JPH03285016A

JPH03285016A - 耐食性及び靭性に優れた複合鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH03285016A
Application number: JP8766690A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ishikawa; 肇石川; Yoshinori Ogata; 尾形　佳紀; Kiyoshi Nishioka; 潔西岡; Hiroshi Tamehiro; 為広　博
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1990-04-02
Publication date: 1991-12-16

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）本発明は耐食性に優れた複合鋼板の製造方法に関し、特
に、表層部が高合金鋼、内部が普通鋼あるいは低合金鋼
からなる耐食性及び靭性に優れた複合鋼板の製造方法に
関するものである。

（従来の技術）石油や天然ガス用輸送管の使用条件は、近年益々過酷に
なりつつある。例えば、硫化水素や炭酸ガスを多く含み
、しかもｐＨ的にも厳しい流体をラインパイプによって
輸送する場合、操業上の安定性、安全性等の面から、こ
のような使用条件に十分耐える耐食性、靭性、強度、そ
の他のラインパイプ用輸送鋼管として具備すべき特性を
兼ね備えた鋼管に対する要望が島まっでいる。

このような要望から、バイブラインの材料は、従来から
用いられた普通鋼や低合金鋼の代わりに高合金鋼を用い
る傾向にあるが、高合金鋼のみで鋼管を製造すると経済
的に不利となる。

そこで、比較的に安価な普通鋼や低合金鋼を母材とし、
高価なステンレス鋼等の高耐食性高合金鋼を合わせ材を
するクラツド鋼管が開発され、使用されている。

このようなりラッド鋼板の製造法には、圧延法、爆着法
、鋳込法、拡散法及び溶射法等がある。例えば、圧延法
においては母材と合わせ材との密着性を確保するために
密着面の表面研磨、さらには加熱・圧延時における酸化
を防止するための４周溶接並びに真空引き等の配慮が、
スラブ組立時に必要である。

しかしながら、これらの作業はコスト面に問題があり、
また、密着面全体の密度性の確保に問題があった。

爆着法、鋳込法等のその他の製造法においても、同様の
問題があり、製造コストの低減並びに母材と合わせ材と
の密着性の安定的な確保が、複合鋼板製造上の大きな問
題となっていた。

（発明が解決しようとする課題）本発明は優れた量産性、経済性を有し、耐食性並びに母
材と合わせ材の密着性及び靭性に優れた複合鋼板の製造
方法を確保するためのものである。

（課題を解決するための手段）従来のクラツド鋼では良好な密着性と耐食性を両立させ
ることが難しく、かつ、製造コストが高いという問題点
があった。これらを同時に満足するため、連続鋳造によ
り耐食性に優れた表層部と、強度、靭性に優れた内層部
を有する複層鋳片を製造し、該鋳片を熱間圧延すること
により、従来にない密着性と耐食性を兼ね備えた複合鋼
板の製造が安価で可能になった。

すなわち、連続鋳造によって複層鋳片を製造することに
より、凝固ままで母材（内層部）と合わせ材（表層部）
とのメタラジカルな結合が得られ優れた密着性の確保が
可能となる。

つまり、メカニカルボンドと異なり、母材と合わせ材と
が凝固ままでメタラジカルポンド形成した複層鋳片を熱
間圧延することにより、メタラジカルな結合をした、す
なわち、密着性の良好な複合鋼板が得られる。また、表
層材を適正に選択し、内層材の化学成分を適正に限定す
ることにより、優れた耐食性と強度、靭性の確保が可能
である。

さらに、製造方法として通常のＣＣスラブ−熱間圧延と
大きな違いはないので、大型鋼板を安定した品質で複合
鋼板として得られ、経済的に極めて有利である。

加えて、高Ｎｂ添加鋼の高温圧延仕上により、Ｎｂ析出
物による再結晶温度上昇から、オーステ・ナイト粒が細
粒化され、結果として、圧延組織が細粒化される。これ
は、靭性改善に有利である。

なお、複層鋳片の連続鋳造としては例えば特開昭６３−
１０８９４７号公報によるのが好ましい。また、このよ
うにして得た鋼板に熱処理（溶体化処理）を行ってもよ
い。

本発明の要旨とするところは、１．連続鋳造で、表層部
が高合金鋼、内部が重量％で、ｃ　：　ｏ、ｏｅ％以下
、Ｓ　Ｉ：０４０％以下、Ｍｎ：０．８０〜１．６０％
、Ｎｂ：０．０８〜０．１５％、Ａ＃：０．０８％以下
、Ｔ　Ｉ：０．００５〜０．０３％、Ｎ　：０．００５
％以下、残部が鉄及び不可避不純物からなる耐食性に優
れた複層鋳片を製造し、該鋳片を１１００〜１３００℃
に加熱し、次いで熱間圧延を仕上温度９５０℃以上で行
った後、水冷することを特徴とする耐食性及び靭性に優
れた複合鋼板の製造方法及び、２．連続鋳造で、表層部
が高合金鋼、内部が重量％で、Ｃ：　０．０６％以下、
Ｓ　Ｉ：０．８０％以下、Ｍｎ：０．８０〜１．５０％
、Ｎｂ：０．０８〜０．１５９６、Ａｐ：０．０６％以
下、Ｔ　ｉ：０．００５〜０．０３％、Ｎ　：０．００
５％以下、さらに、Ｃａ：０．（１（１１〜ａ、（１（
１６％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｎ　ｉ：ｏ、０５
〜０．５％、Ｖ：Ｑ、旧〜０．１０％、Ｍｏ：０．０５
〜０．３０％の１種または２ＦＩｉ以上を更に含有し、
残部が鉄及び不可避不純物からなる耐食性に優れた複層
鋳片を製造し、該鋳片を１１００〜１３００℃に加熱し
、次いで熱間圧延を仕上温度９５０℃以上で行った後、
水冷することを特徴とする耐食性及び靭性に優れた複合
鋼板の製造方法である。

（作　　用）以下、本発明について説明する。

（１）合わせ材（表層材）合わせ材としては、耐食性に優れた高合金鋼成分を採用
する。ここで言う耐食性に優れた高合金鋼とは、オース
テナイト系ステンレス鋼、２相系ステンレス鋼等のステ
ンレス鋼はもちろんインコロイまたはインコネル等の高
Ｎ１合金鋼、チタンあるいはキュプロニッケル等の耐食
性に優れた金属または合金を意味し、その選択は使用環
境に応じて決定されるべきものである。

（２）　　母材（内層材）内層材のＣ量は連続鋳造による複合鋼板の製造において
最も重要な意味を持つ。すなわち、連続鋳造にて複層鋳
片を製造する際、表層部と内層部との界面には不可避的
に、遷移層が生じる。表層部に高合金鋼成分を採用した
場合、内部の母材成分中のＣｊｌが高いと、この遷移層
にマルテンサイトが生じやすく、内部割れが生じること
が発明者らの研究により明らかになった。すなわち、Ｃ
ｊｌが０．０６％を超えると遷移層の内部割れが顕著に
なることから、その上限を０．０６％とする必要がある
。

なお、合わせ材のＣ１ｌに応じて、母材のＣ量は合わせ
材のＣ量以下とすることが望ましい。

Ｓｉは脱酸上鋼に含まれる元素であるが、その過剰添加
は溶接性、ＨＡＺ靭性を阻害する。従って、その上限を
０．６％とする。

Ｍｎは、強度、靭性並びに焼入性を確保する上で有用な
元素であり、０．８％以上の添加が必要である。しかし
、ＭｎＥｌが多すぎると溶接性、ＨＡＺ靭性の劣化を招
くためその上限を１．５％とした。

Ｎｂは高温圧延仕上において０．０８％以下になると圧
延組織が細粒化不足になり、靭性を得ることが困難であ
る。従って、下限を０．０８％とした。

方、０．１５％超になると溶接性が悪くなる。従って、
その上限を０．１５％とした。

ＡＩは一般に脱酸上鋼に含まれる元素であるが、Ｓｉお
よびＭｎあるいはＴｉによっても脱酸は行われるので、
本発明ではＡＮについては下限を限定しない。しかし、
ＡＩＨｋが多くなると鋼の清浄度が悪くなり、ＨＡＺ靭
性が劣化するので上限を０．０６％とした。

Ｔｉはオーステナイト粒の細粒化に有効であり、靭性確
保の観点から０．００５％以上の添加が必要である。一
方、０．０３％を超えると、溶接性の劣化を招き、好ま
しくないため、上限を０．０３％とした。

Ｎは溶鋼中に不可避的に混入し鋼の靭性を劣化させるた
めに、その上限を０．００５％とした。

Ｐ、Ｓは不可避的不純物として鋼中に含まれる。

本発明ではその上限を敢えて限定しないが、これらは母
材並びに溶接部の靭性を劣化させるため、その量は極力
少なくすることが好ましい。

本発明鋼においては、さらに必要によりＣａ：ｏ、ｏｏ
ｔ　〜ｏ、ｏｏｅ％、Ｃｕ　：　０．０５〜０．５％、
Ｎｌ：０．０５〜０．５％、ｖ　：　ｏ、ｏｉ　〜ｏ、
ｔｏ％、Ｍｏ：０．０５〜０．３０％のうちいずれか１
種または２ＰＪｆ以上を含有させる。

これらの元素を添加する主たる目的は、本発明鋼の優れ
た特徴を損なうことなく強度、靭性など緒特性の向上を
はかるためである。したがってその添加量は自ら制限さ
れるべき性質のものである。

Ｃａは硫化物の形態を制御し、シャルピー吸収エネルギ
ーを増加させ低温靭性を向上させる。しかし、Ｃａｆｆ
１は０．００１％未満では実用上効果がなく、また、ｏ
、ｏｏｅ％を超えるとＣａＳ、ＣａＯ等の大型介在物を
生じるため、その上限をｏ、ｏｏｅ％とした。

Ｎ１はＨＡＺ硬化性及び靭性に悪影響を与えることなく
母材の強度、靭性を向上させる特性を持ち、０．０５％
以上の添加が必要である。また、０．５％を超えるとＨ
ＡＺ硬化性及び靭性上好ましくないため、上限を０．５
％とした。

ＣｕはＮｌとほぼ同様の効果を持ち、０．０５％以上の
添加が必要である。しかし、０．５％を超えると熱間加
工性が劣化するため、その上限を０．０５％とした。

■は析出効果に有効であるが、０．旧％以上添加しない
とその効果がない。また、０．１０％を超えると溶接性
の劣化を招き好ましくないため、その上限を０．１θ％
とした。

Ｍ□は母材の強度、靭性を共に向上させる元素であるが
、０．０５％以上添加しないとその効果がない。また、
０゜３０％を超えると溶接部靭性及び溶接性の劣化を招
き好ましくないため、上限を０．３０％とした。

（３）製造方法連続鋳造により複層鋳片を製造し、該鋳片に熱間圧延を
施すため従来の大型鋼板の製造方法とプロセス的には相
違がなく、クラッド鋼板製造時の準備工程を施す必要が
なく、量産性、経済性の面から有利である。

以下に、熱間圧延以降の製造方法を限定する理由を述べ
る。

まず、加熱温度については、母材の靭性を確保する点か
ら初期オーステナイト粒は細かい方が良く、このため複
層鋳片の加熱温度は、低い方が望ましい。加熱温度が１
３００℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化して靭
性を劣化させるので、加熱温度の上限を１３００℃とし
た。一方、その下限は高合金鋼の溶体化の観点から、１
１００℃以上にすることが必要である。

仕上温度が９５０℃未満になると、耐食性が劣化するた
め圧延工程の仕上温度の下限は９５０℃とした。また、
圧延終了後の冷却に関しては、水冷（加速冷却）を行い
、σ層の析出による耐食性の劣化を防止しなければなら
ない。水冷条件の規制は行わないが、水冷開始温度は７
５０’Ｃ以上、８００℃〜５００℃の６速は５〜ｂなお、本発明は種々の鋼板に適用が可能であるが、主と
して厚鋼板、熱延鋼板並びにこれらを冷間あるいは熱間
加工して製造する鋼管に適用されることが望ましい。

第１図は表層部にＩｎｃｏｌｏｙ　８２５を使用した０
、１２％Ｎｂ材の仕上温度と耐食性（耐孔食性）の関係
を示すグラフである。仕上温度を９５０℃以下にすると
耐食性の確保が困難であることが分かる。

（実　施　例）表１に示される化学成分から成る複層鋳片を表２に示さ
れるような圧延条件に従って熱間圧延した。

このようにして製造した複層鋼板Ａ−Ｌの母材部分から
試験片を切り取り、引張試験及びシャルピー試験を行っ
た。また、これらの複合鋼板を用いて、耐食試験並びに
側曲げ試験を行った。これらの結果を、表２に合わせて
示す。

本発明法に基いて製造した鋼（本発明鋼）は、耐食性並
びに密着性が良好であり、適正な強度及び高靭性を有す
る。これに対し、本発明法によらない鋼（比較鋼）では
、靭性、密着性あるいは耐食性に劣る。すなわち、比較
鋼Ｉに関しては、内層部のＣ量が０．０９９％と表層部
のＣ量より高いため、密着性が劣化したものである。ま
た、比較鋼Ｊに関しては、仕上温度が９００℃と低（、
著しい靭性の劣化が生じた。さらに、比較鋼にではＮｂ
添加量が０．０７％と少ないため、圧延組織の細粒化不
足のため靭性が劣化した。比較鋼りは空冷材であるため
、σ相の析出が生じ、耐食性が劣化した。

以上説明したように、この発明によれば、耐食性に優れ
た合わせ材部を有する複層鋳片を熱間圧延することによ
り、耐食性に優れた複合鋼板の製造が可能となる。

（発明の効果）本発明の製造方法によれば、鋼板の密着性、耐食性を兼
ね備え、靭性に優れた複合鋼板を容易にかつ安価に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は表層部に１ｎｅｏｌｏｙ　８２５を使用した０
、１２％材の仕上温度と耐食性との関係を示すグラフで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１、連続鋳造で、表層部が高合金鋼、内部が重量％でＣ：０．０６％以下Ｓｉ：０．８０％以下Ｍｎ：０．８０〜１．６０％Ｎｂ：０．０８〜０．１５％Ａｌ：０．０６％以下Ｔｉ：０．００５〜０．０３％Ｎ：０．００５％以下残部が鉄及び不可避不純物からなる耐食性に優れた複層
鋳片を製造し、該鋳片を１１００〜１３００℃に加熱し
、次いで熱間圧延を仕上温度９５０℃以上で行った後、
水冷することを特徴とする耐食性及び靭性に優れた複合
鋼板の製造方法。２、連続鋳造で、表層部が高合金鋼、内部が重量％でＣａ：０．００１〜０．００６％Ｃｕ：０．０５〜０．５％Ｎｉ：０．０５〜０．５％Ｖ：０．０１〜０．１０％Ｍｏ：０．０５〜０．３０％の１種または２種以上を更に含有する請求項１記載の耐
食性及び靭性に優れた複合鋼板の製造方法。