(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベイナイト及びマルテンサイト組織を９０％以上含有する鋳片にＡｃ１点以下の温度で焼戻し処理を行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【請求項２】
ベイナイト及びマルテンサイト組織を９０％以上含有する鋳片に室温以下の温度に深冷処理を行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【請求項３】
ベイナイト及びマルテンサイトの鋳造組織を９０％以上含有する鋳片に室温以下の温度に深冷処理を行った後にＡｃ１点以下の温度で焼戻し処理を行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【請求項４】
ベイナイト及びマルテンサイトの鋳造組織を９０％以上含有する鋳片に、請求項１に記載の焼戻し処理若しくは請求項２に記載の深冷処理、又は請求項３に記載の深冷処理および焼戻し処理を行い、さらに、該鋳片にＡｃ３以上の温度で加熱後、冷却する処理を１回または２回以上行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【請求項５】
ベイナイト及びマルテンサイトの鋳造組織を９０％以上含有する鋳片に、請求項１に記載の焼戻し処理若しくは請求項２に記載の深冷処理、又は請求項３に記載の深冷処理および焼戻し処理を行い、さらに、該鋳片にＡｃ３以上の温度での加熱、オーステナイト再結晶域の温度で圧下率が３０％以上の熱間加工後、冷却する処理を１回または２回以上行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【請求項６】
ベイナイト及びマルテンサイト組織を９０％以上含有する鋳片をＡｃ１点からＡｃ３点までの温度範囲における平均昇温速度が７℃／ｍｉｎ以上でＡｃ３以上の温度に再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【請求項７】
鋳片の再加熱の、Ａｃ１点からＡｃ３点までの温度範囲における平均昇温速度を７℃／ｍｉｎ以上、温度をＡｃ３以上とすることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、引張り強度（ＴＳ）が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度熱間圧延鋼の製造に用いられる鋳片の製造方法及びその鋳片を用いた低温靱性に優れた超高強度熱間圧延鋼の製造方法に関するものである。このような超高強度熱間圧延鋼は、さらに、加工、溶接されて、天然ガス・原油輸送用のラインパイプ、圧力容器、溶接構造物などの溶接性鋼材として広く用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ラインパイプ用鋼、揚水用鋼(例えばペンストック)または圧力容器用鋼では、高強度化および高低温靱性化の需要が増えてきている。
ラインパイプ用鋼では、例えば、引張強度が９５０ＭＰａ（ＡＰＩ規格でＸ１００）以上の超高強度鋼板の製造に関して、既に多くの研究が行われている（ＰＣＴ／ＪＰ９６／００１５５、００１５７）。このようなラインパイプ用鋼などとして使用する超高強度鋼では、高い強度のみならず良好な低温靱性が要求されることが多く、例えば、ラインパイプ用鋼では、シェルフエネルギーで２００Ｊ以上の低温靱性が求められている。
【０００３】
一般に、引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度レベルの鋼では、鋼成分としてＭｎ、Ｎｉ、Ｃｕ等の焼き入れ性が高い合金元素量を比較的多く添加する必要があるため、このような鋼を連続鋳造などで製造する場合には、その鋳造組織中のフェライト生成が抑制され、鋳片の鋳造組織としてベイナイト及びマルテンサイトの混合組織が９０％以上含有し、それらの結晶粒径が旧オーステナイト粒径で１ｍｍ以上の粗大なベイナイト及びマルテンサイト単相（ここでのべイナイト組織とマルテンサイト組織は、何れもラス構造の組織であり、光学顕微鏡では区別が困難な組織であるため「単相」という表現を用いた。以下、同様である。）または主体組織となる。このような鋳造組織を有する鋳片を用いて熱間圧延を行うための再加熱を行う場合には、ベイナイトおよびマルテンサイト組織がオーステナイトに変態した後も、その結晶粒径は、鋳造組織の結晶粒径（旧オーステナイト粒径）とほぼ同じ程度に粗大となり、その後、熱間圧延しても再結晶が十分促進されず、鋼板にも粗大な結晶粒が残留することがあった。鋼板中の一部に粗大結晶粒が存在すると、それが破壊の発生点となりUpper shelf域でもシャルピーエネルギーが低下するため、これが引張り強度が９００ＭＰａ以上の超高強度熱間圧延鋼の低温靱性を低下させる原因となっている。
熱間圧延での再加熱時の鋳片結晶粒の粗大化及びそれにともなう熱延製品の低温靱性低下の問題を抑制する方法として、特開平１１−１４０５８０号公報には、連続鋳造時の冷却速度を制御して、鋳造組織に粒内変態フェライトを１０％以上含有させた鋳片を製造し、この鋳片を用いて熱間圧延するための再加熱におけるオーステナイト変態によりフェライトの界面からオーステナイトが多く生成させ、結晶粒を整粒、微細化する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、鋳造組織中に粒内フェライトを１０％以上生成させるためにＡｌ含有量を０．００４％未満に低減させると共に、連続鋳造時の冷却速度を制御させる必要があるために、精錬および鋳造の時間が長くなり、コストが高くなる等の生産性および経済性の点で不利な面があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱間圧延するための再加熱時にオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し、その後、熱間圧延による再結晶により、さらに結晶粒の細粒化を可能とし、シェルフエネルギーで２３０Ｊ以上の低温靱性が得られる、低温靱性に優れた引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の技術的課題を解決するものであり、その発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）ベイナイト及びマルテンサイト組織を９０％以上含有する鋳片にＡｃ１点以下の温度で焼戻し処理を行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
（２）ベイナイト及びマルテンサイト組織を９０％以上含有する鋳片に室温以下の温度に深冷処理を行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
（３）ベイナイト及びマルテンサイトの鋳造組織を９０％以上含有する鋳片に、室温以下の温度に深冷処理を行った後にＡｃ１点以下の温度で焼戻し処理を行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
（４）ベイナイト及びマルテンサイトの鋳造組織を９０％以上含有する鋳片に、上記（１）に記載の焼戻し処理若しくは上記（２）に記載の深冷処理、又は上記（３）に記載の深冷処理および焼戻し処理を行い、さらに、該鋳片にＡｃ３以上の温度で加熱後、冷却する処理を１回または２回以上行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
（５）ベイナイト及びマルテンサイトの鋳造組織を９０％以上含有する鋳片に、上記（１）に記載の焼戻し処理若しくは上記（２）に記載の深冷処理、又は上記（３）に記載の深冷処理および焼戻し処理を行い、さらに、該鋳片にＡｃ３以上の温度での加熱、オーステナイト再結晶域の温度で圧下率が３０％以上の熱間加工後、冷却する処理を１回または２回以上行い、該鋳片を再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
（６）ベイナイト及びマルテンサイト組織を９０％以上含有する鋳片をＡｃ１点からＡｃ３点までの温度範囲における平均昇温速度が７℃／ｍｉｎ以上でＡｃ３以上の温度に再加熱後、熱間圧延することを特徴とする引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
（７）鋳片の再加熱の、Ａｃ１点からＡｃ３点までの温度範囲における平均昇温速度を７℃／ｍｉｎ以上、温度をＡｃ３以上とすることを特徴とする上記（１）から（５）の何れか１項に記載の引張り強度が９００ＭＰａ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容について詳細に説明する。
【０００７】
通常、引張強度が８００ＭＰａ以下で合金元素の含有量が比較的少ない鋼の製造に用いられる鋳片の鋳造組織は、フェライトとベイナイトあるいはフェライトとパーライトの混合組織である。この鋳片を熱間圧延のために再加熱した場合には、主にフェライト粒界から新たなオーステナイトが多く生成し、加熱温度がＡＣ３点直上の９５０℃付近では平均結晶粒径が２０μｍ程度の整粒オーステナイトになる。そして、その後、熱間圧延により鋼板を製造する場合には、再結晶によって、さらに細粒化されて平均オーステナイト粒径が５μｍ程度のほぼ均一な整粒組織になる。
【０００８】
これに対して、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ等の合金元素量の含有量が比較的多い引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片のミクロ組織は、ベイナイト及びマルテンサイトの混合組織が９０％以上でその結晶粒径が旧オーステナイト粒径で１ｍｍ以上の粗大なベイナイトおよびマルテンサイト単相または主体組織である。この鋳片をそのまま熱間圧延のために再加熱した場合には、オーステナイトは旧オーステナイト粒界からも一部生成するが、結晶粒（旧オーステナイト粒）内に多く存在する残留オーステナイトが容易に合体・成長することにより、結果的に再加熱温度が９００〜１０００℃では、鋳片の結晶粒（旧オーステナイト粒）径とほぼ同じ１ｍｍ以上の粗大なオーステナイト粒になることがある。これを異常フェライト・オーステナイト変態と呼ぶ。再加熱時にこのような粗大なオーステナイト粒が鋼中に生成すると、その後の熱間圧延で再結晶しにくくなり、最終製品の組織中に粒径が５０〜１００μｍの粗大な結晶粒が残存し、これが低温靱性を低下させる原因となる。
【０００９】
本発明者らは、引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片の再加熱時に多く見られる上記異常フェライト・オーステナイト変態の原因およびその抑制方法を明らかにするため、種々の鋳造組織の鋳片を用いて再加熱し、オーステナイト変態直前（６００℃）のセメンタイトおよび残留オーステナイトの変態形態を調査した。
【００１０】
その結果、異常フェライト・オーステナイト変態が発生した鋳片の鋳造組織には、結晶粒（旧オーステナイト粒）内に残留オーステナイトが多く存在しているのに対し、異常フェライト・オーステナイト変態が発生しなかった鋳片の鋳造組織には、結晶粒内の存在する残留オーステナイトの他に、通常存在する微細セメンタイトより粒径が大きい塊状セメンタイトが結晶粒内のラス界面に多く観察された。
【００１１】
異常フェライト・オーステナイト変態は、図1に示すように結晶粒（旧オーステナイト粒）内に多く残存している同一結晶方位の残留オーステナイトどうし（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）のうちのオーステナイト）がＡｃ3直上での再加熱時に容易に合体・成長した結果、結晶粒が旧オーステナイト粒径まで粗大化するものと考えられる。この際に、結晶粒内のラス界面に塊状セメンタイトが存在すると、以下に示すメカニズムで結晶粒内における同一結晶方位の残留オーステナイトどうしの合体・成長、つまり、異常フェライト・オーステナイト変態が抑制されることが分かった。
再加熱時にオーステナイトがセメンタイトから核生成すると仮定すると、再加熱時に結晶粒（旧オーステナイト粒）内のラス界面に存在する塊状セメンタイトから生成したオーステナイトは、その多くが結晶粒内に存在する残留オーステナイト（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）のうちのオーステナイト）とは結晶方位が異なるため、残留オーステナイトと合体せず、残留オーステナイトの合体・成長を抑制する。
また、結晶粒内の残留オーステナイトの合体・成長の抑制効果は、通常ベイナイト及びマルテンサイトの結晶粒（旧オーステナイト粒）内のラス界面に存在する微細セメンタイトでは非常に小さいため、再加熱時の結晶粒の粗大化の抑制を有効に行うためには、何からの手段により結晶粒内のラス界面に塊状セメンタイトを多く存在させることが必要であることが分かった。
【００１２】
これらの知見を基に、本発明者らは、引張り強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片を熱間圧延のために再加熱する際の異常フェライト・オーステナイト変態及びそれに起因する結晶粒の粗大化を抑制するための具体的な方法について鋭意検討した。
【００１３】
その結果、熱間圧延のための再加熱時の異常フェライト・オーステナイト変態及びそれに起因する結晶粒の粗大化を抑制する方法として、連続鋳造などにより製造されたベイナイトおよびマルテンサイトを９０％以上含有する鋳造組織の鋳片を、Ａｃ1点以下の温度で焼き戻し処理、または、室温以下の温度に深冷処理のいずれか一方、或いは、それらの両方を行う方法が有効であることが分かった。
【００１４】
鋳造後に焼き戻し処理または深冷処理を施した鋳片を熱間圧延のためにＡｃ３点以上に再加熱した場合のオーステナイト変態過程の模式図を図２及び図３に示す。なお、図１には、比較のために従来（鋳造後にこれら熱処理を施さない）鋳片のオーステナイト変態（異常フェライト・オーステナイト変態）過程の模式図を同様に示した。
上述の通り、合金元素量の含有量が比較的多い引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片の鋳造組織は、ベイナイト及びマルテンサイトの混合組織が９０％以上でその結晶粒径が旧オーステナイト粒径で１ｍｍ以上の粗大なベイナイトおよびマルテンサイトの単相または主体組織である。この鋳片を鋳造後、さらにＡｃ１点以下の温度で焼き戻し処理をした場合には、結晶粒（旧オーステナイト粒界）内に多く残存する残留オーステナイト（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）のうちのマルテンサイト）がセメンタイトに分解し、結晶粒内のラス界面に多くの塊状セメンタイトが生成する。この鋳片を熱間圧延のためにＡｃ３以上の再加熱した場合、図２に示すように、結晶粒内のラス界面に多く分布する塊状セメンタイトからＡｃ１直上で生成したオーステナイトのうちの大部分は、残留オーステナイトの結晶方位と異なるために、同一結晶方位の残留オーステナイトの合体・成長（異常フェライト・オーステナイト変態）を抑制し、それに起因して結晶粒の粗大化も抑制できる。上記焼き戻し処理の温度が、Ａｃ１点を超えると、熱間圧延のための再加熱時と同じような異常フェライト・オーステナイト変態が助長されるため、焼き戻し処理の温度をＡｃ１点以下とする。なお、上記セメンタイトの分解をより促進させるためには、焼き戻し温度を４５０〜５５０℃とすることが好ましい。
【００１５】
また、上記の鋳片を鋳造後、さらに室温以下の温度に深冷処理をした場合には、結晶粒（旧オーステナイト粒界）内に多く残存する残留オーステナイト（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）のうちのオーステナイト）がマルテンサイトに変態し、結晶粒内の残留オーステナイト（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）のうちのオーステナイト）が減少する。この鋳片を熱間圧延のためにＡｃ3以上の再加熱した場合、図３に示すように、残留オーステナイトの減少に起因して、結晶粒内の同一結晶方位の残留オーステナイトの合体・成長（異常フェライト・オーステナイト変態）が抑制され、それにより結晶粒の粗大化も抑制できる。また、Ａｃ3以上の再加熱時には,深冷処理により残留オーステナイト（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）から変態したマルテンサイトがＡｃ1点以下でセメンタイトに分解され、ラス界面に多くの塊状セメンタイトを生成し、さらに、高温側で塊状セメンタイトからオーステナイトが核生成し、かつこのオーステナイトのうちの大部分が、残留オーステナイトの結晶方位と異なるために、粒内での同一結晶方位の残留オーステナイトの合体・成長（異常フェライト・オーステナイト変態）を抑制し、それに起因して結晶粒の粗大化も抑制できる。
上記深冷処理における冷却終了温度が、室温を超えると、ラス界面に残存した残留オーステナイト（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）のうちのオーステナイト）のマルテンサイトへの変態量が減少して部分的にしかマルテンサイト化しないため、深冷処理の冷却終了温度を室温以下とする。
【００１６】
また、発明者らは、上記の鋳造後の焼き戻し処理または深冷処理を行わなくても、引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片をそのまま、熱間圧延のためのＡｃ３点以上の再加熱をする場合でも、加熱時の昇温速度を通常よりも速い７℃／ｍｉｎ以上に高めることにより、結晶粒（旧オーステナイト粒界）内の炭窒化物、酸化物、硫化物などの介在物から残留オーステナイト（厳密には、ＭＡ（マルテンサイトとオーステナイトの混成物）のうちのオーステナイト）とは結晶粒方位が異なるオーステナイトが核生成・成長し、残留オーステナイトの合体・成長を抑制する効果があることが分かった。加熱時の昇温速度が７℃／ｍｉｎ未満になると、結晶粒（旧オーステナイト粒界）内の介在物からのオーステナイトが核生成が充分に行われず、その結果、残留オーステナイトの合体・成長が主体になり、結晶粒の細粒化が充分にできないため、加熱時の昇温速度を７℃／ｍｉｎ以上とする。ここで加熱時の昇温速度は、Ａｃ１点からＡｃ３点までの温度範囲における平均昇温速度とする。
【００１７】
以上、説明したように、本発明では、合金元素量の含有量が比較的多い引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片を、鋳造後に焼き戻し処理、または、深冷処理を行うか、或いは、合金元素量の含有量が比較的多い引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片をそのまま、熱間圧延のためのＡｃ３点以上の再加熱をする際に、加熱昇温速度を７℃／ｍｉｎ以上に高めることにより、再加熱時での結晶粒内の残留オーステナイトの合体・成長（異常フェライト・オーステナイト変態）を抑制する効果が得られ、その後引き続き、熱間圧延によるオーステナイト再結晶、微細化により最終熱延製品の低温靱性を、例えば、シェルフエネルギーで２００Ｊ以上まで向上することができる。なお、上記の方法は、それぞれ単独で行っても効果が得られるが、それぞれの方法を組み合わせて行うことによりその効果が高まることは言うまでもない。
【００１８】
また、上記の方法に加えて、さらに、以下に説明する鋳造後のＡｃ３点以上の加熱―冷却処理、または、Ａｃ３点以上加熱―圧下―冷却処理を行うことにより、熱間圧延のための再加熱時に結晶粒を細粒化でき、その後の熱間圧延によるオーステナイト再結晶、微細化により最終熱延製品の低温靱性が向上される。
【００１９】
引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片を、鋳造後に焼き戻し処理及び深冷処理のうちの何れか、または両方を行った後、或いは、引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片を熱間圧延のためにＡｃ３点以上、かつ加熱昇温速度が７℃／ｍｉｎ以上の再加熱をする前に、Ａｃ３以上の温度で加熱後、冷却する処理、または、Ａｃ３以上の温度での加熱、オーステナイト再結晶域の温度で圧下率が３０％以上の熱間加工後、冷却する処理を、それぞれ１回または２回以上行うことにより、鋳片組織の旧オーステナイト粒が以下の作用により細粒化される。上記のＡｃ３以上の温度で加熱後、冷却する処理においては、Ａｃ３以上の温度で粗大な旧オーステナイト粒界から微細なオーステナイトが生成、成長するため、結晶粒が細粒化され、この加熱−冷却処理を繰り返すほど結晶粒が細粒化の効果が大きくなる。加熱温度は、Ａｃ３未満になると、旧オーステナイト粒界から生成した微細なオーステナイトの成長が充分に行われなくなり、充分に結晶粒の細粒化ができなくなるため加熱温度をＡｃ３以上とする。なお、加熱後の冷却における冷却速度は、特に制限する必要はなく、空冷で良い。
【００２０】
また、上記のＡｃ3以上の温度での加熱、オーステナイト再結晶域の温度で圧下率が３０％以上の熱間加工後、冷却する処理においては、Ａｃ3以上の温度で粗大な旧オーステナイト粒界から微細なオーステナイトが生成、成長するとともに、熱間加工により旧オーステナイト結晶粒内にひずみが蓄積し、これからオーステナイトが核生成するため、よりオーステナイト再結晶が進み結晶粒が細粒化され、この加熱−熱間加工―冷却処理を繰り返すほど結晶粒が細粒化の効果が大きくなる。
加熱温度は、Ａｃ3未満になると、上記のオーステナイト再結晶が充分に行われなくなり、充分に結晶粒の細粒化ができなくなるため加熱温度をＡｃ3以上とする。また、熱間加工の温度及び圧下率は、オーステナイト再結晶温度域で３０％以上とすることにより、オーステナイト粒径を処理前の粒径の１／３以下に細粒化が達成できる。このように再結晶による結晶粒の細粒化を充分に行うために、オーステナイト再結晶温度域での圧下率（板厚減少率）を３０％以上に規定する。  なお、加熱、熱間加工後の冷却における冷却速度は、特に制限する必要はなく、空冷で良い。
【００２１】
本発明では、以上説明した方法により引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼の製造に用いられる鋳片を製造することにより、この鋳片を再加熱する際に結晶粒の粗大化を充分に抑制できるため、その後、通常の条件で、熱間圧延することにより、結晶粒が微細化された低温靱性に優れた引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度鋼が得られる。熱間圧延後の冷却速度は、特に限定する必要はなく空冷または水冷でも良く、鋼成分、特に焼入れ性と、目標とする製品の強度・低温靱性バランス及び鋼組織、特にベイナイト・マルテンサイト主体組織を得るために適宜調整される。なお、好ましくは、熱間圧延のための再加熱時の加熱温度をＡｃ３以上とし、オーステナイト再結晶域温度での圧延における圧下比を２（圧下率で５０％）以上、オーステナイト未済結晶域温度での圧延における圧下比を３（圧下率で６７％）以上、圧延後の冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以上とすると、熱延製品組織の平均旧オーステナイト粒径は５μｍ以下の均一な整粒になり、低温靱性が極めて良好になる。なお、熱延製品としては、厚板及び薄板、形鋼、さらに、これら厚板及び薄板を造管後シーム溶接して得られる鋼管などの溶接構造物も含まれるものであり、何れも結晶粒が微細でかつ粗大な異常結晶粒が少ない母材組織を有し、低温靱性に優れた引張強度が９００ＭＰａ以上の超高強度熱延製品が得られる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明の効果を実施例を用いて説明する。
【００２３】
表１に連続鋳造法により鋳造後の鋳片の化学成分および鋳造組織を示す。表１に示す化学成分および鋳造組織を有する２４０ｍｍの厚みの鋳片を表２、表３（表２のつづき）に示す鋳造条件、熱間圧延条件で熱延鋼板を製造し、その後、さらに、得られた熱延鋼板を造管後、シーム溶接をして、外径：９１４ｍｍの鋼管を得た。なお、シーム溶接はサブマージドアーク溶接を用いて行い、管内外面の溶接入熱量はそれぞれ２．２ｋＪ／ｍｍと２．４ｋＪ／ｍｍであった。
得られた熱延鋼板および鋼管のそれぞれの引張り強さ及び低温靱性は引っ張り試験および母材シャルピー試験により測定し、鋼管の母材シャルピー試験は、Ｃ方向でかつ、ノッチ位置が板厚方向で−４０℃の吸収エネルギーを求めた。また、熱延鋼板については、試験片の組織観察により平均結晶粒径及び最大結晶粒径を測定した。これらの結果を表２、表３に示す。
実施Ｎｏ.１〜１６は、本発明で規定する鋳造条件及び熱間圧延条件を満足する条件で熱延鋼板および鋼管を製造した発明例を示す。
表２、表３から明らかなように、本発明例の熱延鋼板は、その結晶組織の平均粒径が４．５μｍ未満、最大粒径が３０μｍ未満と、非常に細粒でかつ粗大な異常結晶粒がない組織が得られ、その結果、引張強度が９００ＭＰａ以上で、かつ−４０℃でのシャルピー吸収エネルギーが２３０Ｊ以上の低温靱性に優れた超高強度熱延鋼板が得られる。また、この熱延鋼板をさらに造管後シーム溶接して得られた鋼管も引張強度が９００ＭＰａ以上で、かつ−４０℃での母材シャルピー吸収エネルギーが２３０Ｊ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼管が得られた。
一方、実施Ｎｏ．１７〜２９は、本発明で規定する鋳造条件及び熱間圧延条件から外れる条件で熱延鋼板および鋼管を製造した比較例を示すが、何れの熱延鋼板および鋼管の低温靱性は発明例よりも低下した。
すなわち、実施Ｎｏ．１７〜２９の比較例は、いずれの場合も鋳造後に本発明が規定する条件で鋳片の深冷処理および焼き戻し処理を実施してなく、かつ熱間圧延のための再加熱時の昇温速度も本発明が規定する７℃／分以上の条件から外れているために熱延鋼板の組織中に粗大な異常結晶粒を多く含有し、その結果、熱延鋼板及び鋼管母材のシャルピー吸収エネルギーが２００Ｊ未満と低い結果となった。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【表２】
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【００２６】
【表３】
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【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、熱間圧延するための再加熱時にオーステナイト結晶の粗大化を抑制し、その後、熱間圧延による再結晶により、さらに結晶組織の細粒化を可能とし、引張強度が９００ＭＰａ以上で、かつシェルフエネルギーで２３０Ｊ以上の低温靱性に優れた超高強度鋼用鋳片の製造方法及びこの鋳片を用いた低温靱性に優れた超高強度鋼の製造方法を提供することができる。その結果、揚水用鋼板、圧力容器、溶接構造物、ラインパイプに対する安全性が大幅に向上し、社会的な貢献度は非常に大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】超高強度鋼用鋳片をそのまま熱延のための再加熱をした場合のオーステナイト変態（異常フェライト・オーステナイト変態）の過程を示す模式図であり、（ａ）は再加熱前の鋳造組織、（ｂ）は再加熱時Ａｃ1変態点直上での組織、（ｃ）は再加熱時Ａｃ3変態点直上での組織を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の一例として、超高強度鋼用鋳片を焼き戻し処理をした後、再加熱をした場合のオーステナイト変態の過程を示す模式図であり、（ａ）は再加熱前の鋳造組織、（ｂ）は再加熱時Ａｃ1変態点直上での組織、（ｃ）は再加熱時Ａｃ3変態点直上での組織を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の一例として、超高強度鋼用鋳片を深冷処理をした後、再加熱をした場合のオーステナイト変態の過程を示す模式図であり、（ａ）は再加熱前の鋳造組織、（ｂ）は再加熱時Ａｃ1変態点直上での組織、（ｃ）は再加熱時Ａｃ3変態点直上での組織を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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