JP5135872B2 - 隅肉および十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚物鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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1. 成分組成が、mass%で、C: 0.15%以下、Si:0.60%以下、Mn:0.80〜1.80%、且つTi:0.005〜0.050%およびNb:0.001〜0.1%の内から選んだ少なくとも1種を含み、Cu: 2.0%以下、V: 0.2%以下、Ni:2.0%以下、Cr:0.6%以下、Mo:0.6%以下、W:0.5%以下、B:0.0050%以下、Zr:0.5%以下の1または2種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純物で、板厚方向の板厚の20%以上の領域において、供用温度(−10℃)における板厚25mm相当の脆性亀裂伝播停止靭性Kcaが10,000N/mm3/2以上であることを特徴とする、隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板。
3.前記脆性亀裂伝播停止靭性Kcaが10,000N/mm3/2以上である部位における圧延面での(211)面および(100)面のX線強度比が1.5以上の集合組織を有することを特徴とする1または2記載の隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板。
vTrs−12X(100)−22X(211)≦(T−75)/0.64
ここで、Tは鋼板の供用温度(−10℃)である。
6.前記熱間圧延終了後、5℃/s以上の冷却速度で400℃まで冷却することを特徴とする5記載の隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板の製造方法。
7.1乃至4のいずれか一つに記載の鋼板を、クラックアレスター用鋼板に用いることを特徴とする鋼構造物。
8.1乃至4のいずれか一つに記載の鋼板を、少なくともフランジに用いることを特徴とするT字または十字型隅肉溶接構造体。
高Kcaとなる領域が板厚方向の板厚20%未満となると、溶接部材(ウェブ)から被溶接部材(フランジ)へ伝播した脆性亀裂は一旦高Kca域で停止しようとするものの、その慣性力等で脆性もしくは延性的に高Kca域を通り抜けてしまう。このため、高Kcaとなる領域を板厚方向の板厚20%以上の領域とした。
vTrs−12X(100)−22X(211)≦(T−75)/0.64・・・(1)
尚、脆性亀裂伝播停止靭性Kca向上のためには、(211)面および(100)面のX線強度比が1.5以上である必要があるが、(211)面集合組織の方がKca向上への寄与が大きく、その寄与率は(1)式の係数で表される。
C:0.15%以下
Cは強度を確保するために必要であるが、0.15%を超えると溶接熱影響部(HAZ)靭性が低下するので、0.15%以下に限定した。なお、(211)面および(100)面の集合組織をより一層発達させるために好ましい範囲は0.03%以下である。
Siは強度上昇に有効な元素であるが、0.60%を超えると溶接熱影響部(HAZ)靭性を著しく劣化させるので、0.60%以下に限定した.なお、0.20%未満では強度上昇に効果が少なく、好ましくは0.20〜0.60%である。
Mnは高強度化に有効な元素であり、強度確保の観点から下限を0.80%とした。しかし、Mn量が1.80%を超えると、母材靭性の劣化が懸念される。このため,Mnは0.80〜1.80%の範囲とした。なお、好ましい範囲は1.00〜1.70%である。
Tiは、炭化物や窒化物の析出物を形成することにより、鋼板製造時の加熱段階でのオーステナイト粒の成長を抑制して細粒化に寄与するとともに、溶接熱影響部(HAZ)の結晶粒粗大化も抑制しHAZ靱性を向上する効果がある。これらの効果を得るには、0.005%以上の含有が必要である。一方、過度の含有は、靱性を劣化するため、添加する場合は、0.05%を上限とする。
Cu:2.0%以下
Cuは、主として析出強化のために用いることができるが、2.0%をこえて添加すると、析出強化が過多となり靱性が劣化する。
Vは固溶と析出強化効果が利用できる成分であるが、0.2%を超えて含有すると、母材靭性および溶接性を大きく損なうので、添加する場合は、0.2%以下に限定する。
Niは、強度および靱性を向上し、またCuを添加した場合には圧延時のCu割れを防止するのに有効であるが、高価である上、過剰に添加してもその効果が飽和するため、添加する場合は、2.0%以下の範囲で添加することが好ましい。なお、より好ましい添加量は0.05%以上である。
Crは、強度を上昇させる効果を有するが、0.6%を超えて含有すると溶接部靱性が劣化するため、Cr含有量は添加する場合は、0.6%以下の範囲とすることが好ましい。なお、より好ましい含有量は0.05%以上である。
Moは、常温および高温での強度を上昇させる効果を有するが、0.6%を超えて含有すると、溶接性が劣化するため、添加する場合は0.6%以下の範囲とするのが好ましい。なお、より好ましい含有量は0.05%以上である。
Wは、高温強度を上昇させる効果を有しているが、0.5%を超えると靱性を劣化させるだけでなく、高価であるので、添加する場合は、0.5%以下の範囲で含有するのが好ましい。なお、より好ましい含有量は0.05%以上である。
Bは圧延中にBNとして析出し、圧延後のフェライト粒を細かくするが、0.0050%を超えると靱性が劣化するので添加する場合は0.0050%以下に限定した。
Zrは、強度を上昇させるほか、亜鉛めっき材の耐めっき割れ性を向上させる元素であるが、0.5%を超えて含有すると溶接部靱性が劣化するので、添加する場合は、0.5%を上限とするのが好ましい。なお、より好ましい含有量は0.05%以上である。
スラブ加熱温度:900〜1350℃
スラブ加熱温度を900℃以上とするのは、材質の均質化と後述する制御圧延を行うために必要な加熱であり1350℃以下とするのは、余りに高温になると表面酸化が顕著になるとともに、結晶粒の粗大化が避けられなくなるからである。なお、靱性の向上のためには、上限を1150℃とすることが好ましい。
熱間圧延はまず、鋼板表面温度1000〜850℃の温度域において累積圧下率10%以上で行う。当該温度域で圧延することによって、オーステナイト粒が部分的に再結晶するため、組織が微細かつ均一になる。
鋼板表面温度900〜600℃で且つ鋼板内部温度が鋼板表面温度より50〜150℃高温となる状態とすることにより、表面近傍がほぼ2相域で且つ鋼板内部がほぼγ未再結晶域となる。
Claims (8)
- 成分組成が、mass%で、C: 0.15%以下、Si:0.60%以下、Mn:0.80〜1.80%、且つTi:0.005〜0.050%およびNb:0.001〜0.1%の内から選んだ少なくとも1種を含み、Cu:2.0%以下、V:0.2%以下、Ni:2.0%以下、Cr:0.6%以下、Mo:0.6%以下、W:0.5%以下、B:0.0050%以下、Zr:0.5%以下の1または2種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純物で、板厚方向の板厚の20%以上の領域において、供用温度(−10℃)における板厚25mm相当の脆性亀裂伝播停止靭性Kcaが10,000N/mm3/2以上であることを特徴とする、隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板。
- 前記脆性亀裂伝播停止靭性Kcaが10,000N/mm3/2以上の部位が、表層から板厚の10%以内の領域を除く部分に存在することを特徴とする請求項1記載の隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板。
- 前記脆性亀裂伝播停止靭性Kcaが10,000N/mm3/2以上である部位における圧延面での(211)面および(100)面のX線強度比が1.5以上の集合組織を有することを特徴とする請求項1または2記載の隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板。
- 前記圧延面での(211)面X線強度比X(211)と(100)面X線強度比X(100)および同部位の2mmVノッチシャルピー衝撃試験により得られる破面遷移温度vTrs(℃)が下式を満足することを特徴とする請求項3記載の隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板。
vTrs−12X(100)−22X(211)≦(T−75)/0.64
ここで、Tは鋼板の供用温度(−10℃)である。 - 請求項1記載の成分組成を有する鋼素材を、900〜1350℃の温度に加熱し、次いで鋼板表面温度1000〜850℃の温度域において累積圧下率10%以上で圧延した後、鋼板表面温度900〜600℃で且つ鋼板内部温度が鋼板表面温度より50〜150℃高温となる状態とした後に、1パス圧下率7%以下、累積圧下率50%以上で、圧延終了時の鋼板表面温度850〜600℃にて熱間圧延することを特徴とする隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板の製造方法。
- 前記熱間圧延終了後、5℃/s以上の冷却速度で400℃まで冷却することを特徴とする請求項5記載の隅肉または十字溶接部の脆性亀裂伝播停止特性に優れる厚さ50mm以上の厚鋼板の製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の鋼板を、クラックアレスター用鋼板に用いることを特徴とする鋼構造物。
- 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の鋼板を、少なくともフランジに用いることを特徴とするT字または十字型隅肉溶接構造体。
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