JP2023507955A - 真空チューブ用鋼材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
炭素(C)は代表的な硬化能向上元素であって、鋼材の強度確保に効果的に寄与する元素である。したがって、本発明は、真空チューブ構造体の強度確保の側面から0.1%以上の炭素(C)を含むことができる。好ましい炭素(C)含有量は0.1%超過であることができ、より好ましい炭素(C)含有量は0.12%以上であることができる。一方、炭素(C)含有量が過剰である場合、鋼材の靭性が低下し、溶接性が劣化するだけでなく、降伏比の上昇をもたらすため、本発明は、炭素(C)含有量の上限を2.0%に制限することができる。好ましい炭素(C)含有量は0.2%未満であることができ、より好ましい炭素(C)含有量は0.18%以下であることができる。
シリコン(Si)は鋼の脱酸に寄与する元素である。したがって、本発明は、鋼の清浄度確保のために0.05%以上のシリコン(Si)を含むことができる。好ましいシリコン(Si)含有量は0.06%以上であることができ、より好ましいシリコン(Si)含有量は0.08%であることができる。一方、シリコン(Si)が過剰に添加される場合、表面スケールの脱落を妨げて製品表面品質を低下させる可能性があるだけでなく、炭化物の析出を妨げて目標とする微細組織の形成を妨げる可能性がある。したがって、本発明は、シリコン(Si)含有量の上限を0.5%に制限することができる。好ましいシリコン(Si)含有量は0.4%以下であることができ、より好ましいシリコン(Si)含有量は0.3%以下であることができる。
マンガン(Mn)は鋼の硬化能向上に寄与する元素であるため、本発明は、鋼材の強度確保のために1.0%以上のマンガン(Mn)を含むことができる。好ましいマンガン(Mn)含有量は1.1%以上であることができ、より好ましいマンガン(Mn)含有量は1.2%以上であることができる。一方、マンガン(Mn)が過剰に添加される場合、鋼材の靭性が低下し、クラック抵抗性が劣化するだけでなく、鋳造偏析による材質偏差が懸念されるため、本発明はマンガン(Mn)含有量の上限を1.6%に制限することができる。好ましいマンガン(Mn)含有量は1.5%以下であることができ、より好ましいマンガン(Mn)含有量は1.4%以下であることができる。
ニッケル(Ni)は鋼材の強度増大に寄与する元素であるだけでなく、鋼材の衝撃靭性の増大に効果的に寄与する元素である。したがって、本発明は、このような効果のために0.5%以上のニッケル(Ni)を含むことができる。好ましいニッケル(Ni)含有量は0.5%超過であることができ、より好ましいニッケル(Ni)含有量は0.6%以上であることができる。但し、ニッケル(Ni)の含有量が一定レベルを超える場合、上述した効果は飽和する一方、経済性の側面で好ましくないため、本発明はニッケル(Ni)含有量の上限を1.0%に制限することができる。好ましいニッケル(Ni)含有量は1.0%未満であることができ、より好ましいニッケル(Ni)含有量は0.9%以下であることができる。
クロム(Cr)は、本発明が目的とする気体放出率の低減に効果的に寄与する元素である。クロム(Cr)は鉄(-0.44V)よりもさらに低い還元電位(-0.73V)を有するため、鋼材表面に非常に薄くて緻密なクロム酸化膜を形成することができる。緻密な酸化膜は、素材から放出されるガスに対してバリア(barrier)として作用するため、素材の気体放出率を効果的に下げることができる。したがって、本発明は、このような効果のために1.5%以上のクロム(Cr)を含むことができる。好ましいクロム(Cr)含有量は1.5%超過であることができ、より好ましいクロム(Cr)含有量は1.7%以上であることができる。クロム(Cr)含有量が増加するほど気体放出率の低減効果は向上するが、クロム(Cr)が高価の成分であることを考慮すると、一定レベル以上に添加されることは、経済的な側面で好ましくない。また、クロム(Cr)が過剰に添加される場合、硬化能を過度に高めて表層での低温組織形成を誘発することがあるため、素材の物性偏差の側面から好ましくない。したがって、本発明は、クロム(Cr)含有量の上限を4.0%に制限することができる。好ましいクロム(Cr)含有量は3.6%以下であることができ、より好ましいクロム(Cr)含有量は3.3%以下であることができる。
[関係式1]
q=(V/A)・(△P/t)
所定の成分で備えられるスラブを用意した後、再加熱することができる。本発明のスラブ合金組成は、上述の鋼材の合金組成と対応するため、本発明のスラブ合金組成に対する説明は、上述の鋼材合金組成に対する説明に代わる。本発明のスラブ加熱条件は、通常のスラブ加熱条件が適用されることができるが、非制限的な例として、スラブ再加熱は1200~1350℃の温度範囲で実施されることができる。
再加熱されたスラブを熱間圧延して熱延鋼材を提供することができる。仕上げ熱間圧延は、900~1000℃の温度範囲で行われることができる。組織微細化による抵降伏比の特性が低下を防止するために、仕上げ熱間圧延は、900℃以上の温度範囲で行われることができる。また、過度のスケール防止のために、1000℃以下の温度範囲で仕上げ熱間圧延が行われることが好ましい。
熱間圧延が終了した後、熱間圧延された鋼材を5~50℃/sの第1冷却速度で550~650℃まで冷却してから、熱延コイルで巻き取ることができる。
巻取コイルを0.005~0.05℃/sの第2冷却速度で常温まで冷却することができる。本発明の鋼材は、約600℃区間でフェライト及びパーライト変態が完了するが、一部未変態組織の低温組織化を防止するために徐冷条件によって第2冷却を行うことが好ましい。また、速い冷却速度を適用して巻取コイルを冷却する場合、製品反りや湾曲などの形状不良が発生することがあるため、本発明は第2冷却速度の上限を0.05℃/sに制限することができる。一方、本発明は、第2冷却速度の下限を特に制限しないが、0℃/sの冷却速度を除くという意味で、第2冷却速度の下限を0.005℃/sに制限することができる。第2冷却の冷却条件は、放冷であることができる。
表1の合金組成として備えられるスラブを1250℃の温度範囲で加熱した後、950℃の温度範囲で仕上げ熱間圧延を行い、25mm厚さの熱間鋼材を製造した。この後、25℃/sの冷却速度で600℃まで冷却して冷却終了し、当該冷却終了温度で熱延鋼材を巻き取った。この後、0.03℃/sの冷却速度を適用して常温まで冷却し、各試験片に対する微細組織、降伏比及び気体放出率を測定した後、表1に併せて記載した。
Claims (11)
- 重量%で、C:0.1~0.2%、Si:0.05~0.5%、Mn:1.0~1.6%、Ni:0.5~1.0%、Cr:1.5~4.0%、残りのFe及び不可避不純物を含み、
微細組織としてフェライト及びパーライト複合組織を備え、
鋼材の気体放出率は1.0×10-10mbar・l・s-1・cm-2以下である、真空チューブ用鋼材。 - 前記鋼材に含まれる不純物中のTi、Nb及びVの合計含有量は0.01%(0%含む)未満である、請求項1に記載の真空チューブ用鋼材。
- 前記フェライトの分率は60~90面積%であり、
前記パーライトの分率は10~40面積%である、請求項1に記載の真空チューブ用鋼材。 - 前記鋼材に含まれるマルテンサイトまたはベイナイトの分率は1面積%未満(0%含む)である、請求項1に記載の真空チューブ用鋼材。
- 前記鋼材は、400~600MPaの降伏強度(YS)、0.8以下の降伏比(YR)及び19~30%の伸び率(El)を有する、請求項1に記載の真空チューブ用鋼材。
- 前記鋼材は-20℃でのシャルピー衝撃エネルギーが30~50Jである、請求項1に記載の真空チューブ用鋼材。
- 前記鋼材の厚さは5~30mmである、請求項1に記載の真空チューブ用鋼材。
- 重量%で、C:0.1~0.2%、Si:0.05~0.5%、Mn:1.0~1.6%、Ni:0.5~1.0%、Cr:1.5~4.0%、残りのFe及び不可避不純物を含むスラブを再加熱した後、900~1000℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延して鋼材を提供する段階と、
前記熱間圧延された鋼材を5~50℃/sの第1冷却速度で550~650℃の温度範囲まで第1冷却する段階と、
前記第1冷却する段階の終了後、第1冷却停止温度で前記鋼材をコイルで巻き取る段階と、及び
前記コイルを0.005~0.05℃/sの第2冷却速度で常温まで第2冷却する段階と、を含む、真空チューブ用鋼材の製造方法。 - 前記スラブに含まれる不純物中のTi、Nb及びVの合計含有量は0.01%(0%含む)未満である、請求項8に記載の真空チューブ用鋼材の製造方法。
- 前記熱間圧延された鋼材の厚さは5~30mmである、請求項8に記載の真空チューブ用鋼材の製造方法。
- 前記第1冷却の冷却方式は水冷であり、
前記第2冷却の冷却方式は放冷である、請求項8に記載の真空チューブ用鋼材の製造方法。
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