JPH10265846A

JPH10265846A - 靱性に優れた連続鋳造製調質型高張力鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH10265846A
Application number: JP7151897A
Authority: JP
Inventors: Kenji Oi; 健次大井; Fumimaru Kawabata; 文丸川端; Kenichi Amano; 虔一天野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-06
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP4134355B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＨＴ980 鋼を連続鋳造を利用して製造する場
合に、中心偏析に起因した板厚中心部における靱性の劣
化を防止する。【解決手段】 Ca：0.0008〜0.0035wt％を含有させた高
張力鋼組成の溶鋼を、連続鋳造にてスラブとし、得られ
た鋼スラブを1050℃以上に加熱した後、熱間圧延するに
際し、 980〜940 ℃での圧下率：20％以上、圧延終了温
度：940 ℃以上の条件で圧延し、しかるのちＡc₃点〜10
50℃の温度域での再加熱焼入れ処理を繰り返し行し、引
き続きＡc₁点以下の温度で焼戻し処理後、水冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続鋳造による
靱性に優れた調質型高張力鋼板の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、揚水発電所をはじめとして、圧力
容器、橋梁および海洋構造物などの溶接構造物につい
て、大型化がより一層要求されている。溶接構造物の大
型化に伴い、構造物の軽量化を図るために、高張力鋼板
の使用量が増加する傾向にある。高張力鋼板の使用は、
構造物の軽量化のみならず、それに伴う運搬等の効率の
向上、さらには各構造部材の薄肉化による溶接施工性の
向上など多くのメリットが得られる。

【０００３】この種の高張力鋼板としては、従来からＨ
Ｔ780 クラスが実用化されているが、ＨＴ980 クラスの
鋼種は未だ使用されていない。この理由は、ＨＴ980 ク
ラスでは、所定の強度・靱性を得るために多量の合金元
素が含有されているため、溶接性が十分ではなく、また
所定の強度を付与できたとしても同時に優れた低温靱性
を付与することは難しいなどの問題を有するからであ
る。なお、ＨＴ980 鋼に関しては、特公平１-25371号公
報や特公平１-21847号公報あるいは特公平６-70250号公
報などにその製造方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たＨＴ980 鋼を製造する際に、製造コストの低減を目的
として連続鋳造を利用した場合には、板厚中心部に生じ
る中心偏析によって板厚中心の靱性が劣化し、十分満足
のいく靱性が得られないという問題があった。特に、か
ような中心偏析に起因した靱性の劣化は、強度レベルが
高くなるほど顕著であり、また強度レベルに応じて要求
される靱性レベルもより厳しくなることから、連続鋳造
製のＨＴ980 鋼においては、板厚中心部の靱性改善が大
きな課題であった。

【０００５】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、連続鋳造法を利用してＨＴ980 鋼を製造する場
合に、従来懸念された板厚中心部における靱性の劣化を
効果的に解消した連続鋳造製調質型高張力鋼板の有利な
製造方法を提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、以下に述べ
る知見を得た。なお、この発明で対象とする高張力鋼の
目標特性は、降伏強度：885 MPa 以上、引張強度：950
MPa 以上およびシャルピー衝撃試験での破面遷移温度：
−60℃以下である。

【０００７】(1) 所望の強度・靱性を確保するために
は、焼入れ、焼戻しにより鋼材組織を（マルテンサイト
＋下部ベイナイト）組織にする必要があり、中心偏析を
有する980 MPa 級鋼では上記組織を従来以上に均一、細
粒化する必要がある。 (2) 従来の再加熱焼入れ−焼戻し鋼では、一般的に焼入
れ前の圧延組織制御は行っていなかったが、圧延後の組
織によっては再加熱時にγ粒径が不均一になったり、十
分に細粒化できない場合がある。 (3) この点、再結晶温度範囲の低温域で圧延を終了し、
その後空冷すれば、再加熱時の組織を微細・均一化でき
る。 (4) また、上記の再加熱焼入れを繰り返すことによっ
て、焼入れ前のγ粒径を均一に細粒化できる。 (5) この均一・微細γ粒からの繰り返し焼入れ−焼戻し
処理によって得られる微細な（マルテンサイト＋下部ベ
イナイト）組織によって、偏析を有する板厚中心部の靱
性は著しく改善される。 (6) さらに、中心偏析の元凶である硫化物について、Ca
の添加によってその形態制御を行うことにより、中心部
靱性の一層の改善が達成される。

【０００８】この発明は、上記の知見に立脚するもので
ある。すなわち、この発明は、Ｃ：0.07〜0.16wt％、 Si：0.20wt％以下、 Mn：0.60〜1.20wt％、 Cu：0.5 wt％以下、 Ni：1.0 〜3.0 wt％、 Cr：0.30〜1.20wt％、 Mo：0.30〜0.80wt％、Ｖ：0.01〜0.1 wt％、 Nb：0.005 〜0.03wt％、 Al：0.015 〜0.10wt％、Ｂ：0.0005〜0.0020wt％、Ｐ：0.010 wt％以下、Ｓ：0.005 wt％以下、Ｎ：0.005 wt％以下、 Ca：0.0008〜0.0035wt％を含有し、残部は実質的にFeの組成になる溶鋼を、連続
鋳造にてスラブとし、得られた鋼スラブを1050℃以上に
加熱したのち、 980〜940 ℃での圧下率：20％以上、圧
延終了温度：940 ℃以上の条件で圧延し、ついで常温ま
で冷却したのち、Ａc₃点〜1050℃の温度域に再加熱後焼
入れする処理を２回以上繰り返し、引き続きＡc₁点以下
の温度で焼戻し処理後、水冷することを特徴とする、靱
性に優れた連続鋳造製調質型高張力鋼板の製造方法であ
る。

【０００９】以下、この発明を具体的に説明する。ま
ず、この発明において、素材の成分組成を上記の範囲に
限定した理由について説明する。Ｃ：0.07〜0.16wt％Ｃは、鋼板の強度確保のために必要な元素であるが、含
有量が0.07wt％未満ではその添加効果に乏しく、一方0.
16wt％を超えると溶接低温割れ感受性が高くなる等の問
題が生じるので、Ｃ量は0.07〜0.16wt％の範囲に限定し
た。

【００１０】Si：0.20wt％以下 Siは、鋼の脱酸および強度確保のために有用な元素であ
るが、0.20wt％を超えて添加されると島状マルテンサイ
トの生成に起因して靱性とくに溶接継手部や溶接熱影響
部の靱性が劣化するので、Si量は0.20wt％以下に限定し
た。

【００１１】Mn：0.60〜1.20wt％ Mnは、鋼の脱酸に寄与するだけでなく、焼入性を確保す
る上でも有用な元素であるが、含有量が0.60wt％未満で
はその添加効果に乏しく、一方1.20wt％を超えると溶接
性および母材靱性の劣化を招くので、Mn量は0.60〜1.20
wt％の範囲に限定した。

【００１２】Cu：0.5 wt％以下 Cuは、靱性の劣化なしに強度を高める有用元素である
が、0.5 wt％を超えて添加してもその効果は飽和に達
し、むしろコストの上昇を招くので、Cu量は 0.5wt％以
下に限定した。

【００１３】Ni：1.0 〜3.0 wt％ Niは、焼入れ性のみならず低温靱性の改善に有効に寄与
するが、含有量が 1.0wt％未満では高張力鋼板として必
要な強度・靱性を付与することができず、一方3.0 wt％
を超えて添加してもその効果は飽和に達し、むしろコス
トアップにつながるので、Ni量は 1.0〜3.0 wt％の範囲
に限定した。

【００１４】Cr：0.30〜1.20wt％ Crは、鋼の焼入性と強度を確保する上で有用な元素であ
るが、含有量が0.30wt％未満ではその添加効果に乏し
く、一方1.20wt％を超えると溶接性のみならず母材特性
の劣化を招くので、Cr量は0.30〜1.20wt％の範囲に限定
した。

【００１５】Mo：0.30〜0.80wt％ Moは、焼入性の改善に寄与するだけでなく、焼戻し軟化
抵抗性を高めて強度を向上させる有用元素であるが、含
有量が0.30wt％未満ではその添加効果に乏しく、一方0.
80wt％を超えると溶接性の著しい劣化を招くので、Mo量
は0.03〜0.80wt％の範囲に限定した。

【００１６】Ｖ：0.01〜0.1 wt％Ｖは、鋼の強度向上に有効に寄与するが、含有量が0.01
wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.1wt％
を超えると母材靱性のみならず溶接性が著しく劣化する
ので、Ｖ量は0.01〜0.1 wt％の範囲に限定した。

【００１７】Nb：0.005 〜0.03wt％ Nbは、鋼中に微細に析出し、そのピン止め効果によって
オーステナイト粒の成長を抑制し、ひいてはオーステナ
イト粒を細粒化する有用元素であるが、含有量が 0.005
wt％未満ではかような微細化効果が得られず、一方0.03
wt％を超えると溶接性が損なわれるので、Nb量は 0.005
〜0.30wt％の範囲に限定した。

【００１８】Al：0.015 〜0.10wt％ Alは、脱酸剤として有用であり、そのためには少なくと
も 0.015wt％を必要とするが、含有量が0.10wt％を超え
るとアルミナ等の脱酸生成物が増大しかえって靱性の劣
化を招くので、Al量は 0.015〜0.10wt％の範囲に限定し
た。

【００１９】Ｂ：0.0005〜0.0020wt％Ｂは、微量の添加で焼入性を向上させ、ひいては鋼の強
度・靱性を向上させる極めて有用な成分であるが、含有
量が0.0005wt％未満ではその添加効果に乏しく一方0.00
20wt％を超えるとその効果は飽和に達するので、Ｂ量は
0.0005〜0.0020wt％の範囲に限定した。

【００２０】Ｐ：0.010 wt％以下Ｐは、鋼の焼戻し脆性を促進させ、靱性を劣化させるの
で、極力低減することが望ましいが、含有量が 0.010wt
％以下であれば許容できるので、Ｐ量は 0.010wt％以下
に限定した。

【００２１】Ｓ：0.005 wt％以下Ｓは、鋼中にMnＳの形態で存在すると、圧延によって展
伸され、特に高強度鋼においては展伸した介在物に起因
して靱性の著しい劣化を招くので、極力低減することが
好ましいが、含有量が 0.005wt％以下であれば許容され
る。

【００２２】Ｎ：0.005 wt％以下固溶Ｂ量を確保して焼入性を向上させ、母材の強度およ
び靱性を向上させるためには、Ｎ含有量は少ない方が好
ましく、特にＮを0.005 wt％以下にすると共にAlを 0.0
15〜0.10wt％に調整してやれば、固溶Ｂの焼入性向効果
によって効果的に母材の強度・靱性が向上するので、Ｎ
量は0.005 wt％以下に限定した。

【００２３】Ca：0.0008〜0.0035wt％この発明の特徴は、後述する熱間圧延における圧延制御
と共に、このCaを含有させるところにある。すなわち、
このCaは、靱性を低下させるＳをオキシサルファイドの
形で形態制御することによってMnＳの生成を抑制し、靱
性を向上させる作用がある。そのためには、少なくとも
0.0008wt％の含有を必要とするが、0.0035wt％を超えて
多量に添加されるとその介在物自身によって靱性の低下
を招くので、Ca量は0.0008〜0.0035wt％の範囲に限定し
た。

【００２４】次に、この発明において、製造条件を上記
の範囲に限定した理由について説明する。スラブ加熱条件圧延時のスラブ加熱に際しては、ＶやNb等の炭窒化物お
よびＢＮ等を完全に固溶させる必要があるが、加熱温度
が1050℃に満たないと上記のような炭・窒化物を十分に
固溶させることができないので、スラブ加熱温度は1050
℃以上とする必要がある。

【００２５】圧延条件この発明の中で、前述したCaの添加と共に特に重要な要
件であり、この圧延によって如何に均一で微細なγ粒を
生成させるかが、その後の熱処理での最終組織の状態を
決定する。まず、圧延仕上げ温度は、この鋼の再結晶温
度領域のできるだけ低温側とすることが重要であり、か
ような低温域で圧延することにより、その後の再加熱時
における組織を均一・微細とすることができる。しかし
ながら、圧延仕上げ温度が 940℃を下回ると、未再結晶
温度領域で圧下が加わることになるため鋼板に異方性が
生じるだけでなく、圧延終了後の冷却過程において部分
的に変態が起こり易くなることから組織の均一化が図れ
ず、その後の再加熱過程でγ粒径が混粒になり易く破壊
の単位が場所によって異なるようになるため、安定した
高靱性が得られなくなる。従って、圧延終了温度は 940
℃以上に限定した。

【００２６】また、圧下量については、できるだけ再結
晶温度域の低温で付与する方がγ粒の均一微細化に有効
であるので、この発明では 980〜940 ℃の温度域で20％
以上の圧下を付与するものとした。というのは、圧下量
が20％に満たなかったり、圧下温度が 980℃以上の高温
域では、十分な均一化が図れず、一部高温での再結晶粒
がそのまま成長した大きなγ粒が存在し、混粒となるか
らである。このように、熱処理前の組織の均一微細化の
ためには、 980〜940 ℃の温度域において20％以上の圧
下を加えると共に、 940℃以上の温度で圧延を終了させ
ることが重要である。

【００２７】ついで、常温まで冷却する。この時の冷却
速度は、組織の微細化の面からは、加速冷却や焼入れに
よる急冷処理が有効であるが、均一化の面から空冷ある
いは徐冷とするのが好ましい。

【００２８】繰り返し再加熱焼入れ処理第一回目の焼入れは、γ域に加熱することによって再結
晶によるγ粒の微細化と均一化を図るための処理であ
る。従って、Ａc₃点以上に加熱する必要があるが、1050
℃を超えると逆に部分的なγ粒の成長が生じ、均一化の
面で問題が生じるので、第一回目の焼入れ温度はＡc₃〜
1050℃とする必要がある。第二回目以降の焼入れは、第
一回目の焼入れを繰り返すことによって、細粒化を進め
ると共に、より一層の均一化を進めるために行うもので
ある。焼入れ温度は、均一化の面ではＡc₃〜1050℃であ
れば問題ないが、細粒化の面からは一回目の焼入れ温度
よりも幾分低温に設定した方がより効果がある。

【００２９】焼戻し処理条件焼戻し処理は、上記した焼入れ処理によって導入された
歪みを除去すると共に、炭化物を微細に析出させること
によって、強度−靱性バランスを改善するために行うも
のである。かような焼戻し処理は、一般にＡc₁点以下の
温度域で行われるが、この発明でもＡc₁点以下で焼戻す
ことによって十分満足のいく効果が得られるので、焼戻
し温度はＡc₁点以下に限定した。なお、この発明では、
焼戻し処理後、水冷により急冷することも重要である。
というのは、焼戻し後の冷却速度が遅いと、焼戻し脆化
感受性が高まって、靱性の劣化を招くからである。

【００３０】

【実施例】表１に示す成分組成に調整した溶鋼を、連続
鋳造法によってスラブとした後、表２に示す条件で処理
し、板厚：50mmの厚鋼板を製造した。得られた各鋼板に
ついて、中心偏析の存在する板厚中央かつ板幅中央から
試験片を切り出して機械的性質を調査した。得られた結
果を表２に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】表２に示した結果から明らかなように、こ
の発明に従い製造した鋼板はいずれも、良好な強度（降
伏強度：885 MPa 以上, 引張り強度：950 MPa 以上）お
よび靱性（破面遷移温度：−60℃以下）が得られてい
る。これに対し、成分組成がこの発明の適正範囲から外
れた場合、また適正な成分組成鋼を用いたとしても処理
方法がこの発明の規定から外れた場合には、上記の目標
特性を得ることができなかった。

【００３４】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、連続鋳造
法によって製造された中心偏析部を有する鋼スラブを素
材とする場合であっても、降伏強度：885 MPa 以上、引
張り強度：950 MPa 以上および破面遷移温度：−60℃以
下の優れた特性を有する高張力鋼板を安定して製造する
ことができ、生産性の向上および製造コストの低減の面
で偉効を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.07〜0.16wt％、 Si：0.20wt％以下、 Mn：0.60〜1.20wt％、 Cu：0.5 wt％以下、 Ni：1.0 〜3.0 wt％、 Cr：0.30〜1.20wt％、 Mo：0.30〜0.80wt％、Ｖ：0.01〜0.1 wt％、 Nb：0.005 〜0.03wt％、 Al：0.015 〜0.10wt％、Ｂ：0.0005〜0.0020wt％、Ｐ：0.010 wt％以下、Ｓ：0.005 wt％以下、Ｎ：0.005 wt％以下、 Ca：0.0008〜0.0035wt％を含有し、残部は実質的にFeの組成になる溶鋼を、連続
鋳造にてスラブとし、得られた鋼スラブを1050℃以上に
加熱したのち、 980〜940 ℃での圧下率：20％以上、圧
延終了温度：940 ℃以上の条件で圧延し、ついで常温ま
で冷却したのち、Ａc₃点〜1050℃の温度域に再加熱後焼
入れする処理を２回以上繰り返し、引き続きＡc₁点以下
の温度で焼戻し処理後、水冷することを特徴とする、靱
性に優れた連続鋳造製調質型高張力鋼板の製造方法。