JPS5821008B2 - アツエンノママデテイオンジンセイノスグレタ テイコウフクヒコウチヨウリヨクアツコウハンノセイゾウホウホウ - Google Patents

アツエンノママデテイオンジンセイノスグレタ テイコウフクヒコウチヨウリヨクアツコウハンノセイゾウホウホウ

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JPS5821008B2
JPS5821008B2 JP11982675A JP11982675A JPS5821008B2 JP S5821008 B2 JPS5821008 B2 JP S5821008B2 JP 11982675 A JP11982675 A JP 11982675A JP 11982675 A JP11982675 A JP 11982675A JP S5821008 B2 JPS5821008 B2 JP S5821008B2
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為広博
井上健二
磯田征司
増井浩昭
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Nippon Steel Corp
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧延のままで低温靭性及び造管加工性の優れた
低降伏比高張力厚鋼板の製造方法に係るものである。
近年原油や天然ガスの寒冷地輸送に伴い、溶接性及び低
温靭性の優れた寒冷地向ラインパイプの需要が増してき
ている。
ところで、このような用途に使用される厚鋼板は板厚が
8〜40rIrrrL程度でしかも溶接性及び低温靭性
が優れていることが必要であるが、それ以外にもう一つ
重要な特性が要求される。
それは造管加工時の成形性である。ここで言う成形性と
は単純な延性や加工性のことではなく、造管加工時の形
状凍結性の良さのことが主である。
すなわち造管加工に際し曲げ加工時のスプリングバック
(spring back)と称する弾性的歪回復によ
る形状不良が生じることは知られており、このスプリン
グバンク量と最も強い相関のあるものの一つとして降伏
比(降伏点÷引張強さ)が材料要素としてよく知られて
いる。
すなわち降伏比の低いほどスプリングバンク量は小さく
て造管加工性は良好となり、降伏比が約0゜82以下な
らば造管加工性は著しく改善される。
ところで、従来技術においては低温靭性と低降伏比特性
とを兼備えることは大変困難であった。
その最大の理由は周知のように厚鋼板の低温靭性を高め
る最も有効な方法は焼入れ焼戻し処理(以下QT処理と
言う)であり、この方法であれば鋼材の炭素当量も小さ
くできるので溶接性も良好なものが得られる。
ところがQT処理材の欠点は降伏比が0゜85〜0゜9
5程度と非常に高く、前述のスプリングバンク量が大き
くて造管加工性が悪い。
一方、圧延ま捷の厚鋼板でも、もし成分がNb、V、T
i等を含まない通常のものであれば仮に降伏比の低いも
のが得られる可能性もあるが低温靭性は不良である。
Nb、V、Ti等を含有していても他の元素を含めた成
分系の組合せが従来技術のままであれば、仮にコントロ
ールトローリング(以下CRと言う)を行っても低温靭
性の改善はあるが、本発明のように造管加工性に有利な
低降伏比特性を得ることは困難であり、降伏比は0.8
5〜0.90程度である。
次に低温靭性の評価について述べる。
低温靭性はシャルピー試験のような小型試験でもある程
度把握されるが、脆性破壊の亀裂伝播特性をよく把握す
るにはN RL (Naval Re5earchLa
voratorい落重試験によるNDT(nilduc
til、ity transition)温度による評
価が良い。
この試験法の概略は次の通りである。
鋼板をたんざく状に切断した供試片の1面に溶接ビード
をのせ、その溶接ビードに機械加工にょる切欠きをつけ
て試験片を作成し、この試験片の上に高所から重量を落
してビードを起点とする割れの発生の有無およびその大
きさをみるものである。
このNRL落重試験を試験温度を種々変えて実施したと
き、ピードから発生した割れが母材に伝播してほぼ試験
片の幅全体におよぶときの試験温度をもってNDT温度
と称し7、このNDT温度の低いほど低温靭性が優れて
いるといわれている。
一般的な従来技術による圧延まま高張力鋼板のNDT温
度は一40℃前後である。
一方、本発明はその目的から一50℃以下程度のNDT
温度を有する鋼を対象とする。
ところで本発明は上記の従来技術での限界を画期的に改
良したものでその要旨とするところは、(1) c
: 0.03〜0.13%、Si:1.0%未満、Mn
: 1.8%超〜2.3%未満、S:0.010%以
下、At:0.005〜0.15%、Ti:0.005
〜0.15%を(Mn%)/(Ti%)≧15及び(T
i%)/(C%)42を満して含み、残部鉄及び不可避
的不純物元素からなる鋼をスラブとした後、熱間圧延に
際し、850℃以下での累積圧下率を50%以上とし、
最終板厚を8〜40−とじて、かつ仕上温度を800℃
以下とすることを特徴とする圧延のままで低温靭性の優
れた低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。
(2) C: 0.03〜0.13%、Si:1.0
%未満、Mn:1.8%超〜2.3%未満、S:0.0
10%以下、A7:0.005〜0.15%、’ri:
o、oo!5〜0.15%を(Mn%)/(Ti%)≧
15及び(Ti%)/(C%)≦2を満して含み、さら
にNb、 V、WからなるA群の元素の1種以上を計0
.005〜0.15%、Ni1Cu1Co、Crからな
るB群の元素の1種以上を計0.03〜1%及び稀土類
元素、Zr、Ca、MgからなるC群の元素の1種以上
を計0.005〜0.10%において、各群のうちのい
ずれか1群又は2群以上の元素を含み、残部鉄及び不可
避的不純物元素からなる鋼をスラブとした後、熱間圧延
に際し、850℃以下での累積圧下率を50%以上とし
、最終板厚を8〜40叫として、かつ仕上温度を800
℃以下とすることを特徴とする圧延のままで低温靭性の
優れた低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。
(3) C: 0.03〜0.13%、Si:1.0
%未満、Mn:1.8%超〜2,3%未満、S:0.0
10%以下、AA:0.005〜0.15%、Ti〜0
.005〜0.15%を(Mn量)/(Ti%)≧15
及び(Ti%)/(C%)42を満して含み、残部鉄及
び不可避的不純物元素からなる鋼をスラブとした後、熱
間圧延に際し、850℃以下での累積圧下率を50%以
上とし、最終板厚を8〜40叫としてかつ仕上温度を8
00℃以下とすること及び全熱間圧延工程中に少くとも
1回以上の。
クロスローリングを施すことを特徴とする圧延のままで
低温靭性の優れた低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。
(4) C: 0.03〜0.13%、Si:1.0
%未満、Mn : 1.8%超〜2.3%未満、S:0
.010%以下、At:o、005〜0.15%、Ti
〜0.005〜0.15%を(Mn量)/(Ti%)≧
15及び(Ti%)/(C%)≦2を満して含み、さら
にNb、■、WからなるA群の元素の1種以上を計0.
005〜0.15%、Ni1Cu1Co1Cr。
からなるB群の元素の1種以上を計0.03〜1%及び
稀土類元素、Zr、Ca、MgからなるC群の元素の1
種以上を計0.005〜0.10%において、各群のう
ちいずれか1群又は2群以上の元素を含み、残部鉄及び
不可避的不純物元素。
からなる鋼をスラブとした後、熱間圧延に際し、850
℃以下での累積圧下率を50%以上とし、最終板厚を8
〜40rranとしてかつ仕上温度を800℃以下とす
ること及び全熱間圧延工程中に少くとも1回以上のクロ
スローリングを施す・ことを特徴とする圧延のままで低
温靭性の優れた低降伏比高張力厚鋼板の製造方法にある
特に本発明はMnを1.8%超〜23%未満と高くし、
これに少量のTiを添加し、さらにMn。
Ti及びC間の量的関係を最も有効に限定することによ
り成分限定し、これに圧延条件を組み合わせることによ
り上記の低温靭性と造管加工性の両方を著しく向上させ
ることに成功したものである。
Mnを従来の厚鋼板より顕著に高めたのはそれ自体靭性
を高める方法であるが、この高Mnの地に少量のTiを
添加することにより、炭火物が有効に分散し、一部ペイ
ナント的な組織も混るが大部分フェライトでありフェラ
イトの微細化(粒度番号10番〜15番)と炭化物の分
散とで、低温靭性を著しく向上せしめることが認められ
た。
そして従来技術の1.5%以下程度のMn量の鋼に多量
にTi添加して強度を高めた方法に比べて低温靭性が著
しく良いのみならずとりわけ降伏比が0.82以下に低
くかつ造管加工性が良いという優れた特徴を有する。
前述のように低温靭性の向上だけであれば従来技術のよ
うにNb、 V、T i等を添加し、CRである程度目
的が達成されるが、その場合は低降伏比特性及び優れた
造管加工法は得られない。
すなわち本発明でMn量のみならず(Mn量)/(Ti
%)≧15及び(Ti%)/(C%)と2の2つの限定
条件と圧延条件の組合せを与えることが低温靭性の向上
と低降伏比特性、造管加工性の両立に大変有効であるこ
とが始めて認められた。
成分的にもMnに比べTiの量が高すぎること及びCに
比べてTiが高すぎることのいずれか一方及び両方が生
じると圧延条件をいくら組合せても降伏比を高めるのに
働きのある微細TiCが多量にできて、低降伏比特性は
もちろんのこと低温靭性も得にくくなるものと考えられ
る。
次に圧延方法であるが、熱間圧延に際し、850℃以下
での累積圧下率を50%以上で、しかも仕上温度が80
0℃以下というCRを施すこと及びさらに本発明の特長
を顕現するためには全熱間圧延中に少くとも1回以上の
クロスローリング(cross rolling)を施
すことにより、上記成分による微細なフェライト及び均
一な炭化物の分散をより一層促進することを知見したも
のである。
クロスローリングとは熱間圧延中に途中で圧延方向を直
角に変化させて圧延することを呼ぶ。
クロスローリングの効果は以下のように考えられる。
つまり本来CRでフェライト組織は微細化し易いが、ク
ロスローリングでその効果はより助長されるという点と
、さらに重要なことは炭化物の均一な分散は上記成分系
にCRを加えてもストレート圧延だけでは必ずしも十分
に達成されず、それらの他にクロスローリングを加える
ことにより著しく低温靭性と低降伏比特性が改善される
ことを知見したものである。
なお、本発明の厚鋼板では板厚の制限が認められる。
すなわち、40閣超では圧延中の板厚内の温度不均一に
より、材質が板厚方向で不均質となり優れた低温靭性が
得られない。
一方、81rarL未満では圧延中の脱スケール冷却水
による冷却が大きすぎて微細TiCが多量に生成され、
低温靭性ととりわけ低降伏比特性が得にくい。
なお、強度、低温靭性及び低降伏比特性が最も効果的に
組合されるのは12〜25Wvnの製品厚の場合である
次に本発明の成分、圧延条件の限定理由を述べる。
Cは母材の強度を高めるのに必要であり、本発明では最
低0.03%は必要である。
とりわけCRで十分な強度を出すには0.07%以上が
好ましい。
一方0.13%超では微細TiCの多量な生成により低
温靭性も低下する。
なお溶接部の靭性を高めるには0.10%以下が好まし
い。
Siは脱酸元素として少量添加されることが好ましい。
またSiは鋼の強化にも有効であるが1.0%以上も含
まれると溶接部靭性が劣化する。
また、母材の低温靭性を高めるには0.7%未満が好ま
しい。
Mnは本発明の構成元素の中ではTiと並んで重要な元
素である。
すなわち低温靭性を向上させ、かつ低降伏比特性を得る
にはMnを高めフェライトの微細化と炭化物の分散をは
かる必要があり、それには1.8%超は必要である。
一方、2.3%以上も含有されると焼入性が高くなりす
ぎていわゆる完全なベイナイト組織となり上記特性及び
曲げ加工性等の成形性は劣化する。
なお、臼型的なアシキュラーフェライトのような組織を
作らず低降伏比特性及び低温靭性をより一層発揮させる
にはむしろ2.0%以下が好ましい。
Sはなるべく低い方が本発明の母材の靭性とりわけ衝撃
吸収エネルギーを向上させ、とくに0.010%以下が
良い。
なお、0.006%以下であると溶接部の靭性を向上す
る。
Atは脱酸元素として不可欠であり、最低0.005%
は必要である。
一方0.15%超も含有するとアルミナクラスターによ
る表面疵の原因となり、また焼入性を高め溶接部の靭性
も劣化させるので良くない。
TiはMnと並んで本発明の主要な元素である。
すなわち鋼の強度を高めるばかりか高Mnの地で炭化物
の分散やフェライトの微細化で低降伏比特性や低温靭性
を高めるのに最低0.005%は必要である。
とりわけCRを含む圧延ままで高い強度と靭性を十分出
す場合には0.04%超は必要である。
一方、0.15%超も含有されると微細TiCの多量生
成により低温靭性の劣化が著しい。
とりわけ低降伏比特性をより一層高めるには0.08%
以下のTi量が好ましい。
上記の成分元素において本発明ではとりわけ次の成分限
定が必要である。
(Mn%)/(T i%)の値が低いと炭化物の分散が
困難であり、低降伏比特性が得にくくなり、最低15は
必要である。
さらに、フェライトの微細化も促進させ低温靭性もより
一層向上させるにはこの値は25以上となることが好ま
しい。
次に(Ti量)/(C%)の値が高いと微細TiCが多
量にできて低温靭性が得にくく最高2でおさえなければ
ならない。
さらに微細TiCの生成を抑え低降伏比特性をより一層
促進するにはこの値は1以下が好ましい。
さらに溶接部の靭性の向上とりわけ遷移温度を低め、か
つ母材の靭性の向上もはかるにはとりわけ本発明のよう
な高Mn系においてはこの値は0.7以下が好ましい。
本発明の主な成分系は以上の通りであるが、さ・らに母
材の強度を向上させるにはNb、V、WからなるA群の
元素のうちのいずれか1種又は2種以上を計0.005
%以上含有することが好ましい。
一方0.15%超も含有すると低温靭性が劣化すること
及び低降伏点特性が得にくくて良くない。
又、Ni、Cu、Co、CrからなるB群の元素は母材
の加工性を損わずに強度を向上させるのに有効であり、
1種又は2種以上を計0.03%以上含有することが好
ましい。
一方1%超も含有すると母材の強度を高めすぎ延性の劣
化も大きくなる。
さらに硫化物の形態を変え、母材の衝撃値を高めるには
稀土類元素、Zr、 Ca%MgからなるC群の元素の
うちの1種又は2種以上を計0.005%以上含有する
ことが好ましい。
一方、0.10%超も含有すると巨大酸化物を生成し、
かえって母材の靭性を劣化させる。
次に圧延条件の限定理由を述べる。
まず熱間圧延に際し、850℃以下での累積圧下率をな
るべく多くとることによりフェライト粒の微細化が促進
され低温靭性が向上するので50%以上であることを必
要とする。
さらに70%以上であればより一層炭化物の分散が促進
されより一層低降伏比特性が発揮される。
ここで850℃以下の累積圧下率とは850℃での板厚
をtoとし、仕上圧延終了後のいわゆる最終製品板厚を
tとしたとき□X100 (%)で表わすものt。
とする。
さらに仕上温度もなるべく低い方がフェライトの微細化
及び炭化物の分散に有効であり、低温靭性及び低降伏比
特性の向上のためには800℃以下が良い。
さらに750℃以下であれば微細TiCの生成も少くよ
り母材及び溶接部の低温靭性が向上する。
また結果的に仕上温度がA3変態点より著しく下回って
も本発明の特徴は伺ら損われるものではない。
次にクロスローリングの必要性を述べる。
本発明においてCRによりフェライトの微細化及び炭化
物の分散が促進されるが、ストレート圧延のみでは必ず
しも十分ではなく、全熱間圧延中に少くとも1回以上好
ましくは累積圧下率60%以上のクロスローリングを加
えることによりより一層上記の効果、とりわけ炭化物の
分散が促進され低温靭性ととりわけ低降伏比特性が促進
されるものである。
なお、たとえばホットストリップ圧延のようにストレー
ト圧延のみを連続的に行い、さらに若干の歪を伴う捲き
取り工程を後続させる工程では十分な低温靭性及び低降
伏比特性は得にくい。
さて、次に本発明の実施例を述べる。
第1表に示す化学成分の鋼を転炉出鋼し、一部(AI、
A5:B3、B7)はさらにその後真空脱カス処理を施
した。
そして一部(A5 A8、A9:B3、B6、B9)
は連続鋳造法で、残りは通常の造塊、分塊法でスラブと
する。
これを通常の厚板工程で熱間圧延を行う。
一部(A4、A12二B3、B10)を除いて全てクロ
スローリングをしている。
ここでのクロスローリングの条件は最初の圧延方向から
、あるクロスローリング開始温度で直角方向に圧延方向
を変化させるやり方である。
熱間圧延の条件は第1表に示す。
さて、上記の製品について以下の試験を行なった。
まず母材の引張試験(API引張試験片)による降伏点
と引張強さを測定し、降伏比を求めた。
また母材のシャルピー衝撃試験による50%延性破面の
還移温度vTsとNRL落重試験のNDT温度を求めた
さらに入熱量30KJ/cmのサブマージドアーク溶接
を行い、ボンド部の一10℃のシャルピー試験の吸収エ
ネルギーを求めた。
さらに母材について造管加工時のスプリングノくツク量
を下記の方法で測定した。
すなわち直径42インチ(10671rrrrL)の円
筒型金型に、長さ66インチ(1676mm)の試験片
(巾300 rrrm )を造管治具でまきつけて、両
端での金型からのすきまを測定し、その平均値をとって
スプリングバック量とし、スプリングバックの目安とし
た。
この値の小さいほど造管加工性は良い。
このスプリングバック量(7rrrrL)を第1表に示
す。
さて、第1表に以上の結果を示すがこれから下記のこと
が言える。
本発明鋼は比較材に比べて降伏比が低く、これに対応し
て造管加工時のスプリングバック量も小さくて良好であ
る。
また本発明鋼はシャルピー試験の遷移温度vTs及びN
RL落重試験のNDT温度が低く低温靭性が良好である
なお本発明鋼でもクロスローリングを全く施さないA4
、A12は他の本発明鋼に比べ上記特性が少からず劣っ
ている。
一方、比較鋼については、B1、B3、B7、B8、B
IOはMnが低く、また(Mn量)/(Ti%)と(T
i%)/(C%)とのいずれか一方又は両方が本発明の
制限範囲になく、従って造管加工性及び低温靭性が不良
である。
またB2、B6はMn量は高いが、(Mn量)/(Ti
%)あるいは(Ti%)/(C%)のいずれかが本発明
の制限範囲外であり、やはり上記特性が不良である。
またB4はC量が高くやはり上記特性が不良である。
またBllはMnが高すぎて溶接部靭性、低温靭性、造
管加工性が悪い。
さらにB5、B9は成分的には本発明の範囲内になるが
、圧延条件が本発明の制限範囲外にあり、やはり上記特
性が不良である。
なお、溶接性についても本発明鋼は比較鋼より優れてい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の本発明鋼A2の光学顕微鏡組織写真(
倍率200倍)である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I C:0.03〜0.13%、Si:1.0%未満
    、Mn:1.8%超〜2.3%未満、S:0.010%
    以下、At: 0.005〜0.15%、T i :
    O,OO5−0,15%を(Mn%)/(Ti%)≧1
    5及び(Ti%)/(C%)≦2を満して含み、残部鉄
    及び不可避的不純物元素からなる鋼をスラブとした後、
    熱間圧延に際し、850℃以下での累積圧下率を50%
    以上とし、最終板厚を8〜40■として、かつ仕上温度
    を800℃以下とすることを特徴とする圧延のままで低
    温靭性の優れた低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。 2 C:0.03〜0.13%、Si:1.0%未満
    、Mn : 1.8%超〜2.3%未満、S:0.01
    0%以下、A7:0.005〜0.15%、Ti:0.
    005〜0.15%を(Mn%)/(Ti%)≧15及
    び(Ti%)/(C%)42を満して含み、さらにNb
    、V、WからなるA群の元素の1種以上を計0.005
    〜0.15%、Ni、Cu1Co、CrからなるB群の
    元素の1種以上を計0.03〜1%及び稀土類元素、Z
    r、Ca、Mgからなる0群の元素の1種以上を計0.
    005〜0.10%において、各群のうちのいずれか1
    群又は2群以上の元素を含み、残部鉄及び不可避的不純
    物元素からなる鋼をスラブとした後、熱間圧延に際し、
    850℃以下での累積圧下率を50%以上とし、最終板
    厚を8〜40mmとして、かつ仕上温度を800℃以下
    とすることを特徴とする圧延のままで低温靭性の優れた
    低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。 3 C:0.03〜0.13%、Si:1.0%未満
    、Mn : 1.8%超〜2.3%未満、S:0.01
    0%以下、A7:0.005〜0.15%、Ti :
    0.005〜0.15%を(Mn%)/(Ti%)≧1
    5及び(Ti%)/(C%)42を満して含み、残部鉄
    及び不可避的不純物元素からなる鋼をスラブとした後、
    熱間圧延に際し、850℃以下での累積圧下率を50%
    以上とし、最終板厚を8〜40M++とじてかつ仕上温
    度を800℃以下とすること及び全熱間圧延工程中に少
    くとも1回以上のクロスローリングを施すことを特徴と
    する圧延のままで低温靭性の優れた低降伏比高張力厚鋼
    板の製造方法。 4C:0.03〜0.13%、Si:1.0未満、Mn
    :1.8%超〜2.3%未満、S:0.010%以下、
    A7:0.005〜0.15%、Ti:0.005〜0
    .15%を(Mn%)/(Ti%)≧15及び(Ti%
    )/(C%)≦2を満して含み、ざらにNb、V、Wか
    らなるA群の元素の1種以上を計0.005〜0.15
    %、Ni%Cu、Co、CrからなるB群の元素の1種
    以上を計0.03〜1%及び稀土類元素、Zr%Ca、
    Mgからなる0群の元素の1種以上を計0.005〜0
    .10%において、各群のうちのいずれか1群又は2群
    以上の元素を含み、残部鉄及び不可避的不純物元素から
    なる鋼をスラブとした後、熱間圧延に際し、850℃以
    下での累積圧下率を50%以上とし、最終板厚を8〜4
    0wnとしてかつ仕上温度を800℃以下とすること及
    び全熱間圧延工程中に少くとも1回以上のクロスローリ
    ングを施すことを特徴とする圧延のままで低温靭性の優
    れた低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。
JP11982675A 1975-10-06 1975-10-06 アツエンノママデテイオンジンセイノスグレタ テイコウフクヒコウチヨウリヨクアツコウハンノセイゾウホウホウ Expired JPS5821008B2 (ja)

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JP11982675A JPS5821008B2 (ja) 1975-10-06 1975-10-06 アツエンノママデテイオンジンセイノスグレタ テイコウフクヒコウチヨウリヨクアツコウハンノセイゾウホウホウ

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