(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ:０．０２〜０．０７％、
Ｓｉ:０．０１〜０．６０％、
Ｍｎ:０．１〜２．０％、
ｓｏｌ.Ａｌ:０．００５〜０．０９％
を含有し、さらに、
Ｃｕ：０．９０％以下、
Ｎｉ：０．９０％以下、
Ｃｒ：０．９０％以下、
Ｍｏ：０．９０％以下、
Ｖ：０．０９％以下、
Ｎｂ：０．０９％以下、
Ｔｉ：０．０３％以下（ただし、０．０３％を除く）、
Ｂ：０．００４％以下、
Ｃａ：０．０１％以下、
ＲＥＭ：０．１％以下、
Ｚｒ：０．１％以下、
Ｍｇ：０．０１％以下、
の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、前記不純物のうち、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏを、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎ：０．００９％以下、
Ｏ：０．００３％以下
に制限し、
（１）式に示すＰｃｍが０．１０〜０．２０％、（２）式に示すＣｅｑＬが０．１０〜０．６０％であり、
フェライト面積率が８５％超、フェライト平均粒径が１０μｍ未満、
パーライト面積率が３％以上１５％未満、パーライト最大長さが１００μｍ以下
であり、板厚が６ｍｍ以上であることを特徴とする耐サワー性に優れた鋼板。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ    ・・・（１）
ＣｅｑＬ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５    ・・・（２）
ここで、式中の各元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
【請求項２】
請求項１に記載の化学組成を有する鋼片に、仕上温度をＡｒ３超とする熱間圧延を施した後、冷却開始温度が前記熱間圧延の仕上温度以下で、かつ、Ａｒ３超、冷却停止温度が６５０℃超かつ（Ａｒ３−３０℃）以下、平均冷却速度が３℃／ｓ以上である加速冷却を行う耐サワー性に優れた鋼板の製造方法であって、前記鋼板が、フェライト面積率が８５％超、フェライト平均粒径が１０μｍ未満、パーライト面積率が３％以上１５％未満、パーライト最大長さが１００μｍ以下であり、板厚が６ｍｍ以上であることを特徴とする耐サワー性に優れた鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐サワー性に優れた鋼板及びその製造方法に関する。特にＵＯＥ製法やベンドロール製法によって製造される鋼管の素材に好適な耐サワーラインパイプ用鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
引張強度が４００〜７００ＭＰａ程度の鋼板には、主としてフェライト、パーライトを含有する組織が適用される場合がある。従来から、このフェライト、パーライトの組織因子を制御することにより、鋼板の性能を改善する試みがなされてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、疲労亀裂伝播抵抗性に優れた鋼材の製造方法に関する技術が開示されている。特許文献１によれば、Ａｒ３以上で圧延を終了した後、Ａｒ３からＡｒ３−６０℃の温度域より６５０℃以下４５０℃以上の温度域まで、１０℃／ｓ以上で加速冷却し、ミクロ組織を特定された形態のフェライトとパーライトの二相組織主体とし、当該ミクロ組織は６５〜８５％のフェライトを有することにより、亀裂伝播異方性が小さく、疲労亀裂伝播抵抗性に優れた鋼材の製造方法が得られるとされている。
【０００４】
また、特許文献２には、溶接性および塑性変形能に優れた高張力鋼材、並びに冷間成形鋼管に関する技術が開示されている。特許文献２によれば、鋼材のミクロ組織が、ポリゴナルフェライト相：６５〜８５面積％、バンド状パーライト相：５〜２０面積％、フェライト粒界に存在する粒状の焼戻しマルテンサイト相：３〜１５面積％で構成されると共に、前記ポリゴナルフェライト相の平均円相当径が１０〜４０μｍであることにより、安定して降伏比８５％以下を満足すると共に、良好な靭性および溶接性をも具備する様な、引張強度が４９０ＭＰａ以上の高張力鋼材、およびこうした高張力鋼材から得られる低降伏比の冷間成形鋼管を提供することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７８３４号公報
【特許文献２】特開２００８−２６１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示された鋼材の製造方法は、疲労亀裂伝播抵抗性に優れるように実施される条件であるため、耐サワー性に優れる鋼板には適していない。また、特許文献２で開示された高張力鋼材および冷間成形鋼管は、建築物を対象とするものであるため、ラインパイプに用いられる耐サワー性に優れる鋼板には適していない。
本発明は、このような実情に鑑みて、耐サワー性に優れた鋼板及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
耐サワー性の改善には、特にバンド状の硬質組織の解消が重要である。しかし、板厚の中央部では凝固偏析に起因するバンド状の濃度むらが生じており、冷却速度が遅いと、相変態開始温度（Ａｒ３）を高める元素が濃化している部位からフェライト変態が開始するため、フェライトバンド、及びパーライトバンドなど、バンド組織が生成する。本発明者らはこのような問題に対して、熱間圧延後、Ａｒ３温度付近で加速冷却を行えば、偏析に起因する化学成分の局所的なばらつきがあっても、鋼板内ではほぼ同時に変態が開始し、バンド組織の生成が抑制されるという知見を得た。
【０００８】
そして、熱間圧延後、Ａｒ３直上から （Ａｒ３−３０℃)以下、好ましくは（Ａｒ３＋Ａｒ１）／２付近まで、すなわちフェライト変態温度域の高温域を含む短時間の加速冷却（水冷）を行うことにより、バンド組織の生成が抑制され（特に、パーライト長さが短くなり）、かつフェライト組織が細粒であるミクロ組織が得られることがわかった。さらに、本発明者らは鋼の化学組成の影響についても検討を行い、強度、靭性、及び耐サワー性に優れた鋼板を製造することに成功した。
【０００９】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］質量％で、
Ｃ:０．０２〜０．０９％、
Ｓｉ:０．０１〜０．６０％、
Ｍｎ:０．１〜２．０％、
ｓｏｌ.Ａｌ:０．００５〜０．０９％
を含有し、さらに、
Ｃｕ：０．９０％以下、
Ｎｉ：０．９０％以下、
Ｃｒ：０．９０％以下、
Ｍｏ：０．９０％以下、
Ｖ：０．０９％以下、
Ｎｂ：０．０９％以下、
Ｔｉ：０．０９％以下、
Ｂ：０．００４％以下、
Ｃａ：０．０１％以下、
ＲＥＭ：０．１％以下、
Ｚｒ：０．１％以下、
Ｍｇ：０．０１％以下、
の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、前記不純物のうち、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏを、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎ：０．００９％以下、
Ｏ：０．００３％以下
に制限し、
（１）式に示すＰｃｍが０．１０〜０．２０％、（２）式に示すＣｅｑＬが０．１０〜０．６０％であり、
フェライト面積率が８５％超、フェライト平均粒径が１０μｍ未満、
パーライト面積率が３％以上１５％未満、パーライト最大長さが１００μｍ以下
であることを特徴とする耐サワー性に優れた鋼板。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ)／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ    ・・・（１）
ＣｅｑＬ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ)／１５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ)／５    ・・・（２）
ここで、式中の各元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
【００１０】
[２]上記［１］に記載の化学組成を有する鋼片に、仕上温度をＡｒ３超とする熱間圧延を施した後、冷却開始温度が前記熱間圧延の仕上温度以下で、かつ、Ａｒ３超、冷却停止温度が６５０℃超かつ（Ａｒ３−３０℃)以下、平均冷却速度が３℃／ｓ以上である加速冷却を行うことを特徴とする耐サワー性に優れた鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋼板は、強度、靭性、及び耐サワー性に優れるため、造船、建築構造物、タンク、ラインパイプ、その他、各種用途の鋼板、特にＸ６０、Ｘ６５グレードのＵＯラインパイプ用の厚鋼板に好適である。また、本発明の鋼板は、本発明の製造方法により、比較的容易に得られる。このように、本発明は産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、耐サワー性に優れた鋼板及びその製造方法に関する検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。
（ａ）水素誘起割れの発生と伝播には硬質組織が影響する。耐サワー性の改善には、特にバンド状の硬質組織（特に、パーライト）の解消が重要である。
【００１３】
（ｂ）主としてフェライト、パーライトを含有する組織において、フェライト粒径、フェライト面積率、パーライト形態などを制御することにより、強度、靭性、及び耐サワー性に優れた鋼板が得られる。
【００１４】
（ｃ）上記の組織制御には、圧延、冷却条件が重要である。鋳片の凝固偏析帯が熱間圧延によって伸長すると、化学成分にバンド状の濃度むらが生じるので、放冷した場合には化学成分に起因する相変態開始温度（Ａｒ３）が高い部位からフェライト変態が開始して、フェライトバンド、及びパーライトバンドが生成する。しかしながら、Ａｒ３温度付近において加速冷却を行う場合には、化学成分の濃度むらによるＡｒ３の局所的なばらつきがあっても、鋼板内の各位置において比較的同時に変態が始まるため、バンド組織の生成が抑制される。
【００１５】
（ｄ）バンド組織解消のための具体的な圧延、冷却条件としては、熱間圧延後、Ａｒ３直上から（Ａｒ３−３０℃）以下、好ましくは（Ａｒ３＋Ａｒ１）/２付近まで、すなわちフェライト変態温度域の高温域を含む短時間の加速冷却（水冷）を行うとよい。このような短時間の水冷プロセスにより、バンド組織の生成が抑制され（パーライト長さが短い）、かつフェライト組織が細粒であるミクロ組織が得られる。フェライト組織が細粒であることは、良好な靭性を得ることに寄与する。
【００１６】
（ｅ）また上記の短時間の水冷プロセスは、平坦度に与える影響が比較的軽微なため、特に水冷による温度むらのために良好な平坦度の確保が比較的困難になる可能性のある薄物（板厚：約１３ｍｍ以下）の製造に適している。
【００１７】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。
（Ａ）化学組成について
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
［Ｃ：０．０２〜０．０９％］
Ｃは、鋼の強度を高めるために必要な元素である。その効果を得るためにＣの含有量を０．０２％以上とする必要がある。一方、Ｃの含有量が過剰となると靭性、及び耐サワー性が劣化するため、Ｃ含有量を０．０９％以下とする必要がある。Ｃ含有量は０．０４％以上とすることが望ましい。また、Ｃ含有量は０．０７％以下とすることが望ましく、０．０６％以下とすることがより望ましい。
【００１８】
［Ｓｉ：０．０１〜０．６０％］
Ｓｉは、製鋼における脱酸元素として有効であると共に、強度を高める効果を有する元素である。その効果を得るためには、Ｓｉを０．０１％以上含有させる必要がある。しかし、Ｓｉを過剰に含有させると靱性が劣化するため、０．６０％以下に限定する。Ｓｉ含有量は０．０５％以上とすることが望ましい。また、Ｓｉ含有量は０．４０％以下とすることが望ましく、０．３０％以下とすることがより望ましい。
【００１９】
［Ｍｎ：０．１〜２．０％］
Ｍｎは、鋼の強度を高める作用を有する元素である。その効果を得るためにＭｎの含有量を０．１％以上とする必要がある。一方、Ｍｎの含有量が過剰となると、靭性、及び耐サワー性が劣化するため、Ｍｎ含有量を２．０％以下とする必要がある。Ｍｎ含有量は１．０％以上とすることが望ましい。また、Ｍｎ含有量は１．８％以下とすることが望ましく、１．６％以下とすることがより望ましい。
【００２０】
［ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜０．０９％］
Ａｌは、Ｓｉと同様に脱酸に有効な元素である。そのため、ｓｏｌ．Ａｌ（「酸可溶Ａｌ」）として０．００５％以上含有させる必要がある。一方、その含有量が過剰となると靱性を劣化させるため、上限を０．０９％とする。ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０１％以上とすることが望ましく、０．０２％以上とすることがより望ましい。また、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０６％以下とすることが望ましい。
【００２１】
本発明においては、さらに、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｎｉ：０．９０％以下、Ｃｒ：０．９０％以下、Ｍｏ：０．９０％以下、Ｖ：０．０９％以下、Ｎｂ：０．０９％以下、Ｔｉ：０．０９％以下、Ｂ：０．００４％以下、Ｃａ：０．０１％以下、ＲＥＭ：０．１％以下、Ｚｒ：０．１％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、の１種又は２種以上を含有させる。
【００２２】
［Ｃｕ：０．９０％以下］
Ｃｕは、強度上昇に有効な元素であるので、必要に応じて含有させても良い。しかし、Ｃｕを過剰に含有させると、靭性を劣化させる可能性がある。したがって、含有させる場合のＣｕ含有量は０．９０％以下とする。より望ましくは０．５０％以下、さらに望ましくは０．３０％以下とする。一方、上記の効果を得るためには、Ｃｕ含有量は０．１０％以上であることが望ましい。
【００２３】
［Ｎｉ：０．９０％以下］
Ｎｉは、強度上昇に有効であると共に、靱性を改善する効果を有する元素である。そのため、必要に応じてＮｉを含有させても良い。しかし、Ｎｉは高価な元素であり、含有させる場合のＮｉ含有量は０．９０％以下とする。より望ましくは０．５０％以下、さらに望ましくは０．３０％以下とする。一方、上記の効果を得るためには、Ｎｉ含有量は０．１０％以上であることが望ましい。
【００２４】
［Ｃｒ：０．９０％以下］
Ｃｒは、強度上昇に有効な元素であるので、必要に応じて含有させても良い。しかし、Ｃｒを過剰に含有させると、靭性を劣化させる可能性がある。したがって、含有させる場合のＣｒ含有量は０．９０％以下とする。より望ましくは０．５０％以下、さらに望ましくは０．３０％以下とする。一方、上記の効果を得るためには、Ｃｒ含有量は０．１０％以上であることが望ましい。
【００２５】
［Ｍｏ：０．９０％以下］
Ｍｏは、強度上昇に有効な元素であるので、必要に応じて含有させても良い。しかし、Ｍｏを過剰に含有させると、靭性を劣化させる可能性がある。したがって、含有させる場合のＭｏ含有量は０．９０％以下とする。より望ましくは０．５０％以下とする。一方、上記の効果を得るためには、Ｍｏ含有量は０．０５％以上であることが望ましい。
【００２６】
［Ｖ：０．０９％以下］
Ｖは、強度上昇に有効な元素であるので、必要に応じて含有させても良い。しかし、Ｖを過剰に含有させると、靭性を劣化させる可能性がある。したがって、含有させる場合のＶ含有量は０．０９％以下とする。より望ましくは０．０５％以下とする。一方、上記の効果を得るためには、Ｖ含有量は０．０１％以上であることが望ましい。
【００２７】
［Ｎｂ：０．０９％以下］
Ｎｂは、強度上昇に有効であると共に、靱性を改善する効果を有する元素である。そのため、必要に応じてＮｂを含有させても良い。しかし、Ｎｂを過剰に含有させると、耐サワー性を劣化させる可能性がある。したがって、含有させる場合のＮｂ含有量は０．０９％以下とする。より望ましくは０．０６％以下、さらに望ましくは０．０４％以下とする。一方、上記の効果を得るためには、Ｎｂ含有量は０．０１％以上であることが望ましい。
【００２８】
［Ｔｉ：０．０９％以下］
Ｔｉは、Ｎと結合してＴｉＮを形成することで溶接熱影響部（ＨＡＺ）の靱性を改善する効果を有する元素である。そのため、必要に応じてＴｉを含有させても良い。しかし、Ｔｉを過剰に含有させると、靭性、及び耐サワー性を劣化させる可能性がある。したがって、含有させる場合のＴｉ含有量は０．０９％以下とする。Ｔｉ含有量は０．０３％以下であることが望ましい。一方、上記の効果を得るためには、Ｔｉ含有量は０．０１％以上であることが望ましい。
【００２９】
［Ｂ：０．００４％以下］
Ｂは、焼入れ性を向上させて強度を高める作用を有する元素である。そのため、必要に応じてＢを含有させても良い。しかし、Ｂを過剰に含有させると、靭性を劣化させる可能性がある。したがって、含有させる場合のＢ含有量は０．００４％以下とする。Ｂ含有量は０．００２％以下であるのが望ましい。一方、上記の効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００３％以上であるのが望ましい。
【００３０】
［Ｃａ：０．０１％以下］
Ｃａは、硫化物（特にＭｎＳ）の形態を制御し、靱性、及び耐サワー性を向上させるのに有効な元素である。そのため、必要に応じてＣａを含有させても良い。しかし、Ｃａを過剰に含有させると、靱性、及び耐サワー性に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、含有させる場合のＣａ含有量は０．０１％以下とする。Ｃａ含有量は０．００５％以下であるのが望ましい。一方、上記の効果を得るためには、Ｃａ含有量は０．００１％以上であるのが望ましい。
【００３１】
［ＲＥＭ：０．１％以下］
ＲＥＭは、硫化物の形態を制御し、靱性を向上させるのに有効な元素である。そのため、必要に応じてＲＥＭを含有させても良い。しかし、ＲＥＭを過剰に含有させると、靱性に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、含有させる場合のＲＥＭ含有量は０．１％以下とする。ＲＥＭ含有量は０．０５％以下であるのが望ましい。一方、上記の効果を得るためには、ＲＥＭ含有量は０．００１％以上であるのが望ましい。
【００３２】
［Ｚｒ：０．１％以下］
Ｚｒは酸化物や窒化物を形成し、ＨＡＺのオーステナイト粒の粗大化を抑制し、靭性を改善する効果を有する元素である。そのため、必要に応じてＺｒを含有させても良い。しかし、Ｚｒを過剰に含有させると、靱性に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、含有させる場合のＺｒ含有量は０．１％以下とする。一方、上記の効果を得るためには、Ｚｒ含有量は０．００５％以上であるのが望ましい。
【００３３】
［Ｍｇ：０．０１％以下］
Ｍｇは、微細に分散した酸化物を形成し、特に溶接熱影響部のオーステナイト粒径の粗大化を抑制して靭性を向上させるのに有効な元素である。そのため、必要に応じてＭｇを含有させても良い。しかし、Ｍｇを過剰に含有させると、靱性に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、含有させる場合のＭｇ含有量は０．０１％以下とする。Ｍｇ含有量は０．００５％以下であるのが望ましい。一方、上記の効果を得るためには、Ｍｇ含有量は０．０００５％以上であるのが望ましい。
【００３４】
本発明の厚鋼板は、上記の元素と、残部Ｆｅおよび不純物とからなる化学組成を有する。
ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００３５】
以下、不純物中のＰ、Ｓ、ＮおよびＯについて説明する。
［Ｐ：０．０２％以下］
Ｐは不純物元素であり、その含有量が多量となると靭性を著しく劣化させるため、０．０２％以下に限定する。Ｐ含有量は少ない方が望ましく、０．０１％以下であることが望ましい。
【００３６】
［Ｓ：０．０１％以下］
Ｓは不純物元素であり、その含有量が多量となると靭性を著しく劣化させるため、０．０１％以下に限定する。Ｓ含有量は少ない方が望ましく、０．００５％以下であることが望ましく、０．００２％以下であることがより望ましい。さらに望ましくは０．００１０％以下とする。
【００３７】
［Ｎ：０．００９％以下］
Ｎは不純物元素であり、その含有量が多量となると靭性を著しく劣化させるため、０．０１％以下に限定する。Ｎ含有量は少ない方が望ましく、０．００９％以下であることが望ましく、より望ましくは０．００７％以下とする。なお、ＴｉやＺｒを含有させることにより、Ｎの含有量を０．００４％以上とすることで、ＨＡＺの靭性が改善される場合がある。
【００３８】
［Ｏ：０．００３％以下］
Ｏは不純物元素であり、その含有量が多量となると靱性を著しく劣化させるため、０．００３％以下に限定する。Ｏ含有量は少ない方が望ましく、０．００２％以下であることが望ましい。
【００３９】
［Ｐｃｍ:０．１０〜０．２０％］
Ｐｃｍは溶接割れ感受性組成を意味し、下記（１）式で定義される。Ｐｃｍが小さすぎると強度が低下する可能性があるため、Ｐｃｍは０．１０％以上とする。Ｐｃｍは０．１５％以上とすることが望ましい。また、Ｐｃｍが大きくなると溶接割れが起こりやすくなるため、Ｐｃｍは０．２０％以下とする。Ｐｃｍは０．１８以下とすることが望ましい。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ    ・・・（１）
【００４０】
［ＣｅｑＬ:０．１０〜０．６０％］
ＣｅｑＬは炭素当量を意味し、下記（２）式で定義される。ＣｅｑＬを大きくすることは強度上昇に寄与するため、ＣｅｑＬは０．１０％以上とする。ＣｅｑＬは０．３０％以上とすることが望ましい。一方、ＣｅｑＬが過剰であると溶接割れが起こりやすくなり、また靭性を劣化させる可能性もあるため、ＣｅｑＬは０．６０％以下とする。ＣｅｑＬは０．４０％以下とすることが望ましい。
ＣｅｑＬ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５・・・（２）
ここで、式中の各元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
【００４１】
（Ｂ）ミクロ組織について
本発明に係る厚鋼板は、そのミクロ組織が主としてフェライト組織とパーライト組織から構成される複合組織である。なお、フェライト組織とパーライト組織に加えて、ベイナイト、マルテンサイト、及びＭＡ（Martensite-Austenite constituent）の１種又は２種以上を含んでもよい。ミクロ組織は光学顕微鏡によって観察することができ、フェライト面積率、パーライト面積率、フェライト組織の平均粒径、パーライト最大長さは、撮影した写真を用いて測定することができる。
【００４２】
［フェライト面積率：８５％超］
［パーライト面積率：３％以上１５％未満］
本発明において、耐サワー性に優れた鋼板を得るためには、フェライト面積率が８５％超、パーライト面積率が１５％未満とすることが必要である。軟質組織であるフェライトは、その面積率が大きいほど耐サワー性に好ましい。また、硬質組織であるパーライトは、その面積率が小さいほど耐サワー性に好ましい。ただし、強度を確保するため、パーライトの面積率は３％以上必要である。そのため、フェライトの面積率の上限は、９７％以下となる。
【００４３】
［フェライト組織の平均粒径：１０μｍ未満］
良好な靭性を有する鋼板を得るために、フェライト組織の平均粒径を１０μｍ未満とする必要がある。フェライト組織の平均粒径は５μｍ未満が望ましい。フェライト組織の平均粒径は小さいほど好ましいが、熱間圧延の際に低温での圧下を増加させることが必要になる。このような製造上の制約を考慮すれば、フェライト組織の平均粒径は１μｍ以上であってもよく、３μｍ以上とすることもできる。
【００４４】
［パーライト最大長さ：１００μｍ以下］
良好な耐サワー性を有する鋼板を得るためには、パーライト最大長さを１００μｍ以下とすることが必要である。パーライト最大長さは５０μｍ以下がより望ましく、３０μｍ以下がさらに望ましい。パーライト最大長さは小さいほど好ましいが、パーライト組織を微細化する観点から、５μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上とすることもできる。
【００４５】
（Ｃ）板厚について
本発明に係る鋼板の板厚については特に制限はされないが、耐サワー性、及び靱性を向上させるという作用効果は、特に板厚が６ｍｍ以上の厚鋼板に適用することで発揮される。一方、熱間圧延後の鋼板の板厚が大きすぎる場合には、水冷を行っても鋼材の平均冷却速度を高めることが困難となるため、上記の耐サワー性、及び靱性を向上させるという作用効果が十分に得られなくなるおそれがある。したがって、板厚は４０ｍｍ以下であればよいが、１３ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４６】
（Ｄ）鋼板の製造条件について
上記で説明した化学組成を有する鋼片を用いて、以下に示す熱間圧延工程、及び冷却工程を備えた製造方法を用いることにより、本発明の鋼板を比較的効率良く製造することができる。なお、温度は鋼片または鋼板の表面で測温するが、圧延ロール等との接触または水冷の影響で一時的に大きく表面温度が下がり、その後に表面温度が上昇する場合には、復熱後の表面温度を意味する。
【００４７】
＜熱間圧延工程＞
熱間圧延は、鋼片の鋳造後、そのまま行ってもよく、鋳造後に鋼片を、一旦、冷却し、加熱してから行ってもよい。圧延前の加熱温度は、熱間圧延を容易に行うため、９００℃以上とすることが望ましい。加熱温度を高くすることにより、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ等の炭化物、窒化物などを固溶させて、強度、靭性や耐サワー性を改善する効果も得られる。加熱温度は１０００℃以上とするのがより望ましく、１１００℃以上とするのがさらに望ましい。しかし、加熱温度が高すぎると、オーステナイト結晶粒が粗大化して靱性が劣化し易くなる。したがって、加熱温度は１２５０℃以下とするのが望ましい。
【００４８】
加熱に引き続いて熱間圧延を行う。９００℃以下の温度域における合計圧下率が５０％以上となる条件で行うことが望ましい。これにより、鋼板の組織を微細化して良好な靱性を確保することがより容易になる。ここで、「９００℃以下の温度域における合計圧下率」とは、
｛（９００℃に達した時点の厚さ）−（圧延仕上厚さ）｝／（９００℃に達した時点の厚さ）×１００（％）
を意味する。
【００４９】
［熱間圧延の仕上温度：Ａｒ３超］
熱間圧延の仕上温度が低すぎると、水冷開始温度をＡｒ３超とすることができなくなり、良好な耐サワー性の確保が困難になる。このため、熱間圧延の仕上温度をＡｒ３超とすることが必要である。なお、本明細書でＡｒ３とは、空冷の場合の変態開始温度を意味する。Ａｒ３は、熱膨張測定によって求めることができる。
【００５０】
＜加速冷却工程＞
［冷却開始温度：Ａｒ３超］
冷却開始温度がＡｒ３よりも低くなると、フェライトバンド、パーライトバンドが生成するために、耐サワー性が劣化し、また強度も低下するため、冷却開始温度はＡｒ３超とすることが必要である。熱間圧延の完了と同時に加速冷却を開始した場合が冷却開始温度の上限であり、冷却開始温度は熱間圧延の仕上げ温度以下である。
【００５１】
［冷却停止温度：６５０℃超かつ（Ａｒ３−３０℃）以下］
冷却停止温度が高すぎると、フェライトバンド、パーライトバンドを解消する効果が小さくなり、耐サワー性の確保が困難になる。そのため、冷却停止温度を（Ａｒ３−３０℃）以下とすることが必要である。なお、バンド組織を解消するためには冷却停止温度を（Ａｒ３＋Ａｒ１）/２付近とすることが望ましく、実操業では、（Ａｒ３−６０℃）以下とすることが望ましい。また、冷却停止温度が低すぎると、靭性が低下する場合があるため、冷却停止温度を６５０℃超とする。
【００５２】
［平均冷却速度：３℃／ｓ以上］
圧延終了後の冷却工程における平均冷却速度が小さすぎると、フェライトバンド、パーライトバンドを解消する効果が小さくなり、耐サワー性の確保が困難になり、また強度も低下する。さらに、加速冷却はフェライト組織の微細化にも有効である。そのため、平均冷却速度は３℃／ｓ以上とすることが必要である。平均冷却速度は１０℃／ｓ以上とすることが望ましい。しかし、平均冷却速度が大きすぎると、均一な冷却が得られない場合、または靭性が低下する場合がある。そのため、平均冷却速度は６０℃／ｓ未満とすることが望ましく、４０℃／ｓ未満とすることがより望ましい。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に示す化学組成を有する厚さ２５０ｍｍの鋼片を用いて、表２に示す条件にて加熱、熱間圧延、加速冷却を行い、放冷（空冷）して鋼板とした。Ａｒ３は、鋼片から試験片を採取して、熱膨張測定によって求めた。熱間圧延は９００℃以下の温度域における合計圧下率が５０％以上となる条件で行った。
【００５４】
【表１】
0006682785.tif 000002
【００５５】
【表２】
0006682785.tif 000003
【００５６】
＜ミクロ組織観察＞
観察面が板厚方向と圧延方向に平行な面となる試料を鏡面研磨し、ナイタールで腐食して、光学顕微鏡を用いて、板厚方向１／２位置にて倍率を５００倍として１０視野ずつ撮影した。このようにして得られた写真から、フェライト面積率、パーライト面積率、フェライト組織の平均粒径、及び連続したパーライト組織領域の圧延方向の最大長さを求めた。なお、フェライト組織の平均粒径とは、ＡＳＴＭ−Ｅ１１２に準拠して求めたＡＳＴＭ公称粒径を意味する。
【００５７】
＜ＨＩＣ試験＞
耐サワー性を評価するため、水素割れ試験片（厚さ：鋼板より表裏面を０．５ｍｍ減厚、幅：２０ｍｍ、長さ：１００ｍｍ）を、試験片の中心が板厚方向１／２位置になるように、かつ試験片の長辺が圧延方向に対して平行になるように、各鋼板から３本ずつ採取した。これらの試験片に対して、ＮＡＣＥ ＴＭ０２８４規定のSolution Ａ液を使用して、１気圧の硫化水素、２５℃の環境で９６時間の浸漬を行い、割れ面積率（ＣＡＲ）を評価した。
【００５８】
＜引張試験＞
板状試験片を、試験片の中心が板厚方向１／２位置になるように、試験片の軸が圧延方向に対して垂直になるように採取した。試験片形状は、平行部の直径６ｍｍの１４Ａ号試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１）を用いて室温で行い、引張強度（ＴＳ）を測定した。
＜シャルピー試験＞
Ｖノッチ試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２）を、試験片の中心が板厚方向１／２位置になるように、試験片の長辺が圧延方向に対して垂直になるように採取した。シャルピー試験は各鋼板について試験片３本ずつ実施し、−８０℃での吸収エネルギーの平均値（ｖＥ−８０）を求めた。
ミクロ組織観察結果および各試験結果を表２に示す。本発明で規定される条件を満足する板番号１〜７は、ＣＡＲが１％未満、ＴＳが５３５ＭＰａ以上（ラインパイプＸ６５級の強度）であり、ｖＥ−８０が２００Ｊ以上であり、各性能が良好である。一方、本発明で規定される条件を満足していない板番号８〜１２は、いずれかの性能が劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の鋼板は、耐サワー性能、引張強度、および靭性に優れるため、ラインパイプ、タンク、その他、鋼板の各種用途に好適である。また、この鋼板は、本発明の製造方法によって、効率良く製造することが可能である。