JPH116014A - 制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板の製造方法 - Google Patents

制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板の製造方法

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JPH116014A
JPH116014A JP15871997A JP15871997A JPH116014A JP H116014 A JPH116014 A JP H116014A JP 15871997 A JP15871997 A JP 15871997A JP 15871997 A JP15871997 A JP 15871997A JP H116014 A JPH116014 A JP H116014A
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alloy
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steel plate
damping
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JP15871997A
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Takashi Abe
隆 阿部
Kotaro Hatakeyama
耕太郎 畠山
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高価な合金元素であるCu,Ni,Crを意図
的に含有させることなく、強靭性・制振性能に優れた構
造用鋼板を通常の生産設備で生産性良く製造する製造方
法を提供する。 【解決手段】本発明の製造方法は、フェライト単相系制
振合金を、仕上温度600〜900℃で制御圧延した
後、テンパリングパラメータPが下記(1)式を満たす
範囲の温度:T(K)、時間:t(hr)の条件で加熱
し、冷却することを特徴とする、制振性能と強靭性に優
れた構造用厚鋼板の製造方法である。 2.15×104 ≦P=T(20+logt)≦2.4×104 …(1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築構造物、橋
梁、船舶など構造物として使用される厚鋼板に係り、特
に強度・靭性が要求され、かつ、振動・騒音の低減が必
要とされる制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】構造用厚鋼板として強度・靭性を具備
し、制振性(振動減衰性能)に優れた鉄基制振合金とし
て特開平4−13847号公報には純鉄組成に1.0〜
7.0%Alおよび0.05〜1.50%Cuを添加し
た合金が、さらに特開平7−090498号公報には上
記に加え、0.05〜20%Crあるいは0.05〜2
0%Crと0.05〜1.50%Niを添加する合金
が、特開平5−302148号公報には0.5〜3.0
%Al、0.5〜2.0%Si、1〜5%Cr、0.0
1〜0.2%Pを添加することを特徴とする鉄基制振合
金が開示されている。
【0003】また、制振合金の強度・靭性を熱処理によ
り向上させる製造方法として、特開平7−278657
号公報には0.002〜3.5%Al、0.01〜3.
5%Siを含有することを基本成分とした制振合金を9
20〜1100℃に加熱後、900〜800℃の間の冷
却速度を100〜2000℃/分とし、その後空冷する
ことを特徴とする制振合金の製造方法が、特開平4−1
10449号公報には8〜15%Crを含有することを
基本成分とした制振合金を550〜650℃で100時
間以上1000時間以下の条件で焼鈍処理することを特
徴とする制振合金の製造方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制振性
に加え強靭性を向上させるための従来技術のうち、合金
成分の調整によるもの(特開平4−13847号公報、
特開平5−302148号公報、特開平7−09049
8号公報)は、Cu,Ni,Cr等の高価な元素を多量
に添加させる必要があり、コスト的に不利であるととも
に炭素当量・溶接割れ感受性組成が増大することから溶
接性を損なうという問題がある。従って、多量に溶接構
造物として鋼材を使用する構造用厚鋼板に従来の制振合
金を使用するには難がある。
【0005】一方、熱処理により強靭性を付与させる製
造方法に係わる従来技術(特開平4−110449号公
報、特開平7−278657号公報)は、高温での加熱
や空冷以上の冷却速度を得るための専用冷却設備が必要
であったり、100時間(=約4日)以上という長時間
の熱処理が必要など実際の製造に当たっては制約が大き
く、また、著しく生産性が低いという問題がある。本発
明の目的は、上記のような問題点を解決するために、高
価な合金元素であるCu,Ni,Crを意図的に含有さ
せることなく、強靭性・制振性能に優れた構造用鋼板を
通常の生産設備で生産性良く製造する製造方法を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 (1)本発明の製造方法は、フェライト単相系制振合金
を、仕上温度600〜900℃で制御圧延した後、テン
パリングパラメータPが下記(1)式を満たす範囲の温
度:T(K)、時間:t(hr)の条件で加熱し、冷却
することを特徴とする、制振性能と強靭性に優れた構造
用厚鋼板の製造方法である。
【0007】 2.15×104 ≦P=T(20+logt)≦2.4×104 …(1) (2)本発明の製造方法は、前記フェライト単相系制振
合金が、Al−Si−Fe系制振合金であることを特徴
とする、上記(1)に記載の制振性能と強靭性に優れた
構造用厚鋼板の製造方法である。 (3)本発明の製造方法は、前記Al−Si−Fe系制
振合金が、重量%で、Al:2.2〜2.8%、Si:
0.4〜0.6%を含有することを特徴とする、上記
(2)に記載の制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板
の製造方法である。 (4)本発明の製造方法は、前記
Al−Si−Fe系制振合金は、重量%でさらに、C
u:1.5%以下と、Ni:1%以下と、Cr:1%以
下とを含有することを特徴とする、上記(3)に記載の
制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板の製造方法であ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者らは、従来技術では全く
検討されることのなかった制振鋼板製造時の熱間圧延を
特性向上に利用することを鋭意検討した。熱間圧延時の
圧延温度・圧下量等を制御する熱加工制御を利用し強靭
性を向上させる技術は、例えば、JIS G 3106
溶接構造用圧延鋼材SM400,SM490,SM52
0等の製造に当たり既に広く利用されている。この技術
は主として鋼材のミクロ組織を細粒化させ強靭化を図る
ものである。
【0009】一方、制振合金においては、振動が加わっ
たときの磁壁の非可逆的移動による磁気−機械的ヒステ
リシスを振動エネルギー吸収に利用するものであり、ミ
クロ組織は粗粒にした方が制振特性が向上することが知
られている。従って、ミクロ組織を細粒化させる方法で
ある熱加工制御法を制振鋼板製造に適用することは、常
識的には制振性能の低下をもたらすものであり、従来、
全く省みられることはなかった。本発明者らは、Al−
Si−Fe系制振合金が変態のないフェライト単相組織
であることに着目し熱間圧延条件とその後の熱処理条件
を種々組み合わせて特性への影響を調査した結果、構造
用鋼として必要な機械的性質を具備しつつ制振性能が向
上する条件を見出した。
【0010】すなわち、本発明者らは、Al−Si−F
e系制振合金の熱間圧延に際し熱加工制御(制御圧延)
を適用することで、従来必要とされた高温・長時間熱処
理を不要とし、生産性を低下させることのない条件で熱
処理しても、必要な機械的性質と制振性能を具備させる
ことが可能な製造方法を見出したのである。
【0011】そのメカニズムは必ずしも明確ではない
が、フェライト単相域での制御圧延により(1)比較的
高温域での圧延により生ずる回復・再結晶により選択的
方位を有する結晶粒の密度が増加すること、(2)比較
的低温域の圧延により蓄積された内部歪が、熱処理時の
粒成長の促進に寄与する、ことの2点が有効に作用して
いると考えられる。以上の知見に基づき、本発明者ら
は、Al−Si−Fe系制振合金の仕上圧延温度、及び
テンパリングパラメータ(加熱温度、時間)を一定範囲
内に制御するようにして、制振性能と強靭性に優れた構
造用厚鋼板の製造方法を見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、合金組成及び製造条件を下記範囲
に限定することにより、高価な合金元素であるCu,N
i,Crを意図的に含有させることなく、強靭性・制振
性能に優れた構造用鋼板を通常の生産設備で生産性良く
製造する製造方法を提供することができる。
【0012】以下に本発明の成分添加理由、成分限定理
由及び製造条件の限定理由について説明する。 (1)成分組成範囲 本発明では、鉄基制振合金のうち、フェライト単相とな
って本発明の制御圧延の効果が現れやすいFe−Al−
Si系の合金に限定した。 Al:2.2〜2.8%,Si:0.4〜0.6% Al,Siの含有量を特定の範囲に制御すると磁気的減
衰が大きくなって、優れた制振性能を示すようになる
が、Al:2.2%未満2.8%超え、Si:0.4%
未満0.6%超えではこうした現象は顕著には現れな
い。このため、Al,Siの添加量はそれぞれAl:
2.2〜2.8%,Si:0.4〜0.6%である。 Cu≦1.5%,Ni≦1%,Cr≦1% 本発明では、これらの元素を添加しなくてもよいが、添
加する場合は、各々1.5%以下、1%以下、1%以下
の添加量で、本発明の効果を得ることができる。
【0013】また、その他の合金元素:C,N,Mn、
不純物元素:P,Sについては、以下のような観点から
規制することが望ましい。Cは侵入型固溶元素であり、
磁壁の易動度を減少させ、制振特性を劣化させるため、
0.01%以下とすることが望ましい。
【0014】NもCと同様の理由で制振性能を劣化させ
るため、0.01%以下とすることが望ましい。Mn添
加量が0.1%を超えると、材料の加工性、溶接性が劣
化するため、Mn添加量は0.1%以下とすることが望
ましい。
【0015】Pは粒界に偏析し、加工性を劣化させるた
め、0.01%以下とすることが望ましい。Sは熱間加
工性を劣化させるため、0.01%以下とすることが望
ましい。
【0016】上記の成分組成範囲に調整することによ
り、高価な合金元素であるCu,Ni,Crを意図的に
含有させることなく、強靭性・制振性能に優れた構造用
厚鋼板を通常の生産設備で生産性良く製造することが可
能となる。
【0017】このような特性を有する厚鋼板は以下の製
造方法により製造することができる。 (2)厚鋼板製造工程 (製造方法)上記(1)の成分組成範囲に調整したAl
−Si−Fe系制振合金を、仕上温度600〜900℃
で制御圧延を行った後、テンパリングパラメータPが下
記(1)式を満たす範囲の温度:T(K)、時間:t
(hr)の条件で加熱し、冷却する。
【0018】 2.15×104 ≦P=T(20+logt)≦2.4×104 …(1) a.仕上温度:600〜900℃ 熱間圧延仕上温度が600℃未満では圧延荷重が増大
し、圧延に支障をきたすようになるとともに、鋼板形状
も不良になりやすくなる。一方、仕上温度が900℃を
超えると、特性向上に効果がなくなることから、仕上温
度は600〜900℃である。 b.テンパリングパラメータP=T(20+log
t):2.15×104 〜2.4×104 、但し、T:
温度(K),t:時間(hr) 制御圧延後の熱処理においてテンパリングパラメータが
2.15×104 未満ではミクロ組織の粒成長が十分で
なく必要な制振性能が得られない。一方、テンパリング
パラメータが2.4×104 を超える条件では加熱温度
が高く通常の再加熱炉では操業が困難になるか、加熱温
度を低目に設定した場合には加熱時間が長くなり生産能
率が著しく低下する。以上の理由で、テンパリングパラ
メータP=T(20+logt)(T:温度(K),
t:時間(hr))は、2.15×104 〜2.4×1
4 の範囲である。以下に本発明の実施例を挙げ、本発
明の効果を立証する。
【0019】
【実施例】表1に示す化学組成の合金(本発明合金:A
〜C)を転炉溶製し、表2に示される条件(本発明例:
A3〜A5,B2,B5,B6,C1,C2、比較例:
A1,A2,A6,B1,B3,B4)で熱間圧延と熱
処理を実施し、厚鋼板を製造した。しかる後、引張試
験、シャルピー衝撃試験による機械的特性の調査、損失
係数測定による制振性能の調査を行なった。表2には、
強度として降伏応力YS,引張強さTSが、衝撃特性と
して0℃での吸収エネルギーvE0 が、制振性能として
損失係数ηが示されている。
【0020】本発明範囲で製造された鋼板(本発明例:
A3〜A5,B2,B5,B6,C1,C2)は、機械
的性質、制振性能とも十分な特性を有しており、さら
に、生産能率、鋼板形状の観点からも問題のないことが
わかる。なお、ここでの機械的特性は溶接構造用圧延鋼
材JIS G 3106 SM400B及びSM400
Cの規格を基準とした。
【0021】一方、比較例A1,B1は圧延条件が本発
明範囲外であり、十分な機械的性質・制振性能が得られ
ていない。熱処理時間を長くすれば比較例A2,B4の
ように制振性能は向上するが、生産能率面での劣化を招
く。仕上温度を極端に低くした比較例A6の場合には、
特性上問題はないものの鋼板の形状で実用には供せな
い。比較例B3は、圧延条件及び熱処理条件が本発明範
囲外であり、十分な制振性能が得られていない。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明によれば鋼組成及び製造条件を特
定することにより、板厚4.5〜30mmの制振合金
を、その制振性能を劣化させることなく、構造用として
の機械的特性も満足しつつ、能率良く生産することが可
能となった。
【0025】本発明の製造方法を適用することにより、
強度・靭性が要求され、かつ、振動・騒音の低減が必要
とされる建築構造物、橋梁、船舶などの構造物として使
用される構造用厚鋼板の安定した供給が可能となり、各
種産業界に与える効果は極めて大きい。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェライト単相系制振合金を、仕上温度
    600〜900℃で制御圧延した後、テンパリングパラ
    メータPが下記(1)式を満たす範囲の温度:T
    (K)、時間:t(hr)の条件で加熱し、冷却するこ
    とを特徴とする、制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼
    板の製造方法。 2.15×104 ≦P=T(20+logt)≦2.4×104 …(1)
  2. 【請求項2】 前記フェライト単相系制振合金は、Al
    −Si−Fe系制振合金であることを特徴とする、請求
    項1に記載の制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 前記Al−Si−Fe系制振合金は、重
    量%で、Al:2.2〜2.8%、Si:0.4〜0.
    6%を含有することを特徴とする、請求項2に記載の制
    振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記Al−Si−Fe系制振合金は、重
    量%でさらに、Cu:1.5%以下と、Ni:1%以下
    と、Cr:1%以下とを含有することを特徴とする、請
    求項3に記載の制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板
    の製造方法。
JP15871997A 1997-06-16 1997-06-16 制振性能と強靭性に優れた構造用厚鋼板の製造方法 Pending JPH116014A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052554A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 General Electric Co <Ge> タービン部品の減衰構造

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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