JPH01156421A - 降伏比の低い鋼材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は降伏比の低い鋼材の製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年造船、産業機械等の各分野にわたって競争力向上の
ため溶接施工の減少、曲げ加工性を代表として鋼材特性
の極限追求、溶接性の向上および鋼材コストの低減など
各種の要求が強まっている。

このうち厚鋼板の曲げ加工性改善のためには、低降伏比
を有する厚鋼板の開発が必要である。また建築、橋梁分
野では構造物の安全性向上のため、特に耐震性向上のた
めに降伏比の低下が望まれている。

従来の制御圧延−制御冷却プロセスにおいては、低温靭
性向上のため熱間圧延で、できる限り細粒にすると共に
、オーステナイト１相域から加速冷却することが採用さ
れている。

しかしながらこの方法によっても、フェライトの細粒化
と硬化及び一部パーライトのベーナイト化によって降伏
点が上昇し、降伏比の上昇となって曲げ加工性が低下す
る問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者等の一部は特開昭５９−２１１５２８号公報及
び特願昭６２−５２８５６号、特願昭６２−５５４２８
号において、低降伏比非調質鋼の製法を提案した。これ
は制御圧延−制御冷却プロセスを用いて降伏点を低下さ
せる方法について検討した結果、細粒フェライトで良好
な低温靭性を得ながら、かつ低降伏点で低降伏比を有す
る鋼板の製造方法を開発したことによる。

しかしその後さらに低降伏比に対する要求が強まり、先
に提案した内容では、厳しい要求に対して不十分となっ
てきた。

［問題点を解決するための手段］　　　　　゛このため
引き続き降伏比を低下させるために、多数の実験と詳細
な検討を加えた結果、降伏比を低下させるためには、鋼
のミクロ組織をフェライトと第２相の炭化物の２相混合
組織にする。さらに降伏比を下げるためには、降伏点を
下げ、引張り強さを高めることが重要である。

降伏点を下げるため′にはフェライトの面積率を増加さ
せ、かつあまり細粒化しないこと、引張り強さを高める
ためには、急冷で硬くなった第２相の炭化物（ベーナイ
ト又はマルテンサイト）を焼もどしにより、必要以上に
軟化させないことが重要であることを見い出したのであ
る。

第１図にフェライト面積率と降伏比の関係を示すが、フ
ェライト面積率の増加に従い、降伏比は大幅に低下して
いく。

本発明はこのような知見にもとずき、低降伏比を有する
鋼板の製造を可能としたもので、その要旨とするところ
は低炭素鋼または低炭素低合金鋼スラブを１０５０〜１
２５０℃に加熱し、熱間圧延後２５０℃以下まで急冷し
、次いでＡ　ｃ　ｌ＋　２０℃〜Ａ　ｃ　ｌ＋　８０℃
に再加熱し、ひきつづき水冷した後２００〜６００℃の
温度範囲で焼もどしすることを特徴とする。

ここに本発明で使用するＡ　ｒ　３（’Ｃ）は、Ａ　ｒ
　３（℃）　−８６８−３６９・Ｃ（ｖｔ％）　＋２４
．６−８１（ｖｔ％）　−６８，１令Ｍｎ（ｖｔ％）　
−３６，１・Ｎ　ｉ（ｗｔ％）−２０，７・Ｃｕ（ｖｔ
％）　−２４，８・Ｃｒ（ｗｔ％）＋　２９．６　・Ｍ
。

（ｖｔ％）で求めたものとする。

［作　　用コ 本発明においては、加熱温度を高めにしかつ熱間圧延に
おいて再結晶圧延のみか、もしくは未再結晶域圧延を行
ってもその累積圧下率を低くすることにより、必要以上
の細粒化をしないこと、その後Ａｃ　　−Ａｃ３変態点
間で、低めの方に加熱し、そこから水冷することにより
フェライト面積率を大幅に増加させる。

さらに焼もどし温度を低くすることで、第２相の部分を
必要以上に軟化させないことの相乗的効果により、降伏
比の低い鋼材の製造を可能にしたものである。

次に本発明の加熱・圧延・冷却条件について述べろ。

加熱温度は加熱時のオーステナイト粒を必要以上に細粒
にしないように、１０５０℃を下限とする。

一方、余り高くしても材質上の効果がなく、逆に省エネ
上不都合になるので１２５０℃を上限とする。

圧延については９００℃を超える圧延と、９００℃以下
での圧延に分けられるが、低降伏比鋼板が使用される用
途では、９００℃を超える温度での制御圧延による靭性
向上で十分であり、９００℃超での圧延完了が望ましい
ので下限は９５０℃とする。

一方加熱温度が１０５０℃〜１２５０℃の温度範囲であ
るため、圧延中の温度降下を考えると、圧延終了温度は
１０５０℃以下となるので上限は１０５０℃とする。

また、９００℃以下で圧延を終了する場合は、９００℃
以下の制御圧延での累積圧下を３０％以上にすると、必
要以上のフェライトの細粒化と、第２相の炭化物の微細
化により高降伏比となる。

そこで９００℃〜Ａ　ｒ　ａ間で圧延終了する場合、９
００℃〜Ａ　ｒ　ａ間の累積圧下率は仕上板厚に対して
３０％未満とする。一方下限は圧延の効果を充分内部に
及ばせるため５％以上必要である。

次に圧延後の加速冷却の冷却停止温度を２５０℃以下と
したのは、２５０℃を超える高温域で冷却停止し、その
後位もどし熱処理すると、強度が若干低下すると同時に
低温靭性が劣化するからである。

ここに加速冷却は、鋼板が均一に冷却されるよう水量密
度を０．３ｒｒ？／ｄ・ｍｉｎ以上とすることが好まし
い。

次に再加熱温度をＡｃ　　＋２０℃以上Ａ　ｃ　ｔ　＋
　８０℃以下にしたのは、この温度範囲に加熱すること
によりフェライト面積率が大幅に向上するためである。

すなわちＡｃ、直上ではまだ充分変態が進まず、第２相
の炭化物の部分の硬化が不充分であるのに対し、Ａ　ｃ
　１＋　２０℃以上になると変態も充分進み、第２相の
部分の硬化も充分となる。

フェライト面積率はこのＡ　ｃ　ｌ＋２０℃より加熱温
度が高くなるに従い低下していく。モしてＡ　ｃ　１＋
　８０℃以下になると、本発明の目的とする低降伏比を
得るためのフェライト面積率が得られなくなるためこれ
を上限としている。

このように再加熱温度をＡ　ｃ　１＋　２０℃〜Ａｃ　
　＋８０℃とＡｃ　　−Ａｃ３の温度範囲のまん中より
低温側を中心に限定しているのは、ＡＣｌに近い側の加
熱により、加熱時のフェライト・オーステナイトの面積
比でフェライト部分が大きくなり、この状態を次に規定
する急冷により凍結することで、フェライト面積率を大
きくし低降伏比をねらっている。

Ａｃ　　＋２０℃〜Ａ　ｃ　１＋　８０℃再加熱後の水
冷は、再加熱時にオーステナイト化したＣが濃化した部
分を焼入れ組織にすることで充分硬化させ、引張り強さ
を高め低降伏比を得るためである。水冷条件としては急
冷し焼入れ組織が容易に得られる浸漬あるいはローラー
クエンチによる水冷でよい。

さらに焼もどし温度については、フェライトと第２相の
炭化物の２相混合組織について、その前の水冷で充分硬
化した第２相部分をあまり高温で焼もどしすると軟化し
すぎ、これが引張り強さの低下ひいては降伏比を上げる
ため、上限を６００℃とする。しかし焼もどし温度が低
くて、２００℃未満になるとほとんど焼もどしの効果が
なくなり、靭性が低下するため焼もどし温度の下限は２
００℃とする。

本発明法は低炭素鋼またはこれに特殊元素を添加した低
炭素低合金鋼に適用して好結果を得ることができる。好
ましい成分組成としてはＣ：０．３０％以下、Ｓ　Ｉ　
　：　０．０５〜０．６０％、Ｍｎ　：　　０．５〜２
．５％、Ａρ：　０．０１〜０．１０％を基本成分とす
る低炭素鋼、または前記基本成分の他に強度鋼の要求特
性によって、Ｃｕ　：　　２．０％以下、Ｎ１　　：　
　９．５％以下、Ｃｒ　：　　５．５％以下、Ｍｏ　：
　　２．０％以下、Ｎｂ：０．１５％以下、Ｖ：０．３
％以下、Ｔｉ１．１５９６以下、Ｂ　：　０．０００３
〜０．００３０％、Ｃａ　：　　０．００６％以下の１
種または２種以上添加しても良い。

Ｃｕは強度上昇、耐食性向上に有用で添加されるが、２
．０％を超えて添加しても強度の上昇代がほとんどなく
なるので、含有量の上限は２．０％とする。

Ｎｌは低温靭性の改善に有用で添加されるが、高価な元
素であるため含有量は９．５％を上限とする。

Ｃ「は強度上昇に有用で添加されるが、多くなると低温
靭性、溶接性を阻害するため含有量は５．５％を上限と
する。

Ｍｏは強度上昇に有用であるが、多くなると溶接性を阻
害するため含有量は２．０％を上限とする。

ＮｂはＴＩと同様オーステナイト粒の細粒化に有用で添
加されるが、多くなると溶接性を阻害するので含有量の
上限は０．１５％とする。

■は析出硬化に有用であるが、多くなると溶接性を阻害
するため含有量は０．３％を上限とする。

ＴＩはオーステナイト粒の細粒化に有用で添加されるが
、多くなると溶接性を阻害するため含有量は０．１５％
を上限とする。

Ｂは微量の添加によって、鋼の焼入れ性を著しく高める
効果を有する。かかる効果を有効に得るためには、少な
くともｏ、ｏｏｏｓ％を添加することが必要である。し
かし過多に添加するときは、Ｂ化合物を生成して、靭性
を劣化させるので、上限は０．００３０％とする。

Ｃａは硫化物系介在物の形態制御に有用で添加されるが
、多くなると鋼中介在物を形成し鋼の性質を悪化させる
ため、含有量はｏ、ｏｏｅ％を上限とする。

［実　施　例コ 第１表に供試材の化学成分を示し、第２表に加熱、圧延
、冷却、熱処理条件と得られた鋼板の機械的性質を示す
。

鋼Ａ、　Ｇ、　Ｈ，Ｉ、　Ｊ、　Ｋ、　Ｌ、　Ｍ、　Ｎ
、　０゜Ｐは５０ｋｇ／−級、鋼Ｂ、　Ｃ，Ｄ、　Ｅ、
　Ｆ、　Ｑ。

Ｒ，Ｓ、Ｔ、Ｕは８０ｋｇ／−級、■は８０ｋｇ／−級
の強度をねらった成分系で、第２表に示す如く鋼板Ｎα
Ａｌ、Ａ９．Ｂｌ、ＣＩ、ＤＩ、Ｅｌ、Ｆｌ。

Ｇｌ、Ｈｌ、１１．Ｊｌ、Ｋｌ、Ｌｌ、Ｍｌ。

Ｎｌ、０１．Ｐｌ、Ｑｌ、Ｒ１，Ｓｌ、ＴＩ。

Ｕｌ、Ｖｌは本発明実施例であり、それぞれ５０ｋｇ／
ｍｄｉ、　８０ｋｇ／ｍｌ　８０ｋｇ／ａ＋４級鋼とし
て充分な強度と良好な低温靭性を備え、本発明のねらい
とする低降伏比（降伏比７０％以下）を達成している。

これに対し鋼板ＮＣＬＡ２は加熱温度が低すぎるため降
伏比が高くなっている。Ａ３は９００℃〜Ａ　ｒ　ｓ間
累積圧下率が高すぎるため降伏比が高くなっている。Ａ
４は冷却停止温度が高すぎるため低温靭性が低下してい
る。Ａ５は再加熱温度が低すぎるため、Ａ６は再加熱温
度が高すぎるため降伏比が高くなっている゛。Ａ７は焼
もどし温度が高すぎるため降伏比が高くなっている。Ａ
８は焼もどしを行っていないため低温靭性が低下してい
る。

Ｂ２は再加熱温度が高すぎるため、Ｂ３は焼もどし温度
が高すぎるため降伏比が高くなっている。

［発明の効果］ 以上詳細に説明した゛通り、本発明は特別に高価な合金
元素を使用することなく、５０ｋｇ／−以上の高強度を
有し、曲げ加工性の良い低降伏比厚鋼板を安価に製造可
能としたもので、産業上その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はフェライト面積率とＹ、Ｒ（降伏比％）の関係
を示すグラフである。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫２θ　　　４
０　　６θ　　　δθ フエラＡト面積率（％） 手続補正書（自発） 昭和６３年１０月２５日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低炭素鋼または低炭素低合金鋼スラブを１０５０
   〜１２５０℃に加熱し、熱間圧延後２５０℃以下まで急
   冷し、次いで、Ａｃ＿１＋２０℃〜Ａｃ＿１＋８０℃に
   再加熱し、ひきつづき水冷した後２００〜６００℃の温
   度範囲で焼もどしすることを特徴とする降伏比の低い鋼
   材の製造方法。
2. （２）熱間圧延を１０５０℃以下９００℃超の温度で終
   了することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の降
   伏比の低い鋼材の製造方法。
3. （３）熱間圧延を９００℃〜Ａｒ＿３間で終了し、この
   温度範囲で仕上板厚に対し５％以上３０％未満の累積圧
   下率の圧下を施すことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の降伏比の低い鋼材の製造方法。