JPH075967B2 - 脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼板の製造方法 - Google Patents

脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼板の製造方法

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JPH075967B2
JPH075967B2 JP2024509A JP2450990A JPH075967B2 JP H075967 B2 JPH075967 B2 JP H075967B2 JP 2024509 A JP2024509 A JP 2024509A JP 2450990 A JP2450990 A JP 2450990A JP H075967 B2 JPH075967 B2 JP H075967B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する構造用鋼
板の製造方法に関するものである。
<従来の技術> 鋼板に発生する脆性亀裂は、主亀裂が先行亀裂に連結し
て伝播する。
この連結は結晶粒界のテアリングと呼ばれる延性破壊で
形成されるが、その時テアリングの延性破壊により亀裂
伝播エネルギーが吸収される。
この級収能は、結晶粒径の微細化により上記延性破壊の
機会が増えて高まり、亀裂の減速効果が向上し、上記脆
性亀裂伝播停止特性を向上する。
実際に脆性亀裂伝播停止特性の向上に大きく寄与するの
は、脆性亀裂伝播時に鋼板表層部に発生するシアリップ
と稱する塑性変形であり、このシアリップも結晶粒の微
細化で伝播する脆性亀裂が有する伝播エネルギーの吸収
能が増大する。
そこで効果的な結晶粒の微細化の試みが種々行われてい
る。
これを実現するため、例えば特開昭61−235534号公報
は、第1図(a)及び(d)に示す如く、温度がAc3
以上の鋳片鋳片表面から中心部へ板厚の1/8程度の表層
部をAr3点以下に冷却して該鋳片の表層部を中心部に温
度差をつけた儘圧延を開始し、該圧延中又は圧延後に該
鋳片厚の全域をAc3点以上に復熱し、ESSO試験による−2
0℃における脆性亀裂伝播停止特性Kcaが460〜960kg・mm
-3/2程度の優れた厚鋼板を製造する方法を提案してい
る。
しかし前記特開昭61−235534号公報の提案は、鋳片全域
をAc3点以上に復熱させるので復熱時間が長くなって生
産性が低下すると共に、Ar3点以下に冷却される範囲が
少なく、従ってオーステナイトからフェライトへの逆変
態及び再結晶が利用できる領域が狭く、結晶粒の微細
化、組織の微細化が不十分となり、シアリップ効果が充
分発揮されず、これ等が実用上の妨げとなっている。
<発明が解決しようとする課題> 本発明は上記した従来技術の問題点を解消すると共に、
脆性亀裂伝播停止特性が更に優れ、且つ板厚中心迄優れ
た靱性を有する構造用厚鋼板を生産性良く、経済的に製
造する方法を提供する事を課題とするものである。
<課題を解決するための手段> 本発明は上記課題を達成するため、 (1)重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% その他Fe及び不可避的成分からなる構造用圧延鋼を連続
鋳造して得た鋳片Ac3点以上の温度から冷却速度2℃/se
c以上で水冷を開始し、該鋳片表裏面から厚みの1/3迄の
表層部をAr3点以下に冷却して該水冷を中止し、該鋳片
の復熱が終了する迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上圧
延終了後該鋳片の表裏面から厚みの1/3迄をAc3点未満に
復熱すると共に該鋳片の表裏面から厚みの1/3以上をAc3
点以上に復熱する事を特徴とする脆性亀裂伝播停止特性
の優れた鋼板の製造方法を第1の手段とし、 (2)重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% 更に、 Cr:≦0.5 % Ti:≦0.1 % Ni:≦1.0 % Nb:≦0.05 % Mo:≦0.5 % B:≦0.0015% V:≦0.1 % Cu:≦0.9 % の1種又は2種以上を含み、その他Fe及び不可避的成分
からなる構造用圧延鋼を連続鋳造して得た鋳片を、Ac3
点以上の温度から冷却速度2℃/sec以上で水冷を開始
し、該鋳片の表裏面から厚みの1/3迄の表層部を冷却し
てAr3点以下で該水冷を中止し、該鋳片の復熱が終了す
る迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上圧延終了後、該鋳
片の表裏面から厚みの1/3迄をAc3点未満に復熱すると共
に該鋳片の表裏面から厚みの1/3以上をAc3点以上に復熱
する事を特徴とする脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼板
の製造方法を第2の手段とし、 (3)重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% その他Fe及び不可避的成分からなる構造用圧延鋼を連続
鋳造して得た鋳片をAc3点以上の温度から冷却速度2℃/
sec以上で水冷を開始し、該鋳片表裏面から厚みの1/3迄
の表層部をAr3点以下に冷却して該水冷を中止し、該鋳
片の復熱が終了する迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上
圧延終了後該鋳片の表裏面から1/4迄をAc3点未満に復熱
すると共に該鋳片の表裏面から1/4以上をAc3点以上に復
熱する事を特徴とする脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼
板の製造方法を第3の手段とし、 (4)重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al≦0.1 % N:0.001〜0.01% 更に、 Cr:≦0.5 % Ti:≦0.1 % Ni:≦1.0 % Nb:≦0.05 % Mo:≦0.5 % B:≦0.0015% V:≦0.1 % Cu:≦0.9 % の1種又は2種以上を含み、その他Fe及び不可避的成分
からなる構造用圧延鋼を連続鋳造して得た鋳片を、Ac3
点以上の温度から冷却速度2℃/sec以上で水冷を開始
し、該鋳片の表裏面から厚みの1/3迄の表層部を冷却し
てAr3点以下で該水冷を中止し、該鋳片の復熱が終了す
る迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上圧延終了後、該鋳
片の表裏面から1/4迄をAc3点未満に復熱すると共に該鋳
片の表裏面から1/4以上をA3点以上に復熱する事を特徴
とする脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼板の製造方法を
第4の手段とし、 (5)上記第1,2,3,4の手段に記載の復熱終了後の鋼板
を40℃/秒以下の冷却速度で650℃以下迄冷却する事を
第5〜8の手段とするものである。
以下に上記した成分限定理由を説明する。
Cは鋼材の強化成分として添加し、溶接部の靱性劣化の
防止から上限を定めている。
Siは脱酸と強度維持を目的に添加し、溶接性の劣化防止
から上限を定めている。
Mnは低温靱性の向上を目的に添加し、溶接割れの防止か
ら上限を定めている。
NはAlと共に窒化物の生成による結晶粒の微細化を目的
として添加し、溶接部の靱性劣化の防止から上限を定め
ている。
Cr,Ni,MoB,Cuは何れも焼入れ性を向上し、効果的な強度
上昇を目的として添加し、低温変態生成物の生成を抑制
し、フェライト面積率の減少を防止するため上限を定め
ている。
Ti,Nbは結晶粒の微細化を目的として添加し、溶接部の
靱性圧下の防止から上限を定めている。
Vは析出強化を目的に添加し、経済性から上限を定めて
いる。
又本発明が対象とする構造用圧延鋼鋳片は、連続鋳造の
儘の高温の鋼片、及び一旦冷却後再加熱した鋼片、更に
は連続鋳造の儘の形状の鋼片、及び連続鋳造後形状調整
圧延等の圧延を行った鋼片等を指す。
又本発明における水冷は、連続鋳造で通常使用されてい
る冷却速度2℃/秒以上の水冷手段を使用して充分に行
える。
<作用> 本発明者等は上記課題を達成するため、 重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% 更に、 Cr:≦0.5 % Ti:≦0.1 % Ni:≦1.0 % Nb:≦0.05 % Mo:≦0.5 % B:≦0.0015% V:≦0.1 % Cu:≦0.9 % の1種又は2種以上を含み、その他Fe及び不可避的成分
からなる構造用圧延鋼を連続鋳造して得た鋳片を用いて
種々の実験検討を繰り返した。
その結果厚み50m以下の鋼板は、第1図(a)(b)に
示す如く、該鋳片の厚み方向に該鋳片の表裏面から厚み
の1/3(以下1/3tと記す)程度迄を冷却速度2℃/秒以
上でAr3点以下迄冷却し、該鋳片の表層部と中心部に温
度差をつけた儘仕上圧延を開始し、該仕上圧延終了後、
該鋳片の表裏面から1/3t程度の表層部Ac3点未満に、該
鋳片の表裏面から1/3t以上をAc3点以上に復熱すると該
圧延が昇温過程内の圧延のため、未再結晶域でありなが
らフェライトが充分に再結晶して結晶粒が微細化する事
を知得し、厚み50mm超の鋼板は、第1図(a)(c)に
示す如く、該鋳片の表裏面から厚みの1/4(以下1/4tと
記す)程度以上をAc3点以上に復熱すると、1/4t未満の
部分は上記と同様の再結晶により微細化し、1/4t程度以
上の部分はフェライトからオーステナイトへの逆変態で
結晶粒が微細化する事を知得した。
これ等の知見により、上記方法によると鋼板厚みに影響
される事なく鋼板全体に及び広範囲な領域で微細な組織
を短時間の中に的確に生成出来る事を見出した。
又、この時、TiとNbを含まない鋼板は、5μm以下の結
晶粒径のフェライトが表層部の50%以上の面積率に達
し、TiとNbを含む鋼板は3μm以下の結晶粒径のフェラ
イトが表層部の面積率50%以上に達し、共にkca(−7
0)≧600が極めて安定した脆性亀裂伝播停止特性を発揮
する事を見出した。
又これ等の鋼板は、40℃/秒以下の冷却速度で650℃以
下迄強制冷却すると、母材強度と靱性が向上する事を見
出した。
本発明は上記知見を基になされたものである。
<実施例> 1.供試鋼 :表1に示す。
2.圧延条件 :表2に示す。
3.冷却条件 :表2に示す。
4.冷却停止条件:表2に示す。
5.復熱条件 :表2に示す。
6.熱燗後の制御冷却条件:表2に示す。
7.粒度別面積率とKca :表3に示す。
本発明例の鋼番1,3〜7,9〜11,13〜17,19〜21,24,25,27
〜29は、Kca(−70℃)≧600を示した。これに対し比較
例の鋼番2,8,12,18,22,23,26は、Kca(−70℃)≦300し
か得られなかった。
<発明の効果> 本発明は、未細結晶域での昇温下圧延による再結晶と逆
変態の組み合わせにより、鋼板の厚み方向全域に及んで
微細な組織を形成し、シアリップを効果的に作用させる
ので、優れた脆性亀裂伝播停止特性Kca(−70)≧600を
発揮する鋼板の製造の経済性、生産性を格段に向上した
もので、この種分野にもたらす効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明が規制する鋳片及び鋼板の厚み
方向の位置を示す。 (b)は、請求項1,2,5の本発明例における上記位置と
水冷・復熱温度の関係を示し、(c)は、請求項3,4,5
の本発明例における上記位置と水冷・復熱温度の関係を
示す。 (d)は、従来例(特開昭61−235534号公報例)におけ
る上記位置と水冷・復熱温度の関係を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% その他Fe及び不可避的成分からなる構造用圧延鋼を連続
    鋳造して得た鋳片をAc3点以上の温度から冷却速度2℃/
    sec以上で水冷を開始し、該鋳片表裏面から厚みの1/3迄
    の表層部をAr3点以下に冷却して該水冷を中止し、該鋳
    片の復熱が終了する迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上
    圧延終了後該鋳片の表裏面から厚みの1/3迄をAc3点未満
    に復熱すると共に該鋳片の表裏面から厚みの1/3以上をA
    c3点以上に復熱する事を特徴とする脆性亀裂伝播停止特
    性の優れた鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% 更に、 Cr:≦0.5 % Ti:≦0.1 % Ni:≦1.0 % Nb:≦0.05 % Mo:≦0.5 % B:≦0.0015% V:≦0.1 % Cu:≦0.9 % の1種又は2種以上を含み、その他Fe及び不可避的成分
    からなる構造用圧延鋼を連続鋳造して得た鋳片を、Ac3
    点以上の温度から冷却速度2℃/sec以上で水冷を開始
    し、該鋳片の表裏面から厚みの1/3迄の表層部を冷却し
    てAr3点以下で該水冷を中止し、該鋳片の復熱が終了す
    る迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上圧延終了後、該鋳
    片の表裏面から厚みの1/3迄をAc3点未満に復熱すると共
    に該鋳片の表裏面から厚みの1/3以上をAc3点以上に復熱
    する事を特徴とする脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼板
    の製造方法。
  3. 【請求項3】重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% その他Fe及び不可避的成分からなる構造用圧延鋼を連続
    鋳造して得た鋳片をAc3点以上の温度から冷却速度2℃/
    sec以上で水冷を開始し、該鋳片表裏面から厚みの1/3迄
    の表層部をAr3点以下に冷却して該水冷を中止し、該鋳
    片の復熱が終了する迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上
    圧延終了後該鋳片の表裏面から1/4迄をAc3点未満に復熱
    すると共に該鋳片の表裏面から1/4以上をAc3点以上に復
    熱する事を特徴とする脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼
    板の製造方法。
  4. 【請求項4】重量%で、 C:0.01〜0.30 % Si:≦0.5 % Mn:≦2.0 % Al:≦0.1 % N:0.001〜0.01% 更に、 Cr:≦0.5 % Ti:≦0.1 % Ni:≦1.0 % Nb:≦0.05 % Mo:≦0.5 % B:≦0.0015% V:≦0.1 % Cu:≦0.9 % の1種又は2種以上を含み、その他Fe及び不可避的成分
    からなる構造用圧延鋼を連続鋳造して得た鋳片を、Ac3
    点以上の温度から冷却速度2℃/sec以上で水冷を開始
    し、該鋳片の表裏面から厚みの1/3迄の表層部を冷却し
    てAr3点以下で該水冷を中止し、該鋳片の復熱が終了す
    る迄の間に仕上圧延を開始し、該仕上圧延終了後、該鋳
    片の表裏面から1/4迄をAc3点未満に復熱すると共に該鋳
    片の表裏面から1/4以上をAc3点以上に復熱する事を特徴
    とする脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼板の製造方法。
  5. 【請求項5】上記請求項1〜4のいずれか1項に記載の
    復熱終了後の鋼板を40℃/秒以下の冷却速度で650℃以
    下迄冷却をする事を特徴とする脆性亀裂伝播停止特性の
    優れた鋼板の製造方法。
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