JPH0533045A - 靱性の優れたボロン添加圧力容器用厚肉Cr−Mo鋼の製造方法 - Google Patents

靱性の優れたボロン添加圧力容器用厚肉Cr−Mo鋼の製造方法

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JPH0533045A
JPH0533045A JP21145591A JP21145591A JPH0533045A JP H0533045 A JPH0533045 A JP H0533045A JP 21145591 A JP21145591 A JP 21145591A JP 21145591 A JP21145591 A JP 21145591A JP H0533045 A JPH0533045 A JP H0533045A
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steel
less
boron
temperature
toughness
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JP21145591A
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Yutaka Tsuchida
豊 土田
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定割合のC,Si,Mn,P,S,Al,
B,Nを含有する鋼を熱間圧延し、特定条件下で昇温し
焼ならすことにより、靱性の優れたボロン添加圧力容器
用厚肉Cr−Mo鋼を得る。 【構成】 重量%で、C:0.1〜0.2%,Si:
0.02〜0.8%,Mn:0.3〜1.0%,Cr:
0.5〜1.5%,Mo:0.3〜0.8%,Al:
0.005〜0.08%,B:0.0003〜0.00
3%,P:0.02%以下、S:0.02%以下を含有
し、残部Feと不可避不純物からなる鋼を、熱延の後4
00〜700℃の平均昇温速度30〜300℃/hで昇
温し、875+50×Cr%(℃)以上1050℃以下
に加熱し焼ならす。さらにV:0.005〜0.05
%,Nb:0.005〜0.03%,Ti:0.005
〜0.02%のうち1種又は2種以上添加しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、靱性の優れたボロン添
加圧力容器用Cr−Mo鋼の製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】各種の鋼構造物は大型化、高負荷化して
おり、高強度材や厚手材を必要としている。鋼材の高強
度化のためには、合金元素添加量の増加により達成可能
であるが、コストアップや溶接性の低下が問題となる。
ボロンの微量添加は溶接性を害することなく鋼材を高強
度化でき、特開昭61−149429号公報等にボロン
を添加した鋼材が記載されている。これらの鋼材では水
冷等の焼入との組合せてボロンが利用されている。化学
反応容器用等に用いられるCr−Mo鋼は一般的に厚肉
であり、水焼入による変形を嫌い、焼ならし(空冷)に
より熱処理される。焼ならし処理でもボロンは強度向上
に有効であることが知られているが、靱性が低下しやす
い欠点がある。ボロン添加鋼の靱性低下防止のため、特
開昭62−202020号公報では、昇温速度を規制し
Al,Ti等の窒化物の形成を助長することを提案して
いる。即ち、昇温速度を遅く規制することにより、BN
+Al=AlN+Bの反応を促進させ、焼入性に有効な
Bの確保を図る。このことにより、焼入性確保のための
Al,Tiの添加を少なくでき、結果として靱性低下の
原因となる粗大AlN,TiNの形成を防止するもので
ある。しかし、この方法によってもボロン添加鋼での靱
性低下防止の効果は十分でなく、化学反応容器等へのボ
ロン添加鋼の適用は実用化されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】化学反応容器等の圧力
容器用Cr−Mo鋼板は、ボロン添加により強度が向上
するものの、靱性が低下しやすく、これまでの方法では
不十分である。本発明方法は、焼ならし処理でのボロン
添加Cr−Mo鋼の靱性改善方法を提供するものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ボロンを
添加したCr−Mo鋼の焼ならし処理での靱性低下原因
について種々検討した。この結果、ボロン添加鋼の靱性
低下原因は、前述の特開昭62−202020号公報で
主張する粗大なAl,Ti窒化物ばかりでなく、ミクロ
偏析部に優先的に形成し易いボロンを含む炭化物による
γ粒度の局部的な不均一化の影響が大きいことを見いだ
した。また、このボロン含有炭化物の消失には高温での
焼ならしが有効である。すなわち、ボロン添加鋼におい
て優れた靱性を得るためには、昇温速度を規制し、A
l,Tiの窒化物の形成を助長するのみでは不十分であ
り、適切な昇温速度とCr含有量に応じた焼ならし温度
の組合せが重要であることを見いだした。
【0005】本発明は前記の知見に基づいてなされたも
のであり、 (1)重量%にて、 C :0.1〜0.2%、 Si:0.02〜0.8%、 Mn:0.3〜1.0%、 Cr:0.5〜1.5%、 Mo:0.3〜0.8%、 Al:0.005〜0.08%、 N :0.02%以下、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 B :0.0003〜0.003%、 残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を、熱延の後4
00〜700℃の平均昇温速度が30〜300℃/hで
あるように昇温し、875+50×%Cr(℃)以上1
050℃以下の温度に加熱し焼ならすことを特徴とする
靱性の優れたボロン添加圧力容器用厚肉Cr−Mo鋼の
製造方法、
【0006】(2)重量%にて、 C :0.1〜0.2%、 Si:0.02〜0.8%、 Mn:0.3〜1.0%、 Cr:0.5〜1.5%、 Mo:0.3〜0.8%、 Al:0.005〜0.08%、 N :0.02%以下、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 B :0.0003〜0.003%、 を基本成分とし、さらに安定窒化物生成元素群、 V :0.005〜0.05%、 Nb:0.005〜0.03%、 Ti:0.005〜0.02%、 の1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避
不純物からなる鋼を、熱延の後400〜700℃の平均
昇温速度が30〜300℃/hであるように昇温し、8
75+50×%Cr(℃)以上1050℃以下の温度に
加熱し焼ならすことを特徴とする靱性の優れたボロン添
加圧力容器用厚肉Cr−Mo鋼の製造方法にある。
【0007】
【作用】以下本発明についてさらに詳細に説明する。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0.1%を必要とする。C量の増加とと
もに、鋼材の靱性が低下し、溶接性も悪くなるため、上
限を0.2%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、添加量が多いと靱性を低下
するため上限を0.8%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、靱性の異方性を増すため、0.
3〜1.0%とする。Pは鋼中でミクロ偏析し靱性の方
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靱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、靱
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、焼もどしおよび溶
接後熱処理で炭窒化物を析出し、高温強度を向上させ
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。このため0.5%以上添加する。しか
し、1.5%超の添加は汎用的な化学反応容器用鋼では
不必要なため、上限を1.5%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、0.3%未満の添加では効果が顕著でなく、0.8
%超では効果が飽和するため、添加量を0.3〜0.8
%とする。
【0008】Alは鋼の脱酸に不可欠な元素であり、こ
の目的から0.005%以上を添加する。しかし、Al
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
の上限を0.08%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0.02%以上の添
加で鋼塊内に気孔を形成する。気孔が圧延によっても未
圧着であると、延性および靱性を低下させるため、添加
を0.02%以下とする。Bは微量添加で焼入れ性を上
昇させる元素であり、焼入れ向上効果は0.0003%
のB添加から認められるが、0.003%超に増量する
意味はない。このため、添加量を0.0003〜0.0
03%とする。
【0009】Vはそれ自体炭窒化物を形成することによ
りBNの形成を抑制しボロンの効果を向上する元素であ
る。しかし、0.005%未満では効果が認められず、
0.05%超では効果が飽和し添加量に応じた効果が得
られないため、添加する場合は0.005〜0.05%
とする。NbもVと同様に安定な窒化物を形成し、ボロ
ン添加効果を向上させる元素である。このため、0.0
05%以上を添加するが、0.03%超では添加量に見
合った効果が得られないため、添加する場合には0.0
05〜0.03%とする。TiもV,Nbと同様に安定
窒化物を形成し、Bが焼入れ性向上に無効なBNとなる
のを妨げる効果を有する。しかし、0.005%未満で
は効果が十分でない。0.02%を超えるとTiCが生
成するようになるため、添加する場合には0.005〜
0.02%とする。
【0010】次に、圧延条件について述べる。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。分塊での均熱・圧下はいかなる
ものであっても構わない。即ち、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。1000〜1300℃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1.3〜
2.5倍程度が好ましい。加熱されたスラブは複数パス
の圧下により熱間圧延し、50〜120mm厚の鋼板と
する。
【0011】上記の鋼板は焼ならし処理により熱処理さ
れる。0.14%C−0.27%Si−0.48%Mn
−1.2%Cr−0.53%Mo−0.037%Al−
0.0039%N−0.0016%B鋼(板厚100m
m)を400〜700℃を種々の平均昇温速度で昇温
し、980℃で焼ならした後、焼もどしパラメーターが
20.5×1000で焼もどした時の引張強さを図1に
示す。焼もどしの温度および時間をそれぞれT(℃)お
よびt(h)とすると、焼もどしパラメーター(TP)は TP=(T+273)×(20+log(t)) となる。400〜700℃の平均昇温速度が300℃/
h超では、AlNの形成によるNの固定が不十分であ
り、靱性が低下する。このように、400〜700℃の
平均昇温速度が300℃/h以下であることが必要であ
るが、30℃/h未満では焼ならし温度までの時間がか
かりすぎ、不経済である。このことから、400〜70
0℃の平均昇温速度は30〜300℃/hとする。
【0012】0.15%C−0.25%Si−0.5%
Mn−0.5〜1.5%Cr−0.5%Mo−0.03
5%Al−0.004%N−0.0015%B鋼(板厚
80mm)を400〜700℃の平均昇温速度が200
℃/hで昇温し、種々の焼ならし温度から800〜50
0℃の平均冷却速度が12℃/minとなるように冷却
し、焼もどしパラメーターが20.5×1000となる
ように焼もどした。Cr含有量と焼ならし温度の組合せ
に対する0℃でのシャルピー衝撃吸収エネルギーを図2
に示す。焼ならし温度が875+50×%Cr(℃)で
求まる下限値未満では、0℃でのシャルピー吸収エネル
ギー(vEo)が10kgf・m未満と低い。これは、
焼ならしの昇温中に形成されるCr,Moを含有する炭
化物がBを含有して安定化し、焼ならし時にもミクロ偏
析部に局部的に存在し、混粒の原因となるためと考えら
れる。上記の温度以上では、このBを含む炭化物が固溶
するためγ粒が整粒となり、vEoも10kgf・m以
上と改善される。焼ならし温度が1050℃以上となる
とAlNが固溶するため、γ粒が粗大化し靱性が低下す
る。このため、焼ならし温度は875+50×%Cr
(℃)以上であり、1050℃以下とする。
【0013】
【実施例】次に、実施例を示す。表1に示す化学成分を
有する鋼を表2に示す条件で熱処理した。引張強さおよ
びvEo(0℃でのシャルピー吸収エネルギー)を表2
に示す。本発明法による鋼板1A〜12Aは引張強さが
60kgf/mm2近くと高い値を示すばかりでなく、
vEoも10kgf・m以上と高い。これに対し、鋼板
1B、6Bおよび11Bでは、400〜700℃の平均
昇温速度が300℃/h超であり、引張強さが低く、靱
性も劣る。鋼板2Bおよび9Bでは、焼ならし温度が下
限未満であり、引張強さは高いものの靱性が低い。鋼板
5Bおよび10Bでは、焼ならし温度が1050℃を超
えており、引張強さは確保されるもののvEoが低い。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】本方法による極厚Cr−Mo鋼板は十分
な強度を備えているばかりでなく、靱性が良好であり、
高温高圧で使用される化学反応容器用として極めて有用
なものであり、工業的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼ならし時の400〜700℃の平均昇温速度
と焼ならし焼もどし後の引張強さの関係を表す図、
【図2】Cr含有量と焼ならし温度の組合せに対する焼
ならし焼もどし後のvEo(0℃でのシャルピー衝撃吸
収エネルギー)の変化を表す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%にて、 C :0.1〜0.2%、 Si:0.02〜0.8%、 Mn:0.3〜1.0%、 Cr:0.5〜1.5%、 Mo:0.3〜0.8%、 Al:0.005〜0.08%、 N :0.02%以下、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 B :0.0003〜0.003%、 残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を、熱延の後4
    00〜700℃の平均昇温速度が30〜300℃/hで
    あるように昇温し、875+50×%Cr(℃)以上1
    050℃以下の温度に加熱し焼ならすことを特徴とする
    靱性の優れたボロン添加圧力容器用厚肉Cr−Mo鋼の
    製造方法
  2. 【請求項2】 重量%にて、 C :0.1〜0.2%、 Si:0.02〜0.8%、 Mn:0.3〜1.0%、 Cr:0.5〜1.5%、 Mo:0.3〜0.8%、 Al:0.005〜0.08%、 N :0.02%以下、 P :0.02%以下、 S :0.02%以下、 B :0.0003〜0.003%、 を基本成分とし、さらに安定窒化物生成元素群、 V :0.005〜0.05%、 Nb:0.005〜0.03%、 Ti:0.005〜0.02%、 の1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避
    不純物からなる鋼を、熱延の後400〜700℃の平均
    昇温速度が30〜300℃/hであるように昇温し、8
    75+50×%Cr(℃)以上1050℃以下の温度に
    加熱し焼ならすことを特徴とする靱性の優れたボロン添
    加圧力容器用厚肉Cr−Mo鋼の製造方法。
JP21145591A 1991-07-30 1991-07-30 靱性の優れたボロン添加圧力容器用厚肉Cr−Mo鋼の製造方法 Withdrawn JPH0533045A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114855057A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种薄规格高韧性12Cr1MoVR压力容器钢板的生产方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114855057A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种薄规格高韧性12Cr1MoVR压力容器钢板的生产方法
CN114855057B (zh) * 2022-04-15 2023-06-02 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种薄规格高韧性12Cr1MoVR压力容器钢板的生产方法

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