JPH04103716A

JPH04103716A - 土木建築用非調質高張力鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH04103716A
Application number: JP21847090A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Ogata; 緒方　龍二
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-04-06

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（降伏点と抗張力との比：　ＹＰ／ＴＳ
×１００（ホ）が低く、特に土木建築用として使用する
のに好適な低陣伏比高張力鋼の安価な製造方法に関する
。

（従来の技術）近年、使用鋼材の重量軽減を目的として、高強度鋼材が
様々な産業界において積極的に利用されるようになって
きた。例えば、土木建築用鋼材についてもこのような傾
向が現れ始めており、高層建築物用の厚板に、引張強さ
が６０ｋｇｆ／ｍｍ”組以上の高張力鋼板が用いられて
いる。

ところで、上記のような用途に高張力銅板を用いる際に
留意すべき事項として、鋼板の降伏比がある。−船釣に
、降伏比の高い鋼板（ＹＰ値二大、ＴＳ値：小）は−様
伸びが小さいため、上記の用途に用いられている高張力
鋼板に地震等で塑性変形が生ずると伸びの局部的な集中
が起こり破断に至り易い。このように、従来から製造さ
れている高張力鋼板は、通常の場合、焼入れ一焼戻しの
調質処理を施されて製造されるために、降伏比が８０％
より高く、土木建築用鋼板としては不適当なものであっ
た。

一方、低降伏比の高張力鋼板を製造することができる方
法として、例えば（ａ）Ｍ　ｏおよび■添加鋼を９００℃以下における累
積圧下率が５０％以上となるように圧下するとともに、
かつＡｒ、点以上で熱間圧延を終了し、Ａ、変態点以下
に冷却した後、７３０〜８５０　”Ｃに再加熱し、空冷
する方法（特公昭６０−５７４９０号公報）が、またい）へイナイトＭｉ織の鋼を（α＋γ）二相の温度域に
昇温し、この温度域で累積加工率３％以上の加工歪を与
えた後に象、冷する方法（特開昭５７１１４６１３号公
報）等がこれまでに提案されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、これらの方法によっては所望の低降伏比
高張力鋼板を安価に得ることはできない。

すなわち（ａ）に示した方法は、熱間圧延終了後７３０
〜８５０℃に再加熱し空冷する調質工程が必要なため製
造コストが高い。

また（ｂ）に示した方法も、通常の工程に加えてさらに
（α＋γ）二相域に加熱するとともに加工・急冷する必
要があり、このような調質工程が必要なことから製造コ
ストの上昇が避けられない。

ここに本発明の目的は、降伏比の小さく、特に土木建築
用として使用するのに好適な現在提案されているＪＩＳ
規格ＹＰ４５１５１　、ＴＳ６０／６８　、ＹＲ≦８０
％を満足する低降伏比高張力鋼板の安価な製造方法を従
供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者は、上記問題を解決するために種々の検討を重
ねた結果、Ｎｂ、　Ｍｏを適量添加したスラブをＡｃ、
点以上に加熱した後に、圧延・加工し、Ｔ単相域にて累
積圧下率で３０％以上圧下し、　（α十Ｔ）二相域にて
仕上げた後、空冷する。降伏比が小さく、特に土木建築
用として使用するのに好適な、低降伏比高張力鋼板を安
定して得ることのできることを知り、その知見より焼入
れ・焼戻し等の調質工程が省略できることを見い出して
本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２０％、　　Ｓｉ：　０．０３〜０
．６Ｑ％、Ｍｎ：　０．５〜２．０％、　　Ｎｂ：　０
．０１〜０．１０％、Ｍｏ：　０．１０〜０．８０％、
ｓｏｌ、＾１：　０．０６％以下、残部がＦｅおよび不
可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼片を９００〜１２５０”Ｃの
温度範囲に加熱後熱間圧延するに際して、Ａｒ３〜９０
０℃の温度範囲での累積圧下率が３０％以上となるよう
に熱間圧延することを特徴とする土木建築用非Ｕｆ４質
高張力鋼の製造方法である。

前記鋼組成は、さらに、重量％で、下記■〜■の少なく
とも１種を含むものであってもよい。

■Ｃｕ：　０．５％以下、　　　Ｎｉ：　：（１％以下
、Ｃｒ：　：０％以下のうちの１種または２種以上。

■Ｔｉ：　０．１％以下、　Ｖ：Ｑ、１％以下のうちの
１種または２種以上。

■Ｂ：０．００５％以下。

（作用）以下、本発明の各構成要件をその作用効果とともに詳述
する。なお、本明細書において「％」は「重量％Ｊを意
味するものとする。

まず、本発明において、素材である綱片の組成を前記の
ように限定する理由を説明する。

Ｃは、鋼板の強度を確保するために０．０５％以上の含
有量が必要であり、０．０５％より少ないと、引張強さ
６０ｋｇｆ／ａｍ２級の強度を有する鋼板を得ることが
難しい。一方、０２０％を超えると、成品の溶接性が損
なわれる。したがって、本発明においては、Ｃ含有量を
０．０５％以上０．２０％以下に限定する。

Ｓｉは、脱酸剤であるとともに鋼板の強度の向上に寄与
する元素である。これらの効果を確保するためには０．
０３％以上の含有量が必要である。しかし、０６０％を
超えると成品の靭性と溶接性とを劣化させる。したがっ
て、本発明においては、Ｓｉ含有量を００３％以上０．
６０％以下に限定する。

Ｍｎは、０．５％以上の含有量で、鋼の強度および靭性
の向上に寄与する元素である。しかし、２．０％超金含
有れると、溶接割れ感受性が大きくなって好ましくない
。したがって、本発明においては、Ｍｎ含有量を０．５
％以上２．０％以下に限定する。

Ｎｂは、本発明においては最も重要な成分であり、具体
的には、制御圧延による結晶粒の微細化作用効果を奏す
る元素である。その含有量が０．０１％未満では上記作
用効果を奏することが困難であり、一方０．１０％超で
は逆に脆化が著しくなり過ぎることとなる。したがって
、本発明においては、Ｎｂ含有量を０．０１％以上０．
１０％以下と限定する。

またＭＯは、空冷時の焼入性を向上させ強度を上昇させ
る効果のため、極めて重要な構成元素であるが、多量に
添加するとコスト上昇を招き、また溶接待に溶接熱影響
部（１１＾Ｚ）の靭性が低下するため、添加量を０．１
０〜０．８０％とする。

Ａ１は、鋼中にあっては脱酸剤であるとともに、窒化＠
ＩＪ（Ａ：Ｎ）を形成して組成を微細化し、靭性の改善
に役立つ元素である。しかし、ｓｏｌ、ＡＩとして０．
０６％を超える含有量になると、むしろ靭性を低下させ
ることとなる。したがって、本発明においてはｓｏｌ、
ＡＩ含有量を０．０６％以下と限定する。

上記以外の組成は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。

Ｐ＝Ｓは鋼中における代表的な不純物であり、その含有
量は極力低減することが望ましいが、これらの低減には
多（の工程を要し、コスト高となることから、本発明に
おいては、Ｐ　：　０．０２０％以下、Ｓ　：０．０１
０％以下と限定することが好ましい。

なお、本発明においては、上記の組成以外にさらに下記
を含んでもよい。以下、これらの組成り二ついても説明
する。

Ｃｕ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、■、Ｔｉ、　Ｂは、成品である
鋼板に求める強度、靭性さらムこはコスト等を勘案して
、１種または２種以上を適宜組合わせて添加することが
好適である。

すなわち、Ｃｕ、　Ｎｉ、　Ｃｒはいずれも強度あるい
は靭性の向上に寄与する元素である。そこで、コストと
溶接性とへの悪影響の少ない範囲を考慮して、それぞれ
の添加量は、本発明においては、Ｃｕは０．５％以下Ｎ
ｉ、　Ｃｒば：０％以下と限定することが好ましい。

Ｖ、Ｔｉは、強度上昇、結晶粒の微細化に役立つものの
、多量の添加は靭性の低下、コストの上昇、湯温れの悪
化を伴うため、本発明においては、それぞれ０．１％以
下と限定することが望ましい。

Ｂは強度を上昇させる元素であり添加することが望まし
いが、０．００５％超添加すると靭性劣化が著しいため
、本発明においては、上限を０．００５％と限定する二
よが好ましい。

次に、鋼板を例にとって本発明にかかる低降伏圧扁張力
鋼の製造方法を説明する。

綱片の熱間圧延の加熱温度はＮｂを固溶させておくこと
と、後続して行われる圧延条件を確保するという観点か
ら９００　’Ｃ以上であることが有効である。９００″
Ｃより低いと圧延機に過大な負荷がかかる。しかし、１
２５０’Ｃを超えると、炉体の損傷が激しくコストアッ
プを伴うため９００　’Ｃ以上１２５０℃以下とする。

圧延は７２０℃以上で行うがＡｒ３点以上９００℃以下
での累積圧下率を３０％以上とすることが重要である。

これは計４点に近い比較的低温で大きな加工歪を加える
ことにより、冷却工程で析出するフェライトの結晶粒を
微細にするためである。９００℃を超える温度での圧延
は任意であるが、少なくとも９００℃からＡｒ３点まで
の温度域での累積圧下率が３０％以上となる圧延を行う
必要がある。３０％未満ではフェライト粒の微細化の効
果が不十分である。

またＡ、点（７２０℃）より低温で圧延すると圧延機に
過大な負荷がかかるとともに、析出フェライトが加工を
受けて降伏比が上昇し、更に土木建材用として非破壊検
査したときに問題となるＵＳＴ異方性が生じやすい。そ
のために仕上げ温度の下限値は７２０″Ｃとするのが好
ましい。

熱間圧延完了後は、そのま＼放冷（空冷）し、圧延ま−
で土木建築用に供する。

本発明によれば圧延のままにより十分な強度、靭性、そ
して低鋒伏比が実現され、非調質材として安価な材料が
得られる。

次に実施例によって本発明をさらに具体的に示す。

実施例１第１表に示す組成の２１０＋ｓｍの綱片を１１２０℃で
加熱し、９００’Ｃ−Ａｒ３点の間で７８％の圧下率で
熱間圧延し、９ｍｍの鋼板を得た。熱間圧延終了温度は
７４０℃である。

熱間圧延ま＼のこの鋼板より板厚方向に試験片（ＪＩＳ
　１＾号）を採取し、引張試験を実施した。

第１図に応力−歪線図を示すが、第１図かられかるよう
に本発明によれば、降伏点、引張強さ、降伏比とも土木
建築用高張力鋼として望ましい値、すなわち降伏点（Ｙ
Ｐ）：　４５〜５１ｋｇｆ／ａｍ”　、引張強さ（ＴＳ
）６０〜６８ｋｇｆ／ｍｍ”　、降伏比（ＹＲ）６８０
％以下を示す。

実施例２第２表に示す組成の各鋼片（２１０ｍｍ厚さ）を第３表
の条件で加熱後熱間圧延して１２〜５０ｆｆＩＩ１１厚
さの熱間圧延ままの鋼板を作成した。実施例１〜１７お
よび比較例１８〜２０において例Ｎｏ、と第２表におけ
る鋼漱とは一致する。比較例はＮｂ、　Ｍｏの未添加の
例を示す。

さらに、本発明例である第２表の鋼Ｎｏ、　３と同組成
であるが、本発明の製造条件と異なる条件で熱間圧延を
行った例を例Ｎα２１〜２７として、また本発明例であ
る第２表の［Ｎα１２と同組成であるが本発明の製造条
件と異なる条件で熱間圧延を行った例を例Ｎα２８とし
て示す。

これらの鋼板より試験片を採取し、引張試験を実施した
。

第３表に引張試験結果を示す。

本発明の実施例Ｎα１〜１７はすべて土木建築用として
使用するのに好適な降伏比ＹＲ≦８０％を満足するもの
の、比較例である例Ｎα１８〜２０ではＭｏ、　Ｎｂが
未添加であり、ＴＳが低くなり、降伏比は８０％を超え
てしまう。また同側Ｎα２１〜２６．２８では累積圧下
率不足、例Ｎｏ、２７はスラブ加熱温度高め外れのため
各比較例はすべて土木建築用高張力鋼として必要な強度
レベル降伏点４５〜５１ｋｇｆ／１ｓＩ１１２、引張強
さ６０〜６８ｋｇｆ／ｓｗ”を大きく下回ってしまう。

第１表　　　（重量％）（発明の効果）以上説明したように、本発明により焼入れ・焼戻し等の
調質処理を必要とせず熱間圧延ままの状態で、土木建材
用として望ましい降伏比の低い高張力鋼板が得られる。

そのため地震等により鋼板の破断に対する信頼性の高い
鋼板が安価に製造することができる。かかる効果を有す
る本発明の意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法で製造した土木建材用非調質高
張力鋼板の引張試験における応力−歪曲線の一例を示す
グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．０３〜０．６０
％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１
０％、Ｍｏ：０．１０〜０．８０％、ｓｏｌ、Ａｌ：０
．０６％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成を有する鋼片を９００〜１２５０℃の温
度範囲に加熱後熱間圧延するに際して、Ａｒ＿３〜９０
０℃の湿度範囲での累積圧下率が３０％以上となるよう
に熱間圧延することを特徴とする土木建築用非調質高張
力鋼の製造方法。
（２）さらに重量％で、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｃｒ：１．
０％以下のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする請
求項１記載の土木建築用非調質高張力鋼の製造方法。
（３）さらに重量％で、Ｔｉ：０．１％以下、Ｖ：０．１％以下のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする請
求項１または２記載の土木建築用非調質高張力鋼の製造
方法。
（４）さらに重量％で、Ｂ：０．００５％以下を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいづれかに
記載の土木建築用非調質高張力鋼の製造方法。