JP6926247B2 - フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法に関する。
フラックス入りワイヤ（Ｆｌｕｘ Ｃｏｒｅｄ Ｗｉｒｅ）などに適用される溶接棒用鋼帯の場合、様々な使用用途に対応するために、原板として適用される鋼板及びフラックス（Ｆｌｕｘ）材が複合的に開発且つ適用されている。尚、特殊用途、例えば、耐摩耗性に優れた高Ｍｎ鋼の溶接部材や極低温における靭性に優れた極低温用溶接部材、防塵性能に優れた防塵鋼用溶接部材などといった様々な特殊目的用溶接部材に対する開発が行われている。これにより、かかる特殊な溶接用鋼に適する溶接棒用素材に対する開発も行われている。
一般に、溶接生産性が最も高く、様々な位置での溶接が簡単な溶接方法としては、フラックス入り溶接（ＦＣＷ、Ｆｌｕｘ Ｃｏｒｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ）法が挙げられる。この溶接方法に用いられる溶接材料は、フラックス入りワイヤであって、一般の冷延鋼板を引抜したストリップ（Ｓｔｒｉｐ）をＵ字状に加工し、この加工されたＵ字管に重量比約５〜５０％レベルのフラックス成分とマンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの合金元素とを粉末状で混合して添加した後、円形に加工して製造される。上記フラックス成分は、溶接作業性を確保するために添加され、上記合金元素は、溶接棒の使用用途に適した特性を確保するために添加される。
このとき、粉末状で添加される、コア内の合金成分の種類及び添加量の変化を介して溶接棒素材に求められる様々な特性を確保する。例えば、優れた低温靭性が求められる溶接部材を製造するために、加工されたワイヤのコア部に低温靭性を改善するための合金元素とフラックスとを混合して、ともに装入する必要がある。
一方、フラックス入りワイヤの製造のために用いられるワイヤの冷延鋼材としては、一般に合金元素が多く添加されない一般炭素鋼が用いられており、一部の特殊用途ではステンレス鋼が用いられている。
一般炭素鋼をベースにしたワイヤ用鋼材は、伸び率に優れ、引抜の際に鋼材が破れる現象が発生しない。また、加工硬化程度も低く、成形から最終ワイヤの製造まで別の熱処理工程を行わなくても連続製造が可能であるという利点があるため、様々な用途に適用されている。しかし、このような炭素鋼溶接鋼材は低合金鋼であるため、用途に応じた溶接棒の特性を確保するためには、ワイヤの内部に充填するフラックス及びコア内の合金元素を添加する必要があるが、溶接作業性を確保するためには、基本的に適正レベルのフラックスを添加する必要があるため、コア内の合金元素の添加量を引き上げるのには限界がある。すなわち、ワイヤ鋼材の中心部位に、多量の酸化剤（Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ａｌなど）、スラグ形成剤（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｎＯなど）、アーク安定剤（Ｋ、Ｎａなど）、及び合金成分（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｒなど）などがすべて添加される必要があるが、ワイヤ鋼材にフラックスを含め約３０〜６０％の容積量を充填することに限界があり、充填される粉末によって差はあるものの、重量比としては約１５〜２５％が限界であることが知られている。この場合、特性を確保するための合金元素の含有量が増加すると、フラックス成分などが制限されて安定した溶接特性を確保し難くなるという問題がある。また、これら合金元素が粉末状で添加されることによって、溶接作業の際に溶融したコア成分が溶接部偏析を起こし、溶接不良の要因として作用するという問題もある。
ステンレス鋼を活用した溶接ワイヤ用鋼材の場合には、根本的に一般炭素鋼に比べて、鋼成分中に存在するニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）などの合金元素の量が多いため、フラックスとともに添加されるコア合金元素の添加量を減らすことができるが、合金元素は基本的に高価な合金材であるため、原板素材のコストが高く、特殊用途などにのみ適用しているのが現実である。さらに、これらステンレス溶接原板は、溶接棒ワイヤ加工の際に、加工硬化により断線が発生するおそれが高いため、製造工程間に別の焼鈍熱処理を行わなければならないという問題もあり、製造コストの上昇要因として作用している。
現在、加工性、特に引抜加工性及び低温靭性が求められる極低温用溶接ワイヤ用鋼材としては、一般炭素鋼が活用されており、造管後のフラックスの装入の際に低温靭性を確保するために、高価な合金元素を高純度の粉末状に調製して他のフラックス成分とともに投入することにより、低温靭性を改善している。しかし、この場合も、添加される合金粉末が高純度で、高価であるだけでなく、投入量が多いため、溶接安定性を確保するためのフラックス成分の添加条件に制約が生じるという問題がある。また、このときに添加される高価な合金元素がフラックス中で偏析現象を起こし、溶接棒の一部分に集中する現象が生じるようになり、溶接棒の加工段階で破れるなど、作業性を低下させるという問題も浮上しつつある。
そこで、極低温用環境に好ましく適用できるように、優れた低温靭性及び溶接作業性を有する溶接ワイヤ用鋼材に対する開発が求められるのが実情である。例えば、極低温用に適したフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の特性を確保するために、素材の伸び率が４０％以上、溶接部の偏析指数が０．１５％未満、−４０℃における衝撃エネルギー値が５０Ｊ以上を確保する方法に対する検討が行われている。
例えば、特許文献１では、フラックス入りワイヤ用鋼板を製造するための方法として、Ｍｎ：１．４〜２．４％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｎｉ：２．８〜６．４％を含有する鋼にＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉなどを添加することにより、衝撃靭性及び強度特性に優れた溶接棒用鋼を製造する方法が開示されている。しかし、特許文献１には、高価な合金元素を多く添加するため、製造コストが上昇するという問題があり、また、合金元素の添加により高強度は確保できるが、延性が低くて引抜加工性は確保し難いという問題がある。
また、特許文献２には、フラックス原料にＴｉ、Ｍｇなどを添加することで、溶融金属の脱酸反応を促進して、溶接欠陥を低減する技術が開示されている。しかし、溶融金属の脱酸効果を十分に得るためには、フラックス中に多くの合金元素を添加する必要があるが、このように多くの合金元素をフラックス中に添加すると、溶接の際に微細な粒子が周囲に飛散するスパッタ（ｓｐａｔｔｅｒ）現象が多く発生するなど、溶接作業性が低下するという問題がある。
したがって、極低温用環境で低温靭性に優れた溶接部を得ることができ、且つ溶接作業性及び引抜加工性に優れたフラックス入りワイヤ用冷延鋼板を活用した溶接棒用鋼帯及びその製造方法に対する開発が求められるのが実情である。
韓国公開特許第２００６−１０７９１０号公報 特開昭６０−４６８９６号公報
本発明の一目的は、低温靭性、溶接作業性、及び加工性に優れたフラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法を提供することである。
一方、本発明の課題は、上述の内容に限定されない。本発明の課題は、本明細書の内容全般から理解することができるものであり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の付加的な課題を理解することは難しいことではない。
本発明の一実施形態は、重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｍｎ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．８〜１．７％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含み、下記関係式１で定義されるＷＮが０．１０〜０．７５であるフラックス入りワイヤ用冷延鋼板を提供する。
関係式１：ＷＮ＝（３１×Ｃ＋０．５×Ｍｎ＋２０×Ａｌ）×（Ｎｉ）×（０．６×Ｃｒ）
（但し、上記関係式１において各元素の含有量の単位は重量％である。）
本発明の他の実施形態は、重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｍｎ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．８〜１．７％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含み、下記関係式１で定義されるＷＮが０．１０〜０．７５であるスラブを１１００〜１３００℃に加熱する段階と、上記加熱されたスラブを仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃になるように熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻取る段階と、上記巻取られた熱延鋼板を５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、上記冷延鋼板を７００〜８５０℃の温度範囲で連続焼鈍する段階と、を含むフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法を提供する。
関係式１：ＷＮ＝（３１×Ｃ＋０．５×Ｍｎ＋２０×Ａｌ）×（Ｎｉ）×（０．６×Ｃｒ）
（但し、上記関係式１において各元素の含有量の単位は重量％である。）
なお、上述の課題の解決手段は、本発明の特徴をすべて列挙したものではない。本発明の様々な特徴とそれに伴う利点及び効果は、以下の具体的な実施形態を参照して、より詳細に理解され得る。
本発明の一側面によると、低温靭性、溶接作業性、及び加工性に優れたフラックス入りワイヤ用冷延鋼板を提供することにより、造船産業、資材産業、建築産業などに用いられる全姿勢溶接が可能なフラックス入りワイヤ型溶接棒用鋼帯を提供することができる。
本発明の実施例のうち発明例２の微細組織を観察した写真であって、（ａ）は、発明例２を用いて製造されたフラックス入りワイヤを観察した写真であり、（ｂ）は、（ａ）の外皮部分を拡大した写真である。 本発明の実施例のうち比較例５の微細組織を観察した写真であって、（ａ）は、比較例５を用いて製造されたフラックス入りワイヤを観察した写真であり、（ｂ）は、（ａ）の外皮部分を拡大した写真である。
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野における平均的な知識を有する者に、本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。
以下、本発明のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板について詳細に説明する。
本発明のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板は、重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｍｎ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．８〜１．７％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含み、下記関係式１で定義されるＷＮが０．１０〜０．７５であることを特徴とする。
まず、本発明の合金組成について詳細に説明する。以下、各元素の含有量の単位は、特に記載がない限り、重量％を意味する。
Ｃ：０．００５〜０．１０％
炭素（Ｃ）は、一般に鋼の強度を向上させるために添加される元素であり、溶接熱影響部が、母材と類似の特性を有するようにするために添加される元素である。Ｃ含有量が０．００５％未満の場合には、上述した効果が不十分である。これに対し、Ｃ含有量が０．１０％を超えると、高強度や加工硬化により引抜工程の際に断線が起こるなどの問題が発生し得る。また、溶接継手部の低温亀裂が発生したり、衝撃靭性が低下するだけでなく、高い硬度が原因となって、多数の熱処理を行わなければ目的とする最終製品に加工できないという短所がある。したがって、Ｃ含有量は、０．００５〜０．１０％であることが好ましく、溶接熱影響部の特性を向上させるために、より好ましくは０．０１〜０．０６％であることができる。
Ｍｎ：０．０５〜０．２５％
マンガン（Ｍｎ）は、固溶強化元素であって、鋼の強度を高め、熱間加工性を向上させる役割を果たす。但し、添加し過ぎた場合には、多量のマンガン−硫化（ＭｎＳ）析出物を形成して、鋼の延性及び加工性を阻害することがある。Ｍｎ含有量が０．０５％未満の場合には、赤熱脆性の発生要因となり、オーステナイトの安定化に寄与し難くなる。これに対し、Ｍｎ含有量が０．２５％を超えると、延性が低下し、中心偏析の発生の要因として作用して、溶接棒の製造工程における引抜作業の際に断線の原因となりうるため、Ｍｎ含有量は０．０５〜０．２５％であることが好ましく、より好ましくは０．０６〜０．２４％であることができる。
Ｓｉ：０．０５％以下（０％を除く）
シリコン（Ｓｉ）は、酸素などと結合して鋼板の表面に酸化層を形成し、表面特性を悪くして耐食性を低下させる要因として作用するだけでなく、溶接金属中の硬質相変態を促進し、低温衝撃特性を低下する要因として作用するため、その添加量を０．０５％以下に限定する。上記Ｓｉ含有量は、より好ましくは０．０４％以下であることが有利である。
Ｐ：０．０００５〜０．０１％
リン（Ｐ）は、鋼中に固溶元素として存在し、固溶強化を起こし、強度及び硬度を向上させる元素であって、一定レベルの剛性を維持するためには、０．０００５％以上添加されることが好ましいが、その含有量が０．０１％を超えると、鋳造の際に中心偏析を起こし、延性が低下してワイヤ加工性を低下させる可能性がある。したがって、Ｐ含有量は、０．０００５〜０．０１％であることが好ましく、より好ましくは０．００１〜０．００９％であることができる。
Ｓ：０．００８％以下（０％を除く）
硫黄（Ｓ）は、鋼中のマンガンと結合して非金属介在物を形成し、赤熱脆性（ｒｅｄ ｓｈｏｒｔｎｅｓｓ）の要因となるため、できるだけその含有量を下げることが好ましい。また、Ｓ含有量が高い場合には、鋼板の母材靭性を低下させるという問題があるため、Ｓ含有量は０．００８％以下であることが好ましく、より好ましくは０．００７５％以下であることができる。
Ａｌ：０．００５〜０．０６％
アルミニウム（Ａｌ）は、アルミニウムキルド鋼において、脱酸剤及び時効による材質劣化を防止する目的で添加される元素であり、延性の確保に有利な元素である。かかる効果は、極低温であるときに、より顕著に現れる。Ａｌ含有量が０．００５％未満の場合には、上述した効果が不十分である。これに対し、Ａｌ含有量が０．０６％を超えると、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のような表面介在物が急増して熱間圧延材の表面特性を悪化させ、加工性が低下するだけでなく、溶接熱影響部の結晶粒界にフェライトが局部的に形成されて機械的特性が低下することがあり、溶接後に溶接ビード（ｂｅａｄ）の形状が悪くなるという問題が発生し得る。したがって、Ａｌ含有量は、０．００５〜０．０６％であることが好ましく、より好ましくは０．００７〜０．０５０％であることができる。
Ｎ：０．０００５〜０．００３％
窒素（Ｎ）は、鋼中に固溶状態で存在し、材質強化に有効な元素であって、目標の剛性を確保するためには、０．０００５％以上の添加が必要である。これに対し、Ｎ含有量が０．００３％を超えると、時効性が急激に悪くなるだけでなく、鋼の製造段階で脱窒による負担が増加し、製鋼作業性が低下するという問題がある。したがって、Ｎ含有量は、０．０００５〜０．００３％であることが好ましく、より好ましくは０．００８〜０．００２９％であることができる。
Ｎｉ：０．８〜１．７％
ニッケル（Ｎｉ）は、延性を向上させて引抜加工性を向上させるのに効果的である上、極低温でも安定した組織を形成し、低温衝撃靭性の改善のために必要な元素である。かかる効果を奏し、且つフラックス組成の安定的な取扱いのためには０．８％以上添加することが必要である。これに対し、Ｎｉ含有量が１．７％を超えると、強度の上昇によって引抜加工性が低下する可能性があり、表面欠陥の原因となりうる。また、Ｎｉは、高価な元素であるため、製造コストが上昇するという問題がある。したがって、Ｎｉ含有量は、０．８〜１．７％であることが好ましく、より好ましくは０．０８５〜１．６５％であることができる。
Ｃｒ：０．１〜０．５％
クロム（Ｃｒ）は、溶接継手部の強度に有利な元素であって、安定した錆層を形成させる役割も果たして耐食性の向上にも寄与する元素である。かかる効果を確保するためには、０．１％以上添加されることが好ましい。これに対し、Ｃｒ添加量が０．５％を超えると、クロム系炭化物が形成され、脆性を起こすおそれがあり、その結果、加工できないという問題があるため、Ｃｒ含有量は、０．１〜０．５％の範囲を満たすことが好ましく、より好ましくは０．１３〜０．４５％であることができる。
本発明の冷延鋼板の残りの成分は鉄（Ｆｅ）である。但し、通常の製造過程では原料または周囲環境から意図しない不純物が不可避的に混入することがあるため、これらを排除することは難しい。これらの不純物は通常の製造過程の技術者であれば誰でも分かるものであるため、本発明においてはその全ての内容を特に言及しない。
一方、本発明の冷延鋼板は、上述の合金組成を満たすだけでなく、下記関係式１で定義されるＷ Ｎ が０．１０〜０．７５であることが好ましい。但し、下記関係式１において、各元素の含有量の単位は重量％である。
関係式１：ＷＮ＝（３１×Ｃ＋０．５×Ｍｎ＋２０×Ａｌ）×（Ｎｉ）×（０．６×Ｃｒ）
上記関係式１は、溶接作業性及び引抜加工性に及ぼす各元素の相関関係を考慮して設計したものである。ＷＮが０．１０未満の場合には、常温組織が硬質相に変態する量が少なくて加工性の面では有利であるが、低温靭性を確保するために、フラックスの合金元素として添加される合金量が増加するにつれて、溶接作業性が低下するという問題がある。これに対し、ＷＮが０．７５を超えると、硬い変態組織の分率が増加し、造管及び引抜の際に溶接部材の破断が起こるという問題があるだけでなく、高価な合金元素を多量に添加することにより製造コストが上昇するという問題があるため、ＷＮは、０．１０〜０．７５の範囲を満たすことが好ましく、より好ましくは０．１１〜０．７３であることができる。
一方、本発明の冷延鋼板は、面積％で、セメンタイト：１〜６％及び残部フェライトで構成される微細組織を有することが好ましい。上記セメンタイトの分率が１％未満と低い場合には、炭化物の析出が促進されないため、鋼中の固溶元素によって変形時効欠陥を示す要因として作用する可能性がある。これに対し、セメンタイトの分率が６％を超えると、引抜加工の際に亀裂の原因になるだけでなく、耐食性も低下させるという問題があるため、上記セメンタイトの分率は１〜６％の範囲を有することが好ましく、より好ましくは１．３〜５．８％であることができる。
本発明による冷延鋼板は、伸び率が４０％以上であることができる。かかる物性を満たすようにすることにより、フラックス入りワイヤ用素材として好適に適用することができる。伸び率が４０％未満の場合には、溶接ワイヤの引抜加工の際に断面減少率が低くなり、造管加工性が低下して、加工の際に破れなどの亀裂が発生するという問題が生じうる。
また、本発明によって製造された冷延鋼板は、溶接部の偏析指数が０．１５％以下であり、−４０℃における低温衝撃エネルギーが５０Ｊ以上であることができる。ここで、溶接部の偏析指数とは、より具体的には、本発明による冷延鋼板を用いて製造されたフラックス入りワイヤで溶接された溶接部の偏析指数を意味し、溶接部の全体面積において添加元素による偏析部が占める面積の割合として表される。溶接部に偏析が発生する場合には、加工の際に偏析部に応力が集中して破断の要因として作用する。溶接後に、２次加工の際の溶接部偏析による破れを防止するためには、溶接部の偏析指数が０．１５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１２５％以下であることができる。従来、フラックス入りワイヤでは、低温靭性を確保するために、母材ではないフラックスの合金元素としてニッケル（Ｎｉ）などの元素を添加することにより、溶接部の偏析指数が上昇するという問題が発生している。しかし、本発明による冷延鋼板を用いる場合には、このような偏析要因を顕著に減少させるため、溶接部の偏析指数を０．１５％以下に確保することができる。尚、溶接棒の低温安定性を評価する衝撃実験の際の衝撃エネルギーは実験温度−４０℃で５０Ｊ以上確保する必要がある。−４０℃における衝撃実験で得られる衝撃エネルギー値が５０Ｊ以下に低下すると、低温環境で溶接部などが低温衝撃などにより亀裂を起こす要因となって、溶接構造物の安全性に問題を発生させるおそれがあるため、５０Ｊ以上確保する必要がある。上記−４０℃における低温衝撃エネルギーは５５Ｊ以上であることがより好ましい。
以下、本発明のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法について詳細に説明する。
本発明のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法は、上述した合金組成を満たすスラブを１１００〜１３００℃に加熱する段階と、上記加熱されたスラブを仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃になるように熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻取る段階と、上記巻取られた熱延鋼板を５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、上記冷延鋼板を７００〜８５０℃の温度範囲で連続焼鈍する段階と、を含む。
まず、スラブを１１００〜１３００℃に加熱する。これは、後続する熱間圧延工程を円滑に行うとともに、スラブを均質化処理するためである。スラブ加熱温度が１１００℃未満の場合には、後続する熱間圧延の際に荷重が急激に増加するという問題がある。これに対し、１３００℃を超えると、エネルギーコストが増加するだけでなく、表面スケールの量が増加し、材料の損失につながる可能性がある。したがって、上記スラブ加熱温度は、１１００〜１３００℃であることが好ましく、より好ましくは１１５０〜１２８０℃であることができる。
上記加熱されたスラブを仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃になるように熱間圧延して熱延鋼板を得る。仕上げ圧延温度が８８０℃未満の場合には、低温領域で熱間圧延が終了することにより、結晶粒の混粒化が急激に進み、熱間圧延性及び加工性の低下を招く。これに対し、仕上げ圧延温度が９５０℃を超えると、全厚さにわたって均一な熱間圧延が行われず、結晶粒微細化が不十分になって、結晶粒粗大化に起因した衝撃靭性の低下が発生する可能性がある。したがって、上記仕上げ熱間圧延温度は８８０〜９５０℃であることが好ましく、より好ましくは８８５〜９４０℃であることができる。
上記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻取る。このとき、熱間圧延後巻取り前の熱延鋼板の冷却は、ランアウトテーブル（ＲＯＴ、Ｒｕｎ−ｏｕｔ−ｔａｂｌｅ）で行うことができる。巻取温度が５５０℃未満の場合には、冷却及び維持中に発生する、幅方向における温度の不均一によって、低温析出物の生成挙動に差異が生じ、材質偏差を招くことによって、加工性に悪影響を与える。これに対し、巻取温度が７００℃を超えると、最終製品の組織が粗大化することにより、表面材質の軟化及び造管性を低下させるという問題が発生する。したがって、上記巻取温度は５５０〜７００℃であることが好ましく、より好ましくは５５５〜６９０℃であることができる。
上記巻取られた熱延鋼板を５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る。圧下率が５０％未満の場合には、再結晶駆動力が低くて局部的な組織成長が発生するなど、均一な材質を確保し難い。また、最終製品の厚さを考慮すると、熱延鋼板の厚さを減らして作業しなければならないため、熱間圧延作業性が著しく低下するという問題がある。これに対し、圧下率が８５％を超えると、材質が硬化して引抜の際に亀裂の原因となるだけでなく、圧延機の負荷により、冷間圧延作業性が低下するという問題がある。したがって、圧下率は５０〜８５％であることが好ましく、より好ましくは６５〜８０％であることができる。
このとき、冷間圧延前に巻取られた熱延鋼板を酸洗する段階をさらに含むことができる。
加工性及び剛性を確保するために、上記冷延鋼板を連続焼鈍する。冷間圧延の際に導入された変形により強度が上昇している状態から変形除去焼鈍を行うことによって、目標とする強度及び加工性を確保する。このとき、上記連続焼鈍は７００〜８５０℃の温度範囲で行うことができる。７００℃未満の焼鈍温度では、冷間圧延によって形成された変形が十分に除去されないことにより、加工性が著しく低下するという問題がある。これに対し、焼鈍温度が８５０℃を超えると、高温焼鈍に伴う連続焼鈍炉の通板性に問題が発生する可能性がある。したがって、上記連続焼鈍温度は７００〜８５０℃であることが好ましく、より好ましくは７３０〜８４５℃であることができる。
その後、上記連続焼鈍された冷延鋼板は、調質圧延する段階をさらに含むことができ、上記調質圧延後の溶接ワイヤの製造に用いることができる。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。しかし、かかる実施例の記載は、本発明の実施を例示するためのものであって、かかる実施例の記載によって本発明が制限されるものではない。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に記載された事項とそれから合理的に類推される事項によって決定されるためである。
（実施例）
下記表１に示した成分組成を有するスラブを１２５０℃に加熱した後、下記表２に記載された製造条件に従って冷延鋼板を製造した。上記冷延鋼板の微細組織は、フェライト組織を有することが観察された。上記冷延鋼板に対して微細組織の種類及び分率、伸び率、通板性、ならびに引抜加工性を測定し、下記表３に示した。上記通板性は、冷間及び熱間圧延の際に圧延負荷がなく、連続焼鈍の際にヒートバックル（Ｈｅａｔ ｂｕｃｋｌｅ）のような欠陥が発生しない場合には「○」と表示し、圧延負荷が発生したり、または連続焼鈍の際にヒートバックルのような欠陥が発生した場合には「×」と表示した。上記引抜加工性は、断面減少率６１％でフラックス入りワイヤを引抜加工の際に破れなどといった加工欠陥が発生した場合には「不良」、加工欠陥が発生しない場合には「良好」と表示した。
また、上記製造された冷延鋼板を活用して、幅１４ｍｍのストリップに製造した後、このストリップを曲げてからフラックス及び合金成分を充填させることで、直径３．１ｍｍである溶接材料を製造した。このように製造された溶接材料を引抜して、１．２ｍｍの直径を有するフラックス入りワイヤを製造し、低温衝撃実験を行った。その結果を下記表３に示した。
併せて、フラックス入りワイヤで溶接された溶接部材に対して溶接部の偏析指数を測定した。その結果を下記表３に示した。このとき、上記溶接部材は、直径１．４ｍｍのワイヤで引抜し、パイロット（Ｐｉｌｏｔ）溶接機を活用して、電圧２９Ｖ、電流１５０〜１８０Ａ、溶接速度は、毎分１４ｃｍの条件で製造された溶接部材を対象に試験を行った結果である。
Figure 0006926247
Figure 0006926247
Figure 0006926247
上記表１〜３から分かるように、本発明が提示する合金組成及び製造条件をすべて満たす発明例１〜９は、通板性が良好であるだけでなく、目標とするフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の材質基準である伸び率４０％以上を満たしている。また、溶接部材で製造されたワイヤの偏析指数も、０．１５％未満と２次加工の際に溶接部の破れや亀裂が発生せず、優れた加工性を確保することができた。併せて、−４０℃における衝撃エネルギーも５０Ｊ以上と優れた低温靭性を確保することができた。
これに対し、比較例１〜４は、本発明で提示する合金組成は満たしたが、製造条件を満たしていない場合であって、圧延通板性（比較例１〜３）及び焼鈍通板性（比較例４）が悪くなるという問題があり、伸び率が目標に対して低かったり、−４０℃における衝撃エネルギー値が−５０Ｊ以下であったり、または引抜加工性が不良であることが確認できた。
比較例５〜９は、本発明で提示した製造条件は満たしたが、合金組成を満たしていない場合であり、比較例１０は、合金組成及び製造条件をともに満たしていない場合である。比較例５〜１０は、本発明が目的とする伸び率、溶接部の偏析指数、及び衝撃エネルギーなどをほとんど満たせず、通板性も良好ではないことが分かる。尚、引抜加工の際に破れまたは亀裂が発生した。
図１及び図２はそれぞれ、発明例２及び比較例５の微細組織を観察した写真であって、（ａ）は、それぞれ発明例２及び比較例５を用いて製造されたフラックス入りワイヤを観察した写真であり、（ｂ）は、（ａ）の外皮部分を拡大した写真である。図１の場合には、外皮が比較的均質な状態であることが分かる。これにより、良好な引抜加工性を確保することができることが分かる。これに対し、図２の場合には、外皮が均質ではないことが確認でき、結果として、良好な引抜加工性を確保することが難しいことが分かる。
上述のように、本発明によると、合金組成及び製造条件の適切な制御を介して溶接部の偏析発生を大幅に改善するとともに、フラックス内の合金元素の低減を可能にして、溶接作業性の改善のためのフラックス含有量を高めることができるようになり、低温靭性及び溶接作業性に優れたフラックス入りワイヤ用冷延鋼板を得ることができた。結果として、本発明の冷延鋼板を用いる場合には、工程コストの上昇要因となるフラックス内の合金元素の添加量を減らすとともに、溶接部内の偏析を大幅に低減することにより、溶接部の亀裂発生を減少させることができる。さらに、溶接部材の安定した作業性の確保が可能となるため、製品の材質偏差の発生を減少させることができることから、コスト削減及び作業性向上の面においても効果的であった。
以上、実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。

Claims (6)

  1. 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｍｎ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．８〜１．７％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含み、下記関係式１で定義されるＷＮが０．１０〜０．７５である、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板。
    関係式１：ＷＮ＝（３１×Ｃ＋０．５×Ｍｎ＋２０×Ａｌ）×（Ｎｉ）×（０．６×Ｃｒ）
    （但し、前記関係式１において各元素の含有量の単位は重量％である。）
  2. 前記冷延鋼板は、面積％で、セメンタイト：１〜６％及び残部フェライトで構成される微細組織を有する、請求項１に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板。
  3. 前記冷延鋼板は、伸び率が４０％以上である、請求項１に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板。
  4. 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｍｎ：０．０５〜０．２５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．８〜１．７％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避不純物を含み、下記関係式１で定義されるＷＮが０．１０〜０．７５であるスラブを１１００〜１３００℃に加熱する段階と、
    前記加熱されたスラブを仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃になるように熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
    前記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻取る段階と、
    前記巻取られた熱延鋼板を５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、
    前記冷延鋼板を７００〜８５０℃の温度範囲で連続焼鈍する段階と、を含む、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。
    関係式１：ＷＮ＝（３１×Ｃ＋０．５×Ｍｎ＋２０×Ａｌ）×（Ｎｉ）×（０．６×Ｃｒ）
    （但し、前記関係式１において各元素の含有量の単位は重量％である。）
  5. 前記冷間圧延前に、前記巻取られた熱延鋼板を酸洗する段階をさらに含む、請求項４に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。
  6. 前記連続焼鈍された冷延鋼板を調質圧延する段階をさらに含む、請求項４に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。
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