JPS6143411B2

JPS6143411B2 -

Info

Publication number: JPS6143411B2
Application number: JP56009567A
Authority: JP
Inventors: Isao Takada; Hiroshi Ootsubo
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1986-09-27
Also published as: JPS57123927A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、低温靭性がすぐれた高張力熱延鋼
板、好ましくは寒冷地に敷設されるパイプライン
用高張力大径鋼管素材としての厚鋼板の製造に係
るものである。近年石油、天然ガスなどのエネルギー資源の開
発が寒冷地においても広範囲に行われるようにな
り、それにともなつてこれら資源の輸送を行うパ
イプラインの敷設が数多く計画され、一部ではす
でに実行されつつある。これらのパイプラインに
用いられる鋼管は次第に大径化する傾向にあり、
それとともに鋼管の高張力化が要求されてきてい
る。また、これら寒冷地のパイプライン用鋼管
は、低温下に設置されるため、その靭性に対する
要求もはなはだ厳しいものがある。この種パイプライン用高張力大径鋼管の素材と
しては、主として制御圧延によつて製造された圧
延のままの鋼板を用いることが多く、現在この制
御圧延材を用いてX70級の鋼管が製造されてい
る。制御圧延材は比較的高い強度を持つとともに、
低温靭性にもすぐれており、パイプライン用高張
力大径鋼管素材に適した材質特性を有する。制御
圧延材は、圧延後直ちに再結晶を開始するオース
テナイト温度領域（再結晶γ領域）、圧延のパス
間に再結晶が起こらないオーステナイト温度領域
（未再結晶γ領域）およびオーステナイト・フエ
ライト２相領域（γ＋α領域）の各領域に対し
て、それぞれ圧下量および最終圧延仕上温度が規
制されており、各温度領域での圧下、配分と仕上
温度を変えることにより、需要家の要求に応じて
いる。需要家の要求は最近のパイプライン敷設地
の寒冷地化にともなつてきびしくなつてきてお
り、高張力でかつすぐれた低温靭性を有する鋼管
素材を製造するに当つては、低温領域での圧下量
の増大と仕上温度のより低温化が必要になる。低温領域における圧下量の大きい厳しい制御圧
延材を現行の加熱、圧延法で製造する場合には再
結晶γ領域で圧延後、未再結晶γ領域における圧
延開始温度までスラブを空冷させる必要があり、
また再結晶γ領域およびγ＋α領域での圧延中に
も、適当な圧延なしの空冷時間をとる必要が生じ
てくる。しかし、この圧延なしの空冷時に、圧延
後の再結晶と粒成長が進みγ粒が粗大化して低温
靭性が劣化することと、空冷時間をとるために圧
延能率が著しく劣化することの２点が従来の制御
圧延の難点であつた。そこで圧延中の空冷をさけるためには、材質確
保に必要な低温領域における圧下量と仕上温度か
ら連続的に圧延が可能である圧延開始温度を逆算
し、加熱温度をその近傍まで低下させればよい。
しかし、上記の条件を満たし得るまで加熱温度を
低下させると、その温度での長時間加熱時に高張
力ラインパイプ素材の制御圧延に不可欠な固溶
Nbがすべて炭窒化物として析出し、Nbの再結晶
遅延作用および析出硬化作用が消失するため、十
分な高強度が得られない。本発明の目的は、これまでの制御圧延法にみら
れるこれらの欠点を取除き、圧延能率の低下な
く、従来の制御圧延材よりすぐれた高強度、高靭
性制御圧延鋼板を製造する方法を提供することに
ある。本発明の要旨は、次のとおりである。Ｃ：≦0.15％，Si：≦0.70％，Mn：0.50〜2.50
％，Ｐ：≦0.025％，Ｓ：≦0.005％，Nb：0.010
〜0.150％，Ａ：≦0.070％、必要に応じてＶ：
0.010〜0.150％，Ti：≦0.005〜0.150％，Zr：
0.005〜0.150％，Mo：0.05〜0.50％，Cu：≦0.10
〜1.00％，Ni：0.10〜4.00％，Cr：0.10〜1.00
％，REM：≦0.020％，Ca：≦0.010のいづれか
１種又は２種以上を含み、残部はFeからなる成
分組成の鋼を、連続鋳造法によつて、その厚さが
300mmから最終製品の厚さの３倍までのスラブと
し、このスラブを連続鋳造のまゝ、あるいはその
表面、裏面及び端部を保温するように20分以内適
当な手段でその放熱を防止するか又は加熱した
後、スラブの表面温度が1000℃〜750℃になつた
時点で、粗圧延を開始し、次いでAr₃〜650℃で
仕上圧延を終了するに際して、圧延工程中での
700℃以上における、圧延をしないで空冷してい
る時間を総和した時間が60秒以下となるようにす
る、低温靭性にすぐれかつ高強度の熱延鋼板の製
造方法。以下に、先づ本発明で対象とする鋼の成分範囲
を限定した理由について説明する。Ｃは強度を高めるために必要な元素であるが、
0.15％を超えると溶接性および低温靭性が著しく
劣化する。 Siは鋼の脱酸と強度上昇のために添加される
が、0.70％を超えると低温靭性が悪化する。 Mnは低温靭性を悪化させずに強度を高めるの
で、高張力、高靭性鋼板には不可欠な元素である
が、0.50％未満では強度上昇に対する効果が小さ
く、2.50％を超えるとスラブ割れが多発する。Ｐは不可避的不純元素として鋼中に含まれる元
素であるが、0.025％を超えると低温靭性を著し
く悪化させるので上限を0.025％とした。ＳもＰと同じく不可避的不純元素であるが、
0.005％を超えると圧延方向に対して直角方向の
衝撃吸収エネルギーを著しく低下させるので上限
を0.005％とした。 Nbはその再結晶遅延作用および析出硬化作用
のために制御圧延材には不可欠な元素として添加
されるが、0.010％未満ではその効果があまりな
く、0.150％を超えると鋼管の溶接金属の低温靭
性が著しく悪化する。Ａは鋼の脱酸および結晶粒の微細化のために
添加されるが、0.070％を超えると鋼板の表面、
内部欠陥および鋼管溶接部の超音波探傷不良が多
発する。Ｖはその析出硬化作用のために強度上昇に有効
な元素として添加されることがあるが、0.010％
以下ではその効果は小さく、0.150％を超えると
低温靭性が悪化する。 Tiは結晶粒微細化および強度上昇のために添
加されることがあるが、0.005％以下ではその効
果はほとんどなく、0.150％を超えると鋼板の表
面欠陥が多発する。 Zrは硫化物の形態制御および結晶粒微細化のた
めに添加されることがあるが、0.005％未満では
その効果が小さく、0.150％を超えると鋼材の表
面欠陥が多発する。 Moは低温靭性を悪化させずに強度を高める元
素として添加されることがあるが、0.05％未満で
はその効果は小さく、0.50％を超えると鋼管の溶
接熱影響部の低温靭性が著しく悪化する。 Cuは低温靭性を悪化させずに強度を高める元
素として添加されることがあるが、0.10％未満で
はその効果は小さく、1.00％を超えると赤熱脆性
が生じる。 Niは低温靭性を高め、かつ強度を上昇させる
元素として添加されることがあるが、0.10％未満
ではその効果は小さく、一方パイプライン用大径
鋼管に要求される低温靭性の範囲では4.00％を超
えるNi量は不必要であり、高価でもあるので上
限を4.00％におさえた。 Crは強度を高めるために添加されることがあ
るが、0.10％未満ではその効果はほとんどなく、
1.00％を超えると低温靭性が著しく劣化する。 REMまたはCaは硫化物の形態制御を行い、圧
延方向に直角な方向の衝撃吸収エネルギーを増加
させるために添加されることがあるが、それぞれ
0.020％または0.010％を超えると鋼板の表面およ
び内部欠陥が多発する。次に本発明における圧延条件の限定についてそ
の理由を説明すると、連続鋳造されたスラブの厚
さを300mmから最終製品の厚さの３倍までとした
のは、スラブ厚が300mmを超えると、本発明で示
された圧延開始温度までの冷却に比較的長時間を
要し、その間にNbの炭窒化物が析出して、制御
圧延による強度と靭性の向上がほとんどなくな
り、また最終製品厚の３倍未満のときには効果的
な制御圧延が行えないからである。圧延前スラブの表、裏面および端部の保温を20
分以内としたのは保持時間がこれより長くなる
と、その間にNbの炭窒化物がすべて析出してし
まつて目的とする高強度が得られなくなるからで
ある。粗圧延開始温度を1000〜750℃としたのは、開
始温度が1000℃を超えるときには十分な強度と靭
性が得られず、また750℃未満のときにも低温靭
性が悪化するからである。仕上圧延終了温度をAr₃〜650℃としたのは、
終了温度がこの範囲をはずれると、第１図に示す
ように低温靭性が悪化するからである。第１図は、Ｃ：0.07％，Si：0.25％，Mn：1.65
％，Ｐ：0.015％，Ｓ：0.002％，Nb：0.036％，
Ａ：0.024％，Ｖ：0.071％、残部実質的にFeか
らなる組成の熱延鋼板について、仕上圧延終了温
度とシヤルビー衝撃試験における破面遷移温度℃
（vTrs）との関係を示したものである。圧延工程中の700℃以上における圧延なしの空
冷時間の総和を60秒以内としたのは、60秒を超え
るときには、第２図に示すようにシヤルピー衝撃
試験における延性―脆性遷移温度が高くなるから
である。第２図は、Ｃ：0.070％，Si：0.24％，Mn：
1.67％，Ｐ：0.015％，Ｓ：0.003％，Nb：0.040
％，Ａ：0.023％，Ｖ：0.070％、残部実質的に
Feからなる組成の熱延鋼板について、圧延工程
中の700℃以上の温度における空冷時間の総和と
シヤルピー試験における破面遷移温度℃
（vTrs）との関係を示している。本組成の鋼板に
おけるAr₃温度は750〜770℃である。以下に本発明方法の実施例について説明する。次の表に示されている化学成分の組成をもつ鋼
Ａ〜Ｑから連続鋳造法によつて、150〜250mm厚の
スラブを製造し、同表に示すとおりの本発明によ
る圧延各条件によつて鋼板とした。なお表に示す
スラブの加熱は誘導加熱コイルにより行つた。比較鋼板Ｒ―Ｚ，α，β，γについての加熱と
圧延の条件は、アンダーラインを付したものが本
発明の条件から外れている。

【表】

【表】本発明の方法による熱延鋼板と比較するため、
本発明の鋼とほゞ同一ないし類似する組成をもつ
鋼Ｒ〜Ｚ，α，β，γ、本発明で定める各製造条
件に適合していない製造条件によつて、連続鋳造
したスラブから同じ厚さの熱延鋼板を製造し、同
じくその強度と低温靭性を同表に示した。同表によれば、本発明の方法による熱延鋼板の
降伏応力及び引張強さは、その平均値が本発明に
よらない比較鋼板のそれらよりも大きくなつてお
り、本発明によるもののシヤルピー破面遷移温度
は−110℃以下で最低が−148℃であるのに対し、
比較鋼板のそれは最低で−98℃であるにすぎな
い。また本発明による鋼板の−100℃におけるシ
ヤルピー吸収エネルギーは7.5〜12.1Kg・ｍを示
すのに対し、比較鋼板のそれは0.5〜4.2Kg・ｍを
示すのにすぎない。すなわち、本発明で対象とす
る組成からなる鋼は、本発明で規定する加熱及び
圧延条件に適合する製造方法による場合にのみ、
目的とする高強度で低温靭性のすぐれた熱延鋼板
に製造し得ることは明らかである。本発明の方法により製造される鋼板はパイプラ
イン用高張力大径鋼管のみならず、造船用、橋梁
用及び圧力容器用部材にも適用できる。以上詳細に述べてきたとおり、本発明によれ
ば、ホツトストリツプミルによる圧延作業におい
て、低温領域での長時間加熱を回避して、低温仕
上圧延を行うことができるのであつて、特許請求
の範囲に記載した特定組成の鋼から連続鋳造法で
スラブをつくり、これを特許請求の範囲に記載し
た加熱、圧延の各条件によつて圧延することによ
り、高度の低温靭性と強度を具備する熱延鋼板を
製造することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による熱延鋼板について、仕上
圧延終了温度とシヤルピー衝撃試験による破面遷
移温度℃（vTrs）との関係を示したものであ
る。第２図は、本発明による熱延鋼板について、
圧延工程中の700℃以上の温度における空冷時間
の総和とシヤルピー衝撃試験による破面遷移温度
℃（vTrs）との関係を示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：≦0.15％，Si：≦0.70％，Mn：0.50〜
2.50％、Ｐ：≦0.025％，Ｓ：≦0.005％，Nb：
0.010〜0.150％，Ａ：≦0.070％を含み、残部は
実質的にFeからなる組成の鋼を、連続鋳造法に
よつて、その厚さが300mmから最終製品の厚さの
３倍までのスラブに製造し、このスラブを連続鋳
造のまま、あるいはその表面、裏面及び端部を保
温するように20分以内その放熱を防止するか又は
加熱した後、スラブの表面温度が1000℃〜750℃
になつた時点で粗圧延を開始し、次いでAr₃〜
650℃で仕上圧延を終了するに際し、圧延工程中
の750℃以上における圧延していない空冷の時間
の総和が60秒以下とすることを特徴とする、低温
靭性がすぐれた高張力鋼板の製造方法。２Ｃ：≦0.15％，Si：≦0.70％，Mn：0.50〜
2.50％、Ｐ：≦0.025％，Ｓ：≦0.005％，Nb：
0.010〜0.150％，Ａ：≦0.070％、さらにＶ：
0.010〜0.150％，Ti：0.005〜0.150％，Zr：0.005
〜0.150％，Mo：0.05〜0.50％，Cu：0.10〜1.00
％，Ni：0.10〜4.00％，Cr：0.10〜1.00％，
REM、：≦0.020％，Ca：≦0.010％の１種又は
２種以上を含み、残部は実質的にFeからなる組
成の鋼を、連続鋳造法によつて、その厚さが300
mmから最終製品の厚さの３倍までのスラブに製造
し、このスラブを連続鋳造のまま、あるいはその
表面、裏面及び端部を保温するように20分以内そ
の放熱を防止するか又は加熱した後、スラブの表
面温度が1000℃〜750℃になつた時点で粗圧延を
開始し、次いでAr₃〜650℃で仕上圧延を終了す
るに際し、圧延工程中の750℃以上における圧延
していない空冷の時間の総和が60秒以下とするこ
とを特徴とする、低温靭性がすぐれた高張力鋼板
の製造方法。