JPH0619109B2 - 低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板
の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 厚鋼板の製造技術においては製造コストの低減のため工
程の省略、簡略化や直行化が強く指向されてきている。
再加熱工程の省略による鋳造と熱間圧延の直結化もその
ひとつである。

一方、鋳造設備のコンパクト化あるいは圧延機の負荷軽
減などのため製品厚に近いスラブを鋳造する方法が考え
られている。

ところが製品厚に近いスラブを直送圧延する場合、圧減
比があまりとれないため圧延により粗大な凝固オーステ
ナイト粒を微細にすることは非常に困難である。このよ
うな粗大なオーステナイトからの変態組織は旧オーステ
ナイト粒界は粗大なアシキュラーフェライトとなり、ま
た旧オーステナイト粒内もかなり粗大なフェライトある
いはベイナイト的な組織となる。

このような組織を有する鋼板の特性は一般にあまり良好
ではなく、特に低温靭性に劣る傾向がある。第１図は直
送圧延材と再加熱圧延材について圧減比とｖＴrsの関係
を模式的に示したものである。再加熱圧延材でも圧減比
の減少に伴い靭性は劣化する傾向にあるが直送圧延材は
その劣化傾向が著しく大きい。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は薄スラブの直送圧延において、良好な特性の厚
鋼板の製造法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記のような欠点を排除し、４．０以下の低圧
減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板を製造する方
法を提供しようとするものである。

従来技術と本発明の冶金的な差異はフェライト変態の挙
動である。従来、旧オーステナイト粒界がフェライト変
態の優先核生成サイトになるといわれている。このため
今までの多くの技術は再結晶域圧延によりオーステナイ
ト粒を微細化し、さらに未結晶域圧延によりオーステナ
イト粒を偏平にし有効なオーステナイト粒界面積を増加
させることを目的としてきた。

ところが低圧減比の直送圧延厚鋼板では圧延によるオー
ステナイトの微細化は非常に困難でオーステナイト粒界
面積は小さく、最初にオーステナイト粒界から変態した
フェライトはおのずと粗大になり、その後のオーステナ
イト粒内からの変態組織も粗くなる。

本発明では以上のようなオーステナイト粒界からのフェ
ライト変態を抑制し、オーステナイト粒内からの変態を
有効に利用し、微細な最終組織とするものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

まず本発明鋼の成分の限定理由について述べる。

Ｃは鋼を強化するために不可欠の元素であって、0.03％
未満では所要の強度が得られず、また0.25％超では母材
および溶接部の靭性が損なわれるので0.03％以上0.25％
以下と限定した。

Ｓｉは脱酸元素および鋼の強化元素として有効であり0.
01％以上添加するが0.5 ％超では加工性の劣化を生じ、
また鋼板表面性状を損なう。

Ｍｎは鋼の強化に有効であるが0.3 ％未満ではその効果
がなく、1.8 ％超では加工性が劣化する。

Ａｌは脱酸元素として添加されるが0.05％超ではその効
果が飽和するので上限を0.05％と限定する。

Ｃｕは鋼の耐食性と強度の向上に有効であるが、過度の
添加は溶接金属の熱間割れを起こすので、1.5 ％以下と
する。

Ｎｉは鋼の強度と低温靭性を高めるが過度の添加は経済
的効果が得にくいので５％以下とする。

Ｃｒ，Ｍｏ，Ｂは鋼の焼き入れ性を高め、本発明に特徴
的な旧オーステナイト粒内の組織の安定化に有効であ
る。しかしながら過度の添加は変態時の熱間割れを生ず
るのでＣｒ，Ｍｏについてはそれぞれ１％以下、Ｂにつ
いては0.0025％以下とする。

Ｎｂ，Ｖは本発明において圧延後の冷却過程において微
細な炭窒化物として析出して鋼の強度を高めるが、過度
の添加は低温靭性を損なうので、それぞれ0.2 ％以下、
0.5 ％以下とする。

ＴｉはＮｂ，Ｖと同様の効果以外に凝固冷却過程におい
て生成するＴｉの酸化物や窒化物が、オーステナイト粒
内からのフェライト変態の核として有効に作用する。し
かしながら0.05％を超えると靭性の劣化が著しくなるた
め上限を0.05％とする。

次に製造方法についてのべる。

本発明においては、以上述べたような成分を満たした溶
綱を鋳造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温
しないうちに保熱工程、軽加熱工程を経た後に圧延を開
始する。

本発明者らは種々の圧延実験を行った結果、変態前のオ
ーステナイトが凝固時のオーステナイトの形態を維持し
ている場合、あるいは再結晶粒であってもそのサイズが
大きい場合に優れた特性の鋼板が得られることを発見し
た。

すなわちこのような粗大なオーステナイト粒から変態し
た場合は粒内には微細なフェライト（ＳｉやＭｎの酸化
物、Ｍｎ Ｓ，さらにＴｉを添加している鋼について
は、Ｔｉの酸化物や窒化物などの単体あるいは複合体を
核とし生成する）または微細なベイナイトが生成し、粒
界からのフェライト変態はかなり抑制される。このよう
な組織の鋼板の特性は非常に優れている。

これに対して圧延再結晶がかなり起りオーステナイト粒
がある程度小さい場合、単位体積あたりのオーステナイ
ト粒界面積が大きくなっているため、粒界からのフェラ
イト変態が優先的に起こり粗大なアシキュラー的なフェ
ライトとなる。

変態前の単位体積あたりのオーステナイト粒界面積を非
常に大きくすれば、よく知られている制御圧延のように
変態フェライトは非常に微細となり、強靭な鋼を得るこ
とは可能である。しかしながら圧減比が小さな場合の直
送圧延では、圧延によりオーステナイトをそれほど微細
にすることはできないので、本発明のようにオーステナ
イト粒内からの変態を有効に利用する必要がある。

以上の知見から圧延は粗大な凝固オーステナイトを再結
晶させないか、あるいは再結晶してもそのサイズが大き
いような条件に限定した。すなわち1100℃以下で１パス
あたり15％以下の圧下率の圧延である。1100℃超あるい
は１パスあたり15％超の圧下率の圧延では再結晶粒はあ
る程度小さくなり、先に述べた理由により靭性は著しく
劣化する傾向にある。

熱間圧延をＡｒ_３点以下の温度で終了するのは、それよ
りも低い温度での圧延はフェライトが加工され靭性が劣
化するからである。

本発明では圧延後の冷却途上で800 ℃から600 ℃以下ま
での間を２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却す
る。この冷却過程においてオーステナイト粒内から微細
なフェライトあるいは微細なベイナイトが変態するので
ある。

800 ℃以下の冷却速度は大きすぎると組織が粗大なベイ
ナイト化あるいはマルテンサイト化し、また小さすぎる
と粗大なフェライト・パーライト組織となり、本発明の
目的とするオーステナイト粒内に微細なフェライトある
いは微細なベイナイトを生成させることができない。こ
のため800 ℃から600 ℃以下までの間の冷却速度を２℃
／秒以下50℃秒以下と限定する。

また、第１図から明らかなように圧減比が４を超えると
直送圧延材と再加熱圧延材との間での靭性の違いがほと
んどなくなることから、圧減比を4.0以下に限定した。

［実施例］ 第１表に示す成分の本発明鋼および比較鋼について実験
を行った結果を第２表に示す。なお表中アンダーライン
を引いたものは本発明の条件に合致しないものである。

第１表において鋼Ａ〜鋼Ｆは本発明鋼である。鋼Ｇ、鋼
ＨはそれぞれＣ，Ｓｉが過剰な比較鋼である。

第２表の１〜８は本発明法であり優れた強度靭性を示し
ている。９，13は圧延開始温度、10，16は各パスあたり
の圧下率、14はその両者が本発明の条件に合致していな
い。

これらの鋼は圧延中にオーステナイトの再結晶がかなり
起り、変態はオーステナイト粒界から優先的に起こり組
織は旧オーステナイト粒界は粗いフェライトに、旧オー
ステナイト粒内は粗いフェライトあるいは粗いベイナイ
トであり靭性が劣っている。

11は圧延仕上温度がＡｒ_３点温度よりも低いため変態し
たフェライトが加工をうけ靭性が劣化している。12は80
0 〜600 ℃以下の冷却速度が速すぎて組織が粗大なベイ
ナイトあるいはマルテンサイトになったため靭性が著し
く劣っている。

15は逆に水冷停止温度が高く冷却速度が遅すぎるため組
織は旧オーステナイト粒界からのフェライト変態が主と
なった粗大なフェライト・パーライトとなっており靭性
は悪い。17，18はＣあるいはＳｉが過剰な比較鋼の結果
であるが靭性がかなり劣っている。

以上のように９〜18は満足な強靭性が得られていない。

このように各条件のうちひとつでも本発明の範囲を逸脱
するときは本発明の目的は達成されない。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば薄スラブ-直送圧延の
ような圧減比の小さな場合でも粗大なオーステナイト粒
の粒内から微細なフェライトやベイナイトを生成させる
ことによって良好な特性の厚鋼板を製造できるので産業
上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧減比とｖＴrsとの図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾上 泰光 福岡県北九州市八幡東区枝光１−１−１ 新日本製鐵株式会社第三技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−149719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−75518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−143432（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ で残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳造後、直
   接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しないうちに保
   熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１パスあた
   り15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以上の温度
   で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその後の冷却
   途上において800℃から600℃以下までの間を、２℃／秒
   以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とす
   る低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板の製造
   方法。
2. 【請求項２】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ａｌ：0.05％以下 で残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳造後、直
   接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しないうちに保
   熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１パスあた
   り15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以上の温度
   で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその後の冷却
   途上において800℃から600℃以下までの間を、２℃／秒
   以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とす
   る低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板の製造
   方法。
3. 【請求項３】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ｃｕ：1.5 ％以下 で残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳造後、直
   接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しないうちに保
   熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１パスあた
   り15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以上の温度
   で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその後の冷却
   途上において800℃から600℃以下までの間を、２℃／秒
   以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とす
   る低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板の製造
   方法。
4. 【請求項４】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ｎｉ：５％以下 で残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳造後、直
   接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しないうちに保
   熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１パスあた
   り15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以上の温度
   で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその後の冷却
   途上において800℃から600℃以下までの間を、２℃／秒
   以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とす
   る低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板の製造
   方法。
5. 【請求項５】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ を含有し、更に Ｃｒ：１％以下 Ｍｏ：１％以下 Ｂ ：0.0025％以下 の１種または２種以上を含有し、残部鉄および不可避的
   不純物よりなる鋼を鋳造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３
   温度よりも降温しないうちに保熱工程、軽い加熱工程を
   経た後1100℃以下で１パスあたり15％以下の圧下率で圧
   延を行い、Ａｒ_３点以上の温度で圧延を終了した圧減比
   4.0以下の鋼板をその後の冷却途上において800℃から60
   0℃以下までの間を、２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却
   速度で冷却することを特徴とする低圧減比で優れた特性
   を有する直送圧延厚鋼板の製造方法。
6. 【請求項６】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ を含有し、更に Ｎｂ：0.2 ％以下 Ｖ ：0.5 ％以下 の１種または２種を含有し、残部鉄および不可避的不純
   物よりなる鋼を鋳造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度
   よりも降温しないうちに保熱工程、軽い加熱工程を経た
   後1100℃以下で１パスあたり15％以下の圧下率で圧延を
   行い、Ａｒ_３点以上の温度で圧延を終了した圧減比4.0
   以下の鋼板をその後の冷却途上において800℃から600℃
   以下までの間を、２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度
   で冷却することを特徴とする低圧減比で優れた特性を有
   する直送圧延厚鋼板の製造方法。
7. 【請求項７】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ｔｉ：0.05％以下 で残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳造後、直
   接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しないうちに保
   熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１パスあた
   り15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以上の温度
   で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその後の冷却
   途上において800℃から600℃以下までの間を、２℃／秒
   以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とす
   る低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板の製造
   方法。
8. 【請求項８】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ａｌ：0.05％以下 を含有し、更に Ｎｂ：0.2 ％以下 Ｖ ：0.5 ％以下 の１種または２種を含有し、残部鉄および不可避的不純
   物よりなる鋼を鋳造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度
   よりも降温しないうちに保熱工程、軽い加熱工程を経た
   後1100℃以下で１パスあたり15％以下の圧下率で圧延を
   行い、Ａｒ_３点以上の温度で圧延を終了した圧減比4.0
   以下の鋼板をその後の冷却途上において800℃から600℃
   以下までの間を、２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度
   で冷却することを特徴とする低圧減比で優れた特性を有
   する直送圧延厚鋼板の製造方法。
9. 【請求項９】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ａｌ：0.05％以下 Ｔｉ：0.05％以下 で残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳造後、直
   接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しないうちに保
   熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１パスあた
   り15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以上の温度
   で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその後の冷却
   途上において800℃から600℃以下までの間を、２℃／秒
   以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とす
   る低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼板の製造
   方法。
10. 【請求項１０】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ｔｉ：0.05％以下 を含有し、更に Ｎｂ：0.2％以下 Ｖ ：0.5％以下 の１種または２種を含有し、残部鉄および不可避的不純
    物よりなる鋼を鋳造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度
    よりも降温しないうちに保熱工程、軽い加熱工程を経た
    後1100℃以下で１パスあたり15％以下の圧下率で圧延を
    行い、Ａｒ_３点以上の温度で圧延を終了した圧減比4.0
    以下の鋼板をその後の冷却途上において800℃から600℃
    以下までの間を、２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度
    で冷却することを特徴とする低圧減比で優れた特性を有
    する直送圧延厚鋼板の製造方法。
11. 【請求項１１】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ａｌ：0.05％以下 Ｃｕ：1.5 ％以下 Ｎｉ：５％以下 を含有し、更に Ｃｒ：１％以下 Ｍｏ：１％以下 Ｂ ：0.0025％以下 の１種または２種以上、更に Ｎｂ：0.2 ％以下 Ｖ ：0.5 ％以下 を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳
    造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しない
    うちに保熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１
    パスあたり15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以
    上の温度で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその
    後の冷却途上において800℃から600℃以下までの間を、
    ２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを
    特徴とする低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼
    板の製造方法。
12. 【請求項１２】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ｃｕ：1.5％以下 Ｎｉ：５％以下 Ｔｉ：0.05％以下 を含有し、更に Ｃｒ：１％以下 Ｍｏ：１％以下 Ｂ ：0.0025％以下 の１種または２種以上、更に Ｎｂ：0.2 ％以下 Ｖ ：0.5 ％以下 を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳
    造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しない
    うちに保熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１
    パスあたり15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以
    上の温度で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその
    後の冷却途上において800℃から600℃以下までの間を、
    ２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを
    特徴とする低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼
    板の製造方法。
13. 【請求項１３】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ａｌ：0.05％以下 Ｎｉ：５％以下 を含有し、更に Ｃｒ：１％以下 Ｍｏ：１％以下 Ｂ ：0.0025％以下 の１種または２種以上、更に Ｎｂ：0.2 ％以下 Ｖ ：0.5 ％以下 を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳
    造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しない
    うちに保熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１
    パスあたり15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以
    上の温度で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその
    後の冷却途上において800℃から600℃以下までの間を、
    ２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを
    特徴とする低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼
    板の製造方法。
14. 【請求項１４】重量％で Ｃ ：0.03〜0.25％ Ｓｉ：0.01〜0.5 ％ Ｍｎ：0.3 〜1.8 ％ Ａｌ：0.05％以下 Ｃｕ：1.5 ％以下 Ｎｉ：５％以下 Ｔｉ：0.05％以下 を含有し、更に Ｃｒ：１％以下 Ｍｏ：１％以下 Ｂ ：0.0025％以下 の１種または２種以上、更に Ｎｂ：0.2 ％以下 Ｖ ：0.5 ％以下 を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼を鋳
    造後、直接あるいは鋳片がＡｒ_３温度よりも降温しない
    うちに保熱工程、軽い加熱工程を経た後1100℃以下で１
    パスあたり15％以下の圧下率で圧延を行い、Ａｒ_３点以
    上の温度で圧延を終了した圧減比4.0以下の鋼板をその
    後の冷却途上において800℃から600℃以下までの間を、
    ２℃／秒以上50℃／秒以下の冷却速度で冷却することを
    特徴とする低圧減比で優れた特性を有する直送圧延厚鋼
    板の製造方法。