JPH01283344A - 低温靭性の優れた高強度鋼板の製造方法 - Google Patents

低温靭性の優れた高強度鋼板の製造方法

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JPH01283344A
JPH01283344A JP3794488A JP3794488A JPH01283344A JP H01283344 A JPH01283344 A JP H01283344A JP 3794488 A JP3794488 A JP 3794488A JP 3794488 A JP3794488 A JP 3794488A JP H01283344 A JPH01283344 A JP H01283344A
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JP
Japan
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temperature
steel
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toughness
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JP3794488A
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Kazuhisa Kurihara
栗原 一久
Tadashi Ishikawa
忠 石川
Takaharu Konno
今野 敬治
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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、所要成分を含有する溶鋼を凝固せしめ、政綱
がAr、+点温度以上にある間に圧延する事なくその侭
の状態から、或いは該鋼かへr、点以上の温度にある間
に圧延後、Ar3点温度以上から少なくとも下部ヘーナ
イト又はマルテンサイトの変態終了迄の温度範囲を所要
の冷却速度で連続的に冷却して造船Eグレード鋼に必要
なりT rs −80°Cレヘルを安定して得る低温靭
性の優れた高強度鋼板を製造する方法に関するものであ
る。
〈従来の技術〉 熱間圧延プロセスにおいては近年省エネルギー効果が高
いことから連続鋳造鋳片を連続鋳造後に直接熱間圧延(
以下DRと括す)する方法が実用されている。
他方では連続鋳造鋳片の厚さを製品厚さに近い50mm
〜100mmで製造する連続鋳造方法が実用化されつつ
あり、該連続鋳造方法で鋳造したスラブをDRにより鋼
板とする製造プロセスが種々、検討されている。
この場合、DRはa同時の粗大オーステナイトから圧延
を開始し、しかも従来の厚さ250〜300mmの鋳片
に加える圧下比より格段に小さい、1〜2程度の圧下比
においても安定・円滑に目標とする形状・材質が得られ
る事が望まれている。
これに応える提案の1つが特開昭60−56024号公
報に開示されている。この提案は従来の圧下比の分野に
おいて、鋼に微量のTiを添加して粗大な大型窒化物で
あるTiNの析出を抑制しつつ一部を微細なTiNとし
て析出させ、固溶状態にある残りの大部分のTiを圧延
中又は圧延後にTi (C,N)として微細に析出さセ
、T結晶粒の再結晶を阻止して微細組織を確保すると共
にTi (C,N)の析出強化により鋼を強化するもの
であって、TiとNを必須としている。
他の1つは特開昭61−213322号公報の提案であ
る。この提案は鋼にA1を全く添加セす、鋼中AI量は
不可避的な侵入量を含んで0.007%以下とし、鋼の
脱酸はTiで行い、且つ鋼の溶製、鋳造過程で鋳片内に
形成したTi酸化物系析出物を利用して鋼板の変態組織
の微細化を図るもので、鋼の変態を1粒界からではなく
、γ粒界とは独立に鋼材中に微細に分散析出したTi酸
化物系介在物から粒内変態の形で行って微細ヘーナイト
組織を得ようとするもので、AIの無添加とTiの添加
及びTi脱酸を必須としている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら特開昭60−56024号公報の提案はそ
の第5表に明らかな如く、本発明が目的としている造船
Eグレードに必要なりTrs−−80’C以下の低温靭
性が安定して得られない。
又特開昭61−213322号公報の提案もその第1表
及び第2表に明らかな如く、本発明が目的としている造
船Eグレードに必要なりTrs=−80°C以下の低温
靭性が得られない。
本発明は上記した従来技術の問題点を伴う事なく、前記
提案が達成出来なかった造船Eグレードに必要なりTr
s −−80°C以下の優れた低温靭性を有する鋼板を
変態強化によって安定して円滑に製造する方法を提供す
るものである。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記した従来技術の問題点を伴う事なく目的の
材質を有する鋼板を確保する為に次の手段を用いる事を
特徴としている。即ち、(1)重量%で、 C: 0.05−0.20!  S : ≦0.030
 XSi : 0.03−0.80Z  Al : ≦
0.100 ”1目n : 0.50〜2.00χ N
、≦0.0100χPz≦o、o25z を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
固せしめ、該鋼がAr、点温度以上にある間に圧延する
事なくその侭の状態から、或いは政綱がAr、点以上の
温度にある間に圧延後、Ar3点温度以上から少なくと
も下部ヘーナイトの変態終了温度迄の温度範囲を10〜
100°C/secの冷却速度で連続的に冷却する事を
第1の手段とするものであり、 (2)重量%で、 C・0.05〜0.20宋 S;≦0.030%Si 
: 0.03−0.80X  Al : ≦0.100
 ”IKn : 0.50−2.OOZ  N :≦0
.0100χP;≦0.025y。
を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
固せしめ、政綱がAr3点温度以上にある間に圧延する
事なくその侭の状態から、或いは政綱がAr、点以上の
温度にある間に圧延後、800°C〜300°Cの温度
範囲を10−100°C/seeの冷却速度で連続的に
冷却する事を第1の手段の具体的な手段とし、 (3)重量%で、 C: 0.05〜0,20χ S:≦0.030%Si
 : 0.03−0.80Z  Al : <0.10
0 ”AMn : 0.50−2.OOX   N :
 ≦0.0100Xp  : ≦o、o2sz を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
固せしめ、政綱がAr3点温度以上にある間に圧延する
事なくその侭の状態から、或いは政綱がArs点以上の
温度にある間に圧延後、Ar3点温度以上から少なくと
もマルテンサイトの変態終了温度迄の温度範囲を10〜
100°C/secの冷却速度で連続的に冷却する事を
第2の手段と髪するものであって、 (4)重量%で、 C: 0.05〜0.20X  S : ≦0.030
 XSi : 0.03〜0.802:  Al : 
≦0.100 ”IMn  :  0.50〜2.OO
X    N  :  ≦0.0100ZP : ≦0
.025X を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
固−uしめ、政綱がAr3点温度以上にある間に圧延す
る事なくその侭の状態から、或いは政綱がArz点以上
の温度にある間に圧延後、800°C〜50°Cの温度
範囲を10〜100°(: /secの冷却速度で連続
的に冷却する事を第2の手段の具体的な手段と寛し、 (5)重量%で、 Cr:≦1 ”X     Zr :≦0.IZNi 
: <IOZ     Nb : ≦0.1”XMO=
≦1χ    B:≦0.00:V : ≦0.2y、
Cu :≦1z Ti : ≦0.IX     Ca : ≦0.00
8Zの何れか1種又は2種以上を第1の手段及び第2の
手段並びに各手段の具体的実施手段に含む事を第5乃至
第8の手段とし、 (6)冷却後Ac、点以上の温度で焼き戻す事を第9乃
至第16の手段とするものである。
以下に各手段を構成する各要件の限定理由を説明する。
C,Si、 Mnはそれぞれ強度確保の為に添加するが
、Cは靭性、溶接性の悪化防止の為、Si= Mnは共
に溶接性悪化防止の為に各々上限を定め、P、Sは共に
不可避的に混入する不純物で、共に靭性を損なうので上
記の範囲を上限とする。
A1は脱酸剤であるが効果の飽和に基づく経済性から上
限を定め、NはP、Sと同様不可避的に混入する不純物
であるが、大入熱溶接時の熱影響部の靭性確保の為に−
L限を定めている。
又任意添加剤として母材と溶接部の強度を高めるC(N
oは熱影響部の靭性劣化の点から、母材の7  熱影響
部の靭性及び強度を高めるNi、 Tiは効果の飽和か
らくる不経済性の点から、析出強化剤としてのNb、■
は溶接部の靭性劣化の点から、延性や切り欠き靭性を向
上するZr、 Caは各々表面欠陥、鋼の清浄度低下を
防止する点から、焼き入れ性と熱影響部の靭性を向上す
るBは変態過程での熱間割れの発生を防止する点から、
耐蝕性と強度を向上するCuは溶接金属の熱間割れの発
生を防止する点からそれぞれ上限を定めている。
又圧延を本発明の目的とは関係なく必要とする時に、Δ
r3点以上の温度で圧延を終了するのは、鋼の溶製に続
く鋳造で高温状態にある鋼片の熱エネルギーを有効に活
用すると共に、粗大オーステナイト組織を維持して引き
続き行う制御冷却によって本発明が目的とする高強度と
共に優れた低温靭性を発揮する鋼板に必須の組織を経済
的に且つ生産性良く生成せしめるためである。
〈作用〉 本発明者等は、vTrs−80°C以下を示す低温靭性
の優れた高強度鋼板を熱経済性良く、円滑な操業の下に
歩留高く製造する方法を実験・検嗣した結果、前記した
従来技術の問題点を悉く解決すると共に、それ等から得
られる鋼板より優れた鋼板を製造する方法を見出した。
その実験条件及び実験結果を以下に示す。
供試鋼の鉄以外の主要成分は次の通りである。
C: 0.08χ     S : 0.010%Si
  : 0.15Z          Al  : 
0.O3XMn  :  1.50X        
    N  :  0.0035Zp : o、ol
oz 尚木供試鋼のAr3は738°Cである。
本発明者等はこの鋼を連続鋳造工程を経て鋳片とした後
、」二記した種々の条件で前記した実験を行った。
その結果を第1図及び第2図に示す。
第1図、第2図は、上記鋳片がAr3点温度に降下する
迄に圧延を終り、その後水、水蒸気、気水混合体、空気
等を使用して、冷却開始温度と冷却終了温度及び冷却速
度を種々変更し、得られた銅板の中からTSが50Kg
f 7mm”以上のものを選び、下記に示す冷却温度範
囲において、連続的に冷却した時間と冷却温度から求め
た冷却速度と鋳片の圧下比を基にそれぞれのvTrsを
示したものである。
第1図の冷却温度範囲は800°Cから300°Cであ
って、第2図の冷却温度範囲は800°Cから50°C
である。
本実験の供試鋼成分から予測して、前者は冷却温度範囲
をAr3点温度以上から下部ヘーナイト組織の変態終了
の温度範囲を含む範囲としたもであり、後者は冷却範囲
をAr3点温度以上からマルテンサイト組織の変態終了
迄の温度範囲を含む範囲としたものである。
即ち、冷却速度かの20°C/sec時と■40’C/
sec時の各々は次の通りである。
本発明者等は、実験上の諸条件、特に被冷却材の厚み方
向、長さ方向、幅方向の温度のバラツキを配慮して、各
変態開始と変態終了の完全な取り込め等から上記範囲を
定めたが、第1図、第2図の結果から上記した冷却温度
範囲は本発明の各々の目標組織を得るのに必要且つ重要
な制御冷却の温度範囲である事を確認したのである。
つまり、上記した各々の冷却温度範囲で冷却速度を10
°C/sec以上に維持すると、各目的m織即ち第1図
例は下部ヘーナイト組織が、第2図例はマルテンサイト
組織或いはマルテンサイト組織を主体として下部ベーナ
イト組織が混合共存する組織が圧下比に関係なく得られ
、得られた鋼板のTSは50Kgf/mm2以上の高強
度を示し、vT rsは一80’C以下の優れた低温靭
性を示した。
一方上記した各々の冷却温度範囲で冷却速度が10°C
/sec未溝の場合、鋼組織はフェライト・パーライト
、又は上部ヘーナイト組織となりその結果vTrsは一
80°Cに達しなかった。
現状の工業技術において冷却速度を100 ’C/se
c以上とする事は実施上の困難が大きいが、本発明の効
果はそれ以上の冷却速度に於いても原理的には変わらな
いものと思われる。
本発明は以上に述べた知見を基になされたもので、鋳造
組織の粗大オーステナイトの侭圧延を完了して、その後
の制御冷却過程で、下部ヘーナイト組織又はマルテンサ
イト組織或いはマルテンサイト組織と下部ヘーナイト組
織の混合共存組織を効率良く生成する事によって、前記
した従来技術の問題点を悉く解消して本発明の目的とす
る鋼板を製造出来る事を見出したのである。
〈実施例〉 (実施例1) 第1表に、第1、第2、第5、第6、第9、第10、第
13、第14の各発明例とそれぞれの比較例に用いた供
試鋼の成分、第2表乃至第9表の各々にそれぞれの鋼板
の製造条件とその結果得られた材質を示す。
表に明らかな如く、本発明例の調香1乃至82は何れも
vTrsは一80°C以下を、TSは50Kgf /m
m 2以上を示し目的の材質を有する鋼板が得られた。
又調香42乃至82をAc+点以下の温度で焼き戻した
ところ更に靭性は向上しvTrsは−100’Cを下回
る優れた低温靭性鋼板が得られた。
これ等の本発明例に対し、冷却条件が本発明の範囲を外
れた比較例の調香83乃至164は、下部ヘーナイト組
織が得られず、TSは50Kgf/mm2に達したもの
も見られたが、vTrsは一80°Cにも達しなかった
又調香124乃至164をAc+点以下の温度で焼き戻
したがvTrsは一80°Cにも達しなかった。
(実施例2) 第10表に、第3、第4、第7、第8、第11、第12
、第15、第16の各発明例とそれぞれの比較例に用い
た供試鋼の成分、第11表乃至第18表の各々にそれぞ
れの鋼板の製造条件とその結果得られた材質を示す。
表に明らかな如く、本発明例の調香1乃至84は何れも
vTrsは一80°C以下を、TSは50Kgf/mm
2以上を示し目的の材質を有する鋼板が得られた。
又調香43乃至84をAc1点以下の温度で焼き戻した
ところ更にvT rsは一100°Cを下回る優れた低
温靭性を示した。
それに対し冷却条件が本発明の範囲を外れた比較例の調
香85乃至168は、本発明が求める組織が得られず、
TSは50Kgf/mm2に達したものもあるがvTr
sは一80°Cにも達しなかった。
又調香127乃至16BをAc1点以下の温度で焼き戻
したが、vTrsは一80°Cに達しなかった。
〈発明の効果〉 本発明は以上の説明から明らかな如く、鋼の鋳造時の粗
大オーステナイト組織から、本発明が目的とする優れた
低温靭性と高強度を発揮する組織を生成して変態強化す
る制御冷却方法を確立したので、鋼成分に高価なTiの
添加を必須とする事なく、又酸化物系介在物による内質
劣化を伴う事なく、且つ鋳造時の粗大オーステナイト組
織の優で圧延温度調整の為の待ち時間の設定等を必要と
せずに熱間圧延を開始出来、核熱間圧延もAr1温度以
上で圧延を終了するので、鋳造鋼が持っている膨大な熱
エネルギーを最大限に利用して熱経済性の高い熱間圧延
が生産性良く行える等、この分野にもたらす効果は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は木発嬰者等の実験結果を示す図である
。 特許出願人 新日本製鐵株式会社 代 理 人 中堀 益(他2名) 第1図 圧  下  比   → 第2図 圧  下  比   仲

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、 C:0.05〜0.20%S:≦0.030%Si:0
    .03〜0.80%Al:≦0.100%Mn:0.5
    0〜2.00%N:≦0.0100%P:≦0.025
    % を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
    固せしめ、該鋼がAr_3点温度以上にある間に圧延す
    る事なくその儘の状態から、或いは該鋼がAr_3点以
    上の温度にある間に圧延後、Ar_3点温度以上から少
    なくとも下部ベーナイトの変態終了温度迄の温度範囲を
    10〜100℃/secの冷却速度で連続的に冷却する
    事を特徴とする低温靭性の優れた高強度鋼板の製造方法
  2. (2)重量%で、 C:0.05〜0.20%S:≦0.030%Si:0
    .03〜0.80%Al:≦0.100%Mn:0.5
    0〜2.00%N:≦0.0100%P:≦0.025
    % を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
    固せしめ、該鋼がAr_3点温度以上にある間に圧延す
    る事なくその儘の状態から、或いは該鋼がAr_3点以
    上の温度にある間に圧延後、800℃〜300℃の温度
    範囲を10〜100℃/secの冷却速度で連続的に冷
    却する事を特徴とする低温靭性の優れた高強度鋼板の製
    造方法。
  3. (3)重量%で、 C:0.05〜0.20%S:≦0.030%Si:0
    .03〜0.80%Al:≦0.100%Mn:0.5
    0〜2.00%N:≦0.0100%P:≦0.025
    % を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
    固せしめ、該鋼がAr_3点温度以上にある間に圧延す
    る事なくその儘の状態から、或いは該鋼がAr_3点以
    上の温度にある間に圧延後、Ar_3点温度以上から少
    なくともマルテンサイトの変態終了温度迄の温度範囲を
    10〜100℃/secの冷却速度で連続的に冷却する
    事を特徴とする低温靭性の優れた高強度鋼板の製造方法
  4. (4)重量%で、 C:0.05〜0.20%S:≦0.030%Si:0
    .03〜0.80%Al:≦0.100%Mn:0.5
    0〜2.00%N:≦0.0100%P:≦0.025
    % を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる溶鋼を鋳造凝
    固せしめ、該鋼がAr_3点温度以上にある間に圧延す
    る事なくその儘の状態から、或いは該鋼がAr_3点以
    上の温度にある間に圧延後、800℃〜50℃の温度範
    囲を10〜100℃/secの冷却速度で連続的に冷却
    する事を特徴とする低温靭性の優れた高強度鋼板の製造
    方法。
  5. (5)重量%で、 Cr:≦1%Zr:≦0.1% Ni:≦10%Nb:≦0.1% Mo:≦1%B:≦0.01% V:≦0.2%Cu:≦1% Ti:≦0、1%Ca:≦0.008% の何れか1種又は2種以上を含む事を特徴とする特許請
    求の範囲第1項乃至第4項に記載の何れかの低温靭性の
    優れた高強度鋼板の製造方法。
  6. (6)冷却後Ac_1点以下の温度で焼き戻す事を特徴
    とする特許請求の範囲第1項乃至第5項に記載の何れか
    の低温靭性の優れた高強度鋼板の製造方法。
JP3794488A 1988-01-27 1988-02-19 低温靭性の優れた高強度鋼板の製造方法 Pending JPH01283344A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006265722A (ja) * 2005-02-24 2006-10-05 Jfe Steel Kk 高張力ラインパイプ用鋼板の製造方法

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JP2006265722A (ja) * 2005-02-24 2006-10-05 Jfe Steel Kk 高張力ラインパイプ用鋼板の製造方法

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