JPH01319631A - 圧力容器用極厚鋼板の製造方法 - Google Patents

圧力容器用極厚鋼板の製造方法

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JPH01319631A
JPH01319631A JP63150225A JP15022588A JPH01319631A JP H01319631 A JPH01319631 A JP H01319631A JP 63150225 A JP63150225 A JP 63150225A JP 15022588 A JP15022588 A JP 15022588A JP H01319631 A JPH01319631 A JP H01319631A
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JP
Japan
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temperature
rolling
steel
toughness
less
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JP63150225A
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English (en)
Inventor
Yutaka Tsuchida
豊 土田
Ryota Yamaba
山場 良太
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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] 本発明は石油精製等の化学反応容器用Cr −Mo鋼を
対象とし、鋼板表層部での靭性が優れた圧力容器用極厚
鋼板の製造方法に関するものである。
[従来の技術] 化学反応容器用等に用いられるCr−Mo鋼は、従来圧
延後−旦冷却し再度所定の温度(通常93000程度)
で焼入れあるいは焼ならした後、焼もどして使用されて
きた。ブラントの使用条件の高温高圧化により鋼材の高
強度化か要望され、新たな合金元素を添加した成分系開
発等の努力かなされている。
しかし、合金元素の有効利用に不可欠な高温での焼入れ
はオーステナイト結晶粒の粗大化を招き、低温靭性を低
下させる結果になっている。
これに対し、特開昭58−107415号公報あるいは
特開昭61−87818号公報などにより知られている
方法、即ち圧延ままの高温を利用し、A r a温度以
上の温度から焼入れる製造法(直接焼入れ法)では、合
金元素が十分固溶されるため、高い強度か得られると同
時に圧延によるγ粒の細粒化により、低温靭性を改善す
ることが可能である。
しかし、化学反応容器は75mm厚以上の比較的厚手の
鋼板を使用することか多く、この場合、圧延中に表層部
と内部での温度等の条件か異なるため、板厚方向に均一
な靭性を得にくい欠点かある。
[発明か解決しようとする課題] 化学反応容器は高温で使用され、高温での引張強度、ク
リープ破断強度か必要である。この他、化学反応容器は
定検時の耐圧試験か義務付けられており、使用素材に対
して板厚的各部の低温靭性が優れていることか要求され
る。
本発明方法は圧延直接焼入れ法により製造される極厚C
r−Mo鋼の欠点である鋼板表層部での靭性低下を改善
する方法を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者は、Nbを含有するCr−Mo鋼直接焼入れ祠
の表層部での材質におよほずプロセス条件の影響を種々
検討した結果、圧延開始時の表面温度を制御することに
より、表層部の靭性を改善できることを見出した。
本発明は前記の知見に基づいてなされたものであり、重
量%にて、0003〜017%、Si0.02−0,5
%、M n : 0 、3〜1 、0%、Cr:1.5
−50%、Mo : 0.5−1.5%、V : 0.
03〜0.5%、Nb:0旧〜0.1%、Al: 0.
005〜0.05%、NO1旧%以下、P : 0.0
2%以下、S:0.02%以下を基本成分とし、更に必
要によりB : 0.0002〜0.005%を単独で
、又はTl  :0.01〜0.05%と絹合わせて含
有し、残Fe及び不可避不純物からなる鋼を1100〜
1280℃に加熱した後、表面温度が950℃より低下
する前に熱間圧延を開始して、800〜1050℃で圧
延を終了し、直ちに800℃以上の温度から焼入れ焼も
どすことを特徴とする圧力容器用極厚鋼板の製造方法に
関する。
[作  用] 以下本発明について更に詳細に説明する。
Cは常温および高温の強度を高めるのに有効な元素であ
り、化学反応容器用鋼として要求される強度レベルから
、少なくても0.03%を必要とする。
C毒の増加とともに、鋼材の靭性が低下し、溶接性も悪
くなるため、上限を0.17%とする。
Siは脱酸および強度上昇のため0.02%以上添加す
るが、添加量が多いと靭性を低下するため」1限を0.
5%とする。
MnはSを固定し、強度を高めるのに有効な元素である
が、添加量が多いと材料内の偏析を著しくし、靭性の異
方性を増すため、0.3〜1.0%とする。
Pは鋼中てミクロ偏析し靭性の方向差を著しくするばか
りでなく、焼もどし時および溶接後熱処理時に粒界に偏
析し、靭性を低下させる元素であるため、減少させるこ
とが望ましいので、上限を0.02%とする。
Sは鋼中で非金属介在物MnSを形成し、靭性の方向差
を大きくし、且つシャルピー試験での上部棚エネルギー
を低下させるため、上限を0.02%とする。
Crは焼入れ性を増すとともに、焼も・どじおよび溶接
後熱処理で炭窒化物を析出し、高温強度を向上さぜる。
またCrは炭窒化物を安定化し、鋼の耐水素侵食性を向
上させるため、1.5%以上添加する。しかし、5.0
%超の添加は化学反応容器用鋼としては不必要なため、
上限を50%とする。
Moは高温強度、特にクリープ破断強度を増すために添
加する。しかし、0.5%未満の添加では効果か顕著で
なく、1.5%超では効果か飽和するため、添加量を(
)5〜15%とする。
■はそれ自体炭窒化物を形成し、強度を上昇するととも
に、Crの炭窒化物に固溶し、Cr炭窒化物をさらに安
定化する効果がある。このためには0.03%以上の添
加が必要であり、0.5%超では効果か飽和し添加量に
応じた効果か得られないため、0.03〜0.5%とす
る。
Nbは加熱・冷却の熱履歴の間に安定な炭窒化物を形成
し、鋼の高温強度を著しく向」ニさせる効果を有する元
素である。また、圧延により加工誘起析出し、結晶粒界
の移動を妨げ、再結晶粒の粗大化を阻止する。このため
、0.01%以上を添加するが、01%超では添加量に
見合った効果か得られないため、経済的に0.1%以下
に抑制する。
八βは鋼の脱酸に不可欠な元素であり、この目的から下
限を0.005%とする。しがし、Aρ添加量が高くな
ると、クリープ破断強度を害するため添加の」1限を0
.05%とする。
NはCと同様、鋼の強度を上昇させるが、通常の溶製方
法では0.03%超の添加で鋼塊p旧こ気孔を形成する
。気孔か圧延によっても未圧着であると、延性および靭
性を低下させるため、添加を003%以下とする。
尚、Bを添加し作用させる場合、Nzが多いとBの効果
を害するためNは0.01%以下とする。
本発明は以上の成分組成を基本成分とするか、強度・靭
性向上のため、Bを単独で又はTiと併用して添加する
ことかできる。
Bは微量添加で焼入れ性を」1昇させる元素であり、焼
入れ性を更に必要とする場合に添加する。
焼入れ向上効果は0.0002%から認められるか、0
.005%超に増凰する意味はない。このため、添加量
を0.0002〜0.005%とする。
TiはNと結合し、Bか焼入れ性向上に無効なりN(!
:なるのを妨げる効果を有する。このため、Bとともに
添加することができる。しかし、0、旧%未t&では効
果が十分てない。Bを添加する場合、鋼中の窒素量を0
.旧%以下に規制するため、添加量は最大でも005%
以下でよい。
前記のような化学成分を有する鋼は転炉、電気炉で溶製
した後、必要に応じて取鍋精練や真空脱ガス処理を施し
て得られ、通常鋳型あるいは一方向凝固鋳型で造塊した
後、分塊でスラブとされる。
スラブは連続鋳造法により溶鋼から直接製造しても良い
次に、加熱圧延条件について述べる。
分塊ての均熱・圧下はいかなるものであっても構わない
。即ぢ、スラブを冷却した後均熱してもよく、分塊のま
ま熱片で均熱炉に装入しても良い。
1000〜1280℃で均熱の後、圧延または鍛造によ
りスラブとする。スラブ厚は製品板厚の13〜2.5倍
程度が好ましい。
スラブは鋼に含有されるNbおよびVの一部あるいは全
部が固溶する温度で加熱されることか不可欠である。し
たかって、1100℃以」二の温度で加熱する。しかし
、1280℃を超えると、オーステナイト粒か粗大化し
すき、圧延によっても細粒化できなくなるため、128
0℃以下とする。
加熱されたスラブは、クレーン、テーブルローラー等に
より圧延機まで搬送され、熱間圧延により所定の板厚に
圧延される。この搬送時間中にスラブの表面温度か低下
する。
第1図に0,15%C−0,18%5j−0,5]%M
 n −0,008%P−[1,0[18%5−31月
%Cr−1,,08%Mo−0,22%V−0,04,
3%Nb−[]、]f]07%Al−0.008%Nに
つき、圧延開始[1,+1の表面温度を種々変化させて
1.20mm厚に圧延し、800℃以上の温度から焼入
れ、710℃で10時間焼もどした場合の表層部(圧延
面より8市内部)のシャルピー破面遷移温度の変化を示
す。
圧延開始時のスラブ表面温度が950℃未満てはvTr
sが高くなり、靭性か低下するのに対し、950℃以上
では一506C以下の優れたvTrsが安定して得られ
る。したかって、表層部の靭性を向上するためには、圧
延開始時の表面温度を950℃以」−に規制することが
必要である。
表面温度の低下を防止するため、加熱炉抽出後のスラブ
を断熱制あるいは発熱旧て覆い、保温することも効果的
である。
このような圧延開始時の表面温度の規制は、75mm厚
を超える極厚鋼板を直接焼入れ優れた表層部の靭性を得
る場合には特に重要である。圧延終了温度は次に述べる
焼入れ開始温度を確保する観点から、 800〜105
0℃とする。
しかして、800℃未満では焼入れ開始温度800℃以
」二を確保できず、材質確保が困難である。−方、10
50℃を超えると、圧延によるオーステナイト粒の細粒
化か十分でなく、組織か粗くなり、材質とくに靭性確保
か困難となり好ましくない。
次いで、圧延終了俊速やかに焼入れるものであるか、こ
れは800℃以上の焼入れ温度を確保せんがためである
。すなわち、焼入れ開始温度が800℃より低い場合、
固溶したNb、V等の強化元素の一部が析出し、強化に
寄与しなくなる。このため、焼入れ開始温度は800℃
以上とする。
焼入れは冷却水の散水による急冷か良く、加速冷却等の
利用により能率的に行うことが好ましい。
焼入れ後は常法に従い焼もとじをして製品となるが、焼
もとしは均質で優れた強度および靭性を得るために必要
であり、通常のCr−Mo鋼の焼もどしくたとえば、6
25〜750℃で30分以上保持)と同様に行うもので
ある。
圧延直接焼入れ焼もとじを施された極厚#A阪は、製品
として出荷後、溶接、曲げ等の加工を受け、化学反応容
器等の圧力容器となる。
[実 施 例] 第1表に示す化学成分を有する鋼を、第2表に示す条件
で熱間圧延・熱処理を施して製品とした。
得られた鋼板からザンプルを切り出し、引張試験(JI
84号)ならびに2 mm Vノツチシャルピー試験に
より、引張強さと破面遷移温度(v T rs)を調査
した。
この結果を併せて第2表を示す。
−コ。1− しかして仮相I AはC+・とNbの含有量が本発明外
のものであり、仮相7AはV含有量が本発明外のもので
ある。両者では、引張強さか強く、脆化量が大きい。仮
相2Cは加熱温度か低く、強度、靭性とも劣り、汀つΔ
vTrss脆化量共に大きい。
仮相3Cは圧延終了温度、焼入れ温度ともに低いため、
強度か低く、vTrs(表)の値が劣り、△VTrSs
脆化量が大きい。
仮相4Cは焼入れ温度か低いため初期靭性レベルか低い
うえ、ΔV T rss脆化量が大きい。仮相5Cおよ
び6Cは圧延開始温度が低いため、表層部か低温圧延と
なってvTrs(表)の値が劣るのみならず、ΔvTr
s、脆化量も大ぎい。
仮相8Cは圧延終了温度か高過ぎるため、中心部のvT
rsか劣るうえ、ΔVTrSs脆化量か大きい。
これに対し本発明実施例は優れた強度か得られている。
本発明法の効果は、表層部と中心部ての靭性(v T 
rs)差に明瞭に現れている。vTrsか表層−] 5
  − 部および中心部で一30℃以下であれば、化学反応容器
用鋼としてのスペックを十分満足する。また、両者の差
が10℃未満てあれば、実質的に板厚内の靭性変動は無
いと考えて良い。
第2表から本発明法による製造条件では、板厚内での靭
性変動の少ない極厚鋼板となっている。
尚、第2表中の脆化量は、第2図中に示すステップ冷却
熱処理後のvTrsの変化量を示している。
[発明の効果] 本方法による鋼板は優れた強度を有するばかりでなく、
表層部靭性か優れており、高温高圧で使用された化学反
応容器用として極めて信頼性が高く有用なものであり、
工業的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1回圧延開始時の表面温度が圧延直接焼入れ
焼もどし後のシャルピー破面遷移温度におよぼす影響を
示す図表、第2図は脆化量を測定するための加熱冷却方
法を示す図表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、重量%にて、 C:0.03〜0.17%、Si:0.02〜0.5%
    、Mn:0.3〜1.0%、Cr:1.5〜5.0%、
    Mo:0.5〜1.5%、V:0.03〜0.5%、N
    b:0.01〜0.1%、Al:0.005〜0.05
    %、N:0.03%以下、P:0.02%以下、S:0
    .02%以下、 残Fe及び不可避不純物からなる鋼を1100〜128
    0℃に加熱した後、表面温度が950℃より低下する前
    に熱間圧延を開始して、800〜1050℃で圧延を終
    了し、直ちに800℃以上の温度から焼入れ焼もどすこ
    とを特徴とする圧力容器用極厚鋼板の製造方法。 2、重量%にて、 C:0.03〜0.17%、Si:0.02〜0.5%
    、Mn:0.3〜1.0%、Cr:1.5〜5.0%、
    Mo:0.5〜1.5%、V:0.03〜0.5%、N
    b:0.01〜0.1%、Al:0.005〜0.05
    %、N:0.01%以下、P:0.02%以下、S:0
    .02%以下 を基本成分とし、更に、B:0.0002〜0.005
    %を単独で、又はTi:0.01〜0.05%と組合わ
    せて含有し、残Fe及び不可避不純物からなる鋼を用い
    ることを特徴とする請求項1に記載する圧力容器用極厚
    鋼板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109763073A (zh) * 2019-01-30 2019-05-17 舞阳钢铁有限责任公司 一种甲醇合成塔用钢板及其生产方法
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