きく寄与し、産業上格段の効果をもたらす。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
まず、本発明の鋼板の成分組成と、その限定理由について説明する。なお、成分組成を表す％は、特に断らない限り質量％を意味するものとする。
Ｃ：０．０１～０．１５％
Ｃは、高強度化に有効で、その効果を得るためには、Ｃは０．０１％以上の含有を必要とする。好ましくは０．０３％以上とする。一方、０．１５％を超えて含有すると、板厚中心部に偏析し、Ｃｒ炭化物およびＮｂ、Ｖ、Ｔｉ系炭化物の過度な析出を促すため、低温靱性が低下するとともに、絞り値が低下する。このため、Ｃは０．１５％以下とする。好ましくは０．１０％以下とする。
Ｓｉ：０．０１～１．００％
Ｓｉは、脱酸剤として作用するため製鋼プロセスにおいて必要であるだけでなく、鋼に固溶して固溶強化により鋼板を高強度化する効果を有する。このような効果を得るために、Ｓｉは０．０１％以上の含有を必要とする。一方、１．００％を超えて含有すると、溶接性および表面性状が劣化する。このため、Ｓｉは１．００％以下とする。好ましくは０．５％以下とする。より好ましくは０．３％以下とする。
Ｍｎ：０．１０～２．００％
Ｍｎは、鋼板の焼き入れ性を高め、高強度化に有効な元素である。この効果を得るために、Ｍｎは０．１０％以上の含有を必要とする。好ましくは、０．４０％以上とする。一方、２．００％を超えて含有する場合、中心偏析を助長し、極低温靭性の低下や板厚中心部における板厚方向引張による絞り値の劣化、応力腐食割れの発生を引き起こす。また、板厚中心部において、破壊の起点となる長径が１００μｍ以上の粗大なＭｎＳの生成を助長し、板厚方向引張による絞り値を著しく劣化させる。このため、Ｍｎは２．００％以下とする。好ましくは、１．００％以下とする。
Ｐ：０．０１０％以下
Ｐは、０．０１０％を超えて含有すると、粒界に偏析し粒界強度を低下させ、破壊起点となり、その結果、板厚中心部における板厚方向引張による絞り値が低下する。そのため、Ｐは可能なかぎり低減することが望ましく、Ｐは０．０１０％以下とする。
Ｓ：０．００５０％以下
Ｓは鋼中でＭｎＳを形成し低温靭性や板厚中心部における板厚方向引張による絞り値を著しく劣化させる。そのため、Ｓは可能なかぎり低減することが望ましく、Ｓは０．００５０％以下とする。好ましくは０．００２０％以下とする。
Ａｌ：０．００２～０．１００％
Ａｌは脱酸剤として作用し溶鋼脱酸プロセスにおいて、最も汎用的に使用される。また、鋼中の固溶Ｎを固定してＡｌＮを形成し、固溶Ｎ低減による靱性劣化を抑制する効果を有する。この効果を得るために、Ａｌは０．００２％以上の含有を必要とする。好ましくは０．０１０％以上とする。より好ましくは０．０２０％以上とする。一方、０．１００％を超えて含有すると、溶接時に溶接金属部に拡散して、溶接金属の靭性が劣化するため、０．１００％以下とする。好ましくは０．０７０％以下とする。より好ましくは０．０６０％以下とする。
Ｎｉ：５．０～１０．０％
Ｎｉは、鋼板の強度を上昇させるとともに残留オーステナイトを安定化し、鋼板の低温靭性の向上に極めて有効な元素である。Ｎｉは高価な元素であるため、その含有量が高くなるにつれて鋼板コストが高騰する。このため、Ｎｉ含有量を１０．０％以下とする。一方、Ｎｉ含有量が５．０％未満になると、鋼板強度が低下するほか、低温で安定した残留オーステナイトが得られなくなり、その結果、鋼板の低温靭性や強度が低下する。したがって、Ｎｉは５．０％以上とする。好ましくは、６．０～９．０％である。
Ｎ：０．００１０～０．００８０％
Ｎは、オーステナイト安定化元素であり、極低温靱性の向上に有効な元素である。また、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉと結合し、窒化物または炭窒化物として微細に析出して、拡散性水素のトラップサイトとして応力腐食割れを抑制する効果を有する。このような効果を得るためには、Ｎは０．００１０％以上の含有を必要とする。好ましくは０．００２０％以上とする。一方、０．００８０％を超えて含有すると、過剰な窒化物または炭窒化物の生成を促し、固溶元素量が低下し耐食性が低下するだけでなく、靭性および板厚中心部における板厚方向引張による絞り値が低下する。このため、Ｎは０．０．００８０％以下とする。好ましくは０．００６０％以下とする。
本発明では、強度および低温靱性をさらに向上させることを目的として、上記の必須元素に加えて、必要に応じて、Ｃｒ：０．０１～１．５０％、Ｍｏ：０．０３～１．０％、Ｎｂ：０．００１～０．０３０％、Ｖ：０．０１～０．１０％、Ｔｉ：０．００３～０．０５０％、Ｂ：０．０００３～０．０１００％、Ｃｕ：０．０１～１．００％から選択される１種または２種以上を含有することができる。
Ｃｒ：０．０１～１．５０％
Ｃｒは、強度を上昇させるのに有効な元素である。その効果を得るためには、Ｃｒを含有する場合は、は０．０１％以上とする。一方で、Ｃｒは圧延中に窒化物、炭化物、炭窒化物等の形態で析出する場合があり、このような析出物の形成により腐食や破壊の起点となって低温靭性が低下する。このため、含有する場合、Ｃｒ量は１．５０％以下にする。より好ましくはＣｒ量が１．００％以下とする。
Ｍｏ：０．０３～１．０％
Ｍｏは、鋼板の焼戻し脆化感受性を抑制するのに有効な元素であり、また、低温靭性を損なうことなく鋼板強度が得られる元素でもある。このような効果を得るためには、Ｍｏを含有する場合は、０．０３％以上とする。より好ましくは０．０５％超とする。一方、１．０％を超えると低温靭性が低下する。したがって、Ｍｏを含有させる場合には、その含有量１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．３０％以下である。
Ｎｂ：０．００１～０．０３０％
Ｎｂは、鋼板の強度の向上に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｎｂを含有する場合は、０．００１％以上とする。より好ましくは０．００５％以上、さらに好ましくは０．００７％以上とする。一方、０．０３０％を超えて含有すると、粗大な炭窒化物が析出し、破壊の起点となり、板厚中心部における板厚方向引張特性を劣化させることがある。また、析出物が粗大化し、母材靱性を劣化させることがある。このため、Ｎｂを含有する場合は、０．０３０％以下とする。より好ましくは０．０２５％以下、さらに好ましくは０．０２２％以下である。
Ｖ：０．０１～０．１０％
Ｖは、鋼板の強度向上に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｖを含有する場合は、０．０１％以上とする。より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上とする。一方、０．１０％を超えて含有すると、粗大な炭窒化物が析出し、破壊の起点となることがある。また、析出物が粗大化し、母材靱性を劣化させることがある。このため、Ｖを含有する場合は、０．１０％以下とする。より好ましくは０．０９％以下、さらに好ましくは０．０８％以下とする。
Ｔｉ：０．００３～０．０５０％
Ｔｉは、窒化物もしくは炭窒化物として析出し、鋼板の強度向上に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｔｉを含有する場合は、０．００３％以上とする。より好ましくは０．００５％以上、さらに好ましくは０．００７％以上とする。一方、０．０５０％を超えて含有すると、析出物が粗大化し、母材靱性を劣化させることがある。また、粗大な炭窒化物が析出し、破壊の起点となることがある。このため、Ｔｉを含有する場合は、０．０５０％以下とする。より好ましくは０．０３５％以下、さらに好ましくは０．０３２％以下とする。
Ｂ：０．０００３～０．０１００％
Ｂは、母材強度向上に有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｂを含有する場合は、０．０００３％以上とする。一方、０．０１００％を超えて含有すると、粗大なＢ析出物を生成し、靭性が低下する。このため、Ｂを含有する場合は、０．０１００％以下とする。より好ましくは、０．００３０％以下とする。
Ｃｕ：０．０１～１．００％
Ｃｕは、焼入れ性向上により鋼板強度を高める有効な元素である。このような効果を得るためには、Ｃｕを含有する場合は、０．０１％以上とする。一方、１．００％を超えて含有すると鋼板の低温靭性が低下することに加え、鋳造後の鋼（スラブ）表面の性状が悪化するおそれがある。したがって、Ｃｕを含有させる場合には、１．００％以下とする。より好ましくは、０．３０％以下とする。
さらに、本発明では、必要に応じて、Ｓｎ：０．０１～０．３０％、Ｓｂ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０超～２．００％、Ｃｏ：０超～２．００％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、Ｚｒ：０．０００５～０．００５０％、ＲＥＭ：０．００１０～０．０１００％から選択される１種または２種以上を含有することができる。
Ｓｎ：０．０１～０．３０％
Ｓｎは、耐食性向上に有効な元素である。これらの元素は少量の含有でも効果を発揮するが、Ｓｎを含有させる場合は、０．０１％以上とする。しかしながら、多く含有させると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。したがって、Ｓｎを含有する場合、０．３０％以下とする。より好ましくは０．２５％以下とする。
Ｓｂ：０．０１～０．３０％
Ｓｂは、Ｓｎと同様に、耐食性向上に有効な元素である。これらの元素は少量の含有でも効果を発揮するが、Ｓｂを含有させる場合は、０．０１％以上とする。しかしながら、多く含有させると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。したがって、Ｓｂを含有する場合、０．３０％以下とする。より好ましくは０．２５％以下とする。
Ｗ：０超～２．００％
Ｗは、ＳｎやＳｂと同様に、耐食性向上に有効な元素である。これらの元素は少量の含有でも効果を発揮するため、Ｗを０％超含有させることができる。しかしながら、多く含有させると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。したがって、Ｗを含有する場合、２．００％以下とする。より好ましくは０．５０％以下とする。
Ｃｏ：０超～２．００％
Ｃｏは、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｗと同様に、耐食性向上に有効な元素である。これらの元素は少量の含有でも効果を発揮するため、Ｃｏを０％超含有させることができる。さらに好ましくは０．１０％以上とする。しかしながら、多く含有させると、溶接性や靱性を劣化させ、コストの観点からも不利になる。したがって、Ｃｏを含有する場合、２．００％以下とする。より好ましくは１．５０％以下とする。
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％
Ｃａは、ＭｎＳ等の介在物の形態制御に有効な元素であり、必要に応じて含有できる。介在物の形態制御とは、展伸した硫化物系介在物を粒状の介在物とすることをいう。この介在物の形態制御を介して、板厚中心部の板厚方向引張特性、靭性、耐硫化物応力腐食割れ性を向上させることができる。このような効果を得るためには、Ｃａを含有する場合は０．０００５％以上とする。より好ましくは０．００１０％以上とする。一方、Ｃａを多く含有させると、非金属介在物量が増加し、かえって板厚中心部の板厚方向引張特性が低下する場合がある。よってＣａを含有する場合、０．００５０％以下とする。より好ましくは０．００４０％以下とする。
Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％
Ｍｇは、Ｃａと同様に、ＭｎＳ等の介在物の形態制御に有効な元素であり、必要に応じて含有できる。この介在物の形態制御を介して、板厚中心部の板厚方向引張特性、靭性、耐硫化物応力腐食割れ性を向上させることができる。このような効果を得るためには、Ｍｇを含有する場合は０．０００５％以上とする。より好ましくは０．００１０％以上とする。一方、Ｍｇを多く含有させると、非金属介在物量が増加し、かえって板厚中心部の板厚方向引張特性が低下する場合がある。よってＭｇを含有する場合、０．００５０％以下とする。より好ましくは０．００４０％以下とする。
Ｚｒ：０．０００５～０．００５０％
Ｚｒは、ＣａやＭｇ同様、ＭｎＳ等の介在物の形態制御に有効な元素であり、必要に応じて含有できる。この介在物の形態制御を介して、板厚中心部における板厚方向引張特性、靭性、耐硫化物応力腐食割れ性を向上させることができる。このような効果を得るためには、Ｚｒは０．０００５％以上とする。好ましくは０．００１０％以上とする。一方、Ｚｒを多く含有させると、非金属介在物量が増加し、かえって板厚中心部における板厚方向引張特性が低下する場合がある。よってＺｒを含有する場合、０．００５０％以下とする。より好ましくは０．００４０％以下とする。
ＲＥＭ：０．００１０～０．０１００％
ＲＥＭは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒと同様に、ＭｎＳ等の介在物の形態制御に有効な元素であり、必要に応じて含有できる。この介在物の形態制御を介して、板厚中心部における板厚方向引張特性、靭性、耐硫化物応力腐食割れ性を向上させることができる。このような効果を得るためには、ＲＥＭは０．００１０％以上とする。より好ましくは０．００２０％以上とする。一方、ＲＥＭを多く含有させると、非金属介在物量が増加し、かえって板厚中心部における板厚方向引張特性が低下する場合がある。よってＲＥＭを含有する場合、０．０１００％以下とする。
なお、残部はＦｅおよび不可避的不純物とする。
次に、本発明における厚鋼板は、板厚中心部における板厚方向引張による絞り値が３０％以上の変形特性を有する。ここで、絞り値とは、引張試験における試験前の試験片断面積Ｓに対する試験後の試験片断面積減少量ΔＳの分率（ΔＳ／Ｓ（％））である。絞り値を３０％以上にすることにより、板厚中心部の変形特性を確保することができる。本発明では、絞り値を３５％以上とすることが好ましい。なお、本発明の絞り値は、後述する鋳造時の軽圧下条件および／または仕上圧延時の条件を制御することにより得ることができる。
また、本発明では、板厚中心部において、長径が１００μｍ以上のＭｎＳを１０個／ｍｍ２以下とするとともに、旧オーステナイト粒を円相当径で１００μｍ未満とすることが好ましい。これは、鋳造欠陥、粗大なＭｎＳおよび粗大な旧オーステナイト粒で応力集中が生じ、破壊の起点となりやすいためである。なお、所望のＭｎＳは、後述する連続鋳造時の軽圧下を制御することにより得ることができる。
また、本発明における板厚中心部とは板厚１／２位置を示し、絞り値、ＭｎＳおよび旧オーステナイト粒は、後述の実施例に記載の測定方法により測定された値とする。
次に、本発明の製造条件について説明する。なお、以下の説明において、温度「℃」は、板厚中心部における温度を意味するものとする。
本発明の厚鋼板の製造方法は、所望の成分組成からなるスラブを、１０００℃以上１３００℃以下に加熱したのち、仕上圧延の際、圧下比３以上かつ最終３パスのうち少なくとも２パスについて、１パス当たりの圧延形状比が０．７以上とする熱間圧延を行う。
鋼素材の再加熱温度：１０００℃以上１３００℃以下
鋼素材を再加熱するのは、組織中の析出物を固溶させ、結晶粒径等を均一化するためであり、加熱温度としては、１０００℃以上１３００℃以下とする。加熱温度が１０００℃未満の場合、ＡｌＮなどの析出物が十分に固溶しないばかりか、再加熱中に粗大化して破壊の起点となるため所望の板厚方向の引張試験における絞り値が得られない。一方、加熱温度が１３００℃を超えると、結晶粒径が粗大化して靭性が劣化するだけでなく、生産コストが増大する。よって再加熱温度を１３００℃以下とする。好ましくは１２５０℃以下、より好ましくは１２００℃以下とする。なお、再加熱時間は、１～１０時間が好ましい。
仕上圧延の圧下比が３以上
熱間圧延工程における仕上圧延の際、圧下比（スラブ厚／最終板厚）を３以上とすることにより、再結晶を促進し整粒化を図るとともに、ポロシティと呼ばれる内部微小空孔等の鋳造欠陥を圧着して無害化することができる。さらにＭｎ、Ｐ、Ｓ等の中心偏析を低減することにより、所望の熱延板ミクロ組織として、所望の板厚方向の引張特性を得ることができる。圧下比が３未満の熱間圧延では、粗大組織が残存する、前記鋳造欠陥や中心偏析の無害化が不十分となる等、所望のミクロ組織が得られず所望の板厚方向の引張試験における絞り値が得られない。よって圧下比を３以上に限定する。好ましくは圧下比４以上、より好ましくは圧下比５以上とする。
仕上圧延の、最終３パスのうち少なくとも２パスについて、１パス当たりの圧延形状比０．７以上
材質を最終的に決定する最終３パスのうち、少なくとも２パスについて１パス当たりの圧延形状比を０．７以上とすることで、鋳造欠陥を確実に無害化し、鋼板全体、特に板厚中心部における粗大粒の残存を抑制し整粒化することができる。その結果、板厚中心部における板厚方向引張による絞り値が向上する。ここで、圧延形状比（ｌｄ/ｈｍ）とは、｛圧延ロールが鋼板と接触する長さ（ロール接触弧長：ｌｄ）｝／｛ロール入側の板厚と出側の板厚の平均厚さ：ｈｍ｝のことをいい、（１）式で示される。
ｌｄ/ｈｍ＝｛Ｒ（ｈｉ－ｈo）｝１／２／｛（ｈｉ＋２ｈo）／３｝
ここで、
Ｒ：各圧延パス時におけるロール半径
ｈｉ：各圧延パス時における入側板厚
ｈ０：各圧延パス時における出側板厚
である。
圧延形状比が０．７以上のパスが２パス未満では、粗大組織が残存する、または鋳造欠陥の無害化が不十分となる等、所望のミクロ組織が得られず所望の板厚中心部における板厚方向引張による絞り値が得られない。したがって、圧延形状比が０．７以上のパスを少なくとも２パスとする。なお、圧延形状比を大きくするには、圧延ロール径を大きくする、あるいは圧下量を大きくすればよい。
上記以外の製造条件については特に制限されないが、以下の条件で行うことが好ましい。
鋳造時の軽圧下
本発明では、連続鋳造時に、スラブを軽圧下することが好ましい。本発明では、軽圧下することにより、板厚中心部における、長径が１００μｍ以上の粗大なＭｎＳおよび円相当径で１００μｍ以上の粗大な旧オーステナイト粒の残存をより抑制することができる。軽圧下の条件としては、具体的に、スラブの最終凝固位置よりも上流で圧下勾配を０．１ｍｍ／ｍ以上とすることが好ましい。
熱間圧延後の冷却開始温度
本発明では、熱間圧延後の冷却開始温度はとくに限定されず、１０００℃以下５００℃以上であるのが好ましい。
熱間圧延後の冷却方法
本発明では、熱間熱延後の冷却方法はとくに限定されず、例えば、空冷、水冷など、任意の方法で行うことができる。強度、低温靭性など必要な特性を得るために、熱間圧延後、スプレー冷却、ミスト冷却、ラミナー冷却などの水冷を実施してもよい。
熱間圧延後の熱処理
本発明では、熱間圧延後冷却して最終製品とすることができるが、さらに低温靭性など必要な特性を得るために熱処理を行うことが好ましい。熱処理としては、熱間圧延後に、焼戻し処理を行うことが好ましい。また、焼戻し処理の前に焼入れ処理も行う焼入れ－焼戻し処理を行ってもよい。また、二相域焼入れ処理後に焼戻し処理を行う二相域焼入れ－焼戻し処理を行ってもよい。さらに、焼入れ－焼戻し処理の間に、二相域焼入れ処理を挟んだ、焼入れ－二相焼入れ－焼戻し処理を行ってもよい。上記いずれかのプロセスを用いて製造することが望ましい。
焼入れ温度は、Ａｃ３変態点以上１０００℃以下であることが好ましい。二相域焼入れ温度についてはＡｃ１変態点以上Ａｃ３変態点未満であることが好ましい。焼戻し温度は、５００～６５０℃とすることが好ましい。
なお、Ａｃ３変態点およびＡｃ１変態点は、下記（１）および（２）式により求めることができる。
Ａｃ１（℃）＝７５０．８－２６．６Ｃ＋１７．６Ｓｉ－１１．６Ｍｎ－２２．９Ｃｕ－２３Ｎｉ＋２４．１Ｃｒ＋２２．５Ｍｏ－３９．７Ｖ－５．７Ｔｉ＋２３２．４Ｎｂ－１６９．４Ａｌ…（１）
Ａｃ３（℃）＝９３７．２－４３６．５Ｃ＋５６Ｓｉ－１９．７Ｍｎ－１６．３Ｃｕ－２６．６Ｎｉ－４．９Ｃｒ＋３８．１Ｍｏ＋１２４．８Ｖ＋１３６．３Ｔｉ－１９．１Ｎｂ＋１９８．４Ａｌ…（２）
ただし、上記（１）、（２）式中の元素記号は、各元素の含有量（質量％）を表し、当該元素が含有されていない場合は０とする。
表１に示す成分組成の鋼を溶製し、スラブとした後、表２に示す製造条件により板厚が１２～７０ｍｍの厚鋼板を製造した。なお、軽圧下については、試料Ｎｏ．1～３０において圧下勾配を０．２０ｍｍ／ｍという条件とし、試料Ｎｏ．３１および３２は、それぞれ０．０７ｍｍ／ｍおよび０．１０ｍｍ／ｍとした。
得られた厚鋼板について、下記の試験に供した。
（板厚方向の機械的特性）
引張特性は、厚鋼板の板厚方向が引張方向となるようにし、ＴｙｐｅＡの形状の試験片に加工し、ＪＩＳ Ｇ３１９９に準拠して引張試験を実施した。低温靭性は、厚鋼板の板厚方向が引張方向となるように試験片を採取した試験片を液体窒素中で－１９６℃に冷却し、ＪＩＳ Ｚ２２４２に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、－１９６℃における吸収エネルギーｖＥ－１９６を求めた。
本発明では、降伏強度（ＹＳ）が５８５ＭＰａ以上、引張強さ（ＴＳ）が６９０ＭＰａ以上、破断後の絞り値（引張試験における試験前の試験片断面積Ｓに対する試験後の試験片断面積減少量ΔＳの分率）が３０％以上、ｖＥ－１９６が３４Ｊ以上を合格とした。
（ミクロ組織）
得られた鋼板から、板厚１／２位置が観察位置となるように、組織観察用の試験片を採取した。試験片を、圧延方向と垂直な断面が観察面となるよう樹脂に埋め、鏡面研磨した。次いで、ピクリン酸腐食を実施した後、倍率２００倍のＳＥＭで観察して、板厚１／２位置における組織のＳＥＭ像を撮影した。撮影した５視野分の画像を画像解析装置によって解析し、長径が１００μｍ以上のＭｎＳの数密度および旧オーステナイト粒の円相当径の最大値を求めた。
以上により得られた結果を、表２に示す。
Figure 0007067628000001
Figure 0007067628000002

Claims (4)

  1. 質量％で、Ｃ：０．０１～０．１５％、
    Ｓｉ：０．０１～１．００％、
    Ｍｎ：０．１０～２．００％、
    Ｐ：０．０１０％以下、
    Ｓ：０．００５０％以下、
    Ａｌ：０．００２～０．１００％、
    Ｎｉ：５．０～１０．０％、
    Ｎ：０．００１０～０．００８０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり成分組成を有し、板厚中心部における板厚方向引張による絞り値が４０％以上であり、板厚中心部において、長径が１００μｍ以上のＭｎＳが１０個/ｍｍ ２ 以下である厚鋼板。
  2. さらに質量％で、Ｃｒ：０．０１～１．５０％、
    Ｍｏ：０．０３～１．０％、
    Ｎｂ：０．００１～０．０３０％、
    Ｖ：０．０１～０．１０％、
    Ｔｉ：０．００３～０．０５０％、
    Ｂ：０．０００３～０．０１００％、
    Ｃｕ：０．０１～１．００％から選択される１種または２種以上を含有する請求項１に記載の厚鋼板。
  3. さらに質量％で、Ｓｎ：０．０１～０．３０％、
    Ｓｂ：０．０１～０．３０％、
    Ｗ：０超～２．００％、
    Ｃｏ：０超～２．００％、
    Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
    Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、
    Ｚｒ：０．０００５～０．００５０％、
    ＲＥＭ：０．００１０～０．０１００％から選択される１種または２種以上を含有する請求項１または２に記載の厚鋼板。
  4. 請求項１～３のいずれかに記載の厚鋼板の製造方法であって、請求項１～３のいずれかに記載の成分組成からなるスラブを、１０００℃以上１３００℃以下に加熱したのち、仕上圧延の際、圧下比３以上かつ最終３パスのうち少なくとも２パスについて、１パス当たりの圧延形状比が０．７以上とする熱間圧延を行う厚鋼板の製造方法。
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