JPS6350423A - 低温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〕 本発明は低温靭性、溶接性に優れた厚手高張力鋼板の製
造方法に関し翫特に、加熱条件、圧延条件を制御して、
板厚方向に均一で且つ優れた低温靭性を有する厚手高張
力鋼板を製造する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
くかつ非常に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Ａｔ部と称す）の機械的性質が他の部分より劣る
。

特に、低温靭性の劣化が大きい。さらに、％を部は拘束
応力が最大となり、破壊の起点になりやすいので、表面
から％を部ま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（抑えることが必要である。

近年、炭素当量を減少して高強度・高靭性を得る手段と
して、制御圧延と制御冷却を組み合せた材質改善技術が
種々検討され、提案されており、例えば特開昭５７−１
６９０１９号公報記載の方法が公知である。しかしなが
ら、該方法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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、板厚が５０ｍ以上に厚くなると板厚方向に材
質差が大きくなり、特にＩ／４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、板厚中心（１％を部）と表面直下では温度差が大き
く、特に未再結晶域の圧延を開始する際に、表面と各を
部の温度差が大きくなり％を部は再結晶したり、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、最良の未再結晶域低温側で圧延が達成できて
いるＶ４を部などに比べ、Ｖ２を部の靭性が低い、一方
、圧延温度を低下させれば’Ａｔ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、変態析出し
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。従って板厚方向全域にわたって優れた低温
靭性を確保する技術開発が望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の如き問題点を有利に解決し、板厚５０ｍ
ｍ以上、引張強さ５０１＆’ｆ／ｍｕ”以上の厚手高張
力鋼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。

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％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０
％、　　Ｍｎ：　０．５０〜２．５０％、　　Ｎｂ　：
　０．００１　〜０．１０％、　Ａ／　：　０．００５
〜０．１％を含有し残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
る綱を９００〜１１５０’Ｃに加熱し、中間段階厚さま
で圧延した後一旦圧延を中断して冷却しあるいは圧延し
ないで元厚のまま冷却し板厚中心部がＡｒ、以下になる
前に再加熱しＡｒ３以下となった表面部分をＡｃ、以上
１１５０℃以下に昇熱し、次いで圧延を再開して全板厚
に亘ってＡｒ３＋ｂ 〜７０％の圧延を行い、圧延後、空冷することを特徴と
する低温靭性に優れた厚手高張力綱板の製造方法。

（２）　　重量比にて ＣＦ　０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜０．６
０％、　Ｍｎ：　０．５０〜２．５０％、　Ｎｂ　：　
０．００１〜０．１０％、Ａｘ：ｏ、ｏｏｓ〜０．１％
、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９００〜１１５０℃に加熱し、中間
段階厚さ迄圧延した後、−旦圧延を中断して冷却し、あ
るいは圧延しないで元厚のまま冷却し、板厚中心部がＡ
ｒ３以下になる前に再加熱し、Ａｒｚ以下となった表面
部分をＡｃ３以上１１５０℃以下に昇熱し、次いで圧延
を再開して全板厚に亘ってＡｒ３＋ｂ 〜７０％の圧延を行い、圧延後、空冷することを特徴と
する低温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。

前記のように、従来、板Ｊ！７．５０　ｗを越えるよう
な厚手鋼板においては板厚方向に材質差、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プロセス
が含まれるため、その宿命であり、やむを得ない現象と
考えられて来た。

しかしながら発明者らはこのような板厚方向の靭性差の
要因につき、種々検討を加えた結果、圧延前ないし圧延
中途で板厚中心がＡｒ２近くなった状態でＡｒ３以下に
低下した表層部を強制昇熱してＡｃ３以上へ上げ圧延す
ることにより、その後の制御圧延後にも板厚方向に均質
で優れた機械的性質、特に低温靭性が得られることとを
見出したものであり、本発明かかる知見にもとづいて構
成されたものである。

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もので上限を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抑制効果
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。

Ａβ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、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、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｍｏ
は主に強度上昇に有用な元素で必要に応じて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必要に応じ、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°Ｃ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、中間段階厚さ迄圧延したのち一
旦圧延を中断して冷却あるいは圧延しないで元厚のまま
冷却し、％を部がＡｒｓ以下になる前に再加熱する。す
なわち、再加熱は第１図に示すように加熱炉抽出後中間
段階厚に至らせた後、Ａｒｚ以下まで冷えた表層部を再
加熱によりＡｃ＝以上１１５０℃以下まで昇熱させるも
のである。再加熱温度を１１５０℃以下とするのは、こ
れ以上になるとオーステナイトが粗大化し靭性が低下す
るためである。

このような加熱方法により、圧延時の温度を全厚ともＡ
ｒ３〜Ａｒ３＋１００℃に、より厳密に制御すればＡｒ
、〜Ａｒ：＋＋５０℃にして次の未再結晶域圧延を行う
ことができる。この結果、表面は変態温度（Ａ３）を上
下することによる細粒化効果、Ｖ２を部は圧延温度が低
下することによる効果で、通常の加熱、空冷後、制御圧
延を開始する方法に比べて、著しく板厚全体の靭性を向
上させることができる。

しかして冷却は水冷及び空冷のいずれでもよく、また再
加熱は圧延ラインに併設した再加熱炉あるいはスラブ加
熱炉に逆送して装入し再加熱する方式でもよい。

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ず、またＡｒ３未満の温
度で圧延すると、その後の制御冷却時に十分焼きが入ら
ず所要の強度が得られないためである。

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する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靭性低
下を防ぐためである。

（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、製造条件及び得られた厚
鋼板の機械的性質を第２表に示す。

・　　以上の如く、本発明法を通用した厚鋼板Ａｌ。

Ｂｌ、ＣＩ、ＤＩ、Ｅｌ、Ｆｌ、Ｇ１．Ｈｌは何れも板
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は表面の圧延温度がＡｒ＊＋１００℃
より高温のため表面の靭性値が悪い。

Ｂ２は再加熱後の表面温度がＡｃ３未満のため表面の靭
性値が悪い。

Ｃ２，Ｄ２．Ｆ２は再加熱による温度均一化操作をして
いないため板厚方向の靭性値が不均一で、とくに％を部
の圧延温度が高いため、核部の靭性値が悪い。

Ｂ２は制御圧延圧下率が４２％と低いため板厚全体の靭
性値が悪い。

Ｆ２は再加熱後の表面温度がＡｃ＝未満であることおよ
びＩＡｔ部の圧延温度がＡｒ＝未満であるため表面およ
びＡｔ部の靭性値が悪い。

Ｇ２は加熱温度が高いため板厚全体の靭性値が悪い。

（発明の効果） 以上の如く、本発明は板厚５０菫思以上で１ｍｍ”当た
り５０ｋｇｆ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図は本発明により再加熱した場合の表面直下とＡｔ
部の温度履歴を示す説明図、第２図は再加熱をしない従
来法の温度履歴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：０．０３〜０．２０％、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９００〜１１５０
   ℃に加熱し、中間段階厚さまで圧延した後一旦圧延を中
   断して冷却しあるいは圧延しないで元厚のまま冷却し板
   厚中心部がＡｒ＿３以下になる前に再加熱しＡｒ＿３以
   下となった表面部分をＡｃ＿３以上１１５０℃以下に昇
   熱し、次いで圧延を再開して全板厚に亘ってＡｒ＿３＋
   １００℃〜Ａｒ＿３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低温靭性に
   優れた厚手高張力鋼板の製造方法。
2. （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％、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９００〜１１５０℃に加熱し、中間
   段階厚さ迄圧延した後、一旦圧延を中断して冷却し、あ
   るいは圧延しないで元厚のまま冷却し、板厚中心部がＡ
   ｒ＿３以下になる前に再加熱し、Ａｒ＿３以下となった
   表面部分をＡｃ＿３以上１１５０℃以下に昇熱し、次い
   で圧延を再開して全板厚に亘ってＡｒ＿３＋１００℃〜
   Ａｒ＿３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低温靭性に優れた厚手
   高張力鋼板の製造方法。