JPH059573A - 圧延ままで低温靱性に優れた鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温加熱、Ar₃ 変態点以下での圧延を行わず
に、圧延ままで低温靱性に優れた鋼板の製造方法を提供
する。 【構成】 化学成分を調整し、1200℃以上の温度に加熱
し、鋼片の厚み中央部温度が1100〜950 ℃の温度範囲
で、１パス当たり20％以上の圧下を２回以上連続して加
えた後に、 900℃〜Ar₃変態点温度の範囲で圧延を終了
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、造船用鋼、低温用鋼あ
るいは海洋構造物用鋼に代表されるような優れた低温靱
性を要求される圧延ままで低温靱性に優れた鋼板の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼板の靱性を高める手段として、
一般に用いられている方法は、Niを添加する方法、焼き
ならし、焼入れ・焼きもどし等の熱処理による方法およ
び加熱・圧延条件を制御する方法等があり、この中の加
熱・圧延条件を制御する方法は安価であり、製造工期が
短いという利点を有していることから、近年広く用いら
れている。その具体的な例として、低温加熱、Ar₃ 変態
点以下の圧延等の方法が行われており、特公昭49-7293
号公報、特開昭51-23423号公報、特開昭60-59018号公報
はこれらの考え方を基にした技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の中
の低温加熱による鋼板の高靱性化機構は、加熱時のオー
ステナイト粒の粗大化を防止することにより、最終組織
の微細化を達成することにある。しかし、低温加熱によ
る鋼板の高靱性化には、加熱オーステナイト組織の平均
粒径は小さくなるものの、部分的には粗大粒が存在する
混粒状態となるため、圧延後のフェライト組織も混粒状
態となり、安定して優れた低温靱性を得ることが困難に
なるという問題がある。また、実操業の面では、通常の
圧延温度域よりも低温側で圧延を行うことを強いられる
ために、１パス当たりの十分な圧下量が確保できない、
あるいは他の鋼材の加熱温度と異なるため連続炉の使用
が制限される等、さまざまな問題が存在する。

【０００４】一方、上述した従来技術の中のAr₃ 変態点
以下のオースナイトとフェライトの二相域で圧延を行っ
た場合の鋼板の高靱性化機構は、未変態オーステナイト
に加工を加えることでフェライト核生成サイトを増加さ
せることにより、微細なフェライト組織を得ることにあ
る。また、Ar₃ 変態点以下での圧延により加工フェライ
トを増加させることが可能となるので、同時に強度も上
昇させ得るという利点もある。しかし、一般に加工フェ
ライト量の増加による集合組織の発達は、シャルピ衝撃
試験後の試験片破面にセパレーションを発生させ、脆性
破面遷移温度を低温側にする一方で、吸収エネルギの値
を小さくするという相反する結果につながることが知ら
れている。したがって、靱性を脆性破面遷移温度ではな
く吸収エネルギの大小で評価した場合には、二相域圧延
という従来技術では、必ずしも優れた靱性を有する鋼板
が得られるとは言い難い。

【０００５】本発明は、従来技術が持つ以上のような問
題点を解消し、低温加熱、Ar₃ 変態点以下での圧延を行
わずに、圧延ままで低温靱性に優れた鋼板の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ための本発明の要旨は以下の通りである。すなわち、C:
0.01〜0.20％、 Si:0.05〜0.50％、 Mn:0.30〜1.80％、
Al:0.010〜0.100 ％、Nb:0.005〜0.080 ％を含有し、さ
らに必要におうじて、 Cu:0.05〜1.00％、 Ni:0.05〜2.
00％、V:0.05〜0.10％、Ti:0.005〜0.030 ％、 Ca:0.00
05〜0.0050％の内から１種または２種以上を含有し、残
部Feおよび不可避的不純物からなる鋼片を、1200℃以上
の温度に加熱し、鋼片の厚み中央部温度が1100〜950 ℃
の温度範囲で、１パス当たり20％以上の圧下を２回以上
連続して加えた後に、 900℃〜Ar ₃ 変態点温度の範囲で
圧延を終了する圧延ままで低温靱性に優れた鋼板の製造
方法である。

【０００７】

【作用】以下に、本発明についてさらに詳細に説明す
る。まずは、基本成分の限定理由について述べる。

【０００８】Cは、必要最小限度の強度を得るために
は、0.01％以上の添加が必要であるが、0.20％を超えて
添加すると溶接性および靱性が劣化する。したがって、
C添加量は0.01〜0.20％の範囲とする。

【０００９】Siは、製鋼時の鋼の脱酸に必要な元素であ
るが、添加量が0.05％未満ではその効果を有しない。一
方、0.50％を超えて過多に添加すると溶接性および靱性
が劣化する。したがって、Si添加量は0.05〜0.50％の範
囲とする。

【００１０】Mnは、比較的安価で強度を上昇させる元素
であるが、添加量が0.30％未満ではその効果を有しな
い。一方、1.80％を超えて過多に添加すると溶接性およ
び靱性が劣化する。したがって、Mn添加量は0.30〜1.80
％の範囲とする。

【００１１】Alは、製鋼時の鋼の脱酸に必要な元素であ
るが、添加量が0.010 ％未満ではその効果を有しない。
一方、0.100 ％を超えて過多に添加すると母材の靱性が
劣化する。したがって、Al添加量は0.010〜0.100 ％の
範囲とする。

【００１２】Nbは、オーステナイト粒の粗大化防止と再
結晶抑制効果および強度確保という役割を有するが、添
加量が0.005 ％未満ではその効果を有しない。一方、0.
080％を超えて過多に添加すると溶接性が劣化する。し
たがって、Nb添加量は 0.005〜0.080 ％の範囲とする。

【００１３】Cuは、強度上昇のためには0.05％以上の添
加が必要であるが、添加量が1.00％を超え多くなると熱
間加工の際に割れを発生し、かつ溶接性を劣化させる。
したがって、Cu添加量は0.05〜1.00％の範囲とする。

【００１４】Niは、靱性向上のためには0.05％以上の添
加が必要であるが、高価なため添加上限を2.00％とす
る。したがって、Ni添加量は0.05〜2.00％の範囲とす
る。

【００１５】V は、析出硬化による強度上昇のためには
0.05％以上の添加が必要であるが、添加量が0.10％を超
え多くなると溶接性を劣化させる。したがって、V 添加
量は0.05〜0.10％の範囲とする。

【００１６】Tiは、窒化物の形成を通じて鋼片加熱時の
オーステナイト粒粗大化の抑制効果およびフェライトの
核生成促進効果を有するが、0.005％未満の添加ではそ
の効果を発揮しない。一方、0.030 ％を超えて添加する
と粗大な窒化物を形成するので、上述の効果が期待でき
ない。したがって、Ti添加量は 0.005〜0.030 ％の範囲
とする。

【００１７】Caは、靱性向上のためには0.0005％以上の
添加が必要であるが、添加量が0.0050％を超え多くなる
と逆に靱性を著しく損なう。したがって、Ca添加量は0.
0005〜0.0050％の範囲とする。

【００１８】つぎに、加熱、圧延条件の限定理由につい
て述べる。加熱温度は、オーステナイト組織が混粒でな
いこと、あるいは上述したような実操業面でのさまざま
な問題点等を考慮して、加熱温度は1200℃以上とする。

【００１９】本発明の圧延条件は二つの部分から構成さ
れているため、以下にそれぞれの限定理由についてのべ
る。

【００２０】まず、本発明の中の前半の圧延について限
定理由を述べる。本発明者らはオーステナイト組織の微
細化に及ぼす圧延条件（初期オーステナイト粒径、温
度、圧下率）の影響について鋭意検討した結果、図１お
よび図２に示す結果を得た。図１は、鋼片の厚み中央部
温度が1100〜950 ℃の範囲における２回以上連続して加
える１パス当たりの圧下率とＶノッチシャルピ衝撃試験
結果との関係を、図２は、２回以上連続して加える１パ
ス当たりの圧下率を20％とした場合の圧延温度域とＶノ
ッチシャルピ衝撃試験結果との関係を示したグラフであ
る。

【００２１】図１から、鋼片の厚み中央部温度が1100〜
950 ℃の範囲において、２回以上連続して加える１パス
当たりの圧下率を増加するにつれて靱性は向上してお
り、また、良好な靱性を確保するためには圧下率20％以
上が必要であることがわかる。

【００２２】つぎに、図２から、２回以上連続して加え
る１パス当たりの圧下率を20％とした場合、鋼片の厚み
中央部温度が1100〜950 ℃の範囲では、脆性破面遷移温
度が−80℃以下の優れた靱性を有しており、1050℃付近
において、靱性は最もよくなっている。しかし、1100℃
を超えた場合、あるいは 950℃未満の場合には、脆性破
面遷移温度が−70℃以上となっていることがわかる。

【００２３】以上の結果から優れた低温靱性を得るため
には、鋼片の厚み中央部温度が1100〜950 ℃の範囲にお
いて２回以上連続して１パス当たり20％以上の圧下を加
える必要がある。

【００２４】つぎに、本発明の中の後半の圧延について
限定理由を述べる。後半の圧延では、未再結晶域に相当
する 900℃〜Ar₃ 変態点温度の範囲で圧延を終了するこ
とによって、オーステナイト組織に加工を加えフェライ
ト核生成サイトを増加させることで最終組織の微細化を
図っている。上述した温度範囲に限定した理由は、Ar ₃
変態点温度未満の温度域ではオーステナイトとフェライ
トの二相域に相当し、この温度域の圧延は加工フェライ
トの増加を招き靱性を劣化させるからである。なお、Ar
₃ 変態点の温度は次式で定められる。 Ar₃（℃）=910-310C-80Mn-20Cu-15Cr-55Ni-80Mo（％） ただし、各元素は含有量（％）で表す。

【００２５】また、 900℃を超えた温度域で圧延を終了
させると、加工によりオーステナイト組織に導入された
変形帯等の一部が、再結晶あるいは回復により消滅する
ためにフェライト核生成サイトを効果的に増加させられ
ないという理由から、圧延終了温度は900 ℃以下にすべ
きである。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。供試鋼
板は表１に示す化学成分を含有する鋼片を常法によって
製造し、これを表２に示す加熱、圧延条件で圧延し、板
厚25mmに仕上げたものである。これらの鋼板から試験片
を採取しＶノッチシャルピ衝撃試験を行った。さらに、
Ｖノッチシャルピ衝撃試験片破面に発生するセパレーシ
ョンの有無についても調査した。その結果を表２に併記
する。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表２に示すように、本発明法による略番１
〜５、11、13、15は、−80℃以下の脆性破面遷移温度(v
Trs)と−40℃での吸収エネルギ (vE_-40)値は 250J 以上
を示し、優れた低温靱性を有していることがわかる。ま
た、Ｖノッチシャルピ衝撃試験片破面にはセパレーショ
ンは認められない。

【００３０】一方、比較法については、略番６は連続し
て20％の圧下を加えているが、圧延温度が高いために、
略番７、14は同様に連続して20％の圧下を加えている
が、圧延温度が低いために、両者とも脆性破面遷移温度
が高く、さらに略番７、14はＶノッチシャルピ衝撃試験
片破面にセパレーションが発生している。

【００３１】略番８、12は加熱温度、圧延温度域は満足
しているが、１パス当たりの圧下率が不足しているため
に脆性破面遷移温度および−40℃での吸収エネルギ値が
本発明法に比較して劣っている。

【００３２】略番９、16は圧延終了温度が本発明法の上
限を超えているために、また、略番10は圧延終了温度が
本発明法の下限を下回っているために、両者とも脆性破
面遷移温度が高く、−40℃での吸収エネルギ値も低い。
さらに略番10はＶノッチシャルピ衝撃試験片破面にセパ
レーションが発生している。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、化学成分を調整し、1200℃以
上の温度に加熱し、鋼片の厚み中央部温度が1100〜950
℃の温度範囲で、１パス当たり20％以上の圧下を２回以
上連続して加えた後に、 900℃〜Ar₃ 変態点温度の範囲
で圧延を終了することによって、圧延ままで低温靱性に
優れた鋼板を製造するもので、本発明によれば、圧延終
了温度が高いので、Ｖノッチシャルピ衝撃試験片の破面
にセパレーションが発生することもなく、吸収エネルギ
値が高く、安定して優れた低温靱性を得ることができ、
また、加熱温度か高いために他の鋼材と同時に加熱する
ことができ、連続炉の使用制限もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼片の厚み中央部温度が1100〜950 ℃の範囲に
おける２回以上連続して加える１パス当たりの圧下率と
Ｖノッチシャルピ衝撃試験結果との関係を示す図であ
る。

【図２】２回以上連続して加える１パス当たりの圧下率
を20％とした場合の圧延温度域とＶノッチシャルピ衝撃
試験結果との関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 C:0.01〜0.20％、 Si:0.05〜0.50％、 M
   n:0.30〜1.80％、Al:0.010〜0.100 ％、Nb:0.005〜0.08
   0 ％を含有し、さらに必要におうじて、 Cu:0.05〜1.00
   ％、 Ni:0.05〜2.00％、V:0.05〜0.10％、Ti:0.005〜0.
   030 ％、 Ca:0.0005〜0.0050％の内から１種または２種
   以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼
   片を、1200℃以上の温度に加熱し、鋼片の厚み中央部温
   度が1100〜950 ℃の温度範囲で、１パス当たり20％以上
   の圧下を２回以上連続して加えた後に、 900℃〜Ar₃ 変
   態点温度の範囲で圧延を終了することを特徴とする圧延
   ままで低温靱性に優れた鋼板の製造方法。