JPS6213523A - 低温用棒鋼の製造方法 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ＬＮＧタンク用基礎などに用いる低温用棒鋼
の製造方法に関するものである。

（り）従来の技術 ＬＮＧタンク用基礎に用いる鋼棒、特に半地下式ＬＮＧ
タンクに用いる鋼棒は、タンクのコンクリートそのもの
が低温にさらされるため、−１００℃以下の低温域にあ
シ、通常の銅棒では脆化する。

半地下式ＬＮＧタンク＃″ｌ：建設コストが地下式に比
べ安価なため、主に海外で用いられるタンクである。そ
して、上記のような低温域での用途に用　。

いられる鋼棒としては、高ＮＩ鋼、高マンガン鋼、低温
加熱＋低温ＥＥ延（制御！ｌｌＥ延）して製造した低Ｃ
−高Ｍｎ　−Ｎｈ又はＴＩ　　添加鋼がある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながらこれら従来の鋼棒には以下の工つな問題点
がある。

即ち、前記高Ｎｉ　　鋼は、低＠靭性が極めて優れてい
る反面、−・Ｎｔを９に程度含有し、そして歯のコスト
が極めて高いことからコスト的に不利であること、及び
この高歯　鋼棒は、熱間田延後７７０〜９２０Ｃからの
空冷を２回繰返す熱処理（２囲焼ｌ１ｌｋ）を行った後
５５０〜６２０℃で焼戻して製造されるが、鉄筋用棒鋼
にするためには熱処理過権で生じた曲ｂｔ後工程で矯正
しなければならな込ことという問題点をかかえてい九〇 次に前記の高Ｍｎ鋼としては、１３％Ｍｎ　、　１５％
Ｍｎ　＋　１８　％　Ｍｎ　ｐ　２５　％　Ｍｎ　　鋼
等のように°多（の鋼種が開発されてきたが、これらの
高Ｍｎ鋼は高Ｎｉ鋼と同様にコストが高いことと、溶製
の過程でＭｎのヒユームが飛散し労働環境上極めて問題
となっておシ、大量に生産する場合には障害となること
が多いという問題があった。

又、前記の低〇−高Ｍｎ　−Ｎｈ又はＴ！　添加鋼は、
低温加熱＋低温圧延（制御圧延）する工程を含む製造方
法によって型造されるが、以下のような問題点を有して
いる。即ち、上記の製造方法は、低０で溶接性を確保し
、Ｍｎ’ｉ高めることによシｋｒ５を低下させ、Ｎｈ又
は’Ｐｉ等の合金元素を入れて再結晶を遅延させるとと
もに仕上シ温度をＡｒ５の直上で圧延することによ）結
晶粒制御を行って低温靭性を向上させるものであるが、
なお低＠靭性の向上が望まれている。

その方法として、上記の制ｍＥＥ延を行った後、直接焼
入焼戻を行う方法が特開昭５７−１１４６３８号に開示
されている。

この方法は仕上温度ｔ−７５０〜８５０℃程匿にすると
ともに急冷して鉄筋棒鋼を製造するというものである。

本発明者等は、このような制御圧延＋直接表面焼入法の
研究を行い、次のような新たな知見を得た。

即ち、表１に例示する組成の低〇−高Ｍｎ　−Ｎｂ系の
鋼材を表２に示す条件で制御圧延＋直接表面焼入にニジ
棒鋼を製造すると、第４図に示す工うに低？ｉ領域（−
１２０℃）での所望のシャルピー値を満足できず、−１
４０〜−１７０℃領域での靭性の確保が困難であること
を確認した。

そしてこのような現象は、一般に結晶粒を微細にすると
低温領域での鋼の靭性が向上するというメカニズムが微
細結晶粒子表面焼入・焼戻法では、低温において安定し
ないためであると判断し友。

従って表１に例示した鋼は、熱間圧延ラインでのインラ
イン熱処理を指向して安価な鋼を供給するためには適し
ているが、−１４０〜−１７０℃の低温領域でのａ性確
保が難しく、低温用棒鋼としては更に改良が必要である
ことが判った。

本発明はこのような状況に鑑みてなされ九ものでｂる。

表　１ （ｗｔ％） 表　２ に）問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、 ０　：　０．０５〜０．３０　ｗｔ％　ｅ　８１　：≦
０．４０　ｗｔ％　。

Ｍｎ　：　０．５〜３．　Ｏｗｔ％　１　Ｎ＋　：　（
１，５〜２．Ｏｗｔ％　Ｈ８ｏ＃Ａ＃　：　ｎ、　０１
〜０．０９　ｗｔＫ　を及びＮｂ≦０．１　ｗｔにとＴ
Ｉ≦Ｑ、ｌ　ｗｔ％のうち１種又は２種を含み、残部Ｆ
ｅと不可避的不純物から成る鋼ｔ−１１１００℃以下の
温度に加熱して仕上温度７００〜８５０Ｃを確保するよ
うに熱間圧延した後、直ちに急冷を行って表面温度３０
０℃以下にし、その後表面温度が４００〜５５０℃にな
るように復熱させることを特徴とする低温用棒鋼の製造
方法である。

ｍ作用 ０はオーステナイト組織の形成に効果が太き（、しかも
安価な元素であシ、許容できる範囲で多ぐすることが望
ましいが、０の量を多ぐすると溶接性が悪（なシ、溶接
部の強度、靭性に悪影響が及ぶので、０量の最大値を０
．３０％とした。下限値ｔ−ｏ、　ｏ　ｓにとしたのは
これ未満であると反対に強度がでな匹などの問題が生ず
るなめである。

Ｍｎはオーステナイト組織を安定化させるためのＯと並
ぶ元素であシ、しかもＡｒ６　　変態点を低下させるこ
とによシ比較的低い温度で制御ＥＥ延、即ちオーステナ
イト領域での結晶粒の微細化を計ることが可能である。

鉄筋の鋼棒は一般に溶接して結合して用いられることが
多いために、０量を低く抑えるのでこの分ｋｒ５変態点
が上昇するが、Ｍｎを０．５Ｘ以上添加することによＦ
）ｋｒ５変態点を低下せしめて比較的低い＠度での結晶
粒微細化のための制御圧延を容易ならしめる効果がある
。

反面Ｍｎを３．　Ｏに超含有させると靭性及び溶接性が
劣化するようになることからその含有量ヲ０．５〜３．
０にとした。

さらにＡ＃にけすぐれ九細粒化作用があるが、その含有
量が８ｏ＃Ａ＃で０．０１に未満では所望の細粒化をは
かることができず。一方同じ（Ｓｏ＃Ａ＃で０．０９に
を越えて含有させると非金属介在物の量が急激に増加し
て鋼の靭性が劣化するようになることからその含有ｔを
０．０１〜０．０９にと定め友。

８ｉには脱酸及び強化作用があυ、多量に入れる場合は
フェライト相強化型元素のために、靭性低下が著しくな
る。それ故に０．４０に以下とした。

又Ｎｂ　、　Ｔｉについては、オーステナイト相で熱間
圧延後再結晶挙動を遅延させる働きが有シ、低温靭性向
上のためにはフェライト及ヒノクーライト結晶粒度の細
かＡものほど良好な性質を付与するので極めて重要な元
素で６，９、Ｎｂ及びＴｉの１種又は２種をそれぞれ０
．１０に以下含有させるのが良い。Ｎｂ又はＴｉの合金
元素はコストが高（、ｏ、１０に超の添加を行う場合に
は非常なコスト高となシ低廉価な低温用棒鋼でなくなる
。

Ｎ１けオーステナイト組織を安定化させる鋼で低温靭性
も改善する働きがあシ、０．５Ｘ以上入れるだけで低＠
靭性を著しく改善する効果がある。

しかしながら、姐も又高価な元素であシ２．０にを超え
て多量に入れるとコスト高と女るのでその量を０．５〜
２．０にとした。

次に本発明製造方法を説明する。

（Ａｌ加熱方法 結晶粒の細粒化のためには、加熱温度は低い程望ましい
が、合金元素であるＮｂあるいはＴｉが十分固溶されて
熱間圧延後に析出して細粒化に十分寄与できる温度とし
て、１１００′ｃ６れば十分であるので上限を１１００
℃とじ九。

（Ｂ）　ＥＥ延条件 圧延条件は微細なフェライト　ノぞ−ライト粒を得るよ
めには、熱間圧延後のいわゆる仕上シ温度が低す程望ま
しい。一方仕上り温度が低すぎると反対に温間加工とな
って鋼の組織に歪を与えるために低温靭性が急激に劣下
する。これを第２図に示すが、７００℃〜８００℃付近
での仕上多温度が最も良好なり性を与えることが判る。

表３は第２図のデーターを得たときに用いた鋼の組数、
表４は製造方法を示す。

一般にＡｒ　ｓ変態点近傍での圧延温度を制御しつつ圧
延を行うことを制御圧延と呼称しておシ、熱間８：延で
の結晶粒制御が重要である。

（０）冷却条件 冷却条件は第１図に例示するように熱間圧延直後の棒鋼
１１０表面をクーリングトラフ９で表面を急冷し、表面
をマルテンサイト組織にしてクーリングトラフ通過後棒
鋼中心部の熱によ〕焼戻しを行うことである。

第１図中、５は加熱炉、６は圧延機、？−８−１０は温
度計を示す。

一般に焼入焼戻し組織は低温靭性を著しく改良すること
ができるが、焼入を過度に行い焼戻しが不十分であると
低温靭性は悪（なシ、又焼入が不十分であっても低温靭
性は最良とはならな論。このために、復熱温度を最適と
することが重要であシ、適切な量の注水冷却を行い復熱
温度を管理することが必要である。本発明者らは、そこ
で復熱温度と低温靭性の関係を調査した。この結果を第
３図に示す。この図から明らかなように、４００℃〜５
５０℃付近の復熱温度のところで低温靭性が良好となる
ので温度範囲を４００〜５５０℃とした。

表５及び表６は上記第３図のデーターを得喪ときに用い
た鋼の組成と製造条件を示す。

表　　３ 我４ 表５ 表　　に こで更に重要なことは、第１図に示すように、圧延後た
だちにクーリングトラフ９によって急冷を行うが、クー
リング出側の温度計１０の指示値が鋼材のマルテンサイ
ト金形底する温度即ち３００℃以下になるように急冷す
ることが必要である。

これらの急冷を行なわないと棒鋼表層部にマルテンサイ
ト組織が得られず、表層部に低ｍ靭性の優れた焼戻しマ
ルテンサイト組織が得られない。

又温度計８はクーリングトラフ９工す十分能れた位置に
設置されておシ、鋼材の復熱を管理するもので、同一ラ
イン上に１つ又は複数個設置しクーリングトラフ９で冷
却された棒鋼の表面温度が最大値になる様にしてお（こ
とが肝要である。

（へ）実施例 本発明法の成分について更に、種々の成分で低ｍ靭性を
調査した。その結果を表９に示す。なお表７及び８は鋼
の組成及び製造条件である。

表　　８ ＊平均値（３テストピース） 表９に示すに１の従来の３．５にＮｉ鋼は、低温靭性は
良好であるが、Ｎｉ量が多いので高価である。

又＆２，３の鋼はＮｉを含有しない従来鋼であるが、低
温靭性（ｖｌｉ’−１２０）が、平均値で１０ｋｒ−１
満で良（ない。これに対して、本発明に係るム４〜８の
鋼は、従来鋼にＮｉを少量添加したものであるが、本発
明に係る圧延及び熱処理にＬって低温靭性が極めて良い
。

（ト）発明の効果 以上述べたように本発明法に工れば、低温下で使用され
る構造用鋼棒として低温靭性に優れしかも従来の高Ｎｉ
鋼よシもＮｉ　ｉｌが極めて少なく、安価な鋼棒が得ら
れる。又製造工程中に鋼棒の曲りを矯正する工程を含ま
ず、工程が簡単であ夛、さらにヒユーム飛散を生じない
という効果がある。依って本発明方法は産業上極めて有
益な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧延ラインを例示する図、第２図
は本発明に係る鉄筋棒鋼の仕上シ温度とシャルピー衝撃
値との関係を示す図、第３図は本発明に係る鉄筋棒鋼の
復熱温度と衝撃値との関係を示す図、第４図は従来鋼の
仕上シ温度と衝撃値との関係を示す図である。 代理人　弁理士　　秋　沢　政　党 外２名 ７ｉ′１図 ７１′２図 イｆ上す　　　　仕上り　　　資仁に’）　　　　ｆｆ
ｐリ　　　イ±辷りガ３図 −１２ぴで１；あ・ける低混革〃十主γ寺・准７ｉ′４
図 −ｔｚｏ”ｃｒ＝おけ５ｈｌａ特Ｉ袖 仕、とり　　　仕上り　　　ｆ±ｋｌＪ　　　　ｆｆ上
り　　　ｆｆ、とり自発手続補正書 昭和６１年６月２０日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．０５〜０．３０ｗｔ％、Ｓｉ：≦０．４
   ０ｗｔ％、 Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、Ｎｉ：０．５〜２．０ｗ
   ｔ％、 Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．０９ｗｔ％、及びＮｂ≦
   ０．１ｗｔ％とＴｉ≦０．１ｗｔ％のうち１種又は２種
   を含み、 残部Ｆｅと不可避的不純物から成る鋼を、 １１００℃以下の温度に加熱して仕上温度 ７００〜８５０℃を確保するように熱間圧延した後、直
   ちに急冷を行つて表面温度３００℃以下にし、その後表
   面温度が４００〜５５０℃になるように復熱させること
   を特徴とする低温用棒鋼の製造方法。