JP3877028B2 - 強度、靭性及び溶接性に優れた厚鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強度、靭性及び溶接性に優れた厚鋼板の製造方法に関する。より詳しくは、引張強さ（ＴＳ）が５７０ＭＰａ以上、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度（ＶＴＳ）が−５℃未満で、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない、板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁などの鉄鋼構造物に対して、ＴＳが５７０ＭＰａ以上の鋼板が広く用いられるようになってきた。更に、近年では施工コストを削減する目的で橋梁の少主桁化設計が行われるようになり、これにともなってフランジ部の板厚を増大させる必要が生じている。このため、従来の板厚が７５ｍｍまでの鋼板に代わって、それをはるかに超える１００ｍｍ前後の板厚を持つＴＳが５７０〜７２０ＭＰａの高張力鋼板が求められるようになっている。
【０００３】
しかし、一般に板厚が厚くなると、鋼板を強制冷却する際の冷却速度が低下するので充分な焼入れ組織が得られず、強度と靭性が低下してしまう。強度低下を補うために、Ｃを初めとする焼入れ性向上元素の含有量を増やせば、靭性の一層の低下を招くことが多い。
【０００４】
更に、橋梁などの鉄鋼構造物の場合、その建設施工現場で溶接が行われる。このため、溶接前に予熱を行わなくても溶接割れが発生しない鋼材が求められ、従来は溶接施工時の予熱を行わなくとも、約２５℃の温度で溶接割れの発生がない鋼材が用いられてきた。ところが、冬季の山間部における工事など、気温が約０℃の環境で溶接施工を行わなければならない場合がある。したがって、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない鋼材に対するニーズが極めて大きくなっている。
【０００５】
一方、溶接性を向上させるためには、炭素等量や、溶接割れ感受性を表す指数として知られている下記(1)式で表されるＰcmに従って含有元素量を低く抑えることが必要になるが、炭素等量やＰcm値を低くすると、一般に強度の低下が生じ、所望のＴＳを確保することが難しくなる。なお、(1)式における元素記号はその元素の重量％での含有量を示す。
【０００６】
Ｐcm＝Ｃ＋（Ｓｉ／３０）＋（Ｍｎ／２０）＋（Ｃｕ／２０）＋（Ｎｉ／６０）＋（Ｃｒ／２０）＋（Ｍｏ／１５）＋（Ｖ／１０）＋５Ｂ・・・(1)
厚肉の高張力鋼版に関する技術が、例えば、特開平９−３５９６号公報や特開平９−１３１４３号公報に開示されている。
【０００７】
このうち特開平９−３５９６号公報には、板厚１００ｍｍまでの、耐溶接割れ性に優れた降伏強さ（ＹＳ）が４４０ＭＰａ以上、引張強さ（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上の低降伏比型高張力鋼板及びその製造方法が提案されている。しかし、この公報で開示された鋼板はＶを必須の元素として含むものである。そのため、靭性が低い場合があり、必ずしも、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度（VＴS）が−５℃未満という優れた靭性が得られるものではなかった。更に、溶接性に関しては、単に上記したＰcm値しか考慮されていないので、気温０℃の環境では溶接施工時の予熱が必要であった。
【０００８】
特開平９−１３１４３号公報には、溶接性と板厚中心部の機械的性質に優れた６００ＭＰａ級の厚肉高張力鋼板及びその製造方法が開示されている。しかし、この公報で提案された鋼板は、Ｔｉの含有量が０．００５％未満であるため、ＴｉＮによるオーステナイト粒の細粒化効果が得られず、必ずしも、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度（VＴS）が−５℃未満という優れた靭性が得られるものではなかった。更に、溶接性に関しては、特開平９−３５９６号公報に記載の技術におけると同様、単にＰcm値しか考慮されていないので、気温０℃の環境では溶接施工時の予熱が必要であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みなされたもので、その目的は、ＴＳが５７０ＭＰａ以上、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験におけるＶＴＳが−５℃未満で、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない、板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）に示す化学組成を有する鋼片を素材とする、下記（２）の厚鋼板の製造方法にある。
【００１１】
（１） 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１４％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．６％、Ｃｒ：０〜０．８７５％、Ｍｏ：０．０５〜０．４％で、且つ、０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）：０．２〜０．４％）、Ｎｂ：０．０２〜０．０４５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００１〜０．００７％を含み、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、不純物中のＰは０．０２％以下、Ｓは０．００５％以下、Ｃｕは０．１５％以下、Ｎｉは０．１５％以下、Ｂは０．０００５％以下、Ｖは０．００４％以下で、更に、前記(1)式で表されるＰcmの値が０．２０％以下、下記(2)式で表されるＰcm *の値が０．２２％以下である化学組成を有する鋼片。
【００１２】
Ｐcm *＝Ｃ＋（Ｓｉ／３０）＋（Ｍｎ／２０）＋（Ｃｕ／２０）＋（Ｎｉ／６０）＋（Ｃｒ／２０）＋（Ｍｏ／１５）＋（Ｖ／３）＋（Ｎｂ／２）＋２３Ｂ*・・・(2)
なお、(2)式におけるＢ*は、Ｎ＞（Ｔｉ／３．４）のとき、Ｂ*＝Ｂ−（１０．８／１４．１）×｛Ｎ−（Ｔｉ／３．４）｝（但し、Ｂ*＜０となる場合にはＢ*＝０とする）で、Ｎ≦（Ｔｉ／３．４）のとき、Ｂ*＝Ｂである。ここで(2)式における元素記号もその元素の重量％での含有量を示す。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の化学組成を有する鋼片を１０５０〜１２５０℃の温度域の温度に加熱し、熱間圧延仕上げ温度が９００〜８００℃となるように熱間圧延し、続いて７００℃以上から圧延後直接焼入れし、更に、３５０℃以上５５０℃未満の温度で焼戻しする溶接性に優れた引張強さが５７０ＭＰａ以上、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度が−５℃未満の板厚が７５ mm を超える厚鋼板の製造方法。
【００１４】
なお、「圧延後直接焼入れ」とは、JIS G 0201の番号3101に記載されているとおり、「オーステナイト状態で圧延を行い、その後、圧延ライン上で直ちに行う焼入れ」を指す。
【００１５】
本発明者らは、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としないという優れた溶接性を有し、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上であり、しかも橋梁などの構造物に用いるために必要な母材靭性（ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験におけるVＴSが−５℃未満、以下、簡単のために、「ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験におけるVＴS」を単に「VＴS」という）を併せ持つ、板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板と、この鋼板を直接焼入れで製造する方法について種々研究を行い、先ず、下記の知見を得た。
【００１６】
（ａ）気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない鋼板とするためには、前記(1)式で表されるＰcmの値を０．２０％以下、且つ、前記(2)式で表されるＰcm *の値を０．２２％以下にすれば良い。
【００１７】
そこで次に、上記のＰcmとＰcm * による制約内で、板厚７５ｍｍを超える鋼板について、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上で、しかも、VＴSが−５℃未満になる条件を種々検討し、下記の知見を得た。
【００１８】
（ｂ）VＴSが−５℃未満という優れた靭性を確保するためには、Ｖ及びＢを含有させないことが重要で、不純物元素としてのＶとＢの含有量はそれぞれ０．００４％以下、０．０００５％以下に抑える必要がある。
【００１９】
（ｃ）Ｎｂを含有させることにより、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上という強度目標と、VＴSが−５℃未満という靭性目標を両立させることができる。
【００２０】
（ｄ）ＣｒとＭｏは強度上昇に有効であるが、これらの元素を多量に含有させると靭性が低下する。
【００２１】
そこで次に、重量％で、０．０８％Ｃ、０．２％Ｓｉ、１．５％Ｍｎ、０．００８％Ｐ、０．００２％Ｓ、０．０３％Ｎｂ、０．０２％Ｔｉ、０．０４％Ａｌ、０．００４％Ｎを基本の化学組成とし、ＣｒとＭｏの含有量を種々変化させた鋼のスラブを１１５０℃に加熱して圧延し、８２０℃で１００ｍｍの板厚に仕上げ、７７０℃で水冷を開始する圧延後直接焼入れを行い、冷却途中３５０℃で水冷を停止し、次いで、４００℃で焼戻して板厚中心部のＴＳとVＴSを測定した。その結果を図１に示す。この図１から下記の知見が得られた。
【００２２】
（ｅ）重量％で、０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）の値が０．２〜０．４％であれば、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上という強度目標と、VＴSが−５℃未満という靭性目標を両立させることができる。
【００２３】
更に、製造条件に関して下記の知見を得た。
【００２４】
（ｆ）鋼板の加熱温度はＮｂを完全に固溶させる温度以上とすれば良い。
【００２５】
（ｇ）良好な靭性の確保のためには、圧延仕上げ温度、圧延後直接焼入れのための冷却開始温度を適正な範囲に設定すれば良い。
【００２６】
（ｈ）直接焼入れ後、５５０℃未満で焼戻しを行うと、板厚が７５ｍｍを超える１００ｍｍ前後の厚鋼板でも良好な強度と靭性を付与させることができる。
【００２７】
本発明は上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学成分の含有量の「％」は「重量％」を意味する。
【００２９】
（Ａ）素材鋼片の化学組成
Ｃ：
Ｃは、強度の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．０５％未満ではＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になるし、焼入れ性向上元素を多量に含有させることが必要となりコストの上昇を招く。一方、Ｃの含有量が０．１４％を超えると溶接性と靭性が低下する。したがって、Ｃの含有量を０．０５〜０．１４％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｃ含有量は０．０７〜０．０９％とすることが好ましい。
【００３０】
Ｓｉ：
Ｓｉは、強度を確保するのに有効な元素で、０．０１％以上含有させる。しかし、０．５％を超えて含有させると靭性を劣化させる。したがって、Ｓｉの含有量を０．０１〜０．５％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｓｉ含有量は０．１〜０．３％とすることが望ましい。
【００３１】
Ｍｎ：
Ｍｎは、強度の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．５％未満ではＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になる。一方、Ｍｎの含有量が１．６％を超えると溶接性と靭性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量を０．５〜１．６％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｍｎ含有量は１．３〜１．６％とすることが望ましい。
【００３２】
Ｃｒ：
Ｃｒは添加しなくても良い。添加すれば、強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｃｒは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が０．８７５％を超えると溶接性と靭性を損なう。したがって、Ｃｒの含有量を０〜０．８７５％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｃｒ含有量は０．３〜０．６％とすることが好ましい。
【００３３】
Ｍｏ：
Ｍｏは、強度の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．０５％未満ではＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になる。一方、Ｍｏの含有量が０．４％を超えると溶接性と靭性が低下する。したがって、Ｍｏの含有量を０．０５〜０．４％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｍｏ含有量は０．０５〜０．１５％とすることが好ましい。
【００３４】
０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）：
０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）の値が０．２％未満では、ＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度が得られない。一方、前記の値が０．４％を超えるとVＴSが−５℃以上となって靭性が低下する。したがって、０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）の値を０．２〜０．４％とした。
【００３５】
Ｎｂ：
Ｎｂは強度と靭性の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．０２％未満では添加効果に乏しい。一方、その含有量が０．０４５％を超えると、圧延に際して鋼中にＮｂを固溶させるための加熱温度が上昇するので生産コストが増大してしまう。更に、溶接性が劣化する。したがって、Ｎｂの含有量を０．０２〜０．０４５％とした。なお、母材及び溶接部の強度−靭性バランスを良好にするために、Ｎｂ含有量は０．０３〜０．０４５％とすることが好ましい。
【００３６】
Ｔｉ：
Ｔｉはオーステナイト粒を微細にして靭性を高める作用を有する。しかし、その含有量が０．００５％未満では添加効果に乏しく、一方、０．０３０％を超えると却って靭性の低下を招く。したがって、Ｔｉの含有量を０．００５〜０．０３０％とした。なお、靭性を一層高めて、−５℃未満のVＴSを安定して確保するために、Ｔｉの含有量を０．０１０〜０．０２４％とすることが好ましい。
【００３７】
Ａｌ：
Ａｌは、脱酸に有効な元素である。しかし、その含有量が０．００５％未満では添加効果に乏しく、一方、０．１０％を超えると靭性が損なわれる。したがって、Ａｌ含有量を０．００５〜０．１０％とした。
【００３８】
Ｎ：
Ｎは、Ｔｉとともに窒化物を形成し、オーステナイト粒を微細にして靭性を高める作用を有する。しかし、その含有量が０．００１％未満では添加効果に乏しく、一方、０．００７％を超えると却って靭性の低下を招く。したがって、Ｎの含有量を０．００１〜０．００７％とした。
【００３９】
本発明においては、不純物元素としてのＰ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂ及びＶの含有量は下記のとおりに制限する。
【００４０】
Ｐ：
Ｐは靭性を低下させてしまう。特にその含有量が０．０２％を超えると靭性の低下が著しい。したがって、Ｐの含有量を０．０２％以下とした。
【００４１】
Ｓ：
Ｓは靭性を低下させてしまう。特にその含有量が０．００５％を超えると靭性の低下が著しい。したがって、Ｓの含有量を０．００５％以下とした。
【００４２】
Ｃｕ：
Ｃｕは靭性と溶接性を低下させてしまう。特にその含有量が０．１５％を超えると靭性と溶接性の低下が著しい。したがって、Ｃｕの含有量を０．１５％以下とした。なお、極めて良好な靭性を確保するためにＣｕ含有量を０．０５％以下とすることが好ましい。
【００４３】
Ｎｉ：
Ｎｉはスケール疵を発生させ易くする。特にその含有量が０．１５％を超えるとスケール疵の発生が著しい。したがって、Ｎｉの含有量を０．１５％以下とした。なお、Ｎｉの含有によるスケール疵発生の弊害をほぼ完全に防止するためには、Ｎｉ含有量を０．０５％以下とすることが好ましい。
【００４４】
Ｂ：
Ｂは靭性を低下させてしまう。特にその含有量が０．０００５％を超えると靭性の低下が著しい。したがって、Ｂの含有量を０．０００５％以下とした。なお、極めて良好な靭性を確保するためにＢの含有量を０．０００２％以下とすることが好ましい。
【００４５】
Ｖ：
Ｖは靭性を劣化させてしまう。更に、溶接性の低下をも招く。特にその含有量が０．００４％を超えると靭性と溶接性の低下が著しい。したがって、Ｖの含有量を０．００４％以下とした。
【００４６】
Ｐcm 及びＰcm *：
Ｐcm 及びＰcm *は溶接割れ感受性を表す指標であり、前記(1)式で表されるＰcmの値が０．２０％以下で、且つ、前記(2)式で表されるＰcm *の値を０．２２％以下であれば気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない。したがって、Ｐcmの値が０．２０％以下、且つ、Ｐcm *の値を０．２２％以下とした。
【００４７】
（Ｂ）厚鋼板の製造条件
（Ｂ−１）熱間圧延前の加熱温度
Ｎｂを鋼中に固溶させて、強度と靭性の確保を図るため、加熱温度は１０５０℃以上にする必要がある。しかし、加熱温度が１２５０℃を超えると燃料コストが嵩む。更に、スケール発生も多くなって歩留りの低下が生じ、生産効率が低下する。したがって、上記（Ａ）に記載した化学組成を有する鋼片の熱間圧延前の加熱温度を１０５０〜１２５０℃とした。なお、加熱温度の上限は１１６０℃とすることが好ましい。
【００４８】
（Ｂ−２）熱間圧延仕上げ温度
−５℃未満のVＴSを安定して確保するためには、熱間圧延仕上げ温度を９００℃以下とする必要がある。しかし、熱間圧延仕上げ温度が８００℃を下回るとＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になるし、組織の異方性が生じる。したがって、熱間圧延仕上げ温度を９００〜８００℃とした。この熱間圧延仕上げ温度は８８０〜８３０℃とすることが好ましい。なお、良好な強度−靭性バランスを付与するため、熱間圧延するに際しては、９００℃以下での累積圧下率を３０％以上とすることが好ましい。
【００４９】
（Ｂ−３）圧延後直接焼入れ
本発明鋼においては、熱間圧延を終了した後、７００℃以上から鋼板を強制冷却し、圧延後直接焼入れ処理を施す。直接焼入れする温度が７００℃を下回るとＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度を確保することが困難になる。したがって、７００℃以上から圧延後直接焼入れすることとした。なお、圧延後直接焼入れは７５０℃以上から行うことが望ましい。上記の圧延後直接焼入れは、水などの冷却媒体を用いて鋼板を均一に冷却することによって行い、この際の冷却速度は、板厚中央部で１℃／秒以上となるようにすれば良い。好ましい冷却速度は２℃／秒以上である。ここで、上記の冷却速度は、直接焼入れの開始、つまり強制冷却の開始から４５０℃までの平均冷却速度のことを指す。
【００５０】
（Ｂ−４）焼戻し
焼戻しは、強度−靭性バランスを高め、板厚方向の機械的性質を均一にするために行う。圧延後直接焼入れした後に行う焼戻しの温度が５５０℃以上であると、前記（Ａ）に記載した化学組成を有する板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板に所望の強度と靭性を、つまり、ＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度とVＴSで−５℃未満の靭性を、両方併せて確保させることが困難となる。一方、焼戻し温度が３５０℃を下回るとVＴSで−５℃未満の靭性が確保できない。したがって、圧延後直接焼入れ後に３５０℃以上５５０℃未満の温度で焼戻しすることとした。
【００５１】
【実施例】
表１に示す化学組成を有する鋼を通常の方法によって１８０ｋｇ真空炉溶製した。表１における鋼A1〜A4は化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例、鋼B1〜B5は成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例である。
【００５２】
【表１】
【００５３】
次いで、これらの鋼を通常の熱間鍛造によって厚さ３００ｍｍの鋼片とした後、１１５０℃に加熱してから熱間圧延した。なお、熱間圧延は９００℃以下での累積圧下率が４０〜５０％となるようにし、圧延仕上げ温度を８２０℃として、板厚８５ｍｍ又は１１０ｍｍに仕上げた。熱間圧延後、７７０℃から水で強制冷却して圧延後直接焼入れし、更に４００〜６００℃で焼戻しを行った。表２に、９００℃以下での累積圧下率と焼戻し温度の詳細を示す。
【００５４】
【表２】
【００５５】
こうして得られた板厚８５ｍｍと１１０ｍｍの鋼板の板厚中央部から、ＪＩＳ４号引張試験片を圧延方向と垂直な方向に採取し、又、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を圧延方向と平行な方向に採取し、母材の機械的性質を調査した。
【００５６】
更に、JIS Z 3158に準拠した斜めｙ型溶接割れ試験を実施して溶接割れ感受性を評価した。なお、溶接割れ試験はいずれも６００ＭＰａ級鋼用低水素タイプの溶接材料（商品名ＳＣＨ−６０（住金溶接工業株式会社製））を用いて、温度５℃、湿度６０％の雰囲気で、試験片初期温度０℃の条件で実施した。
【００５７】
表２に、各種試験結果を併せて示す。
【００５８】
表２における試験番号１〜４は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼を、本発明で規定する条件で製造した板厚１１０ｍｍの鋼板である。又、試験番号５〜８は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼を、本発明で規定する条件で製造した板厚８５ｍｍの鋼板である。いずれもＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度とVＴSで−５℃未満の靭性が得られており、しかもｙ型割れ試験で割れが生じていない。
【００５９】
試験番号９〜１３は、成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例の鋼を、本発明で規定する条件で製造した板厚１１０ｍｍの鋼板である。これらの鋼板はいずれもＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度を有するが、VＴSは−５℃よりも高く靭性が低い。更に、試験番号１０〜１２の場合にはｙ型割れ試験で割れも発生している。
【００６０】
試験番号１４は、Ｐcm及びＭｏとＣｕの含有量が本発明で規定する範囲から外れた比較例の鋼Ｂ２を、本発明で規定する条件で製造した板厚８５ｍｍの鋼板である。この鋼板はＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度とVＴSで−５℃未満の靭性を有しているものの、ｙ型割れ試験で割れが生じている。
【００６１】
試験番号１５及び１６は化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼を、本発明で規定する条件から外れた６００℃で焼戻処理して製造した板厚１１０ｍｍの鋼板である。いずれもＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度が得られ、ｙ型割れ試験で割れが生じていないが、VＴSは−５℃より高く靭性が低い。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の方法で製造される厚鋼板は、板厚が７５ｍｍを超えていても５７０ＭＰａ以上のＴＳと−５℃未満のＶＴＳを有し強度と靭性のバランスに優れ、しかも、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない。このため、冬季の山間部など寒冷地における橋梁などの鉄鋼構造物に用いることができる。本発明の方法によれば、この厚鋼板を比較的容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】０．０８％Ｃ−０．２％Ｓｉ−１．５％Ｍｎ−０．００８％Ｐ−０．００２％Ｓ−０．０３％Ｎｂ−０．０２％Ｔｉ−０．０４％Ａｌ−０．００４％Ｎを基本の化学組成とし、ＣｒとＭｏの含有量を種々変化させた鋼のスラブを１１５０℃に加熱して圧延し、８２０℃で１００ｍｍの板厚に仕上げ、７７０℃で水冷を開始する圧延後直接焼入れを行い、冷却途中３５０℃で水冷を停止し、次いで、４００℃で焼戻した場合の、板厚中心部のＴＳとVＴSとの関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、強度、靭性及び溶接性に優れた厚鋼板の製造方法に関する。より詳しくは、引張強さ（ＴＳ）が５７０ＭＰａ以上、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度（ＶＴＳ）が−５℃未満で、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない、板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁などの鉄鋼構造物に対して、ＴＳが５７０ＭＰａ以上の鋼板が広く用いられるようになってきた。更に、近年では施工コストを削減する目的で橋梁の少主桁化設計が行われるようになり、これにともなってフランジ部の板厚を増大させる必要が生じている。このため、従来の板厚が７５ｍｍまでの鋼板に代わって、それをはるかに超える１００ｍｍ前後の板厚を持つＴＳが５７０〜７２０ＭＰａの高張力鋼板が求められるようになっている。
【０００３】
しかし、一般に板厚が厚くなると、鋼板を強制冷却する際の冷却速度が低下するので充分な焼入れ組織が得られず、強度と靭性が低下してしまう。強度低下を補うために、Ｃを初めとする焼入れ性向上元素の含有量を増やせば、靭性の一層の低下を招くことが多い。
【０００４】
更に、橋梁などの鉄鋼構造物の場合、その建設施工現場で溶接が行われる。このため、溶接前に予熱を行わなくても溶接割れが発生しない鋼材が求められ、従来は溶接施工時の予熱を行わなくとも、約２５℃の温度で溶接割れの発生がない鋼材が用いられてきた。ところが、冬季の山間部における工事など、気温が約０℃の環境で溶接施工を行わなければならない場合がある。したがって、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない鋼材に対するニーズが極めて大きくなっている。
【０００５】
一方、溶接性を向上させるためには、炭素等量や、溶接割れ感受性を表す指数として知られている下記(1)式で表されるＰcmに従って含有元素量を低く抑えることが必要になるが、炭素等量やＰcm値を低くすると、一般に強度の低下が生じ、所望のＴＳを確保することが難しくなる。なお、(1)式における元素記号はその元素の重量％での含有量を示す。
【０００６】
Ｐcm＝Ｃ＋（Ｓｉ／３０）＋（Ｍｎ／２０）＋（Ｃｕ／２０）＋（Ｎｉ／６０）＋（Ｃｒ／２０）＋（Ｍｏ／１５）＋（Ｖ／１０）＋５Ｂ・・・(1)
厚肉の高張力鋼版に関する技術が、例えば、特開平９−３５９６号公報や特開平９−１３１４３号公報に開示されている。
【０００７】
このうち特開平９−３５９６号公報には、板厚１００ｍｍまでの、耐溶接割れ性に優れた降伏強さ（ＹＳ）が４４０ＭＰａ以上、引張強さ（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上の低降伏比型高張力鋼板及びその製造方法が提案されている。しかし、この公報で開示された鋼板はＶを必須の元素として含むものである。そのため、靭性が低い場合があり、必ずしも、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度（VＴS）が−５℃未満という優れた靭性が得られるものではなかった。更に、溶接性に関しては、単に上記したＰcm値しか考慮されていないので、気温０℃の環境では溶接施工時の予熱が必要であった。
【０００８】
特開平９−１３１４３号公報には、溶接性と板厚中心部の機械的性質に優れた６００ＭＰａ級の厚肉高張力鋼板及びその製造方法が開示されている。しかし、この公報で提案された鋼板は、Ｔｉの含有量が０．００５％未満であるため、ＴｉＮによるオーステナイト粒の細粒化効果が得られず、必ずしも、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度（VＴS）が−５℃未満という優れた靭性が得られるものではなかった。更に、溶接性に関しては、特開平９−３５９６号公報に記載の技術におけると同様、単にＰcm値しか考慮されていないので、気温０℃の環境では溶接施工時の予熱が必要であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みなされたもので、その目的は、ＴＳが５７０ＭＰａ以上、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験におけるＶＴＳが−５℃未満で、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない、板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）に示す化学組成を有する鋼片を素材とする、下記（２）の厚鋼板の製造方法にある。
【００１１】
（１） 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１４％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．６％、Ｃｒ：０〜０．８７５％、Ｍｏ：０．０５〜０．４％で、且つ、０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）：０．２〜０．４％）、Ｎｂ：０．０２〜０．０４５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００１〜０．００７％を含み、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、不純物中のＰは０．０２％以下、Ｓは０．００５％以下、Ｃｕは０．１５％以下、Ｎｉは０．１５％以下、Ｂは０．０００５％以下、Ｖは０．００４％以下で、更に、前記(1)式で表されるＰcmの値が０．２０％以下、下記(2)式で表されるＰcm *の値が０．２２％以下である化学組成を有する鋼片。
【００１２】
Ｐcm *＝Ｃ＋（Ｓｉ／３０）＋（Ｍｎ／２０）＋（Ｃｕ／２０）＋（Ｎｉ／６０）＋（Ｃｒ／２０）＋（Ｍｏ／１５）＋（Ｖ／３）＋（Ｎｂ／２）＋２３Ｂ*・・・(2)
なお、(2)式におけるＢ*は、Ｎ＞（Ｔｉ／３．４）のとき、Ｂ*＝Ｂ−（１０．８／１４．１）×｛Ｎ−（Ｔｉ／３．４）｝（但し、Ｂ*＜０となる場合にはＢ*＝０とする）で、Ｎ≦（Ｔｉ／３．４）のとき、Ｂ*＝Ｂである。ここで(2)式における元素記号もその元素の重量％での含有量を示す。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の化学組成を有する鋼片を１０５０〜１２５０℃の温度域の温度に加熱し、熱間圧延仕上げ温度が９００〜８００℃となるように熱間圧延し、続いて７００℃以上から圧延後直接焼入れし、更に、３５０℃以上５５０℃未満の温度で焼戻しする溶接性に優れた引張強さが５７０ＭＰａ以上、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度が−５℃未満の板厚が７５ mm を超える厚鋼板の製造方法。
【００１４】
なお、「圧延後直接焼入れ」とは、JIS G 0201の番号3101に記載されているとおり、「オーステナイト状態で圧延を行い、その後、圧延ライン上で直ちに行う焼入れ」を指す。
【００１５】
本発明者らは、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としないという優れた溶接性を有し、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上であり、しかも橋梁などの構造物に用いるために必要な母材靭性（ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験におけるVＴSが−５℃未満、以下、簡単のために、「ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験におけるVＴS」を単に「VＴS」という）を併せ持つ、板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板と、この鋼板を直接焼入れで製造する方法について種々研究を行い、先ず、下記の知見を得た。
【００１６】
（ａ）気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない鋼板とするためには、前記(1)式で表されるＰcmの値を０．２０％以下、且つ、前記(2)式で表されるＰcm *の値を０．２２％以下にすれば良い。
【００１７】
そこで次に、上記のＰcmとＰcm * による制約内で、板厚７５ｍｍを超える鋼板について、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上で、しかも、VＴSが−５℃未満になる条件を種々検討し、下記の知見を得た。
【００１８】
（ｂ）VＴSが−５℃未満という優れた靭性を確保するためには、Ｖ及びＢを含有させないことが重要で、不純物元素としてのＶとＢの含有量はそれぞれ０．００４％以下、０．０００５％以下に抑える必要がある。
【００１９】
（ｃ）Ｎｂを含有させることにより、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上という強度目標と、VＴSが−５℃未満という靭性目標を両立させることができる。
【００２０】
（ｄ）ＣｒとＭｏは強度上昇に有効であるが、これらの元素を多量に含有させると靭性が低下する。
【００２１】
そこで次に、重量％で、０．０８％Ｃ、０．２％Ｓｉ、１．５％Ｍｎ、０．００８％Ｐ、０．００２％Ｓ、０．０３％Ｎｂ、０．０２％Ｔｉ、０．０４％Ａｌ、０．００４％Ｎを基本の化学組成とし、ＣｒとＭｏの含有量を種々変化させた鋼のスラブを１１５０℃に加熱して圧延し、８２０℃で１００ｍｍの板厚に仕上げ、７７０℃で水冷を開始する圧延後直接焼入れを行い、冷却途中３５０℃で水冷を停止し、次いで、４００℃で焼戻して板厚中心部のＴＳとVＴSを測定した。その結果を図１に示す。この図１から下記の知見が得られた。
【００２２】
（ｅ）重量％で、０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）の値が０．２〜０．４％であれば、板厚中央部のＴＳが５７０ＭＰａ以上という強度目標と、VＴSが−５℃未満という靭性目標を両立させることができる。
【００２３】
更に、製造条件に関して下記の知見を得た。
【００２４】
（ｆ）鋼板の加熱温度はＮｂを完全に固溶させる温度以上とすれば良い。
【００２５】
（ｇ）良好な靭性の確保のためには、圧延仕上げ温度、圧延後直接焼入れのための冷却開始温度を適正な範囲に設定すれば良い。
【００２６】
（ｈ）直接焼入れ後、５５０℃未満で焼戻しを行うと、板厚が７５ｍｍを超える１００ｍｍ前後の厚鋼板でも良好な強度と靭性を付与させることができる。
【００２７】
本発明は上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学成分の含有量の「％」は「重量％」を意味する。
【００２９】
（Ａ）素材鋼片の化学組成
Ｃ：
Ｃは、強度の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．０５％未満ではＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になるし、焼入れ性向上元素を多量に含有させることが必要となりコストの上昇を招く。一方、Ｃの含有量が０．１４％を超えると溶接性と靭性が低下する。したがって、Ｃの含有量を０．０５〜０．１４％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｃ含有量は０．０７〜０．０９％とすることが好ましい。
【００３０】
Ｓｉ：
Ｓｉは、強度を確保するのに有効な元素で、０．０１％以上含有させる。しかし、０．５％を超えて含有させると靭性を劣化させる。したがって、Ｓｉの含有量を０．０１〜０．５％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｓｉ含有量は０．１〜０．３％とすることが望ましい。
【００３１】
Ｍｎ：
Ｍｎは、強度の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．５％未満ではＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になる。一方、Ｍｎの含有量が１．６％を超えると溶接性と靭性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量を０．５〜１．６％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｍｎ含有量は１．３〜１．６％とすることが望ましい。
【００３２】
Ｃｒ：
Ｃｒは添加しなくても良い。添加すれば、強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Ｃｒは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その含有量が０．８７５％を超えると溶接性と靭性を損なう。したがって、Ｃｒの含有量を０〜０．８７５％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｃｒ含有量は０．３〜０．６％とすることが好ましい。
【００３３】
Ｍｏ：
Ｍｏは、強度の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．０５％未満ではＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になる。一方、Ｍｏの含有量が０．４％を超えると溶接性と靭性が低下する。したがって、Ｍｏの含有量を０．０５〜０．４％とした。なお、強度−靭性バランスを良好にするために、Ｍｏ含有量は０．０５〜０．１５％とすることが好ましい。
【００３４】
０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）：
０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）の値が０．２％未満では、ＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度が得られない。一方、前記の値が０．４％を超えるとVＴSが−５℃以上となって靭性が低下する。したがって、０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）の値を０．２〜０．４％とした。
【００３５】
Ｎｂ：
Ｎｂは強度と靭性の確保に有効な元素である。しかし、その含有量が０．０２％未満では添加効果に乏しい。一方、その含有量が０．０４５％を超えると、圧延に際して鋼中にＮｂを固溶させるための加熱温度が上昇するので生産コストが増大してしまう。更に、溶接性が劣化する。したがって、Ｎｂの含有量を０．０２〜０．０４５％とした。なお、母材及び溶接部の強度−靭性バランスを良好にするために、Ｎｂ含有量は０．０３〜０．０４５％とすることが好ましい。
【００３６】
Ｔｉ：
Ｔｉはオーステナイト粒を微細にして靭性を高める作用を有する。しかし、その含有量が０．００５％未満では添加効果に乏しく、一方、０．０３０％を超えると却って靭性の低下を招く。したがって、Ｔｉの含有量を０．００５〜０．０３０％とした。なお、靭性を一層高めて、−５℃未満のVＴSを安定して確保するために、Ｔｉの含有量を０．０１０〜０．０２４％とすることが好ましい。
【００３７】
Ａｌ：
Ａｌは、脱酸に有効な元素である。しかし、その含有量が０．００５％未満では添加効果に乏しく、一方、０．１０％を超えると靭性が損なわれる。したがって、Ａｌ含有量を０．００５〜０．１０％とした。
【００３８】
Ｎ：
Ｎは、Ｔｉとともに窒化物を形成し、オーステナイト粒を微細にして靭性を高める作用を有する。しかし、その含有量が０．００１％未満では添加効果に乏しく、一方、０．００７％を超えると却って靭性の低下を招く。したがって、Ｎの含有量を０．００１〜０．００７％とした。
【００３９】
本発明においては、不純物元素としてのＰ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂ及びＶの含有量は下記のとおりに制限する。
【００４０】
Ｐ：
Ｐは靭性を低下させてしまう。特にその含有量が０．０２％を超えると靭性の低下が著しい。したがって、Ｐの含有量を０．０２％以下とした。
【００４１】
Ｓ：
Ｓは靭性を低下させてしまう。特にその含有量が０．００５％を超えると靭性の低下が著しい。したがって、Ｓの含有量を０．００５％以下とした。
【００４２】
Ｃｕ：
Ｃｕは靭性と溶接性を低下させてしまう。特にその含有量が０．１５％を超えると靭性と溶接性の低下が著しい。したがって、Ｃｕの含有量を０．１５％以下とした。なお、極めて良好な靭性を確保するためにＣｕ含有量を０．０５％以下とすることが好ましい。
【００４３】
Ｎｉ：
Ｎｉはスケール疵を発生させ易くする。特にその含有量が０．１５％を超えるとスケール疵の発生が著しい。したがって、Ｎｉの含有量を０．１５％以下とした。なお、Ｎｉの含有によるスケール疵発生の弊害をほぼ完全に防止するためには、Ｎｉ含有量を０．０５％以下とすることが好ましい。
【００４４】
Ｂ：
Ｂは靭性を低下させてしまう。特にその含有量が０．０００５％を超えると靭性の低下が著しい。したがって、Ｂの含有量を０．０００５％以下とした。なお、極めて良好な靭性を確保するためにＢの含有量を０．０００２％以下とすることが好ましい。
【００４５】
Ｖ：
Ｖは靭性を劣化させてしまう。更に、溶接性の低下をも招く。特にその含有量が０．００４％を超えると靭性と溶接性の低下が著しい。したがって、Ｖの含有量を０．００４％以下とした。
【００４６】
Ｐcm 及びＰcm *：
Ｐcm 及びＰcm *は溶接割れ感受性を表す指標であり、前記(1)式で表されるＰcmの値が０．２０％以下で、且つ、前記(2)式で表されるＰcm *の値を０．２２％以下であれば気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない。したがって、Ｐcmの値が０．２０％以下、且つ、Ｐcm *の値を０．２２％以下とした。
【００４７】
（Ｂ）厚鋼板の製造条件
（Ｂ−１）熱間圧延前の加熱温度
Ｎｂを鋼中に固溶させて、強度と靭性の確保を図るため、加熱温度は１０５０℃以上にする必要がある。しかし、加熱温度が１２５０℃を超えると燃料コストが嵩む。更に、スケール発生も多くなって歩留りの低下が生じ、生産効率が低下する。したがって、上記（Ａ）に記載した化学組成を有する鋼片の熱間圧延前の加熱温度を１０５０〜１２５０℃とした。なお、加熱温度の上限は１１６０℃とすることが好ましい。
【００４８】
（Ｂ−２）熱間圧延仕上げ温度
−５℃未満のVＴSを安定して確保するためには、熱間圧延仕上げ温度を９００℃以下とする必要がある。しかし、熱間圧延仕上げ温度が８００℃を下回るとＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度の確保が困難になるし、組織の異方性が生じる。したがって、熱間圧延仕上げ温度を９００〜８００℃とした。この熱間圧延仕上げ温度は８８０〜８３０℃とすることが好ましい。なお、良好な強度−靭性バランスを付与するため、熱間圧延するに際しては、９００℃以下での累積圧下率を３０％以上とすることが好ましい。
【００４９】
（Ｂ−３）圧延後直接焼入れ
本発明鋼においては、熱間圧延を終了した後、７００℃以上から鋼板を強制冷却し、圧延後直接焼入れ処理を施す。直接焼入れする温度が７００℃を下回るとＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度を確保することが困難になる。したがって、７００℃以上から圧延後直接焼入れすることとした。なお、圧延後直接焼入れは７５０℃以上から行うことが望ましい。上記の圧延後直接焼入れは、水などの冷却媒体を用いて鋼板を均一に冷却することによって行い、この際の冷却速度は、板厚中央部で１℃／秒以上となるようにすれば良い。好ましい冷却速度は２℃／秒以上である。ここで、上記の冷却速度は、直接焼入れの開始、つまり強制冷却の開始から４５０℃までの平均冷却速度のことを指す。
【００５０】
（Ｂ−４）焼戻し
焼戻しは、強度−靭性バランスを高め、板厚方向の機械的性質を均一にするために行う。圧延後直接焼入れした後に行う焼戻しの温度が５５０℃以上であると、前記（Ａ）に記載した化学組成を有する板厚が７５ｍｍを超える厚鋼板に所望の強度と靭性を、つまり、ＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度とVＴSで−５℃未満の靭性を、両方併せて確保させることが困難となる。一方、焼戻し温度が３５０℃を下回るとVＴSで−５℃未満の靭性が確保できない。したがって、圧延後直接焼入れ後に３５０℃以上５５０℃未満の温度で焼戻しすることとした。
【００５１】
【実施例】
表１に示す化学組成を有する鋼を通常の方法によって１８０ｋｇ真空炉溶製した。表１における鋼A1〜A4は化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例、鋼B1〜B5は成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例である。
【００５２】
【表１】
次いで、これらの鋼を通常の熱間鍛造によって厚さ３００ｍｍの鋼片とした後、１１５０℃に加熱してから熱間圧延した。なお、熱間圧延は９００℃以下での累積圧下率が４０〜５０％となるようにし、圧延仕上げ温度を８２０℃として、板厚８５ｍｍ又は１１０ｍｍに仕上げた。熱間圧延後、７７０℃から水で強制冷却して圧延後直接焼入れし、更に４００〜６００℃で焼戻しを行った。表２に、９００℃以下での累積圧下率と焼戻し温度の詳細を示す。
【００５４】
【表２】
こうして得られた板厚８５ｍｍと１１０ｍｍの鋼板の板厚中央部から、ＪＩＳ４号引張試験片を圧延方向と垂直な方向に採取し、又、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を圧延方向と平行な方向に採取し、母材の機械的性質を調査した。
【００５６】
更に、JIS Z 3158に準拠した斜めｙ型溶接割れ試験を実施して溶接割れ感受性を評価した。なお、溶接割れ試験はいずれも６００ＭＰａ級鋼用低水素タイプの溶接材料（商品名ＳＣＨ−６０（住金溶接工業株式会社製））を用いて、温度５℃、湿度６０％の雰囲気で、試験片初期温度０℃の条件で実施した。
【００５７】
表２に、各種試験結果を併せて示す。
【００５８】
表２における試験番号１〜４は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼を、本発明で規定する条件で製造した板厚１１０ｍｍの鋼板である。又、試験番号５〜８は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼を、本発明で規定する条件で製造した板厚８５ｍｍの鋼板である。いずれもＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度とVＴSで−５℃未満の靭性が得られており、しかもｙ型割れ試験で割れが生じていない。
【００５９】
試験番号９〜１３は、成分のいずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比較例の鋼を、本発明で規定する条件で製造した板厚１１０ｍｍの鋼板である。これらの鋼板はいずれもＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度を有するが、VＴSは−５℃よりも高く靭性が低い。更に、試験番号１０〜１２の場合にはｙ型割れ試験で割れも発生している。
【００６０】
試験番号１４は、Ｐcm及びＭｏとＣｕの含有量が本発明で規定する範囲から外れた比較例の鋼Ｂ２を、本発明で規定する条件で製造した板厚８５ｍｍの鋼板である。この鋼板はＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度とVＴSで−５℃未満の靭性を有しているものの、ｙ型割れ試験で割れが生じている。
【００６１】
試験番号１５及び１６は化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼を、本発明で規定する条件から外れた６００℃で焼戻処理して製造した板厚１１０ｍｍの鋼板である。いずれもＴＳで５７０ＭＰａ以上の強度が得られ、ｙ型割れ試験で割れが生じていないが、VＴSは−５℃より高く靭性が低い。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の方法で製造される厚鋼板は、板厚が７５ｍｍを超えていても５７０ＭＰａ以上のＴＳと−５℃未満のＶＴＳを有し強度と靭性のバランスに優れ、しかも、気温０℃の環境でも溶接施工時の予熱を必要としない。このため、冬季の山間部など寒冷地における橋梁などの鉄鋼構造物に用いることができる。本発明の方法によれば、この厚鋼板を比較的容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】０．０８％Ｃ−０．２％Ｓｉ−１．５％Ｍｎ−０．００８％Ｐ−０．００２％Ｓ−０．０３％Ｎｂ−０．０２％Ｔｉ−０．０４％Ａｌ−０．００４％Ｎを基本の化学組成とし、ＣｒとＭｏの含有量を種々変化させた鋼のスラブを１１５０℃に加熱して圧延し、８２０℃で１００ｍｍの板厚に仕上げ、７７０℃で水冷を開始する圧延後直接焼入れを行い、冷却途中３５０℃で水冷を停止し、次いで、４００℃で焼戻した場合の、板厚中心部のＴＳとVＴSとの関係を示す図である。
Claims (1)
- 重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１４％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．６％、Ｃｒ：０〜０．８７５％、Ｍｏ：０．０５〜０．４％で、且つ、０．４×Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（％）：０．２〜０．４％、Ｎｂ：０．０２〜０．０４５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：０．００１〜０．００７％を含み、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、不純物中のＰは０．０２％以下、Ｓは０．００５％以下、Ｃｕは０．１５％以下、Ｎｉは０．１５％以下、Ｂは０．０００５％以下、Ｖは０．００４％以下で、更に、下記(1)式で表されるＰcmの値が０．２０％以下、下記(2)式で表されるＰcm ＊の値が０．２２％以下である鋼片を、１０５０〜１２５０℃の温度域の温度に加熱し、熱間圧延仕上げ温度が９００〜８００℃となるように熱間圧延し、続いて７００℃以上から圧延後直接焼入れし、更に、３５０℃以上５５０℃未満の温度で焼戻しする溶接性に優れた引張強さが５７０ＭＰａ以上、ＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を用いた衝撃試験における破面遷移温度が−５℃未満の板厚が７５ mm を超える厚鋼板の製造方法。
Ｐcm＝Ｃ＋（Ｓｉ／３０）＋（Ｍｎ／２０）＋（Ｃｕ／２０）＋（Ｎｉ／６０）
＋（Ｃｒ／２０）＋（Ｍｏ／１５）＋（Ｖ／１０）＋５Ｂ・・・(1)
Ｐcm ＊＝Ｃ＋（Ｓｉ／３０）＋（Ｍｎ／２０）＋（Ｃｕ／２０）＋（Ｎｉ／６０）
＋（Ｃｒ／２０）＋（Ｍｏ／１５）＋（Ｖ／３）＋（Ｎｂ／２）＋２３Ｂ*・・・(2)
なお、(2)式のＢ*は、Ｎ＞（Ｔｉ／３．４）のとき、Ｂ*＝Ｂ−（１０．８／１４．１）×｛Ｎ−（Ｔｉ／３．４）｝（但し、Ｂ*＜０となる場合にはＢ*＝０とする）で、
Ｎ≦（Ｔｉ／３．４）のとき、Ｂ*＝Ｂである。
ここで各式における元素記号はその元素の重量％での含有量を示す。
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