JP2015004081A - コイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル幅方向の強度ばらつきが少なく、かつ靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０５以上０．２％以下、Ｓｉ：０．０１％以上０．６％以下、Ｍｎ：０．５％以上２．５％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１％以下、Ｓ：０．０００５％以上０．０５％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．２％以下、Ｎ：０．０００１％以上０．０１０％以下、Ｂ：０．０００３％以上０．００５％以下、Ｔｉ：４８Ｎ/１４＋０．０１％以上０．１４％以下を、次式｛70≰300?C（ｍａｓｓ％）＋33?Mn（ｍａｓｓ％）＋22?Cr（ｍａｓｓ％）＋11?Mo（ｍａｓｓ％）＋11?Si（ｍａｓｓ％）＋17?Ni（ｍａｓｓ％）≰100｝を満足する範囲で有し、降伏強度が９６０MPa以上、降伏比が０．８３以上、かつ板幅方向の降伏強度のばらつきが５０ＭＰａ以内である。【選択図】なし

Description

本発明は、主として大型クレーンのブーム等、建機の構造用部材として使用される高強度熱延鋼板に関するものであり、特に、高い降伏強度を有し、かつその板幅方向のばらつきが小さいことを特徴とする靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。なお、本発明の鋼板のサイズは限定されるものではないが、主に板厚が１０ｍｍ以下、板幅が１２００ｍｍ以上の鋼板を対象としたものである。

建設機械用クレーンのブームは、近年の建設対象物の高層化に伴いより長尺化、大型化が進んでいる。そのため、ブーム自体の軽量化とつり上げ運搬容量の拡大を図るために、素材となる鋼板に対しては薄肉化する傾向にあり、より高い降伏強度が要求されている。また、クレーンの大型化に伴い、これまでよりも板幅の広い鋼板へのニーズが高まっている。これまで高強度化のために、鋼成分中にＳｉ、Ｍｎなどの固溶強化元素や、Ｔｉ、Ｎｂ等の析出強化元素を多量に添加されてきた。例えば特許文献１〜５はいずれもＴｉ析出強化を活用するためにＴｉ添加量を高めているが、特許文献１〜３では析出強化を十分に活用するために０．１２％以上のＴｉ添加と１２５０℃以上の高温加熱とが必須となっている。

特許文献６、７はマルテンサイト相又は焼き戻しマンサイト相を主相とすることで強度と靭性を確保した高強度鋼板に関する発明であり、熱延板を（Ｍｓ点＋５０℃）以下まで冷却し、ついで冷却停止温度±１００℃で保持した後に巻き取ることで焼き戻しを行う。しかし、熱延板の巻取温度を２００〜５００℃の範囲でコントロールする事は非常に困難で、コイル内での材質ばらつきの要因となる。

一方、ブーム用熱延素材は圧延方向に条切りして使用することが多い。そのため、幅方向の材質ばらつきが直接部材としての強度ばらつきにつながり形状不良などの要因となる。一方、鋼板の広幅化は幅方向の材質ばらつきを大きくすることから、幅方向の強度ばらつきの低減は非常に重要な課題である。

特開平７−１３８６３８号公報 特開平５−２３０５２９号公報 特開平５−２７１８６５号公報 特開２００２−９７５４５号公報 特開２００４−２５０７４４号公報 特開２０１１−５２３２０号公報 特開２０１１−５２３２１号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、２００℃以下で巻き取った鋼板にバッチ焼鈍を施す事で、板幅方向の強度ばらつきが少なく、靭性に優れた高降伏比高強度鋼板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記問題に関し、ＭｏとＢを複合添加した成分系において、更に成分範囲を最適化する事によって、強度レベルと鋼板内での強度ばらつきの程度を両立すると共に、熱延後にバッチ焼鈍を施す事で強度ばらつきを低減したまま靭性と高降伏比の高強度熱延鋼板を得られることを知見した。すなわち、ＭｏとＢを複合添加する事で焼き入れ性の冷速依存性を最小化し、強度ばらつきを低減すると共に、他の焼き入れ性向上成分とのバランスを最適化することで、所望の強度レベルを得るものである。また、熱延後、一旦室温まで冷却する事でコイル内の強度ばらつきの発生を出来るだけ抑制し、さらに１５０〜３５０℃の温度範囲のバッチ焼鈍を施すことによって、コイル内の強度ばらつきを低減し、かつ靭性に優れ高降伏比の高強度熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

即ち、本発明のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法は以下の通りである。
（１） 質量％で、
Ｃ ：０．０５％以上、０．２％以下、
Ｓｉ：０．０１％以上、０．６％以下、
Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下、
Ｐ：０．００１％以上、０．１％以下、
Ｓ：０．０００５％以上、０．０５％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、０．２％以下、
Ｎ：０．０００１％以上、０．０１０％以下、
Ｍｏ：０．０５％以上、０．５％以下、
Ｔｉ：４８Ｎ／１４＋０．０１％以上、０．１４％以下、
Ｂ：０．０００３％以上、０．００５％以下
を、下記式（１）を満足する範囲で含有し残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、降伏強度が９６０ＭＰａ以上、降伏比が０．８３以上であり、かつ板幅方向の降伏強度のばらつきが５０ＭＰａ以内であることを特徴とするコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
70≦300×C（質量％）＋33×Mn（質量％）＋22×Cr（質量％）＋11×Mo（質量％）＋11×Si（質量％）＋17×Ni（質量％）≦100 … （１）
（２） さらに、質量％で、
Ｎｂ：０．００５％以上、０．０９％以下を含有することを特徴とする（１）に記載のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
（３） さらに質量％で、
Ｃｒ：０．１％以上、２．０％以下、
Ｗ：０．０１％以上、２．０％以下、
Ｃｕ：０．０４％以上、２．０％以下、
Ｎi：０．０２％以上、１．０％以下、
Ｖ：０．００１％以上、０．１０％以下、
の１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）又は（２）のいずれか１項に記載のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
（４） 更に質量％で、
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭの１種または２種以上を合計で０．０００５％以上、０．０５％以下含有することを特徴とする（１）〜（３）の何れか一項に記載のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
（５） （１）〜（４）の何れかに記載の高強度熱延鋼板を製造する方法であって、（１）〜（４）のいずれかに記載の鋼成分を有するスラブを１１００℃以上１２５０℃以下に加熱した後、仕上温度が８５０℃以上、９５０℃以下となる条件で熱間圧延を行い、その後１０℃／秒以上の冷却速度で冷却し、２００℃以下の温度でコイル状に巻き取り一旦室温まで冷却した後、１５０〜３５０℃の温度範囲でバッチ焼鈍炉による焼鈍（ＢＡＦ焼鈍）を施すことを特徴とするコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板の製造方法。

本発明のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法によれば、上記構成により、板幅方向の強度ばらつきが小さく、また降伏強度９６０ＭＰａ以上、降伏比０．８３以上の靭性に優れた高降伏比高強度鋼板を得ることが出来る。したがって、例えば、大型クレーンのブームを始めとする建機の構造用部材等に本発明を適用する事により、ブーム自体の軽量化、および、つり上げ運搬容量の拡大を図る事が出来、作業効率が顕著に向上するメリットを十分に享受することが出来る事から、その社会的貢献は計り知れない。

以下、本発明の実施形態である高強度鋼板、および、その製造方法について説明する。なお、本実施形態は、本発明のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法の趣旨をよりよく理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

本発明のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板（以下、単に高強度熱延鋼板と略称することがある）は、質量％で、 Ｃ ：０．０５％以上、０．２％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．６％以下、 Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下、Ｐ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｓ：０．０００５％以上、０．０５％以下、Ａｌ：０．０１％以上、０．２％以下、Ｎ：０．０００１％以上、０．０１０％以下、Ｍｏ：０．０５％以上、０．５％以下、Ｔｉ：４８Ｎ/１４＋０．０１％以上、０．１４％以下、Ｂ：０．０００３％以上、０．００５％以下を、下記式（１）を満足するように含有し残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、降伏強度が９６０MPa以上、降伏比が０．８３以上であり、かつ板幅方向の降伏強度のばらつきが５０ＭＰａ以内とされ、概略構成される。
70≦300×C（質量％）＋33×Mn（質量％）＋22×Cr（質量％）＋11×Mo（質量％）＋11×Si（質量％）＋17×Ni（質量％）≦100 ・・・（１）
以下に、本発明における鋼特性および製造条件の限定理由について詳しく説明する。

[鋼組成]
［（Ｃ：炭素）０．０５％以上、０．２％以下］
Ｃは、安価に強度を確保出来る元素であり、本発明の必須元素である。強度を満足するためにはＣを０.０５％未満では本発明で規定している強度が満足できない。また、Ｃが０．２％を超えると強度が上がりすぎ、延性が低下すると共に、溶接性も劣化する。
このため、本発明では、Ｃの含有量を０．０５％以上、０．２％以下に規定した。Ｃの含有量のより好ましい範囲は、０．１０％以上、０．１５％以下である。

［（Ｓｉ：ケイ素）０．０１％以上、０．６％以下］
Ｓｉは強度を確保するために０．０１％以上添加する。また、溶接性の観点からは、Ｓｉを０．１％以上添加することが望ましい。しかし、Ｓｉを０．６％超添加すると表面にＳｉスケールと呼ばれる欠陥が発生し、表面品位を著しく低下させることから、０．６％を上限とする。また、この観点から、Ｓｉの添加量は、より好ましくは０．３％以下、更に好ましくは０．１５％以下である。

［（Ｍｎ：マンガン）０．５％以上、２．５％以下］
Ｍｎは強度確保の観点から０．５％以上添加する。また、この観点からは、Ｍｎは１．０％以上添加することが望ましく、更に望ましくは１．３％以上である。また、Ｍｎ添加量が２．５％を超えると、溶接割れ感受性が劣化することから上限を２．５％以下とする。この観点からはＭｎの添加量を２．２％以下とすることが望ましく、更に望ましくは２．０％以下である。

［（Ｐ：リン）０．００１％以上、０．１％以下］
Ｐは鋼板の強度を上げる元素として必要な強度レベルに応じて添加する。しかしながら、Ｐの添加量が多いと粒界へ偏析するために局部延性、溶接性、靭性を劣化させる。従って、P上限値は０．１%とする。この観点からは、Ｐは０．０５％以下とする事が望ましい。一方、０．００１％未満ではＰの劣化効果は無視できる他、これ未満にするにはコストの上昇を招くことから０.００１％を下限とする。

［（Ｓ：硫黄）０．０００５％以上、０．０５％以下］
Ｓは、ＭｎＳを生成することで局部延性、溶接性、靭性を劣化させる元素であり、鋼中に存在しない方が好ましい元素であることから、上限を０．０５%とする。この観点からはＳは０．０１％以下とすることが望ましい。一方、Ｓを０．０００５％未満にするにはコストの上昇を招くことからこれを下限とする。

［（Ａｌ：アルミニウム） ０．０１％以上、０．２％以下］
Ａｌは脱酸材として０．０１％以上添加する必要がある。一方、Ａｌを過度に添加しても、かえって鋼を脆化させるとともに、溶接性も低下させるため、０．２％を上限とする。

［（Ｎ：窒素） ０．０００１％以上、０．０１０％以下］
Ｎは、鋼中に不可避的に含まれる元素であるが、ＢＮを形成し、固溶Ｂを低減させ焼き入れ性を劣化させることから、その含有量を０．０１０％以下とする。また、この観点からはＮは０．００６％以下の添加が望ましい。一方、不必要にＮを低減することは製鋼工程でのコストが増大するのでその含有量を０．０００１％以上に制御する。

［（Ｍｏ：モリブデン）０．０５％以上、０．５％］
Ｍｏは本発明において重要な元素である。Ｍｏは焼き入れ性向上元素であるが、Ｂと複合添加することによって焼き入れ性の冷却速度依存性を小さくする効果がある。このため、コイル内の強度ばらつきを抑える事が可能である。又、Ｍｎに比べて靭性の劣化が少ないことから、０．０５％以上添加する。この観点からは、Ｍｏは０．１％以上添加することが望ましい。一方、Ｍｏを０．５％以上添加しても特段の効果が得られず、合金コストの上昇を招くばかりであることから、０．５％を上限とする。この観点からは、Ｍｏの添加量は０．３％以下が望ましい。

［（Ｂ：ボロン）０．０００３％以上、０．００５％以下］
Ｂも本発明において重要な元素である。Ｂは安価な焼き入れ性向上元素であり、また、Ｍｏと複合添加することによって強度の冷却速度依存性を小さくし、コイル内の強度ばらつきを低減する効果がある。そのため、本発明ではＢを０．０００３％以上添加する。この観点からは、Ｂは０．０００６％以上の添加が望ましい。一方、Ｂを０．００５％超添加しても特段の効果が得られないばかりでなく、靭性の劣化を招くことから０．００５％を上限とする。また、この観点からは、Ｂは０．００３％以下の添加が望ましい。

［（Ｔｉ：チタン） ４８Ｎ／１４＋０．０１％以上、０．１４％以下］
Ｔｉは高温でＴｉＮを形成することでＢＮの析出を阻害すると共に炭化物形成や固溶によって強度上昇に寄与することから、次式｛４８Ｎ/１４＋０．０１｝％以上添加する。式中のＮは窒素（Ｎ）の含有率（質量％）である。一方、Ｔｉを０．１４％超で添加してもそれ以上の強度上昇が得られないばかりでなく、靭性や溶接性の低下を招くことからこの値を上限とする。

［（Ｎｂ：ニオブ）０．００５％以上、０．０９％以下］
本発明においては、上記の必須元素に加え、更に、Ｎｂを所定範囲で添加することが望ましい。ここで、Ｎｂも、Ｔｉと同様、再結晶の抑制、組織の微細化、炭化物の析出を介して強度上昇、特に降伏強度の向上に寄与することから、０．００５％以上添加することが望ましい。一方、Ｎｂの０．０９％超の添加は靭性の靭性や延性を著しく劣化させることからこの値を上限とする。Ｎｂのより好ましい範囲は、０．０１５％以上、０．０５％以下であり、更に好ましい範囲は、０．０１５％以上、０．０３％以下である。

［（Ｃｒ：クロム）０．１％以上、２．０％以下］
［（Ｗ：タングステン）０．０１％以上、２．０％以下］
Ｃｒ、Ｗは、いずれも焼入性を向上させると共に炭化物を形成して強度を高める効果を有する元素である。そのため、各々０．１％（Ｃｒ）以上、０．０１％（Ｗ）以上添加することが望ましい。一方、各々２．０％超（Ｃｒ）、２．０％超（Ｗ）の添加は、延性や溶接性を低下させる。以上の観点から、Ｃｒは０．１％以上、２．０％以下、Ｗは０．０１％以上、２．０％以下の範囲で必要に応じて添加することが望ましい。

［（Ｃｕ：銅）０．０４％以上、２．０％以下］
Ｃｕは鋼板強度を上げると共に、耐食性やスケールの剥離性を向上させる元素であることから０．０４％以上添加することが望ましい。一方Ｃｕの２．０％超の添加は表面疵の原因となるため、０．０４％以上、２.０％以下の範囲で必要に応じて添加することが望ましい。

［（Ｎｉ：ニッケル）０．０２％以上、１．０％以下］
Ｎｉは鋼板強度を上げると共に、靭性を向上させる元素であることから、０．０２％以上添加することが望ましい。一方、Ｎｉの１．０％超の添加は延性劣化の原因となるため、０．０２％以上、１．０％以下の範囲で必要に応じて添加することが望ましい。

［（Ｖ：バナジウム）０．００１％以上、０．１０％以下］
Ｖは、強度の向上に効果がある元素である。しかしながら、０．００１％未満のＶの添加ではその効果が得られず、０．１０％を超える添加では、逆に靱性の低下を招くため、その範囲を０．００１〜０．１０％とする。
さらに、本発明においては、鋼特性を改善するための元素として、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭ(希土類元素)の１種または２種以上を、単独または合計で０．０００５％以上、０．０５％以下含有することができる。
Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭは、硫化物や酸化物の形状を制御して靭性を向上させる。この目的のためには、これらの元素の１種または２種以上を単独または合計で０．０００５％以上添加する必要がある。しかしながら、これらの元素の過度の添加は加工性を劣化させるため、その上限を０．０５％とした。
また、本発明の鋼は、以上の元素の他、Ｓｎ、Ａｓなどの不可避的に混入する元素を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる。

[各元素の関係式]
次に、各元素の関係式である下記（１）式について説明する。
本発明の高強度熱延鋼板において、上記各本発明の効果を得るためには、鋼組成が下記（１）式の関係を満足する必要がある。

70≦300×C（質量％）＋33×Mn（質量％）＋22×Cr（質量％）＋11×Mo（質量％）＋11×Si（質量％）＋17×Ni（質量％）≦100 ・・・（１）

上記（１）式の値が７０未満では十分な強度が得ることが出来ない。また、この観点からは上記（１）式の値を７０以上にすることがより望ましい。一方、上記（１）式の値が１００を超えると熱延板の強度が高くなりすぎて巻取装置への負荷が高くなりすぎる。また、この観点からは、上記（１）式の値を１００以下にする事が望ましい。式（１）のより好ましい範囲は、８０以上、９５以下であり、更に好ましい範囲は８５以上、９０以下である。

［降伏強度（ＹＰ）］
本発明の高強度熱延鋼板においては、降伏強度（ＹＰ）を９６０ＭＰａ以上に規定している。
本発明では、鋼組成を上述した範囲に制御し、さらに、各製造条件を後述の条件とすることで、降伏強度が９６０ＭＰａ以上の高強度熱延鋼板が実現できる。このように、降伏強度を９６０ＭＰａ以上に高めることにより、例えば、鋼板の板厚を４．０〜１０ｍｍ程度まで薄肉化して用いる場合であっても、部材として十分に高い強度が確保でき、軽量化に寄与することが出来る。なお、高強度熱延鋼板の降伏強度を測定するにあたり、鋼板の板幅方向の両エッジから、全板幅の１／２０〜１／５の長さ離れた位置および板厚中央部の３か所から作製した引張試験片の降伏強度がそれぞれ９６０ＭＰａ以上であることが好ましい。

［降伏強度比（ＹＲ）］
一方、最高強度（ＴＳ）の過剰な上昇は部材成形時に装置に過大な負荷を貸し、部材の形状不良や成形装置の破損などを招く。したがって、ＹＰとＴＳの比である降伏強度比ＹＲ（＝ＹＰ／ＴＳ）は０．８３以上とする。

［幅方向の降伏強度のばらつき］
コイル幅方向（板幅方向）の降伏強度のばらつきが５０ＭＰａ超となると鋼板を切断後の反りやプレスの際の形状不良の原因となることからばらつきは５０ＭＰａ以下とする。この場合のばらつきは両エッジから、全板幅の１／２０〜１／５の長さ離れた位置および板厚中央部の３か所から作製した引張試験片の降伏強度の最大・最小値の差を指す事とする。

[製造方法]
本発明に係るコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板の製造方法について以下に説明する。
本発明の高強度熱延鋼板の製造方法は、上記鋼成分を有するスラブを１１００℃以上１２５０℃以下に加熱した後、仕上温度が８５０℃以上、９５０℃以下となる条件で熱間圧延を行い、その後１０℃／秒以上の冷却速度で冷却し、２００℃以下の温度でコイル状に巻き取り一旦室温まで冷却した後、１５０〜３５０℃の温度範囲でバッチ焼鈍炉による焼鈍（ＢＡＦ焼鈍）を施す方法である。

まず、鋼を常法により溶製、鋳造し、熱間圧延に供する鋼片（スラブ）を得る。この鋼片は、鋼塊を鍛造又は圧延したものでも良いが、生産性の観点から、連続鋳造により鋼片を製造することが好ましく、または、薄スラブキャスターなどで製造してもよい。あるいは溶製した鋼を鋳造後、直ちに熱間圧延を行う連続鋳造−直接圧延（ＣＣ−ＤＲ）のようなプロセスを採用しても良い。

通常、鋼片は鋳造後、冷却し、熱間圧延を行うために、再度加熱する。この場合、熱間圧延を行う際の鋼片の加熱温度は１１００℃以上とする。この温度が１１００℃未満で均一に加熱を行うためには長時間の保持が必要となり生産性を下げることからこの温度を下限とする。一方、鋼片を１２５０℃超に加熱すると、鋼板の結晶粒径が粗大になり、加工性を損なうことがあることからこの値を上限とする。

本発明の製造方法では仕上げ温度は８５０℃以上とする。８５０℃未満で熱間圧延を終了すると熱間圧延の荷重が高くなりすぎるとともに、焼き入れ性が低下し、強度が低下することからこの温度を下限とする。一方、仕上げ温度が９５０℃を超えるとγ粒径の粗大化を招き、靭性が低下することからこの温度を上限とする。熱間圧延の後、２００℃以下までいずれの温度域においても１０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する。冷却速度が１０℃／ｓ未満では十分な強度が得られないことからこの値を下限とする。この観点からは２５℃／ｓ以上の冷却速度が望ましい。冷却速度の上限は特に定めないが、１００℃／ｓ以上の速度で冷却するためには過剰な設備投資が必要となる一方で、特段の効果が得られないことから、１００℃／ｓ以下とする事が現実的である。

本発明の製造方法では、巻取温度は２００℃以下とする。巻取温度が２００℃を超えるとマルテンサイト変態が十分起こらず、強度が低下するとともに、均一な巻取温度に制御することが難しいことから、コイル内での強度ばらつきの要因となることからこの値を上限とする。巻取温度の下限は特に定めないが、室温以下に冷却する事は過剰な設備を必要とし、その一方で特段の効果も得られない。

なお、巻き取ったコイルは一旦室温まで冷却した後、バッチ焼鈍炉（ＢＡＦ炉）においてコイルままで温度範囲１５０〜３５０℃での保持時間０．５〜８時間となるような熱処理を施す（以下、バッチ焼鈍炉における焼鈍をＢＡＦ焼鈍という場合がある）。１５０℃未満での焼鈍では炭化物析出やマルテンサイトの焼き戻しが不十分なためにＹＰの上昇が得られないことからこの温度を下限とする。一方、３５０℃超に保持する事はＴＳの著しい低下を招き、コイル内での強度ばらつきの要因となることからこの温度を上限とする。

また、保持時間が０．５時間未満では、炭化物析出やマルテンサイトの焼き戻しが不十分なためにＹＰの上昇が得られないことからこの保持時間を下限とする。一方、保持時間が８時間を超えるとＴＳの著しい低下を招き、コイル内での強度ばらつきの要因となることからこの保持時間を上限とする。

以上説明した様な、本発明に係るコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法によれば、上記構成により、降伏強度および降伏比が高く、また靭性を確保しつつコイル幅方向の強度ばらつきの小さい高強度熱延鋼板を実現することが出来る。

したがって、例えば、大型クレーンのブームを始めとする建機の構造用部材等に本発明を適用する事により、ブーム自体の軽量化、および、つり上げ運搬容量の拡大を図る事が出来、作業効率が顕著に向上するメリットを十分に享受することが出来る事から、その社会的貢献は計り知れない。

以下、コイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板およびその製造方法の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施する事も可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲にふくまれるものである。

［実施例１］
本実施例においては、まず、下記表１に示す組成を有する鋼を溶製し、下記表２、３に示す条件で熱間圧延とＢＡＦ炉での焼鈍を施した。下記表２、３には得られた熱延板の特性を調査した結果も併せて示す。

引張特性は、JIS5号引張試験片を圧延方向に対して直角方向から採取し引張特性を評価した。熱延板の板幅は１５００ｍｍ〜２２００ｍｍで、板の両エッジ部から１５０ｍｍの位置（−Ｌ，−Ｒ）と板幅の中心位置（−Ｃ）が平行部中心となるように引張試験片を作製した。

また、靭性はシャルピー衝撃試験で評価した。この際、JIS Z 2202試験片を圧延方向に対して直角方向を長手方向として、板幅中心位置から試験片を作製し、試験温度−４０℃での吸収エネルギーを測定した。なお、板厚１０ｍｍ未満の鋼板については、１０ｍｍのフルサイズ試験片の値に換算した。

以下に、本実施例の結果の詳細について述べる。
表２、表３に示す結果から明らかなとおり、本発明で規定する化学成分を有する鋼を適正な条件で熱間圧延した場合には、降伏強度が９６０ＭＰａ以上、降伏強度比が０．８３以上、板幅方向の降伏強度のばらつきが５０ＭＰａ以内、−４０℃での衝撃吸収エネルギーが３２Ｊ超の靭性に優れた熱延鋼板を得る事が出来た。

一方、製造Ｎｏ．４０〜４６は、化学成分が本発明の範囲外である鋼Ｎｏ．Ｒ〜Ｘを用いた比較例である。製造Ｎｏ．４０とＮｏ．４３〜４５はいずれも添加元素が多すぎて式１の上限を超えており、靭性が劣化している。一方、製造Ｎｏ．４１と４６は式１の値が下限を下回っており、降伏強度が低下している。また、製造Ｎｏ．４２はＴｉの添加量が低いために、ＴｉＮが形成されずＢＮとなるため、焼き入れ性向上に寄与する固溶Ｂの低下を招き強度が低下している。なお、製造Ｎｏ．４６はＭｏが添加されていないために焼き入れ性が十分確保されず、降伏強度のコイル幅方向のばらつきが大きい。

製造Ｎｏ．５、１３、２２、２７、３１、３４はいずれも化学成分は本発明を満足しているが、降伏強度または降伏強度比が本発明の下限を満足しない。Ｎｏ．５は加熱温度と仕上温度が高くγ粒径が粗大化したため靭性が低下した。また製造Ｎｏ．１３と３１は巻取温度ＣＴが高すぎたために強度が低下した。製造Ｎｏ．２２は冷速が遅かったために十分にマルテンサイト変態が起こらず、強度が低下した。製造Ｎｏ．２７はＢＡＦ焼鈍温度が高すぎたためにＹＰ、ＴＳ共に低下し、靭性も劣化した。一方製造Ｎｏ．３４は熱延後のＢＡＦ焼鈍を行わなかったため、ＹＰとＹＲが本発明の範囲から逸脱する。製造Ｎｏ．５、１０、３１はいずれも靭性が低下している。製造Ｎｏ．５の場合はＦＴが高すぎγ粒径が大きすぎたため、製造Ｎｏ．１０と３１に関しても巻取り中に何らかの析出物が生成したため靭性が劣化した。また、Ｎｏ．１０と３１に関しては冷却から巻取の温度履歴のばらつきが大きい事に起因し、幅方向の材質ばらつきも極めて大きくなっている。

［実施例２］
表４には表１の鋼Ｎｏ．Jのスラブを用いて、ＢＡＦ焼鈍温度を変化させた場合の機械的性質の変化を示す。

表４に示す結果から明らかなように、本発明で規定するＢＡＦ焼鈍温度の範囲で熱処理を行った場合は降伏強度が９６０ＭＰａ以上、降伏強度比が０．８３以上、板幅方向の降伏強度のばらつきが５０ＭＰａ以内、−４０℃での衝撃吸収エネルギーが３２Ｊ超の靭性に優れた熱延鋼板を得る事が出来るが、ＢＡＦ焼鈍温度が低すぎる場合、ＹＰが下限を下回る。一方、ＢＡＦ炉での焼鈍温度が高すぎる場合にはＹＰ、ＴＳ共に低下してしまう。

本発明で示された熱延鋼板は、例えばクレーンブームなどの建機に使用される事で、ブーム自体の軽量化とつり上げ運搬容量の拡大が図られ、作業効率の著しい向上するメリットを十分に享受することができることから、その社会的貢献は計り知れない。

Claims (5)

1. 質量％で、
   Ｃ ：０．０５以上、０．２％以下、
   Ｓｉ：０．０１％以上、０．６％以下、
   Ｍｎ：０．５％以上、２．５％以下、
   Ｐ：０．００１％以上、０．１％以下、
   Ｓ：０．０００５％以上、０．０５％以下、
   Ａｌ：０．０１％以上、０．２％以下、
   Ｎ：０．０００１％以上、０．０１０％以下、
   Ｍｏ：０．０５％以上、０．５％以下、
   Ｔｉ：４８Ｎ/１４＋０．０１％以上、０．１４％以下、
   Ｂ：０．０００３％以上、０．００５％以下
   を、下記（１）式を満足する範囲で含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、降伏強度が９６０MPa以上、および降伏比が０．８３以上であり、かつ板幅方向の降伏強度のばらつきが５０ＭＰａ以内であることを特徴とするコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
   70≦300×C（質量％）＋33×Mn（質量％）＋22×Cr（質量％）＋11×Mo（質量％）＋11×Si（質量％）＋17×Ni（質量％）≦100 … （１）
2. さらに質量％で、
   Ｎｂ：０．００５％以上、０．０９％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
3. さらに、質量％で、
   Ｃｒ：０．１％以上、２．０％以下、
   Ｗ：０．０１％以上、２．０％以下、
   Ｃｕ：０．０４％以上、２．０％以下、
   Ｎi：０．０２％以上、１．０％以下、
   Ｖ：０．００１％以上、０．１０％以下、
   の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
4. 更に、質量％で、
   Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭの１種または２種以上を合計で０．０００５％以上、０．０５％以下含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の鋼成分を有するスラブを１１００℃以上１２５０℃以下に加熱した後、仕上温度が８５０℃以上、９５０℃以下と条件で熱間圧延を行い、その後１０℃／秒以上の冷却速度で冷却し、２００℃以下の温度でコイル状に巻き取り一旦室温まで冷却した後、１５０〜３５０℃の温度範囲でバッチ焼鈍炉による焼鈍を施すことを特徴とするコイル幅方向の強度ばらつきが少なく靭性に優れた高降伏比高強度熱延鋼板の製造方法。