JPH06293913A - 低温靱性に優れた鋼板の製造方法 - Google Patents

低温靱性に優れた鋼板の製造方法

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JPH06293913A
JPH06293913A JP7962293A JP7962293A JPH06293913A JP H06293913 A JPH06293913 A JP H06293913A JP 7962293 A JP7962293 A JP 7962293A JP 7962293 A JP7962293 A JP 7962293A JP H06293913 A JPH06293913 A JP H06293913A
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toughness
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Masato Shimizu
眞人 清水
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 化学成分を調整した鋼片を1000℃以上の温度
に加熱後、三段階の圧延にわけ、一段目の圧延は 950〜
880 ℃の温度範囲で対数歪で 0.2〜0.6 の累積歪αを加
える圧延を行い、二段目の圧延は 880〜(Ar3+30)℃の温
度範囲で対数歪で0.2〜0.6 の累積歪βを加える圧延を
行い、ついで、三段目の圧延は(Ar3+30)℃以下の温度T
において、上記α、βとTおよび Ar3変態点に応じて、
圧延ごとの歪を制御し、対数歪εTで 0.2〜0.8 の累積
歪を付与する圧延を行った後、 Ar3変態点以下の温度で
圧延を終了する。 【効果】 Ar3変態点以下のオーステナイトとフェライ
トの二相域温度で圧延を行ってもセパレーションが発生
せず、シャルピ吸収エネルギ値が高く、破面遷移温度の
低い低温靱性に優れた鋼板の製造が可能である。

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、鋼板の靱性を劣化させずに強度を
高める手段として、一般に用いられている方法には、Ni
を添加する方法、焼入れ・焼もどし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。
【0003】その具体的な例として、 Ar3変態点以下で
の圧延等の方法が行われており、特開昭51-23423号公
報、特開昭60-59018号公報に開示されている技術は、こ
れらの考え方を基にしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Ar3変態点以下のオー
ステナイトとフェライトの二相域で圧延を行った場合の
鋼板の強靱化機構は、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。そし
て、 Ar3変態点以下での圧延によりフェライトが加工さ
れ、強度が上昇するのである。しかし、一般に加工フェ
ライト量の増大にともない靱性が劣化することから、 A
r3変態点以下で行う二相域圧延により高い強度と優れた
靱性を付与させることは困難である。
【0005】本発明は、従来技術が持つ以上のような問
題点を解消するためになされたもので、圧延温度域によ
って、圧延付加歪を制御することによって、 Ar3変態点
以下の圧延を行い、シャルピ吸収エネルギが高く、破面
遷移温度の低い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】その第1発明は、C:0.01
〜0.20%、 Si:0.05〜0.50%、 Mn:0.50〜1.80%、Nb:
0.005〜0.100 %、Al:0.010〜0.100 %を含有し、残部F
eおよび不可避的不純物からなる鋼片を1000℃以上の温
度に加熱し、 950〜880 ℃の温度範囲で、下記(1) 式で
表される対数歪で 0.2〜0.6 の累積歪αを加える圧延を
行い、ついで、 880〜(Ar3+30)℃の温度範囲で、下記
(1) 式で表される対数歪で 0.2〜0.6 の累積歪βを加え
る圧延を行った後、(Ar3+30)℃以下の温度Tにおいて、
上記α、βとTおよび Ar3変態点に応じて、下記(2) 式
を満足する対数歪εTで 0.2〜0.8 の累積歪を付与する
圧延を行った後、 Ar3変態点以下の温度で圧延を終了す
る低温靱性に優れた鋼板の製造方法である。 ε=ln(h1 /h2) …………………………………………………………………(1) ただし、ε:対数歪 h1:ロール入側板厚 h2:ロール出側板厚 εT≦ 3〔α/5 +β(1+α/2)〕×〔(T− Ar3+70)/200 〕1.4 …(2) ただし、εT:温度Tで付与した対数歪 T(℃):圧延温度 Ar3(℃) = 910−310C%−80Mn%−55Ni%−20Cu%
【0007】第2発明は、化学成分として、さらに Cu:
0.05〜1.00%、 Ni:0.05〜1.00%、V:0.005〜0.10%、T
i:0.005〜0.030 %、 Ca:0.0005〜0.0050%、B:0.0005
〜0.0030%の内から選んだ1種または2種以上を含有す
る請求項1記載の低温靱性に優れた鋼板の製造方法であ
る。
【0008】
【作用】以下に、本発明の加熱、圧延条件の限定理由に
ついて説明する。加熱温度は圧延前の鋼片を均一なオー
ステナイト組織にし、かつ強靱化に効果のある固溶Nbを
確保するために、1000℃以上とした。
【0009】つぎに、圧延条件の限定理由について説明
する。本発明では、 950〜880 ℃の温度範囲と、 880〜
(Ar3+30)℃の温度範囲と、(Ar3+30)℃以下の温度域との
三段階で圧延を行う。これ以降、順に一段目の圧延、二
段目の圧延、三段目の圧延と言う。まず、一段目の圧延
について限定理由を説明する。
【0010】Ar3変態点以下での圧延による靱性劣化を
抑制するためには、オーステナイトの完全あるいは部分
再結晶温度域での圧延により、オーステナイトを微細化
しておくことが不可欠である。 950℃よりも高い温度で
は再結晶は起こるが、その後の粒成長が著しく細粒化の
効果が小さい。また、 880℃未満の温度においては、オ
ーステナイトは再結晶しないため、この効果が期待でき
ない。一方、この温度域における累積歪については、対
数歪で 0.2未満であるとその効果はなく、また、 0.6を
超える圧延を行うと生産性を低下させることになる。し
たがって、一段目の圧延では、 980〜880 ℃の温度範囲
で、かつ対数歪で 0.2〜0.6 の累積歪を加える圧延を行
う。
【0011】つぎに、二段目の圧延について限定理由を
説明する。オーステナイト粒を未再結晶域で圧延し、オ
ーステナイトに歪を付与することによりフェライトの生
成核が増大し、フェライト粒を微細化することができ
る。880℃よりも高い温度、あるいは(Ar3+30)℃未満の
温度での圧延では、この効果が期待できない。また、こ
の温度域における累積歪については、対数歪で 0.2未満
であるとその効果はなく、また、 0.6を超える圧延を行
うと生産性を低下させることになる。したがって、二段
目の圧延では、 880〜(Ar3+30)℃の温度範囲で、かつ対
数歪で 0.2〜0.6 の累積歪を加える圧延を行う。
【0012】最後に、三段目の圧延について限定理由を
説明する。発明者は表1に示す化学成分を有する鋼Aを
用いて、一段目および二段目の圧延で対数歪で 0.2また
は 0.5の累積歪αおよびβを加える圧延を行った後、表
2に示す条件1〜4で三段目の圧延を行った板厚25mm材
について、引張試験とVノッチシャルピ衝撃を行った。
その結果を表3に示す。
【0013】図1には、三段目の圧延の圧延温度Tと温
度Tで付与した対数歪εTの履歴と、一段目および二段
目の圧延の圧延で加えた累積歪α=β=0.2 および0.5
の場合の下記(2) 式の条件を併記している。同図におい
て、(2) 式を満足する対数歪εTの領域は、図中の曲線
の左側である。 εT≦ 3〔α/5 +β(1+α/2)〕×〔(T− Ar3+70)/200 〕1.4 …(2) ただし、εT:温度Tで付与した対数歪 T(℃):圧延温度 Ar3(℃) = 910−310C%−80Mn%−55Ni%−20Cu% ここで、α、β=0.2 または0.5 Ar3(℃) = 770℃(表1から)
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】表3および図1から明らかなように、三段
目の圧延条件1は累積歪α=β=0.5 の場合、εTは
(2) 式を満足しているが、累積歪α=β=0.2 の場合、
(2) 式を満足していない。圧延条件2は累積歪α=β=
0.5 の場合、εTは(2) 式を満足していない。圧延条件
3は累積歪α=β=0.2 の場合、εTは(2) 式を満足し
ている。圧延条件4は累積歪α=β=0.5 の場合、εT
は(2) 式を満足しているが、累積歪のα=β=0.2 場
合、(2) 式を満足していない。したがって、表3の略番
1、4、5は優れた低温靱性を示している。すなわち、
一段目および二段目の圧延における累積歪αおよびβに
応じて、(2) 式を満足すように温度Tで対数歪εTを付
与する圧延を行った場合には、優れたシャルピ破面遷移
温度と高い吸収エネルギ値が得られることがわかる。
【0018】この三段目の圧延については、(Ar3+30)℃
より高い温度で行ってもその効果はないため、温度域と
しては(Ar3+30)℃以下とした。また、この温度域での累
積歪量については、対数歪で 0.2未満であると強度向上
効果はなく、また、 0.8を超えると(2) 式を満足してい
ても靱性が低下する。したがって、三段目の圧延では、
(Ar3+30)℃以下の温度において、前記(2) 式を満足する
対数歪εTで 0.2〜0.8 の累積歪を付与する圧延を行
う。圧延終了温度は靱性向上効果の点から Ar3変態点以
下とした。
【0019】つぎに、本発明における化学成分の限定理
由について説明する。C は必要最小限の強度を得るため
には、0.01%以上の添加が必要となるが、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 含有量は0.01〜0.20%の範囲とする。
【0020】Siは脱酸剤の役割を持つが、含有量が0.05
%未満ではその効果は有しない。一方、0.50%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、Si含有量は0.05〜0.50%の範囲とする。
【0021】Mnは比較的安価で強度を向上させる役割を
持つが、0.50%未満の含有量ではその効果を有しない。
一方、1.80%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、Mn含有量は0.50〜1.80%の範囲
とする。
【0022】Nbは少量の添加によりオーステナイトの再
結晶を抑制し、フェライトの細粒化により靱性を向上さ
せるとともに、析出強化により強度を向上させる役割を
もつが、 0.005%未満の含有量ではその効果を有しな
い。一方、 0.100%を超えて添加すると、溶接性が劣化
する。したがって、Nb含有量は 0.005〜0.100 %の範囲
とする。
【0023】Alは脱酸剤の役割を持つが、含有量が 0.0
10%未満ではその効果を有しない。一方、 0.100%を超
えて添加すると、靱性が劣化する。したがって、Al含有
量は0.010〜0.100 %の範囲とする。
【0024】この他に、Cu、Ni、V 、Ti、Ca、B などを
板厚、目標靱性レベルに応じて1種または2種以上添加
するものとする。
【0025】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、1.00%を超えて添加すると熱間加工
の際に割れを発生し、かつ溶接性が劣化する。したがっ
て、Cu含有量は0.05〜1.00%の範囲とする。
【0026】Niは靱性向上のためには、0.05%以上の添
加が必要となるが、高価な元素であるため添加量の上限
を1.00%とする。したがって、Ni含有量は0.05〜1.00%
の範囲とする。
【0027】V は析出強化による強度上昇のためには、
0.005%以上の添加が必要であるが、0.10%を超えて添
加すると溶接性が劣化する。したがって、V 含有量は
0.005〜0.10%の範囲とする。
【0028】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%未満の添加ではこ
れらの効果を有しない。一方、 0.030%を超えて添加す
ると粗大な窒化物を形成するため、上記の効果は期待で
きなくなる。したがって、Ti含有量は 0.005〜0.030%
の範囲とする。
【0029】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、0.0050%を超えて添加すると介在
物の増加により靱性が劣化する。したがって、Ca含有量
は0.0005〜0.0050%の範囲とする。
【0030】B は溶接熱影響部の靱性向上のためには、
0.0005%以上の添加が必要であるが、過度の添加は逆に
靱性を劣化させるので、その上限を0.0030%とする。し
たがって、B 含有量は0.0005〜0.0030%の範囲とする。
【0031】
【実施例】以下に、本発明に係わる低温靱性に優れた鋼
板の製造方法の実施例について説明するが、本発明は本
実施例のみに限定されるものではない。
【0032】供試鋼板は表1に示す化学成分を有する鋼
片を、表4に示す加熱温度および一段目および二段目の
圧延条件で圧延した後、表2に示す三段目の圧延条件で
圧延し、表4に示す圧延終了温度で板厚25mmの鋼板に仕
上げたものである。これらの鋼板から試験片を採取し、
母材の引張試験とシャルピ衝撃試験を行い、その結果を
表4に併記する。なお、一段目および二段目の圧延の対
数歪での累積歪は 0.2〜0.5 で、三段目の圧延の対数歪
での累積歪は0.34〜0.69である。
【0033】
【表4】
【0034】表4の略番1、4、5、7、9、11は本発
明法によるもので、略番2、3、6、8、10、12は比較
例である。本発明法によれば、いずれも−80℃以下の破
面遷移温度(vTrs)を有し、−40℃における吸収エネルギ
値(vE-40)も 200J以上の高い値を有していることがわ
かる。
【0035】一方、比較例の略番2、3、6、8、10、
12は三段目の圧延における圧延ごとの対数歪εTが、本
発明法の限定条件である(2) 式を満足していないため、
破面遷移温度、吸収エネルギ値とも本発明法に比較して
低下している。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低温靱性
に優れた鋼板の製造方法は、化学成分を調整した鋼片を
1000℃以上の温度に加熱後、三段階の圧延にわけ、一段
目の圧延は 950〜880 ℃の温度範囲で対数歪で 0.2〜0.
6 の累積歪αを加える圧延を行い、二段目の圧延は 880
〜(Ar3+30)℃の温度範囲で対数歪で 0.2〜0.6 の累積歪
βを加える圧延を行い、ついで、三段目の圧延は(Ar3+3
0)℃以下の温度Tにおいて、上記α、βとTおよび Ar3
変態点に応じて、圧延ごとの歪を制御し、対数歪εTで
0.2〜0.8 の累積歪を付与する圧延を行った後、 Ar3
態点以下の温度で圧延を終了する低温靱性に優れた鋼板
の製造方法であって、本発明法によれば、Ar3変態点以
下のオーステナイトとフェライトの二相域温度で圧延を
行ってもセパレーションが発生せず、シャルピ吸収エネ
ルギ値が高く、破面遷移温度の低い低温靱性に優れた鋼
板の製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】三段目の圧延の圧延温度Tと温度Tで付与した
対数歪εTの履歴と、一段目および二段目の圧延で付加
した累積歪α=β=0.2 および0.5 の場合の(2) 式の条
件を図示した図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.01〜0.20%、 Si:0.05〜0.50%、 M
    n:0.50〜1.80%、Nb:0.005〜0.100 %、Al:0.010〜0.10
    0 %を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼
    片を1000℃以上の温度に加熱し、 950〜880 ℃の温度範
    囲で、下記(1) 式で表される対数歪で 0.2〜0.6 の累積
    歪αを加える圧延を行い、ついで、 880〜(Ar3+30)℃の
    温度範囲で、下記(1) 式で表される対数歪で 0.2〜0.6
    の累積歪βを加える圧延を行った後、(Ar3+30)℃以下の
    温度Tにおいて、上記α、βとTおよび Ar3変態点に応
    じて、下記(2) 式を満足する対数歪εTで 0.2〜0.8 の
    累積歪を付与する圧延を行った後、 Ar3変態点以下の温
    度で圧延を終了することを特徴とする低温靱性に優れた
    鋼板の製造方法。 ε=ln(h1 /h2) …………………………………………………………………(1) ただし、ε:対数歪 h1:ロール入側板厚 h2:ロール出側板厚 εT≦ 3〔α/5 +β(1+α/2)〕×〔(T− Ar3+70)/200 〕1.4 …(2) ただし、εT:温度Tで付与した対数歪 T(℃):圧延温度 Ar3(℃) = 910−310C%−80Mn%−55Ni%−20Cu%
  2. 【請求項2】 化学成分として、さらに Cu:0.05〜1.00
    %、 Ni:0.05〜1.00%、 V:0.005〜0.10%、Ti:0.005〜
    0.030 %、 Ca:0.0005〜0.0050%、B:0.0005〜0.0030%
    の内から選んだ1種または2種以上を含有する請求項1
    記載の低温靱性に優れた鋼板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108103408A (zh) * 2018-02-01 2018-06-01 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种低屈强比低焊接裂纹敏感性钢的控轧控冷方法
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