JPS6041145B2

JPS6041145B2 - 遠心力鋳造用高張力鋳鋼

Info

Publication number: JPS6041145B2
Application number: JP15614582A
Authority: JP
Inventors: 昭夫久原; 猛鳥越
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1985-09-14
Also published as: JPS5943854A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、遠心力鋳造用高張力銭鋼、詳しくは、８０ｋ
９／桝以上の引張強さ、並びにすぐれた溶接性と低温鞠
性を有し、大径、厚肉管の遠心力鋳造に適した高張力鍵
鋼に関する。

鋳構造物の大型化、高性能化に伴い、近時これらに使用
される鋼管柱は、大径、厚肉化の煩向にあり、かつ構造
材料として必要な溶接性の改善と併せ、一そうの高強度
化、高靭性化が要求されている。

鋼管は、継目なし鋼管、溶接鋼管（板巻管）、遠心力鋳
造管に大別されるが、製造面からみれば、継目なし鋼管
は大径管に通さず、また溶接鋼管は、大径管に適してい
るもの）、厚肉化とともに製造上の困難のほか、溶接部
の靭性劣化等の品質上の問題が現れ、特に高強度材にな
るほど、これらの不具合が顕著になる。

これに対し、遠心力鋳造法によれば、大蓬管、厚肉管を
比較的容易に精度良く製造することができるばかりか、
材料面での制約もほとんどなく、溶接性が良好で、材料
強度の点でも、圧延材と同等の性能をもつ鋼管を製造で
きる等の特長がある。従来、この種の遠Ｄ力鋳造管とし
て、引張強さ５０〜６０ｋ９／磯クラスのものまで実用
化され、さらに８０ｋｇ／紘の強度をもつ材料として、
Ｎｉ−Ｃｒ一Ｍｏ系およびこれにＢを微量添加した鏡鋼
が開発されている（特公昭５６−１５４６び号、同５６
一１歌６１号）。

このＮｊ−Ｃｒ−Ｍｏ系銭鋼およびこれにＢを含有する
錆鋼は、焼入れ・鯖もどし処理によって８０ｋ９／桝以
上の引張強さが与えられ、溶接性、および溶接部の衝撃
特性にもすぐれるものである。しかし、前者の材料は、
厚肉品での低温級性に問題があり、一方後者の材料は、
Ｂの含有により厚肉品の焼入れ性にすぐれている反面、
遠心力鋳造条件（例えば、合金溶湯中のガス成分、凝固
速度等）や焼入れ条件により、その熱処理でクラツクが
発生することがある等の問題を有する。本発明は、上記
実情に鑑みてなされたものであり、８０ｋ９／湖以上の
引張強さを有し、かつ低温潮性並びに溶接曲こすぐれた
遠０力鋳造用高張力銭鋼を提供する。

本発明に係る遠心力鋳造用高張力銭鋼は、ＣＯ．０７〜
０．１５％（重量％、以下同じ）、Ｓｉｏ．２〜〜０．
５％、Ｍｎｏ．８〜１．５％、ＰＯ．０２％以下、ＳＯ
．０２％以下、Ｎｉ２．５〜３．０％、Ｃｒｏ．２５〜
０．７５％、ＭＯＯ．３５〜０．５５％、ＶＯ．０５〜
０．１％、Ｃｕｏ．５％以下、ｓｏｌ．ＮＯ．０１〜０
．１％、Ｔｉｏ．００５〜０．０１５％、残部Ｆｅおよ
び不純物からなり、また材質の改善を目的として上記各
元素のほかに、Ｃａ，Ｌａ，またはＣｅから選らばれる
１種以上の元素を合計で０．１％以下含有する化学成分
組成を有する。

本発明高張力鏡鋼は、遠心力鋳造後、拡散処理についで
、焼入れ・燐もどし処理することにより、後記実施例に
も示されるように、８０ｋ９ノ地以上の引張強さととも
に、シャルピ−衝撃吸収エネルギー約９Ｘ９・仇以上（
ａｔ−４０００）の低温轍性を有し、かつ良好な溶接性
を具備するものとなる。

むろん、本発明高張力鏡鋼は、大径、例えば外径６００
伽以上の鋳造管、あるいは厚肉、例えば肉厚５比肋以上
の鋳造管においても、その熱処理過程でクラック発生な
どの不具合を生じることがなく健全な厚肉、大蓬管を容
易に製造することができる。以下、本発明高張力銭鋼の
成分限定理由を説明する。

Ｃ：０．０７〜０．１５％Ｃは強度付与元素であり、所要の強度を得るために、少
くとも０．０７％を要するが、多量の含有は轍性の低下
を招くので、０．１５％を上限とする。

Ｓｉ：０．２〜０．５％Ｓｊは鋳造性を高め、また強度
の向上をもたらす。

良好な遠心力鋳造性を確保するためには少くとも０．２
％の含有を要するが、多量の含有は低温鋤性の低下を招
くので、０．５％を上限とする。Ｍｎ：０．８〜１．５
％Ｍｎは強度を高める効果を有し、また鋳造性の改善に
も寄与する。

その含有量は強度の点から０．８％以上であることを要
するが、多量の含有は、低温轍性の低下を招くので、上
限を１．５％とする。Ｎｉ：２．５〜３．０％Ｎｉは戦性の改善に箸効を有する元素である。

本発明では、競入・競もどし処理後において所要の衝撃
値を確保するために、少くとも２．５％以上の含有を要
する。しかし、３．０％をこえると、その効果も飽和し
、経済的に不利であるので、３．０％を上限とする。Ｃ
ｒ：０．２５〜０．７５％Ｃｒは暁入性の向上に必要な元素であり、０．２５％以
上を要するが、多量の含有は溶接性、鞠性に悪影響を与
えるので、０．７５％を上限とする。

Ｍｏ：０．３５〜０．６５％Ｍｏは焼入れ性の向上およ
び燐もどし後の鞠性改善に有効な元素であり、前記Ｎｉ
およびＣｒとの併用によりその効果は高められる。

このＭｏのの適正な含有量はＮｊおよびＣｒの含有量と
のの相関にいて規定されるもので、前記のようにＮｉ２
．５〜３．０％、Ｃｒｏ．２５〜０．７５％のもとでは
、強度、級性および溶接性の点から、０．３５〜０．５
５％が最適である。下限を０．３５％とすることにより
、強度、轍性が確保され、一方０．５５％を上限として
溶接性の低下が防止されるのである。Ｖ：０．０５〜０
．１％Ｖは暁もどし時の強度上昇に有効な元素であり、かつ靭
性の改善にも寄与する。

含有量が０．０５％に満たないと、その効果が少〈、一
方０．１％をこえると、効果はほゞ飽和する。よって、
０．０５〜０．１％とする。Ｃｕ：０．５％以下Ｃ叫ま耐食性の改善のほか、強度および靭性の向上に寄
与する元素であるが、０．５％をこえると、効果はほ）
、飽和するので、その含有量は０．５％以下とする。

なお、籾性改善効果の面から、好ましくは０．１〜０．
５％に規定される。ｓｏｌ．ＡＩ：０．０１〜０．１％ＡＩはオーステナィト結晶粒の微細化、固溶Ｎの固定作
用により級性を高める。

このために、ｓｏｌ．ＡＩ（可溶性Ｎ）としての含有量
が０．０１％以上であることを要する。しかし、含有量
が多くなると、窒化物（ＮＮ）の多量析出により腕化を
引起す。このため、本発明ではｓｏｌ．ＡＩの上限を０
．１％に規定する一方、下記Ｔｉを併用することにより
、山Ｎの多量析析出を阻止し、高級性を確保する。Ｔｉ
：０．００５〜０．０１５％ＴｉはＡＩに比し、Ｎとの親和力が強いので、Ｎと結合
することにより、上記ＮＮの多量析出を阻止するととも
に、みずからはＴＩＮとして析出し、結晶粒を微細化し
て数性の向上に寄与する。

その含有量が０．００５％に満たないと上記効果が不足
し、一方０．０１５％をこえると、効果はほゞ飽和し、
さらに増量すると硫化の傾向が生じる。よって、０．０
０５〜０．０１５％とする。Ｃａ，い，Ｃｅ：０．１％
以下Ｃａ，ＬａおよびＣｅは、上記の必須元素とともに
、必要に応じて含有されるもので、いづれも脱酸作用の
ほか、特に鋼中の不純物Ｓを固定・無害化して轍性の向
上をもたらす。

これら元素は、いづれか１種または２種以上を適宜選ん
で添加すればよが、多量に添加すると、鋼中の酸化物系
介在物の生成量が増し、鋼の清浄度を悪くするとともに
、鞠性の低下を引起すので、その含有量は０．１％以下
（２種以上のときは、その合計量）、好ましくは０．０
１〜０．１％（合計量）とする。Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下Ｐ，Ｓはともに不純物であって、鋤
性を損わないために、それぞれ０．０２％以下に規制さ
れることが望ましい。

上記成分組成を有する本発明高張力鋳鋼は、遠心力鋳造
により所望の管径・肉厚を有する管体に鋳造されたのち
、拡散処理に付され、ついで齢入・暁もとし処理をうけ
る。

拡散処理は好ましくは１０００〜１１００００で行なわ
れる。例えば１０５０ｑｏで２時間加熱後、空冷すれば
よい。焼入れ温度は例えば９１０ｏｏとし、焼もどしは
例えば６２０℃で行えばよい。かくして得られる鋳造管
体は、大径・厚肉の場合でも、熱処理時にクラックが生
じることがなく、かつ高強度・高級・性を有するととも
に溶接構造材として充分な溶接性を備える。周知のよう
に、合金鋼材は、製造法によって圧延材、鍛造材、静暦
鋳造材、遠心力鋳造材等に分かれ、製造法が異なる場合
はもとより、同じ製造法であっても、例えば肉厚による
質量効果の差異等により、得られる性能が異なってくる
。

このため、それぞれの製法等に応じて化学成分組成や熱
処理法が規定されるべきである。たとえば、肉厚２仇吻
の圧延材と同一の化学成分組成、熱処理法で肉厚１０仇
吻の鍛造材を製造しても、同一の機械的性能を保証する
ことはできない。遠心力鋳造材を目的とする場合には、
遠０力鋳造材に最適の化学成分組成、熱処理法が与えら
れねばならない。本発明の高張力鍵鋼の前記イヒ学成分
組成はかかる観点から、その用途を遠０力鋳造に限定し
、かつ大蚤管、厚肉管の鋳造をも考慮して規定されたも
のである。そして、前誠熱処理をうけることにより最良
の性能を示すのである。次に、本発明の実施例および比
較例として、第１図に引張試験による引張強さおよび絞
り、第２図にシャルピー衝撃試験による衝撃吸収エネル
ギー（ａｔ−４０午０）の各測定結果を示す。

各図中、ａは本発明材（ＣＯ．１４％、Ｓｉｏ．４４％
、Ｍｎｌ．２６％、Ｎｉ２．６６％、Ｃｒｏ．４５％、
Ｍｏｏ．岬％、ＶＯ．０８％、Ｃｕｏ．３１％、ｓｏｌ
．ＡＩＯ．０５％、Ｔｉｏ．０１％、残部Ｆｅおよび不
純物）、ｂはＴｉおよびＡＩを含まない従来材（ＣＯ．
１４％、Ｓｉｏ．４７％、Ｍｎｌ．３０％、Ｎｉ２．７
３％、Ｃて０．４７％、Ｍｏｏ．４９％、Ｃｕｏ．３１
％、残部Ｆｅおよび不純物）である。各供試材は、いづ
れも塩基性アーク炉で溶製し、遠心力鋳造による鋳造に
より製造した管体（外径８０比奴×肉厚１５仇肋×長さ
６の）を１０５０ｏｏで拡散処理後、９１０ｏｏで焼入
れ、６２０℃で競もどして各試験を行った。図中、ａは
本発明材、ｂは比較材である。各図から明らかなように
、本発明材は、強度、絞り、低温軸性のいづれも従釆村
にくらべてすぐれている。

とりわけ、従来材は内・外部での性能変化が著しいのに
対し、本発明材では殆んど変化がなく均質性にすぐれる
ことがわかる。更に他の実施例および比較例を第１表お
よび第２表、並びに第３図に示す。

第１表は、供試材の化学成分組成および鋳造体寸法を示
す。供試舷．１〜９は本発明材、同船．１１〜１５は従
来材である。各供試材とも塩基性アーク炉で溶製し、遠
心力鋳造したものである。第２表は、各供試村の熱処理
条件と引張試験並びにシャルピー衝撃試験（試験温度：
−１８ｑｏおよび−４０ｑＣ）の各結果を示す。第３図
の溶酸性試験は、本発明の供試材Ｎｏ．２について斜め
Ｙ形溶接割れ試験を行ったもので、図中、「●Ｊは表面
クラック、「０」はセクションクラックの各割れ率（％
）を示す。類ヤ難聡ＳＭ ☆ 笹韻庇笹州塔舵球船船第２表熱処理条件および試験結果上記のように、本発明に規定される化学成分組成を有す
る銭鋼は、拡散、競入・燐もどしの熱処理をうけて、８
０ｋ９／柵をこえる引張強ごを示し、かつその衝撃吸収
エネルギーは−４０００において約９ｋｇ・ｍ以上とす
ぐれた低温靭性を有する。

また溶接構造材として実用に耐える良好な溶酸性をそな
えている。従釆、大口径厚肉管の強度が高いもので、靭
性が高く、しかも溶酸性の良い材料の製造は極めて困難
とされているが、本発明によれば、この両特性を充分満
たすことがわかる。その他、絞り等も従来材をしのぐレ
ベルにある。また、従来材のうち、Ｎｏ．１５は熱処理
（焼入れ・焼もとし）時にクラックの発生をみたが、本
発明「材では、６００脚をこえる大径、６仇倣をこえ
る厚肉を有するにもかかわらず、クラックの発生は全く
認められなかった。このように、本発明銭鋼は、溶接構
造用遠心力銭鋼管材料として、大径管、厚肉管を製造す
ることができ、卓越した強度、鋤性および溶接性を保証
するものであり、例え‘ま海洋構造物、特にジャッキア
ップリグのレグやブレース材、あるいは鋼構造物の胸柱
材などとして好適であり、またこれら各種鋼構造物の大
型化、高性能化の要請に充分応え得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は引張り試験結果を示すグラフ、第２図はシャル
ピー衝撃試験結果を示すグラフ、第３図は溶接割れ試験
結果を示すグラフである。第３図第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ０．０７〜０．１５％、Ｓｉ０．２〜０．５％、
Ｍｎ０．８〜１．５％、Ｐ０．０２％以下、Ｓ０．０２
％以下、Ｎｉ２．５〜３．０％、Ｃｒ０．２５〜０．７
５％、Ｍｏ０．３５〜０．５５％、Ｖ０．０５〜０．１
％、Ｃｕ０．５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ０．０１〜０．１
％、Ｔｉ０．００５〜０．０１５％、残部Ｆｅおよび不
純物からなる遠心力鋳造用高張力鋳鋼。２Ｃ０．０７〜０．１５％、Ｓｉ０．２〜０．５％、
Ｍｎ０．８〜１．５％、Ｐ０．０２％以下、Ｓ０．０２
％以下、Ｎｉ２．５〜３．０％、Ｃｒ０．２５〜０．７
５％、Ｍｏ０．３５〜０．５５％、Ｖ０．０５〜０．１
％、Ｃｕ０．５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ０．０１〜０．１
％、Ｔｉ０．００５〜０．０１５％、およびＣａ，Ｌａ
，Ｃｅから選らばれる１種以上の元素０．１％下、残部
Ｆｅおよび不純物からなる遠心力鋳造用高張力鋳鋼。