JPWO2020153407A1 - 高マンガン鋼鋳片の製造方法、および、高マンガン鋼鋼片または鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 質量%で、C:0.10%以上1.3%以下、Si:0.10%以上0.90%以下、Mn:10%以上30%以下、P:0.030%以下、S:0.0070%以下、Al:0.01%以上0.07%以下、Cr:0.1%以上10%以下、Ni:0.01%以上1.0%以下、Ca:0.0001%以上0.010%以下、N:0.0050%以上0.2000%以下を含有し、更に、任意添加元素として、Mg:0.0001%以上0.010%以下、REM:0.0001%以上0.010%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する溶鋼を連続鋳造して鋳片を製造するにあたり、連続鋳造機内または次工程の熱間圧延用加熱炉装入までの搬送工程で、表面温度が600℃以上1100℃以下の前記鋳片に下記(1)式で算出される加工歪み量が3.0%以上10.0%以下となる加工歪みを付与する、高マンガン鋼鋳片の製造方法。
加工歪み量(%)=ln(加工前の鋳片の断面積/加工後の鋳片の断面積)×100・・・(1)
[2] 表面温度が下記(2)式で算出されるTp以上である前記鋳片に、前記加工歪みを付与する、上記[1]に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。
Tp(℃)=600+15[%C]2+333[%C]−4[%Mn]+40[%Cr]・・・(2)
(2)式において、[%C]、[%Mn]、[%Cr]は、前記鋳片のC、Mn、Crの含有量(質量%)である。
[3] 前記鋳片の成分組成は、さらに下記(3)式を満足する、上記[1]または上記[2]に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。
[%Mn]×([%S]−0.8×[%Ca])≦0.10・・・(3)
(3)式において、[%Mn]、[%S]、[%Ca]は、前記鋳片のMn、S、Caの含有量(質量%)である。
[4] 上記[1]から上記[3]のいずれかに記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法で製造された鋳片を熱間圧延して鋼片または鋼板を製造する、高マンガン鋼鋼片または鋼板の製造方法。
Cは、オーステナイト相の安定化と強度の向上を目的として添加される。Cの含有量が0.10%未満では必要な強度が得られない。一方、Cの含有量が1.3%を超えると炭化物やセメンタイトの析出量が過大となり靱性が低下する。このため、Cの含有量は0.10%以上1.3%以下である必要があり、0.30%以上0.8%以下であることが好ましい。
Siは、脱酸と固溶強化を目的として添加される。この効果を得るには、Siの含有量が0.10%以上である必要がある。一方、Siは、フェライト安定化元素であり、多量に添加すると高マンガン鋼のオーステナイト組織が不安定になる。このため、Siの含有量は0.90%以下である必要がある。したがって、Siの含有量は0.10%以上0.90%以下である必要があり、0.20%以上0.60%以下であることが好ましい。
Mnは、オーステナイト組織を安定化し、強度の増加をもたらす元素である。特に、Mnの含有量を10%以上とすることによって、オーステナイト鋼に期待される非磁性および低温靱性といった特性が得られる。一方で、一般にオーステナイト鋼は熱間加工性に乏しく、中でも高マンガン鋼は連続鋳造や熱間圧延時の割れの感受性が高い材料として知られている。特に、Mnの含有量が30%を超えると加工性が著しく低下する。従って、Mnの含有量は10%以上30%以下である必要があり、20%以上28%以下であることが好ましい。
Pは、鋼中に含まれる不純物元素であり、靱性の低下や熱間脆化を招く。このため、Pの含有量は少ないほどよいが、0.030%までは許容できる。したがって、Pの含有量は、0.030%以下である必要があり、0.015%以下であることが好ましい。
Sは、鋼中に含まれる不純物元素であり、MnS等の硫化物が起点となって靱性を低下させる。このため、Sの含有量は少ないほどよいが、0.0070%までは許容できる。したがって、Sの含有量は、0.0070%以下である必要があり、0.0030%以下であることが好ましい。
Alは、脱酸を目的として添加される。必要な脱酸効果を得るには、Alの含有量が0.01%以上である必要がある。一方、Alの含有量が0.07%を超えるほど添加されても脱酸効果は頭打ちとなると同時に過剰なAlNが生成して熱間加工性が低下する。したがって、Alの含有量は0.01%以上0.07%以下である必要があり、0.02%以上0.05%以下であることが好ましい。
Crは、固溶強化を目的として添加される。このため、Crの含有量は0.1%以上である必要がある。一方、Crを多量に添加すると高マンガン鋼のオーステナイト組織が不安定になり、脆化の原因となる粗大炭化物が析出する。したがって、Crの含有量は10%以下が必要であり、7%以下であることが好ましい。
Niは、オーステナイト組織を安定化し、炭化物の析出抑制に寄与する元素である。このため、Niの含有量は0.01%以上である必要がある。一方、Niを過剰に添加するとマルテンサイトが生成しやすくなるので、Niの含有量は1.0%以下である必要があり、0.02%以上0.8%以下であることが好ましい。
Caは、適量添加すると微細な酸化物や硫化物を形成し、析出介在物による粒界脆化を抑制する。このため、Caの含有量は0.0001%以上である必要がある。一方、Caの含有量が過剰になると、析出介在物が粗大化し、逆に粒界脆化を促進する。このため、Caの含有量は0.010%以下である必要がある。Caの含有量は、0.0005%以上0.0050%以下であることが好ましい。
Nは、オーステナイト組織を安定化させ、固溶および析出によって強度を増加させる。この効果を狙って、Nの含有量は0.0050%以上である必要がる。一方、Nの含有量が0.2000%を超えると熱間加工性が低下する。このため、Nの含有量は0.0050%以上0.2000以下である必要があり、Nの含有量は、0.0050%以上0.1000%以下であることが好ましい。
マンガン濃度が10質量%より低い鋼において、熱間圧延時の鋼片に割れが発生しないと考えられるRA値は60%以上である。しかしながら、マンガン濃度が10質量%以上の高マンガン鋼では、図1に示すように、RA値が60%以上であっても鋼片に割れが発生する温度領域があることが確認された。この結果と、高温引張試験実施後の試験片破断面の光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(SEM)の観察結果とから、RA値が低下した温度領域を以下の領域I、領域IIおよび領域IIIに区分して高マンガン鋼の割れ原因を推定した。
加工歪み量(%)=ln(加工前の試験片の断面積/加工後の試験片の断面積)×100・・・(6)
図2に示すように、600〜1100℃の温度域で3.0%以上の加工歪みを付与することで、結晶粒径を1/2以下にできることが確認された。本結果は、高温で歪みを受けることで動的再結晶が進行し、オーステナイト粒が微細化したものと考えられる。
上記(1)式において、加工前の鋳片の断面積とは、加工歪みを付与する前の鋳片の鋳造方向(鋳片の進行方向)に対し垂直な断面の面積であり、加工後の鋳片の断面積とは、加工歪みを付与した後の鋳片の鋳造方向(鋳片の進行方向)に対し垂直な断面の面積である。
なお、上記(2)式において、[%C]、[%Mn]および[%Cr]は、鋳片の成分組成におけるC、MnおよびCrの含有量(質量%)である。
なお、上記(3)式において、[%Mn]、[%S]および[%Ca]は、鋳片の成分組成におけるMn、SおよびCaの含有量(質量%)である。
2 微細炭化物(M23C6)
3 粗大なオーステナイト柱状晶
4 粗大炭化物(M23C6)
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.10%以上1.3%以下、
Si:0.10%以上0.90%以下、
Mn:10%以上30%以下、
P:0.030%以下、
S:0.0070%以下、
Al:0.01%以上0.07%以下、
Cr:0.1%以上10%以下、
Ni:0.01%以上1.0%以下、
Ca:0.0001%以上0.010%以下、
N:0.0050%以上0.2000%以下を含有し、
更に、任意添加元素として、Mg:0.0001%以上0.010%以下、REM:0.0001%以上0.010%以下を含有し、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する溶鋼を連続鋳造して鋳片を製造するにあたり、
連続鋳造機内または次工程の熱間圧延用加熱炉装入までの搬送工程で、表面温度が600℃以上1100℃以下の前記鋳片に下記(1)式で算出される加工歪み量が3.0%以上10.0%以下となる加工歪みを付与する、高マンガン鋼鋳片の製造方法。
加工歪み量(%)=ln(加工前の鋳片の断面積/加工後の鋳片の断面積)×100・・・(1) - 表面温度が下記(2)式で算出されるTp以上である前記鋳片に、前記加工歪みを付与する、請求項1に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。
Tp(℃)=600+15[%C]2+333[%C]−4[%Mn]+40[%Cr]・・・(2)
(2)式において、[%C]、[%Mn]、[%Cr]は、前記鋳片のC、Mn、Crの含有量(質量%)である。 - 前記鋳片の成分組成は、さらに下記(3)式を満足する、請求項1または請求項2に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。
[%Mn]×([%S]−0.8×[%Ca])≦0.10・・・(3)
(3)式において、[%Mn]、[%S]、[%Ca]は、前記鋳片のMn、S、Caの含有量(質量%)である。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法で製造された鋳片を熱間圧延して鋼片または鋼板を製造する、高マンガン鋼鋼片または鋼板の製造方法。
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