JPH08302427A - 靱性の優れた厚手鋼板の製造方法 - Google Patents

靱性の優れた厚手鋼板の製造方法

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JPH08302427A
JPH08302427A JP6462295A JP6462295A JPH08302427A JP H08302427 A JPH08302427 A JP H08302427A JP 6462295 A JP6462295 A JP 6462295A JP 6462295 A JP6462295 A JP 6462295A JP H08302427 A JPH08302427 A JP H08302427A
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JP
Japan
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less
toughness
steel
rolling
heating
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JP6462295A
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English (en)
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Akihiko Kojima
明彦 児島
Yoshiyuki Watabe
義之 渡部
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、30mm以上の板厚を有する厚手
鋼板において、優れた靱性を達成すると同時に生産性の
飛躍的な向上を図れる厚手鋼板の製造方法を提供する。 【構成】 重量%でC:0.02〜0.3%、Si:
0.6%以下、Mn:0.6〜2.0%、Al:0.0
6%以下、Nb:0.005〜0.10%を含有し、さ
らに必要に応じてTi:0.03%以下、Ni:2.0
%以下、Cu:1.5%以下、Cr:0.5%以下、M
o:0.5%以下、V:0.1%以下、B:0.002
%以下、Ca:0.005%以下のうち1種以上を含有
し、残部が鉄および不可避的不純物から成る鋼片を、A
1 〜Ac3 における昇温速度を15℃/min以上と
してAc3 +200℃以下に加熱し、950℃〜Ar3
−20℃における累積圧下量が50%以上となるように
圧延を終え、その後空冷または加速冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、30mm以上の板厚を
有する靱性の優れた鋼板の製造方法に関するものであ
り、主に鉄鋼業において適用される。
【0002】
【従来の技術】従来、強度、靱性の優れた厚鋼板を製造
する方法として、TMCP(Thermo−Mecha
nical Control Process)技術が
発達し、加熱、圧延、冷却における組織制御によって最
終組織の微細化がはかられてきた。特に、加熱での組織
制御は最終組織にまで大きな影響を及ぼし、加熱オース
テナイト(γ)粒が粗大化、混粒化すると、引き続く圧
延、冷却を工夫しても組織制御が不十分となり、最終組
織にまで粗大化、混粒化が継承されて良好な靱性が得ら
れない。
【0003】一般に、板厚が大きくなるほど、また板厚
中心部に近づくほど、圧延、冷却による組織微細化の効
果は小さくなるため、最終組織に及ぼす加熱の影響が大
きくなる。従って、靱性の優れた厚手材を製造する場
合、加熱時のγ組織の制御が重要となる。例えば、特開
昭63−103020号公報、特開昭63−10302
1号公報、特開昭63−103022号公報、特開昭6
3−105922号公報、特開昭63−105923号
公報、特開昭63−105924号公報では、低温加熱
によって加熱γ粒を微細化、整粒化して最終組織を微細
化し、靱性の改善をはかっている。しかしながら、これ
らの技術によっても、板厚が30mmを超えるような厚
手鋼板において板厚中心部までも含めて良好な靱性を達
成することは困難であった。
【0004】また、製造コストの削減は鋼材製造者にと
って定常的な課題であり、さらなる生産性の向上が望ま
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、30mm以
上の板厚を有する厚手鋼板において、優れた靱性を達成
すると同時に、生産性の飛躍的な向上をはかることを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは、重量%で、C:0.02〜0.3%、
Si:0.6%以下、Mn:0.6〜2.0%、Al:
0.06%以下、Nb:0.005〜0.10%を含有
し、必要に応じてさらに、Ti:0.03%以下、N
i:2.0%以下、Cu:1.5%以下、Cr:0.5
%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下、B:
0.002%以下、Ca:0.005%以下のうち1種
以上を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる
鋼片を、Ac1 〜Ac3 における昇温速度を15℃/m
in以上としてAc3 +200℃以下に加熱し、950
℃〜Ar3 −20℃における累積圧下量が50%以上と
なるように圧延を終え、その後空冷または加速冷却する
ことを特徴とする靱性の優れた厚手鋼板の製造方法にあ
る。
【0007】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の技術的思想は、鋼片加熱時にAc1 〜Ac3 の逆
変態(α:フェライト→γ変態)温度域を急速加熱する
ことによって逆変態終了時のγ粒を細粒かつ整粒とし、
さらに加熱温度を低温化することによってγ粒の成長を
最小限に抑え、このような細粒かつ整粒な加熱γ粒を直
接に未再結晶域で強加工して、極めて微細で均一な最終
組織を達成し、厚手材の靱性、特に板厚中心部の靱性を
飛躍的に向上させることである。加熱において急速加熱
かつ低温加熱することが本発明の冶金的特徴である。さ
らに、急速加熱、低温加熱、再結晶域圧延省略によって
製造時間の大幅な短縮が可能となり、生産性が飛躍的に
向上する。
【0008】本発明者らが加熱γ組織に及ぼす急速加熱
の影響について鋭意研究した結果、図1に示すように、
Ac1 〜Ac3 における昇温速度の増加によって平均の
加熱γ粒径は減少することが明らかになった。通常、鉄
鋼業において厚鋼板を製造する場合のスラブ昇温速度は
7℃/min程度であり、図1に示すように、昇温速度
を従来の約2倍に増加させることによって、平均の加熱
γ粒径を50%程度まで細粒化できることが定量的に明
らかになった。また、図1に示すように、加熱温度を高
くすると急速加熱による細粒化効果が大幅に減少するこ
とから、急速加熱の細粒化効果は低温加熱時にのみ有効
に発揮されることを見出した。さらに、図2に示すよう
に、昇温速度の増加によって加熱γ粒径の最大粒径と最
小粒径の差が小さくなって整粒化が促進されることがわ
かった。このような急速加熱による加熱γ粒の細粒化、
整粒化は、主として逆変態時の核生成速度の増加に起因
するものと考えられる。これらの知見に基づき、急速加
熱かつ低温加熱することによって細粒で整粒な加熱γ粒
を実現することが本発明の冶金的特徴である。
【0009】以下、鋼の化学成分の限定理由について説
明する。Cは強度を高めるのに不可欠な元素であるが、
0.02%未満では所定の強度が得られず、0.3%を
超えると溶接性および溶接熱影響部(HAZ)靱性が損
なわれるため、その添加量を0.02〜0.3%とし
た。Siは強度を高めるとともに脱酸を促進するが、
0.6%を超えて添加すると溶接性およびHAZ靱性が
損なわれる。鋼の脱酸はAlやTiのみでも十分である
ことからSiは必ずしも添加する必要はない。従って、
Si添加量を0.6%以下とした。
【0010】Mnは強度、靱性を向上させる元素として
有効であるが、0.6%未満では所定の強度、靱性が得
られず、一方2.0%を超えると溶接性およびHAZ靱
性が損なわれるため、その添加量を0.6〜2.0%と
した。Alは脱酸作用を有するが、0.06%を超えて
添加すると鋼の清浄度を害して材質に悪影響を及ぼす。
鋼の脱酸はSiやTiのみでも十分であることからAl
は必ずしも添加する必要はない。従って、Al添加量を
0.06%以下とした。
【0011】Nbは本発明に必須の元素である。Nb
は、加熱γ粒の粗大化抑制、制御圧延におけるγ組織の
微細化、焼入れ性の増大、および析出硬化に寄与して鋼
を強靱化する。添加量の下限0.005%はこれらの効
果を発揮するための最小量である。一方、過剰な添加は
溶接性およびHAZ靱性を損なうため、Nb添加量の上
限を0.10%とした。
【0012】続いて、選択元素について説明する。Ti
は微細なTiNを形成し、スラブ加熱時および溶接時の
加熱γ粒の粗大化を抑制して母材靱性およびHAZ靱性
を改善する。しかし、Ti添加量が0.03%を超える
とHAZ靱性を損なうため、上限を0.03%とする。
Niは溶接性およびHAZ靱性に悪影響を及ぼすことな
く母材の強度、靱性を向上させる。しかし、Ni添加量
が2.0%を超えると溶接性およびHAZ靱性を損なう
ため、上限を2.0%とする。
【0013】CuはNiとほぼ同様な効果を有する。し
かし、Cu添加量が1.5%を超えると溶接性およびH
AZ靱性を損なうとともに、熱間圧延時にCuクラック
を発生して製造を困難にさせるため、上限を1.5%と
する。CrはCCスラブに中心偏析し難く、母材強度を
向上させる。しかし、Cr添加量が0.5%を超えると
母材靱性、溶接性およびHAZ靱性を損なうため、上限
を0.5%とする。
【0014】Moは母材の強度、靱性を向上させる。し
かし、Mo添加量が0.5%を超えると母材靱性、溶接
性およびHAZ靱性を損なうため、上限を0.5%とす
る。VはNbとほぼ同様な効果を有する。しかし、V添
加量が0.1%を超えると溶接性およびHAZ靱性を損
なうため、上限を0.1%とする。Bは焼入れ性を増大
させて母材の強度を向上させる。しかし、B添加量が
0.002%を超えると母材靱性、溶接性およびHAZ
靱性を損なうため、上限を0.002%とする。
【0015】Caは脱酸作用を有するとともに硫化物を
形成してその形態を制御し、溶接性、HAZ靱性および
耐サワー性を改善する。しかし、Ca添加量が0.00
5%を超えると母材靱性、溶接性およびHAZ靱性を損
なうため、上限を0.005%とする。以下、製造条件
の限定理由について説明する。
【0016】化学成分を上記の如く限定した鋼片を、A
1 〜Ac3 における昇温速度を15℃/min以上と
してAc3 +200℃以下に加熱しなければならない。
これは本発明の特徴であり、急速加熱による逆変態γ粒
の細粒化および整粒化と、低温加熱による粒成長抑制に
よって加熱γ粒を細粒かつ整粒にすることが目的であ
る。Ac1 〜Ac3 における昇温速度が15℃/min
未満であると逆変態γ粒の細粒化および整粒化が不十分
であり、加熱温度がAc3 +200℃を超えると粒成長
が促進されて急速加熱による細粒化効果が消失してしま
う。急速加熱および低温加熱は加熱に要する時間を大幅
に短縮できることから生産性の点で有利である。
【0017】加熱後、950℃〜Ar3 −20℃におけ
る累積圧下量が50%以上となるように圧延を終えなけ
ればならない。本発明鋼は、微量Nbを含有しているた
め950℃以下のγ温度域はほぼ未再結晶域であり、細
粒かつ整粒な加熱γ粒を再結晶域圧延することなしに直
接に950℃以下の未再結晶域で強加工することで、板
厚中心部までも十分に微細なγ組織とすることができ
る。従来の制御圧延では再結晶域と未結晶域での圧下配
分が考慮されたために未再結晶域での累積圧下量が制限
されたが、本発明ではそのような圧下配分は考慮する必
要がない。従って、未再結晶域での累積圧下量を十分に
大きくすることができるため、より一層γ組織を微細化
できる。950℃〜Ar3 −20℃での累積圧下量が5
0%未満であると未再結晶域での加工が不十分となって
板厚中心部まで十分に微細なγ粒とすることができな
い。また、圧延終了温度がAr3 −20℃未満になると
γ/α二相域での加工量が増加して、圧延集合組織の発
達による材質の異方性と加工α量の増加による靱性の劣
化が顕著となる。従って、圧延終了温度はAr3 −20
℃以上としなければならない。本発明では950℃を超
える再結晶域での圧延を省略可能であることから圧延時
間を大幅に短縮することができる。ただし、鋼板形状の
造り込みなどで実施される950℃を超える温度での再
結晶域圧延は本発明の冶金的特徴を何ら損なうものでは
ない。
【0018】圧延後の冷却方法は特に規定されるもので
はなく、空冷または加速冷却する。冷却後、鋼板をAc
1 以下に焼戻し処理することは本発明の特徴を何ら損な
うものではない。
【0019】
【実施例】表1、表2(表1のつづき)の化学成分を有
する鋼片を表3、表4(表3のつづき)に示す製造条件
によって厚鋼板に製造した。鋼板の機械的性質を表5、
表6(表5のつづき)に、また強度と母材板厚中心部靱
性およびHAZ靱性との関係を図3に示す。表1〜表6
中の鋼1〜7は本発明鋼であり、鋼8〜27は比較鋼で
ある。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】本発明鋼は化学成分および製造方法が適当
であるため、板厚が30mmを超える厚手材であるにも
かかわらず、図3に示す如く、TSは450MPa以
上、HAZのvE(0℃)は100J以上で格段に優れ
た母材靱性を有し、強度−母材靱性−HAZ靱性が高次
元でバランスしている。一方、比較鋼は化学成分、製造
方法が適当でないため、図3に示すように、母材靱性、
HAZ靱性、強度が劣っている。すなわち、TSは45
0MPa未満であったり、HAZのvE(0℃)が10
0J未満であったり、同一強度の場合に本発明鋼に比べ
て母材靱性が大幅に劣っている。
【0027】鋼8はC量が低すぎるために強度が低く、
鋼9はC量が高すぎるためHAZ靱性が劣っている。鋼
10はSi量が高すぎるためにHAZ靱性が劣ってい
る。鋼11はMn量が低すぎるために強度が低く、鋼1
2はMn量が高すぎるためHAZ靱性が劣っている。鋼
13はAl量が高すぎるためHAZ靱性が劣っている。
鋼14はNb量が低すぎるため母材靱性が劣っている。
鋼15はNb量が高すぎるためにHAZ靱性が劣ってい
る。鋼16〜23は、それぞれTi量、Ni量、Cu
量、Cr量、Mo量、V量、B量、Ca量が高すぎるた
め、HAZ靱性が劣っている。鋼24は加熱速度が小さ
いために加熱γ粒が十分に細粒かつ整粒にならず、最終
組織が粗大となって母材靱性が劣ると同時に、加熱開始
から圧延終了までの所要時間が急速加熱の約2倍と生産
性が著しく劣る。鋼25は加熱温度が高いために加熱γ
粒が著しく成長して粗大かつ混粒となってしまい、最終
組織も粗大かつ混粒となって母材靱性が劣っている。鋼
26はγ未再結晶域での累積圧下量が小さいため、変態
前の加工γが十分に微細化されず、最終組織が粗大とな
って母材靱性が劣っている。鋼27は圧延終了温度がA
3 −20℃未満であるため、加工αの加工度および生
成量が増加して母材靱性が劣化している。
【0028】
【発明の効果】本発明により、板厚が30mmを超える
ような厚手鋼板において板厚中心部までも含めて優れた
母材靱性を達成することが可能となり、構造物の安全性
が飛躍的に向上した。同時に、製造時間の大幅な短縮に
よって生産性が著しく向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】加熱γ粒径に及ぼす加熱速度、加熱温度の影響
を示す図である。
【図2】加熱γ粒径のばらつきに及ぼす加熱速度の影響
を示す図である。
【図3】強度と母材板厚中心部靱性、HAZ靱性との関
係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/58 C22C 38/58

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C:0.02〜0.3%、 Si:0.6%以下、 Mn:0.6〜2.0%、 Al:0.06%以下、 Nb:0.005〜0.10%を含有し、残部が鉄およ
    び不可避的不純物からなる鋼片を、Ac1 〜Ac3 にお
    ける昇温速度を15℃/min以上としてAc3 +20
    0℃以下に加熱し、950℃〜Ar3 −20℃における
    累積圧下量が50%以上となるように圧延を終え、その
    後空冷または加速冷却することを特徴とする靱性の優れ
    た厚手鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C:0.02〜0.3%、 Si:0.6%以下、 Mn:0.6〜2.0%、 Al:0.06%以下、 Nb:0.005〜0.10%を含有し、さらに Ti:0.03%以下、 Ni:2.0%以下、 Cu:1.5%以下、 Cr:0.5%以下、 Mo:0.5%以下、 V:0.1%以下、 B:0.002%以下、 Ca:0.005%以下のうち1種以上を含有し、残部
    が鉄および不可避的不純物からなる鋼片を、Ac 1 〜A
    3 における昇温速度を15℃/min以上としてAc
    3 +200℃以下に加熱し、950℃〜Ar3 −20℃
    における累積圧下量が50%以上となるように圧延を終
    え、その後空冷または加速冷却することを特徴とする靱
    性の優れた厚手鋼板の製造方法。
JP6462295A 1995-03-08 1995-03-23 靱性の優れた厚手鋼板の製造方法 Pending JPH08302427A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711467B1 (ko) * 2005-12-23 2007-04-24 주식회사 포스코 표층부 인성이 우수한 보론첨가 극후물 강판의 제조방법
KR100782761B1 (ko) * 2006-12-20 2007-12-05 주식회사 포스코 두께 중심부의 강도와 인성이 우수한 극후물 강판의제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711467B1 (ko) * 2005-12-23 2007-04-24 주식회사 포스코 표층부 인성이 우수한 보론첨가 극후물 강판의 제조방법
KR100782761B1 (ko) * 2006-12-20 2007-12-05 주식회사 포스코 두께 중심부의 강도와 인성이 우수한 극후물 강판의제조방법

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