JPS6293312A - 応力除去焼鈍用高張力鋼材の製造方法 - Google Patents

応力除去焼鈍用高張力鋼材の製造方法

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JPS6293312A
JPS6293312A JP23488785A JP23488785A JPS6293312A JP S6293312 A JPS6293312 A JP S6293312A JP 23488785 A JP23488785 A JP 23488785A JP 23488785 A JP23488785 A JP 23488785A JP S6293312 A JPS6293312 A JP S6293312A
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JP
Japan
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steel
less
strength
rolling
toughness
Prior art date
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Pending
Application number
JP23488785A
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English (en)
Inventor
Munetaka Oda
小田 宗隆
Kenichi Amano
虔一 天野
Yoshifumi Nakano
中野 善文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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 本発明は応力除去焼鈍用高張力鋼材の製造方法に係り、
特に応力除去焼鈍後の引張り特性、溶接性と低温靭性に
優れた製造方法に関し、海洋構造物用鋼や液化天然ガス
貯蔵タンク用鋼等の応力除去焼鈍用高張力鋼材の製造分
野で利用される。
海洋構造物用鋼板や液化天然ガス貯蔵タンク用鋼板には
優れた低温靭性とともに溶接性が要求される。このよう
な特性を要求される鋼板の製造法として最近発展してい
る制御冷却法は最適のものと言える。すなわち、制御冷
却による鋼のミクロ組織の改善は、高張力化および高靭
性化を可能とし、あわせて鋼の溶接割れ感受性指数の低
下を通じて鋼の溶接性を向上させるからである。
しかしながら、これらの鋼材の一部は溶接施工後の応力
除去焼鈍(以下PWHTと称する)を実施することがあ
る。PWHT後の強度は母材の炭素量に大きく影響され
るので、制御冷却によって炭素当量を低下させた鋼はP
WHTを行うと、制御冷却によって改善したミクロ組織
が破壊されるために規定の強度を確保する乙とが困難で
あるという欠点があった。
このような欠点を回避するため特開昭59−Mn 232234号公報では(C十ロー□)値を規定し、更
にNb、V、Tiの1種または2種以上を添加して制御
冷却する方法が提案されている。しかしながら、この提
案においてはNb、V、Ti以外の添加元素がないため
、本発明者らの経験では、該公報に規定されていないP
WHTの条件や板厚によって+fPWHT後の強度が十
分ではなく、その対策として添加元素を増量するとその
結果溶接性が低下する問題点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、圧延能率を低下させずに上記従来技術
の問題点を解決し、低温靭性と、溶接性が優れPWHT
による強度低下を防止できる高張力鋼の製造方法を提供
するにある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の上
記の目的は次の2発明によって達成される。
第1発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、重量比にて   C:0.02〜018%、
Si : 0.03〜0.60%、Mn : 0.5〜
2.5%可溶性Al:0.005〜006%、 Nb: o、 OO5〜0.05%、Cu : 0.0
5〜0.7%、Ni:0.05〜07% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる鋼
片または鋳片をAc3変態点〜1250℃の範囲に加熱
する段階と、前記加熱後Ar、変態点〜(Ar3変態点
+100℃)の温度範囲で圧下率が30%以上の圧延を
する段階と、前記圧延後直ちに1〜b 意の温度まで冷却する段階と、を有して成ることを特徴
とする溶接性と低温靭性に優れた応力除去焼鈍用高張力
鋼材の製造方法である。
第2発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、第1発明と同一の基本組成の他に更にTi:
0.1%以下、   V:01%以下、Mo:0.5%
以下、  Cr:0.5%以下、B:0.003%以下
、Ca:0゜01%以下、希土類金属二010%以下 −4〜 のうちから選ばれたいずれか1種または2種以上を含み
残部がFeおよび不可避的不純物から成る鋼片もしくは
鋳片を第1発明と同一条件で製造するものである。
本発明の詳細を実験により説明する。0.07%C−0
,25%S i −1,50%Mn1lllを基本とし
、これにCu、Ni、V、Nb、Tiの1種または2種
以上を添加した各種の鋼を、1150℃に加熱した後、
850〜820℃の温度範囲で圧下率40%の圧下を行
い、820℃で板厚50m+nの仕上圧延を終了し、1
0℃/Sの冷却速度で450℃まで制御冷却した鋼板の
冷却のままと600℃X2h保熱後炉冷するというP 
W HT後のそれぞれの強度(TS)および−40℃に
おけるシャルピーの吸収エネルギー(v E−4o℃)
を調査した。
それらの調査結果および冷却のままの強度からからPW
)(T後の強度を引いた値(△TS)等を第1図に示し
た。
第1図から明らかな如< 、Cu、Ni 、V、Ti 
1Nb等を単独で添加したのでは、PWHT後の強度低
下(△TS)が大きいが、Nbに015%のCuと0.
1.5%のNiを添加した鋼板のPWHT後の強度低下
は小さく靭性の劣化はない。しかし、同量のCuとNi
を、0012%のTIまたは003%のVと同時に添加
してもCu、Ni、Nbを同時に添加した鋼に比べると
PWHT後の強度低下が大きい。上記の如く、微量Nb
添加鋼にCuとN1を添加すればPWHTの強度変化が
少なく靭性の優れた鋼板の製造が可能である。
次に本発明における成分限定理由について説明する。
C: Cは強度をあげる効果があるが、002%未満では高強
度が得られず、かつ溶接熱影響部(以下HAZと称する
)の軟化が大きく、また018%を越えると溶接性が害
されるのて002〜018%の範囲に限定した。
S 1 : Slは鋼の脱酸を促進し、強度を上昇させるので少なく
とも0.03%が必要であるが、060%を越えると靭
性や溶接性を害するので、003〜060%の範囲に限
定した。
Mn : Mnも鋼板の強度を上昇する作用を有するが、05%未
満では強度および靭性が低下しHA Zの軟化が大きく
なり、一方25%を越えるとHAZの靭性が劣化するの
で05〜25%の範囲に限定した。
可溶性Al: 可溶性AJは脱酸上最低0.005%の添加が必要であ
り、一方006%を越えるとHA Zの靭性のみならず
溶接金属の靭性も著しく低下するので、上限を0.06
%、下限を0.005%に限定した。
Nb : Nbは本発明の必須添加元素である。007%C−0,
25%S i −1,5%Mn−0,15%Cu −0
15%NiにNbを0〜006%まで変化して添加した
鋼を1150℃に加熱し、850〜820℃の温度範囲
で40%の圧下量で圧延し板厚50mmの鋼板とし、た
だちに10℃/Sの冷却速度で450℃まで冷却した鋼
板の冷却のままの強度(TS)と、600X2h保熱後
炉冷の条件のPWHT後の強度(TS)と、冷却のまま
の鋼板を入熱100 k、 J /cm相当の溶接を模
擬した800〜500℃の冷却時間100秒の熱サイク
ル(最高加熱温度1400℃)を付与した試験片の一4
0℃でのシャルピーの吸収エネルギー(vE−4o)を
調査した。
これらの強度、PWHT前後の強度差(△TS)および
靭性を第2図に示した。
第2図において0005%未満のNbではPWHT後の
強度上昇が少なく、また、005%を越すNbの添加は
PWHT後の強度上昇効果が飽和し、大入熱溶接HAZ
の靭性劣化が著しいのでNbは0005〜005%の範
囲に限定した。
Cu、Ni: CuおよびN1も本発明の必須添加元素である。
007%C−0,25%S i −1,5%Mn−0,
015%Nbの鋼にCuおよびN1を単独および複合等
量添加した鋼を、1150℃に加熱し、850〜820
℃の温度範囲で圧下量40%の圧延を行って板厚50胴
とし、ただちに450℃まで10℃/Sの冷却速度で冷
却した鋼板の強度(TS)と、冷却後600X2h保熱
後炉冷した鋼板の強度(TS)を調査し、これらの強度
と両者の差(△TS)を第3図に図示した。
第3図において、Cu、Niの単独添加に比して複合添
加の方がPWHT後の強度低下が少なく優れているが、
複合添加量が01%未満では、PWHT後の強度が低く
、それぞれ005%以上の複合添加が必要なことがわか
る。また、Cu、Nlをそれぞれ07%を越えて複合添
加してもPWHT後の強度上昇効果が飽和し、かつ大入
熱溶接部の靭性が劣化するので、CuおよびNiば00
5〜07%の範囲に限定した。
上記C,Si、Mn、可溶性Aj’、Nb、Cu。
N1各限定量をもって本発明による高張力鋼材の基本組
成とするが、更にTi5V、Mo、Cr、B。
Ca、希土類金属を下記限定量以下においてこれらの1
種または2種以上を同時に含有する高張力鋼材において
も特有の効果が付加される。これらの添加元素の限定理
由は次の如くである。
Ti : Tiは母材の強度と靭性およびHAZの靭性のため添加
するが、010%を越えるとHA Zの靭性をかえって
劣化させるので010%以下に限定した。
■= ■は強度と靭性向上のためおよび溶接継手強度確保のた
め添加するが、010%を越えて添加すると母材とHA
Zの靭性を著しく劣化させるので010%を上限とした
MO: MOは圧延時のオーステナイト粒を微細かつ整粒化し、
なおかつ微細なベイナイトとマルテンサイトを生成する
ので強度と靭性を向上させるが、高価であるので上限を
05%とした。
Cr : Crは微細なベイナイトやマルテンサイトを生成し強度
と靭性を向上させるが、05%以上の添加は溶接性を害
するので上限を05%とした。
B: Bは焼入性向上元素であり、強度と靭性を向上させ、ま
たH A Zの靭性も向上させるが、0003%を越え
て添加すると靭性が劣化するめで0003%以下に限定
した。
Caおよび希土類金属(REV): CaとREMば、MnSの形態制御をし、C方向の靭性
向上に効果があり、1種または両者の混合添加を行うが
、それぞれ0.01%を越えるCaおよび0.10%を
越えるREMの添加は鋼の清浄度を悪くし内部欠陥の原
因となるので、それぞれの上限を001%および010
%とした。
次に製造条件の限定理由について説明する。加熱温度が
A c 3変態点未満ではオーステナイト化されないた
めに圧延後の鋼板の靭性が劣化し、1250℃を越える
とオーステナイト粒が粗粒となり十分な圧延を行っても
靭性が劣化するので加熱温度はAc3変態点〜1250
℃の範囲に限定した。また、Ar、変態点〜(Ar3変
態点+100℃)のオーステナイト未再結晶域で圧下率
30%以上の圧延をするのは、オーステナイト粒内に変
形帯を導入しこれをフェライトの核とし変態後の組織を
微細にするためで、30%未満の圧下率では十分な微細
組織が得られない。また圧延終了温度なAr3変態点以
上としたのはA r、変態点未満の温度における圧延で
は変形抵抗が大きく圧延能率が低下し生産量が減少する
ためである。
上記の圧延後の冷却速度の下限を1℃/Sとしたのは、
これ未満では制御冷却の効果がないためである。一方、
冷却速度の上限は制御冷却装置の能力で決まるが、対象
鋼の最小板厚25mmの場合でも通常は最大30℃/S
であるので、上限を30℃/Sとした。
次に制御冷却の冷却停止温度を600℃以下としたのは
600℃を越えると制御冷却による強度上昇効果が少な
いためである。
〔実施例〕
第1表に成分組成を示した供試鋼を溶製した。
供試鋼のうち明番4〜8および14〜20は本発明の成
分範囲を満足し、明番1〜3および9〜11は本発明の
成分範囲を外れた比較鋼であり、明番12.13は従来
鋼である。
第2表 鋼板の製造条件 これらの供試鋼を第2表に示す条件で加熱−圧延→冷却
した。冷却した鋼板および更に600℃で厚さ1インチ
(2,54cm)当り1時間保熱後炉冷という特徴をも
つPWIIT後の鋼板の強度および破面遷移温度 (v
TrS)、−40℃におけるシャルピーの吸収エネルギ
ー(vE−46)を調査した。更に△TS=(制御冷却
のままの強度)−(PWHT後の強度)および最終パス
の入熱が70 k J 7cmのサブマージアーク溶接
をしl:継手の表面から1/4tのボンドの靭性等を調
査しこれらの結果を第3表に示した。
第3表において本発明鋼4〜8および14〜20はPW
HT後の強度および靭性の低下は少なく、低C当量でも
PWHT後の強度が高いので低C当量化ができ溶接継手
の靭性は優れている。比較W41〜3および9〜11は
、本発明鋼4とNb、Ti、Cu、N1等の添加量がそ
れぞれ異なる鋼である。
比較fr41ではCuとN1が、比較鋼2ではN1が、
比較鋼3ではCuが添加されていないために本発明鋼に
比べるとPWHT後の強度が劣っている。
本発明鋼4に比して比較鋼9ばNbが添加されておらず
、比較鋼10ばNbの代りにVが添加され、比較鋼11
はNbの代りにTiが添加されている。比較鋼9〜11
とも、本発明鋼4と比べるとPWHT後の強度が劣って
いる。」二記の如(Cu。
Ni、Nbの複合添加がP W HTによる強度低下の
防止に有効である。
従来鋼12はP W HT後も十分な強度を示すが、C
当量が高いために、溶接継手の靭性が劣り、従来鋼13
はNbの添加量が多いので溶接継手の靭性が劣っている
これに対し、本発明鋼6〜8および14〜20は基本組
成に更にTi 、Cr、MoXB、Go。
REM等をそれぞれの限定量を添加したものであるが、
本発明の特徴とする優れた溶接性と低温靭性を害するこ
となく、それぞれの元素の特性を発揮している。
〔発明の効果〕
本発明は上記実施例からも明らかな如く、高張力鋼材の
成分を限定することに」=って圧延終了渇17一 度をA r s変態点以上の温度とすることができ、圧
延の能率および作業性を向上させることができた。
また加熱圧延条件および制御冷却条件を限定することに
よって、優れた低温靭性と溶接性を兼ねそなえた高張力
鋼でありながらPWHTによる強度低下を防止した高張
力鋼材の製造を可能とし、海洋構造用鋼や液化天然ガス
貯蔵タンク用鋼等に広い用途が期待されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は種々の元素を添加した種々の鋼の制御冷却およ
びPWHT後の強度と靭性を示す図面、第2図はNbの
添加量を変えた高張力鋼の制御冷却およびP W HT
後の靭性と強度を示す線図、第3図はCu、Niおよび
Cu十Niの添加量を変えた高張力鋼の制御冷却および
PWHT後の強度を示す線図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比にてC:0.02〜0.18%、Si:0
    .03〜0.60%、Mn:0.5〜2.5%可溶性A
    l:0.005〜0.06%、 Nb:0.005〜0.05%、Cu:0.05〜0.
    7%、Ni:0.05〜0.7% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる鋼
    片または鋳片をAc_3変態点〜1250℃の範囲に加
    熱する段階と、前記加熱後Ar_3変態点〜(Ar_3
    変態点+100℃)の温度範囲で圧下率が30%以上の
    圧延をする段階と、前記圧延後直ちに1〜30℃/Sの
    冷却速度で600℃以下の任意の温度まで冷却する段階
    と、を有して成ることを特徴とする溶接性と低温靭性に
    優れた応力除去焼鈍用高張力鋼材の製造方法。
  2. (2)重量比にてC:0.02〜0.18%、Si:0
    .03〜0.60%、Mn:0.5〜2.5%可溶性A
    l:0.005〜0.06%、 Nb:0.005〜0.05%、Cu:0.05〜0.
    7%、Ni:0.05〜0.7% を含み、更に Ti:0.1%以下、V:0.1%以下、 Mo:0.5%以下、Cr:0.5%以下、B:0.0
    03%以下、Ca:0.01%以下、希土類金属:0.
    10%以下 のうちから選ばれたいずれか1種または2種以上を含有
    し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる鋼片また
    は鋳片をAc_3変態点〜1250℃の範囲に加熱する
    段階と、前記加熱後Ar_3変態点〜(Ar_3変態点
    +100℃)の温度範囲で圧下率が30%以上の圧延を
    する段階と、前記圧延後直ちに1〜30℃/Sの冷却速
    度で600℃以下の任意の温度まで冷却する段階と、を
    有して成ることを特徴とする溶接性と低温靭性に優れた
    応力除去焼鈍用高張力鋼材の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02186882A (ja) * 1989-01-13 1990-07-23 Canon Inc 情報信号伝送システム
JP2006045672A (ja) * 2004-07-07 2006-02-16 Jfe Steel Kk 高張力鋼板の製造方法および高張力鋼板
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US7648597B2 (en) 2004-07-07 2010-01-19 Jfe Steel Corporation Method for manufacturing high tensile strength steel plate
JP2010202949A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Sumitomo Metal Ind Ltd ラインパイプ用鋼材の製造方法

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