JPS6350421A - 靭性に優れた厚手高張力鋼板の製造方法 - 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） 本発明は靭性に優れた厚手高張力鋼の製造方法に関する
ものである。

（従来の技術） 近年、エネルギー開発が極地化、深海化しており使用さ
れる海洋構造物は年々巨大化が著しく、また効率的なエ
ネルギー輸送のため砕氷タンカーなどの使用が必要とさ
れる。そしてこれらに使用される鋼材は板厚が厚くかつ
低温靭性が優れたものが要求される。

ところが板厚が増すと板厚方向の材質差が増し板厚中心
部（以下％を部と称す）の機械的性質が他の部分より劣
り特に低温靭性の劣化が大きい。

更に％を部は拘束応力が最大となり、破壊の起点となり
やすいので、％を部まで均一で優れた低温靭性を有する
ことが必要である。また、これらの巨大構造物に対する
安全性確保は重要な問題であり、溶接割れ性、溶接部継
手靭性等の向上のために、炭素当量を低く抑えることが
必要である。

しかして炭素当量を減少して高強度、高靭性を得る手段
として、制御圧延による材質改善技術が種々提案されて
いる。例えば提案されたものとして特開昭５７−１６９
０１９号公報記載の方法が公知である。しかるにこの技
術はラインパイプや一般造船材を対象とし、加えて板厚
５０龍以下の比較的薄いものを対象とした技術であり、
このように板厚の薄い領域では板厚方向の材質はもとも
と比較的均一である。

先にも述べた如く板厚が厚＜（５０ｔｍ以上）なると板
厚方向の材質差が大きくなり、特に％を部の靭性は著し
く低下する。この原因の一つに、従来の加熱、圧延方法
では、第２図に示すように加熱炉で加熱後粗圧延を経て
仕上圧延に至る間に鋼板温度は時間と共に低下し％を部
と表面直下では温度差が大きく、とりわけ未再結晶域の
圧延を開始するさいに、表面と’Ａｔ部の温度差が大き
くなり、’Ａｔ部は再結晶したり、未再結晶域高温側で
の圧延になってしまうことが考えられる。゛このため最
善の未再結晶域低温側圧延が達成できているＡｔ部など
に比べ％を部の靭性が低い。

一方、圧延温度を低下させれば、％を部の低温靭性の改
善は可能であるが、表面側の温度が低下しすぎ、変態し
てできたフェライトを加工することになり、表面側の低
温靭性が低下するとともに、板厚方向のミクロ組織も不
均一である。このため板厚全体が均質で優れた低温靭性
を有する厚手高張力鋼板の製造が望まれている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記の如き問題点を有利に解決し、板厚５０１
１以上、引張強さ５０　ｋｇｆ／ｎ”以上の厚手高張力
Ｓ板において、板厚方向全域にわたり靭性の均質化と向
上が可能な製造方法の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、 （１）重量比にて Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｔ：０．０５〜０．６０
％９Ｍｎ：　０．５０〜２．５０％、　Ｎｂ：　ｏ、ｏ
　Ｏ１〜０．１０％。

Ａｊｌ！　：　０．００５〜０．１％を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなる鋼を、９００〜１１５０
℃に加熱し中間段階厚さ迄圧延して一旦圧延を中断して
冷却するか、あるいは圧延しないで元厚のまま冷却し、
表面温度が計、温度を切る前に該鋼をＡｒｚ＋１５０℃
〜Ａｒ３の温度に均一に保熱し、次いでＡｒ３以上の温
度で圧下率５０〜７０％の圧延を行い、圧延後空冷する
ことを特徴とする靭性に優れた厚手高張力鋼板の製造方
法。

（２）重量比にて Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０
％。

Ｍｎ：　０．５０〜２．５０％、　Ｎｂ：　ｏ、ｏ　０
１〜０．１０％。

ｉ　：　０．００５〜０．１％を基本成分とし更にＣｒ
：１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．１％以
下。

Ｃｕ　：　２．０％以下のうち１種又は２種以上を含有
し、更にＮｉ　：　４．０％以下、Ｔｉ：０．１５％以
下、Ｃａ：０．０１％以下のうち１種又は２種以上を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を、９０
０〜１１５０℃に加熱し中間段階厚さ迄圧延して一旦圧
延を中断して冷却するか、あるいは圧延しないで元厚の
まま冷却し、表面温度がＡｒ３温度を切る前に該鋼をＡ
ｒ３＋ｂ に保熱し、次いでＡｒ＝以上の温度で圧下率５０〜７０
％の圧延を行い、圧延後空冷することを特徴とする靭性
に優れた厚手高張力鋼板の製造方法。

を要旨とするものである。

前記したように、従来板厚５０１１を越えるような厚手
鋼板において、板厚方向に材質差、特に低温靭性の差が
生じるのは圧延温度を管理する制御圧延の宿命でありや
むを得ない現象と考えられてきた。

このため本発明者等はこの板厚方向の靭性差の要因につ
いて更に深く追求した結果、通常考えられている圧延時
の板厚各部位の靭性変形、圧延による温度変化よりも、
圧延前の板厚方向温度分布が最も影響していることを見
出した。そして、その対策としてスラブのまま冷却後あ
るいは若干の圧延を行った後保熱を行って制御圧延前に
生じた表面〜％を部の温度差をなくし均一にすることに
より、その後の制御圧延後にも板厚方向に均質なミクロ
組織、機械的性質が得られることを知見し本発明を完成
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あり強度確保のため
０．０３％以上必要であるが、多量に添加すると鋼の靭
性および溶接性を害するので上限を０．２０％とした。

Ｓｔ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０．６０％とする。

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

Ｎｂはオーステナイト粒の粗大化防止と再結晶制御効果
および強度確保のため０．００１％以上必要であるが、
多くなると溶接性を阻害するため０．１０％を上限とす
る。

ＡＩは脱酸のため０．０　Ｏ５％以上必要であるが、多
くなると靭性が著しく低下するため０．１％を上限とす
る。

本発明は上記の基本成分のほかに、要求される鋼の特性
に応じて次の元素を１種または２種以上選択的に添加す
ることができる。

Ｃｒは焼入れ性を向上させ強度上昇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。

Ｍｏは焼入れ性を向上させ強度上昇に有用な元素である
が、多くなると溶接性、靭性を低下させるので１．０％
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。

■は析出硬化による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０．１％以下とする。

Ｎｉは靭性向上に有用な元素であるが、高価な元素であ
るため４．０％以下とする。

Ｔｉはオーステナイト粒の粗大化を防ぎ靭性確保に有用
であり、また析出硬化により強度上昇にも有用な元素で
あるが、多くなると溶接性を阻害するため０．１％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加し、Ｕ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、　Ｃｕ、　Ｃｒ、にＯは
主に強度上昇に有用な元素で１種または２種以上添加す
る。また、Ｔｉ、　Ｎｉ、　Ｃａは主に靭性向上に有用
な元素であり、１種または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。

加熱温度はオーステナイト粒の細粒化のため１１５０℃
以下の低温加熱がよいが、低過ぎると析出硬化元素が固
溶しなくなるため９００℃以上とするが、強度、靭性の
点からは９５０℃〜１０５０℃の範囲が最も好ましい。

これらの温度で加熱後、元厚のまま（スラブ状態）ある
いは中間段階厚さまで圧延して一旦圧延を中断して冷却
し表面の温度がＡｒ３より低下する前にＡｒ３＋１５０
℃〜Ａｒ＝の温度に設定した炉等に装入し、全体を均一
温度に保熱する。この後抽出してすぐ未再結晶域での制
御圧延を施す。このような方法により、第１図に示すよ
うに、加熱炉抽出後粗圧延−仕上圧延に至る間に生じた
板厚中心部（！４ｔ）と表面直下との温度差が解消され
、未再結晶域での制御圧延開始時に表面が二相域圧延と
なることなく、板厚中心部の圧延温度もＡｒ３直上にす
ることができる。すなわち、圧延中の温度が板厚方向で
ほぼ均一となり、板厚方向の特性差を小さくでき、これ
により板厚中心部靭性の優れた鋼板が製造できる。圧延
中の温度はＡｒｓ〜Ａｒ３＋１５０℃の範囲とするが、
全厚がＡｒｚ〜Ａｒ３＋５０℃の範囲にはいることが好
ましい。

圧延温度をこれらの温度に限定するのは、圧延温度が高
すぎると、細粒化が十分なされないためである。

これらの温度における圧下率を５０％以上とするのは、
これ以下では細粒化が十分なされず、靭性が悪いためで
ある。上限は制御圧延の効果が飽和しだす７０％とする
。

圧延後空冷するのは水冷による強度上昇を抑制し高靭性
を保つためである。

（実施例） 次に本発明の実施例と比較例を挙げる。

供試材の化学組成を第１表に示し、製造条件を第２表に
、得られた厚鋼板の機械的性質を併せて第２表に示す。

以上の通り、本発明法を適用して得た厚鋼板ＡＩ、Ｂ１
．ＣＩ、Ｄｉ、Ｅ１．Ｆｌ、Ｇｌ、Ｈｌはいずれも板厚
方向の靭性差が小さくかつ靭性値レベルが高い成績を示
す。

これに対し、Ａ２．Ｆ２は圧延終了温度力箱ｒ。

以下であるため板厚全体の靭性値が悪い。

Ｂ２．Ｈ２は保熱していないため板厚方向の温度が不均
一で特に％を部の圧延温度が高く該位置の靭性値が悪い
。

Ｃ２は保熱前の表面温度がＡｒユを下廻っており、Ａｒ
３以下で保熱を開始しているため表面の靭性値が悪い。

Ｄ２は保熱湯度が高いため強度は高いが靭性値レベルが
全体に悪い。

Ｂ２は制御圧延圧下率が低いため板厚全体の靭性値が悪
い。

Ｇ２は加熱温度が高すぎるため板厚全体の靭性値レベル
が悪い。

（発明の効果） 以上の如く、本発明は板厚５０鶴以上で１ｍ”当たり５
０ｋｇｆ以上の引張強さを有する鋼板の板厚中心部の細
粒化を加熱、圧延、冷却を制御することにより達成した
もので、板厚中心部まで含めた良好な低温靭性の確保と
成分組成及び含有量の適切な限定により低炭素当量下で
の高強度の確保を同時に可能としたもので、工業上その
効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により保熱した場合の表面直下と％を部
の温度履歴を示す説明図、第２図は保熱をしない従来法
の温度履歴を示す説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量比にて Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０
   ％、Ｍｎ：０．５０〜２．５０％、Ｎｂ：０．００１〜
   ０．１０％、Ａｌ：０．００５〜０．１％を含有し、残
   部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を、９００〜１１
   ５０℃に加熱し中間段階厚さ迄圧延して一旦圧延を中断
   して冷却するか、あるいは圧延しないで元厚のまま冷却
   し、表面温度がＡｒ＿３温度を切る前に該鋼をＡｒ＿３
   ＋１５０℃〜Ａｒ＿３の温度に均一に保熱し、次いでＡ
   ｒ＿３以上の温度で圧下率５０〜７０％の圧延を行い、
   圧延後空冷することを特徴とする靭性に優れた厚手高張
   力鋼板の製造方法。 （２）重量比にて Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０
   ％、Ｍｎ：０．５０〜２．５０％、Ｎｂ：０．００１〜
   ０．１０％、Ａｌ：０．００５〜０．１％を基本成分と
   し更にＣｒ：１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：
   ０．１％以下、Ｃｕ：２．０％以下のうち１種又は２種
   以上を含有し、更にＮｉ：４．０％以下、Ｔｉ：０．１
   ５％以下、Ｃａ：０．０１％以下のうち１種又は２種以
   上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を
   、９００〜１１５０℃に加熱し中間段階厚さ迄圧延して
   一旦圧延を中断して冷却するか、あるいは圧延しないで
   元厚のまま冷却し、表面温度がＡｒ＿３温度を切る前に
   該鋼をＡｒ＿３＋１５０℃〜Ａｒ＿３の温度に均一に保
   熱し、次いでＡｒ＿３以上の温度で圧下率５０〜７０％
   の圧延を行い、圧延後空冷することを特徴とする靭性に
   優れた厚手高張力鋼板の製造方法。