JPH0243317A - 靭性の優れた鋼材の製造法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は靭性の優れた鋼材の製造法に関するものである
。

［従来の技術］ 靭性、溶接性等の諸特性を阻害することなく高強度の鋼
材を得るためには、金属組織を微細にすることが有効で
あることか知られている。従来の鉄鋼業においては、金
属組織を微細にすることを目的として、鋳造後冷却され
た鋳片を低温域に再加熱する、低温域での圧延をはとこ
す、圧延終了後に冷却する等の処置がほどこされてきた
。

こういった技術に特公昭４９−７２９１号公報、特公昭
５９−１４５３５号公報、特公昭５２−８５９８０号公
報かある。これらの方法はいずれも通常の鋳造方法によ
り得られた鋳片を前提とするものである。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に通常の鋳造方法により得られた鋳片中には粗大な
凝固組織か形成されているため、その粗大な凝固組織を
その後の製造工程において微細化させるためには上記の
特許公報に示された方法のように、多額の設備投資を要
する強力な圧延機を用いる製造法や、加速冷却設備を必
要とする製造コストの高い方法に頼ることを余儀なくさ
れてきた。

本発明は従来法の欠点を有利に排除しつる、鋳造段階で
十分に微細な凝固組織を得ることを可能とした靭性の優
れた鋼材の製造法である。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨とする所は重量％て０．０、旧〜０．５％
、Ｓｉ：０．旧〜０．６％、Ｍ　ｎ　：　０　、２〜２
　、０％、ＡΩ・０．００５〜０．１％、さらに必要に
応じてＮｂ≦０．０５％、Ｔｉ　６０．０５％、Ｃｕ≦
１．０％、Ｎｉ≦２．５％、Ｃｒ≦１．０％、Ｍｏ≦０
．５％、７５０．１％、Ｂ≦０．００２５％の１種又は
２種以上を含有し、残部かＦｅおよび不可避的不純物よ
りなる鋼を鋳造する際に、溶融状態から完全に固相状態
になる温度以下まで温度が低下した後に、少なくとも１
回以上再び固相と液相の混合状態となるまで温度を上昇
させ、その後に再び完全に固相状態になる温度以下まで
冷却することを特徴とする靭性の優れた鋼材の鋳造法で
ある。

更に本発明は凝固後に冷片にすることなく直接、あるい
は冷片を再加熱後に圧延、鍛造等の塑性加工を加え、又
は凝固終了後あるいは塑性加工終了後に加速冷却を行い
、又は凝固終了後あるいは塑性加工終了後あるいは加速
冷却終了後に熱処理をするとよい。

以下本発明について詳細に説明する。

一般に凝固ままの金属組織は通常の鋼材の金属組織に比
して著しく粗大である。この粗大な凝固組織を微細化す
るために、従来は低温加熱、強圧下圧延、加速冷却さら
には熱処理等の製造法がなされてきた。しかるにもし凝
固のままの金属組織を微細にすることが可能であれば、
組織の微細化に要する後工程での多大な労力を軽減する
ことか可能となる。

本発明者らはこのような凝固ままの金属組織を微細にす
ることを可能とする新しい事実を発見し、それをもとに
新たなる靭性の優れた鋼の製造法を導いた。

一般の凝固法では温度が一様に低下するのみであるため
、凝固組織を微細化するチャンスは、溶融状態から固相
になる際および固相内での変態の際の２通りのみである
。しかるにもし凝固時に特殊な熱履歴を付与することに
より、これらの固相化または変態を２回以上生じせしめ
れば、凝固後の金属組織はきわめて微細になる。

鋼の場合、この内のオーステナイト／フェライト変態を
繰返すことによる金属組織微細化の効果については広く
知られている。一方、溶融状態から固相になる際の金属
組織微細化の効果については、固相化の際の冷却速度が
極めて大きい場合に、金属組織が微細になることか知ら
れているか、厚鋼板の製造の場合には金属組織を微細に
するはとには冷却速度を十分に大きくとることが不可能
である。

しかるに本発明者らは、−度全面が固相化した後に再度
一部が溶融状態となるまで温度を上昇せしめ、引続き冷
却することにより、最終的に得られる金属組織を極めて
微細にすることか可能であることを見出した。

これは主として、固相と液相の混合状態まで温度を上昇
せしめた時点で、通常の凝固時に比して多量の凝固核か
存在するためである。このため、凝固完了後の金属組織
は通常の場合に比して格段に微細になり、最終的な機械
的性質の向上をもたらすものである。

本発明者らは以上のような新たな知見に基づいて、本発
明の靭性の優れた鋼材の製造法を導いた。

以下に製造方法の限定理由を詳細に説明する。

まず本発明における出発材の成分の限定理由について述
べる。

Ｃは、鋼を強化するのに有効な元素であり、０．０１％
未満ては十分な強度か得られない。一方、その含有量が
０．５０％を超えると、溶接性を劣化させる。

Ｓｉは脱酸元素として、また鋼の強化元素として有効で
あるが、００１％未満の含有量ではその効果がない。一
方、０．６％を超えると、鋼の表面性状を損なう。

Ｍｎは鋼の強化に有効な元素であり、０．２０％未満で
は十分な効果が得られない。一方、その含有量が２．０
％を超えると鋼の加工性を劣化させる。

Ａρは脱酸元素として添加される。０．００５％未満の
含有量ではその効果かなく、０．１％を超えると、鋼の
表面性状を損なう。

Ｎｂ、Ｔｉはいずれも微量の添加で、結晶粒の微細化と
析出硬化の面で有効に機能するから、溶接部の靭性を劣
化させない範囲で添加しても良い。

この観点から、Ｎｂ、Ｔｉともその添加量の上限を０．
０５％とする。

Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏはいずれも鋼の焼入れ性を向上
させる元素である。本発明における場合、その添加によ
り鋼の強度を高めることができるが、過度の量の添加は
鋼の溶接性を損なうため、Ｃｏ５１．０％、Ｎｉ　５２
．５％、Ｃｒ≦１．０％、Ｍｏ≦０．５％に限定する。

■は、析出硬化により鋼の強度を高めるのに有効である
が、過度の添加は鋼の靭性を損なうため、その上限を０
．１０％とする。

Ｂは鋼の焼入れ性を向上させる元素である。本発明にお
ける場合、その添加により鋼の強度を高めることができ
るか、過度の添加はＢの析出物を増加させて鋼の靭性を
損なうため、その含有量の上限を０．００２５％とする
。

次に本発明におけるプロセス条件について述べる。

本発明においては、上記の成分の鋼を鋳造する際に、溶
融状態から完全に固相状態になる温度以下まで温度が低
下した後に、少なくとも１回以上再び固相と液相の混合
状態となるまで温度を上昇させる。

まず完全に固相状態になる温度以下まで温度を低下させ
るのは、もし固相と液相の混合状態の温度まで温度を低
下させた後に温度を上昇させても、固相と液相の分率が
変化するのみで、固相の凝固核の数が変化することはな
く、凝固組織の微細化には同等寄与しないためである。

また完全に固相状態になる温度以下まで温度が低下した
後に、少なくとも１回以上再び固相と液相の混合状態と
なるまで温度を上昇させるのは、もし完全に溶融状態と
なる温度まで温度を上昇させれば、全くの初期状態と同
様になり、凝固組織の微細化には同等寄与しないためで
ある。

固相と液相の混合状態となるまで温度を上昇させること
により初めて固相の凝固核の数を増加させ、凝固組織を
微細化させることが可能となる。

またこのような熱サイクルは１回で十分に凝固組織の微
細化を達成できるが、１回以上縁返すことにより、凝固
組織をより微細化することが可能である。

またこのような熱サイクルを付与した後の冷却について
は特に条件を定める必要は無く、通常の凝固方法に準じ
て行えば良い。

またこのようにして得られた鋳片に、凝固後冷片にする
ことなく直接あるいは、冷片を再加熱後に任意の手段で
塑性加工を加えることにより、鍛造の効果を付与し、機
械的性質を改善することが可能である。

さらに凝固終了後あるいは塑性加工終了後に加速冷却を
することにより金属組織をより微細にし、機械的性質を
改善することも可能である。さらに凝固終了後あるいは
塑性加工終了後あるいは加速冷却終了後に熱処理をする
ことにより金属組織を制御し、機械的性質を改善するこ
とも可能である。

［実　施　例］ 第１表に示す成分の鋼について、第２表に示す本発明方
法および比較方法を適用した場合、第２表に示したよう
な靭性値となり、明らかに本発明により靭性の向上がも
たらされており、本発明は有効である。

ここでＴＡｌ’　ＴＢｌ等の温度は第１図および第２図
に示したように、凝固時の昇温開始温度および降温開始
温度である。

また第２表中の鋳造後の製造条件の番号は、第３表に示
した製造条件と対応するものである。

※　鋳造後の製造条件 １、再加熱−圧延−加速冷却 再加熱温度；　１０５０°Ｃ 圧延板厚；　２３０　ｍｍ−”６０ｍｍ圧延温度：９Ｂ
Ｏ°Ｃ〜８００℃ 加速冷却：圧延終了後７°Ｃ／ｓて５００°Ｃまて水冷 ２、直接圧延−加速冷却 圧延板厚；　２３０　ｍ＋ｎ→６０ｍｍ圧延温度；　１
１５０℃〜８００°Ｃ 加速冷却；圧延終了後７°Ｃ／ｓて５００℃まで水冷 ３、再加熱〜圧延 再加熱温度；　１１００℃ 圧延板厚；　１２０　ｍｍ→２５ｍｍ 圧延温度；　１０１５°Ｃ〜７８０℃ ４、直接圧延−鋳造 鍛造板厚：　３０ｍｍ→ｌ−２ｍ刊 鍛造温度：８００°Ｃ ５、再加熱−圧延一焼き入れ−焼き戻し再加熱温度、　
１０００℃ 圧延板厚；　１９０　ｍｍ−＋２５ｗ 圧延温度、　９３０　’Ｃ−＋８５０℃焼き入れ前温度
；９００°Ｃ 焼き戻し温度：６２０°Ｃ ６、鋳造まま ７、鋳造−圧延なし一直接焼き入れ−焼き戻し焼き入れ
開始温度；９５０℃ 焼き戻し温度　；６４５°Ｃ ［発明の効果］ 本発明は鋳造段階で十分微細な凝固組織を得ることが可
能で、強力な圧延機や加速冷却設備を必要としないので
、製造コストの低い靭性の優れた鋼材を製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は昇温、降温開始温度と時間の図表
である。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫１５〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０１〜０．５％（重量％） Ｓｉ：０．０１〜０．６％ Ｍｎ：０．２〜２．０％ Ａｌ：０．００５〜０．１％ 残部がＦｅおよび不可避的不純物 よりなる鋼を鋳造する際に、溶融状態から完全に固相状
   態になる温度以下まで温度が低下した後に、少なくとも
   １回以上再び固相と液相の混合状態となるまで温度を上
   昇させ、その後に再び完全に固相状態になる温度以下ま
   で冷却することを特徴とする靭性の優れた鋼材の鋳造法
   。 ２、重量％で Ｃ：０．０１〜０．５％ Ｓｉ：０．０１〜０．６％ Ｍｎ：０．２〜２．０％ Ａｌ：０．００５〜０．１％ さらに、 Ｎｂ≦０．０５％ Ｔｉ≦０．０５％ Ｃｕ≦１．０％ Ｎｉ≦２．５％ Ｃｒ≦１．０％ Ｍｏ≦０．５％ Ｖ≦０．１％ Ｂ≦０．００２５％ の１種または２種以上 残部がＦｅおよび不可避不純物 からなる鋼を鋳造する際に、溶融状態から完全に固相状
   態になる温度以下まで温度が低下した後に、少なくとも
   １回以上再び固相と液相の混合状態となるまで温度を上
   昇させ、その後に再び完全に固相状態になる温度以下ま
   で冷却することを特徴とする靭性の優れた鋼材の鋳造法
   。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、凝固後
   冷片にすることなく直接、あるいは冷片を再加熱後に圧
   延、鍛造等の塑性加工を加えることを特徴とする靭性の
   優れた鋼材の製造法。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項において
   、凝固終了後あるいは塑性加工終了後に加速冷却をする
   ことを特徴とする靭性の優れた鋼材の製造法。 ５、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項
   において、凝固終了後あるいは塑性加工終了後あるいは
   加速冷却終了後に熱処理をすることを特徴とする靭性の
   優れた鋼材の製造法。