JP2007119884A - 中温域での強度に優れた高強度高靭性鋼材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.04〜0.08%、Si:0.05〜0.2%、Mn:1.5〜2%、P:0.02%以下、S:0.002%以下、Mo:0.05〜0.3%、Nb:0.03〜0.07%、Ti:0.02%以下、Al:0.04%以下、REM:0.015%以下、N:0.006%以下、更に、Cu、Ni、Cr、V、Caの1種または2種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼を1100〜1200℃に加熱後、900℃以下での累積圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が850℃以下で熱間圧延後、5℃/秒以上の冷却速度にて400〜550℃まで加速冷却した後、直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で550〜700℃まで再加熱を行う。
【選択図】なし
Description
Nbeff.(%)=0.002×(1−25Ti)/(C+0.86N)・・・(1)
Ti,C,N:質量%
また、Nbは鋼中で炭化物を形成する元素であり、NbCの析出により鋼を強化することは従来行われているが、本発明では加速冷却後、再加熱する際の加熱速度を増加して加熱時の析出物の成長を抑制することにより、Nbを基本として含有する炭化物を鋼中に多量に微細析出させ、中温域での強度低下抑制効果を得ている。
1. 質量%で、C:0.04〜0.08%、Si:0.05〜0.2%、Mn:1.5〜2%、P:0.02%以下、S:0.002%以下、Mo:0.05〜0.3%、Nb:0.03〜0.07%、Ti:0.02%以下、Al:0.04%以下、REM:0.015%以下、N:0.006%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、(1)式で示されるNbeff.:0.025%以上の鋼を1100〜1200℃に加熱後、900℃以下での累積圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が850℃以下で熱間圧延後、5℃/秒以上の冷却速度にて400〜550℃まで加速冷却した後、直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で550〜700℃まで再加熱を行うことを特徴とする、中温域での強度に優れた高強度高靭性鋼板の製造方法。
Nbeff.(%)=0.002×(1−25Ti)/(C+0.86N)・・・(1)
Ti,C,N:質量%
2. 質量%で、C:0.04〜0.08%、Si:0.05〜0.2%、Mn:1.5〜2%、P:0.02%以下、S:0.002%以下、Mo:0.05〜0.3%、Nb:0.03〜0.07%、Ti:0.02%以下、Al:0.04%以下、REM:0.015%以下、N:0.006%以下、更に、Cu:0.5以下、Ni:0.5%以下、Cr:0.5%以下、V:0.08%以下、Ca:0.0005〜0.004%のうち1種または2種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、(1)式で示されるNbeff.:0.025%以上の鋼を1100〜1200℃に加熱後、900℃以下での累積圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が850℃以下で熱間圧延後、5℃/秒以上の冷却速度にて400〜550℃まで加速冷却した後、直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で550〜700℃まで再加熱を行うことを特徴とする、中温域での強度に優れた高強度高靭性鋼板の製造方法。
Nbeff.(%)=0.002×(1−25Ti)/(C+0.86N)・・・(1)
Ti,C,N:質量%
3. 1または2に記載の方法で得られた鋼板を管状に冷間成形し、その突合せ部を溶接することを特徴とする、中温域での強度に優れた高強度高靭性鋼管の製造方法。
Cは固溶強化ならびに析出強化により鋼の強度を確保するために必要な元素であり、特に固溶C量の増加と析出物の形成は中温域での強度確保に重要である。0.08%を超える過剰なCの添加は靭性ならびに溶接性の劣化を招くため添加量の上限を0.08%とした。一方、0.04%未満では室温ならびに中温域において所定の強度を確保することが難しくなるため、Cの含有量は0.04〜0.08%とした。
Siは脱酸のために添加され、0.05%未満では充分な脱酸効果が得られない。一方、0.2%を越えると靱性の劣化を招くため、Siの含有量は0.05〜0.2%とした。
Mnは鋼の強度および靱性の向上に有効な元素で、1.5%未満ではその効果が小さく、また2%を越えると靭性ならびに溶接性が著しく劣化するため、Mnの含有量は1.5〜2%とした。
Pは不純物元素であり靱性を著しく劣化させるため、極力低減することが望ましいが、過度のP低減は製造コストの上昇を招くため、Pの含有量を0.02%以下とした。
Sは不純物元素であり靭性を著しく劣化させるため、極力低減することが望ましい。また、Caを添加してMnSからCaS系の介在物に形態制御を行ったとしても、X80グレードの高強度材の場合には微細に分散したCaS系介在物も靱性劣化の要因となり得るため、Sの含有量を0.002%以下とした。
Moは固溶あるいは析出物の形成により室温ならびに中温域での強度上昇に大きく寄与するが、0.05%未満ではその効果が小さく室温ならびに中温域で十分な強度が得られない。一方、0.3%を超えて添加すると靭性ならびに溶接性を劣化させるため、Moの添加量を0.05〜0.3%とした。
Nbは本発明において重要な元素であり、炭化物を形成し室温ならびに中温域での強度確保に必要な成分である。また、スラブ加熱時と圧延時の結晶粒の成長を抑制することによりミクロ組織を微細化し、充分な強度と靱性を付与するためにも必要である。その効果は0.03%以上で顕著であり、0.07%を超えるとその効果がほぼ飽和して靭性を劣化させるため、Nbの含有量を0.005〜0.07%とした。
TiはTiNを形成してスラブ加熱時や溶接熱影響部の粒成長を抑制し、ミクロ組織の微細化をもたらして靱性を改善する効果があるが、0.02%を越えて添加すると靱性の劣化を引き起こすため、Tiの含有量を0.02%以下とした。
Alは脱酸剤として添加されるが、0.04%を超えると鋼の清浄性が低下し靱性の劣化を引き起こすため、Alの含有量を0.04%以下とした。
REMは酸硫化物の形成により組織粗大化を抑制し靭性の向上に寄与するが、0.015%を超えると靭性が劣化するため、REM含有量は0.015%以下に規定する。好ましくは0.001〜0.007%である。
NはTiと共にTiNを形成し、1350℃以上に達する溶接熱影響部の高温域において微細分散することにより、溶接熱影響部の旧オーステナイト粒を細粒化し溶接熱影響部の靭性向上に大きく寄与する。0.006%を超えて添加すると、析出物の粗大化ならびに固溶Nの増加による母材靭性の劣化と、鋼管での溶接金属の靭性劣化を招くため、N含有量は0.006%以下とした。
Nbeff.(%)=0.002×(1−25Ti)/(C+0.86N)・・・(1)
但し、Ti,C,N:質量%
本パラメータ式は上記成分範囲で構成される鋼を中温域で優れた強度を有する鋼とするための重要な因子で、Nbeff.(%)が0.025%未満の場合には冷却後の再加熱時に析出する微細分散炭化物が少なく、強度、特に中温域での強度を確保することが困難であるため、Nbeff.(%)は0.025%以上とした。
Cuは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素の1つであるが、0.5%を超えるCuの含有は溶接性を阻害するため、Cuを添加する場合は0.5%以下とした。
Niは靭性の改善と強度の上昇に有効な元素の1つであるが、0.5%を超えると効果が飽和し製造コストの上昇を招くため、Niを添加する場合は0.5%以下とした。
Crは強度の上昇に有効な元素の一つであるが、0.5%を超えて添加すると溶接性に悪影響を与えるため、Crを添加する場合は0.5%以下とした。
VはTiと共に複合析出物を形成し、強度上昇に寄与する。しかし、0.08%を超えると溶接熱影響部の靭性が劣化するため、V含有量は0.08%以下に規定する。
Caは硫化物系介在物の形態を制御し靱性を改善するが、0.0005%以上でその効果が現われ、0.004%を超えると効果が飽和し、逆に清浄度を低下させて靱性を劣化させるため、Caを添加する場合は0.0005〜0.004%とした。
加熱温度:1100〜1200℃
熱間圧延に際し、オーステナイト化ならびに炭化物の固溶を十分に進行させ、室温ならびに中温域での十分な強度を得るため、鋼片の加熱温度を1100℃以上とする。
本プロセスは本発明の重要な製造条件である。900℃以下での温度域において累積にて圧延を行い、仕上温度を850℃以下とすることにより、オーステナイト粒が伸展し板厚、板幅方向で細粒となると共に、圧延により導入される粒内の転位密度が増加する。
鋼板強度は加速冷却での冷却速度の増加に伴い上昇する傾向を示す。加速冷却時の冷却速度が5℃/s未満の場合、変態組織が高温で変態し、冷却中に転位の回復も進行するため、室温ならびに中温域にて十分な強度を得ることができないため、加速冷却時の冷却速度を5℃/s以上とする。
鋼板強度は加速冷却の冷却停止温度が低下するに従い上昇する傾向を示すが、加速冷却の冷却停止温度が550℃を超える場合、炭化物の成長を促進させ固溶炭素量が低減するため、十分な強度、特に中温域での十分な強度が得られない。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.04〜0.08%、Si:0.05〜0.2%、Mn:1.5〜2%、P:0.02%以下、S:0.002%以下、Mo:0.05〜0.3%、Nb:0.03〜0.07%、Ti:0.02%以下、Al:0.04%以下、REM:0.015%以下、N:0.006%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、(1)式で示されるNbeff.:0.025%以上の鋼を1100〜1200℃に加熱後、900℃以下での累積圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が850℃以下で熱間圧延後、5℃/秒以上の冷却速度にて400〜550℃まで加速冷却した後、直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で550〜700℃まで再加熱を行うことを特徴とする、中温域での強度に優れた高強度高靭性鋼板の製造方法。
Nbeff.(%)=0.002×(1−25Ti)/(C+0.86N)・・・(1)
Ti,C,N:質量% - 質量%で、C:0.04〜0.08%、Si:0.05〜0.2%、Mn:1.5〜2%、P:0.02%以下、S:0.002%以下、Mo:0.05〜0.3%、Nb:0.03〜0.07%、Ti:0.02%以下、Al:0.04%以下、REM:0.015%以下、N:0.006%以下、更に、Cu:0.5%以下、Ni:0.5%以下、Cr:0.5%以下、V:0.08%以下、Ca:0.0005〜0.004%のうち1種または2種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、(1)式で示されるNbeff.:0.025%以上の鋼を1100〜1200℃に加熱後、900℃以下での累積圧下率が50%以上、かつ圧延終了温度が850℃以下で熱間圧延後、5℃/秒以上の冷却速度にて400〜550℃まで加速冷却した後、直ちに0.5℃/s以上の昇温速度で550〜700℃まで再加熱を行うことを特徴とする、中温域での強度に優れた高強度高靭性鋼板の製造方法。
Nbeff.(%)=0.002×(1−25Ti)/(C+0.86N)・・・(1)
Ti,C,N:質量% - 請求項1または2に記載の方法で得られた鋼板を管状に冷間成形し、その突合せ部を溶接することを特徴とする、中温域での強度に優れた高強度高靭性溶接鋼管の製造方法。
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