JPS62205230A - 脆性亀裂伝播停止特性の優れた低温用鋼板の製造方法 - Google Patents

脆性亀裂伝播停止特性の優れた低温用鋼板の製造方法

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JPS62205230A
JPS62205230A JP4812386A JP4812386A JPS62205230A JP S62205230 A JPS62205230 A JP S62205230A JP 4812386 A JP4812386 A JP 4812386A JP 4812386 A JP4812386 A JP 4812386A JP S62205230 A JPS62205230 A JP S62205230A
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steel plate
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JP4812386A
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Haruo Kaji
梶 晴男
Nobutsugu Takashima
高嶋 修嗣
Manabu Yamauchi
学 山内
Toyoaki Shiaku
塩飽 豊明
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は脆性亀裂伝播停止特性の優れた低温用鋼板の製
造方法に関する [従来技術] LPGタンク、氷海域海洋構造物、砕氷船等に使用され
る鋼板には脆性破壊に対する安全性向上の見地から、−
60℃にも達する低温環境下で優れた耐jぬ性破壊特性
とともに脆性亀裂伝播停止特性が要求される。特に大規
模破壊による膨大な損害を防止する観点から、脆性亀裂
伝播停止特性を重視する設計思想が定着しつつある0例
えばL P G !li7 Qiタンクでは、従来のC
−M n鋼に代わって脆性亀裂伝播停止特性の良、灯な
3.5%Ni鋼さらには9%Ni鋼が適用され始めてい
る。また、脆性亀裂伝播停止特性を鋼に持たせる他の方
法としては、鋼の組織をアンキュラーフェライトとする
方法が有る。
アンキュラーフェライト組織を持った鋼の製造方法には
M n、 M o等の合金成分を多量に添加して制御圧
延を行う方法が有る。又制御冷却による方法により脆性
亀裂伝播停止特性を持った鋼の製造方法も既に開示され
ている。
[発明が解決しようとする聞題点] 脆性亀裂伝播停止特性の優れた鋼には 3.5%Ni鋼さらには9%Ni鋼があるが、これら含
Ni鋼板はあまりに高価であるばかりか頻雑な溶接施工
管理が心安であると言う問題点がある。又、鋼の組織を
アンキュラーフェライトとする方法で、制御圧延による
方法では高価なM n 、 M o等の合金成分を多、
I;′Lに添加する事が必要であると言う欠点がある。
−力制御冷却による方法により脆性亀裂伝ばん停止特性
を持った鋼の製造方法では、鋼の組織がボリゴナルフェ
ライトを主体としたものであり、高価なNi量が0.8
%以上も必要であると言う欠点がある。
[発明の目的] 本発明は脆性亀裂伝播停止特性の優れた低温用鋼板で、
引張強さ:50kgf/mm2以上、シャルピー破面遷
移温度(vTrs)  ニー100℃以下であり、−6
0℃での破壊靭性値KCa値が600 kg f e 
mm172以上である鋼板の製造方法を提供すことを目
的とする。
[発明の概要] 本出願に係る第1発明は、 重量%で c  :0.005〜0.05% Si:0.05〜0.70% M n : 0 、80〜1 、80%Al:0.01
〜0.08% Nb : 0.02〜0.08% Ni:0.20〜0.80% を含有し、残部がFe及び不OTa的不純物よりなる鋼
スラブを、添加したNbが0.02%以上固溶する温度
に加熱後、組織をアンキュラーフェライトにするために
、仕上温度が(Arz+40) 〜(Ar3−20) 
℃となる温度条件で、且つオーステナイト未再結晶域圧
下量が50%以上の圧延を行い、該圧延終了後直ちに5
°C/s以上の冷却速度で冷却することを特徴とする脆
性亀裂伝播停止特性の優れた低温用鋼板の製造方法であ
る。
本出願に係る第2発明は、 重量%で C:0.005〜0.05% Si:0.05〜0.70% M n、 : 0 、80〜1 、8 OL36Al:
0.01〜0.08% Nb:0.02〜0.08% Ni:0.20〜O,aO% を含有し、かつ、 Cu   :0.05〜、00%C r   :0.05〜0.50%M o   :0.05〜0.50%V      :0.01〜0.10%T i   :0.005〜0 .020%B     :
O,0O03〜0 .0030%Ca   :0.00
05〜0.0030%REM:0.005〜0.030
%よ りなる群から1種または2種以上を含有し、残部がFe
及び不可避的不純物よりなる鋼スラブを、添加したNb
が0.02%以上固溶する温度に加熱後、組織を7ンギ
ユラーフエライトにするために、仕上温度が(Ara+
40)〜(Ar320)’(3となる温度条件で、且つ
オーステナイト未再結晶域圧下量が50%以上の圧延を
行い、該圧延終了後直ちに5°C/S以上の冷却速度で
冷却することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性の優れ
た低温用鋼板の製造方法である。
成分限定の理由を以下に述べる。
C、、ri′Lの]二限値を0−05%としたのは、鋼
の組織を7シキユラ一フエライト組織とするためである
。又下限値を0.005%としたのはC星が0.005
%以下になると鋼の機械的強度が50 kgf/mm2
以上の強度を満足しなくなる為である。
Nbはオーステナイトの再結晶を抑制し、圧延でのオー
ステナイト粒の廁粒化および変形fit’の導入を促進
させ、これらフェライト変態核の生成サイトをいちじる
しく増大させる。その結果α−γ変態時に生成する多数
のフェライト粒が7シギユラーフエライトの生成を助長
する。
このNbの効果を発揮させるには0.02%以上の添加
を必要とする。なお、0.08%以上の添加は溶接性を
阻害するため上限を0.08%とする。
Siは脱酸および強度上昇のために添加される。この効
果を有効に得るためには少なくとも0.05%を添加す
る必要があるが、しかし添加h℃が0.70%を越える
ときには溶接性が劣化するので、Sfの添加量は0.0
5〜0.70%の範囲とする。
Mnは強度上昇の効果を有するが、添加量が0.8%よ
りも少ないときは強度の上昇効果が十分でなく、一方、
、8%を越えて添加するときは溶接性を阻害するので添
加量は0.8〜、8%の範囲とする。
Alは脱酸及びAlNとして結晶粒の微細化に効果を有
する。この効果を有効に得るためには、o、oi%以上
添加することが必要である。しかし、過多に添加すると
きは靭性を阻害するので、添加量の上限を0.08%と
する。
Niはオーステナイト安定化元素であり、フェライト変
態温度を低下させ、アシキュラーフェライトの生成を助
けるために0.20%以上の添加が必要である。また0
、8%以上添加してもNiを添加した効果が飽和するた
め、添加量の上限は0.8%とする。
第2発すIにおいては第1発明の元素に加えて、 Cu  :0.05〜、00%C r  :0.05〜0.50%M o  :0.05〜0.50%v    :O,0L−0,10%T i    :0.005〜0.020%B     :
0.0003〜0.0030%Ca   :0.000
5〜0.0030%REM:0.005〜0 .030
%よ りなる群から1種または2種以上を含有化させることに
より、第1発明の呈する効果に加え強度の上昇という効
果をも呈することができる。
Cuは、HAZ靭性を劣化させることなく強度を上昇さ
せることができるが、添加量が0.05%未満では効果
がない、一方、O%を越えて添加するときは、熱間割れ
が生じやすくなるので、0.05〜、0%の範囲とする
Cr及びMoは鋼の強度を上R−させるが、過多に添加
すると溶接性を劣化させるので、添加だの上限を夫々の
元素について0.5%とする。また、添加量が0.05
%より少ないと効果がないので下限を0.05%とする
■は強度上昇に有効な元素であるが、添加量が0.01
%よりも少ないときは強度の上昇が乏しく、添加量が0
.1%を越えると溶接性を阻害するので、添加量は0.
01〜0.1%の範囲とする。
Tiは、鋼中に微細分散したTEN粒子がオーステナイ
ト粒の粗大化防止かつフェライト変態の核として有効に
作用し、フェライト結晶粒を微M■化するため母材靭性
及びHAZ靭性を改善するのに有効な元素で有り、その
最適添加量は0.005〜0,02%である。
Bはm (Mの添加により加速冷却による強度上′;、
効果を有する。しかし、添加量がo、oo。
3%よりも少ないときは、この効果は十分でなく、他方
0.0030%を越えて過多に添加するとぎは、溶接性
を阻害するので、添加量は0.0003〜0.003%
)範囲とする。
Caは材料の機械的強度等の異方性の改停、1爾ラメラ
テイア特性の向J二及び母材靭性の向−Lに有効で有る
。然し、添加量が0.0005%よりも少ないときは9
」−記効果に乏しく、一方0.003%を越えて添加し
ても効果が飽和するノテ、添加量は0.0005〜0.
003%の範囲とする。
REMもCaと同様に材質の向上に効果を右する。しか
し、0.005%よりも少ない添加によっては、上記効
果が十分でなく、他方、0.03%を越えて添加すると
きは、大型の非金属介在物が生成し、鋼の内部清浄度を
劣化させるノテ、添加量は0.005〜0.030%の
範囲とする。
次に、添加したNbが0.02%以上固溶するまで鋼ス
ラブを加熱する理由は、:51図に示す母材靭性に及ぼ
す圧送加熱時のNbの固溶、′Lとシャルピー破面遷移
温度(す”rrs)の関係から、シャルピー破面遷移温
度(νT r s )は添加したNbの固溶量が増加す
るに従い減少していき一100℃以下となるのは固溶し
たNbの量が0.02%以上と成る時であることから求
めた。固溶したNbの量が0.02%以上となる為には
、例えばcz:o、o4%では加熱温度を1050℃以
上とする必要がある。
圧延の圧下量を50%以上とした理由は第2図に示す圧
延時におけるオーステナイト未再結晶域圧下量とシャル
ピー破面遷移温度(vTrs)との関係に於て、シャル
ピー破面遷移温度(−Trs)はオーステナイト未再結
晶域圧下量の増加とともに減少していき、オーステナイ
ト未再結晶填圧下縫が50%以上となると、シャルピー
破面遷移温度(vTrs)が−ioo℃以下と成るから
である。
圧延仕上温度を(Ar3+40) 〜(Ar3−20)
”0とした理由は圧延仕上温度が(Ar3+40)℃以
上では靭性が保てず、(Arx−zo)’c以下ではセ
パレーションが発生し板厚方向の機械的特性が悪くなる
為である。
また圧延後の鋼スラブの冷却速度を5℃/sec以」二
とした理由は第3図に示す鋼スラブの冷却速度とシャル
ピー破面遷移温度 (vTrS)との関係からシャルピー破面遷移温度(v
Trs)が冷却速度の増加とともに改善され5°C/s
ecを超えた冷却速度とするとシャルピー破面遷移温度
(vT−s)が−100℃以下と成るからである。
なお、圧下は、850℃以下(未再結晶域)で50%以
上の圧下を加える。
[発明の実施例] 第1表、第2表に実施例と比較例の化学成分と圧延条件
を変えたときの機械的性質、二重引張試験での一60℃
に於るK(a値を示す、実施例は試験No、、3,7,
8.9である。このうり、No、lが第1発明の実施例
であり他は:fS2発明の実施例である。比較例のNo
2゜6は冷却速度が5℃/ s e cよりも遅く、N
4は加熱温度が低いためNbの固溶量が0.02%より
も少なく、No5は圧延什に温度が(Ar3+40)’
0よりも高<、No1OはC量が0.05%よりも多く
、MailはNb量が0.02%よりも少なく、No1
2はNiが無添加である。
実施例に於ては引張強さ: 50 k、 g f /m
 m 2以上、シャルピー破面遷移温度(vTrs) 
 : −100℃以下であり、−60℃での破壊靭性値
Kca値が600kgf・mm−3’2以上であるが、
一方、比較例に於ては引張強さ、シャルピー破面遷移温
度 (vTrs)、−60℃での破壊靭性値Kca値のうち
1項目又は2項目以上が本発明の目的を満たしていない
組織がアシキュラーフェライトである実施例と、組織が
ポリゴナルフェライトである比較例とにおいて鋼材のア
レスト特性を二重引張試験(WES3003)により、
破壊靭性値xeaにより求めると、Kcaは第4図に示
すようにアシキュラーフェライト組織の方がポリゴナル
フェライト組織より高く一60℃での破壊靭性値Kca
値が600 kg f * mm−372以上となるの
はアシキュラーフェライト組織を持った実施例の鋼であ
る。
[発明の効果] 極低C−N b系の成分組成の鋼を“高温加熱し、制御
圧延、加速冷却する21Gにより、0.2〜0.8%の
Niの添加でアシキュラーフェライト組織を生成させる
事が可能となり、その結果、引張強さが50kgf/m
m2以上で、シャルピー破面遷移温度(vTrt)が−
100℃以下であり、−60℃での破壊靭性値Kca値
が600kgf−mm−312以上で有る脆性亀裂伝播
停止特性の優れた低温用鋼板を製造することが可能と成
った。
【図面の簡単な説明】
第1図はCL材靭性に及ぼす圧延加熱時のNb固溶呈の
影響を示すグラフ、第2図は母材靭性に及ぼすオーステ
ナイト未再結晶域での圧下礒の影響を示すグラフ、第3
図は母材靭性に及ぼす冷却速度の影響を示すグラフ、第
4図は破壊悟性(+/j K t a 6tiに対する
アシキュラーフェライト組織とポリゴナルフェライト組
織による比較を示すグラフ。 第1図 5oiNb ωの 第2図 未再結晶域圧下量0の 製瑚渡(℃/s) 第4図 試験温度1/Tに (K−1)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で C:0.005〜0.05% Si:0.05〜0.70% Mn:0.80〜1.80% Al:0.01〜0.08% Nb:0.02〜0.08% Ni:0.20〜0.80% を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よりなる鋼ス
    ラブを、添加したNbが0.02%以上固溶する温度に
    加熱後、組織をアンキュ ラーフェライトにするために、仕上温度が (A_r_3+40)〜(A_r_3−20)℃となる
    温度条件で、且つオーステナイト未再結晶域圧下量が5
    0%以上の圧延を行い、該圧延終了後直ちに5℃/s以
    上の冷却速度で冷却することを特徴とする脆性亀裂伝播
    停止特性の優れた低温用鋼板の製造方法。
  2. (2)重量%で C:0.005〜0.05% Si:0.05〜0.70% Mn:0.80〜1.80% Al:0.01〜0.08% Nb:0.02〜0.08% Ni:0.20〜0.80% を含有し、かつ、 Cu:0.05〜1.00% Cr:0.05〜0.50% Mo:0.05〜0.50% V:0.01〜0.10% Ti:0.005〜0.020% B:0.0003〜0.0030% Ca:0.0005〜0.0030% REM:0.005〜0.030% よりなる群から1種または2種以上を含有し、残部がF
    e及び不可避的不純物よりなる鋼スラブを、添加したN
    bが0.02%以上固溶する温度に加熱後、組織をアン
    キュラーフェライトにするために、仕上温度が(A_r
    _3+40)〜(A_r_3−20)℃となる温度条件
    で、且つオーステナイト未再結晶域圧下量が50%以上
    の圧延を行い、該圧延終了後直ちに5℃/s以上の冷却
    速度で冷却することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性
    の優れた低温用鋼板の製造方法。
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