JPH1068018A - 溶接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板の製造法 - Google Patents
溶接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板の製造法Info
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- JPH1068018A JPH1068018A JP22539696A JP22539696A JPH1068018A JP H1068018 A JPH1068018 A JP H1068018A JP 22539696 A JP22539696 A JP 22539696A JP 22539696 A JP22539696 A JP 22539696A JP H1068018 A JPH1068018 A JP H1068018A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接熱影響部靭性が優れ、土木、建築等の陸
上構造物や海洋構造物の構造部材として有利的に使用で
きる構造用耐火鋼板の製造法の提供。 【解決手段】 重量%で、C:0.03〜0.2%、S
i:0.6%以下、Mn:0.6〜2.0%、S:0.03
0%以下、Mo:0.2〜0.7%、Al:0.02%以
下、Ti:0.02%以下、O:0.001〜0.01
%、N:0.01%以下を含み、残部がFe及び不可避
的不純物から成る化学組成を有し;且つ、酸化物からな
り、大きさが1〜10μmの分散粒子が鋼マトリックス
中に1mm2あたり4個以上の平均密度で分散してお
り、該酸化物が、原子%で、Mn:5〜50%、(Al
+Ti):50〜95%を含み、全部で100%となる
化学組成の酸化物構成元素を含む;鋼片を、1000〜
1280℃に加熱後圧延を開始し、Ar3点以上で圧延
を終了した後、得られた鋼板を室温まで放冷又は3℃/
秒以上の鋼板表面冷却速度で700℃以下の温度まで加
速冷却した後室温まで放冷して、鋼板とする。
上構造物や海洋構造物の構造部材として有利的に使用で
きる構造用耐火鋼板の製造法の提供。 【解決手段】 重量%で、C:0.03〜0.2%、S
i:0.6%以下、Mn:0.6〜2.0%、S:0.03
0%以下、Mo:0.2〜0.7%、Al:0.02%以
下、Ti:0.02%以下、O:0.001〜0.01
%、N:0.01%以下を含み、残部がFe及び不可避
的不純物から成る化学組成を有し;且つ、酸化物からな
り、大きさが1〜10μmの分散粒子が鋼マトリックス
中に1mm2あたり4個以上の平均密度で分散してお
り、該酸化物が、原子%で、Mn:5〜50%、(Al
+Ti):50〜95%を含み、全部で100%となる
化学組成の酸化物構成元素を含む;鋼片を、1000〜
1280℃に加熱後圧延を開始し、Ar3点以上で圧延
を終了した後、得られた鋼板を室温まで放冷又は3℃/
秒以上の鋼板表面冷却速度で700℃以下の温度まで加
速冷却した後室温まで放冷して、鋼板とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接熱影響部靭性
の優れた構造用耐火鋼板の製造法に関する。より詳細に
は、本発明は、溶接熱影響部靭性に優れ、土木、建築等
の陸上構造物や海洋構造物の構造部材として有利的に使
用できる構造用耐火鋼板の製造法に関する。
の優れた構造用耐火鋼板の製造法に関する。より詳細に
は、本発明は、溶接熱影響部靭性に優れ、土木、建築等
の陸上構造物や海洋構造物の構造部材として有利的に使
用できる構造用耐火鋼板の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】建築構造物が火災に遭うと、その構造物
の構成部材である鉄骨は高温暴露されるため、その耐力
は、場合によっては建築構造物として要求される下限を
下回る。例えば、従来より建築用構造部材として使用さ
れているSi−Mn鋼板の場合には、350℃を超える
高温に暴露されると、建築構造物の構造部材として要求
されている耐力(「長期耐力」と言われているものであ
り、常温耐力の2/3程度の力である)である217N
/mm2を下回ってしまう。従って、火災に遭っても鉄
骨が建築構造物として必要な耐力を維持できるよう、従
来は、建築基準法により、鉄骨に耐火施工を実施するこ
とが義務づけられていた。具体的には、スラグウール、
ガラスウールアスベスト等を基材とする吹き付け材やフ
ェルトを展着する他、防火モルタル等で鉄骨の表面を包
被することが行われてきた。しかしながら、鉄骨に耐火
施工を実施することは、施工費の増大や工期の延長等を
必然的にもたらしていた。
の構成部材である鉄骨は高温暴露されるため、その耐力
は、場合によっては建築構造物として要求される下限を
下回る。例えば、従来より建築用構造部材として使用さ
れているSi−Mn鋼板の場合には、350℃を超える
高温に暴露されると、建築構造物の構造部材として要求
されている耐力(「長期耐力」と言われているものであ
り、常温耐力の2/3程度の力である)である217N
/mm2を下回ってしまう。従って、火災に遭っても鉄
骨が建築構造物として必要な耐力を維持できるよう、従
来は、建築基準法により、鉄骨に耐火施工を実施するこ
とが義務づけられていた。具体的には、スラグウール、
ガラスウールアスベスト等を基材とする吹き付け材やフ
ェルトを展着する他、防火モルタル等で鉄骨の表面を包
被することが行われてきた。しかしながら、鉄骨に耐火
施工を実施することは、施工費の増大や工期の延長等を
必然的にもたらしていた。
【0003】最近になって施行された「新耐火設計法」
によれば設計基準が変更され、耐火性すなわち高温耐力
の優れた鋼材である耐火鋼材を鉄骨として用いれば、耐
火施工を従来に比べて軽減でき、場合によっては耐火施
工の実施が免除されることとなった。現在は施工費の低
減や工期の短縮化が求められていることから、上記設計
基準を満足するような耐火鋼材の使用の動きが出てい
る。
によれば設計基準が変更され、耐火性すなわち高温耐力
の優れた鋼材である耐火鋼材を鉄骨として用いれば、耐
火施工を従来に比べて軽減でき、場合によっては耐火施
工の実施が免除されることとなった。現在は施工費の低
減や工期の短縮化が求められていることから、上記設計
基準を満足するような耐火鋼材の使用の動きが出てい
る。
【0004】高温耐力に優れた耐火鋼材用の鋼板として
は、近年、ボイラ・圧力容器用に広く用いられているC
r−Mo鋼板が知られている(JISG4109参
照)。このCr−Mo鋼板は、重量%で、以下の化学組
成を有し: Si: 0.50%以下 Mn: 0.30〜0.60% P: 0.030%以下 S: 0.030%以下 Cr: 0.50〜6.00% Mo: 0.40〜1.15% 残部: Feおよび不可避的不純物 600℃における耐力が217N/mm2以上という特
性を有する。しかしながら、その一方で、該鋼板は、以
下の式で定義される溶接割れ感受性指数Pc(化学成分
の他に溶接金属の水素量及び試験材の板厚の係数を入れ
た(低温)溶接割れ感受性の度合を示す): Pc=C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/2
0+Mo/15+V/10+5B+H/60+t/600 (ここで、各成分は重量%、Hは溶着金属の拡散性水素
量(cc/g)、tは板厚(mm)で表す。)が高いた
め、溶接熱影響部の靭性が低い。従って、入熱の大きい
溶接を溶接割れを生ぜずに実施するのは困難である。
は、近年、ボイラ・圧力容器用に広く用いられているC
r−Mo鋼板が知られている(JISG4109参
照)。このCr−Mo鋼板は、重量%で、以下の化学組
成を有し: Si: 0.50%以下 Mn: 0.30〜0.60% P: 0.030%以下 S: 0.030%以下 Cr: 0.50〜6.00% Mo: 0.40〜1.15% 残部: Feおよび不可避的不純物 600℃における耐力が217N/mm2以上という特
性を有する。しかしながら、その一方で、該鋼板は、以
下の式で定義される溶接割れ感受性指数Pc(化学成分
の他に溶接金属の水素量及び試験材の板厚の係数を入れ
た(低温)溶接割れ感受性の度合を示す): Pc=C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/2
0+Mo/15+V/10+5B+H/60+t/600 (ここで、各成分は重量%、Hは溶着金属の拡散性水素
量(cc/g)、tは板厚(mm)で表す。)が高いた
め、溶接熱影響部の靭性が低い。従って、入熱の大きい
溶接を溶接割れを生ぜずに実施するのは困難である。
【0005】また、建築構造物用鋼材には、地震時にお
ける建築物の破壊を防止する観点から、降伏比(引張強
度に対する降伏強度の割合)を80%以下まで低減させ
ることが求められている。
ける建築物の破壊を防止する観点から、降伏比(引張強
度に対する降伏強度の割合)を80%以下まで低減させ
ることが求められている。
【0006】上述の様々な要求に答えるべく、建築構造
物用鋼材(鋼板)が提案されているが、その一つに、我
々が先に提案した溶接性、耐火性に優れた建築用鋼板が
ある(特開平6−192730)。この鋼板は、重量%
で C : 0.05〜0.10% Si: 0.05〜0.35% Mn: 0.60〜1.50% Nb: 0.010%以下 V: 0.020〜0.070% Mo: 0.10〜0.40% を含み、残部がFe及び不可避的不純物から成る化学組
成を有し;更に、下記式により規定されるCe
q(W):0.30〜0.40%、下記式により規定さ
れるMo*:0.52%以上である Ceq(W)(%)=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Mo/4 +V/14+Cr/5 ‥‥‥ Mo*=9/17C+4/17Mn+Mo+24/17V
+92/17Nb ;鋼片を、1000〜1300℃の温度域に加熱して熱
間圧延を行った後、Ar3点以上の温度域より加速冷却
を行い、400℃以下の温度域で前記加速冷却を停止
し、(Ac1+10℃)以上(Ar3−20℃)以下の温
度域で焼戻しを行うことにより製造されたものである。
この鋼板は、Ceq(W)を低め、Mo*を規定すること
により、溶接継手の溶接熱影響部の靭性を向上させるこ
とが意図されている。
物用鋼材(鋼板)が提案されているが、その一つに、我
々が先に提案した溶接性、耐火性に優れた建築用鋼板が
ある(特開平6−192730)。この鋼板は、重量%
で C : 0.05〜0.10% Si: 0.05〜0.35% Mn: 0.60〜1.50% Nb: 0.010%以下 V: 0.020〜0.070% Mo: 0.10〜0.40% を含み、残部がFe及び不可避的不純物から成る化学組
成を有し;更に、下記式により規定されるCe
q(W):0.30〜0.40%、下記式により規定さ
れるMo*:0.52%以上である Ceq(W)(%)=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Mo/4 +V/14+Cr/5 ‥‥‥ Mo*=9/17C+4/17Mn+Mo+24/17V
+92/17Nb ;鋼片を、1000〜1300℃の温度域に加熱して熱
間圧延を行った後、Ar3点以上の温度域より加速冷却
を行い、400℃以下の温度域で前記加速冷却を停止
し、(Ac1+10℃)以上(Ar3−20℃)以下の温
度域で焼戻しを行うことにより製造されたものである。
この鋼板は、Ceq(W)を低め、Mo*を規定すること
により、溶接継手の溶接熱影響部の靭性を向上させるこ
とが意図されている。
【0007】しかしながら、近年は施工能率のアップを
図る観点から、入熱が30KJ/mmやそれ以上にもサ
ブマージアーク溶接(SAW)のような大入熱溶接をボ
ックス柱などの構造部材の溶接に適用することが考えら
れており、更に溶接熱影響部靭性の一層優れた構造用鋼
板の開発が求められている。
図る観点から、入熱が30KJ/mmやそれ以上にもサ
ブマージアーク溶接(SAW)のような大入熱溶接をボ
ックス柱などの構造部材の溶接に適用することが考えら
れており、更に溶接熱影響部靭性の一層優れた構造用鋼
板の開発が求められている。
【0008】なお、これらは建築用を含む陸上構造物や
海洋構造物の構造部材に有利な特性である。
海洋構造物の構造部材に有利な特性である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明は、耐
火性に優れ、且つ、溶接熱影響部靭性が更に一層優れた
構造用鋼板であって、従来と同じように設計及び施工を
行うことができる構造用鋼板を提供することを目的とす
る。
火性に優れ、且つ、溶接熱影響部靭性が更に一層優れた
構造用鋼板であって、従来と同じように設計及び施工を
行うことができる構造用鋼板を提供することを目的とす
る。
【0010】また、本発明は、上記構造用鋼板の簡便な
製造方法を提供することを目的とする。
製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者は、上述
の特開平6−192730号で提案された鋼板のように
Ceq(W)を低減し且つMo*を規定しただけのもので
は、30KJ/mmを超える大入熱溶接を行うと溶接熱
影響部の靭性が低下してしまうこと、更には、大入熱溶
接後に溶接熱影響部がシャルピー衝撃試験で評価される
熱影響部のノッチ位置の吸収エネルギー(VEO)≧47
Jを満足するような靭性を鋼板に付与させるが必要であ
ることを認識した上で、かかる特性を具備した鋼板の製
造を試みたところ、主にAl、Mn及びTiからなる複
合酸化物からなる粒子を鋼マトリックス中に微細に分散
析出させると、溶接熱サイクルの冷却途中において粒内
フェライトの析出が促進され、結果的に、大入熱溶接適
用後の溶接熱影響部における低温靭性が有意的に改善で
きることを見いだし、更に十分な実験の結果、新規な溶
接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板の製造法を提案
するに至った。
の特開平6−192730号で提案された鋼板のように
Ceq(W)を低減し且つMo*を規定しただけのもので
は、30KJ/mmを超える大入熱溶接を行うと溶接熱
影響部の靭性が低下してしまうこと、更には、大入熱溶
接後に溶接熱影響部がシャルピー衝撃試験で評価される
熱影響部のノッチ位置の吸収エネルギー(VEO)≧47
Jを満足するような靭性を鋼板に付与させるが必要であ
ることを認識した上で、かかる特性を具備した鋼板の製
造を試みたところ、主にAl、Mn及びTiからなる複
合酸化物からなる粒子を鋼マトリックス中に微細に分散
析出させると、溶接熱サイクルの冷却途中において粒内
フェライトの析出が促進され、結果的に、大入熱溶接適
用後の溶接熱影響部における低温靭性が有意的に改善で
きることを見いだし、更に十分な実験の結果、新規な溶
接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板の製造法を提案
するに至った。
【0012】すなわち、本発明は、重量%で C : 0.03〜0.2% Si: 0.6%以下 Mn: 0.6〜2.0% S : 0.030%以下 Mo: 0.2〜0.7% Al: 0.02%以下 Ti: 0.02%以下 O : 0.001〜0.01% N : 0.01%以下 を含み、残部がFe及び不可避的不純物から成る化学組
成を有し;且つ、酸化物からなり、大きさが1〜10μ
mの粒子が鋼マトリックス中に1mm2あたり4個以上
の平均密度で分散しており、該酸化物が、原子%で、 Mn:5〜50% (Al+Ti):50〜95% を含み、全部で100%となる化学組成の酸化物構成元
素を含む;鋼片を、1000〜1280℃の温度域に加
熱後圧延を開始し、Ar3点以上で圧延を終了した後、
得られた鋼板を室温まで放冷又は3℃/秒以上の鋼板表
面冷却速度で700℃以下の温度まで加速冷却した後室
温まで放冷することを特徴とする溶接熱影響部靭性の優
れた構造用耐火鋼板の製造法に関する。
成を有し;且つ、酸化物からなり、大きさが1〜10μ
mの粒子が鋼マトリックス中に1mm2あたり4個以上
の平均密度で分散しており、該酸化物が、原子%で、 Mn:5〜50% (Al+Ti):50〜95% を含み、全部で100%となる化学組成の酸化物構成元
素を含む;鋼片を、1000〜1280℃の温度域に加
熱後圧延を開始し、Ar3点以上で圧延を終了した後、
得られた鋼板を室温まで放冷又は3℃/秒以上の鋼板表
面冷却速度で700℃以下の温度まで加速冷却した後室
温まで放冷することを特徴とする溶接熱影響部靭性の優
れた構造用耐火鋼板の製造法に関する。
【0013】本発明の別の態様は、重量%で Cu: 0.05〜0.5% Ni: 0.05〜0.5% Cr: 0.05〜0.5% Nb: 0.005〜0.03% V : 0.005〜0.07% Ca: 0.0005〜0.005% REM:0.0001〜0.005% の1種以上を更に含有する鋼片を用いて、上述の製造法
を適用する。
を適用する。
【0014】なお、以下の記載では、特に断り書きがな
い場合には、「%」は「重量%」を意味するものである
と理解されたい。
い場合には、「%」は「重量%」を意味するものである
と理解されたい。
【0015】
【発明の実施の形態】鋼片の化学組成及び組織 (基本成分) C : 0.03〜0.2% Cは、強度を増大できる元素であるが、0.03%未満
では効果が十分に発揮されず、一方、0.2%を超える
と製品である鋼板の溶接性及び靭性が劣化する。従っ
て、0.03〜0.2%と限定する。望ましくは0.0
6〜0.12%である。
では効果が十分に発揮されず、一方、0.2%を超える
と製品である鋼板の溶接性及び靭性が劣化する。従っ
て、0.03〜0.2%と限定する。望ましくは0.0
6〜0.12%である。
【0016】Si: 0.6%以下 Siは、溶鋼の脱酸のため必須の元素であるが、0.6
%を超えると鋼板の溶接性が劣化する。従って、0.6
%以下と限定する。
%を超えると鋼板の溶接性が劣化する。従って、0.6
%以下と限定する。
【0017】Mn: 0.6〜2.0% Mnは、本発明においてはフェライト析出核となる複合
酸化物の構成元素として必須の元素であり、また、溶鋼
の脱酸や鋼板の強度や靭性を確保するために有効な元素
でもあるが、0.6%未満では効果が十分に発揮され
ず、一方、2.0%を超えると、焼入性が高まりその結
果として鋼板の溶接性及び溶接熱影響部靭性が劣化す
る。従って、0.6〜2.0%と限定する。
酸化物の構成元素として必須の元素であり、また、溶鋼
の脱酸や鋼板の強度や靭性を確保するために有効な元素
でもあるが、0.6%未満では効果が十分に発揮され
ず、一方、2.0%を超えると、焼入性が高まりその結
果として鋼板の溶接性及び溶接熱影響部靭性が劣化す
る。従って、0.6〜2.0%と限定する。
【0018】S : 0.030%以下 SもPと同様に鋼に不可避的に含有される不純物元素で
ある。Sが多量に存在する場合には、MnS等の溶接割
れ起点となる析出物が形成される。このため、Sの含有
量は低い方が望ましいが、経済的観点を考慮して、0.
030%を許容できる上限とした。母材靭性や溶接熱影
響部靭性を更に一層向上させ、且つ、スラブ中心偏析も
低減するために、0.01%以下が望ましい。
ある。Sが多量に存在する場合には、MnS等の溶接割
れ起点となる析出物が形成される。このため、Sの含有
量は低い方が望ましいが、経済的観点を考慮して、0.
030%を許容できる上限とした。母材靭性や溶接熱影
響部靭性を更に一層向上させ、且つ、スラブ中心偏析も
低減するために、0.01%以下が望ましい。
【0019】Mo: 0.2〜0.7% Moは、高温強度を確保するのに必須の元素であって、
600℃における耐力を著しく上昇させるが、0.2%
未満では効果が十分に発揮されず、一方、0.70%を
超えると、溶接性が劣化し、大入熱溶接の際の靭性劣化
を招く。従って、0.2〜0.7%と限定する。0.4
〜0.7%が望ましい。
600℃における耐力を著しく上昇させるが、0.2%
未満では効果が十分に発揮されず、一方、0.70%を
超えると、溶接性が劣化し、大入熱溶接の際の靭性劣化
を招く。従って、0.2〜0.7%と限定する。0.4
〜0.7%が望ましい。
【0020】Al: 0.02%以下 Alは、本発明においてはフェライト析出核となる複合
酸化物の構成元素として必須の元素であるが、0.02
%を超えると溶接熱影響部における島状マルテンサイト
の増加を招く。従って、0.02%以下と限定する。な
お、複合酸化物形成には、Alは計算上は少なくとも
0.0001%程度は添加させることが望ましい。
酸化物の構成元素として必須の元素であるが、0.02
%を超えると溶接熱影響部における島状マルテンサイト
の増加を招く。従って、0.02%以下と限定する。な
お、複合酸化物形成には、Alは計算上は少なくとも
0.0001%程度は添加させることが望ましい。
【0021】Ti: 0.02%以下 TiもAlと同様に、本発明においてはフェライト析出
核となる複合酸化物の構成元素として必須の元素である
が、0.02%を超えると粗大なTiCが単独で析出
し、母材や溶接熱影響部の靭性が劣化する。従って、
0.02%以下と限定する。なお、複合酸化物形成に
は、Tiは計算上は少なくとも0.0001%程度は添
加させることが望ましい。
核となる複合酸化物の構成元素として必須の元素である
が、0.02%を超えると粗大なTiCが単独で析出
し、母材や溶接熱影響部の靭性が劣化する。従って、
0.02%以下と限定する。なお、複合酸化物形成に
は、Tiは計算上は少なくとも0.0001%程度は添
加させることが望ましい。
【0022】O : 0.001〜0.01% Oは、フェライト析出核となる複合酸化物の形成のため
には最低0.001%は必要である。しかしながら、鋼
中に過剰のOが存在すると母材の靭性に悪影響を及ぼ
す。従って、0.001〜0.01%と限定する。
には最低0.001%は必要である。しかしながら、鋼
中に過剰のOが存在すると母材の靭性に悪影響を及ぼ
す。従って、0.001〜0.01%と限定する。
【0023】N : 0.01%以下 Nは、鋼に不可避的に含まれる不純物元素であり、過剰
に存在すると母材の靭性に悪影響を及ぼすが、本発明に
おいては0.01%以下であればその影響が少ない。従
って、0.01%以下と限定する。
に存在すると母材の靭性に悪影響を及ぼすが、本発明に
おいては0.01%以下であればその影響が少ない。従
って、0.01%以下と限定する。
【0024】残部はFeおよび不可避的不純物からな
る。
る。
【0025】(追加成分)なお、本発明で用いる鋼片
は、上記の基本成分の他に、強度改善元素群として、以
下の元素を添加すると、強度や靭性の更に一層の改善が
図れる。
は、上記の基本成分の他に、強度改善元素群として、以
下の元素を添加すると、強度や靭性の更に一層の改善が
図れる。
【0026】Ni: 0.05〜0.5% Niは、溶接性、溶接熱影響部靭性に悪影響を及ぼすこ
となく、母材の強度や靭性を向上させるが、0.05%
未満では効果が十分に発揮されず、一方、0.5%を超
えると特に建築用構造物用構造部材として許容し難い程
度の価格の増大を招く。従って、0.05〜0.5%と
限定する。
となく、母材の強度や靭性を向上させるが、0.05%
未満では効果が十分に発揮されず、一方、0.5%を超
えると特に建築用構造物用構造部材として許容し難い程
度の価格の増大を招く。従って、0.05〜0.5%と
限定する。
【0027】Cu: 0.05〜0.5% Cuは、Niと略同様の効果を発揮する他、Cu析出物
による高温強度の増大や耐食性及び耐候性の向上にも効
果を発揮するが、0.05%未満ではその効果が十分に
発揮されず、一方、0.5%を超えると熱間圧延の際に
Cu割れが発生し成形が困難となる。従って、0.05
〜0.5%と限定する。
による高温強度の増大や耐食性及び耐候性の向上にも効
果を発揮するが、0.05%未満ではその効果が十分に
発揮されず、一方、0.5%を超えると熱間圧延の際に
Cu割れが発生し成形が困難となる。従って、0.05
〜0.5%と限定する。
【0028】Cr: 0.05〜0.5% Crは、母材及び溶接部の強度を高め、更に、耐候性の
向上をも図れる元素であるが、0.005%未満ではそ
の効果が十分発揮されず、一方、0.5%を超えると溶
接性や溶接熱影響部靭性が劣する。従って、0.05〜
0.5%と限定する。
向上をも図れる元素であるが、0.005%未満ではそ
の効果が十分発揮されず、一方、0.5%を超えると溶
接性や溶接熱影響部靭性が劣する。従って、0.05〜
0.5%と限定する。
【0029】Nb: 0.005〜0.03% Nbは、析出硬化及び変態強化による高温強度(耐火
性)の向上と、細粒化による靭性の向上とを図れる元素
であるが、0.005%未満ではその効果が十分に発揮
されず、一方、0.03%を超えると大入熱溶接の際に
溶接熱影響部靭性が劣化する。従って、0.005〜
0.03%と限定する。
性)の向上と、細粒化による靭性の向上とを図れる元素
であるが、0.005%未満ではその効果が十分に発揮
されず、一方、0.03%を超えると大入熱溶接の際に
溶接熱影響部靭性が劣化する。従って、0.005〜
0.03%と限定する。
【0030】V : 0.005〜0.07% Vは、高温耐力に対する効果は劣るが、Nbと略同様の
効果を発揮する元素である。しかしながら、0.005
%未満ではその効果が十分に発揮されず、一方、0.0
7%を超えると溶接熱影響部靭性に悪影響を及ぼす。従
って、0.005〜0.07%と限定する。
効果を発揮する元素である。しかしながら、0.005
%未満ではその効果が十分に発揮されず、一方、0.0
7%を超えると溶接熱影響部靭性に悪影響を及ぼす。従
って、0.005〜0.07%と限定する。
【0031】Ca: 0.0005〜0.005% Caは、硫化物(MnS)の形態を制御し、(シャルピ
ー)吸収エネルギーを増大させて低温靭性を向上させる
他、耐水素誘起割れの改善にも効果を発揮する。しかし
ながら、0.0005%未満では効果が十分に発揮され
ず、一方、0.005%を超えるとCaOやCaSが多
量に生成して大形介在物となり、鋼の靭性のみならず清
浄度が害され、更には溶接性も劣化する。従って、0.
0005〜0.005%と限定する。
ー)吸収エネルギーを増大させて低温靭性を向上させる
他、耐水素誘起割れの改善にも効果を発揮する。しかし
ながら、0.0005%未満では効果が十分に発揮され
ず、一方、0.005%を超えるとCaOやCaSが多
量に生成して大形介在物となり、鋼の靭性のみならず清
浄度が害され、更には溶接性も劣化する。従って、0.
0005〜0.005%と限定する。
【0032】REM:0.0001〜0.005% REM(希土類元素)は、Caと略同様の効果を発揮す
ると共に、添加量が増大すればCaと同様の問題も招く
元素である。また、経済的な観点からも過剰な添加は望
ましくない。従って、0.0001〜0.005%と限
定する。
ると共に、添加量が増大すればCaと同様の問題も招く
元素である。また、経済的な観点からも過剰な添加は望
ましくない。従って、0.0001〜0.005%と限
定する。
【0033】組織 鋼マトリックス中に、複合酸化物からなる粒子が分散し
ている。粒子は、大きさが1〜10μmであり、鋼マト
リックス中に1mm2あたり4個以上の平均密度で分散
している。大きさが1μm未満では粒内フェライトの析
出核としては小さすぎ、一方、10μmを超えると大き
すぎ、いずれもフェライトの析出核としては十分な機能
を発揮しない。この結果は実験結果に基づいて見いだし
た。また、粒子の分散密度は1mm2あたり4個以上と
限定した。これ未満では組織改善作用が十分に現れず溶
接熱影響部靭性が満足できる程度に改善されないからで
ある。
ている。粒子は、大きさが1〜10μmであり、鋼マト
リックス中に1mm2あたり4個以上の平均密度で分散
している。大きさが1μm未満では粒内フェライトの析
出核としては小さすぎ、一方、10μmを超えると大き
すぎ、いずれもフェライトの析出核としては十分な機能
を発揮しない。この結果は実験結果に基づいて見いだし
た。また、粒子の分散密度は1mm2あたり4個以上と
限定した。これ未満では組織改善作用が十分に現れず溶
接熱影響部靭性が満足できる程度に改善されないからで
ある。
【0034】粒子は複合酸化物からなり、該酸化物は、
原子%で、 Mn:5〜50% (Al+Ti):50〜95% を含み、全部で100%となる化学組成の酸化物構成元
素を含むものに限定する。従って、Mnの含有量が50
原子%のときは、(Al+Ti)の含有量の上限は50
原子%である。また、Mnと(Al+Ti)の合計含有
量が100原子%に達しない場合もある。Mnや(Al
+Ti)が上記の範囲で含まれると、溶接後の冷却中に
粒内フェライトの析出核として有効なその機能を発揮す
る。該粒子はフェライトとの結晶整合性が高いためフェ
ライトの析出核として機能し易いのではないかと思われ
る。
原子%で、 Mn:5〜50% (Al+Ti):50〜95% を含み、全部で100%となる化学組成の酸化物構成元
素を含むものに限定する。従って、Mnの含有量が50
原子%のときは、(Al+Ti)の含有量の上限は50
原子%である。また、Mnと(Al+Ti)の合計含有
量が100原子%に達しない場合もある。Mnや(Al
+Ti)が上記の範囲で含まれると、溶接後の冷却中に
粒内フェライトの析出核として有効なその機能を発揮す
る。該粒子はフェライトとの結晶整合性が高いためフェ
ライトの析出核として機能し易いのではないかと思われ
る。
【0035】製造法 上述の条件を満足する鋼片を、 1000〜1280℃の温度域に加熱後圧延を開始
し、 Ar3点以上で圧延を終了した後、 得られた鋼板を室温まで空冷又は3℃/秒以上の鋼
板表面冷却速度で700℃以下の温度まで冷却した後室
温まで空冷する。
し、 Ar3点以上で圧延を終了した後、 得られた鋼板を室温まで空冷又は3℃/秒以上の鋼
板表面冷却速度で700℃以下の温度まで冷却した後室
温まで空冷する。
【0036】(工程)圧延前に鋼片を加熱する。添加
した元素を固溶するため、1000℃以上に加熱する。
一方、1280℃を超えるとオーステナイト粒が粗大化
しすぎて熱間圧延により細粒化を図ることが困難とな
る。従って、加熱の温度域を1000〜1280℃に限
定する。
した元素を固溶するため、1000℃以上に加熱する。
一方、1280℃を超えるとオーステナイト粒が粗大化
しすぎて熱間圧延により細粒化を図ることが困難とな
る。従って、加熱の温度域を1000〜1280℃に限
定する。
【0037】(工程)加熱後熱間圧延を施すが、その
圧延終了温度をAr3点以上の高温とする。Ar3未満で
圧延を終了するとMoが析出して析出物が大きくなり過
ぎ、高温耐力が著しく低下するからである。
圧延終了温度をAr3点以上の高温とする。Ar3未満で
圧延を終了するとMoが析出して析出物が大きくなり過
ぎ、高温耐力が著しく低下するからである。
【0038】(工程)圧延後は、室温まで放冷(典型
的には空冷)又は3℃/秒以上の鋼板表面冷却速度で7
00℃以下の温度まで冷却した後室温まで放冷する。板
厚の厚い場合(40mm以上)には、加速冷却を実施す
ると、適量の初析フェライトを生成して、強度の劣化を
もたらすことなく低降伏比を実現することができる。厚
肉(50〜1000mm程度)の場合には、鋼板表面温
度がAr3−60℃からAr3−120℃までの範囲の温
度から3℃/秒以上の鋼板表面冷却速度で400℃以下
まで冷却後、空冷するのが望ましい。また、中肉(40
〜50mm程度)の場合には、圧延後3℃/秒以上の鋼
板表面冷却速度で500〜700℃の範囲の温度まで冷
却後、空冷するのが望ましい。
的には空冷)又は3℃/秒以上の鋼板表面冷却速度で7
00℃以下の温度まで冷却した後室温まで放冷する。板
厚の厚い場合(40mm以上)には、加速冷却を実施す
ると、適量の初析フェライトを生成して、強度の劣化を
もたらすことなく低降伏比を実現することができる。厚
肉(50〜1000mm程度)の場合には、鋼板表面温
度がAr3−60℃からAr3−120℃までの範囲の温
度から3℃/秒以上の鋼板表面冷却速度で400℃以下
まで冷却後、空冷するのが望ましい。また、中肉(40
〜50mm程度)の場合には、圧延後3℃/秒以上の鋼
板表面冷却速度で500〜700℃の範囲の温度まで冷
却後、空冷するのが望ましい。
【0039】
【実施例】試料の作製 種々の鋼片を実験室規模の真空精錬炉を用いて溶解後イ
ンゴッド鋳造により作製した。その際、分散粒子を構成
する酸化物の組成を変化させるため、脱酸元素の添加時
期や順序を種々変化させ、また、分散密度を変化させる
ため、鋳型寸法を種々変化させた。得られた鋼片の化学
組成及び鋼中に存在する酸化物粒子は、本発明例に関し
ては表1に、比較例に関しては表3に示す通りであっ
た。精錬条件を同一とした結果、分散粒子の組成は略同
一のものが得られた。なお、分散粒子の分散密度は、5
00倍の光学顕微鏡でミクロ試料の表面を観察し計測し
た。分散粒子を構成する酸化物の組成は、該粒子をSE
M−EDX装置で分析した。
ンゴッド鋳造により作製した。その際、分散粒子を構成
する酸化物の組成を変化させるため、脱酸元素の添加時
期や順序を種々変化させ、また、分散密度を変化させる
ため、鋳型寸法を種々変化させた。得られた鋼片の化学
組成及び鋼中に存在する酸化物粒子は、本発明例に関し
ては表1に、比較例に関しては表3に示す通りであっ
た。精錬条件を同一とした結果、分散粒子の組成は略同
一のものが得られた。なお、分散粒子の分散密度は、5
00倍の光学顕微鏡でミクロ試料の表面を観察し計測し
た。分散粒子を構成する酸化物の組成は、該粒子をSE
M−EDX装置で分析した。
【0040】表1、3に示す鋼片を、それぞれ、表2、
4に示す条件で圧延処理して、右欄に示す板厚の鋼板と
した。
4に示す条件で圧延処理して、右欄に示す板厚の鋼板と
した。
【0041】試験 作製された鋼板からそれぞれ試験片を切り出し、常温強
度、すなわち、引張強度:YS(N/mm2)、剪断強
度:TS(N/mm2)、降伏比:YR(%)及びシャ
ルピー吸収エネルギー:VEO(J)と、600℃におけ
る耐力(オフセット即ち荷重を除いたときの残留歪が
0.2%になる点の応力)(N/mm2)と、溶接性を
評価するために再現溶接熱サイクルに暴露した後の溶接
熱影響部の特にノッチ位置のシャルピー吸収エネルギ
ー:VEO(J)とを測定した。
度、すなわち、引張強度:YS(N/mm2)、剪断強
度:TS(N/mm2)、降伏比:YR(%)及びシャ
ルピー吸収エネルギー:VEO(J)と、600℃におけ
る耐力(オフセット即ち荷重を除いたときの残留歪が
0.2%になる点の応力)(N/mm2)と、溶接性を
評価するために再現溶接熱サイクルに暴露した後の溶接
熱影響部の特にノッチ位置のシャルピー吸収エネルギ
ー:VEO(J)とを測定した。
【0042】なお、再現溶接熱サイクル暴露処理とし
て、鋼板を両面からそれぞれ板厚にして4分の1程度切
取って除去した後に、それから幅11mm、厚さ11m
m、長さ60mmの試験片を採取し、これに最高加熱温
度を1400℃として加熱を行った後、800〜500
℃に300秒間かけて冷却した。これは、溶接入熱:3
0kJ/mmに相当する。そして、熱サイクル暴露後、
試験片をJIS4号試験片に加工してシャルピー衝撃試
験に供した。測定結果は、本発明例に関しては表5に、
比較例に関しては表6に示す。
て、鋼板を両面からそれぞれ板厚にして4分の1程度切
取って除去した後に、それから幅11mm、厚さ11m
m、長さ60mmの試験片を採取し、これに最高加熱温
度を1400℃として加熱を行った後、800〜500
℃に300秒間かけて冷却した。これは、溶接入熱:3
0kJ/mmに相当する。そして、熱サイクル暴露後、
試験片をJIS4号試験片に加工してシャルピー衝撃試
験に供した。測定結果は、本発明例に関しては表5に、
比較例に関しては表6に示す。
【0043】
【表1】
【0044】
【表2】
【0045】
【表3】
【0046】
【表4】
【0047】
【表5】
【0048】
【表6】
【0049】評価 本発明が規定する化学組成(鋼片全体、分散粒子)、分
散粒子の大きさ及び分散密度を満足する鋼片を本発明の
工程に従って圧延して鋼板を製造した場合には、常温で
も高温でも優れた母材強度を示すと共に、30KJ/m
mの入熱を模擬した再現溶接熱サイクルに暴露された後
にも熱影響部が優れた靭性を示した。一方、分散粒子の
数の少ない鋼片から鋼板を製造した場合には、その鋼板
は母材強度に関しては本発明例のものと同等の性能を示
したが、熱影響部靭性が著しく劣化した。鋼中のS量を
低減させてMnSの影響を検討した本発明例(No.
8)においては、MnSの析出は殆ど観察されず、優れ
た熱影響部靭性を示した。
散粒子の大きさ及び分散密度を満足する鋼片を本発明の
工程に従って圧延して鋼板を製造した場合には、常温で
も高温でも優れた母材強度を示すと共に、30KJ/m
mの入熱を模擬した再現溶接熱サイクルに暴露された後
にも熱影響部が優れた靭性を示した。一方、分散粒子の
数の少ない鋼片から鋼板を製造した場合には、その鋼板
は母材強度に関しては本発明例のものと同等の性能を示
したが、熱影響部靭性が著しく劣化した。鋼中のS量を
低減させてMnSの影響を検討した本発明例(No.
8)においては、MnSの析出は殆ど観察されず、優れ
た熱影響部靭性を示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 昌彦 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 一ノ瀬 威 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で C : 0.03〜0.2% Si: 0.6%以下 Mn: 0.6〜2.0% S : 0.030%以下 Mo: 0.2〜0.7% Al: 0.02%以下 Ti: 0.02%以下 O : 0.001〜0.01% N : 0.01%以下 を含み、残部がFe及び不可避的不純物から成る化学組
成を有し;且つ、 酸化物からなり、大きさが1〜10μmの粒子が鋼マト
リックス中に1mm2あたり4個以上の平均密度で分散
しており、 該酸化物が、原子%で、 Mn:5〜50% (Al+Ti):50〜95% を含み、全部で100%となる化学組成の酸化物構成元
素を含む;鋼片を、 1000〜1280℃の温度域に加熱後圧延を開始し、
Ar3点以上で圧延を終了した後、得られた鋼板を室温
まで放冷又は3℃/秒以上の鋼板表面冷却速度で700
℃以下の温度まで加速冷却した後室温まで放冷すること
を特徴とする溶接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板
の製造法。 - 【請求項2】 重量%で Ni: 0.05〜0.5% Cu: 0.05〜0.5% Cr: 0.05〜0.5% Nb: 0.005〜0.03% V : 0.005〜0.07% Ca: 0.0005〜0.005% REM:0.0001〜0.005% の1種以上を更に含有する鋼片を用いる請求項1に記載
の構造用耐火鋼板の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22539696A JPH1068018A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 溶接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22539696A JPH1068018A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 溶接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068018A true JPH1068018A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16828710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22539696A Pending JPH1068018A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | 溶接熱影響部靭性の優れた構造用耐火鋼板の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1068018A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5079794B2 (ja) * | 2007-04-11 | 2012-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | 高温強度、靭性に優れた鋼材並びにその製造方法 |
| JP5079793B2 (ja) * | 2007-04-06 | 2012-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | 高温特性と靭性に優れた鋼材及びその製造方法 |
| CN106399655A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 天津理工大学 | 20MnSi螺纹钢加载微应力细化铁素体组织的方法 |
| CN114293094A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-04-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种450MPa级钒钛微合金化耐候乙字型钢及其生产方法 |
-
1996
- 1996-08-27 JP JP22539696A patent/JPH1068018A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5079793B2 (ja) * | 2007-04-06 | 2012-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | 高温特性と靭性に優れた鋼材及びその製造方法 |
| JP5079794B2 (ja) * | 2007-04-11 | 2012-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | 高温強度、靭性に優れた鋼材並びにその製造方法 |
| CN106399655A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 天津理工大学 | 20MnSi螺纹钢加载微应力细化铁素体组织的方法 |
| CN114293094A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-04-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种450MPa级钒钛微合金化耐候乙字型钢及其生产方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040220 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040813 |