JPH0791618B2 - 冷間加工後の一様伸びの優れている引張強度34kgf/mm2以上の熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

冷間加工後の一様伸びの優れている引張強度34kgf/mm2以上の熱延鋼板およびその製造方法

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JPH0791618B2
JPH0791618B2 JP4292352A JP29235292A JPH0791618B2 JP H0791618 B2 JPH0791618 B2 JP H0791618B2 JP 4292352 A JP4292352 A JP 4292352A JP 29235292 A JP29235292 A JP 29235292A JP H0791618 B2 JPH0791618 B2 JP H0791618B2
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康 森山
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義一 中野
宏 持木
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般および溶接構造用
に用いられる引張強度が34〜62kgf/mm2級のもので
常温における冷間成形後も一様伸びの優れている熱延鋼
板ならびにその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、構造用熱延鋼板の品質および製造
技術が著しく進展するとともに、特に建築および土木分
野において耐震設計の観点から塑性変形能の優れた鋼材
に対する需要が増大し、鋼板に対して高強度、低降伏
比、高い一様伸びが要求されている。
【0003】これに対してたとえば特開昭57−161
18号公報には〔C〕量を0.26〜0.48%まで高
めた低降伏比油井用電縫鋼管の製造方法、特開昭57−
16119号公報には〔C〕量を0.10〜0.20%
とした低降伏比高張力電縫鋼管の製造方法が開示されて
いるが、これらはいずれも低降伏比の熱延鋼板を製造
し、次に冷間成形において加工硬化量が大きくならない
ように歪み量を制限して加工する熱処理不要な電縫鋼管
の製造方法であり、さらに、特開平4−176818号
公報には歪みのないフェライトとパーライト二相組織を
熱間加工後の冷却速度規制と熱処理とによって得る耐震
特性に優れた鋼管または角管の製造方法などが提案され
ている。しかしながら、いずれも生産性を著しく低下さ
せるうえに前者は溶接性を著しく損ねるなど産業界の要
望に必ずしも応えているとは言えないのが現状である。
【0004】その他、特開平4−48048号公報には
鋼の母地中に0.5μm以下の(Ti,Nb)(O,
N)複合結晶相を有した酸化物系介在物を、特開平4−
99248号公報には鋼の母地中に1μm以下のTi
(O,N)複合結晶相を有した酸化物系介在物を、それ
ぞれ分散させて溶接熱影響部の靭性の改善を図る技術が
開示されているが、分散相も、その目的も本発明とは本
質的に別異なる技術である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、高強度鋼にな
るほど降伏比は高く延性は低下し、したがって一様伸び
も低下する。特に、丸および角形鋼管、形鋼、シートパ
イルなどに冷間成形した後では加工歪みによる加工硬化
の影響により一様伸びが著しく低下してしまう。本発明
は、このような問題を解決するものであって、丸形およ
び角形鋼管、形鋼やシートパイルなどに生産性を低下さ
せない通常の冷間成形した後でも、一様伸びの優れてい
る熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、鋼の化学成分、結晶組織と得られる機械
的性質との関係、さらに冷間成形後の機械的性質と素材
のそれとの関係などを詳細に調査研究した。その結果、
一般および溶接構造用鋼、特に建築土木用に最も多く使
用されている引張強度34〜62kgf/mm2 級の熱延鋼板
では、引張強度と一様伸びとの間の相関関係と冷間成形
後のそれらの相関関係とがほぼ一致し同じ曲線で近似で
きること、鋼中の〔N〕を増加していくと素材も冷間加
工後の材料も強度が上昇し一様伸びが低下するが、さら
に〔Ti〕を添加すると一様伸びが回復するとともに上
記相関関係から外れ、高強度であっても高い一様伸びが
得られることを知見した。
【0007】本発明はこれらの知見に基づいて構成した
もので、その要旨は、〔C〕:0.040〜0.25
%、〔N〕:0.0050〜0.0150%、〔T
i〕:0.003〜0.050%を含有し、母地中に粒
径が1μmを超えるTiNが0.0008〜0.015
%の割合で分散すると共に、Ceq.(WES)を0.1
0〜0.45%としたこと、および前記成分を、含む鋼
片を熱間圧延のため1000〜1300℃に加熱し圧延
し、Ar3 変態点以上の温度で圧延を終了し、500℃
以上の温度から空冷するかあるいは巻取り温度500℃
以上で巻取り空冷するかして、鋼組織中のパーライト相
を面積分率で5〜20%とすることを特徴とする冷間成
形後の一様伸びの大きい引張強度34〜62kgf/mm2
高強度熱延鋼板およびその製造方法である。
【0008】
【作用】以下、本発明について詳細に説明する。本発明
においては先ず、転炉、電気炉などの溶解炉で溶製され
た溶鋼を、連続鋳造または造塊・分塊工程を経て鋼片に
製造する通常の鋼片製造工程により、C:0.040〜
0.25%、N:0.0050〜0.0150%、T
i:0.003〜0.050%を少なくとも含有し、か
つCeq.:0.10〜0.45%の低合金鋼片を製造す
る。
【0009】本発明において、鋼中の成分を上記のよう
に特定するのは、以下の理由による。Cは、鋼の強度お
よび鋼組織中のパーライト相の量を決定する上で重要な
成分である。引張強度が34kgf/mm2 以上の熱延鋼板で
鋼組織中のパーライト相が面積分率で5%よりも少ない
と冷間成形後の一様伸びが著しく低下する。これはパー
ライトが強度を負担しフェライトの転位密度の上昇を防
いでその塑性変形能を保つからで、このような鋼組織を
得るためにはC量を0.04%以上にする必要がある。
しかし、0.25%を超えると溶接性を損なうので上限
を0.25%とした。
【0010】Nは、鋼中に添加されフェライト地中に固
溶して鋼の強度を上昇させ塑性変形能を低下させるが、
Tiとともに添加するとTiNを形成し、鋼中の固溶N
を低減して塑性変形能を回復させるだけでなく、分散強
化に働き高強度で一様伸びの大きい新性能を鋼に付与す
る重要な元素である。それには粒径の平均が1μmを超
えるTiNを重量で0.0008〜0.015%の割合
で母地中に分散させることが必要であり、そのためのT
iの量は0.003〜0.050%の範囲が有効であ
る。TiNの粒径の平均が1μm以下では分散強化が十
分に行われない。また、Nは少なくても0.0050
%、好ましくは0.0080%以上は必要であるが、
0.0150%を超えると強化が過ぎてかえって一様伸
びを低下させるので上限を0.0150%とした。尚、
上記TiNを鋼中に有効に形成させるためには、Ti添
加前にあらかじめAlを添加して脱酸しておくことが好
ましい。Tiは上記の理由で本発明鋼に添加されるが、
好ましい範囲を0.01〜0.03%とする。
【0011】この他、鋼片中に含まれるPおよびSは、
靭性、溶接性などを低下させる有害な不純物成分である
ので、それぞれ0.025%以下、P+S≦0.04%
とする。
【0012】さらに、強度や靭性を向上させる有効な成
分としてSi:0.01〜0.7%、Mn:0.1〜
2.0%、CuおよびNi:0.05〜1.0%、C
r:0.05〜1.0%、Mo:0.02〜0.5%、
V:0.005〜0.2%、Nb:0.005〜0.0
5%、Al:0.001〜0.1%、B:0.0005
〜0.0020%、Ca:0.0005〜0.0070
%、REM:0.001〜0.050%の一種または二
種以上を選択して含有させることができる。この場合、
このような選択成分を含有させることは強度を高める上
で有効であるが、他方で溶接性を損ねるのでCeq.(W
ES式)に換算して強度確保から下限を、溶接性から上
限を限定し0.10〜0.45%の範囲に制限する。
【0013】上記のような成分範囲に調整された低合金
鋼の鋼片を、熱間圧延のため1000〜1300℃に加
熱し圧延し、Ar3 変態点以上の温度で圧延を終了し、
500℃以上の温度から空冷するか、あるいは巻取り温
度500℃以上で巻取り空冷し、鋼組織中のパーライト
相の量が面積分率で5〜20%であるように冷却して高
強度熱延鋼板を製造する。
【0014】熱間圧延のための加熱温度の下限を100
0℃としたのは、鋼板の板厚によっては圧延終了温度が
Ar3 変態点以下になってフェライトが強加工され、母
地中の転位密度が高くなって強度が上昇し塑性変形能が
損なわれるのを防止するためであるが、1300℃を超
えると鋼片の酸化による製品歩留の低下が著しくなるの
で1300℃を上限とする。圧延終了温度をAr3 変態
点以上とするのも上記理由による。また、圧延後の空冷
の開始温度や巻取り温度についても鋼板の強度の不要な
上昇を避けるためで500℃以上の高温とする。
【0015】本発明にしたがって製造された鋼板は、T
iNが微細分散析出し、図1,図2に示すように面積分
率で5%以上パーライト相を含む細粒フェライト−パー
ライト(一部ベイナイトを含む)組織を呈し、かつ冷間
加工後の一様伸びの優れた高強度熱延鋼板である。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。表1に示す
化学成分組成のTi−N含有鋼片を比較鋼とともに板厚
3.0mm〜22.2mmに熱延し、鋼板の機械的性質を調
査した。表2に製造工程を、表3は熱延ままおよび10
%歪み加工後のそれぞれの特性を、表4,5には熱延ま
まおよび角形鋼管成形後の各部位における特性を調査し
た結果を示す。また、図1(a)は本発明鋼#T−2の
角形鋼管平面部(MID)の、また(b)は比較鋼#S
−2の金属組織の光学顕微鏡写真(400倍)を示す。
(a)図の本発明鋼においては、パーライト相はほぼ1
5.2%(面積率)であるに対して、(b)図の比較鋼
では4%程度と極めて少ないことがわかる。図2には表
4の結果を中心に本発明鋼と比較鋼の引張強度と一様伸
びの関係を比較して示す。
【0017】これらの結果から明らかなように本発明鋼
(#C−4,#C−6,#T−1,#T−2,#T−
3,#T−4)はそれぞれの比較鋼と比べて、強度が高
いにもかかわらず特に冷間加工後も大きな一様伸びを保
持している。このことは、本発明鋼および比較鋼の熱延
鋼板とその鋼板を素材として実際の生産ラインで角形鋼
管に冷間成形した後の一様伸びと強度との関係をみた図
2によってよく理解される。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】
【表5】
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明は、鋼中の成分を
特定し、比較的大きなTiNを形成させて分散強化能を
もたせ、鋼中に有効なパーライト相を生成させることに
より、通常の生産性を低下させない冷間成形を行った後
でも、一様伸びが極めて優れている引張強さ34〜62
kgf/mm2 を有する高強度熱延鋼板を製造できる。この高
強度熱延鋼板は、一般および溶接構造用鋼材として、特
に土木建築用の丸形、角形の鋼管、形鋼あるいはシート
パイルなどの素材として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】角形鋼管平面部の金属組織を示し、(a)は表
4の本発明鋼#T−2(MID部)でパーライト相を1
5.2%含む組織、(b)は同じく比較鋼#S−2(t
=3.2mm)でパーライト相を4.0%含む組織の40
0倍拡大顕微鏡写真である。
【図2】表4の各種熱延鋼板および角形鋼管における引
張強度と一様伸びの関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原渕 孝司 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46− 59 日本鋳鍛鋼株式会社内 (72)発明者 中野 義一 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46− 59 日本鋳鍛鋼株式会社内 (72)発明者 持木 宏 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 長田 君応 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭52−114419(JP,A) 特開 昭49−123925(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量で C :0.04〜0.25%、 N :0.0050〜0.0150%、 Ti:0.003〜0.050% を鋼中に必須成分として含有し、かつ炭素当量(Ce
    q.)が0.10〜0.45%で、パーライト相が面積
    分率で5%以上あり、かつ母地中に粒径の平均が1μm
    以上のTiNが重量で0.0008〜0.015%の割
    合で分散していることを特徴とする冷間加工後の一様伸
    びの優れている引張強度が34kgf/mm2 以上の熱延鋼
    板。
  2. 【請求項2】 請求項1の鋼成分からなる鋼片を100
    0〜1300℃の温度域に加熱し、Ar3 変態点以上の
    温度で熱間圧延加工を終了し、500℃以上の温度から
    空冷するかあるいは巻取ることを特徴とする冷間加工後
    の一様伸びの優れている引張強度が34kgf/mm2 以上の
    熱延鋼板の製造方法。
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