JPS6350428A - 板厚方向に均一な機械的性質を有する厚鋼板の製造方法 - 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） 本発明は板厚方向に均一な機械的性質を有する厚鋼板の
製造方法に関するものである。

（従来の技術） 周知の如（海洋構造物あるいは中高温用圧力容器、高速
増殖炉格納容器等に使用される鋼板は、靭性に優れ強度
も高いことが必要であるとともに、板厚の大きい（５０
ｆ１以上）ｆＪ板が使用され板厚。

方向の機械的性質差を小さくすることを要望されている
。また併せて低コストな鋼板の提供が望まれている。

近年、炭素当量を減少して高緬度高靭性を得る手段とし
て制御圧延による材質改善が種々提案され、例えば特開
昭５７−１６９０１９号公報記載の方法が公知である。

しかしながら、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５０ｍｍ以下の比較的薄いものを
対象としたものであり、このように板厚の薄い領域では
板厚方向の機械的性質はもともと比較的均一である。

一方、厚物の板厚方向の特性差を小さくする方法として
本発明者等が提案した特開昭６０−２５８４１０号公報
記載のものが公知である。この技術は板厚中心部の局部
変形率が５０％以上の圧下を必要とするもので、それに
よって高靭性が得られるが、圧延機の能力に依存すると
ころが多く、非常に大きな圧延能力を要するうえ、厚さ
が厚くなるとスラブ表面と中心部（！／Ｓｔ）の温度差
が大きくなるため、スラブ中央は再結晶してしまい、未
再結晶域の圧下率の確保が困難になる。さらに再結晶域
の圧延によってオーステナイト粒を制御する際も、温度
差により板厚位置によって結晶粒径に差が生じ靭性等が
バラつく問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように板厚が５０龍以上に厚（なると板厚方向に材
質差が大きくなり、特に板厚中心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（！、４
ｔ）部と表面直下では温度差が大きく仕上圧延を開始す
る際に、Ａｔ部は再結晶したり高温での圧延になってし
まうことが考えられる。このため最善の圧延が達成でき
ている％を部などに比べ、％を部の強度、靭性が低い。

一方、圧延温度を低下させればＶ２を部の強度、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層側の靭性
が低下する。従って、板厚各部位全体に亘って均一でか
つ高度な機械的性質を有する厚鋼板の製造技術が望まれ
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材料に解決するためになさ
れたものでその要旨とするところは、炭素鋼又は低合金
鋼スラブをＡｃ３以上１１５０℃以下に加熱し中間段階
厚さまで圧延して一旦圧延を中断して冷却するかまたは
圧延せずスラブ状態のまま冷却し表面温度がＡｒ＝より
低下する前に冷却を中止し、引きつづき加熱温度よりは
低くかつＡｒ３以上の温度に保熱し、次いで保熱温度−
７０°Ｃ以上の温度で圧延を開始し、Ａｒ３以上の温度
で３０〜７０％の圧下を施こすことを特徴とする板厚方
向に均一な機械的性質を有する厚鋼板の製造方法にある
。

前記したように従来板厚５０龍を越えるような厚手調板
においては、板厚方向に材質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。

しかしながら発明者らは、この板厚方向の材質差の要因
につき更に深く追求した結果、圧延前の温度分布が最も
影響していることを見出した。そしてスラブ冷却後ある
いは若干の圧延後第１図に示すように保熱を行なって制
御圧延前に生じた表面〜板厚中心の温度差をな（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Ｕ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。

しかして本発明で云う炭素鋼とは、好ましくはＣ：　０
．０３〜０．５０％、Ｓｉ　：　０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．５０〜２．５０％を基本成分とする鋼であり
、低合金鋼とは、上記炭素鋼をベースとして要求される
鋼の特性に応じて次の元素を含有したものを云う。すな
わち、Ｎｉ：１０．０％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、
Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｂ：０．００３％以下、
Ｃｕ　：　３．０％以下、Ａ７！：０．１％以下、Ｃａ
：０．０１％以下、Ｎ：０．０５％以下のうち１種また
は２種以上を含有し、更にＣｒ：１０％以下、ＭＯ＝２
、０％以下、Ｖ：Ｏ，Ｓ％以下のうち１種または２種以
上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物から成るもので
ある。

次に上記炭素鋼及び低合金鋼の好ましい成分範囲とその
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溶
接が困難となるので上限を０．５０％とする。

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１．０％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、靭性の低下をまねくため、上限を２．
５０％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、かつ溶接性を害すため、３．
０％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１０．０％以下とする。

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０．１％を上限とする
。

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０．１５％以
下とする。

Ａｌは脱酸のため必要であるが、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。

Ｂは、オーステナイト粒界に偏析し、焼入性を向上させ
るのに有効であり、また、ＢＮとしてオーステナイト粒
の粗大化を防止し、また、微細なりＮはＭｎＳ、　Ｔｉ
Ｎなどとともにフェライト生成核としても働く。しかし
あまり多いと靭性を害するので０．００３％以下とする
。

ＮはＡｌ、Ｔｉなどと結びついてオーステナイトの粒成
長を抑制し、あるいは、クリープ特性を向上させるのに
有効な元素である。過剰なＮが存在すると溶接性を阻害
するため、上限を０．０５％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。

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、多くなると高価になるため１０％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０．５％以下とする。

之等の元素の内、Ｃｕ、　Ｎｉ、　Ｎｂ、　Ｔｉ、　Ａ
Ｉ、　Ｂ。

Ｎ、Ｃａは主に靭性向上に有用な元素で１種または２種
以上添加する。又Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｖ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。

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単相組織とするため、Ａｃ３
以上１１５０℃以下まで加熱する。加熱温度が高くなる
とオーステナイト粒が成長してしまうため低温の方が良
く、好ましくは１０５０℃以下にすべきである。但し、
添加元素を固溶させる必要がある時、それに応じた加熱
温度とする。

次に中間段階厚まで圧延あるいは圧延なしで元のスラブ
の侭冷却し、第１図に示す如く表面温度がＡｒ３より低
下する前に該中間段階厚の鋼を加熱温度より低（Ａｒ、
以上の温度に保熱する。

スラブを中間段階厚さ迄圧延するのはスラブ厚を薄くす
ることにより、保熱を始める前のスラブの冷却速度を速
くし圧延能率を向上させるためである。

圧延しないでそのまま冷却する場合があるのは、目的と
する製品厚が厚くなると３０％以上の圧下率を施こすた
めに、初期スラブも厚くなければな、　　らないためで
ある。

スラブを加熱温度より低く、Ａｒ３以上の温度に保熱す
るのは、希望する圧延温度でスラブ全体の温度を均一に
することにより、板厚方向の圧延温度差をなくし、板厚
方向の材質を均一化するためである。

圧延開始温度を保熱温度−７０℃以上とするのは、これ
以上温度降下が大きくなると、板厚方向の温度差が大き
くなり、板厚方向の特性差が大きくなるためである。

Ａｒ３以上で３０％以上の圧延をするのは、Ａｒｚ以下
で圧延すると靭性が低下するのと、′３０％未満の圧下
では細粒化が不十分で強度、靭性が低いためである。一
方Ａｒ、以上で圧下率７０％より多く圧下をしてもその
効果が飽和するので、７０％以下とする。

実施例 供試材の化学組成を第１表に、加熱、冷却、保熱、圧延
条件等の製造条件及び最終圧延後の処理゛内容を第２表
に示し、得られた厚鋼板の機械的性質を第３表に示す。

以上の通り本発明法を適用して得た鋼板Ａｌ。

Ｂｌ、　ＣＩ、　ＤＩ、　Ｅｌ、　Ｆｌ、　Ｇ１．　Ｈ
ｌ、　Ｉｌ、　Ｊｌ、　Ｋｌ、　Ｌｌはいずれも板厚方
向の組織が均一で、材質特性差も非常に小さい。

これに対し、比較例のＡ２．Ｂ２．Ａ２．Ｌ２は保熱を
行なっていないため、板厚方向の特性差が大きく、特に
板厚中心部の靭性が著しく低い。Ｂ２゜Ｆ２は保熱前の
表面温度がＡｒ、以下になっているため、保熱中に完全
にγ−相とならず、表面の靭性が低下する。Ｃ２は加熱
温度がＡｃ３以上でないため、Ｃ１に比べ板厚全体の特
性が低下する。

Ｄ２は圧下率が２５％しかなく、Ｄｌに比べ板厚全体の
特性が著しく低い。Ｆ２は保熱後の圧延開始温度がＡｒ
３以下になっており、表層部が二相域圧延となり、中心
部との特性差が大きくなる。

Ｇ２は保熱後の温度降下が大きく、しかも、表層部が二
相域となっているため、板厚方向の特性差が大きい。■
２は保持後の温度降下が大きいため、板厚方向の特性差
が大きい、Ｈ２は保持温度がＡｒ３以下の二相域になっ
ているため、Ｈｌに比べ板厚全体の特性が低い。

（発明の効果） 以上の如く、本発明は制御圧延前に保熱し、スラブ全体
を低温均一にすることで板Ｋ　５０　ｔｍを超える厚鋼
板の板厚方向の特性差を小さくし、板厚全体にわたって
良好な特性を得ることができる。

さらに、対象鋼種が、フェライトパーライト綱から直接
焼入によって製造するような調質高張力鋼までと広範囲
にわたって適用でき、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と％ｔ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制
御圧延開始前の温度履歴を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素鋼又は低合金鋼スラブをＡｃ＿３以上１１５０℃以
   下に加熱し、中間段階厚さまで圧延して一旦圧延を中断
   して冷却するか、または圧延せずスラブ状態のまま冷却
   し、表面温度がＡｒ＿３より低下する前に冷却を中止し
   、引きつづき加熱温度よりは低くかつＡｒ＿３以上の温
   度に保熱し、次いで保熱温度−７０℃以上の温度で圧延
   を開始し、Ａｒ＿３以上の温度で３０〜７０％の圧下を
   施こすことを特徴とする板厚方向に均一な機械的性質を
   有する厚鋼板の製造方法。