JPH0233769B2 - Yosetsuseinisuguretagokuatsu50kirokonoseizohoho - Google Patents

Yosetsuseinisuguretagokuatsu50kirokonoseizohoho

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JPH0233769B2
JPH0233769B2 JP8631083A JP8631083A JPH0233769B2 JP H0233769 B2 JPH0233769 B2 JP H0233769B2 JP 8631083 A JP8631083 A JP 8631083A JP 8631083 A JP8631083 A JP 8631083A JP H0233769 B2 JPH0233769 B2 JP H0233769B2
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JP
Japan
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rolling
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temperature
steel
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JP8631083A
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Ryota Yamaba
Kentaro Okamoto
Atsuo Tanaka
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は溶接性にすぐれた極厚50キロ鋼の製造
方法に関するものである。 本発明に言う極厚とは板厚70mm以上の厚肉を意
味するものとする。 近年、構造物の巨大化が各方面においてはから
れているが、特に海洋構造物分野では石油資源開
発の深海化に伴い構造物の巨大化が著しく、この
動きに伴なつて使用される鋼材の板厚は一層厚肉
となり例えば従来100mm程度の板厚が最大であつ
たものが最近では150mmを越える板厚も検討され
ている。 一方、使用される厚鋼板は如何なる厚肉であつ
ても、構造物の安全性確保の観点から溶接性とく
に溶接割れ性および溶接部継手靭性が良好である
ことが必要とされ、このため炭素当量を低く抑え
ることが通常なされる。 そこで、このような厚鋼板を従来プロセスの焼
ならし法で製造すると、板厚が厚くなればなるほ
ど強度確保のために必然的に炭素当量の増加が著
しくユーザーの要求する炭素当量内で製造するこ
とは非常に困難となる。 また、最近ラインパイプ材や造船材を対象とし
て圧延後の制御冷却法による特性改善が種々検討
されているが、これらの用途に対する鋼板の板厚
は比較的薄く本発明が対象とする極厚鋼板の製造
法には採用できない。 すなわち、比較的薄い板厚の鋼板を対象として
いる場合、鋼板の板厚方向表面、1/4tおよび1/2
t部の機械的性質の違いは大きくないが、板厚が
厚くなればなるほど特性差は大きくなり、特に板
厚中心部の低温靭性の低下が大きい。圧延後の制
御冷却もしくは加速冷却により厚肉材の強度向上
は可能であるが、低温靭性は良好なものとはなり
がたい。 本発明は上記の如き問題点を有利に解決するた
めになしたものであり、種々実験の結果、低炭素
当量を維持して板厚中心部まで良好な低温靭性を
有する50キロ級極厚鋼板を製造することが可能な
方法を提供せんとするもので、その要旨とすると
ころは、重量パーセントにてC:0.03〜0.20%、
Si:0.05〜0.60%、Mn:0.50〜2.5%、Nb:0.005
〜0.10%、Al:0.005〜0.1%を基本成分として含
み、さらに必要に応じて、Cr:1.0%以下、Mo:
1%以下、Cu:0.5%以下、V:0.1%以下、から
なる強度向上元素群、並びにNi:2.0%以下、
Ti:0.15%以下、Ca:0.01%以下、からなる低温
靭性向上・均質化元素群のうちのいずれかの元素
群のうちの1種または2種以上、あるいは両元素
群からそれぞれ選んだ2種以上の元素を含有し、
残部が鉄および不可避不純物よりなる鋼を、Ac3
〜1150℃の温度に加熱後、圧延温度850〜730℃の
間で累積圧下率50〜80%でかつ圧延形状比0.50〜
1.0のパスを少なくとも2パス以上含む圧延を施
し、圧延後ただちに水量密度0.5〜1.5m3/m2・分
で板厚中心部が250℃以下になるまで強制冷却し、
その後フエライト域で焼戻すことを特徴とする溶
接性にすぐれた極厚50キロ鋼の製造方法にある。 但し、
【式】 R:圧延ロール半径 h1:圧延入側板厚 h2:圧延出側板厚 Δh:h1−h2 本発明が対象とする極厚鋼板の場合、薄鋼板と
異なり、板厚中心部付近の低温靭性を確保するこ
とが非常に重要である。 本発明によれば板厚中心部まで含めた細粒化と
これにさらに圧延効果を付与し、その後強制冷却
焼戻しによる熱処理を施し、両方の効果の併用に
より、炭素当量が低く、溶接性がすぐれ板厚中心
部まで低温靭性の良好な極厚鋼板を得ることがで
きる。 一般に細粒化は鋼板の低温靭性向上に有用であ
るが本発明で対象とする板厚が70mmを越える鋼板
の場合は、板厚中心部まで細粒化を図ることは従
来非常に困難であつた。 本発明者等は多数の実験と詳細な検討の結果、
Ac3以上で低温加熱を施し、初期γ粒の細粒化を
図つた後、表面温度が850〜730℃の範囲で累積圧
下率50〜80%で且つ圧延形状比0.50〜1.0を有す
る圧延パスを少なくとも2パス以上有するパスス
ケジユールで圧延を施こすことにより、板厚70mm
以上であつても板厚表面から中心まで細粒が得ら
れると共に板厚中心部において圧延効果が付与さ
れ、その後の強制冷却で細粒化が促進されること
を見出した。そして、このように圧延効果を付与
された細粒状態からただちに水量密度0.5〜1.5
m3/m2・分で板厚中心部が250℃以下になるまで
強制冷却する焼入熱処理を施し、その後フエライ
ト域で焼戻すことにより圧延効果と強制冷却の組
み合わせによつて板厚中心部まで細粒の焼入れ−
焼戻し組織となり、その結果板厚中心部まで高強
度でかつすぐれた低温靭性を有する極厚鋼板の製
造を可能としたものである。 次に本発明における成分限定理由を述べる。 Cは強度確保のため0.03%以上は必要である
が、多量の添加は鋼の靭性および溶接性を害する
ので含有量の上限は0.20%とする。 Siは鋼の脱酸のため0.05%以上は必要で添加さ
れる。しかし多くなると溶接性を阻害するため含
有量の上限を0.6%とする。 Mnは強度確保のため0.6%以上は必要である
が、多くなると溶接性を阻害するため含有量の上
限を2.5%とする。 Nbは加熱温度と相俟つて細粒化により鋼の強
度及び靭性改善に有用であり、かかる効果は
0.005%以上で発揮される。しかし多くなると溶
接性を阻害するため0.10%を含有量の上限とす
る。 Alは鋼の脱酸のため0.005%以上は必要である。
しかし多くなると鋼中介在物が多くなり鋼の性質
を劣化させるため含有量は0.1%以下とする。 本発明は上記の必須基本成分の他に要求される
鋼の特性に応じて以下の元素を1種または2種以
上選択的に含有させることができる。 Cr、Mo、CuおよびVは鋼の強度を向上させる
という均等的作用を持つもので、必要に応じて含
有させるが、それぞれCr:1.0%、Mo:1.0%、
Cu:0.5%、およびV:0.1%の上限を越えて含有
させても、溶接性を阻害し、かつ、高価になり過
ぎるという悪影響がでるため、上記強度向上元素
群のそれぞれの成分上限を定める。 また、Ni、TiおよびCaは鋼の低温靭性を向
上・均質化させるという均等的作用を持つもの
で、必要に応じて含有させるが、それぞれNi:
2.0%、Ti:0.15%およびCa:0.01%の上限を越
えて含有させても、いたずらに高価となり、か
つ、溶接性や均質性を阻害するため、上記靭性向
上・均質化元素群のそれぞれの成分上限を定め
る。 次に加熱、圧延、冷却条件について限定理由を
述べる。 加熱温度は粒の細粒化のため1150℃以下とする
がオーステナイト域へ加熱しないと低温靭性が劣
化するのでAc3以上とする。 熱間圧延は850〜730℃の間で行なうが、850℃
より高いと細粒化が十分でない。また730℃未満
の温度域まで圧延するとその後の強制冷却時に十
分焼きが入らず所要の強度が得られない。 また、累積圧下率50〜80%でかつ圧延形状比=
2√R・Δh/h1+h2が0.50〜1.0のパスを少なくとも2
パ ス以上含む圧延を施こすのは、本発明が対象とす
る極厚鋼板の板厚中心部の細粒化を図り、かつ圧
延効果を板厚中心部まで付与し、その後の強制冷
却で冷却後においても板厚中心部まで十分細粒と
するためであり、これらのうち1つが欠けても細
粒化が得られず良好な低温靭性が得られないとい
う知見にもとずくものである。 従つて、累積圧下率が50%未満、および、圧延
形状比が0.50未満では必要な効果が得られず、こ
れらの数値を下限とする。また、累積圧下率が80
%を越える場合、工業的な生産能率の観点から非
現実であり、80%を上限とする。圧延形状比が
1.0を越える圧延を行う場合、圧延幅の制限が大
きくなることから、1.0を上限とする。 次に熱間圧延後の強制冷却の水量密度を0.5
m3/m2・分以上としたのは板厚中心部まで細粒の
焼入れ組織とし所定の強度を確保するためであ
る。水量密度が1.5m3/m2・分を越える場合、水
量増加の設備費用が莫大となるためこれを上限と
する。しかして強制冷却での停止温度を板厚中心
部で250以下としたのは強度を十分高くするため
である。 次に、強制冷却後フエライト域で焼戻す熱処理
を加えるものであるが、これは極厚鋼板の全板厚
において細粒の焼入れ焼戻し組織とすることによ
つて十分な強度と板厚中心部の低温靭性を良好な
らしめるためである。 以上の如く本発明は板厚70mm以上の50キロ級厚
鋼板の板厚中心部の細粒化を特定の加熱−圧延条
件とオンライン焼入れ−焼戻しにより達成したも
ので、これによつて板厚中心部まで含めた良好な
低温靭性の確保と低炭素当量下での高強度の確保
を同時に可能としたもので、工業上その効果の大
きい発明である。 次に実施例を比較例と共に挙げる。 第1表に供試材の化学成分を示し、第2表に製
造条件と得られた鋼板の機械的性質を示す。
【表】
【表】 第2表から明白な如く本発明による加熱−圧延
−オンライン焼入れ−焼戻しの条件を満たした鋼
板No.A1、A2、B、C、D、E、F、G1、H1、I
は何れも50キロ級鋼として十分な強度を得ている
とともに板厚中心部の低温靭性も良好である。 これに対しA3とH2は加熱温度が高目に外れた
もので、オーステナイト粒が大きく、細粒になり
得なかつたため板厚中心部の靭性値が低い値とな
つている。A4は圧延温度が高いため靭性値が低
い値となつている。A5は850〜730℃間における
圧延形状比0.50〜1.0のパスが加えられていない
ため靭性値が低い値となつている。G2は圧延温
度が高いことのほか850〜730℃間における圧延形
状比0.50〜1.0のパスが加えられていないため靭
性値が低い値となつている。G3はオンライン焼
入れ−焼戻しでなく従来の圧延後焼ならし処理し
た例であり低温靭性は良好であるが強度不足とな
つている。 このように本発明によるときは低炭素当量で高
強度高靭性の極厚50キロ級鋼が得られており溶接
性についても良好である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%にてC:0.03〜0.20%、Si:0.05〜0.60
    %、Mn:0.50〜2.5%、Nb:0.005〜0.10%、
    Al:0.005〜0.1%を基本成分とし、残部鉄および
    不可避不純物よりなる鋼を、Ac3〜1150℃の温度
    に加熱後、圧延温度850〜730℃の間で累積圧下率
    50〜80%でかつ圧延形状比0.50〜1.0のパスを少
    なくとも2パス以上含む圧延を施し、圧延後ただ
    ちに水量密度0.5〜1.5m3/m2・分で板厚中心部が
    250℃以下になるまで強制冷却し、その後フエラ
    イト域で焼戻すことを特徴とする溶接性にすぐれ
    た極厚50キロ鋼の製造方法。 但し、【式】 R:圧延ロール半径 h1:圧延入側板厚 h2:圧延出側板厚 Δh:h1−h2 2 重量%にてC:0.03〜0.20%、Si:0.05〜0.60
    %、Mn:0.50〜2.5%、Nb:0.005〜0.10%、
    Al:0.005〜0.1%を基本成分とし、さらに、Cr:
    1%以下、Mo:1%以下、Cu:0.5%以下、
    V:0.1%以下からなる強度向上元素群のうちの
    1種または2種以上を含有させ、残部鉄および不
    可避不純物よりなる鋼を、Ac3〜1150℃の温度に
    加熱後、圧延温度850〜730℃の間で累積圧下率50
    〜80%でかつ圧延形状比0.50〜1.0のパスを少な
    くとも2パス以上含む圧延を施し、圧延後ただち
    に水量密度0.5〜1.5m3/m2・分で板厚中心部が
    250℃以下になるまで強制冷却し、その後フエラ
    イト域で焼戻すことを特徴とする溶接性にすぐれ
    た極厚50キロ鋼の製造方法。 但し、【式】 R:圧延ロール半径 h1:圧延入側板厚 h2:圧延出側板厚 Δh:h1−h2 3 重量%にてC:0.03〜0.20%、Si:0.05〜0.60
    %、Mn:0.50〜2.5%、Nb:0.005〜0.10%、
    Al:0.005〜0.1%を基本成分とし、さらに、Ni:
    2.0%以下、Ti:0.15%以下、Ca:0.01%以下か
    らなる低温靭性向上・均質化元素群のうちの1種
    または2種以上を含有させ、残部鉄および不可避
    不純物よりなる鋼を、Ac3〜1150℃の温度に加熱
    後、圧延温度850〜730℃の間で累積圧下率50〜80
    %でかつ圧延形状比0.50〜1.0のパスを少なくと
    も2パス以上含む圧延を施し、圧延後ただちに水
    量密度0.5〜1.5m3/m2・分で板厚中心部が250℃
    以下になるまで強制冷却し、その後フエライト域
    で焼戻すことを特徴とする溶接性にすぐれた極厚
    50キロ鋼の製造方法。 但し、【式】 R:圧延ロール半径 h1:圧延入側板厚 h2:圧延出側板厚 Δh:h1−h2 4 重量%にてC:0.03〜0.20%、Si:0.05〜0.60
    %、Mn:0.50〜2.5%、Nb:0.005〜0.10%、
    Al:0.005〜0.1%を基本成分とし、さらに、Cr:
    1%以下、Mo:1%以下、Cu:0.5%以下、
    V:0.1%以下からなる強度向上元素群のうちの
    1種または2種以上と、Ni:2.0%以下、Ti:
    0.15%以下、Ca:0.01%以下からなる低温靭性向
    上・均質化元素群のうちの1種または2種以上を
    含有させ、残部鉄および不可避不純物よりなる鋼
    を、Ac3〜1150℃の温度に加熱後、圧延温度850
    〜730℃の間で累積圧下率50〜80%でかつ圧延形
    状比0.50〜1.0のパスを少なくとも2パス以上含
    む圧延を施し、圧延後ただちに水量密度0.5〜1.5
    m3/m2・分で板厚中心部が250℃以下になるまで
    強制冷却し、その後フエライト域で焼戻すことを
    特徴とする溶接性にすぐれた極厚50キロ鋼の製造
    方法。 但し、【式】 R:圧延ロール半径 h1:圧延入側板厚 h2:圧延出側板厚 Δh:h1−h2
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