JPS5828327B2 - 極めて優れた延性を有する極低炭素高張力鋼の製造方法 - Google Patents

極めて優れた延性を有する極低炭素高張力鋼の製造方法

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JPS5828327B2
JPS5828327B2 JP53044744A JP4474478A JPS5828327B2 JP S5828327 B2 JPS5828327 B2 JP S5828327B2 JP 53044744 A JP53044744 A JP 53044744A JP 4474478 A JP4474478 A JP 4474478A JP S5828327 B2 JPS5828327 B2 JP S5828327B2
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定弘 山本
千秋 大内
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【発明の詳細な説明】 この発明は、極めて優れた延性を有する極低炭素高張力
鋼の製造方法に関するものである。
寒冷地や深海に埋蔵される石油や天然ガス、その他のエ
ネルギー源を輸送するラインパイプは、近年次第に大径
化及び厚内化の傾向にあり、高強度、高靭性が要求され
ている。
この種のラインパイプ材には高強度で、かつ不安定延性
破壊防止の観点から、延性の高い高張力鋼板の使用が盛
んになりつつある。
また、厚内大径化の傾向から大入熱溶接が用いられるた
め、溶接部の靭性劣化の防止、あるいは現地溶接性(低
温割れ)の観点から低炭素化あるいは低炭素当量(Ce
q)化が望まれている。
一般に、上記のようなラインパイプを得るためのミル原
板に関する主な製造方法としては、制御圧延があるが、
現在制御圧延に用いられている鋼は、炭素含有量が0.
04%以上であり、延性、溶接性の改善に限度があった
不安定延性破壊の停止特性はシェルフエネルギー(vE
s)と強い相関性があり、また、一般的加工性、成形性
の観点から高い延性が望まれる。
この発明は、上述のような観点から、極めて優れた延性
を有する極低炭素高張力鋼の製造方法を提供するもので
あって、 C:0.015多以下 Si:0.05〜0.60多 Mn : 0.60〜2.20% 5oAAA’ : 0.005〜0.10%を含有し、 Nb : 0.03〜0.15幅 V:0.03〜0.20φ の1種または2種を含有し、 さらに、必要に応じて、 Cr二0.50%以下 Cu:0.50多以下 Mo : 0.50多以下 Ni : 2.0係以下 の1種または2種以上を含有し、 Fe及び不可避不純物:残り 但し、Cep<0.36 からなる鋼を制御圧延するか、または、必要に応じて、
制御圧延後、直ちに3〜b 速度で500〜650℃の温度範囲まで加速冷却し、こ
の後、空冷することにより極めて優れた延性を有する極
性炭素高張力鋼を製造するものである。
次に、この発明の限定理由について説明する。
第1図には、延性のパラメーターとしてシェルフエネル
ギー(vEs)をとった場合の板厚中心部圧延直角方向
(C方向)の強度とvEsの関係が示されている。
このときの圧延条件は、1100℃加熱で900℃以下
の累積圧下率が70%、790℃仕上で16mmの空冷
材である。
尚、前記空冷材におけるS含有量は、シェルフエネルギ
ーに大きな影響を及ぼすことが知られているから、ここ
では0.005〜0.006俤とした。
第1図から明らかなように、同一強度でvEsを比較し
た場合、炭素含有量の減少に伴ないvEsが犬ぎく改善
されており、炭素含有量が0.015φ以下では極めて
高い延性を示していることがわかる。
また、溶接部の最高硬さは、ラインパイプで規定される
ことがあるが、このような極性炭素鋼は、溶接部の最高
硬さも低く、溶接性の観点からも大変望ましいことは明
らかである。
しかしながら、上記の如き極低炭素鋼では、基本的強化
元素である炭素による強化が大巾に失なわれてしまうた
めに、従来技術では50kg以上の極低炭素非調質高張
力鋼の製造は極めて困難であった。
極低炭素鋼において、強度を上昇させる方法としては、
従来から成分調整及び加工熱処理が考えられる。
制御圧延においては、再結晶抑制と析出強化の2つの効
果を有するNbおよび/またはVが広く用いられている
すなわち、この発明は、このNbおよび/またはVを特
定量添加含有せしめて制御圧延を行ないNbおよび/ま
たはVによる細粒化および析出強化を利用し、さらに、
必要に応じてCu、Ni、Cr、Moの一種以上を添加
せしめることによって強度の不足を補ない、(但し、C
eqO136以下)これによって、強度が50kg/7
W!以上で延性の極めて優れた高張力鋼を製造するもの
である。
このような合金添加を行ない制御圧延することにより、
一定の強度は達成できるがCepの増加による溶接性の
悪化を考慮すると、あるレベル以上の強度、特に、60
kg/m4以上の強度を得ることは困難である。
従って、Cepを増加させることなく、さらに強度を上
昇させたい場合には、加工熱処理を行なって強度の上昇
を計ることが望ましい。
調質鋼においては、強度の上昇を計るために、焼入れ、
焼戻しが広く行なわれているが、これは、焼入れ後に再
加熱し、焼戻すためコスト高となるとともに生産性もか
なり低下する。
従って、この発明では、必要に応じて制御圧延後、一定
温度まで加熱冷却し、その後、空冷することにより調質
を行なうことなく強度の改善を計るのであるが、この圧
延後の加速冷却は、主に2つの効果をもたらす。
その一つは、変態中のNb(C,N)、V(C,N)の
析出及び粗大化を防ぎ、変態後に析出する微細なNb(
C,N)、V(C,N)の量を増加させることである。
変態後に析出するNb (C,N)、V(C,N)は微
細なため強度増化に大きく寄与するものと考えられる。
もう一つは、圧延後の加速冷却により組織が微細化し、
フェライト−パーライト組織から、微細フェライト−ベ
イナイト組織になり、細粒化とベイナイト組織により、
強度が大巾に上昇するが、靭性及び延性は空冷材とほと
んど変らないことである。
すなわち、この発明は、上記理由から、制御圧延後、一
定温度まで加速冷却することによって、0.36以下と
いう低Ceqにして強度が60kg/mA以上の延性の
極めて優れた高張力鋼の製造を可能にしたものである。
尚、この発明において制御圧延とは、未再結晶温度域で
の累積圧下率を30多以上とする熱間圧延のことである
この発明による極性炭素鋼では、炭素含有量が0.01
5多以下と低いために、Nbが0.15多以上、Vが1
φ以上それぞれ固溶し、この結果、Nb。
■の極めて広い範囲の添加量にわたり、Nb、Vの添加
量とともに強度が連続的に増加する。
しかし、溶接性を考慮すると、0.15%以上のNb添
加、0.20多以上のV添加は望ましくなく、また、制
御圧延及び焼入性の観点から0.03%以上含有させる
ことが必要である。
従って、この発明においては、Nb、■の添加量の範囲
をNb:0.03〜0.15多、V:0.03〜0.2
0φとしたのである。
第2図には、Nb添加量がo、1o%において、炭素含
有量を変化させた場合の板厚中心部圧延直角方向(C方
向)の機械的性質の変化が示されている。
図中○及びΔ印が1100℃加熱、・及びム印が125
0℃加熱の場合であり、使用材料は、900℃以下で7
0優の累積圧下率を与え、790℃で圧延を終了した厚
さ16關の空冷材である。
第2図から、vEsについてみると、炭素含有量が0.
015%以上で急激に延性が悪化している。
一方、炭素含有量が0.015%以下ではvEsは、2
4kg・m以上と極めて高くなっている。
また、強度(YS、TS)についてみると、炭素含有量
が0.015多以下では、1100℃加熱と1250℃
加熱との差がない。
さらに、靭性vEsに関しては、1ioo℃加熱の方が
、1250℃加熱の場合より40℃程度靭性が良くなっ
ている。
なお、炭素含有量が0.04%以上の通常鋼では、低温
加熱の場合、通常加熱に比べて靭性は改善されるが強度
が低下する。
以上のことから、炭素含有量が0.015φ以下の極低
炭素鋼は、延性が極めて高いうえに、低温加熱において
も通常加熱と同等の強度をもつことがわかる。
従って、この発明においては、炭素の含有量を0.01
5%以下としたのである。
尚、高靭性が必要′とされる場合には、1150℃以下
の低温加熱が望ましいが、通常加熱においても極めて高
い延性が失なわれないことは明らかである。
Siについては、脱酸元素として、0.05多以上必要
であり、0.60φを越えると溶接性が悪くなる。
従って、この発明においては、Siの添加量の範囲をo
、os%〜0.60%とした。
Mnについては、高張力化を計るには、0.60多以上
必要であり、一方、2.20%を越えると溶接性が悪く
なる。
従って、この発明においては、Mnの添加含有量の範囲
を0.60 %〜2.20%としたのである。
5oAA7については、これは脱酸のために必要である
が、0.005%未満では、添加効果が少なくなり、o
、lo%以上では溶接性が悪くなる。
従って、この発明においては、SoA”AJの添加含有
量の範囲を0.005%〜0.10優の範囲とした。
Cu、Cr及びMoにライては、0.501%以下を必
要に応じて添加すると、高張力化、靭性、溶接性の向上
が計られ、一方、Niについては、強度、靭性の両面か
ら有効であり、経済性から2多以下が適当量である。
従って、この発明においては、0.50%以下のCr、
0.50%以下のCu、0.50多以下のMo 、 2
.0%以下のNiのうち1種または2種以上を必要に応
じて含有せしめたのである。
次に、延性、溶接性が極めて優れ、かつ低温加熱におい
ても十分析出強化が発揮される炭素含有量が0.015
φ以下の極低炭素鋼を制御圧延し、そのときの板厚中心
部圧延直角方向の機械的性質を調べた。
また、上記極性炭素鋼を匍脚圧延した後、加速冷却した
ときの板厚中心部圧延直角方向の機械的性質を調べた。
中本 このとき使用
した極性炭素鋼の成分組成は、第1表に示される如くで
あり、表中A−Gは本発明鋼であり、H及び■は比較鋼
である。
第3図には、第1表中、本発明鋼Aを用いて、1100
℃に加熱後、900℃以下で50%の累積圧下率を加え
、800℃で圧延を終了後、790℃から600℃まで
加速冷却を行なった場合の冷却速度による機械的性質の
変化が示されている。
このときの仕上板厚は20mmである。
図から明らかなように、圧延後、3℃/se似上で加速
冷却すると空冷材に比べYS、TSともに大巾に改善さ
れていることがわかる。
一方、冷却速度による靭性の変化はなく、延性も26k
g・mと極めて高いこともわかる。
以上のことから、制御圧延後の加速冷却により、さらに
強度を上昇させるには、圧延後の冷却速度は少なくとも
3℃/sec以上必要であるが、板厚方向の組織の均一
性の点から15℃/secを越えることは望ましくない
従って、この発明において、制御圧延後、加速冷却する
場合の冷却速度は3〜b に限定したのである。
一方、このときの冷却停止温度は、組織の微細化、高張
力化の観点から650℃以下が望ましく、一方、500
℃未満では板厚方向の組織、硬度の均−性が損なわれる
従って、この発明において、上記加速冷却により冷却す
る温度域は、500〜650℃の範囲に限定したのであ
る。
第2表には、第1表に示される本発明鋼A−Gを用いて
、1100°Cに加熱後、900℃以下で申60条の累
積圧下率を加え、790℃で圧延終了した場合の’rs
、YS、vEs及び同じ条件で制御圧延後、8〜100
C/secで加速冷却した場合のTS 、YS、vEs
及び比較鋼H及び■としてX60グレード及び×65グ
レードの現用鋼について同一条件で処理した場合の結果
が示されている。
第2表から明らかなように、圧延後、加速冷却すれば、
倒れの鋼も強度は6〜7kg上昇するが、本発明鋼は高
強度のうえに、24kg・m以上という極めて高い延性
をも付与されている。
これに対して、比較鋼H及びIはvEsが9〜14kg
・mと極めて低くなっている。
第4図には、本発明鋼である炭素含有量が0.015%
以下の極低炭素鋼について、TS及びvEsとCeqと
の関係が示されている。
尚、Ceqは次に示すロイド式を用いた。
Mn Cr+Mo+V Ni+Cu Ceq=C+−++ 6 5 15 図中、○印は空冷材であり、・印は加速冷却材である。
図から明らかなように、同一強度で加速冷却材と空冷材
とを比較すると、加速冷却によりCeqを0.08程度
低減させることができる。
従って、Ceqo、36以下で制御圧延すれば、50k
g以上の強度を有する極めて延性の優れた極低炭素高張
力鋼を製造でき、さらに、 Ceq O,36以下で制
御圧延後、加速冷却すれば、60kg以上の強度を有す
る極めて延性の優れた極低炭素高張力鋼が製造できるこ
とが明らかである。
以上説明したように、この発明によれば、特定組成から
なる鋼を制御圧延するか、あるいは、制御圧延後、加速
冷却することによって極めて優れた延性を有する極低炭
素高張力鋼を製造することができるという工業上有用な
効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、強度と延性の関係を示す図、第2図は、炭素
含有量による機械的性質の変化を示す図、第3図は、制
御圧延後の冷却速度による機械的性質の変化を示す図、
第4図は、Ceqと強度及び7延性の関係を示す図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I C:0.015多以下、 Si:0.05〜0.60幅、 Mn : 0.60−2.20 %、 5olAA : 0.005〜0.10%、を含有し、 Nb:0.03〜0.15%、 V:0.03〜0.20多、 の1種または2種を含有し、 さらに、必要に応じて、 Cr:0.50多以下、 Cu:0.50%以下、 Mo : 0.50多以下、 Ni:2.0多以下、 の1種または2種以上を含有し、 Fe及び不可避不純物:残り 但し、Ceq<0.36 からなる鋼を制圧延することにより、50kg/IIL
    fL以上の強度を付与せしめたことを特徴とする極めて
    優れた延性を有する極低炭素高張力鋼の製造方法。 2 C:0.015φ以下、 Si:0.05〜0.60俤 Mn : 0.60〜2.20 ’% 5olAA : 0.0’05〜0.10%を含有し、 Nb : 0.03〜0.15饅 V :0.03〜0.20% の1種または2種を含有し、 さらに必要に応じて、 Cr:0.50%以下 Cu:0.50俤以下 Mo : 0.50係以下 Ni:2.Oφ以下 の1種または2種以上を含有し、 Fe及び不可避不純物:残り 但し、Ceq<0.36 からなる鋼を制御圧延後、直ちに3〜b の冷却速度で500〜650℃の温度範囲まで加速冷却
    し、この後、空冷することにより60kg/mA以上の
    強度を付与せしめたことを特徴とする極めて優れた延性
    を有する極低炭素高張力鋼の製造方法。
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JPS5025892A (ja) * 1973-07-13 1975-03-18

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