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公開番号2024119331
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-03
出願番号2023026151
出願日2023-02-22
発明の名称鋼板及び鋼板の製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240827BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】LPGや液化CO₂の貯蔵に好適であり、SR焼鈍処理後においても強度および低温靭性に優れた陸上タンク用の鋼板を提供する。
【解決手段】C、Si、Mn、P、S、Al、N、Ni、Mo、V、Oを含有し、残部:Fe及び不純物からなり、Ceqが0.38～0.43、A値が10.0～16.0、降伏応力415MPa以上、引張強度550MPa以上690MPa以下、応力除去焼きなまし後の引張強度550MPa以上690MPa以下、Pcmが0.210%以下、フェライト分率FAが15.0面積%以上、平均粒径が15μm以下である、鋼板を採用する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
鋼の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０６０～０．１００％、
Ｓｉ：０．０５～０．３０％、
Ｍｎ：１．２０～１．８０％、
Ｐ：０．００２～０．００８％、
Ｓ：０．００１０～０．００３０％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．００２０～０．００６０％、
Ｎｉ：０．２～１．０％、
Ｍｏ：０．１０～０．３０％、
Ｖ：０．０１０～０．０５０％、
Ｏ：０．００４０％以下、
残部：Ｆｅ及び不純物、からなり、
下記式（１）で定義されるＣｅｑが０．３８～０．４３を満足し、
下記式（２）で定義されるＡ値が１０．０～１６．０を満足し、
板幅方向の降伏応力４１５ＭＰａ以上、板幅方向の引張強度５５０ＭＰａ以上６９０ＭＰａ以下を満足し、
下記式（３）のＬＭＰが１５０００以上となる条件での応力除去焼きなまし後の引張試験において板幅方向の引張強度５５０ＭＰａ以上６９０ＭＰａ以下を満足し、
下記式（４）で定義されるＰｃｍが０．２１０％以下を満足し、
鋼板表面から１．５ｍｍ深さ位置のミクロ組織におけるフェライト分率ＦＡが１５．０面積％以上であり、残部が上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織およびマルテンサイト組織の１種又は２種以上であり、
１５°傾角粒の面積加重平均粒径が１５μｍ以下である、鋼板。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｍｎ］／６＋（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／１５＋（［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］＋［Ｖ］）／５ …（１）
Ａ＝８［Ｍｎ］＋１０［Ｃｒ］＋９［Ｍｏ］ …（２）
ＬＭＰ＝Ｔ（２０＋ｌｏｇ（ｔ
ＳＲ
））・・・（３）
Ｐｃｍ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／３０＋［Ｍｎ］／２０＋［Ｃｕ］／２０＋［Ｎｉ］／６０＋［Ｃｒ］／２０＋［Ｍｏ］／１５＋［Ｖ］／１０＋５×［Ｂ］…（４）
ここで、式（１）、式（２）及び式（４）中の［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｖ］、［Ｂ］は、前記鋼板中のそれぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂの質量％での含有量を示し、式（３）中のＴ、ｔ
ＳＲ
は前記鋼板のＳＲ処理加熱温度（Ｋ）とＳＲ処理加熱時間（ｈ）を示す。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
鋼の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０６０～０．１００％、
Ｓｉ：０．０５～０．３０％、
Ｍｎ：１．２０～１．８０％、
Ｐ：０．００２～０．００８％、
Ｓ：０．００１０～０．００３０％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．００２０～０．００６０％、
Ｎｉ：０．２～１．０％、
Ｍｏ：０．１０～０．３０％、
Ｖ：０．０１０～０．０５０％、
Ｏ：０．００４０％以下、を含有し、
更に、Ｔｉ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．４０％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０３０％以下、Ｃａ：０．００４０％以下、Ｍｇ：０．００３０％以下、Ｂ：０．０００５％以下、のいずれか１種または２種以上を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物、からなり、
下記式（１）で定義されるＣｅｑが０．３８～０．４３を満足し、
下記式（２）で定義されるＡ値が１０．０～１６．０を満足し、
板幅方向のが降伏応力４１５ＭＰａ以上、板幅方向の引張強度５５０ＭＰａ以上６９０ＭＰａ以下を満足し、
下記式（３）のＬＭＰが１５０００以上となる条件での応力除去焼きなまし後の引張試験において板幅方向の引張強度５５０ＭＰａ以上６９０ＭＰａ以下を満足し、
下記式（４）で定義されるＰｃｍが０．２１０％以下を満足し、
鋼板表面から１．５ｍｍ深さ位置のミクロ組織におけるフェライト分率ＦＡが１５．０面積％以上であり、残部が上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織およびマルテンサイト組織の１種又は２種以上であり、
１５°傾角粒の面積加重平均粒径が１５μｍ以下である、鋼板。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｍｎ］／６＋（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／１５＋（［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］＋［Ｖ］）／５ …（１）
Ａ＝８［Ｍｎ］＋１０［Ｃｒ］＋９［Ｍｏ］ …（２）
ＬＭＰ＝Ｔ（２０＋ｌｏｇ（ｔ
ＳＲ
））・・・（３）
Ｐｃｍ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／３０＋［Ｍｎ］／２０＋［Ｃｕ］／２０＋［Ｎｉ］／６０＋［Ｃｒ］／２０＋［Ｍｏ］／１５＋［Ｖ］／１０＋５×［Ｂ］…（４）
ここで、式（１）、式（２）及び式（４）中の［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｖ］、［Ｂ］は、前記鋼板中のそれぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂの質量％での含有量を示し、式（３）中のＴ、ｔ
ＳＲ
は前記鋼板のＳＲ処理加熱温度（Ｋ）とＳＲ処理加熱時間（ｈ）を示す。
【請求項３】
板厚が１０～６０ｍｍである請求項１または請求項２に記載の鋼板。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ：０．０６０～０．１００％、
Ｓｉ：０．０５～０．３０％、
Ｍｎ：１．２０～１．８０％、
Ｐ：０．００２～０．００８％、
Ｓ：０．００１０～０．００３０％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．００２０～０．００６０％、
Ｎｉ：０．２～１．０％、
Ｍｏ：０．１～０．３０％、
Ｖ：０．０１０～０．０５０％、
Ｏ：０．００３０％以下、
残部：Ｆｅ及び不純物、からなり、
下記式（１）で定義されるＣｅｑが０．３８～０．４３を満足し、
下記式（２）で定義されるＡ値が１０．０～１６．０を満足し、
下記式（３）で定義されるＰｃｍが０．２１０％以下を満足する鋼片を用意し、
前記鋼片を９５０～１１００℃の温度に加熱してから、９００℃以上で累計圧下率３０％以上かつ１パス当たり圧下率８％以上の圧延パスを２パス以上行う条件で熱間圧延したのち、更に８００℃以上９００℃以下で累計圧下率４０％以上で熱間圧延する熱間圧延工程と、
表面温度７８０℃以上から２００℃以下まで、板厚の（１／４）ｔ位置での平均冷却速度が１０℃／ｓ以上となる条件で冷却を行う冷却工程と、
６００℃以上の温度で焼戻し処理を行う焼き戻し工程と、を備えた鋼板の製造方法。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｍｎ］／６＋（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／１５＋（［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］＋［Ｖ］）／５ …（１）
Ａ＝８［Ｍｎ］＋１０［Ｃｒ］＋９［Ｍｏ］ …（２）
Ｐｃｍ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／３０＋［Ｍｎ］／２０＋［Ｃｕ］／２０＋［Ｎｉ］／６０＋［Ｃｒ］／２０＋［Ｍｏ］／１５＋［Ｖ］／１０＋５×［Ｂ］…式（３）
ここで、式（１）、式（２）及び式（３）中の［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｖ］、［Ｂ］は、前記鋼片中のそれぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂの質量％での含有量を示す。
【請求項５】
質量％で、
Ｃ：０．０６０～０．１００％、
Ｓｉ：０．０５～０．３０％、
Ｍｎ：１．２０～１．８０％、
Ｐ：０．００２～０．００８％、
Ｓ：０．００１０～０．００３０％、
Ａｌ：０．０１０～０．０６０％、
Ｎ：０．００２０～０．００６０％、
Ｎｉ：０．２～１．０％、
Ｍｏ：０．１～０．３０％、
Ｖ：０．０１０～０．０５０％、
Ｏ：０．００３０％以下、を含有し、
更に、Ｔｉ：０．０２０％以下、Ｃｕ：０．４０％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０３０％以下、Ｃａ：０．００４０％以下、Ｍｇ：０．００３０％以下、Ｂ：０．０００５％以下、のいずれか１種または２種以上を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物、からなり、
下記式（１）で定義されるＣｅｑが０．３８～０．４３を満足し、
下記式（２）で定義されるＡ値が１０．０～１６．０を満足し、
下記式（３）で定義されるＰｃｍが０．２１０％以下を満足する鋼片を用意し、
前記鋼片を９５０～１１００℃の温度に加熱してから、９００℃以上で累計圧下率３０％以上かつ１パス当たり圧下率８％以上の圧延パスを２パス以上行う条件で熱間圧延したのち、更に８００℃以上９００℃以下で累計圧下率４０％以上で熱間圧延する熱間圧延工程と、
表面温度７８０℃以上から２００℃以下まで、板厚の（１／４）ｔ位置での平均冷却速度が１０℃／ｓ以上となる条件で冷却を行う冷却工程と、
６００℃以上の温度で焼戻し処理を行う焼き戻し工程と、を備えた鋼板の製造方法。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｍｎ］／６＋（［Ｃｕ］＋［Ｎｉ］）／１５＋（［Ｃｒ］＋［Ｍｏ］＋［Ｖ］）／５ …（１）
Ａ＝８［Ｍｎ］＋１０［Ｃｒ］＋９［Ｍｏ］ …（２）
Ｐｃｍ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／３０＋［Ｍｎ］／２０＋［Ｃｕ］／２０＋［Ｎｉ］／６０＋［Ｃｒ］／２０＋［Ｍｏ］／１５＋［Ｖ］／１０＋５×［Ｂ］…式（３）
ここで、式（１）、式（２）及び式（３）中の［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｕ］、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］、［Ｖ］、［Ｂ］は、前記鋼片中のそれぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂの質量％での含有量を示す。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板及び鋼板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
陸上用の大型鋼製圧力容器（以下、タンクという）を製造する場合、工場にて切断や曲げ加工がなされた鋼部材を、タンクの設置予定箇所に送り、現地において、現地でタンクの組み立て（溶接による組み立て）を行い、一部でなくタンク全体をＳＲ処理（応力除去処理）することにより、タンクを完成させる。
【０００３】
また、別の方法として、鋼部材の切断や曲げ加工、溶接を行い、一部の鋼部材に対するＳＲ処理、最終組み立てまでを工場で行なった後、タンク全体を現地へ輸送する場合もある。
【０００４】
こうしたタンクには、低温の液化石油ガス（ＬＰＧ）を貯蔵する用途がある。
【０００５】
また、最近では、気候変動問題の対策として、温室効果ガスの削減が強く求められている中で、カーボンニュートラルを実現する技術として、二酸化炭素（以下、ＣＯ
２
という）を回収・貯留する技術であるＣＣＳが注目されている（ＣＣＳ：ＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅａｎｄＳｔｏｒａｇｅ）。ＣＣＳでは、製油所、発電所、化学プラント等のＣＯ
２
排出源から排出されたＣＯ
２
を分離・回収し、液化された低温のＣＯ
２
をタンクにて一時的に貯蔵する場合がある。
【０００６】
このようなことから、ＬＰＧや液化ＣＯ
２
の貯蔵のための陸上用のタンクの素材となる鋼板には、５５０ＭＰａ以上の引張強度、４１５ＭＰａ以上の降伏応力、マイナス５０℃での低温靭性に優れることが求められる。
【０００７】
また、タンクのような溶接構造物の安全性を確保するために、最近では、破壊力学的な評価法を用いて、溶接構造物の耐破壊特性を評価し、設計に取り入れることが行われている。具体的に言えば、脆性破壊の発生特性として、日本溶接協会規格ＷＥＳ１１０８などによって規定されたＣＴＯＤ試験（ＣｒａｃｋＴｉｐＯｐｅｎｉｎｇＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｔｅｓｔ：き裂先端開口変位試験）により、ＣＴＯＤ値と呼ばれるき裂開口変位量（以下、δｃと略す）を破壊力学的なパラメータとして求め、δｃが設計基準を満足できるかどうかが評価される場合が多くなっている。
【０００８】
更に、タンクのような大型の溶接構造物では、破壊の発生の可能性をより少なくするために、応力除去焼鈍（ＳＲ焼鈍）を溶接部に実施する場合がある。ＳＲ焼鈍とは、溶接により生じた残留応力を軽減することを目的として、溶接後の構造物の溶接部をＡｃ１変態点以下の温度に加熱し、次いで徐冷する熱処理法である。しかしながら、引張強さが５５０ＭＰａ以上の高張力鋼にＳＲ焼鈍を適用すると、合金炭化物が結晶粒界に選択的に析出し、この合金炭化物が粒界脆化を引き起こすことにより、ＳＲ焼鈍の実施箇所の靱性が極めて低下する。この現象は、一般にはＳＲ（ＳｔｒｅｓｓＲｅｌｉｅｖｉｎｇ）脆化と呼ばれている。このような高張力鋼では、母材の脆化のみならず、この高張力鋼を用いて溶接継手を作成した場合に得られる溶接熱影響部の脆化も著しい。
【０００９】
従って、このような高張力鋼を用いて製造されたタンクにおいて、高いδｃ値を得て高い安全性を確保するためには、ＳＲ焼鈍が実施されても母材および溶接部の靭性が高く維持される高張力鋼を開発することが必要となる。
【００１０】
そこで、タンク用の鋼板として、従来、いくつかの技術提案がなされてきた。
（【００１１】以降は省略されています）

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