JP2000192143A

JP2000192143A - 均質性に優れた非調質高張力鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2000192143A
Application number: JP10370390A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Aoki; 雅弘青木
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】Ａr₃以下で圧延終了する非調質高張力鋼板の
製造において、機械的性質の均質性に優れ、しかも実操
業に適用しやすい、非調質高張力鋼板の製造方法を提案
する。【解決手段】Ｃ、Si、Mn、Nb、Al、Ti、Ｎ、Cu、Ni、C
r、Mo、Ｖ、Ca、REM を特定した鋼板の製造方法におい
て、熱間圧延時の粗圧延に際しては、鋼板長手方向端部
を減厚することにより、次いで行う仕上げ圧延の２相温
度域における累積圧下率が、鋼板長手方向中央部よりも
鋼板長手方向端部で小さくなるようにするとともに、仕
上げ圧延に際しては、鋼板長手方向中央部の圧延終了温
度が（Ａr₃−60℃）以下になるようにして熱間圧延す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラインパイプ，圧
力容器，建設機械，造船，橋梁，タンク等に用いられる
引張強さ500MPa級以上の非調質高張力鋼板の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、非調質高張力鋼板の製造工程に
おいて、鋼板長手方向（すなわち、圧延方向）の先端部
および尾端部では、加熱−圧延中の温度履歴が中央部の
それとは異なるために、先端部および尾端部の強度は中
央部のそれよりも高くなり、均質な材質が得られない。
とくに、未再結晶温度域や２相温度域で圧延した場合に
は、この強度差が顕著に現れる。したがって、必要な品
質基準を満たした製品とするためには、これら端部を除
去することが必要となり、歩止の低下をまぬがれない。
このような問題を解決するため、これまでにも幾つかの
提案が行われてきた。例えば、特開平７−126744号公報
には、圧延中の温度偏差を少なくし、Ａr₃以上で圧延を
終了する方法が、また、特開平１−176025号公報には、
Ti含有鋼のスラブ端部の温度を中央部の温度よりも高く
してTiの固溶量に差をつける方法が開示されている。さ
らに、特開平１−176028号公報には、前記特開平１−17
6025号公報の方法に追加して、端部における加速冷却の
時間を短くする方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記開
示技術のうち、Ａr₃以上で圧延を終了する方法では、高
強度、高靱性を得るには合金元素の添加に頼らざるをえ
ないので、溶接性の低下や経済性の面での不利を招くこ
とになる。圧延前のスラブ温度に差をつける方法では、
加熱炉への挿入温度、加熱時間、炉温設定を厳しく管理
する必要があるため、これを実操業に適用するには多く
の困難を伴い現実的な方法であるとは言えない。また、
加速冷却を行う方法では、厳しい２相域圧延が必要な場
合に、その効果が小さくなるという問題がある。

【０００４】そこで、本発明は、従来技術が抱えてい
る、上記問題を解決することにあり、Ａr₃以下での圧延
終了を前提とした非調質高張力鋼板の製造において、機
械的性質の均質性に優れ、しかも実操業に適用しやす
い、非調質高張力鋼板の製造方法を提案することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題解
決に向けて鋭意研究した結果、粗圧延を終えた段階の圧
延中間材の圧延長手方向断面厚みに変化を与えることに
より、優れた効果が得られることを知見し、本発明を完
成するに至った。すなわち、本発明は、Ｃ：0.03〜0.20
wt％、Si：0.05〜0.50wt％、Mn：0.30〜2.50wt％、Nb：
0.005 〜0.06wt％、Al：0.01〜0.10wt％、Ti：0.050 wt
％以下、Ｎ：0.007 wt％以下を含み、かつCu：0.05〜1.
30wt％、Ni：0.10〜10.0wt％、Cr：0.05〜1.50wt％、M
o：0.03〜0.50wt％、Ｖ：0.01〜0.15wt％、Ca：0.0005
〜0.0040wt％、REM ：0.001 〜0.020 wt％から選ばれる
いずれか１種または２種以上を含有し、残部はFeおよび
不可避的不純物の組成からなる鋼板の製造方法におい
て、熱間圧延時の粗圧延に際しては、鋼板長手方向端部
を減厚することにより、次いで行う仕上げ圧延の２相温
度域における累積圧下率が、鋼板長手方向中央部よりも
鋼板長手方向端部で小さくなるようにするとともに、仕
上げ圧延に際しては、鋼板長手方向中央部の圧延終了温
度が（Ａr₃−60℃）以下になるようにして熱間圧延する
ものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明において、成分組成
および製造条件を上記範囲に限定した理由について説明
する。Ｃ：0.03〜0.20wt％Ｃは、焼入れ性と強度を確保するために必要な元素であ
り、目標とする強度を得るためには、0.03wt％以上を添
加することが必要である。一方、添加量が0.20wt％を超
えると、母材靱性および溶接熱影響部（以下、「ＨＡ
Ｚ」と略記する）靱性が劣化するので、0.20wt％を上限
とする。

【０００７】Si：0.05〜0.50wt％ Siは、脱酸を促進し、かつ強度を高める上で有効な元素
である。これらの効果を発揮させるためには、0.05wt％
以上添加する必要があるが、過度に添加すると、母材靱
性およびＨＡＺ靱性が劣化するので、0.05〜0.50wt％の
範囲で添加する。

【０００８】Mn：0.30〜2.50wt％ Mnは、靱性を損なうことなく、強度を上昇させる有用な
元素である。このような効果を得るためには、少なくと
も0.30wt％以上の添加が必要である。しかし、過度に添
加すると、加工性が劣化するので、添加量の上限は2.50
wt％とする。

【０００９】Al：0.01〜0.10wt％ Alは、鋼の脱酸と組織の微細化のために、少なくとも0.
01wt％は添加する必要があるが、過度に添加すると、鋼
中で酸化物系介在物が多量に生成し、靱性を損なうの
で、その上限を0.10wt％とする。

【００１０】Nb：0.005 〜0.06wt％ Nbは、鋳片加熱時のオーステナイト粒の粗大化を防止
し、また圧延時の細粒化、強化等に有効な元素である。
これらの効果を発揮させるためには、0.005 wt％以上の
添加が必要である。しかし、Nb量が0.06wt％を超える
と、ＨＡＺ靱性が劣化するので、0.005 〜0.06wt％の範
囲で添加する。

【００１１】Ti：0.050 wt％以下 Tiは、溶接部の粗粒化防止に、また、析出強化による強
度の向上に寄与する元素である。しかし、Ti量が0.050
wt％を超えると、靱性が劣化するので、0.050wt％以下
の範囲で添加する。

【００１２】Ｎ：0.007 wt％以下Ｎは、Alと結合してAlＮとなり、鋳片加熱時の結晶粒の
粗大化防止に寄与する元素である。しかし、Ｎを多量に
含有すると、ＨＡＺ靱性が劣化するので、上限を0.007w
t ％以下とする。

【００１３】以上述べた基本成分に加えて、強度および
／または靱性の向上のために、以下に述べる元素の少な
くとも１種を添加する。 Cu：0.05〜1.30wt％ Cuは、固溶強化および析出強化に有効な元素である。こ
れらの効果を得るためには、0.05wt％以上、（とくに、
析出強化を利用するためには0.5 wt％以上）の添加が必
要である。しかし、1.30wt％を超えて添加しても、さら
なる効果が得られなくなるので、0.05〜1.30wt％の範囲
で添加する。

【００１４】Ni：0.10〜10.0wt％ Niは、靱性を大幅に改善する効果を有し、低温用途には
添加することが望ましい元素である。このような効果
は、0.10wt％以上の添加で得られるが、10.0wt％を超え
て添加しても、さらなる効果が得られなくなるので、Ni
量は0.10〜10.0wt％の範囲とする。

【００１５】Cr：0.05〜1.50wt％ Crは、鋼の強度を確保するのに有効な元素であり、その
効果は0.05wt％以上の添加で得られる。しかし、Crを過
度に添加すると溶接性が劣化するので、Cr量は1.50wt％
を上限とする。

【００１６】Mo：0.03〜0.50wt％ Moは、少量でも鋼の強度と靱性を向上させる有用な元素
である。これらの効果は、0.03wt％以上の添加で発揮さ
れるが、過度に添加すると、溶接性が劣化する。このた
め、Mo量は、0.03〜0.50wt％とする。

【００１７】Ｖ：0.01〜0.15wt％Ｖは、析出強化による強度上昇に有効な元素である。こ
の効果を発揮させるためには、0.01wt％の以上の添加が
必要である。しかし、0.15wt％を超えて添加すると、溶
接性およびＨＡＺ靱性が劣化するので、0.01〜0.15wt％
の範囲で添加する。

【００１８】Ca：0.0005〜0.0040wt％ Caは、MnＳを球状化させることを通じて、靱性を向上さ
せる元素である。この効果は、0.0005wt％以上の添加で
発揮されるが、0.0040wt％を超えて添加すると、酸化物
系介在物が増大して、靱性が劣化するので、その添加量
は0.0040wt％を上限とする。

【００１９】REM ：0.001 〜0.020 wt％ REM （稀土類元素）は、Caと同様の機構により、靱性を
向上させる元素であり、この効果は0.001 wt％以上の添
加で発揮される。一方、0.020 wt％を超えて添加する
と、酸化物系介在物の増大を招いて靱性が劣化するの
で、0.001 〜0.020wt％の範囲で添加する。

【００２０】次に本発明における、製造条件について述
べる。図１は、成分組成が本発明範囲に入る鋼を、熱間
圧延したときの、圧延終了温度が引張特性（ＹＳ、Ｔ
Ｓ）に及ぼす影響を調べた結果である。図１から、Ｙ
Ｓ、ＴＳともに、圧延終了温度がＡr₃以下になると増加
することがわかる。また、図２は、Ａr₃以下の２相温度
域における累積圧下率と強度との関係を調べたものであ
る。この図から、２相温度域における累積圧下率が大き
くなると、ＹＳ、ＴＳが増加すると言える。ところが、
通常の熱間圧延では、鋼板の先端部あるいは尾端部は、
圧延中の冷却により、中央部よりも、温度低下が大きく
なり、圧延終了温度が、中央部よりも低くなってしま
う。このために、とくにＡr₃以下で圧延を行った場合
に、鋼板の先端部や尾端部の強度は、中央部のそれより
も高くなるのである。

【００２１】そこで、発明者らは、これらの図で示され
た現象を利用して、鋼板内の機械的性質の均質化を図る
ことを検討した。その結果、通常操業の下では強度が高
くなる部位に相当する、圧延方向端部（先端部、尾端
部）で、Ａr₃以下における累積圧下率を低減すれば、端
部と中央部（端部を除く部分）との強度差が解消され、
均質化がはかられることを確認した。

【００２２】鋼板長手方向端部の累積圧下率を低減する
ための具体的方法は、熱間圧延の粗圧延で得られる圧延
中間材（以下、単に中間材と略記する）の形状を、図１
のように、長手方向の端部（先端部および／または尾端
部）で中央部よりも薄厚になるように断面形状を整えて
おき、この中間材を、次いで行う仕上げ圧延に供すれば
よい。このとき、中間材の端部と中央部の厚み差は 1/4
〜1/2 ｔ(t：中央部の厚み) 程度が望ましく、また薄厚
部分の圧延方向長さは、0.1 〜0.4 ｍ程度の範囲が望ま
しい。粗圧延段階で、図１に示すような形状に圧延加工
するには、例えば、粗圧延において、圧延素材を圧延ロ
ールで１回〜複数回の噛み込みを行い、その後、ロール
の開度を上げて通常の圧延を行う方法が好適である。な
お、この粗圧延はＡr₃以上の温度で行うものとする。

【００２３】上述したような手段により、粗圧延で所望
の断面形状の中間材とした後、この中間材を最終板厚ま
で仕上げ圧延する。このとき、２相温度域での累積圧下
率が、鋼板端部では中央部よりも、小さくなるように熱
間圧延する必要がある。そのためには、例えば、粗圧延
により中間材まで圧延したのち、所定の温度まで冷却
し、その後仕上げ圧延を行うのがよい。ここに、仕上げ
圧延は、できれは図４に示すように、Ａr₃変態点より上
で圧延を一旦中断し、鋼板全長にわたりＡr₃変態点以下
になる温度まで冷却し、その後、再度圧延を開始するの
が望ましい。このように、圧延を中断をした場合には、
とくに、端部の厚みは中央部に比較して薄いので、冷却
が速く、圧延終了温度が低下することが懸念される。し
かし、圧延終了温度の強度への影響は、図１で示したよ
うに、（Ａr₃変態点−60℃以下）では少なくなるので、
鋼板長手方向中央部の温度が（Ａr₃変態点一60℃）以下
で圧延終了するように圧延を行うことが極めて効果的で
ある。ただし、過度の低温圧延は靱性の劣化、延性の劣
化を招くので、圧延終了温度の下限はＡr₃−120 ℃程度
とするのが望ましい。

【００２４】

【実施例】表１に示す成分組成の鋼スラブに粗圧延を施
して、仕上げ圧延前の中間材先端部の厚みを減厚し、こ
れを仕上げ圧延することによって、Ａr₃以下の２相温度
域での累積圧下率を、表２に示すように調整して圧延し
た。かくして得られた鋼板長手方向の２位置の、それぞ
れ板幅方向全厚の位置から、ＪＩＳ５号試験片を採取し
て引張試験に供した。鋼板長手方向における試験片の採
取位置は、鋼板先端の板端から100 mmの位置（先端部）
と、鋼板の長手方向中央位置（中央部）の２か所とし
た。鋼板長手方向の先端部と中央部の引張試験により、
降伏強さＹＳと引張強さＴＳを測定し、それぞれ両位置
の値の差を求めた。その結果を、併せて表２に示す。な
お、尾端部についても引張試験を実施したが、先端部と
同様な値が得られたので表への記載を省略した。

【００２５】表２より、比較例における強度の差は20〜
33 MPaであるのに対して、発明例でのそれは、15〜21 M
Paまで減少し、均一な材質が得られることがわかる。な
お、実施例は主として600 MPa 級鋼の場合であるが、こ
のような効果は、この強度レベルだけではなく、500 〜
800 MPa 級鋼の広い強度範囲の鋼板に適用できることを
確認した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粗圧延により、仕上げ中間材の厚みを長手方向端部で減
厚し、端部におけるＡr₃変態点以下の２相温度域での累
積圧下率を中央部のそれよりも小さくして熱間圧延する
ので、端部の強度を有効に低下させることができ、鋼板
長手方向で均質な機械的性質を得ることが可能になる。
しかも、本発明は、圧延時にさほど厳密な温度制御を必
要としないので、実操業への適用が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧延終了温度が引張特性に及ぼす影響を示すグ
ラフである。

【図２】２相温度域における累積圧下率が引張特性に及
ぼす影響を示すグラフである。

【図３】仕上げ圧延前の中間材の長手方向断面形状を表
す斜視図である。

【図４】先端部および中央部の温度履歴を示す摸式図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.03〜0.20wt％、 Si：0.05〜0.50wt％、 Mn：0.30〜2.50wt％、 Al：0.01〜0.10wt％、 Nb：0.005 〜0.06wt％、 Ti：0.050 wt％以下、Ｎ：0.007 wt％以下を含み、かつ Cu：0.05〜1.30wt％、 Ni：0.10〜10.0wt％、 Cr：0.05〜1.50wt％、 Mo：0.03〜0.50wt％、Ｖ：0.01〜0.15wt％、 Ca：0.0005〜0.0040wt％、 REM ：0.001 〜0.020 wt％から選ばれるいずれか１種または２種以上を含有し、残
部はFeおよび不可避的不純物の組成からなる鋼板の製造
方法において、熱間圧延時の粗圧延に際しては、鋼板長
手方向端部を減厚することにより、次いで行う仕上げ圧
延の２相温度域における累積圧下率が、鋼板長手方向中
央部よりも鋼板長手方向端部で小さくなるようにすると
ともに、仕上げ圧延に際しては、鋼板長手方向中央部の
圧延終了温度が（Ａr₃−60℃）以下になるようにして熱
間圧延することを特徴とする、均質性に優れた非調質高
張力鋼板の製造方法。