JP2000087138A - 低降伏比鋼の製造方法 - Google Patents
低降伏比鋼の製造方法Info
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- JP2000087138A JP2000087138A JP25406998A JP25406998A JP2000087138A JP 2000087138 A JP2000087138 A JP 2000087138A JP 25406998 A JP25406998 A JP 25406998A JP 25406998 A JP25406998 A JP 25406998A JP 2000087138 A JP2000087138 A JP 2000087138A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、建築・土木等用いられる高張力鋼
の、降伏比を制御し、強度：４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、
降伏比：７５％以下である低降伏比鋼を、生産性よく、
経済的に製造する方法を提供することにある。 【解決手段】本発明は、圧延後の予備冷却・復熱処理に
おいて、予備冷却停止温度Ｔ（℃）をＡｒ3 〜Ａｒ3
−１００℃とし、予備冷却停止後、加速冷却開始前の
待機時間ｔ（秒）を、３０≦（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ
（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊（６５＋
０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2）≦７５に制御
する。ここで、△Ｔ：Ａｒ3 と予備冷却停止温度Ｔ
（℃）の温度差（＝Ａｒ3 −Ｔ）
の、降伏比を制御し、強度：４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、
降伏比：７５％以下である低降伏比鋼を、生産性よく、
経済的に製造する方法を提供することにある。 【解決手段】本発明は、圧延後の予備冷却・復熱処理に
おいて、予備冷却停止温度Ｔ（℃）をＡｒ3 〜Ａｒ3
−１００℃とし、予備冷却停止後、加速冷却開始前の
待機時間ｔ（秒）を、３０≦（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ
（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊（６５＋
０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2）≦７５に制御
する。ここで、△Ｔ：Ａｒ3 と予備冷却停止温度Ｔ
（℃）の温度差（＝Ａｒ3 −Ｔ）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、とくに、建築・土
木等に使用される低降伏比で、且つ、降伏強度の変動幅
が小さい低降伏比鋼を生産性よく経済的に製造する方法
に関するものである。
木等に使用される低降伏比で、且つ、降伏強度の変動幅
が小さい低降伏比鋼を生産性よく経済的に製造する方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高層建築物などの構造物には、巨
大地震時の安全性確保の観点から、柱に先行し梁を降伏
させ，地震エネルギーを吸収することにより柱の崩壊を
防止する限界状態設計法が、適用されつつある。この設
計法に用いられる鋼材は地震エネルギーを十分吸収する
ために、大きく変形する必要があり、塑性変形能の目安
である降伏比（ＹＲ）が低いこと、つまり、低降伏比で
あることが要求される。このＹＲに対する建築構造設計
サイドからの要望は、塑性変形の観点から強度を確保で
きる範囲で可能な限り低いほうが好ましいとされ、５９
０Ｎ／ｍｍ2 級の場合でＹＲの許容範囲としては８０
％以下としているものの、目標値としては７５％が挙げ
られている。 さらに、確実に、柱に先行して梁を降伏
させるには、鋼材の降伏強度の変動幅が小さいことが求
められ、建築構造用圧延鋼材（ＳＮ規格）には、降伏強
度および引張強度の上下限値が規定されている。
大地震時の安全性確保の観点から、柱に先行し梁を降伏
させ，地震エネルギーを吸収することにより柱の崩壊を
防止する限界状態設計法が、適用されつつある。この設
計法に用いられる鋼材は地震エネルギーを十分吸収する
ために、大きく変形する必要があり、塑性変形能の目安
である降伏比（ＹＲ）が低いこと、つまり、低降伏比で
あることが要求される。このＹＲに対する建築構造設計
サイドからの要望は、塑性変形の観点から強度を確保で
きる範囲で可能な限り低いほうが好ましいとされ、５９
０Ｎ／ｍｍ2 級の場合でＹＲの許容範囲としては８０
％以下としているものの、目標値としては７５％が挙げ
られている。 さらに、確実に、柱に先行して梁を降伏
させるには、鋼材の降伏強度の変動幅が小さいことが求
められ、建築構造用圧延鋼材（ＳＮ規格）には、降伏強
度および引張強度の上下限値が規定されている。
【０００３】低降伏比化は、軟質相であるフェライト
（α）と硬質相であるベイナイトあるいはマルテンサイ
トを混在させたフェライト（α）＋硬質相組織により達
成されることが知られている。このような組織を得る手
段として、オーステナイト（γ）域からの再加熱焼入れ
処理後、再び、α＋γの2 相域に加熱して焼入れを行
い、その後焼戻し処理を行うという方法や、γ域圧延
後，α＋γの２相域に温度が低下するまで長時間待機し
た後に加速冷却する方法が挙げられている。
（α）と硬質相であるベイナイトあるいはマルテンサイ
トを混在させたフェライト（α）＋硬質相組織により達
成されることが知られている。このような組織を得る手
段として、オーステナイト（γ）域からの再加熱焼入れ
処理後、再び、α＋γの2 相域に加熱して焼入れを行
い、その後焼戻し処理を行うという方法や、γ域圧延
後，α＋γの２相域に温度が低下するまで長時間待機し
た後に加速冷却する方法が挙げられている。
【０００４】しかし、これらの技術では複雑な熱処理工
程あるいは圧延後の冷却開始まで長時間を要するため、
いずれも通常の熱間圧延工程に比べて著しい生産性の低
下がさけられない。これら生産性の低下を回避する方法
として、特公平７−７４３７９、と特開平５−２７１７
６１の技術が開示されている。特公平７−７４３７９お
よび特開平５−２７１７６１は、熱間圧延後にＡｒ3
−２０℃以下、Ａｒ3−１００℃以上まで予備冷却を行
った後、鋼板表面をＡｒ3 −１００℃以上に復熱さ
せ、再び１５℃／ｓを超える速度で４００〜６００℃ま
で冷却することで、複雑な熱処理や長時間待機を省略
し、生産性の向上を図っている。
程あるいは圧延後の冷却開始まで長時間を要するため、
いずれも通常の熱間圧延工程に比べて著しい生産性の低
下がさけられない。これら生産性の低下を回避する方法
として、特公平７−７４３７９、と特開平５−２７１７
６１の技術が開示されている。特公平７−７４３７９お
よび特開平５−２７１７６１は、熱間圧延後にＡｒ3
−２０℃以下、Ａｒ3−１００℃以上まで予備冷却を行
った後、鋼板表面をＡｒ3 −１００℃以上に復熱さ
せ、再び１５℃／ｓを超える速度で４００〜６００℃ま
で冷却することで、複雑な熱処理や長時間待機を省略
し、生産性の向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−７４３７９、特開平５−２７１７６１とも予備冷却
と加速冷却の間の冷却中断期間について、詳細な規定は
なく、復熱させることのみが要件であり、例えば、予備
冷却の停止温度によって、フェライト分率が変動するこ
とに起因する機械的強度の不安定性等への対策は述べら
れていない。フェライト分率の変動は、予備冷却の停止
温度に、フェライトの変態速度と復熱までの時間が依存
することによる。予備冷却の停止温度が、高温（Ａｒ3
−２０℃近傍）の場合、フェライトの変態速度は遅
く、復熱までの時間は短いが、予備冷却の停止温度が低
温（Ａｒ3 −１００℃近傍）の場合、フェライトの変
態速度は速く、復熱までの時間は長くなる。
７−７４３７９、特開平５−２７１７６１とも予備冷却
と加速冷却の間の冷却中断期間について、詳細な規定は
なく、復熱させることのみが要件であり、例えば、予備
冷却の停止温度によって、フェライト分率が変動するこ
とに起因する機械的強度の不安定性等への対策は述べら
れていない。フェライト分率の変動は、予備冷却の停止
温度に、フェライトの変態速度と復熱までの時間が依存
することによる。予備冷却の停止温度が、高温（Ａｒ3
−２０℃近傍）の場合、フェライトの変態速度は遅
く、復熱までの時間は短いが、予備冷却の停止温度が低
温（Ａｒ3 −１００℃近傍）の場合、フェライトの変
態速度は速く、復熱までの時間は長くなる。
【０００６】さらに、これらの方法は、表面復熱後の加
速冷却における冷却速度が、１５℃／ｓｅｃを超え、鋼
板表面が著しく硬化し、板厚方向の材質不均一性が懸念
される。本発明は、上記問題点を解決し、建築・土木等
の鉄骨構造物に用いられる降伏比７５％以下の板厚方向
材質均一性に優れた高張力鋼を、生産性よく経済的に製
造する方法を提供することにある。
速冷却における冷却速度が、１５℃／ｓｅｃを超え、鋼
板表面が著しく硬化し、板厚方向の材質不均一性が懸念
される。本発明は、上記問題点を解決し、建築・土木等
の鉄骨構造物に用いられる降伏比７５％以下の板厚方向
材質均一性に優れた高張力鋼を、生産性よく経済的に製
造する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の予
備冷却・復熱処理において、検討されてこなかった予備
冷却とその後の加速冷却の前までの工程に着目し、予備
冷却停止温度と予備冷却停止後、加速冷却開始前の冷却
中断時間（以下、待機時間）が、鋼材の降伏強度におよ
ぼす影響について種々検討した。その結果、鋼材の降伏
挙動を支配するフェライト分率を予備冷却停止温度とそ
の後の加速冷却開始までの時間によって制御し、また、
板厚方向材質均一性を確保する加速冷却速度を見出し、
本発明を完成させた。すなわち、本発明は、 １．重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１８％，Ｓｉ：０．
０５〜０．５％，Ｍｎ：０．６〜１．７％、Ａｌ：０．
０８％以下で、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる
鋼を、１０００℃以上に加熱後、Ａｒ3 変態点以上の
温度域において圧下率が５０％以上の熱間圧延を行った
後、続いて、Ａｒ3 以上の温度から冷却速度２℃／秒
以上の予備冷却を開始し、その後、Ａｒ3 以下Ａｒ3
- １００℃以上の温度（予備冷却停止温度Ｔ℃）におい
て予備冷却を一旦中断し、（１）式を満足する時間ｔ
（秒）の間待機した後、再び３℃／sec 以上１５℃／
sec以下の冷却速度で４００〜６００℃の温度域まで加
速冷却することを特徴とする低降伏比鋼の製造方法。 ３０≦（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊ （６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2 ）≦７５…（１） ここで、△Ｔ：Ａｒ3 と予備冷却停止温度Ｔ（℃）の
温度差（＝Ａｒ3 −Ｔ），ｔ：待機時間（秒） ２．上記合金成分組成に加え、Ｃｕ：０．０５〜１．０
％，Ｎｉ：０．０５〜０．８％，Ｃｒ：０．０５〜１．
０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％，Ｎｂ：０．００５〜
０．１％，Ｖ：０．００５〜０．１％およびＴｉ：０．
００５〜０．０３％のうち一種または二種以上を含有す
ることを特徴とする１に記載の低降伏比鋼の製造方法。
備冷却・復熱処理において、検討されてこなかった予備
冷却とその後の加速冷却の前までの工程に着目し、予備
冷却停止温度と予備冷却停止後、加速冷却開始前の冷却
中断時間（以下、待機時間）が、鋼材の降伏強度におよ
ぼす影響について種々検討した。その結果、鋼材の降伏
挙動を支配するフェライト分率を予備冷却停止温度とそ
の後の加速冷却開始までの時間によって制御し、また、
板厚方向材質均一性を確保する加速冷却速度を見出し、
本発明を完成させた。すなわち、本発明は、 １．重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１８％，Ｓｉ：０．
０５〜０．５％，Ｍｎ：０．６〜１．７％、Ａｌ：０．
０８％以下で、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる
鋼を、１０００℃以上に加熱後、Ａｒ3 変態点以上の
温度域において圧下率が５０％以上の熱間圧延を行った
後、続いて、Ａｒ3 以上の温度から冷却速度２℃／秒
以上の予備冷却を開始し、その後、Ａｒ3 以下Ａｒ3
- １００℃以上の温度（予備冷却停止温度Ｔ℃）におい
て予備冷却を一旦中断し、（１）式を満足する時間ｔ
（秒）の間待機した後、再び３℃／sec 以上１５℃／
sec以下の冷却速度で４００〜６００℃の温度域まで加
速冷却することを特徴とする低降伏比鋼の製造方法。 ３０≦（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊ （６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2 ）≦７５…（１） ここで、△Ｔ：Ａｒ3 と予備冷却停止温度Ｔ（℃）の
温度差（＝Ａｒ3 −Ｔ），ｔ：待機時間（秒） ２．上記合金成分組成に加え、Ｃｕ：０．０５〜１．０
％，Ｎｉ：０．０５〜０．８％，Ｃｒ：０．０５〜１．
０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％，Ｎｂ：０．００５〜
０．１％，Ｖ：０．００５〜０．１％およびＴｉ：０．
００５〜０．０３％のうち一種または二種以上を含有す
ることを特徴とする１に記載の低降伏比鋼の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。 １．成分組成範囲 本発明における鋼材の化学成分は建築用鋼として要求さ
れる強度や溶接性等を満足させるとともに、低降伏比化
に適した組成でなければならない。鋼材の成分限定理由
について、説明する。
明する。 １．成分組成範囲 本発明における鋼材の化学成分は建築用鋼として要求さ
れる強度や溶接性等を満足させるとともに、低降伏比化
に適した組成でなければならない。鋼材の成分限定理由
について、説明する。
【０００９】Ｃは、鋼の強度を確保するために、０．０
２％以上添加するが、０．１８％を超えて多量に含有し
た場合、靭性あるいは溶接性が劣化するため、含有量を
０．０２〜０．１８％とする。
２％以上添加するが、０．１８％を超えて多量に含有し
た場合、靭性あるいは溶接性が劣化するため、含有量を
０．０２〜０．１８％とする。
【００１０】Ｓｉは、脱酸のため、必然的に含まれる
が、低降伏比化のため、０．０５％以上添加する。０．
５％を超えた場合、ＨＡＺ靭性および溶接性が劣化する
ため、含有量を０．０５〜０．５％とする。
が、低降伏比化のため、０．０５％以上添加する。０．
５％を超えた場合、ＨＡＺ靭性および溶接性が劣化する
ため、含有量を０．０５〜０．５％とする。
【００１１】Ｍｎは、鋼材の強度・靭性、ＦｅＳの生成
抑制のため、０．６％以上添加するが、１．７％を超え
て多量に含有した場合、溶接割れ感受性が増大するた
め、含有量を０．６〜１．７％とする。
抑制のため、０．６％以上添加するが、１．７％を超え
て多量に含有した場合、溶接割れ感受性が増大するた
め、含有量を０．６〜１．７％とする。
【００１２】Ａｌは、脱酸のため、鋼に含まれるが、多
量に含有すると鋼の清浄度が低下し、ＨＡＺ靭性が劣化
するため、含有量を０．０８％以下とする。Ｐ，Ｓは、
鋼中に不可避的に存在する不純物であるが、Ｐの低減は
粒界破壊の防止に、Ｓの低減は溶接熱影響部の水素割れ
防止に有効であるため、それぞれ含有量を０．０５％以
下、０．０１％以下とするのがよい。
量に含有すると鋼の清浄度が低下し、ＨＡＺ靭性が劣化
するため、含有量を０．０８％以下とする。Ｐ，Ｓは、
鋼中に不可避的に存在する不純物であるが、Ｐの低減は
粒界破壊の防止に、Ｓの低減は溶接熱影響部の水素割れ
防止に有効であるため、それぞれ含有量を０．０５％以
下、０．０１％以下とするのがよい。
【００１３】Ｎは、鋼中に不可避的に存在する不純物で
あるが、多量に含まれるとＨＡＺ靭性の劣化や連続鋳造
スラブ傷が発生しやすくなるため、含有量を０．００８
％以下とするのがよい。
あるが、多量に含まれるとＨＡＺ靭性の劣化や連続鋳造
スラブ傷が発生しやすくなるため、含有量を０．００８
％以下とするのがよい。
【００１４】この他に、以下の元素の一種または二種以
上を選択的に添加することができる。Ｃｕは、強度上昇
および靭性改善を目的に、０．０５％以上添加するが、
１．０％を超えて含有した場合、過剰に析出硬化し、鋼
材表面に割れが生じるため、含有量を０．０５〜１．０
％とする。
上を選択的に添加することができる。Ｃｕは、強度上昇
および靭性改善を目的に、０．０５％以上添加するが、
１．０％を超えて含有した場合、過剰に析出硬化し、鋼
材表面に割れが生じるため、含有量を０．０５〜１．０
％とする。
【００１５】Ｎｉは、母材の強度ならびに靭性を向上さ
せるため、０．０５％以上添加するが、０．８％を超え
て多量に含有した場合、鋼材価格が高価となるため、含
有量を０．０５〜０．８％とする。
せるため、０．０５％以上添加するが、０．８％を超え
て多量に含有した場合、鋼材価格が高価となるため、含
有量を０．０５〜０．８％とする。
【００１６】Ｃｒは、焼入れ性向上のため、０．０５％
以上添加するが、１．０％を超えて多量に含有した場
合、溶接性やＨＡＺ靭性が劣化するため、含有量を０．
０５〜１．０％とする。
以上添加するが、１．０％を超えて多量に含有した場
合、溶接性やＨＡＺ靭性が劣化するため、含有量を０．
０５〜１．０％とする。
【００１７】Ｍｏは、焼入れ性を高め、強度を上昇させ
るので、０．０１％以上添加するが、１．０％を超えて
多量に含有すると、炭化物析出により降伏比が上昇する
ため、含有量を０．０１〜１．０％とする。
るので、０．０１％以上添加するが、１．０％を超えて
多量に含有すると、炭化物析出により降伏比が上昇する
ため、含有量を０．０１〜１．０％とする。
【００１８】Ｎｂは、微細炭窒化物の析出により、強
度，靭性を向上させるため、０．００５％以上添加する
が、０．１％を超えて多量に含有した場合、降伏比低下
に悪影響を与えるため、含有量を０．００５〜０．１％
とする。
度，靭性を向上させるため、０．００５％以上添加する
が、０．１％を超えて多量に含有した場合、降伏比低下
に悪影響を与えるため、含有量を０．００５〜０．１％
とする。
【００１９】Ｖは、少量の添加により焼入れ性を向上さ
せ、焼戻し軟化抵抗を高めるため、０．００５％以上添
加するが、０．１％を超えて多量に含有した場合、降伏
比低下に悪影響を与えるため、含有量を０．００５〜
０．１％とする。
せ、焼戻し軟化抵抗を高めるため、０．００５％以上添
加するが、０．１％を超えて多量に含有した場合、降伏
比低下に悪影響を与えるため、含有量を０．００５〜
０．１％とする。
【００２０】Ｔｉは、ＴｉＮによりＨＡＺ組織を微細化
し、靭性を向上させるため、０．００５％以上添加する
が、０．０３％を超えて多量に含有した場合、溶接後の
冷却過程でＴｉＣを析出し、ＨＡＺ靭性を劣化させるた
め、含有量を０．００５〜０．０３％とする。
し、靭性を向上させるため、０．００５％以上添加する
が、０．０３％を超えて多量に含有した場合、溶接後の
冷却過程でＴｉＣを析出し、ＨＡＺ靭性を劣化させるた
め、含有量を０．００５〜０．０３％とする。
【００２１】２．製造条件 本発明はスラブ加熱から冷却停止までの工程において、
特に、予備冷却停止から、その後の加速冷却開始までを
厳密に管理し、フェライト分率を制御することを特徴と
する。各工程について説明する。（本発明における鋼材
温度は板厚方向の平均温度とする。） スラブ加熱温度：降伏比をさげるため、オーステナイト
粒径を粗大化させ、かつ、熱間加工性を良好とするた
め、１０００℃以上に加熱する。
特に、予備冷却停止から、その後の加速冷却開始までを
厳密に管理し、フェライト分率を制御することを特徴と
する。各工程について説明する。（本発明における鋼材
温度は板厚方向の平均温度とする。） スラブ加熱温度：降伏比をさげるため、オーステナイト
粒径を粗大化させ、かつ、熱間加工性を良好とするた
め、１０００℃以上に加熱する。
【００２２】圧延条件：集合組織の発達を抑制し、超音
波探傷時、問題となる音響異方性を解消するため、Ａｒ
3 以上で圧延を終了する。再結晶による組織微細化の
ため、圧下率は５０％以上とする。
波探傷時、問題となる音響異方性を解消するため、Ａｒ
3 以上で圧延を終了する。再結晶による組織微細化の
ため、圧下率は５０％以上とする。
【００２３】予備冷却：圧延終了後、加速冷却をおこな
う。本発明ではこの加速冷却を予備冷却と称する。予備
冷却停止後の待機時間における組織制御の精度をあげる
ため、冷却速度２℃／sec 以上とし、多量のフェライ
トの析出を抑制する。これにより、組織が主にその後の
待機中での等温変態によって制御されることとなり、組
織制御の精度が向上する。
う。本発明ではこの加速冷却を予備冷却と称する。予備
冷却停止後の待機時間における組織制御の精度をあげる
ため、冷却速度２℃／sec 以上とし、多量のフェライ
トの析出を抑制する。これにより、組織が主にその後の
待機中での等温変態によって制御されることとなり、組
織制御の精度が向上する。
【００２４】予備冷却・待機工程：建築用鋼として必要
な引張強度を満足させ、低降伏比化のため、予備冷却を
Ａｒ3 〜Ａｒ3 −１００℃の温度Ｔ（℃）で停止
し、（１）式を満足する時間ｔ（秒）を待機時間とす
る。 ３０≦（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊ （６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2 ）≦７５…（１） ここで、△Ｔ：Ａｒ3 と予備冷却停止温度Ｔ（℃）の
温度差（＝Ａｒ3 −Ｔ），ｔ：待機時間（秒）、（１
−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）
3/2 ））＊（６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊
△Ｔ2 ）：フェライト分率（％） （１）式は、予備冷却停止後、加速冷却開始前の工程に
おける鋼板の熱履歴が、等温変態挙動とみなせ、Ｔｒａ
ｎｓ．ＡＩＭＥ ｖｏｌ．１３５（１９３９）のＰ．４
１６に提唱されているＪｏｈｎｓｏｎ−Ｍｅｈｌの式ｙ
＝１−ｅｘｐ〔−（ｋｔ）n 〕を基礎とし、所定の機
械的性質と対応するミクロ組織を等温変態温度と保持時
間からなる関数で表せることに着目し、求めたものであ
る。
な引張強度を満足させ、低降伏比化のため、予備冷却を
Ａｒ3 〜Ａｒ3 −１００℃の温度Ｔ（℃）で停止
し、（１）式を満足する時間ｔ（秒）を待機時間とす
る。 ３０≦（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊ （６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2 ）≦７５…（１） ここで、△Ｔ：Ａｒ3 と予備冷却停止温度Ｔ（℃）の
温度差（＝Ａｒ3 −Ｔ），ｔ：待機時間（秒）、（１
−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）
3/2 ））＊（６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊
△Ｔ2 ）：フェライト分率（％） （１）式は、予備冷却停止後、加速冷却開始前の工程に
おける鋼板の熱履歴が、等温変態挙動とみなせ、Ｔｒａ
ｎｓ．ＡＩＭＥ ｖｏｌ．１３５（１９３９）のＰ．４
１６に提唱されているＪｏｈｎｓｏｎ−Ｍｅｈｌの式ｙ
＝１−ｅｘｐ〔−（ｋｔ）n 〕を基礎とし、所定の機
械的性質と対応するミクロ組織を等温変態温度と保持時
間からなる関数で表せることに着目し、求めたものであ
る。
【００２５】すなわち、Ｊｏｈｎｓｏｎ−Ｍｅｈｌの式
において、反応速度係数は温度の関数として与えられる
ため、式は等温変態温度Ｔと保持時間ｔとの関数で表さ
れる。そこで、一般的な建築用高張力鋼の数鋼種を用い
て、Ａｒ3 〜Ａｒ3 −１００℃でのフェライトの等
温変態挙動を調査した結果、鋼種間での等温変態挙動の
違いをＡｒ3 変態点を用いて考慮することにより、Ａ
ｒ3 〜Ａｒ3 −１００℃でのフェライトの等温変態
挙動ｙが等温変態温度Ｔ℃と保持時間ｔ秒を用いて一律
に（２），（３）式で表されることを見出した。ｙ＝１
−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／（Ａｒ3 −
Ｔ））＊ｔ）3/2 ）…（２），△Ｔ＝Ａｒ3 −Ｔと
おくことより、ｙ＝１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９
−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ）…（３）しかし、この
（３）式はフェライト変態の進行割合を示すものであ
り、鋼材の機械的性質と相関があるフェライト分率を計
算するには（３）式に平衡状態におけるフェライト分率
をかける必要がある。そこで、平衡状態におけるフェラ
イト分率Ｆα（％）を実験的に求め、このＦα（％）が
Ａｒ3 と等温変態温度Ｔ（℃）との温度差△Ｔの関数
として（４）式のように近似され、Ａｒ3 〜Ａｒ3
−１００℃においては、等温変態温度Ｔ，保持時間ｔで
のフェライト分率Ｆ（％）が（５）式で求められること
を見出した。
において、反応速度係数は温度の関数として与えられる
ため、式は等温変態温度Ｔと保持時間ｔとの関数で表さ
れる。そこで、一般的な建築用高張力鋼の数鋼種を用い
て、Ａｒ3 〜Ａｒ3 −１００℃でのフェライトの等
温変態挙動を調査した結果、鋼種間での等温変態挙動の
違いをＡｒ3 変態点を用いて考慮することにより、Ａ
ｒ3 〜Ａｒ3 −１００℃でのフェライトの等温変態
挙動ｙが等温変態温度Ｔ℃と保持時間ｔ秒を用いて一律
に（２），（３）式で表されることを見出した。ｙ＝１
−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／（Ａｒ3 −
Ｔ））＊ｔ）3/2 ）…（２），△Ｔ＝Ａｒ3 −Ｔと
おくことより、ｙ＝１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９
−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ）…（３）しかし、この
（３）式はフェライト変態の進行割合を示すものであ
り、鋼材の機械的性質と相関があるフェライト分率を計
算するには（３）式に平衡状態におけるフェライト分率
をかける必要がある。そこで、平衡状態におけるフェラ
イト分率Ｆα（％）を実験的に求め、このＦα（％）が
Ａｒ3 と等温変態温度Ｔ（℃）との温度差△Ｔの関数
として（４）式のように近似され、Ａｒ3 〜Ａｒ3
−１００℃においては、等温変態温度Ｔ，保持時間ｔで
のフェライト分率Ｆ（％）が（５）式で求められること
を見出した。
【００２６】 Ｆα＝６５＋０．３４＊△―０．００１２＊△Ｔ2 …（４） Ｆ＝（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊ （６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2 ）…（５） ここで、△Ｔ＝Ａｒ3 −Ｔ 図１は予備冷却をＡｒ3 〜Ａｒ3 −１００℃の温度
域において温度Ｔで停止し、待機時間ｔを（１）式を満
たすように制御した場合の機械的特性を示すもので、引
張強度：４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、降伏比：７５％以下
が得られている。
域において温度Ｔで停止し、待機時間ｔを（１）式を満
たすように制御した場合の機械的特性を示すもので、引
張強度：４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、降伏比：７５％以下
が得られている。
【００２７】待機後の加速冷却速度：予備冷却・待機
後、未変態オーステナイトからベイナイトを生成させ、
低降伏比とするため、３℃／秒以上とする。表面硬度を
抑制し、板厚方向の材質均一性を保つため、１５℃／秒
以下とする。
後、未変態オーステナイトからベイナイトを生成させ、
低降伏比とするため、３℃／秒以上とする。表面硬度を
抑制し、板厚方向の材質均一性を保つため、１５℃／秒
以下とする。
【００２８】待機後の加速冷却停止温度：加速冷却時に
マルテンサイトが生成して靭性が劣化するのを避けるた
め、４００℃以上とし、ベイナイト変態を進行させ、強
度を確保させるため、６００℃未満とする。
マルテンサイトが生成して靭性が劣化するのを避けるた
め、４００℃以上とし、ベイナイト変態を進行させ、強
度を確保させるため、６００℃未満とする。
【００２９】以上の成分、製造条件により、低降伏比高
張力鋼におけるフェライト分率の制御が容易となり、建
築用の強度４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、降伏比７５％以下
の溶接性に優れた鋼材を生産性良く製造することが可能
となる。
張力鋼におけるフェライト分率の制御が容易となり、建
築用の強度４９０Ｎ／ｍｍ2 以上、降伏比７５％以下
の溶接性に優れた鋼材を生産性良く製造することが可能
となる。
【００３０】
【実施例】成分系、ならびに圧延、加速冷却条件を変え
て製造した鋼材の機械的性質を調べた。表１に化学成
分、表２に製造条件と機械的試験結果、ならびに、表面
と板厚中心部の硬度差を示す。表１における発明鋼と比
較鋼の区分は、化学成分、または、表２に示す鋼板製造
条件によるもので、必ずしも、化学成分によるものでは
ない。
て製造した鋼材の機械的性質を調べた。表１に化学成
分、表２に製造条件と機械的試験結果、ならびに、表面
と板厚中心部の硬度差を示す。表１における発明鋼と比
較鋼の区分は、化学成分、または、表２に示す鋼板製造
条件によるもので、必ずしも、化学成分によるものでは
ない。
【００３１】例えば、表１の比較鋼の区分中、本発明の
化学成分規定を外れるものは、鋼Ｎｏ．Ｎ，Ｏのみで、
その他の鋼は製造条件の規定が外れて、比較鋼となって
いる。表２の鋼Ａ〜Ｌまでに示すごとく、本発明の範囲
内にある成分系を用いて、かつ本発明で規定された圧延
条件・加速冷却条件を採用すれば、引張強度４９０Ｎ／
ｍｍ2 以上と７５％以下の降伏比（ＹＲ），さらに、
優れた靭性（V Ｅ0≧４７Ｊ）が得られ、板厚方向の
強度差も小さい。
化学成分規定を外れるものは、鋼Ｎｏ．Ｎ，Ｏのみで、
その他の鋼は製造条件の規定が外れて、比較鋼となって
いる。表２の鋼Ａ〜Ｌまでに示すごとく、本発明の範囲
内にある成分系を用いて、かつ本発明で規定された圧延
条件・加速冷却条件を採用すれば、引張強度４９０Ｎ／
ｍｍ2 以上と７５％以下の降伏比（ＹＲ），さらに、
優れた靭性（V Ｅ0≧４７Ｊ）が得られ、板厚方向の
強度差も小さい。
【００３２】一方、比較例鋼板Ｍのように予備冷却速度
が２℃／秒未満の場合、比較例鋼板Ｐのように予備冷却
間待機温度がＡｒ3 −１００℃未満の場合、比較例鋼
板Ｓのようにフェライト分率計算値Ｆが７５％を超える
場合、比較例鋼板Ｔのように待機後の加速冷却速度が３
℃／秒未満の場合、あるいは比較例鋼板Ｖのように待機
後の加速冷却停止温度が６００℃を越える場合には強度
不足を生じている。また、比較例鋼板Ｎ，ＯのようにＮ
ｂ，Ｍｏを過剰に添加した場合、比較例鋼板Ｑのように
冷却間待機温度がＡｒ3 を超える場合、あるいは比較
例鋼板Ｒのようにフェライト分率計算値Ｆが３０％未満
の場合には、降伏比が７５％を超えている。 さらに、
比較例鋼板Ｕのように待機後の加速冷却速度が１５℃／
秒を超える場合には、表面と板厚中心部の硬度差△Ｈｖ
が４０以上あり、板厚方向の材質差が大きい。比較例鋼
板Ｗのように待機後の加速冷却停止温度が４００℃未満
の場合には、靭性が不足している。
が２℃／秒未満の場合、比較例鋼板Ｐのように予備冷却
間待機温度がＡｒ3 −１００℃未満の場合、比較例鋼
板Ｓのようにフェライト分率計算値Ｆが７５％を超える
場合、比較例鋼板Ｔのように待機後の加速冷却速度が３
℃／秒未満の場合、あるいは比較例鋼板Ｖのように待機
後の加速冷却停止温度が６００℃を越える場合には強度
不足を生じている。また、比較例鋼板Ｎ，ＯのようにＮ
ｂ，Ｍｏを過剰に添加した場合、比較例鋼板Ｑのように
冷却間待機温度がＡｒ3 を超える場合、あるいは比較
例鋼板Ｒのようにフェライト分率計算値Ｆが３０％未満
の場合には、降伏比が７５％を超えている。 さらに、
比較例鋼板Ｕのように待機後の加速冷却速度が１５℃／
秒を超える場合には、表面と板厚中心部の硬度差△Ｈｖ
が４０以上あり、板厚方向の材質差が大きい。比較例鋼
板Ｗのように待機後の加速冷却停止温度が４００℃未満
の場合には、靭性が不足している。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】本発明は低降伏比鋼の製造法に関するも
ので、成分組成の調整と予備冷却・復熱処理における冷
却中断工程での温度と時間により、精度よくフェライト
分率の制御を可能とし、引張強度：４９０Ｎ／ｍｍ2
以上、降伏比：７５％以下の低降伏比鋼を、生産性良く
経済的に製造することが可能となる。
ので、成分組成の調整と予備冷却・復熱処理における冷
却中断工程での温度と時間により、精度よくフェライト
分率の制御を可能とし、引張強度：４９０Ｎ／ｍｍ2
以上、降伏比：７５％以下の低降伏比鋼を、生産性良く
経済的に製造することが可能となる。
【図１】降伏比におよぼすフェライト分率の影響を示す
図
図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪 稔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA04 AA05 AA11 AA14 AA16 AA19 AA21 AA22 AA23 AA27 AA29 AA31 AA35 AA36 BA01 CA02 CB02 CC03 CC04 CD02 CD03
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１８％，
Ｓｉ：０．０５〜０．５％，Ｍｎ：０．６〜１．７％、
Ａｌ：０．０８％以下で、残部がＦｅおよび不可避不純
物からなる鋼を、１０００℃以上に加熱後、Ａｒ3 変
態点以上の温度域において圧下率が５０％以上の熱間圧
延を行った後、続いて、Ａｒ3 以上の温度から冷却速
度２℃／秒以上の予備冷却を開始し、その後、Ａｒ3
以下Ａｒ3 - １００℃以上の温度（予備冷却停止温度Ｔ
℃）において予備冷却を一旦中断し、（１）式を満足す
る時間ｔ（秒）の間待機した後、再び３℃／sec 以上
１５℃／sec 以下の冷却速度で４００〜６００℃の温
度域まで加速冷却することを特徴とする低降伏比鋼の製
造方法。 ３０≦（１−ｅｘｐ（−（ｅｘｐ（−３．９−１１／△Ｔ）＊ｔ）3/2 ））＊ （６５＋０．３４＊△Ｔ−０．００１２＊△Ｔ2 ）≦７５…（１） ここで、△Ｔ：Ａｒ3 と予備冷却停止温度Ｔ（℃）の
温度差（＝Ａｒ3 −Ｔ），ｔ：待機時間（秒） - 【請求項２】 上記合金成分組成に加え、Ｃｕ：０．０
５〜１．０％，Ｎｉ：０．０５〜０．８％，Ｃｒ：０．
０５〜１．０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％，Ｎｂ：
０．００５〜０．１％，Ｖ：０．００５〜０．１％およ
びＴｉ：０．００５〜０．０３％のうち一種または二種
以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の低降
伏比鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25406998A JP2000087138A (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 低降伏比鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25406998A JP2000087138A (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 低降伏比鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000087138A true JP2000087138A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17259798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25406998A Pending JP2000087138A (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 低降伏比鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000087138A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007056294A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Kobe Steel Ltd | 低降伏比高強度高靭性鋼板の製造方法 |
| JP2012102393A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-05-31 | Jfe Steel Corp | 非調質低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法 |
| JP2014177669A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Jfe Steel Corp | 非調質低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法 |
-
1998
- 1998-09-08 JP JP25406998A patent/JP2000087138A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007056294A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Kobe Steel Ltd | 低降伏比高強度高靭性鋼板の製造方法 |
| JP4630158B2 (ja) * | 2005-08-23 | 2011-02-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 低降伏比高強度高靭性鋼板の製造方法 |
| JP2012102393A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-05-31 | Jfe Steel Corp | 非調質低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法 |
| JP2014177669A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Jfe Steel Corp | 非調質低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |