JPH02301517A - 低降伏比高張力鋼板の製造方法 - 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、高張力鋼板の製造方法に関し、さらに詳しく
は、構造物の安全性、施工時の曲げ加工性の観点から低
降伏比が要求される鉄骨、橋梁をはしめとして、タンク
、ペンストック等の溶接構造物用の材料に適する低降伏
比高張力鋼板の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近年の構造物の大型化には目覚ましいものがあり、これ
に伴い使用される鉄鋼材料の高張力化も急速に進んでい
る。

しかしながら、−ａに鋼材の強度水準の上昇とともに降
伏比も上昇する傾向にあるため、高張力鋼板を使用した
構造物は、大型地震のような過大な外力が加わった場合
のエネルギ吸収能力が必ずしも十分でなく、設計によっ
ては構造物の安全性の面で問題となる場合も生じる。

また、一方では曲げ加工においては大きな荷重が必要で
あり、設備能力上あるいは作業効率の点から改善の指摘
がされている。

これらの問題点を解決すべく、最近、低降伏比の高張力
鋼板が開発されている。この降伏比低減の手段としては
、（α＋ｙ）２相域からの焼入れ工程を含む多段熱処理
によってフェライトと硬質の第２相の混合組織を生成さ
せる方法が一般的であり、具体的にはＤＱ’−Ｔ法（特
開昭５７４２６９１６号）、ＩＱ−Ｑ’−Ｔ法【鉄と綱
、？３（１９Ｂ？）、５３４５　］および］ＤＱ−Ｑ’
−Ｔ法鉄と餌、？３（１９８７）、５１３１２］等が広
く用いられている。なお、ここで、ＤＱ゛：（α＋ｒ）
２相域直接焼入れ、Ｑ：Ｔ域焼入れ、Ｑ゛：（α＋ｙ）
２相域焼入、ＤＱ：　　ｒ域直接焼入れ、Ｔ：焼戻しを
それぞれ意味している。

（発明が解決しようとする課題） しかし、ＤＱ’−Ｔ法は、オフラインでの熱処理は１回
ですみ、工程増加によるコストアップを招くことはない
、しかしながら、この方法は圧延完了からＤＱ’開始ま
での空冷に要する時間が通常数分から士数分必要であり
大幅な生産性低下は避けられない。

また、Ｑ−Ｑ’−Ｔ法あるいはＤＱ−Ｑ’−Ｔ法はそれ
ぞれオフラインでの熱処理回数が３回または２回であり
、調質高張力鋼板の一般的な熱処理であるＱ−Ｔ法ある
いはＤＱ−Ｔ法のオフライン熱処理回数が２回または１
回であることと比較して、工程増加によるコストアップ
は避けられない。

本発明は、上述の低降伏比高張力調板の製造方法の問題
点を一挙に解決すべくなされたものであり、低降伏比高
張力鋼板を効率的に製造する方法を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者らはＤＱ”−Ｔ法において圧延完了か
らＤＱ’開始までの冷却に関し、冷却時間を短縮するた
めに、各種の冷却方法について検討を重ねた結果、従来
の空冷に替えて強制空冷または水冷を行うことによって
、圧延完了からＤＱ’開始までに要する時間を大幅に短
縮することが可能であるという知見を得て本発明に至っ
たもので、その要旨は、Ｃ：０．０２〜０．２０％、Ｓ
ｉ：０．０２〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜２．００
％、ＡＩ：０．０１０−０．１００％を含み、さらに、
Ｃｕ：０．１０〜２．００％、Ｎｉ：０．１０〜２．０
０％、Ｃｒ：０．１０　〜１．００％、Ｍｏ：０．０５
〜０．５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、Ｖ：０
．００５〜０．１０％、Ｔｉ：０．００５ｊ０゜１０％
、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％の内から選んだ１
種または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物
から成る鋼片を、９５０〜１３００℃の温度範囲に加熱
し、４１１点以上の温度で圧延を完了した後、鋼板の板
厚方向の１７４の位置の温度（Ｔ）がＡｒ１＜Ｔ＜Ａｒ
ｚを満足するように、かつ、鋼板表面の温度が６００℃
を下回らないように断続的に強制空冷または水冷し、直
ちに３００℃以下の温度まで直接焼入れを行い、その後
、６０３点以下の温度で焼戻し処理を行う低降伏比高張
力鋼板の製造方法である。

る。

（作用） 以下、本発明の作用について詳述していくことにする。

先ずは、圧延完了からＤＱ’開始までの冷却について説
明する。

圧延完了からＤＱ’開始までに強制空冷または水冷を行
った場合の鋼板内部（板厚の１７４の位置）と鋼板表面
における冷却曲線をＣＣ７図と合わせて模式的に第１図
に示す。同図（ａ）は強制空冷または水冷を連続的に行
った場合を、（ｂ）は強制空冷または水冷を断続的に行
った場合をそれぞれ示す。

同［１４（ａ）かられかるように、強制空冷または水冷
を連続的に行った場合、鋼板内部は冷却速度が小さいた
め、ＤＱ’開始温度まで冷却されても、所定の量の初析
フェライトが生成し低降伏比が得られる。しかし、綱板
表面は過度に冷却され、一時的にベイナイトノーズを横
切り、また、場合によってはＭｓ点を下回る温度まで冷
却されるため、ベイナ、イトあるいはマルテンサイトが
生成してしまい、たとえ、冷却を中止し復熱によってＤ
Ｑ゛開始温度まで温度を上昇させたとしても、所定の量
の初析フェライトが生成せず降伏比が上昇してしまう。

このため、本発明では第１図（ｂ）に示すように強制空
冷または水冷を断続的に行うことによって、鋼板表面の
冷却速度を制御し、ｗ４板表面もヘイナイトノーズを横
切らないようにし、鋼板内部と同等のフェライト分率を
得て低降伏比を達成するようにしたものである。

第２図（ａ）に８０ｋｇｆ／ａ＋ｓ＋”鋼のＣＣＴ図を
、（ｂ）に６０ｋｇｆ／ｍｍ”鋼のＣＣＴ図をそれぞれ
示す。

第２図（ａ）に示す代表的な８０ｋｇｆ／ｍｍ”　′ｇ
ｌのＣＣＴ図かられかるように、ヘイナイト変態の開始
温度は冷却速度によって異なる。また、８０ｋｇｆ／ｍ
ｍ”鋼と６０ｋｇｆ／ｍ＋＊”鋼のＣＣＴ図を比較して
わかるように、ベイナイトノーズの位置は化学成分によ
って異なる。即ち、８０ｋｇｆ／ａｍ”　鋼のベイナイ
トノーズの位置は６０ｋｇｆ／ａｍ２鋼のそれよりも長
時間側にある。従って、鋼板表面がベイナイトノーズを
横切らないための冷却終了温度の規定は、本来、冷却速
度および化学成分に応じて変化させるべきである。しか
しながら、本発明では（α＋γ）２相域から直接焼入れ
を行うため、冷却終了温度は、むしろ、ベイナイト変態
の開始上限の温度で規定すべきである。実際には、第２
図（ａ）、（ｂ）から明らかなように、ヘイナイト変態
の開始上限の温度は化学成分による変化はそれほど大き
くなく、現場製造時の温度制御精度と併せて考えると一
律６００℃と規定しても十分に本発明の目的を達成する
ことができる。

つぎに、本発明における鋼の化学成分の限定理由につい
て説明する。

Ｃは、強度確保のために０．０２％以上の添加が必要で
あるが、０．２０％を超えて過多に添加すると溶接性を
損なうので、０．０２〜０．２０％の範囲とする。

Ｓｉは、主に鋼の脱酸のために添加され、通常その添加
量は０．０２％以上であり、また、降伏比の低減にも有
効である。しかし、０．５０％を超えて過多に添加する
。と靭性を劣化させるため、その添加量は０．０２〜０
．５０％の範囲とする。

Ｍｎは、強度確保のために０．２０％以上の添加が必要
であるが、２．００％を超えて過多に添加すると）容接
性を唄なうので、０．２０〜２．００％の範囲とする。

ＡＩは、鋼の脱酸および結晶粒の微細化のために添加さ
れる。この効果を得るためには０．０１０％以上の添加
が必要であるが、０．１００％を超えて過多に添加する
と靭性を劣化させるため、その添加量は０．０１０〜０
．１００％の範囲とする。

Ｃｕは、０．１０％以上の添加により高強度化に有効で
あるが、２．００％を超えて過多に添加すると溶接性を
損なうとともに熱間割れの問題も生じるので０．１０〜
２，００％の範囲とする。

Ｎ１は、０．１０％以上の添加により強度と靭性を同時
に高める効果が有るが、２゜００％を超えて過度に添加
するとその効果が飽和し、また、製造原価が大幅に上昇
するので、０．１０〜２．００％の範囲とするＣｒは、
０．１０％以上の添加により強度上昇の効果を有するが
、ｌ、００％を超えて過多に添加すると溶接性を損なう
ので、０．１０〜１．００％の範囲とする。

Ｍｏは、０．０５％以上の添加により強度上昇の効果を
有するが、０．５０％を超えて過多に添加すると溶接性
を損なうことおよび高価な元素であることから０．０５
〜０．５０％の範囲とする。

Ｎｂは（α＋γ）２相域直接焼入れ焼戻しを実施する場
合、０．００５％以上の添加により強度上昇に効果を存
するが、０．１０％を超えて過多に添加すると靭性およ
び溶接性を損なうので、ｏ、ｏｏｓ〜０．１０％の範囲
とする。

■は、ｏ、ｏｏｓ％以上の添加で強度を高めるが、０．
１０％を超えて過度に添加すると効果が飽和するばかり
でなく溶接性を劣化させるので、０．００５〜０．１０
％の範囲とする。

Ｔｉは、０．００５％以上の添加により鋼の強化に有効
であるが、０．１０％を超えて過度に添加すると靭性を
劣化させるため、０．００５〜０％　１０％の範囲とす
る。

Ｂは、綱の焼入れ性を高めることにより強度を上昇させ
る。が、この効果を得るには０．０００３％以上の添加
が必要である。しかし、０．００３０％を超えて過度に
添加すると靭性を損なうので、その添加量は０．０００
３〜０．００３０％の範囲とする。

さらに、製造条件の限定理由を以下に説明する鋼片の加
熱温度は、９５０℃を下回るとＡｒｚ点以上の温度で圧
延を完了することが難しく、また、１３００℃を超える
と結晶粒が粗大化し靭性が劣化する。このため、加熱温
度は９５０〜１３００℃の範囲とする。

圧延完了温度は、Ａｒ３点を下回ると初析フエラ２　イ
トが圧延による加工をうけ加工硬化するために、鋼の降
伏比が上昇してしまう。このため、圧延完了温度はＡｒ
３点以上とする。

圧延完了後、鋼板の板厚方向の１／４の位置の温度（Ｔ
）がＡｒ１　＜　Ｔ　＜Ａｒ３を満足するまで強制空冷
または水冷を行う、ただし、この冷却は鋼板表面の温度
が６００℃を下回らないように断続的に行うこととする
。冷却方法を強制空冷または水冷とするのは、冷却に要
する時間を従来の空冷よりも短縮し、効率的な製造を行
うためのものであり本発明の根幹をなす要件である。

鋼板の板厚方向の１／４の位置の温度（Ｔ）をＡｒ＋　
＜　Ｔ＜Ａｒ３の範囲に限定した理由は、軟質のフェラ
イトと硬質の第２相の混合組織を得ることによって、十
分な強度と低い降伏比を同時に達成するためであり、Ａ
ｒ＋以下では、フェライト＋パーライトｌＪ１織となり
強度が低下し、また、Ａｒｚ以上ではベイナイトまたは
マルテンサイト組繊となり降伏比が上昇してしまう。

綱板表面の温度が６００℃を下回らないように断続的に
行う理由は、前述した鋼板の板厚方向の１７４の位置と
同しように鋼板表面においても所定の量のフェライトを
生成させ、低い降伏比を達成するためである。

強制空冷または水冷後、直ちに３００℃以下まで直接焼
入れを行う理由は、温度（Ｔ）で残存しているオーステ
ナイトを急冷しベイナイトまたはマルテンサイトを生成
させることによって、鋼の強度を確保上るためであり、
３００℃を超える温度では十分に焼きが入らないためで
ある。

さらに、その後、Ａｃ＋点以下で焼戻ず理由は、胱６点
を超えると逆変態オーステナイトが生成し強度、靭性が
劣化するためである。

（実施例） 本発明の構成は上記の通りであるが、以下に実施例につ
いて説明する。

供試ｗ４板は第１表に示す化学成分を含有する鋼を常法
により溶製、鋳造し、得られた鋼片を第２表に示す製造
条件にしたがい、加熱、圧延、直接焼入れし、その後６
４０℃の温度で焼戻し処理を行ったものである。これら
の鋼板から試験片を採取し引張試験を行った。その結果
を第２表に併記する。

第１表には本発明法および比較法の化学成分を、第２表
には製造条件および機械的性質をそれぞれ示す。

（以下余白） 第２表の本発明法１．２．３は６０に＆ｆ／ｍａ＋２級
鋼、４は８扱銅ｇｆ／＋ｓ＋ｍ”扱銅の実施例をそれぞ
れ示す。

本発明法ｌ、２．３．４はいずれも比較法に対して冷却
時間が大幅に短縮されており、効率的な製造が可能であ
ることがわかる。一般に低降伏比鋼とは、６０ｋｇｆ／
ａｍ”扱銅の場合降伏比８０％以下、８０ｋｇｆ／ｓ＋
ｍ’級鋼の場合降伏比８５％以下を意味することが多い
が、本発明法では６０．８０ｋｇｆ／ｍｍ”扱銅とも低
降伏比鋼として十分に低い降伏比を有している。

比較法１．２．８は圧延完了からＤＱ”開始までの冷却
方法が空冷のものであり、良好な引張特性を有している
ものの、圧延完了からＤＱ’開始までの冷却時間は本発
明法に比較して２〜５分長く、製造効率が悪い。

比較法３は冷却終了温度（ＤＱ’開始温度）がＡｒ２点
を超えているため降伏比が高い。また、比較法４は冷却
終了温度（ＤＱ”開始温度）がＡｒｔ点を下回っている
ため引張強さが低い。

比較法５．９は圧延完了からＤＱ’開始までの冷却方法
が水冷の連続冷却のため、冷却中の鋼板表面温度が規定
の６００℃を下回ったため、表面部の降伏比が高い。

比較法６は圧延完了温度がＡｒ２点を下回っているため
降伏比が高い、同様に、比較法７は加熱温度が９５０℃
未満であり、その結果として、圧延完了温度がＡｒ３点
を下回っているため降伏比が高い以上の実施例の結果か
らも明らかなように、本発明に係わる低降伏比高張力鋼
板の製造方法は低い降伏比を有する高張力鋼板を効率よ
く製造する方法として最も優れたものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係わる低降伏比高張力鋼
板の製造方法は、上記の構成であるから低い降伏比を有
する高張力鋼板を効率よく製造することができるという
優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延完了からＤＱ’開始までに強制空冷または
水冷を行った場合の鋼板内部（板厚の１７４の位置）と
鋼板表面における冷却曲線をＣＣＴ図と合わせて模式的
に示したグラフである。同図（ａ）は強制空冷または水
冷を連続的に行った場合を、（ｂ）は強制空冷または水
冷を断続的に行った場合をそれぞれ示す。 第２図（ａ）は８０ｋｇｆ／ｅｇｇ”　鋼のＣＣＴ図を
、（ｂ）は６０ｋｇｆ／ａｍ”　＠のＣＣＴ図をそれぞ
れ示す。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代　理　人　弁理士　　金丸　章− 第１図 （ａ） （ｂ） 晧　闇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ：０．０２〜０．２０％、Ｓｉ：０．０２〜０．５０
   ％、Ｍｎ：０．２０〜２．００％、Ａｌ：０．０１０〜
   ０．１００％を含み、さらに、Ｃｕ：０．１０〜２．０
   ０％、Ｎｉ：０．１０〜２．００％、Ｃｒ：０．１０〜
   １．００％、Ｍｏ：０．０５〜０．５０％、Ｎｂ：０．
   ００５〜０．１０％、Ｖ：０．００５〜０．１０％、Ｔ
   ｉ：０．００５〜０．１０％、Ｂ：０．０００３〜０．
   ００３０％の内から選んだ１種または２種以上を含み、
   残部Ｆｅおよび不可避不純物から成る鋼片を、９５０〜
   １３００℃の温度範囲に加熱し、Ａｒ＿３点以上の温度
   で圧延を完了した後、鋼板の板厚方向の１／４の位置の
   温度（Ｔ）がＡｒ＿１＜Ｔ＜Ａｒ＿３を満足するように
   、かつ、鋼板表面の温度が６００℃を下回らないように
   断続的に強制空冷または水冷し、直ちに３００℃以下の
   温度まで直接焼入れを行い、その後、Ａｃ＿１点以下の
   温度で焼戻し処理を行うことを特徴とする低降伏比高張
   力鋼板の製造方法