JPH0693370A - 表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材 - Google Patents

表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材

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JPH0693370A
JPH0693370A JP24608992A JP24608992A JPH0693370A JP H0693370 A JPH0693370 A JP H0693370A JP 24608992 A JP24608992 A JP 24608992A JP 24608992 A JP24608992 A JP 24608992A JP H0693370 A JPH0693370 A JP H0693370A
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steel
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JP24608992A
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Hidesato Mabuchi
秀里 間渕
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造で安定生産する上で支障のあった中
炭領域Fe−C系鋼材の鋳片割れ疵を改善することにあ
る。 【構成】 C:0.10〜0.17%、Si:0.05
〜0.60%、Mn:0.10〜1.60%、Sol.
Al:0.010〜0.10%、Ti:0.005〜
0.10%を含有する鋼を内層部とし、前記組成の鋼に
おいてCのみを0.05〜0.10%又は0.17〜
0.25%とした鋼を表層部とした事を特徴とする表面
疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材の製造方法。更に前
記に必要に応じてCu,Ni,Cr,Mo,Nb,V,
Caの一種又は二種以上を含有せしめた事を特徴とする
前項記載の表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は陸上溶接構造用鋼、中常
温圧力容器用炭素鋼、圧力容器用鋼、海洋構造物用鋼、
寒冷地向けパイプライン用鋼等の中炭領域Fe−C系鋼
材に関するものである。尚、当該鋼材としてはJIS
G3106/G3115/G3118、ASTM A5
14/A633/A516/A537、BS4360−
50/55、API−×70等の鋼材が代表例に挙げら
れる。
【0002】
【従来の技術】従来より上記した用途に使用される中炭
領域Fe−C系鋼材はその鋳片を連続鋳造法で製造する
場合縦割れや横割れ等による表面疵が発生することが多
い。従って、鋳片の割れに対しては手入れ等を実施して
いるが、通常の鋳造では手入れで割れ疵が除去出来ない
ために、緩冷却鋳造して疵程度を改善したり、厳格な品
質が要求される場合には、高温変形と高温破壊(198
1年鉄鋼基礎共同研究会・高温変形部会編)日本鋼管技
法No.108(1985)P11の如く中炭領域を避
けた低C成分での製造等根本的な解決には至っていない
のが実状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
中炭領域Fe−C系鋼材の鋳片の縦割れ等割れ疵防止技
術には未だ完全なものが確立されておらず、その手入れ
費用や甚だしい時には外観検査基準から不合格となった
り、厳格な品質が要求される場合には前述の如く中炭領
域を避けて低C化且つ合金添加による鋼で製造してお
り、その損失は多大なものであった。本発明者が中炭領
域の鋳片の割れ発生メカニズムについて仔細な調査をし
たところ、通常の鋳造条件下ではFe−C系金属凝固時
の包晶反応(0.13〜0.17%C)による縦割れ及
びγ/α 変態時の析出脆化(0.10〜0.15%
C)による横割れと密接な関係があることを知見するに
至った。即ち、包晶反応系特有の大きな固液分配係数に
基づくモールド内不均一凝固による偏析起因の微小脆弱
組織生成と包晶反応そのものに伴う液膜脆化とによる縦
割れ発生及び900℃近傍における炭窒化物析出脆化に
よる横割れが主要要因であることを見出した。従って、
かかる課題を解決するには従来技術では、鋳片手入れの
実施、中炭領域を避けた低Cでの鋳片製造を余儀なくさ
れており根本的な鋳片割れ対策の開発が必要とされてい
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
解決すべく、表層を鋳片割れ疵の少ない成分を有する鋼
材となし、鋼材としての必要な特性は本来材質設計上望
ましい成分を有する内層で確保しうる複層鋳片を連続鋳
造で製造する事により、安定生産可能な中炭領域Fe−
C系鋼材を提供せしめるものである。即ち、連続鋳造に
より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、面倒なスラブの精整手入れや不本意な成分
変更を必要とする事もなく、経済的にも短工期等の非価
格競争力上も極めて有利となる。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。
【0005】本発明の要旨とするところは (1)重量%でC:0.10〜0.17%、Si:0.
05〜0.60%、Mn:0.10〜1.60%、P:
0.025%以下、S:0.015%以下、Sol.A
l:0.010〜0.10%、Ti:0.005〜0.
10%を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を内
層部として有し、前記組成の鋼においてCのみを0.0
5〜0.10%とした鋼を表層部として有する事を特徴
とする表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材。 (2)重量%でC:0.10〜0.17%、Si:0.
05〜0.60%、Mn:0.10〜1.60%、P:
0.025%以下、S:0.015%以下、Sol.A
l:0.010〜0.10%、Ti:0.005〜0.
10%を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を内
層部として有し、前記組成の鋼においてCのみを0.1
7〜0.25%とした鋼を表層部として有する事を特徴
とする表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材。 (3)重量%でCu:0.05〜1.0%、Ni:0.
05〜1.5%、Cr:0.05〜1.0%、Mo:
0.05〜1.0%、Nb:0.005〜0.05%、
V:0.005〜0.10%、Ca:0.0005〜
0.0080%を1種又は2種以上を内層部及び/又は
表層部に含有せしめた事を特徴とする請求項1、請求項
2記載の表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材。であ
る。
【0006】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。 (1)Fe−C系母材(内層部) Cは0.17%を越えると主としてγ凝固となり、0.
10%以下ではδ凝固ままで包晶反応が起こらず、また
析出脆化が緩和されて本発明の解決すべき課題が発生し
ないために、0.10〜0.17%に限定した。Siは
脱酸上、強度上から0.05%以上必要で0.60%以
上の添加は低温靱性、溶接性に対しともに阻害するため
に0.05〜0.60%に限定した。Mnは強度上0.
10%は必要で1.60%以上の添加は低温靱性、溶接
性に対しともに劣化するので0.10〜1.60%に制
約した。Pは溶接性、低温靱性から0.025%以下に
限定したが低いほど好ましい。Sは低温靱性から0.0
15%以下に限定したが低いほど好ましく、必要に応じ
てMnSの形態制御のためにCa,REMを添加すれば
更に有利になる。
【0007】Sol.Alは脱酸上、粒度調整上0.0
10%以上必要で溶接性の観点から0.10%以下にす
る必要があり、0.010〜0.10%に制約した。
又、Bを添加する場合にはSol.Alを0.03%以
上添加することが好ましい。TiはNを固定して割れを
防止したり、大入熱対策としてTiNを生成するために
Nと等量(N×3.4)となるように0.005%以上
添加し、0.10%以上の添加は低温靱性を阻害するた
めに0.005〜0.10%に制約する。尚、C、S
i、Mnの含有量は強度及び低温靱性等の必要特性から
適宜成分設計される事は言うまでもない。上記基本成分
の鋼に他の合金元素(Cu,Ni,Cr,Mo,Nb,
V,Ca)を必要特性(強度、低温靱性等)の更なる向
上のために一種または二種以上複合して含有させても本
発明の効果はいささかも損なわれない。
【0008】従って、基本元素のC,Si,Mn等を溶
接性、低温靱性、強度等の観点から減少して、それぞれ
Cu:0.05〜1.0%、Ni:0.05〜1.5
%、Cr:0.05〜1.0%、Mo:0.05〜1.
0%、Nb:0.005〜0.05%以下、V:0.0
05〜0.10%、低温靱性、耐ラメラーテア性の観点
からCa:0.0005〜0.0080%に制約してそ
れらの一種または二種以上を所定の品質特性(強度、低
温靱性等)を達成するよう選定し組合せて添加する事が
出来る。尚、Bは焼き入れ性(強度)を向上する元素で
あり、容易に低C化出来るために多くの場合Cが中炭領
域の範囲外となり本発明の対象外となるが、マルテンサ
イト硬度を上昇させる必要がある時には本発明の効果を
適用できる。又、REMについてもCaと同様な効果が
期待出来る。
【0009】(2)合わせ材(表層部) CはFe−C系鋼の割れ疵発生を消滅させるためには、
請求項1ではδ凝固後に確実なδ/γ変態をさせる為に
0.10%以下に制約され0.05%以下では品質上と
ともにコスト上不利になる為0.05%〜0.10%に
制約し、請求項2では主としてγ凝固とする為に0.1
7%以上必要で0.25%以上では表層の加工性が劣化
する為0.17%〜0.25%に限定した。強度、低温
靱性等の必要特性から合わせ材(表層部)のその他基本
成分は原則的に母材(内層部)と同一成分にすることが
好ましいが、Cの違い分の強度補償を成分設計時に行
う。
【0010】一方、上記以外の微量元素(Ca)は鋳造
時のモールド近傍における凝固域でのP,Sの偏析を防
止するという観点からは有用な元素であり、添加する場
合には内層部と独立にCa:0.0040%以下でSと
等量(S×1.3)を目標として添加することが望まし
い。又はCaに換えてREM:0.0050%以下でS
と等量(S×1.8)を目標として添加しても同等の効
果が得られる。尚、表層部の鋳片厚さは下限はモールド
内で割れ発生の起点となる脆弱組織厚さ及びモールド直
下での熱歪による割れ深さ以上、即ち10mm以上が好
ましく、上限は(製品のマイナス厚さ公差×圧下率+ス
ケールロス厚さ)以下に限定され圧下比25の場合には
概ね50mm以下が好ましい。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を従来材と比較して表1から
表2に示す。表1は中炭領域Fe−C系鋼材の成分であ
り、鋼Al,A2,B1,B2,C2が本発明鋼で鋼
A,B,Cが比較例である。本発明鋼のうち、鋼Al,
B1,C1が低C側外層材を有し、鋼A2,B2は高C
側外層材を有する。本発明鋼Al,A2の内層材及び比
較例Aは大入熱FAB溶接(HI:170kj/cm)
でのディープノッチ試験におけるKc値を向上するため
に熱影響部(HAZ)でフェライトサイドプレート(F
SP)の出易い低C−高Mn系成分を避けてHAZで粒
界フェライトの出易い中C−中Mn系成分を選択した。
表2に本発明鋼と比較例の製造結果を示す。製法は加工
熱処理(TMCP),制御圧延(CR)、焼き入れ焼き
戻し(QT)である。材質はいずれも造船用YP39
0,ラインパイプ用×80,建築用HT590(低YR
鋼)相当を満足している。
【0012】表2で本願の特徴である鋳片の手入れ率及
び不合格率について述べれば、表面割れ起因の手入れ率
及び不合格率はKc値向上の為に中炭領域成分を有する
比較例Aに比べて本発明鋼Al,A2は極めて良好な結
果を得ている。又、材質上の制約がなく中炭領域を低C
側に外した比較例B,Cと本発明鋼B1,C1は同等の
鋳片手入れ率、不合格率を有し且つ本来品質設計上の成
分となるために高価な合金の削減が可能となっている。
就中、表層に低C側成分を選択した本発明鋼Al,B
1,C1は高C側の本発明鋼A2,B2より手入れ成績
がやや優れていることが分かる。尚、本発明鋼C1及び
比較例Cは低C側成分を選択しても合金元素が高い分だ
け若干手入れ成績が悪い。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】以上のごとく本発明鋼は、通常の鋳造条
件では割れ等表面品質に劣る中炭領域Fe−C系鋼材を
内層にして、鋳片の耐割れ性に優れた鋼材を表層にした
複層鋳片を連続鋳造で製造して、該鋳片を連続鋳造で安
定して製造しうる中炭領域Fe−C系鋼材を提供可能な
らしめた。これにより品質上必要な成分設計を安定して
可能とすると共に、中炭領域Fe−C系の鋼材の鋳片縦
割れ等表面疵起因による手入れ率及び不合格率を大幅に
減少したり、低C側に避ける合金添加を不要としてコス
ト競争力や工期短縮による非価格競争力の改善をはか
り、産業上多大な効果を提供するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.10〜0.17%、 Si:0.05〜0.60%、 Mn:0.10〜1.60%、 P :0.025%以下、 S :0.015%以下、 Sol.Al:0.010〜0.10%、 Ti:0.005〜0.10% を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を内層部と
    して有し、前記組成の鋼においてCのみを0.05〜
    0.10%とした鋼を表層部として有する事を特徴とす
    る表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材。
  2. 【請求項2】 重量%で C :0.10〜0.17%、 Si:0.05〜0.60%、 Mn:0.10〜1.60%、 P :0.025%以下、 S :0.015%以下、 Sol.Al:0.010〜0.10%、 Ti:0.005〜0.10% を含み残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼を内層部と
    して有し、前記組成の鋼においてCのみを0.17〜
    0.25%とした鋼を表層部として有する事を特徴とす
    る表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材。
  3. 【請求項3】 重量%で Cu:0.05〜1.0%、 Ni:0.05〜1.5%、 Cr:0.05〜1.0%、 Mo:0.05〜1.0%、 Nb:0.005〜0.05%、 V :0.005〜0.10%、 Ca:0.0005〜0.0080% を1種又は2種以上を内層部及び/又は表層部に含有せ
    しめた事を特徴とする請求項1、請求項2記載の表面疵
    の少ない中炭領域Fe−C系鋼材。
JP24608992A 1992-09-16 1992-09-16 表面疵の少ない中炭領域Fe−C系鋼材 Withdrawn JPH0693370A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009228020A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Kobe Steel Ltd 歪時効特性に優れた高強度厚肉鋼板およびその製造方法
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US10710132B2 (en) 2015-09-30 2020-07-14 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Manufacture of semi-finished products and structural components with locally different material thicknesses

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