JP2583654B2 - 低温靭性に優れた高ヤング率構造用鋼板の製造方法 - Google Patents
低温靭性に優れた高ヤング率構造用鋼板の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、低温靱性に優れ且つ、圧延方向に直角な方
向（以下Ｃ方向と称す）のヤング率を飛躍的に向上せし
めた構造用鋼板の製造方法に関するものである。
向（以下Ｃ方向と称す）のヤング率を飛躍的に向上せし
めた構造用鋼板の製造方法に関するものである。
＜従来の技術＞ 一般に鋼板の剛性は、形状が一定ならばヤング率に比
例する。
例する。
従来鋼においては、単結晶や電磁鋼板のような特殊な
例を除くとヤング率はほぼ21000kgf/mm2で一定と考えら
れ、特に注目すべき材質特性とは見なされていなかっ
た。
例を除くとヤング率はほぼ21000kgf/mm2で一定と考えら
れ、特に注目すべき材質特性とは見なされていなかっ
た。
しかしながら近年、使用上の特定方向の剛性向上が求
められ、これにＣ方向高ヤング率鋼板のＣ方向を適用す
ることが検討されている。
められ、これにＣ方向高ヤング率鋼板のＣ方向を適用す
ることが検討されている。
この方法によると、板厚の増大や、形状の変更を行う
ことなしに構造物の剛性を高めることが可能である。
ことなしに構造物の剛性を高めることが可能である。
一方、高ヤング率鋼材の製造方法に関する提案は種々
あり、その何れもが二相域あるいはフェライト域での圧
延加工により圧延集合組織を発達させ、鋼板特定方向の
ヤング率を向上させるものである。
あり、その何れもが二相域あるいはフェライト域での圧
延加工により圧延集合組織を発達させ、鋼板特定方向の
ヤング率を向上させるものである。
例えば特公昭58−14849号公報に、高ヤング率鋼材の
製造法が開示されている。ここに開示された高ヤング率
鋼材は、化学成分を規定した鋼を二相域圧延し、圧延仕
上げ後300℃までの冷却速度を制御し、次いで700℃以下
の温度で焼戻すことにより、Ｃ方向のヤング率を約10％
程度高めうることが示されている。
製造法が開示されている。ここに開示された高ヤング率
鋼材は、化学成分を規定した鋼を二相域圧延し、圧延仕
上げ後300℃までの冷却速度を制御し、次いで700℃以下
の温度で焼戻すことにより、Ｃ方向のヤング率を約10％
程度高めうることが示されている。
また、特公昭62−4448号公報には、Ｃを0.03重量％未
満とした鋼を、Ar3以下600℃以上の温度範囲での圧下率
を規定し、450℃以上720℃以下で巻取ることにより、最
高24300kgf/mm2までＣ方向のヤング率を高める方法が記
載されている。
満とした鋼を、Ar3以下600℃以上の温度範囲での圧下率
を規定し、450℃以上720℃以下で巻取ることにより、最
高24300kgf/mm2までＣ方向のヤング率を高める方法が記
載されている。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、前記した提案は何れも実用時に次に述
べる様な問題点を内在しており、それぞれに改善が待た
れている。
べる様な問題点を内在しており、それぞれに改善が待た
れている。
即ち、特公昭58−14849号公報の提案による靱性の保
証温度は０℃である。これは、近年、安全性確保の強化
の点から、構造用鋼板の重要部材に要求されている−60
℃以下の靱性保証の要望を満たさないものである。
証温度は０℃である。これは、近年、安全性確保の強化
の点から、構造用鋼板の重要部材に要求されている−60
℃以下の靱性保証の要望を満たさないものである。
これは二相域圧延による加工フェライトの著しい生成
により靱性が劣化するからである。
により靱性が劣化するからである。
加えて、熱間圧延後に700℃以下の温度に加熱して焼
戻し処理を行なうことを必須としており、このため多大
の熱エネルギーを必要として製造費の増大及び生産性の
低下が避けられない。
戻し処理を行なうことを必須としており、このため多大
の熱エネルギーを必要として製造費の増大及び生産性の
低下が避けられない。
また、特公昭62−4448号公報は、Ｃ≦0.03％の成分限
定を必須要件と記載しており、実質的には極軟鋼の製造
法に関するものであり、構造用鋼の要求強度を満たすこ
とはできない。
定を必須要件と記載しており、実質的には極軟鋼の製造
法に関するものであり、構造用鋼の要求強度を満たすこ
とはできない。
また、二相域まで空冷により温度待ちを行なうとフェ
ライト粒及びオーステナイト粒が粒成長して目標のヤン
グ率は向上するが、−60℃を保証する低温靱性を得るこ
とが極めて困難であり、且つ二相域までの温度待ちによ
り生産性が低下する可能性が強い。
ライト粒及びオーステナイト粒が粒成長して目標のヤン
グ率は向上するが、−60℃を保証する低温靱性を得るこ
とが極めて困難であり、且つ二相域までの温度待ちによ
り生産性が低下する可能性が強い。
そこで、本発明では−60℃を保証する優れた低温靱性
を有し、かつヤング率が10％程度以上向上する、優れた
低温靱性を有する構造用鋼板を生産性良く低コストで製
造する方法を提供することを課題とするものである。
を有し、かつヤング率が10％程度以上向上する、優れた
低温靱性を有する構造用鋼板を生産性良く低コストで製
造する方法を提供することを課題とするものである。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は上記課題を達成するために、 （１） 温度がAr3点以上1250℃以下の構造用鋼々片を
再結晶終了温度以下Ar3点以上で圧下率≧20％の熱間圧
延を行ない、直ちに５℃／秒以上の冷却速度で冷却し、
Ar3点未満で圧下率≧50％の二相域圧延を行なうことを
特徴とする低温靱性の優れた高ヤング率構造用鋼板の製
造方法を第１の手段とし、 （２） 温度がAr3点以上1250℃以下の構造用鋼々片を
再結晶終了温度以下Ar3点以上で圧下率≧20％の熱間圧
延を行なって後、直ちに５℃／秒以上の冷却速度で冷却
を行い、Ar3点未満で圧下率≧50％の二相域圧延を行な
った後に、５℃／秒以上の冷却速度にて、600℃以下の
温度まで制御冷却することを特徴とする低温靱性に優れ
た高ヤング率構造用鋼板の製造方法を第２の手段とする
ものである。
再結晶終了温度以下Ar3点以上で圧下率≧20％の熱間圧
延を行ない、直ちに５℃／秒以上の冷却速度で冷却し、
Ar3点未満で圧下率≧50％の二相域圧延を行なうことを
特徴とする低温靱性の優れた高ヤング率構造用鋼板の製
造方法を第１の手段とし、 （２） 温度がAr3点以上1250℃以下の構造用鋼々片を
再結晶終了温度以下Ar3点以上で圧下率≧20％の熱間圧
延を行なって後、直ちに５℃／秒以上の冷却速度で冷却
を行い、Ar3点未満で圧下率≧50％の二相域圧延を行な
った後に、５℃／秒以上の冷却速度にて、600℃以下の
温度まで制御冷却することを特徴とする低温靱性に優れ
た高ヤング率構造用鋼板の製造方法を第２の手段とする
ものである。
本発明が対象とする構造用鋼は、例えば前記した特公
昭58−14849号公報に記載され、次記するように、通常
の溶接構造用鋼が所要の材質を得るために、従来から当
業分野での活用で確認されている作用・効果の関係を基
に定めている添加元素の種類と量を同様に使用して同等
の作用と効果が得られる。従って、これ等を含む鋼を本
発明は対象鋼とするものである。
昭58−14849号公報に記載され、次記するように、通常
の溶接構造用鋼が所要の材質を得るために、従来から当
業分野での活用で確認されている作用・効果の関係を基
に定めている添加元素の種類と量を同様に使用して同等
の作用と効果が得られる。従って、これ等を含む鋼を本
発明は対象鋼とするものである。
これ等の各成分元素とその添加理由と量を以下に示
す。
す。
Ｃは、鋼の強度を向上する有効な成分として添加する
ものであるが、0.20％を超える過剰な含有量では、二相
域圧延時の変形抵抗を増して圧延を困難にするばかり
か、溶接部に島状マルテンサイトを析出し、鋼の靱性を
著しく劣化させるので、0.20％以下に規制している。
ものであるが、0.20％を超える過剰な含有量では、二相
域圧延時の変形抵抗を増して圧延を困難にするばかり
か、溶接部に島状マルテンサイトを析出し、鋼の靱性を
著しく劣化させるので、0.20％以下に規制している。
Siは溶鋼の脱酸元素として必要であり、また強度増加
元素として有用であるが、1.0％を超えて過剰に添加す
ると、鋼の加工性を低下させ、溶接部の靱性を劣化させ
る。また、0.01％未満では脱酸効果が不十分なため、添
加量を0.01〜1.0％に規制している。
元素として有用であるが、1.0％を超えて過剰に添加す
ると、鋼の加工性を低下させ、溶接部の靱性を劣化させ
る。また、0.01％未満では脱酸効果が不十分なため、添
加量を0.01〜1.0％に規制している。
Mnも脱酸成分元素として必要であり、0.3％未満では
鋼の清浄度を低下し、加工性を害する。また鋼材の強度
を向上する成分として0.3％以上の添加が必要である。
しかし、Mnは変態温度を下げるので、過剰の添加により
二相域圧延温度が下がりすぎ、変形抵抗の上昇をきたす
ので、2.0％を上限としている。
鋼の清浄度を低下し、加工性を害する。また鋼材の強度
を向上する成分として0.3％以上の添加が必要である。
しかし、Mnは変態温度を下げるので、過剰の添加により
二相域圧延温度が下がりすぎ、変形抵抗の上昇をきたす
ので、2.0％を上限としている。
Al及びＮは、Al窒化物による鋼の微細化の他、圧延過
程での固溶、析出により、鋼の結晶方位の整合及び再結
晶に有効な働きをさせるために添加する。しかし、添加
量が少ないときにはその効果がなく、過剰の場合には鋼
の靱性を劣化させるので、Al:0.001〜0.20％、N:0.020
％以下に限定している。
程での固溶、析出により、鋼の結晶方位の整合及び再結
晶に有効な働きをさせるために添加する。しかし、添加
量が少ないときにはその効果がなく、過剰の場合には鋼
の靱性を劣化させるので、Al:0.001〜0.20％、N:0.020
％以下に限定している。
以上が、本発明が対象とする鋼の基本成分であるが、
母材強度の上昇あるいは、継手靱性の向上の目的のた
め、要求される性質に応じて、合金元素を添加する場合
は、変態温度を下げ過ぎると、二相域での変形抵抗が増
して圧延が困難になるので合金の添加量としては、Ni,C
r,Mo,Cu,W,P,Co,V,Nb,Ti,Zr,Ta,Hf,希土類元素,Y,Ca,M
g,Te,Se,Bを１種類以上添加してよいが、添加量は合計
で4.5％以内に規制している。
母材強度の上昇あるいは、継手靱性の向上の目的のた
め、要求される性質に応じて、合金元素を添加する場合
は、変態温度を下げ過ぎると、二相域での変形抵抗が増
して圧延が困難になるので合金の添加量としては、Ni,C
r,Mo,Cu,W,P,Co,V,Nb,Ti,Zr,Ta,Hf,希土類元素,Y,Ca,M
g,Te,Se,Bを１種類以上添加してよいが、添加量は合計
で4.5％以内に規制している。
＜作用＞ 本発明者等は、前記従来技術が有する課題を達成する
ために、下記の化学成分を有する一般的な構造用鋼を用
いて種々実験検討を繰り返した。
ために、下記の化学成分を有する一般的な構造用鋼を用
いて種々実験検討を繰り返した。
C:0.10〜0.15％ Si:0.15〜0.25％ Mn:0.8〜1.6％ Al:0.01〜0.05％ N:0.0020〜0.0050％ 結果を第１図に示す。
第１図は、未再結晶域での圧下量が25％、二相域での
圧下量が50％の場合の途中制御冷却速度とvTrsで表す低
温靱性の関係を示す。
圧下量が50％の場合の途中制御冷却速度とvTrsで表す低
温靱性の関係を示す。
図に示すように、制御冷却速度が５℃／秒以上になる
と−60℃以下での靱性保証が可能なレベルに靱性が改善
されることを知見した。
と−60℃以下での靱性保証が可能なレベルに靱性が改善
されることを知見した。
これは高温での滞留時間が短くなるためフェライト
粒、またはオーステナイト粒の粒成長が抑制されるため
に靱性が向上するものと思われる。
粒、またはオーステナイト粒の粒成長が抑制されるため
に靱性が向上するものと思われる。
本発明は上記知見を基に成されたものである。
＜実施例＞ （１） 供試鋼 本発明の鋼成分は、前記した一般的な構造用鋼の元素
と添加量であれば何れの組合せでも良いのであるが、表
１に実施例に用いた化学成分を比較例と共に示す。
と添加量であれば何れの組合せでも良いのであるが、表
１に実施例に用いた化学成分を比較例と共に示す。
これは、構造用鋼の分野で強度レベルが異なる代表的
な構造用鋼の化学成分でもある。
な構造用鋼の化学成分でもある。
（２） 製造条件及び材質結果 製造条件及び得られた材質を表２に示す。
表１に示す供試鋼は鋼番１、２が40キロ級鋼、鋼番３
〜６が50キロ級鋼、鋼番７が60キロ級鋼である。又、供
試鋼は必要に応じてV,Nb,Ni,Ti,Cu,Ni,Cr,Mo等の合金元
素を添加している。
〜６が50キロ級鋼、鋼番７が60キロ級鋼である。又、供
試鋼は必要に応じてV,Nb,Ni,Ti,Cu,Ni,Cr,Mo等の合金元
素を添加している。
No.A1〜A7の本発明例は、何れも圧延後の熱処理をす
ることなく、生産性良く製造できた。
ることなく、生産性良く製造できた。
Ｃ方向のヤング率は、低温靱性の低下を見ることな
く、従来の21,000kgf/mm2レベルに対して10％〜16％の
向上が得られ、十分目標を満足しする構造用鋼板が得ら
れた。
く、従来の21,000kgf/mm2レベルに対して10％〜16％の
向上が得られ、十分目標を満足しする構造用鋼板が得ら
れた。
特に、A6,A7の直送圧延材は、その熱履歴の影響と思
われる作用により、同温度レベルの加熱材に比較して優
れた低温靱性を発揮した。
われる作用により、同温度レベルの加熱材に比較して優
れた低温靱性を発揮した。
これ等に対し、比較例のNo.B1〜B7はそれぞれに問題
があり、前記要望を満たす構造用鋼板が得られなかっ
た。
があり、前記要望を満たす構造用鋼板が得られなかっ
た。
即ち、Ar3点以下の二相域圧下率が50未満の比較例No.
B1は、ヤング率の向上が所要の域に到達しなかった。
B1は、ヤング率の向上が所要の域に到達しなかった。
加熱温度が1300℃と高い比較例のNo.B2、未再結晶圧
下率が20％未満の比較例No.B4〜B7は、靱性が不良で計
画した用途には使用できなかった。
下率が20％未満の比較例No.B4〜B7は、靱性が不良で計
画した用途には使用できなかった。
途中冷却を行なわなかったもの、及び途中冷却の冷却
速度が５℃／秒未満のものの比較例No.B3,B5,B7の靱性
は−60℃レベルに達しなかった。
速度が５℃／秒未満のものの比較例No.B3,B5,B7の靱性
は−60℃レベルに達しなかった。
＜発明の効果＞ 以上説明した本発明は、未再結晶域の圧延、途中制御
冷却及び二相域の圧延工程の技術的条件を限定的に組み
合わせることによって、低温靱性に優れ、且つ特定方向
の剛性（ヤング率）が10％程度以上向上した構造用鋼板
を、圧延後の焼戻し処理を省略した極めて高い生産性の
下で円滑に安定して製造することを可能としたもので、
当該分野を中心に、産業界にもたらす経済的効果は極め
て大きい。
冷却及び二相域の圧延工程の技術的条件を限定的に組み
合わせることによって、低温靱性に優れ、且つ特定方向
の剛性（ヤング率）が10％程度以上向上した構造用鋼板
を、圧延後の焼戻し処理を省略した極めて高い生産性の
下で円滑に安定して製造することを可能としたもので、
当該分野を中心に、産業界にもたらす経済的効果は極め
て大きい。
第１図は途中制御冷却速度とvTrsで表示す低温靱性の関
係を示す。
係を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−141518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−47430（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−4887（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】温度がAr3点以上1250℃以下の構造用鋼々
片を再結晶終了温度以下Ar3点以上で圧下率≧20％の熱
間圧延を行ない、直ちに５℃／秒以上の冷却速度で冷却
し、Ar3点未満で圧下率≧50％の二相域圧延を行なうこ
とを特徴とする低温靱性に優れた高ヤング率構造用鋼板
の製造方法。 - 【請求項２】温度がAr3点以上1250℃以下の構造用鋼々
片を再結晶終了温度以下Ar3点以上で圧下率≧20％の熱
間圧延を行ない、直ちに５℃／秒以上の冷却速度で冷却
し、Ar3点未満で圧下率≧50％の二相域圧延を行なった
後に、５℃／秒以上の冷却速度にて、600℃以下の温度
まで制御冷却することを特徴とする低温靱性に優れた高
ヤング率構造用鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266090A JP2583654B2 (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | 低温靭性に優れた高ヤング率構造用鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266090A JP2583654B2 (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | 低温靭性に優れた高ヤング率構造用鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141519A JPH04141519A (ja) | 1992-05-15 |
| JP2583654B2 true JP2583654B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=17426194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2266090A Expired - Fee Related JP2583654B2 (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | 低温靭性に優れた高ヤング率構造用鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583654B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1806421B1 (en) | 2004-07-27 | 2014-10-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | High young's modulus steel plate, zinc hot dip galvanized steel sheet using the same, alloyed zinc hot dip galvanized steel sheet, high young's modulus steel pipe, and method for production thereof |
| CN111944952A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-17 | 武安市裕华钢铁有限公司 | 一种钛微合金管线钢热轧卷板炼轧工艺 |
-
1990
- 1990-10-02 JP JP2266090A patent/JP2583654B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04141519A (ja) | 1992-05-15 |
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