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JP2713535B2 - Z方向の絞り特性に優れた構造用厚鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Z方向の絞り特性に優れた構造用厚鋼板およびその製造方法

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JP2713535B2
JP2713535B2 JP31880392A JP31880392A JP2713535B2 JP 2713535 B2 JP2713535 B2 JP 2713535B2 JP 31880392 A JP31880392 A JP 31880392A JP 31880392 A JP31880392 A JP 31880392A JP 2713535 B2 JP2713535 B2 JP 2713535B2
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秀信 土谷
知彦 秦
剛 米田
政利 石川
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はZ 方向引っ張り試験の絞
り特性および耐ラメラーテア性に優れ、かつ焼ならしを
省略した構造用厚鋼板およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶接構造物では、鋼板の板厚方向(Z方
向)に強い拘束応力がかかる場合があり、ラメラーテア
が問題となっている。この耐ラメラーテア性は板厚方向
引っ張り試験の絞り値(φz)で評価可能である。この
値は鋼種、応力および板厚等によって変わるが、絞り値
(φz)が15%以上の範囲では耐ラメラーテア性はよ
く、絞り値(φz)≧25%であれば殆どの場合ラメラ
ーテアの心配がない事が明らかとなっている。絞り値
(φz)の改善にはS量の低減やREM添加および熱処
理等が有効であることが知られている。
【0003】実際の溶接構造物用厚板はこれらの方法に
よって製造されている。これを改善する方法について、
特公昭55−46450号公報には最終製品厚さdに対
し1.5≦D/d≦5.0なる厚さDの鋳片を作り、こ
の鋳片をオーステナイト結晶粒度がASTM No.2より
細かくなる温度領域に再加熱し、圧延する方法が開示さ
れている。また成分については、特公昭57−4154
2号および特公昭60−13419号公報にS、Ca、
BおよびREMの影響が開示されている。
【0004】これらの方法では再加熱かつ低温加熱が前
提となっており、最近の厚板製造の主流となりつつある
ホットダイレクトチャージ(HCR)に適用されるもの
ではない。さらに低温加熱は連続式加熱炉での操業を著
しく低下させるものとなっている。このような理由から
実際には、従来よりこれらの方法をとらずに前述の絞り
値(φz)改善法を組合せて、熱処理を前提とした工程
によって製造されている。このため、焼ならしのコスト
アップに加え加熱炉での表面品質の問題があり、熱処理
を省略した圧延ままの溶接構造物用厚鋼板およびその製
造法の確立が望まれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来の問
題点の解決を目的として、溶鋼の低S化によって焼なら
しの省略および低水素化による水素性欠陥を抑制するこ
とによって、コスト増大と生産性の低下をもたらす再加
熱および低温加熱あるいは熱処理を要せずに、安定かつ
優れた絞り値(φz)を有しZ 方向の絞り特性に優れた
構造用厚鋼板およびその製造方法を提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するもので、その要旨とするところは、重量%でC:
0.20%以下、Si:0.05〜0.55%、Mn:
0.5〜1.8%、Al:0.005〜0.10%、S
:0.004%以下を含有し、鋼板板厚の中心水素値
c が0.8ppm以下であり、残部が鉄および不可避
的不純物よりなるZ 方向の絞り特性に優れた構造用厚鋼
板であり、また重量%でC :0.20%以下、Si:
0.05〜0.55%、Mn:0.5〜1.8%、A
l:0.005〜0.10%、S :0.004%以
下、を含有し、これに加えてNb:0.1%以下、V
:0.1%以下、Ti:0.1%以下、Ca:0.1
%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下、C
r:1.0%以下、Mo:1.0%以下、を1種または
2種以上含有し、鋼板板厚の中心水素値Hc が0.8p
pm以下であり、残部が鉄および不可避的不純物よりな
るZ 方向の絞り特性に優れた構造用厚鋼板である。
【0007】さらに重量%でC :0.20%以下、S
i:0.05〜0.55%、Mn:0.5〜1.8%、
Al:0.005〜0.10%、S :0.004%以
下、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりなる
鋼を、鋼板板厚の中心水素値Hc が0.8ppm以下に
なるように脱水素処理を施した後、凝固後直接或いはA
r3点以下の温度とした鋼片を圧延可能な温度まで加熱
し、熱間圧延することを特徴とするZ 方向の絞り特性に
優れた構造用厚鋼板の製造方法である。
【0008】また重量%でC :0.20%以下、S
i:0.05〜0.55%、Mn:0.5〜1.8%、
Al:0.005〜0.10%、S :0.004%以
下、を含有し、これに加えてNb:0.1%以下、V
:0.1%以下、Ti:0.1%以下、Ca:0.1
%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下、C
r:1.0%以下、Mo:1.0%以下、を1種または
2種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりな
る鋼を、鋼板板厚の中心水素値Hc が0.8ppm以下
になるように脱水素処理を施した後、凝固後直接或いは
r3点以下の温度とした鋼片を圧延可能な温度まで加熱
し、熱間圧延することを特徴とするZ 方向の絞り特性に
優れた構造用厚鋼板の製造方法にある。
【0009】本発明は焼ならしを行わず耐ラメラーテア
性確保のための条件として、まず第一に溶鋼S量の限界
値を設定した。圧延ままで耐ラメラーテア性に及ぼすS
量の影響を検討して、S量の低い領域では従来必須とさ
れて来た焼ならしの影響は、実質的に認められないこと
を明らかとした。すなわち耐ラメラーテア性の指標であ
るZ 方向絞り値(φz)はS量の低減により改善され
る。この時S>0.004%では焼ならしの有無で差が
認められるが、S≦0.004%ではその差は殆ど認め
られない知見に基いている。
【0010】第二に耐ラメラーテア性と含有水素との関
係をらかとしたことである。通常のUST探傷感度で
合格となる鋼板の水素レベルはH≦0.8ppmであ
り、この範囲では十分な絞り値(φz)が得られ、かつ
水素性欠陥(銀点)も認められないとの知見に基いて
いる。さらに母材の靱性確保のため、CR(制御圧延)
およびLF(軽圧下)を適用することによって、母材の
靱性は焼ならし材に比較してやや劣るものの、板厚上限
たとえば35mm以下にすれば靱性を十分に確保するこ
とが出来ることがわかった。以上のことに基いて本発
明はなされたものである。
【0011】次に本発明の化学成分の添加量および限定
理由について説明する。Cは鋼の強度を向上するために
使用するが、多くなると靱性および溶接性を阻害するた
め0.20%に限定した。Siは脱酸元素として重要で
あり、脱酸のためには0.05%以上は必要であるが、
多くなると靱性劣化および介在物の増加をきたすので
0.55%以下とした。Mnは強度確保のため0.5%
以上は必要であるが、多くなると溶接性および靱性を劣
化するので1.8%以下とした。Sは本発明では0.0
04%以下に限定しているのは、ラメラーテアの起点と
なるA系介在物の硫化物を出来るだけ減らすために、特
に極低S量に限定して0.004%以下とした。Alは
脱酸と細粒化に必要で、そのための充分な量として0.
005%以上0.10%以下に限定した。
【0012】Nbは強度、靱性を向上するが、0.1%
以上ではNbCの析出によりかえってそれらを低下する
ので0.1%以下にした。V、Tiは細粒化により強
度、靱性を改善するが0.1%以上では悪影響があるの
で、0.1%以下とした。Caは靱性の向上に顕著にき
くが、0.1%以上ではクラスター状の介在物によって
悪影響があるので、0.1%以下とした。Cuは耐ラメ
ラーテア性と耐水素割れ性を改善するが、1.0%以上
では赤熱脆性を起こすので1.0以下にした。Ni、C
rは強度、靱性を向上するが構造用鋼としてコストを考
えて1.0%以下とした。
【0013】Moは組織の均一化をして、耐ラメラーテ
ア性と耐水素割れ性を改善するが1.0%以上ではマル
テンサイト変態を起こすため1.0%以下とした。次
に、鋼板での中心水素値Hc を0.8ppm以下に限定
する理由を説明する。絞り値(φz)を低下させる原因
はMnS等の介在物である。また鋼中水素が介在物に集
積することで極めて高い内圧が作用して、介在物から鋼
板へ微小な亀裂を発生させることが知られている。本発
明では厚手鋼板の板厚中心部に発生する欠陥の調査から
明らかにされているこのような鋼中の水素の挙動に注目
し、発明者らは種々の実験によって、低水素化が熱処理
と同等の効果があることを見だした。
【0014】鋼中水素の除去は従来公知の方法、例えば
(イ)溶鋼の真空脱ガス、(ロ)鋼片徐冷、(ハ)鋼片
の均熱拡散、(ニ)鋼片の減厚(ブレークダウン、サイ
ジング)およびこれに続く脱水素徐冷、(ホ)厚板圧延
途中における脱水素、(ヘ)鋼板冷却中における水素放
出等の一または二つ以上複合実施しても良い。次に本発
明の実施例に基いて作用効果についてさらに詳述す
る。
【0015】
【実施例】
実施例1 図1は50キロ鋼での鋼板中心水素値と水素性のUST
欠陥発生の関係を示す図である。本発明の鋼板中心部の
水素値Hc 0.8ppm以下のものでは水素性欠陥の発
生がないことがわかる。図2は同鋼の絞り値(φz)と
板厚の関係を鋼板中心水素値別に示したものである。図
2のごとく低水素値のものでは高位安定した絞り値(φ
z)を得ることができる。
【0016】図3は本発明材と従来法の焼ならしを行っ
たものについて、絞り値(φz)を比較したものであ
る。この図より本発明材は焼ならしを行ったものとほぼ
同等の絞り値(φz)であることがわかる。表1は本発
明の要因別メカニズムにおける従来法との比較をまとめ
たものである。
【0017】
【表1】
【0018】従来材の(イ)非対策材(ロ)REM等の
添加材(ハ)熱処理材と本発明材の特性比較によって示
したものであり、この表より本発明材は水素割れ、US
T欠陥および絞り値(φz)において従来材に比較して
優れていることがわかる。
【0019】実施例2 本発明の構造用厚鋼板を連続鋳造方法によって製造し
て、厚板圧延を行ったものと従来の方法にて焼ならしを
行ったものについて絞り値(φz)を評価した。表2に
示す化学成分の構造用厚鋼板を連続鋳造方法によって製
造した。
【0020】
【表2】
【0021】これらのものについて表3に製造条件およ
び機械的性質の測定結果を示す。
【0022】
【表3】
【0023】本発明のAおよびBは比較法のCおよびD
に比較して、焼ならしを省略しても絞り値(φz)にお
いては同等以上の良好な結果を示していることがわか
る。以上に説明したごとく、本発明材は溶鋼S量を0.
004%以下にして、且つ板中心の水素値Hc を0.8
ppm以下に規制することによって、かつ制御圧延によ
って構造用厚鋼板の焼ならし工程を省略することが可能
となり、加熱に伴う表面酸化による表面性状の劣化を防
止して品質の安定製造が可能となることが明らかとなっ
た。
【0024】
【発明の効果】本発明によって、耐ラメラーテア性と靱
性を具えた構造用厚鋼板を熱処理工程を省略して圧延ま
までの製造を可能とし、さらに熱処理に伴う表面性状の
劣化を防止して表面手入れの完全省略によってコスト改
善と品質向上を実現可能とし、構造用厚鋼板の安定製造
がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の50キロ鋼の鋼板中心水素値Hc と水
素性のUST欠陥発生の関係を示す図である。
【図2】本発明の絞り値(φz)を鋼板中心の水素値H
c 別に示す図である。
【図3】本発明と比較法の絞り値(φz)と板厚との関
係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 政利 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本 製鐵株式会社大分製鐵所内 (56)参考文献 特公 昭60−13419(JP,B2) 特公 昭57−41542(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.20%以下 Si:0.05〜0.55% Mn:0.5〜1.8% Al:0.005〜0.10% S :0.004%以下 を含有し、鋼板板厚の中心水素値Hc が0.8ppm以
    下であり、残部が鉄および不可避的不純物よりなるZ 方
    向の絞り特性に優れた構造用厚鋼板。
  2. 【請求項2】 重量%で C :0.20%以下 Si:0.05〜0.55% Mn:0.5〜1.8% Al:0.005〜0.10% S :0.004%以下 を含有し、これに加えて Nb:0.1%以下 V :0.1%以下 Ti:0.1%以下 Ca:0.1%以下 Cu:1.0%以下 Ni:1.0%以下 Cr:1.0%以下 Mo:1.0%以下 を1種または2種以上含有し、鋼板板厚の中心水素値H
    c が0.8ppm以下であり、残部が鉄および不可避的
    不純物よりなるZ 方向の絞り特性に優れた構造用厚鋼
    板。
  3. 【請求項3】 重量%で C :0.20%以下 Si:0.05〜0.55% Mn:0.5〜1.8% Al:0.005〜0.10% S :0.004%以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物よりなる鋼
    を、鋼板板厚の中心水素値Hc が0.8ppm以下にな
    るように脱水素処理を施した後、凝固後直接或いはAr3
    点以下の温度とした鋼片を圧延可能な温度まで加熱し、
    熱間圧延することを特徴とするZ 方向の絞り特性に優れ
    た構造用厚鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 重量%で C :0.20%以下 Si:0.05〜0.55% Mn:0.5〜1.8% Al:0.005〜0.10% S :0.004%以下 を含有し、これに加えて Nb:0.1%以下 V :0.1%以下 Ti:0.1%以下 Ca:0.1%以下 Cu:1.0%以下 Ni:1.0%以下 Cr:1.0%以下 Mo:1.0%以下 を1種または2種以上含有し、残部が鉄および不可避的
    不純物よりなる鋼を、鋼板板厚の中心水素値Hc が0.
    8ppm以下になるように脱水素処理を施した後、凝固
    後直接或いはAr3点以下の温度とした鋼片を圧延可能な
    温度まで加熱し、熱間圧延することを特徴とするZ 方向
    の絞り特性に優れた構造用厚鋼板の製造方法。
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