JP2002003942A - 材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の製造方法 - Google Patents
材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の製造方法Info
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- JP2002003942A JP2002003942A JP2000179035A JP2000179035A JP2002003942A JP 2002003942 A JP2002003942 A JP 2002003942A JP 2000179035 A JP2000179035 A JP 2000179035A JP 2000179035 A JP2000179035 A JP 2000179035A JP 2002003942 A JP2002003942 A JP 2002003942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼を効率的に
製造できる方法を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０２〜０．２５％、
Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．５
％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなる鋼を所定の条件で圧延・
冷却した後、焼戻し工程において、Ａｃ1 〜Ａｃ1 ＋８
０℃の温度に加熱した溶融塩を噴射することによって、
鋼板を２℃／ｓ以上の昇温速度で急速かつ均一に加熱す
ることを特徴とする材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の
製造方法。好ましくは、鋼板に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，Ｂ，Ｃ
ａ，Ｍｇ，Ｒｅｍの１種以上を、さらに適量添加する。
製造できる方法を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：０．０２〜０．２５％、
Ｓｉ：０．０２〜２．５％、Ｍｎ：０．３０〜３．５
％、Ａｌ：０．００２〜０．１０％を含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなる鋼を所定の条件で圧延・
冷却した後、焼戻し工程において、Ａｃ1 〜Ａｃ1 ＋８
０℃の温度に加熱した溶融塩を噴射することによって、
鋼板を２℃／ｓ以上の昇温速度で急速かつ均一に加熱す
ることを特徴とする材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の
製造方法。好ましくは、鋼板に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，Ｂ，Ｃ
ａ，Ｍｇ，Ｒｅｍの１種以上を、さらに適量添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融塩噴射加熱を利
用した焼戻し処理により、構造物の部材として使用され
る材質偏差の小さい高強度高靭性低降伏比鋼を効率的に
製造する方法に関するものである。
用した焼戻し処理により、構造物の部材として使用され
る材質偏差の小さい高強度高靭性低降伏比鋼を効率的に
製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】地震に遭遇した場合の建築物の耐震性を
高めるためには、降伏比の低い鋼材を構造部材として使
用することが有効であることが近年明らかにされてき
た。このため低降伏比化を狙って、例えば特開昭６３−
２９３１１０号公報、特開昭５９−２１１５２８号公報
等に記載されているような製造法が開発されてきた。こ
れらの方法はいずれも熱間圧延終了後、所定の温度まで
鋼材の温度が低下するのを待ってから急冷する製造法で
あり、フェライトとベイナイト／マルテンサイトの混合
組織とすることにより降伏比を低下させるものである。
しかし、このような製造法はフェライトが空冷時に生成
するため、その粒径が粗大となり靭性が劣化する。
高めるためには、降伏比の低い鋼材を構造部材として使
用することが有効であることが近年明らかにされてき
た。このため低降伏比化を狙って、例えば特開昭６３−
２９３１１０号公報、特開昭５９−２１１５２８号公報
等に記載されているような製造法が開発されてきた。こ
れらの方法はいずれも熱間圧延終了後、所定の温度まで
鋼材の温度が低下するのを待ってから急冷する製造法で
あり、フェライトとベイナイト／マルテンサイトの混合
組織とすることにより降伏比を低下させるものである。
しかし、このような製造法はフェライトが空冷時に生成
するため、その粒径が粗大となり靭性が劣化する。
【０００３】他の製造法としては、特開昭６３−２８６
５１７号公報に見られるように、圧延終了後Ａｃ1 点以
上の二相温度域で熱処理を施す方法がある。この方法も
低降伏比化には有効であるが、高温の熱処理によって、
もとの金属組織が再結晶、変態により粗大化し、やはり
靭性が劣化してしまう。
５１７号公報に見られるように、圧延終了後Ａｃ1 点以
上の二相温度域で熱処理を施す方法がある。この方法も
低降伏比化には有効であるが、高温の熱処理によって、
もとの金属組織が再結晶、変態により粗大化し、やはり
靭性が劣化してしまう。
【０００４】さらに特開平５−２５５７４２号公報等に
見られるように、焼入れ組織を有する鋼を、二相域まで
急速に焼戻すことによって靭性を損なわずに降伏比を低
下させる方法がある。これは熱処理炉を目標温度よりも
高い温度に設定することで焼戻し時の昇温速度を大きく
することを特徴としており、炭化物の凝集粗大化、転位
密度減少の抑制、微細硬質相の生成によって、高強度高
靭性低降伏比化と焼戻し時間短縮の両立をはかる技術で
ある。しかしこの方法では、焼戻し時に鋼板端部の過加
熱は避けられず、鋼板全体の安定した材質が得られ難い
という大きな欠点を有している。
見られるように、焼入れ組織を有する鋼を、二相域まで
急速に焼戻すことによって靭性を損なわずに降伏比を低
下させる方法がある。これは熱処理炉を目標温度よりも
高い温度に設定することで焼戻し時の昇温速度を大きく
することを特徴としており、炭化物の凝集粗大化、転位
密度減少の抑制、微細硬質相の生成によって、高強度高
靭性低降伏比化と焼戻し時間短縮の両立をはかる技術で
ある。しかしこの方法では、焼戻し時に鋼板端部の過加
熱は避けられず、鋼板全体の安定した材質が得られ難い
という大きな欠点を有している。
【０００５】この端部過加熱による材質変動の影響を避
ける手段として、例えば特開平８−１４３９５６号公報
に開示されているように、鋼板四周端の１００〜２００
mmの範囲と端面に耐火塗料を塗布する方法があるが、前
記特開平５−２５５７４２号公報により改善された熱処
理効率を著しく低下させるものであり、熱処理の効率化
と材質偏差の防止を両立させる技術は未だ確立されてい
ないのが現状である。
ける手段として、例えば特開平８−１４３９５６号公報
に開示されているように、鋼板四周端の１００〜２００
mmの範囲と端面に耐火塗料を塗布する方法があるが、前
記特開平５−２５５７４２号公報により改善された熱処
理効率を著しく低下させるものであり、熱処理の効率化
と材質偏差の防止を両立させる技術は未だ確立されてい
ないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした問題
点を解決し、材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼を効率的
に製造できる方法を提供することを目的としている。
点を解決し、材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼を効率的
に製造できる方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明は焼戻し工程において溶融塩噴射を利用す
ることによって均一かつ急速な加熱を行い、材質偏差の
小さい高強度高靭性低降伏比鋼を提供するもので、その
要旨とするところは下記の通りである。 （１）質量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．２５％、 Ｓｉ：０．０２〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０〜３．５％、 Ａｌ：０．００２〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を
Ａｃ3 以上の温度域に加熱後、Ａｒ3 〜９００℃の温度
域で全圧下率の２０％以上の熱間圧延を加え、可及的速
やかに冷却を開始し、５℃／ｓ以上の冷却速度で４５０
℃以下まで冷却を行った後、焼戻しにおいて、Ａｃ1 〜
Ａｃ1 ＋８０℃の温度に加熱した溶融塩を噴射すること
によって、鋼板を２℃／ｓ以上の昇温速度で急速かつ均
一に加熱することを特徴とする材質偏差の小さい強靭低
降伏比鋼の製造方法。
めに、本発明は焼戻し工程において溶融塩噴射を利用す
ることによって均一かつ急速な加熱を行い、材質偏差の
小さい高強度高靭性低降伏比鋼を提供するもので、その
要旨とするところは下記の通りである。 （１）質量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．２５％、 Ｓｉ：０．０２〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０〜３．５％、 Ａｌ：０．００２〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を
Ａｃ3 以上の温度域に加熱後、Ａｒ3 〜９００℃の温度
域で全圧下率の２０％以上の熱間圧延を加え、可及的速
やかに冷却を開始し、５℃／ｓ以上の冷却速度で４５０
℃以下まで冷却を行った後、焼戻しにおいて、Ａｃ1 〜
Ａｃ1 ＋８０℃の温度に加熱した溶融塩を噴射すること
によって、鋼板を２℃／ｓ以上の昇温速度で急速かつ均
一に加熱することを特徴とする材質偏差の小さい強靭低
降伏比鋼の製造方法。
【０００８】（２）質量％で、 Ｔｉ：０．００２〜０．１０％、 Ｎｂ：０．００２〜０．１０％、 Ｚｒ：０．００３〜０．１０％、 Ｔａ：０．００５〜０．２０％、 Ｃｕ：０．０５〜３．０％、 Ｎｉ：０．０５〜１０．０％、 Ｃｒ：０．０５〜１０．０％、 Ｍｏ：０．０５〜３．５％、 Ｃｏ：０．０５〜１０．０％、 Ｗ ：０．０１〜２．０％、 Ｖ ：０．００２〜０．５０％、 Ｂ ：０．０００３〜０．００２５％、 Ｃａ：０．０００３〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％、 Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％ の１種以上を含有することを特徴とする前記（１）に記
載の材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の製造方法。
載の材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。まず本発明の根幹をなす技術思想について述べ
る。調質鋼の金属組織はマルテンサイト、ベイナイト、
あるいはそれらの混合組織となる場合が多い。通常、焼
戻しにより析出した微細なセメンタイト等の炭化物は可
動転位を固着するため、降伏強度が高くなり、降伏比は
９０％程度と非常に高く、耐震性には不利である。その
ため、焼入れ前にある程度の量のフェライトを生成させ
て、軟質のフェライトと硬質のベイナイトまたはマルテ
ンサイトの混合組織として降伏比を下げる方法がとられ
てきた。しかし、この手法では空冷時にフェライト粒径
が粗大化し靭性が劣化する。
する。まず本発明の根幹をなす技術思想について述べ
る。調質鋼の金属組織はマルテンサイト、ベイナイト、
あるいはそれらの混合組織となる場合が多い。通常、焼
戻しにより析出した微細なセメンタイト等の炭化物は可
動転位を固着するため、降伏強度が高くなり、降伏比は
９０％程度と非常に高く、耐震性には不利である。その
ため、焼入れ前にある程度の量のフェライトを生成させ
て、軟質のフェライトと硬質のベイナイトまたはマルテ
ンサイトの混合組織として降伏比を下げる方法がとられ
てきた。しかし、この手法では空冷時にフェライト粒径
が粗大化し靭性が劣化する。
【００１０】また、焼入れ後にＡｃ1 点以上の二相域で
熱処理をすることにより、焼戻しベイナイトまたはマル
テンサイト中のラス状組織を再結晶させて降伏点を低下
させるとともに、二相域で生じたオーステナイトからマ
ルテンサイトや残留オーステナイトを生成させることに
よって、降伏比を下げる手法もとられてきた。
熱処理をすることにより、焼戻しベイナイトまたはマル
テンサイト中のラス状組織を再結晶させて降伏点を低下
させるとともに、二相域で生じたオーステナイトからマ
ルテンサイトや残留オーステナイトを生成させることに
よって、降伏比を下げる手法もとられてきた。
【００１１】しかし、靭性を良好に保つためにはラスの
状態を保存しなければならず、ラスが再結晶してその形
状がくずれると、やはり強度・靭性が低下してしまう。
すなわち、良好な強度・靭性を確保するためには、焼入
れ時の変態により導入された転位や、加工によりオース
テナイトから引き継がれた転位が焼戻し時に消滅するの
を最小限に抑えつつ、焼戻しによって生成するセメンタ
イトを微細に保ち、ラス状組織の回復・再結晶を抑制す
る必要がある。生産性を阻害せずに上述の組織状態を実
現するためには、焼戻し時の昇温速度を大きくすること
が必要である。
状態を保存しなければならず、ラスが再結晶してその形
状がくずれると、やはり強度・靭性が低下してしまう。
すなわち、良好な強度・靭性を確保するためには、焼入
れ時の変態により導入された転位や、加工によりオース
テナイトから引き継がれた転位が焼戻し時に消滅するの
を最小限に抑えつつ、焼戻しによって生成するセメンタ
イトを微細に保ち、ラス状組織の回復・再結晶を抑制す
る必要がある。生産性を阻害せずに上述の組織状態を実
現するためには、焼戻し時の昇温速度を大きくすること
が必要である。
【００１２】しかし、一般に気体−固体間の熱伝導率は
きわめて小さく、気体の単位体積当りの熱保有量も小さ
いため、従来の炉加熱では、均一性を保とうとすると十
分な昇温速度で加熱できず、昇温速度を大きくするため
に設定炉温を高めると温度偏差が大きくなるという問題
があった。
きわめて小さく、気体の単位体積当りの熱保有量も小さ
いため、従来の炉加熱では、均一性を保とうとすると十
分な昇温速度で加熱できず、昇温速度を大きくするため
に設定炉温を高めると温度偏差が大きくなるという問題
があった。
【００１３】急速に加熱するその他の手段としては誘導
加熱や通電加熱があり、特に誘導加熱は大径パイプ等で
すでに使用されている。しかし鋼板の場合は、実際に製
造される板厚や幅の種類がきわめて多いこともあり、鋼
板全体での温度均一性を確保することは現状では極めて
困難である。
加熱や通電加熱があり、特に誘導加熱は大径パイプ等で
すでに使用されている。しかし鋼板の場合は、実際に製
造される板厚や幅の種類がきわめて多いこともあり、鋼
板全体での温度均一性を確保することは現状では極めて
困難である。
【００１４】そこで本発明者らは、溶融塩という液体の
熱媒体を利用することを想到し、その鋼板加熱への適用
を鋭意検討の結果、加熱された溶融塩の噴射によって鋼
板の均一かつ急速な加熱が可能となり、強靭低降伏比化
と熱処理時間短縮が両立できることを見出すにいたっ
た。すなわち、液体−固体接触による高い熱伝導率がと
れるために、きわめて高いエネルギー効率がとれる上
に、塩温度を制御することにより過加熱は避けられ、さ
らに鋼板上下面からの溶融塩噴射により均一に加熱され
るため、材質偏差の小さい高強度高靭性低降伏比鋼が効
率的に製造できるのである。
熱媒体を利用することを想到し、その鋼板加熱への適用
を鋭意検討の結果、加熱された溶融塩の噴射によって鋼
板の均一かつ急速な加熱が可能となり、強靭低降伏比化
と熱処理時間短縮が両立できることを見出すにいたっ
た。すなわち、液体−固体接触による高い熱伝導率がと
れるために、きわめて高いエネルギー効率がとれる上
に、塩温度を制御することにより過加熱は避けられ、さ
らに鋼板上下面からの溶融塩噴射により均一に加熱され
るため、材質偏差の小さい高強度高靭性低降伏比鋼が効
率的に製造できるのである。
【００１５】なお、溶融塩の利用に関しては、特公昭６
３−１５３３２号公報などでは塩浴中に冷延鋼帯を浸漬
することにより加熱・冷却する方法が記載されている。
また特開平３−２１１２２５号公報などには沸騰現象が
ないことを利用して高温鋼板の均一冷却が可能であるこ
とが記載されている。しかしながら、高温の溶融塩を噴
射することにより鋼板を加熱し、炉加熱による急速焼戻
し時に問題となる温度偏差の解決と、さらなる低降伏比
鋼の強度・靭性向上の目的での利用はこれまでに全く報
告されていない。
３−１５３３２号公報などでは塩浴中に冷延鋼帯を浸漬
することにより加熱・冷却する方法が記載されている。
また特開平３−２１１２２５号公報などには沸騰現象が
ないことを利用して高温鋼板の均一冷却が可能であるこ
とが記載されている。しかしながら、高温の溶融塩を噴
射することにより鋼板を加熱し、炉加熱による急速焼戻
し時に問題となる温度偏差の解決と、さらなる低降伏比
鋼の強度・靭性向上の目的での利用はこれまでに全く報
告されていない。
【００１６】本発明で用いる溶融塩としては、硝酸塩
（例えば、硝酸ナトリウムＮａＮＯ3の単塩、硝酸カリ
ウムＫＮＯ3 の単塩、硝酸ナトリウムと硝酸カリウムと
の混合塩）もしくは前記硝酸塩と亜硝酸ナトリウムＮａ
ＮＯ2 との混合塩が望ましい。その理由は繰り返し使用
しても安定であること、ポンプなどで水と同様に配管中
を輸送しノズルから噴射できること、装置を一般鋼材で
構成できることなどである。
（例えば、硝酸ナトリウムＮａＮＯ3の単塩、硝酸カリ
ウムＫＮＯ3 の単塩、硝酸ナトリウムと硝酸カリウムと
の混合塩）もしくは前記硝酸塩と亜硝酸ナトリウムＮａ
ＮＯ2 との混合塩が望ましい。その理由は繰り返し使用
しても安定であること、ポンプなどで水と同様に配管中
を輸送しノズルから噴射できること、装置を一般鋼材で
構成できることなどである。
【００１７】また、溶融塩の加熱は、電気炉による加熱
など、溶融塩をＡｃ1 〜Ａｃ1 ＋８０℃の温度に加熱可
能ないかなる方法で加熱してもよく、熱電対などの実測
により温度管理することが好ましい。
など、溶融塩をＡｃ1 〜Ａｃ1 ＋８０℃の温度に加熱可
能ないかなる方法で加熱してもよく、熱電対などの実測
により温度管理することが好ましい。
【００１８】次に本発明の成分限定理由について説明す
る。Ｃは鋼材を強化するために不可欠な元素であって、
０．０２％未満の含有量では十分な強度が得られない。
一方、その含有量が０．２５％を超えると溶接部の靭性
が損なわれる。
る。Ｃは鋼材を強化するために不可欠な元素であって、
０．０２％未満の含有量では十分な強度が得られない。
一方、その含有量が０．２５％を超えると溶接部の靭性
が損なわれる。
【００１９】Ｓｉは脱酸を促進しかつ強度を上げるのに
効果的な元素であるので０．０２％以上添加するが、
２．５％を超えると溶接性を劣化させ鋼の表面性状を損
なう。
効果的な元素であるので０．０２％以上添加するが、
２．５％を超えると溶接性を劣化させ鋼の表面性状を損
なう。
【００２０】Ｍｎは低温靭性を向上させる元素として有
効であるが、０．３０％未満の含有量では十分な効果が
得られない。一方、３．５％以上添加すると溶接割れ性
を促進させるおそれがある。
効であるが、０．３０％未満の含有量では十分な効果が
得られない。一方、３．５％以上添加すると溶接割れ性
を促進させるおそれがある。
【００２１】Ａｌは脱酸剤として有効であり結晶粒の微
細化にも有効であるため添加する。０．００２％未満の
含有量ではその効果がなく、０．１０％を超えると材質
にとって有害な介在物を生成する。
細化にも有効であるため添加する。０．００２％未満の
含有量ではその効果がなく、０．１０％を超えると材質
にとって有害な介在物を生成する。
【００２２】選択的に添加するＮｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，Ｂ，Ｒｅ
ｍ，Ｃａ，Ｍｇは、下記の理由により添加する。Ｎｂ，
Ｔｉはいずれも微量の添加により結晶粒の細粒化と析出
強化の面で有効に機能するが、過量に添加すると溶接部
靭性が劣化するのでそれぞれ０．１０％以下とする。ま
た両者とも添加量が少なすぎると効果がないためその下
限を０．００２％とする。
ａ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，Ｂ，Ｒｅ
ｍ，Ｃａ，Ｍｇは、下記の理由により添加する。Ｎｂ，
Ｔｉはいずれも微量の添加により結晶粒の細粒化と析出
強化の面で有効に機能するが、過量に添加すると溶接部
靭性が劣化するのでそれぞれ０．１０％以下とする。ま
た両者とも添加量が少なすぎると効果がないためその下
限を０．００２％とする。
【００２３】Ｚｒ，ＴａはＴｉと同様に、粒内フェライ
ト生成の核となる窒化物を形成しＨＡＺ靭性向上に寄与
するが、添加量が少ないと効果がなく、過度の添加は粗
大な介在物を形成し靭性を損なうため、Ｚｒ：０．００
３〜０．１０％、Ｔａ：０．００５〜０．２０％の範囲
で添加する。
ト生成の核となる窒化物を形成しＨＡＺ靭性向上に寄与
するが、添加量が少ないと効果がなく、過度の添加は粗
大な介在物を形成し靭性を損なうため、Ｚｒ：０．００
３〜０．１０％、Ｔａ：０．００５〜０．２０％の範囲
で添加する。
【００２４】Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｗは、い
ずれも焼入れ性を向上させる元素として知られており、
本発明鋼に添加した場合、鋼の強度を上昇させることが
できるが、過度の添加は鋼の靭性、溶接性を劣化させる
ことになるので、Ｃｕは３．０％以下、Ｎｉは１０．０
％以下、Ｃｒは１０．０％以下、Ｍｏは３．５％以下、
Ｃｏは１０．０％以下、Ｗは２．０％以下に限定する。
また添加量が少なすぎると効果がないため、添加量の下
限を、Ｗ以外の元素については０．０５％、Ｗについて
は０．０１％とする。
ずれも焼入れ性を向上させる元素として知られており、
本発明鋼に添加した場合、鋼の強度を上昇させることが
できるが、過度の添加は鋼の靭性、溶接性を劣化させる
ことになるので、Ｃｕは３．０％以下、Ｎｉは１０．０
％以下、Ｃｒは１０．０％以下、Ｍｏは３．５％以下、
Ｃｏは１０．０％以下、Ｗは２．０％以下に限定する。
また添加量が少なすぎると効果がないため、添加量の下
限を、Ｗ以外の元素については０．０５％、Ｗについて
は０．０１％とする。
【００２５】Ｖは析出強化に有効な元素であるが過量に
添加すると溶接部の靭性が損なわれるため０．５０％以
下とする。一方添加量が少なすぎると効果がないため、
その下限を０．００２％とする。
添加すると溶接部の靭性が損なわれるため０．５０％以
下とする。一方添加量が少なすぎると効果がないため、
その下限を０．００２％とする。
【００２６】Ｂは焼入れ性を向上させる元素であり、そ
の添加により鋼の強度を高めるのに有効であるが、過度
の添加はＢの析出物を増加させ鋼の靭性を損ねるので、
その含有量の上限を０．００２５％とする。また添加量
が少なすぎると効果がないため、下限を０．０００３％
とする。
の添加により鋼の強度を高めるのに有効であるが、過度
の添加はＢの析出物を増加させ鋼の靭性を損ねるので、
その含有量の上限を０．００２５％とする。また添加量
が少なすぎると効果がないため、下限を０．０００３％
とする。
【００２７】Ｃａ，Ｍｇ，Ｒｅｍは酸化物や硫化物を形
成し、ＨＡＺ結晶粒粗大化の防止、母材の異方性の軽減
を目的に添加するが、添加量が少ないと効果がなく、過
度の添加は靭性を損なうため、Ｃａ：０．０００３〜
０．０１％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％、Ｒｅ
ｍ：０．００２〜０．１０％の範囲で添加する。なお、
Ｒｅｍとは、Ｌａ，Ｃｅなどの希土類元素のことであ
る。
成し、ＨＡＺ結晶粒粗大化の防止、母材の異方性の軽減
を目的に添加するが、添加量が少ないと効果がなく、過
度の添加は靭性を損なうため、Ｃａ：０．０００３〜
０．０１％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％、Ｒｅ
ｍ：０．００２〜０．１０％の範囲で添加する。なお、
Ｒｅｍとは、Ｌａ，Ｃｅなどの希土類元素のことであ
る。
【００２８】続いて、本発明における製造条件について
述べる。本発明はいかなる鋳造条件で製造された鋼板に
ついても有効であるので、特に鋳造条件を規定する必要
はない。
述べる。本発明はいかなる鋳造条件で製造された鋼板に
ついても有効であるので、特に鋳造条件を規定する必要
はない。
【００２９】圧延前の加熱は、Ａｃ3 以上の温度域にす
る必要がある。これは、完全にオーステナイト化し、合
金元素の均質化を図るためである。
る必要がある。これは、完全にオーステナイト化し、合
金元素の均質化を図るためである。
【００３０】本発明においては、変態前のオーステナイ
ト中の金属組織的欠陥（転位等）の密度を十分に高めて
おき、マルテンサイトまたはベイナイトに引き継がせる
ことによって、十分な強度を確保することが必要であ
る。さらに、転位の引き継ぎによる核生成サイト密度増
加を通じてセメンタイト等の炭化物を微細に析出させ、
オーステナイトへの逆変態により、強靭化・低降伏比化
を図ることが重要なポイントである。
ト中の金属組織的欠陥（転位等）の密度を十分に高めて
おき、マルテンサイトまたはベイナイトに引き継がせる
ことによって、十分な強度を確保することが必要であ
る。さらに、転位の引き継ぎによる核生成サイト密度増
加を通じてセメンタイト等の炭化物を微細に析出させ、
オーステナイトへの逆変態により、強靭化・低降伏比化
を図ることが重要なポイントである。
【００３１】そのためには、まず転位密度を十分に高め
られる温度域において全圧下率の２０％以上の圧延を施
す必要がある。圧延温度が９００℃を超えると、オース
テナイトの回復・再結晶の進行により冷却前に転位密度
が著しく減少してしまうため、十分な強度・靭性が得ら
れない。また、圧延温度がＡｒ3 点未満では、フェライ
トが生成してくるため焼入れ・焼戻しの効果が小さくな
り、強度・靭性が低下する。
られる温度域において全圧下率の２０％以上の圧延を施
す必要がある。圧延温度が９００℃を超えると、オース
テナイトの回復・再結晶の進行により冷却前に転位密度
が著しく減少してしまうため、十分な強度・靭性が得ら
れない。また、圧延温度がＡｒ3 点未満では、フェライ
トが生成してくるため焼入れ・焼戻しの効果が小さくな
り、強度・靭性が低下する。
【００３２】圧延終了後は、圧延により導入された転位
が減少してしまう前に速やかに所定の条件で冷却する必
要がある。冷却速度が５℃／ｓ未満あるいは冷却終了温
度が４５０℃超の場合には、加工を受けたオーステナイ
トを十分にマルテンサイトまたはベイナイトに変態させ
ることができず、十分な強度・靭性が得られない。
が減少してしまう前に速やかに所定の条件で冷却する必
要がある。冷却速度が５℃／ｓ未満あるいは冷却終了温
度が４５０℃超の場合には、加工を受けたオーステナイ
トを十分にマルテンサイトまたはベイナイトに変態させ
ることができず、十分な強度・靭性が得られない。
【００３３】本発明においては溶融塩を用いて焼戻し処
理を行うが、加熱中に炭化物を微細析出させ、マルテン
サイトまたはベイナイト組織の再結晶を抑制するととも
に、転位の減少を最小限に抑えるために、昇温速度を２
℃／ｓ以上にする必要がある。したがって、昇温速度を
２℃／ｓ以上確保できるように噴射する必要がある。適
用装置により適切な噴射量は必ずしも同じではないが、
発明者が調査した範囲では、このために必要な溶融塩噴
射量は、流量密度で０．２〜３ｍ3 ／ｍ2 ｍｉｎであ
る。
理を行うが、加熱中に炭化物を微細析出させ、マルテン
サイトまたはベイナイト組織の再結晶を抑制するととも
に、転位の減少を最小限に抑えるために、昇温速度を２
℃／ｓ以上にする必要がある。したがって、昇温速度を
２℃／ｓ以上確保できるように噴射する必要がある。適
用装置により適切な噴射量は必ずしも同じではないが、
発明者が調査した範囲では、このために必要な溶融塩噴
射量は、流量密度で０．２〜３ｍ3 ／ｍ2 ｍｉｎであ
る。
【００３４】昇温速度の上限は規定しないが、通常利用
可能な装置で達成できる本発明の方法による昇温速度の
限界は５０℃／ｓ程度である。
可能な装置で達成できる本発明の方法による昇温速度の
限界は５０℃／ｓ程度である。
【００３５】なお、ここで規定する昇温速度とは、鋼板
の中心、すなわち板厚方向、長手方向、幅方向のすべて
において中央となる点における昇温速度である。
の中心、すなわち板厚方向、長手方向、幅方向のすべて
において中央となる点における昇温速度である。
【００３６】焼戻し温度、すなわち溶融塩温度はＡｃ1
〜Ａｃ1 ＋８０℃の範囲に保つことが必要である。これ
はＡｃ1 点未満ではオーステナイトが生成せず、降伏比
が低下しないからである。一方、溶融塩温度がＡｃ1 ＋
８０℃を超えると、ラス状組織が再結晶してしまい、強
度・靭性が顕著に低下してしまう。
〜Ａｃ1 ＋８０℃の範囲に保つことが必要である。これ
はＡｃ1 点未満ではオーステナイトが生成せず、降伏比
が低下しないからである。一方、溶融塩温度がＡｃ1 ＋
８０℃を超えると、ラス状組織が再結晶してしまい、強
度・靭性が顕著に低下してしまう。
【００３７】所定の昇温速度で焼戻し温度に到達した
後、その温度で保持を行ってもよいが、長時間保持する
と析出物の粗大化とラス状組織の再結晶により靭性が著
しく劣化するため、保持時間は１５分以内であることが
望ましい。
後、その温度で保持を行ってもよいが、長時間保持する
と析出物の粗大化とラス状組織の再結晶により靭性が著
しく劣化するため、保持時間は１５分以内であることが
望ましい。
【００３８】焼戻し後は気体噴射などによって鋼板表面
に残存する溶融塩を除去することが好ましい。また、そ
の後は放冷してもよいが、強度を確保するために適度な
冷却速度で制御冷却を行うのが好ましい。
に残存する溶融塩を除去することが好ましい。また、そ
の後は放冷してもよいが、強度を確保するために適度な
冷却速度で制御冷却を行うのが好ましい。
【００３９】
【実施例】表１に鋼板の化学成分、表２に製造条件と鋼
板中心部および端部の機械的性質を示す。ここで、焼戻
し時の端部の温度は、鋼板コーナーから幅および長手方
向にそれぞれ３０mm入った部分の板厚中心部における温
度である。各鋼板の降伏強度（ＹＰまたはＹＳ）、引張
強度（ＴＳ）についてはＪＩＳ４号引張試験片を用いて
評価し、降伏比（ＹＲ）をＹＰ／ＴＳ×１００［％］に
より算出した。破面遷移温度（vTrs）はＪＩＳ４号衝撃
試験片を用いて評価した。
板中心部および端部の機械的性質を示す。ここで、焼戻
し時の端部の温度は、鋼板コーナーから幅および長手方
向にそれぞれ３０mm入った部分の板厚中心部における温
度である。各鋼板の降伏強度（ＹＰまたはＹＳ）、引張
強度（ＴＳ）についてはＪＩＳ４号引張試験片を用いて
評価し、降伏比（ＹＲ）をＹＰ／ＴＳ×１００［％］に
より算出した。破面遷移温度（vTrs）はＪＩＳ４号衝撃
試験片を用いて評価した。
【００４０】なお、試験片は板厚中心部から圧延方向と
直角な方向に採取し、端部については端面より１００mm
以内の部分から採取した。
直角な方向に採取し、端部については端面より１００mm
以内の部分から採取した。
【００４１】本発明例では所定の条件で製造しており、
焼戻し工程での中心部と端部の温度差は±５℃以内に収
まっているため、強靭低降伏比化が達成され、かつ材質
偏差も非常に小さい。
焼戻し工程での中心部と端部の温度差は±５℃以内に収
まっているため、強靭低降伏比化が達成され、かつ材質
偏差も非常に小さい。
【００４２】一方、比較例番号５，８，１１，１４，１
９は炉加熱急速焼戻しを行っており、中心部または端部
いずれかの材質は良好であるが、温度偏差が大きかった
ため材質偏差が大きい。
９は炉加熱急速焼戻しを行っており、中心部または端部
いずれかの材質は良好であるが、温度偏差が大きかった
ため材質偏差が大きい。
【００４３】比較例３，１２，１７は炉加熱通常焼戻し
を実施した場合であり、材質偏差は小さいが強度・靭性
バランスの点で劣っており、熱処理生産性も低い。
を実施した場合であり、材質偏差は小さいが強度・靭性
バランスの点で劣っており、熱処理生産性も低い。
【００４４】また溶融塩急速加熱を行った場合でも、２
では温度がＡｃ1 変態点未満であったため降伏比が低下
せず、１６ではＡｃ1 ＋８０℃を超えてしまったため材
質劣化が顕著となる。
では温度がＡｃ1 変態点未満であったため降伏比が低下
せず、１６ではＡｃ1 ＋８０℃を超えてしまったため材
質劣化が顕著となる。
【００４５】比較例６，９，２０では圧延または冷却条
件が所定の範囲から外れているため、強靭化が達成でき
ない。
件が所定の範囲から外れているため、強靭化が達成でき
ない。
【００４６】比較例２１，２２のように、製造条件が本
発明の範囲であっても鋼組成が逸脱していると、やはり
強度・靭性が低下する。
発明の範囲であっても鋼組成が逸脱していると、やはり
強度・靭性が低下する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【発明の効果】以上の説明から明かなごとく、本発明に
よれば、従来法により得られた鋼板に比べて材質偏差の
小さい強靭な低降伏比鋼を効率的に製造することがで
き、産業上の効果はきわめて大きい。
よれば、従来法により得られた鋼板に比べて材質偏差の
小さい強靭な低降伏比鋼を効率的に製造することがで
き、産業上の効果はきわめて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/06 Ｃ２２Ｃ 38/06 38/58 38/58 (72)発明者 長谷川 俊永 大分県大分大字西ノ洲１番地 新日本製鐵 株式会社大分製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA02 AA04 AA05 AA08 AA09 AA10 AA11 AA12 AA14 AA15 AA16 AA17 AA19 AA20 AA22 AA23 AA24 AA31 AA32 AA33 AA35 AA36 AA37 AA39 AA40 BA01 CA01 CB01 CB02 CC02 CC03 CD02 CD03 CF02
Claims (2)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．２５％、 Ｓｉ：０．０２〜２．５％、 Ｍｎ：０．３０〜３．５％、 Ａｌ：０．００２〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を
Ａｃ3 以上の温度域に加熱後、Ａｒ3 〜９００℃の温度
域で全圧下率の２０％以上の熱間圧延を加え、可及的速
やかに冷却を開始し、５℃／ｓ以上の冷却速度で４５０
℃以下まで冷却を行った後、焼戻しにおいて、Ａｃ1 〜
Ａｃ1 ＋８０℃の温度に加熱した溶融塩を噴射すること
によって、鋼板を２℃／ｓ以上の昇温速度で均一に加熱
することを特徴とする材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼
の製造方法。 - 【請求項２】 質量％で、 Ｔｉ：０．００２〜０．１０％、 Ｎｂ：０．００２〜０．１０％、 Ｚｒ：０．００３〜０．１０％、 Ｔａ：０．００５〜０．２０％、 Ｃｕ：０．０５〜３．０％、 Ｎｉ：０．０５〜１０．０％、 Ｃｒ：０．０５〜１０．０％、 Ｍｏ：０．０５〜３．５％、 Ｃｏ：０．０５〜１０．０％、 Ｗ ：０．０１〜２．０％、 Ｖ ：０．００２〜０．５０％、 Ｂ ：０．０００３〜０．００２５％、 Ｃａ：０．０００３〜０．０１％、 Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％、 Ｒｅｍ：０．００２〜０．１０％の１種以上を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の材質偏差の小さい強
靭低降伏比鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000179035A JP2002003942A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000179035A JP2002003942A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002003942A true JP2002003942A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18680364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000179035A Withdrawn JP2002003942A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 材質偏差の小さい強靭低降伏比鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002003942A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006207028A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-08-10 | Jfe Steel Kk | 耐切断割れ性に優れた高強度・高靱性厚鋼板の製造方法 |
| JP2006283187A (ja) * | 2005-03-09 | 2006-10-19 | Jfe Steel Kk | 高強度・高靭性鋼の製造方法 |
| JP2008075107A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Jfe Steel Kk | 高強度・高靭性鋼の製造方法 |
| JP2008105098A (ja) * | 2002-06-18 | 2008-05-08 | Jfe Steel Kk | 鋼材の熱処理方法及び製造方法並びに製造設備 |
| JP2008105099A (ja) * | 2002-06-18 | 2008-05-08 | Jfe Steel Kk | 鋼材の熱処理方法及び製造方法並びに製造設備 |
| CN100424213C (zh) * | 2004-07-29 | 2008-10-08 | 株式会社神户制钢所 | 耐蚀性优异的船舶用钢材 |
| CN102280241A (zh) * | 2011-08-20 | 2011-12-14 | 陈登刚 | 一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺 |
| JP2013057125A (ja) * | 2004-12-28 | 2013-03-28 | Jfe Steel Corp | 耐切断割れ性とｄｗｔｔ特性に優れた高強度・高靭性厚鋼板 |
| RU2647055C1 (ru) * | 2017-07-11 | 2018-03-13 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Сталь |
| CN114080461A (zh) * | 2020-06-19 | 2022-02-22 | 现代制铁株式会社 | 型钢及其制造方法 |
-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000179035A patent/JP2002003942A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4561809B2 (ja) * | 2002-06-18 | 2010-10-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の熱処理方法及び製造方法並びに製造設備 |
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| CN102280241B (zh) * | 2011-08-20 | 2012-07-04 | 陈登刚 | 一种铁硅铝软磁粉末的制造工艺 |
| RU2647055C1 (ru) * | 2017-07-11 | 2018-03-13 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Сталь |
| CN114080461A (zh) * | 2020-06-19 | 2022-02-22 | 现代制铁株式会社 | 型钢及其制造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070904 |