JP3238217B2 - スケール密着性がよく、ヤング率の高い構造用厚鋼板及びその製造法 - Google Patents
スケール密着性がよく、ヤング率の高い構造用厚鋼板及びその製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スケール密着性がよ
く、ヤング率の高い構造用厚鋼板とその鋼板を生産性よ
く製造する方法に関するものである。
く、ヤング率の高い構造用厚鋼板とその鋼板を生産性よ
く製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業機械等の分野で、機械の大型
化に伴い、使用鋼材の減肉による軽量化の観点から、薄
くても剛性の高い鋼板の要求が高まっている。また鋼板
のスケール性状は、曲げ加工部材でそのまま塗装する場
合の塗装むら防止、プレス成形時に剥離したスケールに
よる押し込み疵防止等の問題より、使用される鋼板のス
ケールのタイト性に対する要望は厳しさを増し、また鋼
板の塗装性や美観の観点、とくに成形作業の多い産業機
械の分野では、作業環境の面から極めて剥離しやすく、
粉末状になりやすい赤スケールが少ない鋼板に対する要
望も高まっている。
化に伴い、使用鋼材の減肉による軽量化の観点から、薄
くても剛性の高い鋼板の要求が高まっている。また鋼板
のスケール性状は、曲げ加工部材でそのまま塗装する場
合の塗装むら防止、プレス成形時に剥離したスケールに
よる押し込み疵防止等の問題より、使用される鋼板のス
ケールのタイト性に対する要望は厳しさを増し、また鋼
板の塗装性や美観の観点、とくに成形作業の多い産業機
械の分野では、作業環境の面から極めて剥離しやすく、
粉末状になりやすい赤スケールが少ない鋼板に対する要
望も高まっている。
【０００３】ところで、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。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 で一定と考えられていたため、特に
注目すべき材質特性とは見られていなかった。しかし、
近年、使用上の特定方向の剛性向上が求められ、これに
圧延方向に対し直角方向（以下、Ｃ方向とする）のヤン
グ率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。
定ならばヤング率に比例する。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 で一定と考えられていたため、特に
注目すべき材質特性とは見られていなかった。しかし、
近年、使用上の特定方向の剛性向上が求められ、これに
圧延方向に対し直角方向（以下、Ｃ方向とする）のヤン
グ率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。
【０００４】一方、高ヤング率鋼に関する提案は種々あ
り、その何れもが２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。ここに開示された製造法は、化学成分を規定
した鋼を２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％程度高めうると
されている。
り、その何れもが２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。ここに開示された製造法は、化学成分を規定
した鋼を２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％程度高めうると
されている。
【０００５】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７
２０℃以下で巻取ることにより、Ｃ方向のヤング率を最
高２４３００kgf/mm2 まで高める方法が記載されてい
る。しかしながら、これらの方法は実用時に次に述べる
ような問題点を有しており、改善が待たれている。特公
昭５８−１４８４９号公報記載の方法では、ヤング率を
向上させるため集合組織の形成を著しく促進させるα−
γ２相域大圧下圧延法が採用されているが、２相域まで
の温度低下に大幅な待ち時間が生じ、著しく生産性を低
下させる。また、特公昭６２−４４４８号公報記載の方
法はＣ≦０．０３％の成分限定を必須としており、引張
強さが３０kgf/mm2 以下の鋼板を対象とする製造方法で
あり、本発明が対象としている構造用鋼の引張強さ４０
kgf/mm2 以上の強度を満たさない。
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７
２０℃以下で巻取ることにより、Ｃ方向のヤング率を最
高２４３００kgf/mm2 まで高める方法が記載されてい
る。しかしながら、これらの方法は実用時に次に述べる
ような問題点を有しており、改善が待たれている。特公
昭５８−１４８４９号公報記載の方法では、ヤング率を
向上させるため集合組織の形成を著しく促進させるα−
γ２相域大圧下圧延法が採用されているが、２相域まで
の温度低下に大幅な待ち時間が生じ、著しく生産性を低
下させる。また、特公昭６２−４４４８号公報記載の方
法はＣ≦０．０３％の成分限定を必須としており、引張
強さが３０kgf/mm2 以下の鋼板を対象とする製造方法で
あり、本発明が対象としている構造用鋼の引張強さ４０
kgf/mm2 以上の強度を満たさない。
【０００６】また、スケールの密着性を改善する方法と
して、熱間圧延された線材の分野において、例えば鉄と
鋼，６５（１９７９），Ｓ３９０に記載のように、スケ
ール厚みを薄くする方法が提案されている。スケール厚
みを薄くすることにより、タイトスケール化する方法を
熱延鋼板へ適用した例として、例えば特開昭５８−１５
７５１７号公報記載のように仕上げ圧延機と水冷装置間
をラミナー水冷で覆い、大気と遮断する方法、特開昭６
０−２４３２０号公報、特開昭６０−７７９２２号公報
記載のように圧延終了後の低炭素アルミキルド鋼を非酸
性雰囲気下で低温まで冷却する方法、特開昭６１−１２
３４０３号公報記載のように仕上げ圧延直後に不活性ガ
スあるいは還元性ガス雰囲気下で低温まで冷却する方
法、特開昭６１−１９５７０２号公報記載のようにＣｒ
を添加した低炭素アルミキルド鋼を圧延直後に冷却する
方法が提案されている。
して、熱間圧延された線材の分野において、例えば鉄と
鋼，６５（１９７９），Ｓ３９０に記載のように、スケ
ール厚みを薄くする方法が提案されている。スケール厚
みを薄くすることにより、タイトスケール化する方法を
熱延鋼板へ適用した例として、例えば特開昭５８−１５
７５１７号公報記載のように仕上げ圧延機と水冷装置間
をラミナー水冷で覆い、大気と遮断する方法、特開昭６
０−２４３２０号公報、特開昭６０−７７９２２号公報
記載のように圧延終了後の低炭素アルミキルド鋼を非酸
性雰囲気下で低温まで冷却する方法、特開昭６１−１２
３４０３号公報記載のように仕上げ圧延直後に不活性ガ
スあるいは還元性ガス雰囲気下で低温まで冷却する方
法、特開昭６１−１９５７０２号公報記載のようにＣｒ
を添加した低炭素アルミキルド鋼を圧延直後に冷却する
方法が提案されている。
【０００７】しかしながら、これらの方法は、実際上、
その実現には、高速で通板する鋼板を大気と遮断するた
めの設備、あるいは高速で通板する鋼板を圧延直後に直
ちに低温まで急冷する設備等を必要とするものであり、
多大な設備コストの増大を招く欠点を有する。これらの
方法を改善し、スケールを薄くかつスケールの組成を制
御する方法として、特開昭６４−８３６１５号公報記載
のように主要元素の成分を規定し、かつ圧延後の冷速の
みを規定する方法が提案されているが、引張強さが３０
kgf/mm2 程度の鋼板を対象とする製造方法に関するもの
であり、本発明が対象とする構造用鋼の引張強さ４０kg
f/mm2 以上の強度を満たさない。また、前記した連続圧
延工程で製造される熱延鋼板は、厚鋼板に比較して高温
滞留時間が大幅に短いので、スケールを薄スケール化す
る上では極めて有利な状況下にあり、厚鋼板の圧延で用
いられるようなリバース圧延での圧延時間の比較的長い
製造時のスケール制御方法に関して有益な方法は殆どな
い。
その実現には、高速で通板する鋼板を大気と遮断するた
めの設備、あるいは高速で通板する鋼板を圧延直後に直
ちに低温まで急冷する設備等を必要とするものであり、
多大な設備コストの増大を招く欠点を有する。これらの
方法を改善し、スケールを薄くかつスケールの組成を制
御する方法として、特開昭６４−８３６１５号公報記載
のように主要元素の成分を規定し、かつ圧延後の冷速の
みを規定する方法が提案されているが、引張強さが３０
kgf/mm2 程度の鋼板を対象とする製造方法に関するもの
であり、本発明が対象とする構造用鋼の引張強さ４０kg
f/mm2 以上の強度を満たさない。また、前記した連続圧
延工程で製造される熱延鋼板は、厚鋼板に比較して高温
滞留時間が大幅に短いので、スケールを薄スケール化す
る上では極めて有利な状況下にあり、厚鋼板の圧延で用
いられるようなリバース圧延での圧延時間の比較的長い
製造時のスケール制御方法に関して有益な方法は殆どな
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はスケール密着
性がよく、ヤング率の高い高強度構造用鋼材と、その鋼
材を生産性よく、経済的に効率よく製造する方法を提供
することを課題とするものである。
性がよく、ヤング率の高い高強度構造用鋼材と、その鋼
材を生産性よく、経済的に効率よく製造する方法を提供
することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。 重量％で、 Ｃ ：０．２０％以下、 Ｓｉ：０．０１〜１．０％、 Ｍｎ：０．３〜２．０％、 Ａｌ：０．００１〜０．２０％、 Ｎ ：０．２０％以下、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる 鋼板の表面に、厚
みが１０μｍ以下でかつＦｅ3 Ｏ4 の組成比が７０％以
上のスケールを有し、さらに、鋼中における集合組織コ
ロニーのアスペクト比が１０以上である組織を有するこ
とを特徴とする、スケール密着性がよく、圧延方向に対
し直角方向のヤング率が２３０００kgf/mm2 以上である
構造用厚鋼板。 重量％でさらに、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｈｆ，希土類元素，Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｔｅ，Ｓｅ，
Ｂの１種又は２種以上を合計で４．５％以下含有するこ
とを特徴とする、前記記載のスケール密着性がよく、
圧延方向に対し直角方向のヤング率が２３０００kgf/mm
2 以上である構造用厚鋼板。
りである。 重量％で、 Ｃ ：０．２０％以下、 Ｓｉ：０．０１〜１．０％、 Ｍｎ：０．３〜２．０％、 Ａｌ：０．００１〜０．２０％、 Ｎ ：０．２０％以下、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる 鋼板の表面に、厚
みが１０μｍ以下でかつＦｅ3 Ｏ4 の組成比が７０％以
上のスケールを有し、さらに、鋼中における集合組織コ
ロニーのアスペクト比が１０以上である組織を有するこ
とを特徴とする、スケール密着性がよく、圧延方向に対
し直角方向のヤング率が２３０００kgf/mm2 以上である
構造用厚鋼板。 重量％でさらに、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｈｆ，希土類元素，Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｔｅ，Ｓｅ，
Ｂの１種又は２種以上を合計で４．５％以下含有するこ
とを特徴とする、前記記載のスケール密着性がよく、
圧延方向に対し直角方向のヤング率が２３０００kgf/mm
2 以上である構造用厚鋼板。
【００１０】 前記又はに記載の成分を有する構
造鋼の鋳片を、Ａｃ3 ℃以上から圧延を開始し、Ａｒ3
点未満で圧下率５０％以上の２相域圧延を行う工程にお
いて、平均温度１２００℃〜Ａｒ1 ℃の間で冷却時間と
総圧延時間との関係が（冷却時間／総圧延時間）＞０．
２を満足し、表面の冷却速度が２℃／秒以上の冷却速度
で冷却を行いながら圧延することを特徴とする、スケー
ル密着性がよく、圧延方向に対し直角方向のヤング率が
２３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製造法。
前記 の圧延終了後に、引続き５℃／秒以上の冷却
速度で６５０℃以下の温度に加速冷却することを特徴と
する、スケール密着性がよく、圧延方向に対し直角方向
のヤング率が２３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼
板の製造法。 前記 の圧延終了後に、引続き１０秒
以内に５℃／秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温度に
加速冷却することを特徴とする、スケール密着性がよ
く、圧延方向に対し直角方向のヤング率が２３０００kg
f/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製造法。 前記 の
圧延終了後に、焼入れ焼戻しを行うことを特徴とする、
スケール密着性がよく、圧延方向に対し直角方向のヤン
グ率が２３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製
造法。
造鋼の鋳片を、Ａｃ3 ℃以上から圧延を開始し、Ａｒ3
点未満で圧下率５０％以上の２相域圧延を行う工程にお
いて、平均温度１２００℃〜Ａｒ1 ℃の間で冷却時間と
総圧延時間との関係が（冷却時間／総圧延時間）＞０．
２を満足し、表面の冷却速度が２℃／秒以上の冷却速度
で冷却を行いながら圧延することを特徴とする、スケー
ル密着性がよく、圧延方向に対し直角方向のヤング率が
２３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製造法。
前記 の圧延終了後に、引続き５℃／秒以上の冷却
速度で６５０℃以下の温度に加速冷却することを特徴と
する、スケール密着性がよく、圧延方向に対し直角方向
のヤング率が２３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼
板の製造法。 前記 の圧延終了後に、引続き１０秒
以内に５℃／秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温度に
加速冷却することを特徴とする、スケール密着性がよ
く、圧延方向に対し直角方向のヤング率が２３０００kg
f/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製造法。 前記 の
圧延終了後に、焼入れ焼戻しを行うことを特徴とする、
スケール密着性がよく、圧延方向に対し直角方向のヤン
グ率が２３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製
造法。
【００１１】
【作用】本発明が対象とする構造用鋼は、例えば特公昭
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で所要の材質を得るために従来から
当該分野で活用されている添加元素の種類と量を同様に
使用する。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。
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で所要の材質を得るために従来から
当該分野で活用されている添加元素の種類と量を同様に
使用する。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。
【００１２】各成分元素につきその添加理由と量を以下
に示す。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ＨＡＺ（Ｈｅａｔ Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ）に
島状マルテンサイトが析出し、ＨＡＺ靭性を著しく劣化
させるので、０．２０％以下に規制する。
に示す。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ＨＡＺ（Ｈｅａｔ Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ）に
島状マルテンサイトが析出し、ＨＡＺ靭性を著しく劣化
させるので、０．２０％以下に規制する。
【００１３】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添加するが、０．０１％未満で
は脱酸効果が不十分であり、１．０％を超えて添加する
と鋼の加工性が低下し、ＨＡＺの靭性が低下するため、
添加量は０．０１〜１．０％に規制する。
また強度増加元素として添加するが、０．０１％未満で
は脱酸効果が不十分であり、１．０％を超えて添加する
と鋼の加工性が低下し、ＨＡＺの靭性が低下するため、
添加量は０．０１〜１．０％に規制する。
【００１４】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が低下し、加工性を害す
る。また線材の強度を向上させる成分として０．３％以
上の添加が必要である。しかし、Ｍｎは過剰の添加によ
り溶接性を著しく劣化させるので２．０％を上限とす
る。
０．３％未満では鋼の清浄度が低下し、加工性を害す
る。また線材の強度を向上させる成分として０．３％以
上の添加が必要である。しかし、Ｍｎは過剰の添加によ
り溶接性を著しく劣化させるので２．０％を上限とす
る。
【００１５】Ａｌ及びＮは、Ａｌ窒化物により鋼の結晶
粒径を微細化できるので必要である。しかし、添加量が
少ないとその効果がなく、過剰の場合には鋼の靭性を劣
化させるので、Ａｌの添加量は０．００１〜０．２０％
に規制し、不可避的に含有されるＮは０．０２０％以下
に限定する。
粒径を微細化できるので必要である。しかし、添加量が
少ないとその効果がなく、過剰の場合には鋼の靭性を劣
化させるので、Ａｌの添加量は０．００１〜０．２０％
に規制し、不可避的に含有されるＮは０．０２０％以下
に限定する。
【００１６】本発明が対象とする鋼の基本成分は以上の
通りである。これを基本に母材強度の上昇あるいは継手
靭性の向上を目的として、要求される性質に応じて合金
元素を添加する場合は、添加し過ぎると溶接性の確保が
困難になる。そこで、合金としては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｈｆ，希土類元素，Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，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
％以内に規制する。
通りである。これを基本に母材強度の上昇あるいは継手
靭性の向上を目的として、要求される性質に応じて合金
元素を添加する場合は、添加し過ぎると溶接性の確保が
困難になる。そこで、合金としては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔ
ａ，Ｈｆ，希土類元素，Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，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
％以内に規制する。
【００１７】冷却する際の温度域の下限温度は圧延の終
了温度とも関連し、Ａｒ1 点以下で冷却すると圧延終了
温度が所定の温度を確保できないことがあるために設定
した。鋼板で最も低温となる鋼板の表面がＡｒ1 点温度
未満になると、ヤング率は向上するもののオーステナイ
トから変態したフェライトが過度に加工されて表層部の
靭性が極端に劣化するので、圧延終了温度はＡｒ1 点温
度以下とすることが望ましい。
了温度とも関連し、Ａｒ1 点以下で冷却すると圧延終了
温度が所定の温度を確保できないことがあるために設定
した。鋼板で最も低温となる鋼板の表面がＡｒ1 点温度
未満になると、ヤング率は向上するもののオーステナイ
トから変態したフェライトが過度に加工されて表層部の
靭性が極端に劣化するので、圧延終了温度はＡｒ1 点温
度以下とすることが望ましい。
【００１８】また、本発明の実施に当たって、上記した
Ａｃ3 点以上の温度履歴を施す時は、圧延電力原単位と
加熱燃料原単位のバランスと鋳片のハンドリング条件か
ら１３５０℃以下とするのが望ましい。更に圧延終了後
に、引続き５℃／秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温
度に加速冷却して、圧延後冷却開始までの時間を制御す
るときは、スケールの成長抑制を図る上で有効である。
Ａｃ3 点以上の温度履歴を施す時は、圧延電力原単位と
加熱燃料原単位のバランスと鋳片のハンドリング条件か
ら１３５０℃以下とするのが望ましい。更に圧延終了後
に、引続き５℃／秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温
度に加速冷却して、圧延後冷却開始までの時間を制御す
るときは、スケールの成長抑制を図る上で有効である。
【００１９】本発明者等は、前記従来技術が有する問題
を解消するために、下記の化学成分を有する一般的な構
造用鋼を用いてヤング率の向上及びスケール密着性の観
点から種々実験検討を繰り返した。
を解消するために、下記の化学成分を有する一般的な構
造用鋼を用いてヤング率の向上及びスケール密着性の観
点から種々実験検討を繰り返した。
【００２０】Ｃ ：０．０５〜０．１５％ Ｓ
ｉ：０．１５〜０．２５％ Ｍｎ：０．８〜１．６％ Ａｌ：０．０１
〜０．０５％ Ｎ ：０．００２０〜０．００５０％
ｉ：０．１５〜０．２５％ Ｍｎ：０．８〜１．６％ Ａｌ：０．０１
〜０．０５％ Ｎ ：０．００２０〜０．００５０％
【００２１】図１は、圧延方向（Ｌ方向）からの角度別
ヤング率と２相域圧下率の関係を示す。この調査の結
果、２相域圧延の圧下率を５０％以上にすることによ
り、Ｃ方向のヤング率が１０％以上向上することを知見
した。
ヤング率と２相域圧下率の関係を示す。この調査の結
果、２相域圧延の圧下率を５０％以上にすることによ
り、Ｃ方向のヤング率が１０％以上向上することを知見
した。
【００２２】また、ヤング率は集合組織に起因したもの
であるため、ヤング率が向上した鋼板のミクロ組織を詳
細に調査したところ、集合組織のコロニーと対応してい
ることが明らかとなった。その結果を図２に示す。尚、
集合組織コロニーはＤＥ ＦＥＲＲＩ ＭＥＴＡＬＬＯ
ＧＲＡＰＨＩＡ，Ｉ，ＣＮＲＮ．（１９６６）ｐ．９７
に記載の加熱着色法により測定した。この方法は、結晶
方位が異なることにより加熱された際の酸化皮膜の色が
異なって観察される方法である。
であるため、ヤング率が向上した鋼板のミクロ組織を詳
細に調査したところ、集合組織のコロニーと対応してい
ることが明らかとなった。その結果を図２に示す。尚、
集合組織コロニーはＤＥ ＦＥＲＲＩ ＭＥＴＡＬＬＯ
ＧＲＡＰＨＩＡ，Ｉ，ＣＮＲＮ．（１９６６）ｐ．９７
に記載の加熱着色法により測定した。この方法は、結晶
方位が異なることにより加熱された際の酸化皮膜の色が
異なって観察される方法である。
【００２３】次に、実験で得られた鋼板について、スケ
ールの厚み、スケール組成中のＦｅ3 Ｏ4 の比率とスケ
ールの密着性の関係を調査したところ図３を得た。厚み
が１０μｍ以下になると密着性が改善される傾向にある
が、同じ１０μｍ以下のスケール厚みでもスケール組成
中のＦｅ3 Ｏ4 の比率が７０％以上なければ、密着性が
改善されないことが明らかとなった。
ールの厚み、スケール組成中のＦｅ3 Ｏ4 の比率とスケ
ールの密着性の関係を調査したところ図３を得た。厚み
が１０μｍ以下になると密着性が改善される傾向にある
が、同じ１０μｍ以下のスケール厚みでもスケール組成
中のＦｅ3 Ｏ4 の比率が７０％以上なければ、密着性が
改善されないことが明らかとなった。
【００２４】更に、上記鋼板のスケール厚み、組成をプ
ロセス条件（１２００℃からＡｒ3点の間で圧延中に冷
却した場合の冷却速度と冷却時間／総圧延時間）から整
理し、図４を得た。図４より、表面の冷却速度が２℃／
秒以上で、かつ冷却時間／総圧延時間が０．２以上の値
になると、厚みが１０μｍ以下で、かつ組成中のＦｅ3
Ｏ4 の比率が７０％以上となることを知得した。
ロセス条件（１２００℃からＡｒ3点の間で圧延中に冷
却した場合の冷却速度と冷却時間／総圧延時間）から整
理し、図４を得た。図４より、表面の冷却速度が２℃／
秒以上で、かつ冷却時間／総圧延時間が０．２以上の値
になると、厚みが１０μｍ以下で、かつ組成中のＦｅ3
Ｏ4 の比率が７０％以上となることを知得した。
【００２５】以上のことから、スケールの密着性が良好
になる原因は、スケールの厚みとスケール組成に関係が
あり、本発明ではスケール厚みと組成の双方をコントロ
ールする。尚、スケールの密着性は、スケール組成と地
鉄の結合力の差に関係があり、格子間隔の関係から、Ｆ
ｅ3 Ｏ4 は地鉄との密着性がよく、スケールの色は黒色
であることが知られている。
になる原因は、スケールの厚みとスケール組成に関係が
あり、本発明ではスケール厚みと組成の双方をコントロ
ールする。尚、スケールの密着性は、スケール組成と地
鉄の結合力の差に関係があり、格子間隔の関係から、Ｆ
ｅ3 Ｏ4 は地鉄との密着性がよく、スケールの色は黒色
であることが知られている。
【００２６】上記のスケール形成の理由に関して、薄
スケール化、組成制御の観点から以下の２点が推察さ
れる。 薄スケール化 冷却による高温滞留時間の短縮により、地鉄が酸化され
る厚みの絶対値の減少が促進され、スケールが薄スケー
ル化したと推察される。 スケール組成の制御 本発明では、表面が圧延中に極度に急冷されるために、
高温で生成したＦｅＯがＦｅＯの共析変態点（４ＦｅＯ
→Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｆｅ）である５７０℃以下にさらされる
時間が結果的に長くなり、Ｆｅ3 Ｏ4 が多く生成したも
のと推察される。
スケール化、組成制御の観点から以下の２点が推察さ
れる。 薄スケール化 冷却による高温滞留時間の短縮により、地鉄が酸化され
る厚みの絶対値の減少が促進され、スケールが薄スケー
ル化したと推察される。 スケール組成の制御 本発明では、表面が圧延中に極度に急冷されるために、
高温で生成したＦｅＯがＦｅＯの共析変態点（４ＦｅＯ
→Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｆｅ）である５７０℃以下にさらされる
時間が結果的に長くなり、Ｆｅ3 Ｏ4 が多く生成したも
のと推察される。
【００２７】
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よい。実施例に用いた
化学成分を表１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化学成分でもある。
添加量であれば何れの組合せでもよい。実施例に用いた
化学成分を表１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化学成分でもある。
【００２８】
【表１】
【００２９】製造条件及び材質結果 製造条件及び得られた材質、スケールの厚み、組成及び
密着性を表２，表３に示す。尚、Ｆｅ2 Ｏ3 の比率、ス
ケールの色も併記した。スケールの色と組成の関係は、
Ｆｅ3 Ｏ4 は黒色で、Ｆｅ2 Ｏ3 の比率が多いほど赤色
を呈することが知られている。
密着性を表２，表３に示す。尚、Ｆｅ2 Ｏ3 の比率、ス
ケールの色も併記した。スケールの色と組成の関係は、
Ｆｅ3 Ｏ4 は黒色で、Ｆｅ2 Ｏ3 の比率が多いほど赤色
を呈することが知られている。
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】溶接ビードのり性は下記の方法で実施、評
価した。 溶接方法：ＣＯ2 アーク溶接、水平隅肉溶接、ワイヤー
１．６mmφ 溶接条件：電流４００Ａ、電圧３７Ｖ、狙い角度５５
°、トーチ角度９０°、速度５０cpm 判定は図５の要領で実施した。
価した。 溶接方法：ＣＯ2 アーク溶接、水平隅肉溶接、ワイヤー
１．６mmφ 溶接条件：電流４００Ａ、電圧３７Ｖ、狙い角度５５
°、トーチ角度９０°、速度５０cpm 判定は図５の要領で実施した。
【００３３】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、供試鋼には必要に応じてＶ，Ｎｂ，Ｎ
ｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ等の合金元素を添加してい
る。
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、供試鋼には必要に応じてＶ，Ｎｂ，Ｎ
ｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ等の合金元素を添加してい
る。
【００３４】No．Ａ１〜Ａ１１の本発明例では、何れも
材質、ヤング率、スケールの各特性が優れた構造用鋼板
が得られた。これに対し、圧延中に十分な冷却を行わな
かった比較例No．Ｂ１〜Ｂ９は、ヤング率、スケール厚
み、組成の少なくとも一つが所定の特性を満足しなかっ
た。また、最近要求の高まっている鋼板のレーザーによ
る切断性、溶接ビードのり性も評価し、本発明鋼はそれ
らの特性が極めて優れていることがわかった。
材質、ヤング率、スケールの各特性が優れた構造用鋼板
が得られた。これに対し、圧延中に十分な冷却を行わな
かった比較例No．Ｂ１〜Ｂ９は、ヤング率、スケール厚
み、組成の少なくとも一つが所定の特性を満足しなかっ
た。また、最近要求の高まっている鋼板のレーザーによ
る切断性、溶接ビードのり性も評価し、本発明鋼はそれ
らの特性が極めて優れていることがわかった。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、赤スケールが少ない構造用鋼
板を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。
板を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。
【図１】２相域の圧下率とヤング率との関係を示す図で
ある。
ある。
【図２】ヤング率と集合組織コロニーのアスペクト比と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図３】スケール厚み、スケール組成中のＦｅ3 Ｏ4 の
比率とスケールの密着性との関係を示す図である。
比率とスケールの密着性との関係を示す図である。
【図４】冷却速度別の冷却時間／総圧延時間とスケール
厚み、組成比との関係を示す図である。
厚み、組成比との関係を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は溶接ビードのり性評価の模
式図である。
式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 宏 大分市大字西ノ洲１番地 新日本製鐵株 式会社 大分製鐵所内 (72)発明者 川島 善樹果 大分市大字西ノ洲１番地 新日本製鐵株 式会社 大分製鐵所内 (72)発明者 土師 利昭 大分市大字西ノ洲１番地 新日本製鐵株 式会社 大分製鐵所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 C21D 8/02
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．２０％以下、 Ｓｉ：０．０１〜１．０％、 Ｍｎ：０．３〜２．０％、 Ａｌ：０．００１〜０．２０％、 Ｎ ：０．２０％以下、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる 鋼板の表面に、厚
みが１０μｍ以下でかつＦｅ3 Ｏ4 の組成比が７０％以
上のスケールを有し、さらに、鋼中における集合組織コ
ロニーのアスペクト比が１０以上である組織を有するこ
とを特徴とする、スケール密着性がよく、圧延方向に対
し直角方向のヤング率が２３０００kgf/mm2 以上である
構造用厚鋼板。 - 【請求項２】 重量％でさらに、 Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｗ，Ｐ，Ｃｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，希土類元素，Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，
Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂの１種又は２種以上を合計で４．５％以
下含有することを特徴とする、請求項１記載のスケール
密着性がよく、圧延方向に対し直角方向のヤング率が２
３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼板。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の成分を有する構造
鋼の鋳片を、Ａｃ3℃以上から圧延を開始し、Ａｒ3 点
未満で圧下率５０％以上の２相域圧延を行う工程におい
て、平均温度１２００℃〜Ａｒ1 ℃の間で冷却時間と総
圧延時間との関係が（冷却時間／総圧延時間）＞０．２
を満足し、表面の冷却速度が２℃／秒以上の冷却速度で
冷却を行いながら圧延することを特徴とする、スケール
密着性がよく、圧延方向に対し直角方向のヤング率が２
３０００kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製造法。 - 【請求項４】 圧延終了後に、引続き５℃／秒以上の冷
却速度で６５０℃以下の温度に加速冷却することを特徴
とする、請求項３記載のスケール密着性がよく、圧延方
向に対し直角方向のヤング率が２３０００kgf/mm 2 以上
である構造用厚鋼板の製造法。 - 【請求項５】 圧延終了後に、引続き１０秒以内に５℃
／秒以上の冷却速度で６５０℃以下の温度に加速冷却す
ることを特徴とする、請求項３記載のスケール密着性が
よく、圧延方向に対し直角方向のヤング率が２３０００
kgf/mm 2 以上である構造用厚鋼板の製造法。 - 【請求項６】 圧延終了後に、焼入れ焼戻しを行うこと
を特徴とする、請求項３記載のスケール密着性がよく、
圧延方向に対し直角方向のヤング率が２３０００kgf/mm
2 以上である構造用厚鋼板の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30874092A JP3238217B2 (ja) | 1991-11-18 | 1992-11-18 | スケール密着性がよく、ヤング率の高い構造用厚鋼板及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32837291 | 1991-11-18 | ||
| JP3-328372 | 1991-11-18 | ||
| JP30874092A JP3238217B2 (ja) | 1991-11-18 | 1992-11-18 | スケール密着性がよく、ヤング率の高い構造用厚鋼板及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0673504A JPH0673504A (ja) | 1994-03-15 |
| JP3238217B2 true JP3238217B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=26565675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30874092A Expired - Fee Related JP3238217B2 (ja) | 1991-11-18 | 1992-11-18 | スケール密着性がよく、ヤング率の高い構造用厚鋼板及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238217B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4213022B2 (ja) * | 2002-12-26 | 2009-01-21 | 愛知製鋼株式会社 | 溶製法で製造可能な高剛性鋼及びその製造方法 |
| WO2020065372A1 (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | Arcelormittal | High strength hot rolled steel having excellent scale adhesivness and a method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-11-18 JP JP30874092A patent/JP3238217B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0673504A (ja) | 1994-03-15 |
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