JPH0247218A - 高靱性鋼材の製造方法 - Google Patents

高靱性鋼材の製造方法

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JPH0247218A
JPH0247218A JP19634888A JP19634888A JPH0247218A JP H0247218 A JPH0247218 A JP H0247218A JP 19634888 A JP19634888 A JP 19634888A JP 19634888 A JP19634888 A JP 19634888A JP H0247218 A JPH0247218 A JP H0247218A
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栗原 一久
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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〉 本発明は溶鋼を鋳造凝固せしめ、該鋼がAr3点温度以
上にある間にオーステナイト(以下γと略す)の再結晶
可能下限温度(以下TPと略す)以上1300℃以下の
温度で5分以上保持することによりMnSを析出させ、
引き続き再結晶域において鋳造厚の10%以上の圧延を
行い、該圧延を含む圧下比2以上でArz点温煮湯上で
圧延を終了し、これ等の相乗効果により凝固粗大γを細
粒化させ、経済的に靭性の優れた鋼材を製造する方法に
関するものである。
〈従来の技術〉 近年熱間圧延プロセスにおいては省エネルギー効果が高
いことから、連続鋳造鋳片を鋳造直後に直接熱間圧延(
以下ORと略す)する方法が実用化されている。他方で
は連続鋳造鋳片の厚さを製品厚さに近い50mm−10
0mmで抽出する連続鋳造方法が実用化されつつあり、
該連続鋳造方法で鋳造したスラブをDRにより鋼板とす
る製造プロセスが種々検討されている。
この場合ORは数mm〜数十+1119という凝固時の
粗大1粒から圧延を開始し、しかも従来の厚さ250〜
300mmの鋳片に加える圧下比より格段に小さい2程
度でも安定・円滑に目標とする形状、材質を提供するこ
とが望まれている。
この要望に応えるものとして例えば、 ■特開昭60−213322号公報には、圧延再結晶に
よらずに微細かつ多量に分散析出させたTi酸化物を含
有する鋳片をその後の冷却途上に於いて、900℃以上
の温度で最終的な厚み迄圧延を行った後、加速冷却して
微細なウィドマンシュテラテン状のフェライトプレート
組織、即ち微細ベーナイト組織(以下微細ベーナイト&
ll#sと略す)を存する強靭鋼板を製造する方法が示
されている。
■特願昭61−146072号公報には、Tiを含む鋼
から連続鋳造によって得られ、た高温鋳片を直接あるい
は表面温度を中心温度と同じにする程度の保熱、加熱を
行った後、圧延を開始し、圧下比4以上、再結晶域圧延
率50%以上、Ar1点以上で熱間圧延を終了すること
を特徴とする強靭な厚鋼板の製造方法が示されている。
■特開昭60−75518号公報には、連続鋳造によっ
て得られた鋳片を直接あるいは変態完了前に加熱炉へ装
入し、再結晶温度以上で5%以上の圧下を3回以上加え
粗大γを部分的再結晶により細粒化させ、引き続き10
50”C以下再結晶温度以上で15%以上の圧下を3回
以上加え再結晶域低温側における大圧下圧延によりγを
整細粒化させることを特徴とする低温靭性の改善に存効
な熱間圧延法が示されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記■の方法は鋼板の靭性を確保するた
めに、鋳片内に微細かつ多量に分散析出させたTi酸化
物からT/α(フェライト)変態させ、微細ベーナイト
組織を確保することをその達成手段としており、そのた
め加速冷却せねばならず加速冷却に伴う圧延効率の低下
、加速冷却設備導入によるコスト増加という課題がある
又、■の方法は綱板の靭性を確保するために、圧下比、
再結晶域圧延率、仕上げ温度について制約条件を設けて
いるが、実施例に示されている通りvTrs≦−60゛
Cが安定しては得られておらず、特に造船Eグレード等
の低温靭性の要求の厳しい鋼材については低温靭性劣化
という課題があり、更に圧下比2〜4の時、靭性が確保
できないという課題がある。
又、前記■の方法は凝固粗大Tを整細粒化させるために
、再結晶温度以上で1パス5%以上の圧下を3回以上加
え、凝固粗大γを部分再結晶させて引き続き再結晶域低
温側、具体的には実施例で示されているように、Nb添
加鋼で1050℃以下900℃以上の温度域で1パス1
5%以上の強圧下を行うことをその達成手段としており
、強圧下圧延を行うための圧延機能力増大に伴う設備コ
スト増加、及び設備負荷増大に伴うランニングコスト増
加、という課題がある。又、実施例に示されているのは
Nb添加鋼のみであり、TpがNb鋼より低いと考えら
れる51−Mn鋼(関根寛、丸山忠克二鉄と綱58(1
972)、p72) 、或いは又51−Mn鋼よりTp
が高いと考えられるTi鋼(栗原−久ら:鉄と鋼73 
(1987) 、 31399)については実施例に於
いては何ら示されておらず、51−Mn IJ、Ti[
の高靭化方法は、未だ不明であり確立していないという
課題がある。
本発明は以上に説明した従来技術が有する、■加速冷却
に伴う圧延効率の低下、及び設備費増大によるコスト増
加。
■造船Eグレード等に必要なりTrs≦−60℃の靭性
が安定して得られていないという低温靭性劣化。
■圧下比2〜4の時の靭性劣化。
■強圧下圧延に伴う設備コスト増加、及びランニングコ
スト増加。
■51−Mn鋼、i’1trJ等の靭性確保方法の不確
立。
等の課題を従来の圧延技術では知られていなかった新た
な知見に基づく製造方法により解決し、前記各提案で得
られる鋼材と同等あるいはそれ以上の材質を有するプル
ーム、ビレット、スラブ、鋼板、型鋼等の鋼材を熱経済
性良く、高い生産性の下に製造する方法を提供するもの
である。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するために、溶鋼鋳造後、
該鋼がAr3点温度以上にある間にTp以上1300℃
以下の温度で5分以上保持することによりMnSを析出
させ、引き続き再結晶域において鋳造厚の10%以上の
圧延を行い、該圧延を含む圧下比2以上の圧延を静1煮
湯度以上、好ましくはAr3点以上Ar3点+100℃
以下で圧延を終了し、これ等の相乗効果により靭性向上
を図るもので、具体的には次の手段を用いることを特徴
としている。
(1)溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がArs点温度以上にあ
る間にオーステナイトの再結晶可能下限温度以上130
0℃以下の温度で5分以上保持した後にオーステナイト
の再結晶可能下限温度以上の温度で圧延を開始し鋳造厚
の10%以上の圧延を行った後該圧延を含む圧下比2以
上の圧延をAr3点温度以上で終了することを第1の手
段とし、 (2)重量%で C:0.005〜0.20%   s :O,OOI〜
0.0250%Si:0.01〜0.80%   A1
: 50.1%Mn:0.20〜2.00% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
後、該鋼がAr3点温度以上にある間に800℃以上1
300℃以下の温度で5分以上保持した後に800℃以
上の温度で圧延を開始し鋳造厚の10%以上の圧延を行
った後、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をAr1点温
度以上で終了することを第2の手段とし、 (3)重量%で C;0.005〜0.20%   S :O,001〜
0.0250%Si :0.01〜0.80%   A
l:  ≦0.1%Mn:0.20 〜2.00%  
  Nb:0.002〜0.1  %を含み残部鉄及び
不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼が^「1
煮湯度以上にある間に900℃以上1300℃以下の温
度で5分以上保持した後に900℃以上の温度で圧延を
開始し鋳造厚の10%以上の圧延を行った後、該圧延を
含む圧下比2以上の圧延をAr3点温度以上で終了する
ことを第3の手段とし、 (4)重量%で c :0.005〜0.20%   S :O,OOI
〜0.0250%Si:0.01 〜0.80%   
  八l: ≦0.1  %Mn:0.20〜2.OO
%   Ti:0.002〜0.1%を含み残部鉄及び
不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がArz
点温度以上にある間に950℃以上1300℃以下の温
度で5分以上保持した後に950℃以上の温度で圧延を
開始し鋳造厚の10%以上の圧延を行った後、該圧延を
含む圧下比2以上の圧延をAr+点温度以上で終了する
ことを第4の手段とし、 (5)重量%で c :0.005〜0.20%    A1:≦0.1
 %Si :0.01〜0.80%    Ti:0.
002〜0.1 %Mn:0.20〜2.00%   
 Nb:0.002〜0.1 %s  :0.001〜
0.0250% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
後、該鋼がArz点温度以上にある間に950℃以上1
300℃以下の温度で5分以上保持した後に950℃以
上の温度で圧延を開始し鋳造厚の10%以上の圧延を行
った後、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をArz点温
度以上で終了することを第5の手段とし、 (6)重量%で Cu: 51%      Zr: 60.1%Ni:
 510%      Ca: 60.008%Cr:
 51%      B ;≦0.006%Mo: 5
1%      REM: ≦0.01%■= 50.
2% の1種又は2種以上を含むことを第1乃至第5の手段の
何れかに加えることを第6乃至第10の手段とし、 (7)第1乃至第10の手段の何れかの条件で圧延を開
始した後、計2点以上Arz点+100℃以下で圧延を
終了することを第11乃至第20の手段とするものであ
る。
上記各手段における各元素の添加量限定理由を以下に述
べる。
C,Si、Mnは共に強度の他に靭性、溶接性の点から
、AIは経済性の点から、上記の範囲に限定するもので
あり、SはMnと共に凝固粗大Tを細粒化させるために
本発明待存のMnSの形成と靭性の点から上記の範囲と
するものである。又、Nbは強度を高めるため、Tiは
強度・靭性・継手靭性を向上させるために添加するもの
であるが、Tiを添加した場合、保定により前述のMn
Sに加え0.1 μm以下の微細なTi (CN)が析
出し、この析出物が凝固粗大γの細粒化に一層寄与し、
靭性が向上する。
又Cuは溶接金属の熱間割れを防止する点から、Ni、
Tiは経済性を確保する点から、Cr+ Mo、 v、
 Nbは熱影響部の靭性の劣化を防止する点から、又、
焼き入れ性を向上するBは変態過程での熱間割れを防止
する点から、延性や切り欠き靭性を向上するZr、Ca
はそれぞれ表面欠陥の発生防止、清浄度維持の点から、
liE?lはCaと同様の理由から各々上記の範囲に限
定する。
それぞれの元素の添加目的とその効果は、光利用分野で
通常用いられている添加目的と、それに期待している効
果の範囲にある。
〈作用〉 本発明者等は前記した問題点を解決し、熱経済性の優れ
た高い実用性を発揮する高靭性鋼材の製造方法を確立す
るために、実験・検討を重ねた結果第1[ilに示すよ
うに、79以上の温度域で鋳造厚の10%以上の圧延を
行い、該圧延を含む圧下比2以上の圧延を^r1点以上
で終了するに先立ち、Tp以上1300℃以下の温度域
での保持時間を5分以上確保することにより、数ohm
〜数十mn+程度の凝固粗大γは圧延後180μ−以下
の整細粒に再結晶し、再結晶域低温側(Tp=Tp +
 150℃未満)における大圧下圧延を繰り返す必要も
なく、vTrs≦−40℃の靭性を円滑かつ安定して得
られることを見出したのである。
又、第2図に示すように、19以上1300℃以下の温
度で5分以上保持した後に、鋳造厚の10%以上の圧延
を行い、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をAr1点以
上で終了することにより、数mm〜数十1程度の凝固粗
大Tは容易に180μ−以下の整細粒に再結晶し、再結
晶域低温側(Tp−Tp + 150℃未満)における
大圧下圧延を繰り返すことなく、圧下比2以上でvTr
s≦−40℃の靭性を極めて円滑かつ安定して得られる
ことを見出したのである。
79以上1300℃以下の温度での保持時間が5分未満
の場合、または保定温度が1300℃超の場合、tp以
上の温度域で鋳造厚の10%以上の圧延を行い、該圧延
を含む圧下比2以上の圧延をAr3点以上で行っても凝
固粗大γは180μM以下には細粒化せず、vTrs≦
−40℃の靭性が得られない。
又、79以上の温度域での圧下率が鋳造厚の10%未満
の場合はTp以上1300℃以下の温度で5分以上保定
を行っても凝固粗大γは部分再結晶、又は未再結晶状態
を示し細粒化せずvTrs≦−40℃の靭性は得られな
い。
又、全圧下比が2未溝の場合、または仕上げ温度がAr
3点温度未満の場合は、Tp以上1300℃以下の温度
で5分以上の保定を行い、引き続きrp以上の温度域で
鋳造厚の10%以上の圧延を行っても凝固粗大Tは十分
に細粒化せず180μ鋼以下の1粒は得られず、vTr
s≦−40℃の靭性は得られない。
更に、第2図、第3図に示すように鋳造厚の10%以上
の圧延を行った後に該圧延を含む圧下比2以上、Ar+
点以上Ar+点+100℃以下の温度範囲で圧延を終了
ことにより圧延後のTは90μm以下になり靭性は更に
向上し、vTrs≦−60℃の靭性レベルを安定して満
足し、所期の目的が達成できることを見出したのである
つまり、79以上1300℃以下の温度で5分以上保持
した後に79以上の温度域で鋳造厚の10%以上の圧延
を行い、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をAr、煮湯
度以上で終了すると、数IIIIlから数十1の凝固粗
大γが180μm以下に細粒化し、靭性レベルはシTr
s≦−40℃を示し、更に圧延をAr3点以上Ar3点
+100℃以下の温度範囲で終了することによりγが9
0μ麟以下に細粒化し、vTrs≦−60℃の靭性レベ
ルが得られるのである。
そのようにして得られた鋼材は全て第1図乃至第3図に
斜線で示す条件域にあり、得られた鋼材のνTrsはそ
れぞれ全て一40℃以下、−60℃以下を満足した。
本発明は上記知見を基に成されたもので、本発明を実施
することにより、OR並びに不可避的に行われるIIc
IIによる鋼材の製造方法を改革し、これにより、この
種鋼材の製造において熱経済性、生産性等から成る実用
性を飛躍的に改善するものである。
〈実施例〉 (実施例1) 第1表乃至第4表に第1乃至第10の各発明例とそれぞ
れの比較例に用いた供試鋼の化学成分を、第5表乃至第
8表及び第9表乃至第12表の各々にそれぞれの鋼板の
製造条件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く、本発明例の調香1乃至136は何れ
もvTrsは一40℃以下を示し、目的の材質を存する
鋼材が得られた。
これ等の本発明例に対し、79以上の温度範囲での圧下
率が本発明の範囲を満足していない比較例の調香 138144、148.152.158.159.16
5.169.172.175; 179゜182、18
8.193.199.203.206.209.213
.216.229.222227 、233.237.
240.243.247.250.255.261 、
266、267271は、粗大γが再結晶せず細粒化し
ないため、vTrsは一40℃に達しなかった。
又、圧延開始温度が本発明の範囲を満足していない比較
例の調香 139、142.149.155.162.167、1
70.173.176、180.184゜189、19
4.196.200.203.207.210.215
.217.224 、230゜235.238,241
,244,249,251,257,263,264.
269は、粗大Tが再結晶せず細粒化しないためvTr
sは一40℃に達しなかった。
又、全圧下比、または仕上げ温度が本発明の範゛囲を満
足していない比較例の調香 137、141.145.146.150.153.1
54.156.160.161 、164゜166、1
71 、178.183.186.187.190.1
92.195.198.201 。
205.212.214.218.221 、223.
226.228.229.232.234239 、2
42.246.248.252.254 、256.2
58.260.262.268゜272は、粗大γが再
結晶せず細粒化しないため、vTrsは一40℃に達し
なかった。
又、保定温度又は保定時間が本発明の範囲を満足してい
ない比較例の調香 140143、147.151.157.163.16
8.174.177、181.185゜191 、19
7.202.208.211 、215.219.22
5.231.236.242゜245.249,253
,259,265,270は、粗大γが再結晶せず細粒
化しないためvTrsは一40℃に達しなかった。
(実施例2) 第1表乃至第4表に第11乃至第20の各発明例とそれ
ぞれの比較例に用いた供試鋼の化学成分を、第13表乃
至第16表及び第17表乃至第20表の各々にそれぞれ
の鋼板の製造条件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く本発明例の調香273乃至408は仕
上げ温度を静1点以上Arz点+100℃以下にするこ
とにより、何れもvTrsは一60℃以下を安定して示
し、目的の材質を存する鋼材が得られた。
これ等の本発明例に対し、仕上げ温度が本発明の範囲を
満足していない比較例の調香 409.418.422.426.432.436.4
38.443.450.459.464゜470、47
7、486.490.495.500.504 、51
1 、518.524 、528゜530.532.5
40は、粗大γが90μm以下に細粒化しないため、v
Trsは安定して一60゛C以下を得ることは出来なか
った。
又、仕上げ温度は本発明の範囲を満足しているものの、
圧延開始温度又は19以上の温度域での圧下率が本発明
の範囲を満足していない調香110.411,414,
416,420.421.424.427.430.4
31.434゜437.439,441.442,44
4.445.447.448,451 、452.45
4゜456、460..161 、465.466、4
68.471 、472.475.476、478゜4
79.481,482,485,487〜489.49
2.494,496.499502.50550?、5
09,510,512,513,515,516,51
9,521〜523,527,529,533,535
,536,538,539,541,543は粗大Tが
180μm以下に細粒化しないため、vTrsは一40
℃に達しなかった。
又、全圧下比が本発明の範囲を満足していない比較例の
調香 413.417,425,428,433,455,4
58,462,467.473,484゜493.49
8,501,506,514,520,526,534
,544は粗大Tが180μm以下に細粒化しないため
vTrsは一40℃に達しなかった。
又、仕上げ温度、圧延開始温度、19以上の温度域での
圧下率、全圧下比は本発明の範囲を満足しているものの
保定温度または保定時間が本発明の範囲を満足していな
い調香 412、415.419.423.429.435.4
40.446.449.453.457゜463、46
9.474 、480.483.487.491 、4
97.503.508.514 。
517.521,525,53L537,542は、粗
大Tが180 pm以下に細粒化しないため、vTrs
は一40℃に達しなかった。
〈発明の効果〉 本発明は上記の如<、?ti鋼の鋳造凝固後の粗大Tを
71以上1300℃以下の温度で5分以上保持した後に
79以上の温度域で鋳造厚の10%以上の圧延を行い、
該圧延を含む圧下比2以上の圧延を^r3点温皮取上で
終了するので、これ等の相乗効果により粗大γを細粒化
させ靭性を向上する。更に仕上げ圧延をAr3点以上A
r3点+100℃以下の低温域で行うことにより、靭性
を更に改善するものであり、鋳造鋼を直接圧延するOR
においても、又鋼片が511点以上の温度域にある時点
から再加熱を行った後に圧延に供するICRの場合も、
それぞれが製造する靭性の優れた鋼材を熱経済性良く高
い生産性の下に製造することを可能にする等、当分野に
もたらす効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は鋳造厚の10%以上の圧延を行った鋼材の保定
温度、保定時間、圧延開始温度とvTrsの関係を示し
、第2図は本発明の言う保定を行い、圧下比2以上の圧
延を行った鋼材の79以上の温度域での圧下率及び仕上
げ温度とvTrsの関係を示し、第3図は本発明の言う
保定を行った後、79以上で鋳造厚の10%以上の圧延
を行った鋼材の仕上げ温度及び圧下比とvTrsの関係
を示した図である。 特許出願人 新日本製鐵株式会社 代 理 人 小児 益(他2名)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がAr_3点温度以上に
    ある間にオーステナイトの再結晶可能下限温度以上13
    00℃以下の温度で5分以上保持した後にオーステナイ
    トの再結晶可能下限温度以上の温度で圧延を開始し鋳造
    厚の10%以上の圧延を行った後、該圧延を含む圧下比
    2以上の圧延をAr_3点温度以上で終了することを特
    徴とする高靭性鋼材の製造方法。
  2. (2)重量%で C:0.005〜0.20%S:0.001〜0.02
    50%Si:0.01〜0.80%Al:≦0.1%M
    n:0.20〜2.00% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に800℃以上
    1300℃以下の温度で5分以上保持した後に800℃
    以上の温度で圧延を開始し鋳造厚の10%以上の圧延を
    行った後、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をAr_3
    点温度以上で終了することを特徴とする高靭性鋼材の製
    造方法。
  3. (3)重量%で C:0.005〜0.20%S:0.001〜0.02
    50%Si:0.01〜0.80%Al:≦0.1%M
    n:0.20〜2.00%Nb:0.002〜0.1%
    を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に900℃以上
    1300℃以下の温度で5分以上保持した後に900℃
    以上の温度で圧延を開始し鋳造厚の10%以上の圧延を
    行った後、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をAr_3
    点温度以上で終了することを特徴とする高靭性鋼材の製
    造方法。
  4. (4)重量%で C:0.005〜0.20%S:0.001〜0.02
    50%Si:0.01〜0.80%Al:≦0.1%M
    n:0.20〜2.00%Ti:0.002〜0.1%
    を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に950℃以上
    1300℃以下の温度で5分以上保持した後に950℃
    以上の温度で圧延を開始し鋳造厚の10%以上の圧延を
    行った後、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をAr_3
    点温度以上で終了することを特徴とする高靭性鋼材の製
    造方法。
  5. (5)重量%で C:0.005〜0.20%Al:≦0.1%Si:0
    .01〜0.80%Ti:0.002〜0.1%Mn:
    0.20〜2.00%Nb:0.002〜0.1%S:
    0.001〜0.0250% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に950℃以上
    1300℃以下の温度で5分以上保持した後に950℃
    以上の温度で圧延を開始し鋳造厚の10%以上の圧延を
    行った後、該圧延を含む圧下比2以上の圧延をAr_3
    点温度以上で終了することを特徴とする高靭性鋼材の製
    造方法。
  6. (6)重量%で Cu:≦1%Zr:≦0.1% Ni:≦10%Ca:≦0.008% Cr:≦1%B:≦0.006% Mo:≦1%REM:≦0.01% V:≦0.2% の1種又は2種以上を含むことを特徴とする特許請求範
    囲第1項乃至第5項の何れかに記載の高靭性鋼材の製造
    方法。
  7. (7)特許請求範囲第1項乃至第6項の何れかに記載の
    方法で圧延を開始し、Ar_3点以上Ar_3点+10
    0℃以下で圧延を終了することを特徴とする高靭性鋼材
    の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6220821A (ja) * 1985-07-17 1987-01-29 Nippon Steel Corp 高強度厚鋼板の製造法
JPS63109122A (ja) * 1986-10-24 1988-05-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 靭性の優れた熱延鋼板の製造方法

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