JPS63105924A - 低温靭性の優れた鋼板の製造法 - Google Patents

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、低温靭性の優れた鋼板の製造方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

近年、エネルギー開発が寒冷地や極地で行われ、かつ深
海化している。そのため海洋構造物の巨大化が著しい、
これに従い、使用鋼材に従来にない良好な低温靭性が要
求されている。特に靭性低下の著しい板厚中心部の靭性
向上及び溶接継手の熱影響部の靭性（ＨＡＺ靭性）向上
が要求されている。また、構造物の大型化に従い、使用
鋼材の厚手化が進んでいる。

以上のように、最近の海洋構造物用鋼材では、厚手材に
かかわらず、板厚中心部靭性及びＨＡＺ靭性の良好なも
のが求められている。鋼板の板厚中心部は厚手化（ここ
で言う厚手材とは板厚５０鶴以上の鋼板を指す、）に従
い、靭性が低下する。

そのため、厚手になっても板厚中心部の靭性が低下しな
い圧延方法、成分系が検討されている。

例えば、提案されたものとして特開昭５９−２１１５２
９号公報が公知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、これらのものは鋼板つまり母材についてのみ
の靭性向上対策である。溶接構造物全体として見た場合
に、その靭性が最も低下している部分の一つはＨＡＺで
ある。それゆえ、構造物の安全性を高めるためには、母
材の板厚中心部の靭性だけでなく、ＨＡＺ靭性も向上さ
せる必要がある。

ところが、この両者の特性を同時に向上させるには、困
難を伴い有効な方法がないのが実情である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、以上の如き問題を解決するため、なされたも
ので、その要旨とするところは、重量比にてｃ：ｏ、ｏ
２〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ　：
　０．５０〜２．５０％、Ｍｏ：０．０２〜０．１％、
Ａｉ：　　０．００５〜０．１０％残部Ｆｅ及び不可避
不純物とした鋼又は更にＣｒ：１．０％以下、ＶＦｅ．
２０％以下、Ｃｕ：２，０％以下、のうち１種または２
種以上を含有し、更にＮｉ：４．５％以下、’ｒｔ：ｏ
、２％以下、Ｃａ　：　０．０００５〜０．００５％の
うち１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避
不純物とした綱を、Ａｃ３〜１０５０℃に加熱し、Ａｒ
３〜８５０℃の温度において圧下率５０〜７０％の圧延
を行い、圧延後水冷したのち焼戻し処理することを特徴
とする低温靭性の優れた鋼板の製造法である。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、多数の実験の結果得られた知
見に基づき、厚手材の板厚中心部靭性とＨＡＺ靭性の両
者を向上させる方法を見出したものである。

厚手材の板厚中心部靭性向上に関しては、従来は公知の
特開昭５９−２１１５２９号公報でも述べられているよ
うに、再結晶抑制効果のあるＮｂ添加鋼の制御圧延及び
必要に応じて制御冷却により達成していた。しかし、後
述するように、ＨＡＺ靭性向上の面からはＮｂ添加は極
力細道けるべきである。

本発明においては、このＮｂに代わり再結晶抑制効果の
ある元素としてＭｏを見出し、しかも、ＨＡＺ靭性向上
のためＭｏを極微量添加することを提案しているのであ
る。さらに、Ｎｂを添加しておらないため、従来のよう
に、Ｎｂの固溶温度以上に加熱する必要もなく、加熱ｒ
粒の粗大化の起こらない１０５０℃以下の加熱で充分で
あること等、公知の文献と決定的に異なっている。

ＨＡＺ靭性に関しては、最近の厳しい低温靭性の要求、
特に、ＨＡＺの局部脆化部に大きく支配される新しい評
価法であるＣＴＯＤ試験の要求に伴い、従来よりももっ
とミクロな脆化域が問題になってきた。

ＨＡＺ靭性に有害だと考えられていたＮｂ関しては、従
来、単に、溶接熱サンクルにより、Ｎｂが析出し、脆化
が起こると考えられていた。

これらに対し、ＮｂのＨＡＺ靭性に及ぼす影響を詳細に
調べた結果、厚手材で普通行われる多層盛溶接において
、最初の熱サイクルにより、１４００℃以上に加熱され
粗粒になった部分が、後続パスの熱サイクルＡｃ＋　変
態点直上に加熱されると、多数の高炭素の島状マルテン
サイトが発生し、非常に靭性を低下させる。

実際の多層盛溶接では、さらに、後続パスにより、この
高炭素マルテンサイトも焼戻されて一部無害化するが、
Ｎｂの存在により、この焼戻しによる島状マルテンサイ
トの分解が遅れる。そのため、Ｎｂの無添加とすること
により、ＨＡＺ靭性を格段に向上する。

以上のように板厚中心部靭性にはＮｂ添加が必要である
が、ＨＡＺ靭性からはＮｂ無添加がよいという相反する
要求を満足させるため、板厚中心部靭性向上には微量Ｍ
ｏの添加、ＨＡＺ靭性向上にはＮｂ無添加とすることで
、！厚中心部靭性とＨＡＺ靭性の両者を同時に向上する
０本発明はこのような知見をもとになしたものである。

次に本発明における成分限定理由を述べる。

Ｃは安価に強度を上昇させる元素で強度確保のため、０
．０２％以上必要であるが、多量に添加すると、綱の靭
性及び溶接性を害するので上限を０．３０％とした。

Ｓｉは鋼の脱酸のため０．０５％以上必要であるが、多
くなると溶接性を害するので、上限を０．６％とする。

Ｍｎは強度確保のため０．５０％以上必要であるが、多
くなると溶接性、靭性の劣下を招くため上限を２．５％
とする。

Ａｌは脱酸のため、０．００５％以上必要であるが、多
くなると靭性が著しく劣下するため０．１％を上限とす
る。

Ｍｏは本発明の主要な元素であるが、第１図に示すよう
に０．０２％以下ではＭｏによる再結晶抑制効果がなく
なり、母材靭性が低下する。０．１％以上では、ＨＡＺ
靭性が低下するため、０．０２〜０．１％に限定する。

第１図の試料の化学成分、圧延条件、溶接条件は次の通
りである。

化学成分（％） ＣＳｉ　　Ｍｎ　　　Ｐ　　　Ｓ　　ＡＪ　　　Ｍｏ　
　　Ｆｅ０．０Ｂ　０．２１１．５１０．００？　０．
００３０．０３０〜０．２残圧延条件 １０００℃加熱、８５０℃以下圧下率６０％、仕上板厚
５０ｆｉ、水冷停止１２０℃、焼戻し５５０　℃ 溶接条件 潜弧溶接　入熱４０ＫＪ１０１１ 本発明は上記の基本成分の他に、要求される鋼の特性に
応じて、次の元素を選択的に添付することができる。

ｖ！、ｔｆ出硬化による強度上昇に有効な元素であるが
、多くなると溶接性を阻害するため０．２％以下とする
。

Ｃｕは強度上昇に有用な元素であるが、多くなると熱間
加工の際割れを発生しかつ溶接性を害するため２．０％
以下とする。

Ｃｒは焼入性を向上させ強度上昇に有用な他、耐食性に
有用な元素であるが、多くなると靭性、溶接性を阻害す
るため１．０％以下とする。

Ｔｉはオーステナイト粒の粗大化を防ぎ靭性向上に有用
でまた析出硬化により強度上昇に有用な元素であるが、
多くなると溶接性を阻害するため０．２％以下とする。

Ｎｉは、靭性、焼入性に有用な元素であるが、高価な元
素であるため４．５％以下とする。

Ｃａは鋼中硫化物の形態制御により、Ｚ方向の材質改善
に有効であるが、多くなると鋼中介在物が増し靭性、溶
接性を害するため０．０１％以下とする。

これらの添加元素のうち、Ｖ　Ｎ　Ｃｕ　％　Ｃｒは主
に強度上昇に有用な元素で、１ｍ又は２種以上添加する
。又、Ｔｉ５Ｎｔ、Ｃａは主に靭性向上に有用な元素で
、１種又は２種以上添加する。

次に、加熱、圧延、冷却条件について限定理由を述べる
。

加２８温度は、オーステナイト粒の細粒化のため上限を
１０５０℃としている。板厚の増大に従い、圧延による
細粒化効果が内部に及びに（くなるため、加熱によるオ
ーステナイト粒の細粒化が重要となってくる。そのため
上限を１０５０℃と低（設定している。下限はオーステ
ナイト化温度のＡｃコ変態点とする。

熱間圧延はａＬ以上８５０℃以下で５０％以上圧下する
。これは、Ａｒ３以下の二相域で圧延すると靭性が低下
し、８５０℃より高温での圧延及び５０％より少ない圧
下率では、細粒加が充分なされないためである。圧下率
の上限は制御圧延の効果の飽和しだす７０％とする。

次に熱間圧延後の水冷は、高温の状態から冷却水を噴射
して２５０℃以下の温度まで急冷するもので、これによ
って強度上昇を得るものである。

この水冷はオンライン上で冷却することが最も能率的で
あるが、オフラインで水冷しても良いことは云うまでも
ない。

次に焼戻しは、水冷により強度の上昇が達成されるが、
靭性の低下があるため、靭性の回復向上を目的として行
うもので、３５０〜６５０℃の範囲に加熱して行うもの
である。

これによって高強度と高靭性を同時に達成することがで
きる。

〔実施例〕

供試材の化学成分を第１表に示し、加熱、圧延、冷却、
焼戻し条件を第２表に示し、得られた鋼板の機械的性質
を併せて第２表に示す。

これらの鋼板は転炉出鋼後厚さ２４５Ｈに連続鋳造した
スラブあるいは、鋳型造塊後分塊圧延したスラブを用い
て製造した。

以上の通り本発明法を適用して得た厚鋼板Ａｌ、Ｂｌ、
ＤＩ、Ｆｌ、Ｇｌ、Ｈｌ、１１．Ｊｌ。

Ｋ１はいずれも母材の靭性が高く、しかも溶接継手部の
靭性も高いことがわかる。

これに対し、比較例のＡ２、Ｇ２、■２は加熱温度が高
いため、母材の靭性が低い、Ｆ２、Ｆ２は圧延温度が高
く８５０℃以下の累積圧下率が少ないための母材の靭性
が低い、Ｅｌ、ＬｌはＭ。

量が高いため、溶接ボンド部の靭性が低い、ＣＩ、Ｍｌ
はＭｏを添加していないため、母材の靭性が低い。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明は、従来難点であった板厚５０鶴以上
の厚鋼板の板厚°中心部の靭性を向上させるとともに、
溶接継手部の靭性向上を同時に達成したものであり、低
温靭性を要求される海洋構造物などの鋼板を提供でき、
産業上効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｏ量と母材、継手の靭性の関係を示す説明図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比にて Ｃ：０．０２〜０．３０％ Ｓｉ：０．０５〜１．０％ Ｍｎ：０．５０〜２．５０％ Ｍｏ：０．０２〜０．１％ Ａｌ：０．００５〜０．１０％ 残部Ｆｅ及び不可避不純物とした鋼をＡｃ＿３〜１０５
   ０℃に加熱し、Ａｒ＿３〜８５０℃の温度において圧下
   率５０〜７０％の圧延を行い、圧延後水冷したのち焼戻
   し処理することを特徴とする低温靭性の優れた鋼板の製
   造法。
2. （２）重量比にて Ｃ：０．０２〜０．３０％ Ｓｉ：０．０５〜１．０％ Ｍｎ：０．５０〜２．５０％ Ｍｏ：０．０２〜０．１％ Ａｌ：０．００５〜０．１０％ を基本成分とし、更に Ｃｒ：１．０％以下、Ｖ：０．２０％以下、Ｃｕ：２．
   ０％以下、 のうち１種または２種以上を含有し、更に Ｎｉ：４．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｃａ：０
   ．０００５〜０．００５％のうち１種または２種以上を
   含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物とした鋼をＡｃ＿３
   〜１０５０℃に加熱し、Ａｒ＿３〜８５０℃の温度にお
   いて、圧下率５０〜７０％の圧延を行い、圧延後水冷し
   たのち焼戻し処理することを特徴とする低温靭性の優れ
   た鋼板の製造法。