JPS63307216A - 板厚中心部の靭性にすぐれた厚鋼板の製造方法 - 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］ 本発明は板厚の中心部まで優れた強靭性を有する厚鋼板
の製造法に関するものである。

［従来の技術］ 海洋構造物や橋梁等の構造部材として使用される厚鋼板
は、要求される強度が高強度化する場合のみならず、使
用される環境が厳しくなる場合にも必要な板厚は増す傾
向にある。

一方、鋼材の性質は化学成分や熱処理により決まる。最
近では低温での圧延を主体とした制御圧延法および圧延
後に引続いて冷却をおこなう加速冷却法により良好な強
度、靭性を有する厚鋼板の製造が可能となってきた。

こういった技術に特公昭４９−７２９１号公報、特公昭
５７−２１００７号公報、さらに特公昭５９−１４５３
５号公報等がある。

しかしこの方法では厚鋼板の厚みが増すに従って、板厚
中心部におよぶ圧延の効果および冷却時の板厚中心部の
冷速は小さくなるため、板厚中心部の靭性が良好な厚手
材を製造することは極めて困難であった。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明は板厚方向中心部の靭性にすぐれた板厚の大きな
鋼板の製造方法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記のような従来法の欠点を有利に排除しうる
板厚の中心部まで優れた強靭性を持った厚鋼板の製造法
であり、その要旨とする所は重量％でｃ　：　ｏ、ｏａ
〜０．２５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ　　：
　０．６〜１．８％、Ａρ：　０．００５〜０．１％、
Ｎ　：　０．００１〜０．０１０％及び必要に応じて更
にＮｂ　：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｃ
ｕ：０．５％以下、Ｎｉ：１．５％以下、Ｍｏ：０．５
％以下、Ｃｒ：１．０％以下、Ｖ　：　０．０５％以下
、Ｂ　：　０．００２％以下の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を、
鋳造後冷片にす−ぺ　　　− ることなくあるいは、冷片をＡＣ３点以上の温度に加熱
し抽出後、可及的速やかに圧下を加えた後圧下を中断し
、引続き板厚平均温度がＡｒ３点＋５０℃以下でかつＡ
ｒａ点以上の温度域になるまで２℃／ｓ以上でかつ３０
℃／ｓ以下の冷却速度で冷却し、冷却終了後板厚中心部
の温度がＡｒｓ点以上でかつＡ　ｒ　ｓ　＋５０℃以下
の温度域に低下するまで放置し、しかる後に累積圧下率
で８０％以上でかつ９９％以下で、なおかつ平均の１パ
スあたりの圧延真歪が０．２以下となるような圧下を加
えることを特徴とする。

以下本発明について詳細に説明する。

まず本発明鋼材の成分限定理由について説明する。

Ｃは鋼材を強化するために不可欠の元素であって、０．
０３％未満では所要の高強度が得られにくく、また０、
２５％を超えると溶接部の靭性が損なわれるためＯ，Ｏ
Ｓ％以上０．２５％以下に限定した。

Ｓｌは脱酸を促進しかつ強度をあげることで効果的な元
素であるので０．０１％以上添加するが、添加しすぎる
と溶接性を劣化させるため０．５％以下にとどめる。

Ｍｎは低温靭性を向上させる元素として有効であるので
０．６％以上添加するが、１，８％超添加すると溶接割
れを促進させるおそれがあるので、１．８％以下にとど
める。

ＡΩは脱酸剤として有効であるので０．００５％以上添
加するが、過量のＡΩは材質にとって有害な介在物を生
成するため上限を０．１％とした。

ＮはＡρとともに窒化物を生成し結晶粒の微細化に有効
であるが、過量のＮは溶接部の靭性を損なうため０．０
０Ｌ％以上０．’０１０％以下に限定した。

Ｎｂ、Ｔｉはいずれも微量の添加で結晶粒の微細化に有
効であるので、溶接部靭性を劣化させない程度の量を添
加しても良い。そのため添加量の上限はＮｂ、Ｔｉとも
０．０５％とする。

Ｃｕ　、　Ｎｉ　、　　Ｃｒ　、　Ｍ’ｏはいずれも焼
入れ性を向上させる元素として知られており、本発明鋼
に添加した場合鋼の強度を」二昇させることができるが
、過度の添加は溶接性を損なうことになるため、Ｃｕは
０．５％以下、Ｎｉは１．５％以下、Ｃｒは１．０％以
下、ＭＯは０．５％以下に限定した。

■は析出効果により強度の上昇に有効であるが、過度の
添加は靭性を損なうことになるため、上限を０．０５％
とした。

Ｂは焼入れ性を向上させる元素として知られており、本
発明鋼に添加した場合鋼の強度を上昇させることができ
るが、過度の添加はＢの析出物を増加させて靭性を損な
うことになるため、上限を０．００２％とした。

次に本発明の技術思想について述べる。

従来、厚鋼板の靭性を向上させる加工方法としては、オ
ーステナイトの未再結晶温度域において圧下を加えるこ
とが有効とされてきた。しかしこの方法では、板厚が厚
くなった場合に板厚中心部まで十分に圧下の効果がゆき
わたらず、圧下による靭性の向上効果は飽和してしまう
。

そこで板厚方向に故意に温度差をつけた状態で圧下を加
えることにより、板厚表層部を板厚中心部より硬化せし
め、板厚方向の変形抵抗差を増大させることにより、板
厚中心部を強圧下する手法がとられてきた。

もちろんこの方法で圧下する場合でも、板厚中心部の温
度をオーステナイトの未再結晶温度域にまで低下させる
ことが必要であることに変わりは無いが、あまり温度が
下がりすぎると板厚表層部で変態が開始しフェライトが
出現する。このフェライトは引続いて行われる圧下によ
り加工を受は靭性を損なう。

そのため板厚方向に付与できる温度差は制限されること
になり、この方法が適用できる厚鋼板の板厚にも限界が
あった。

しかるに、本発明者らは上記の限界を打破することを可
能とする新しい事実を発見し、それをもとに板厚中心部
の靭性にすぐれた本発明を完成した。

一般に高温からの冷却による降温過程で生じる変態温度
域と、低温からの加熱による昇温過程で生じる変態温度
域との間には１００℃から２００℃程度の温度差があり
、昇温過程で生じる変態温度域Ｑ− の方が高い。

そのため本発明の場合のように厚鋼板を適切な温度域ま
で一度冷却した後に復熱させる過程においては、板厚表
層部は昇温中にフェライトからオーステナイトへ変態し
、板厚中心部はいまだにフェライト変態が開始せずにオ
ーステナイト−相の状態である。

そのため復熱がある程度進行して両者の温度差が小さく
なった時点でも、板厚表層部ではフェライト主体の金属
組織を有し、板厚中心部ではオーステナイト主体の金属
組織を有するため、両者の間には大きな変形抵抗差が生
じ、板厚表層部の変形抵抗のほうがきわめて大きい。

これは第１図に示すように、フェライト主体の金属組織
とオーステナイト主体の金属組織とではその応カー歪関
係が異なり、圧延真歪で０．２以下の範囲ではフェライ
ト主体の金属組織の方が同じ歪を与えた場合の変形抵抗
が大きいためである。

以下に本発明の製造方法の限定理由を詳細に説明する。

本発明においては鋳造後冷片にすることなく鋳片を直接
圧延しても良いし、また鋳造後冷片としたものを再加熱
して用いても良い。加熱温度はＡｃ３点以上とし、特に
上限を定める必要はない。

また冷却後に板厚中心部靭性の向上をはかるための圧下
として、累積圧下率で３０％以上の圧下が必要なため、
冷却前にある程度の厚みを残して圧下を中断する必要が
ある。この場合冷却前にとくに圧下を加えなくても差支
えない。

また冷却により到達する温度域を板厚平均温度でＡｒ　
　点＋５０℃以下でかつＡｒｓ点以上としたのは、Ａｒ
ｓ点＋５０℃以」二では、板厚中心部の温度が復熱過程
で未再結晶温度域にまで下がらないためであり、またＡ
ｒｓ点以下では復熱後の板表面温度が低すぎて、引続い
て行われる圧延により多量の加工フェライトを生じて靭
性に悪影響を与えるためである。

また板厚表層部は冷却により一度オーステナイトからフ
ェライトに変態させた後、再びオーステナイトへ変態さ
せる必要があるが、冷却により到達する温度域を板厚平
均温度でＡｒｓ点以上と制限する必要があるため、冷却
時の冷却速度が小さすぎると板厚表層部で変態をする部
分の割合が小さくなりすぎて、板厚中心部を強圧下でき
なくなるため、冷却速度の下限は２℃／ｓとした。

また冷却速度が大きすぎると板厚表層部の復熱に時間が
かかりすぎるため、冷却速度の上限を３０℃／ｓとした
。

また冷却終了後板厚中心部の温度がＡ　ｒ　ａ点＋５０
℃以下の温度域に低下するまで放置する理由は、板厚中
心部の温度をオーステナイトの未再結晶温度域に低下さ
せた後圧下を加えるためである。

ただし放置しすぎると、板厚中心部においても変態が開
始してしまい靭性に悪影響をおよぼすため、放置後の板
厚中心部の温度の下限はＡｒｓ点とした。

また平均の１パスあたりの圧延真歪を０．２以下に制限
した理由は、圧延真歪が０．２以上となると板厚中心部
と板厚表層部の変形抵抗の大きさが逆転してしまうため
であり、これについては第１図に示したとおりである。

本発明は板厚中心部の靭性におよぼす圧延の効果をより
有効とするものであるため、圧延終了後に加速冷却をし
ても焼き入れ焼戻し処理をしても同等本発明の効果を損
なうものではない。

［実　施　例コ まず第１表に示す成分の本発明鋼および比較鋼について
、第２表に示す本発明方法および比較方法を適用した場
合、第３表に示した強度、靭性となり、明らかに本発明
鋼は優れた特性を示した。

一　　１２　− ［発明の効果］ この発明は、以上述べたように、板厚の大きな鋼材にあ
っても、板厚方向中心部の靭性に優れた製品を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延真歪と変形抵抗の図表である。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫圧廷真盈

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ：０．０３〜０．２５％ Ｓｉ：０．０１〜０．５％ Ｍｎ：０．６〜１．８％ Ａｌ：０．００５〜０．１％ Ｎ：０．００１〜０．０１０％ 残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる 鋼を、鋳造後冷片にすることなくあるいは、冷片をＡｃ
   ＿３点以上の温度に加熱し抽出後、可及的速やかに圧下
   を加えた後圧下を中断し、引続き板厚平均温度がＡｒ＿
   ３点＋５０℃以下でかつＡｒ＿３点以上の温度域になる
   まで２℃／ｓ以上でかつ３０℃／ｓ以下の冷却速度で冷
   却し、冷却終了後板厚中心部の温度がＡｒ＿３点以上で
   かつＡｒ＿３＋５０℃以下の温度域に低下するまで放置
   し、しかる後に累積圧下率で３０％以上９９％以下で、
   なおかつ平均の１パスあたりの圧延真歪が０．２以下と
   なるような圧下を加えることを特徴とする板厚中心部の
   靭性にすぐれた厚鋼板の製造方法。
2. （２）重量％で Ｃ：０．０３〜０．２５％ Ｓｉ：０．０１〜０．５％ Ｍｎ：０．６〜１．８％ Ａｌ：０．００５〜０．１％ Ｎ：０．００１〜０．０１０％ 更に Ｎｂ：０．０５％以下 Ｔｉ：０．０５％以下 Ｃｕ：０．５％以下 Ｎｉ：１．５％以下 Ｍｏ：０．５％以下 Ｃｒ：１．０％以下 Ｖ：０．０５％以下 Ｂ：０．００２％以下 の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を、鋳造後冷片にすることなくあ
   るいは、冷片をＡＣ＿３点以上の温度に加熱し抽出後、
   可及的速やかに圧下を加えた後圧下を中断し、引続き板
   厚平均温度がＡｒ＿３点＋５０℃以下でかつＡｒ＿３点
   以上の温度域になるまで２℃／ｓ以上でかつ３０℃／ｓ
   以下の冷却速度で冷却し、冷却終了後板厚中心部の温度
   がＡｒ＿３点以上でかつＡｒ＿３＋５０℃以下の温度域
   に低下するまで放置し、しかる後に累積圧下率で３０％
   以上でかつ９９％以下で、なおかつ平均の１パスあたり
   の圧延真歪が０．２以下となるような圧下を加えること
   を特徴とする板厚中心部の靭性にすぐれた厚鋼板の製造
   方法。
3. （３）最終圧延終了後引続き加速冷却することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項および第２項記載の板厚中心
   部の靭性にすぐれた厚鋼板の製造方法。
4. （４）最終圧延終了後引続き焼入れ焼戻し処理をするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項記載
   の板厚中心部の靭性にすぐれた厚鋼板の製造方法。