JPH03173716A - 構造用圧延鋼材の製造方法 - Google Patents

構造用圧延鋼材の製造方法

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JPH03173716A
JPH03173716A JP31283089A JP31283089A JPH03173716A JP H03173716 A JPH03173716 A JP H03173716A JP 31283089 A JP31283089 A JP 31283089A JP 31283089 A JP31283089 A JP 31283089A JP H03173716 A JPH03173716 A JP H03173716A
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temperature
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rolling
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JP31283089A
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Yuji Nomiyama
野見山 裕治
Kigika Kawashima
川島 喜樹果
Hiroshi Yoshikawa
宏 吉川
Toshiaki Haji
土師 利昭
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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) 本発明は降伏点、強度、伸び等の鋼材材質の上下限値の
幅が狭い構造用圧延鋼材の製造方法に関するものである
(従来の技術) JASにおいて、構造用圧延鋼材の強度は上下限値が規
定されているが、降伏点は下限値のみが規定されている
。近年の鋼材の製造者は、例えば、特公昭56−507
83号公報、特公昭56−20333号公報に記載のよ
うに、圧延中の鋼材の温度を100℃単位程度で定めた
所定の圧延開始温度や圧延終了温度に鋼材温度を制御し
つつ、該鋼材全体を通じて規定されている強度の上下限
値及び降伏点の下限値を保証することを前提に構造用圧
延鋼材を製造している。
このようにして製造された構造用圧延鋼材は、同一鋼種
でも強度、降伏点がばらつき、特に高層建築分野で重要
な意味を持つ降伏点は一般に高めに偏り、この傾向は板
厚が薄くなる程上昇することが知られている。
通常、建物の設計者は、JIS規格最小降伏点に基づい
て構造解析を行い、地震、台風等に対する骨組みの終局
耐力、崩壊モードを評価する。
しかし、実際に使用する鋼材の降伏点が、前記の如くば
らついていると、設計時に考えていた部位とは異なった
ところで降伏が先行したり、柱と梁の耐カバランスが逆
転して、骨組みは予測と全く異なった危険なモードで壊
れるケースが発生しすることが解明され、これによって
建築物は著しく耐震性能を損なうことが指摘されている
(発明が解決しようとする課B) 本発明は上記した従来の構造用圧延鋼材の製造方法の欠
点を解消して、降伏点の下限値と上限値を保証すると共
に、該上下限値の幅を調整するのに必要な要因を正確に
制御して降伏点の上下限値の幅とばらつきを小さくした
構造用圧延鋼材を生産性良く、経済的に製造する方法を
提供することを課題とするものである。
(8題を解決するための手段) 本発明は上記の課題を達成するため (り構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac2点以上の温
度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の略30
0〜500IIl111幅方向両端部の略200m++
に当たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚み
の1/8以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷を
中断し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部外
の前記表層温度が所定の範囲となり且つ該復熱が終了す
る迄の間に圧延パスを実施することを特徴とする構造用
圧延鋼材の製造方法を基本的手段でかつ第1の手段とし
、 (2)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、AC3点以上の
温度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の略3
00〜500Imm1幅方向両端部の略200mmに当
たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの1
/B以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷を中断
し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部外の前
記表層温度が所定の範囲となり且つ該復熱が終了する迄
の間に圧延パスを実施し、以下前記手順を繰り返し、該
鋳片の前記した復熱中に該鋳片の圧延に必要な各パスを
終了することを特徴とする構造用圧延鋼材の製造方法を
第2の手段とし、 (3)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac2点以上の
温度から0.4℃/sec以上の鋳片厚平均冷却速度で
水冷を開始し、該鋳片の長さ方向の前後両端部の略30
0〜500ffiI11、幅方向の両端部の略200m
mに当たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚
みの1/8以下の表層部をAr、点以下として前記水冷
を中断し、Ar3点以下とした四周部外範囲の鋳片の復
熱により前記四周部と前記四周部外の前記表層温度が所
定の範囲となり且つ該復熱が終了する迄の間に圧延パス
を実施し、以下前記手順を繰り返し、該鋳片の前記した
復熱中に該鋳片の圧延に必要な各パスを終了することを
特徴とする構造用圧延鋼材の製造方法を第3の手段とし
、(4)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac2点以上
の温度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の略
300〜500mIl、幅方向両端部の略200+1に
当たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの
1/8以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷を中
断し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部外の
該鋳片厚みの1/2の中心部の温度が所定の範囲となり
且つ該復熱が終了する迄の間に圧延パスを実施すること
を特徴とする構造用圧延鋼材の製造方法を第4の手段と
し、(5)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac2点以
上の4度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の
略300〜500 am、幅方向両端部の略200+1
mに当たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚
みの178以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷
を中断し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部
外の該鋳片厚みの1/2の中心部の温度が所定の範囲と
なり且つ該復熱が終了する迄の間に圧延パスを実施し、
以下前記手順を繰り返して該鋳片の前記した復熱中に該
鋳片の圧延に必要な各パスを終了することを特徴とする
構造用圧延鋼材の製造方法を第5の手段とし、 (6)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Acm点以上の
温度から0.4°C/see以上の鋳片厚平均冷却速度
で水冷を開始し、該鋳片の長さ方向の前後両端部の略3
00〜500 mme、幅方向の両端部の略200mm
に当たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚み
の1/8以下の表層部をAr、点以下として前記水冷を
中断し、Ar3点以下とした四周部外範囲の鋳片の復熱
により前記四周部と前記四周部外の該鋳片厚みの1/2
の中心部の温度が所定の範囲となり且つ該復熱が終了す
る迄の間に圧延パスを実施し、以下前記手順を繰り返し
、該鋳片の前記した復熱中に該鋳片の圧延に必要な各パ
スを終了することを特徴とする構造用圧延鋼材の製造方
法を第6の手段とし く7)第1の手段から第6の手段に記載の圧延後、鋼板
厚平均冷却速度40℃/sec以下で冷却して板厚平均
温度650℃以下に冷却することを特徴とする構造用圧
延鋼材の製造方法を第7から第12の手段とし、 (8)第7の手段に記載の650°C以下に冷却後焼き
戻しう行うことを特徴とする構造用圧延鋼材の製造方法
を第13から第19の手段とするものである。
つまり、具体的には、鋳造のままの鋳片、または該鋳片
を所定の厚み迄粗圧延した粗圧延材、または該鋳造後A
c3点以上に加熱した鋳片、または該加熱鋳片を粗圧延
した粗圧延材等の鋳片または粗圧延材(以下鋳片と桔す
)を四周部を除いた四周部外をAc3点以上から第2図
に示すように鋳片の両表面から鋳片中心方向に、例えば
鋳片厚みの1/8以下の表層部がAr2点以下になる迄
水冷等の強制冷却(冷却速度0.4°C/sec以上の
冷却)し、該表層部と該鋳片の厚み中心部の間に温度差
を設けて水冷を中断し、該表層部及び又は中心部が後記
する所定温度に達したら圧延パスを実行し、この様にし
て圧延工程における鋼材の各圧延パスを該鋳片の前記復
熱中の所定温度域で行って該鋼材を第2図、第3図に示
す従来例の如く四周部と四周部外の表層部及び又は中心
部の温度差が存在する侭ではなく、実質的に同一と見な
せる±5°Cの所定温度範囲に制御して圧延パスを実行
することを基本的手段とするものである。
面この基本的手段の実施にあたって、鋳片の上記表層部
の水冷開始点から復熱圧延開始点迄の間に該表層部がA
r2点以下になった時水冷を中断して該表層部をAc、
点以上に復熱させ、該鋳片表層に変態点を通過させて該
鋳片の結晶粒の微細化を図ることは、上記基本的手段の
1実施形態として容易に実施でき、しかも本発明の作用
、効果に支障がな(、該鋳片から得られる構造用圧延鋼
材の表層部の靭性を更に向上し、一種のクラッドfit
板の製造を可能にするので望ましい。
面この復熱処理の回数は特に制限はなく、可能な限り行
って良い。
又母材強度を高めるために、仕上圧延終了に引き続き板
厚平均冷却速度40°C/sec以下で650°C以下
まで強制冷却しても良く、必要に応じて該冷却に続いて
焼き戻しを行っても良い。
又本発明が対象としている。構造用圧延鋼は、例えば前
記特開昭61−235534号公報に記載され、次記す
る様に、通常の構造用鋼が所要の材質を得るために、従
来から5業分野での活用で確認されている作用、効果の
関係を基に定められている添加元素の種類と量と同様に
構成して良く、基本的成分としては、重量%で、 C:0.01〜0.30%    Si : 0.5%
以下Mn : 2.0%以下     Al:0.1%
以下N I O,001〜0.01% を含み、更に、 Nb : 0.05%以下     Cu : 0.9
%以下Ti:0.1%以下     Cr : 0.5
%以下V:O,1%以下     No : 0.5%
以下B : 0.0005〜0.0015    Ni
 : 1.0%の一種または二種以上を含み、残部がF
eと製綱及び鋳造工程間で溶鋼に混入する不可避的不純
物を含んでいる。
又−船釣なこれらの成分の添加理由及び添加量の限定理
由は次の通りである。
Cは母材及び溶接部の強度の確保のために不可欠な元素
で、その効果の限界から0.01%を下限としており、
また母材靭性への悪影響、溶接性の劣化、高炭素島状マ
ルテンサイトの生成による継手靭性の劣化を防止するた
めに0.30%を上限としている。
Siは脱酸上必要な元素であるが、溶接性、継手靭性の
劣化を防止するために、0.5%を上限としている。
Mnの添加は強度と靭性を向上するが、多量の添加は連
続鋳造スラブの中心偏析を助長して焼入れ性を増加させ
、硬化組織を生成して母材靭性及び継手靭性を劣化させ
、又溶接性を劣化せしめるので2.0%を上限としてい
る。
AIは脱酸剤として有効であり、結晶粒の微細化にも有
効であるが、過量のAlは材質に有害な介在物を生成す
るので上限を0.1%としている。
Nの0.001%以上の添加はAIと共に窒化物を生成
し結晶粒の微細化に有効であるが、過量の窒素は溶接部
の靭性が損なわれるので上限を0.01%以下としてい
る。
Nb、 Tiは何れも微量の添加でも結晶粒を微細化す
るのに有効であるが、過量の添加は溶接継手靭性を劣化
するので、Nbは0.05%、Tiは0.1%を上限と
している。
又析出硬化るよる強化を目的としてVを使用する時は、
0.1%を上限としている。
Bのo、ooos%以上の添加は焼入れ性を向上し強度
を上界するが、過剰な添加は溶接継手靭性を劣化するの
で、0.0015%を上限としている。
Cu、 Cr、 No、 Niは何れも焼入れ性を向上
する元素として知られており、本発明の対象鋼に添加し
て鋼の強度を上昇させることは出来るが、過量の添加は
低温変態生成物が生じるのでCuは0.9%、C「は0
.5%、MOは0.5%、Niは1.0%を上限として
いる。尚、80kgf 7mm2級低降伏比構造用鋼板
の製造時は、通常上記C「の上限を1.0%としており
、本発明の適用時も同様にして良い。
本発明における鋼の成分構成は上記の如くしているので
、これ等を含む構造用圧延鋼は本発明の対象鋼である。
(作用) 本発明者等は上述の課題を達成するために種々実験検討
を繰り返した結果、熱間圧延時に材質のばらつきの原因
になると認識されている鋼材ので部の温度降下部、つま
り鋳片の長さ方向両端部の略300〜500 ff1m
、幅方向両端部の略200■に当たる鋼材の四周部を積
極的に冷却せず、不可避的な降温程度とし、該四周部に
該当しない該四周部に取り囲まれた四周部外の表裏面か
ら板厚の!78以下の表層を積極的に強制冷却し、該冷
却温度が次記する復熱作用を形成するのに必要な所定範
囲に達するとそこで該冷却を中断し、咳鋳片の中心部の
高温により、該四周部外の表面を復熱させ、前記四周部
の表層温度と実質的に温度差がないとされる±5 ”C
の範囲に上記四周部外の表層温度が復熱された時か、父
上記四周部と四周部外の表層温度に代え、該鋳片の四周
部と四周部外の中心部温度の温度差が実質的に温度差が
ないとされる±5℃の範囲に上記四周部外の中心温度が
抜熱された時か、更には上記表層温度と上記中心温度が
共に実質的に温度差がないとされる±5℃の範囲に達し
た時に、上記鋳片を圧延機を通して圧延をすると、第1
図に示す結果が得られ、前記した本発明の課題が達成で
きることを見出した。
以下第2図、第3図をもと竪、本発明の上記復熱圧延の
温度履歴と圧延時期を説明する。
第2図は本発明の原理を示し、経過時間と鋳片の位置別
温度履歴の関係を示し、第3図は第2図の所定時間にお
ける鋼材の位置別温度を示す。
第2図、第3図で(a)は従来方法での四周部外中心温
度の履歴を示し、(b)は従来方法での四周部中心温度
の履歴を示し、(C)は従来方法での四周部外表層温度
の履歴を示し、(d)は従来方法での四周師表層温度の
履歴を示し、(e)は本発明方法での中心温度の1の履
歴を示し、(f)は本発明方法での中心温度の2の履歴
を示し、(濁は本発明方法での表層温度の1の履歴を示
し、(h)は本発明方法での表層温度の2の履歴を示す
また図中■は水冷開始時点、■は水冷停止時点(復熱開
始時点)、■は圧延開始時点(本発明方法において四周
部と四周部外の各表層温度又は各中心温度が実質的に差
が無くなった時点)■圧延終了時点(復熱終了前)を示
す。
以上により本発明は、圧延のパス前に圧延材の水冷を開
始■し、予め実績から、板厚、冷却開始温度、圧延目!
5!i度をもとに求めている(e)(f)(2)(ハ)
の履歴の実験式により、(e) (f)(g)(h)が
±5℃の範囲で合流するための復熱開始点で上記水冷■
を停止し、復熱中の(6)が±5℃の範囲で0′1)と
合流する領域に入って圧延材の表層温度が第3図に■の
(g)+(ロ)で示す様に四周部と四周部外に実質的な
差がなくなっ時、又は同様にして(e)と(f)が±5
°Cの範囲で合流するための復熱開始点で上記水冷■を
停止すると、圧延材の中心温度が第3図に■の(e) 
+’(f)で示す様に四周部と四周部外に実質的な差が
なくなった時、更には上記圧延材の表層温度と上記圧延
材の中心温度が共に四周部と四周部外に実質的な差がな
くなった時圧延機に圧延材を噛み込ませて圧延を開始■
し、前記復熱が完了して圧延材の温度と外気温度がバラ
ンスした定常状態になる前■に該圧延を終了すると第1
図に示す結果が得られるのである。
尚本発明で言う表層温度とはスケールを介さない鋳片ま
たは鋼材の表層の温度(多くとも表面から鋳片厚みの1
/8以下の表層の温度)で、通常熱間圧延の分野で用い
られている計測値、実験式による算出値の何れか或いは
両方を用いると良く、又中心温度値は、前記表層温度と
同様に実験式による算出値を用いると良い。
更に本発明の方法は、強度に有効な元素を含むような鋼
種では圧延中の固溶状態を維持し、析出物の析出状態を
制御することが可能であり、しかも強度に有効な元素を
含まない鋼種と同様に圧延中の結晶粒成長を抑制できる
ので、特定の鋼種に適用を限定される、例えば特公昭6
3−64492号公報の提案とは異なり、極めて汎用性
のあることを見出した。
又本発明では圧延前及び圧延中に鋳片を終始水冷してい
るため、被圧延材が高温に曝される時間が短縮され、こ
れにより圧延中の結晶粒の成長が大幅に抑制され、その
上温度待ちの時間も省略でき、材質の安定、生産性の向
上が極めて大きいことを見出した。
このように本発明方法によると、圧延中の温度管理が容
易になることによって、従来技術が不可避的に行ってい
た、圧延中もしくは圧延前の高温での滞留均熱時間を短
縮することができ、良好な生産性の下に粒成長の抑制、
並びに固溶状態の維持が可能となり、降伏点と共に強度
、伸び等、その他の材質も従来には見られなかった狭小
な一定の範囲内におさめることが可能となることを知見
した。
又本発明の実施に当たって、鋳片のAc3点以上からA
r3点以下の間を往復する冷却復熱を併用すると、該鋳
片の結晶粒が微細化し、該鋳片から得られた構造用圧延
鋼材の母材靭性と脆性亀裂伝播停止特性が向上・安定し
、各種用途において鋼構造物、更には溶接構造鋼構造物
の安全性が飛躍的に向上することを見出した。
本発明は上記知見を基になされたものである。
(実施例) (+)供試11          (表1に示す)T
S:40 〜70  kgf/−膳1級YP:20〜5
5 kgf/ms”級 (2)冷却速度        (表2に示す)(3)
仕上板厚        (表2に示す)(4)圧延温
度(目標と実績と変動係数)(表2に示す) 従来例の調香6 、10.14,20,24.29は、
何れも鋼材温度と大気温度がバランスした定常状態の下
で圧延したもので、降伏点の変動係数(%)はlO1θ
〜15.0の範囲大きくばらついた。
一方、調香l〜5.7〜9.11〜13.15〜19.
21〜23.25〜28.30〜32の各本発明例は、
共に降伏点の変動係数(%)は1.0〜2.7と狭い範
囲におさまった。
又、各鋼材の強度、その他の材質も本発明例、従来例共
上記降伏点の変動係数と同様の傾向を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明者等の実験で得た本発明方法による降伏
点のバラツキ改善状況を示す、第2図は本発明の原理を
示す図で、時間と鋳片の位置別各部温度履歴の関係を示
す、第3図は第2図の所定時間における位置別鋳片各部
温度を示す。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac_2点以上
    の温度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の略
    300〜500mm、幅方向両端部の略200mmに当
    たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの1
    /8以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷を中断
    し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部外の前
    記表層温度が所定範囲となり且つ該復熱が終了する迄の
    間に圧延パスを実施することを特徴とする構造用圧延鋼
    材の製造方法。
  2. (2)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac_2点以上
    の温度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の略
    300〜500mm、幅方向両端部の略200mmに当
    たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの1
    /8以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷を中断
    し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部外の前
    記表層温度が所定の範囲となり且つ該復熱が終了する迄
    の間に圧延パスを実施し、以下前記手順を繰り返し、該
    鋳片の前記した復熱中に該鋳片の圧延に必要な各パスを
    終了することを特徴とする構造用圧延鋼材の製造方法。
  3. (3)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac_3点以上
    の温度から0.4℃/sec以上の鋳片厚平均冷却速度
    で水冷を開始し、該鋳片の長さ方向の前後両端部の略3
    00〜500mm、幅方向の両端部の略200mmに当
    たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの1
    /8以下の表層部をAr_3点以下として前記水冷を中
    断し、Ar_3点以下とした四周部外範囲の鋳片の復熱
    により前記四周部と前記四周部外の前記表層温度が所定
    の範囲となり且つ該復熱が終了する迄の間に圧延パスを
    実施し、以下前記手順を繰り返し、該鋳片の前記した復
    熱中に該鋳片の圧延に必要な各パスを終了することを特
    徴とする構造用圧延鋼材の製造方法。
  4. (4)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac_3点以上
    の温度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の略
    300〜500mm、幅方向両端部の略200mmに当
    たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの1
    /8以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷を中断
    し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部外の該
    鋳片厚みの中心部の温度が所定の範囲となり且つ該復熱
    が終了する迄の間に圧延パスを実施することを特徴とす
    る構造用圧延鋼材の製造方法。
  5. (5)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac_3点以上
    の温度から水冷を開始し、該鋳片の長さ方向両端部の略
    300〜500mm、幅方向両端部の略200mmに当
    たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの1
    /8以下の表層部を冷却し、所定温度で前記水冷を中断
    し、該鋳片の復熱により前記四周部と前記四周部外の該
    鋳片厚みの中心部の温度が所定範囲となり且つ該復熱が
    終了する迄の間に圧延パスを実施し、以下前記手順を繰
    り返し、該鋳片の復熱中に該鋳片の圧延に必要な各パス
    を終了することを特徴とする構造用圧延鋼材の製造方法
  6. (6)構造用圧延鋼の凝固完了鋳片を、Ac_3点以上
    の温度から0.4℃/sec以上の鋳片厚平均冷却速度
    で水冷を開始し、該鋳片の長さ方向の前後両端部の略3
    00〜500mm、幅方向の両端部の略200mmに当
    たる四周部を除く四周部外の該鋳片表裏面から厚みの1
    /8以下の表層部をAr_3点以下として前記水冷を中
    断し、Ar_3点以下とした四周部外範囲の鋳片の復熱
    により前記四周部と前記四周部外の該鋳片厚みの中心部
    の温度が所定の範囲となり且つ該復熱が終了する迄の間
    に圧延パスを実施し、以下前記手順を繰り返し、該鋳片
    の前記した復熱中に該鋳片の圧延に必要な各パスを終了
    することを特徴とする構造用圧延鋼材の製造方法。
  7. (7)特許請求の範囲第1項乃至第6項に記載の何れか
    の圧延後、鋼板厚平均冷却速度40℃/sec以下で冷
    却して板厚平均温度を650℃以下に冷却することを特
    徴とする構造用圧延鋼材の製造方法。
  8. (8)特許請求の範囲第7項に記載の650℃以下の冷
    却後焼き戻しを行うことを特徴とする構造用圧延鋼材の
    製造方法
JP31283089A 1989-11-30 1989-11-30 構造用圧延鋼材の製造方法 Pending JPH03173716A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6056403A (ja) * 1983-09-08 1985-04-02 Nippon Steel Corp 厚鋼板の圧延設備
JPS61235534A (ja) * 1985-04-09 1986-10-20 Nippon Steel Corp 脆性き裂伝播停止特性の優れた厚鋼板およびその製造法
JPS6293010A (ja) * 1985-10-17 1987-04-28 Kobe Steel Ltd 熱間圧延鋼板の製造方法

Patent Citations (3)

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