JPH11286742A

JPH11286742A - テーパ鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH11286742A
Application number: JP8843998A
Authority: JP
Inventors: Kunio Iwata; 邦夫岩田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【目的】引張強さが500 ＭＰａ以上で、テーパ量が５
ｍｍ以上であるテーパ鋼板の、鋼板長手方向における材
質の変化をより少なくするための製造方法を提供する。【構成】Ｃ：0.05〜0.18wt％、Si：0.05〜0.60wt％、
Mn：0.5 〜1.8 wt％、Ｐ：0.030 wt％以下、Ｓ：0.015
wt％以下、Al：0.010 〜0.100 wt％、Ｖ：0.04〜0.15wt
％、Ｂ：0.0003〜0.0030wt％およびＮ：0.005 〜0.010
wt％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成か
らなる鋼スラブを、1050〜1350℃に加熱して、950 ℃以
上の温度域における累積圧下率が30％以上となる熱間圧
延を行い、室温まで空冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板厚が長手方向に
連続して変化する厚鋼板、いわゆるテーパ鋼板の製造方
法に関し、特に、鋼板内における材質の変化量（テーパ
の厚部と薄部の材質差）が少なく、引張強さが500 ＭＰ
ａ以上で、テーパ量（厚部と薄部の差）が５ｍｍ以上で
あるテーパ鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】造船や橋梁といった各種構造物の製造分
野では、素材重量の軽減、溶接工数の削減などの観点か
ら、引張強さが500 MPa 以上で、板厚が長手方向に連続
して変化する、テーパ鋼板が使用されつつある。このよ
うに、テーパ鋼板は構造物を製造するうえでは多くの利
点を有するものの、鋼板を製造する立場からすると幾つ
かの問題を抱えている。すなわち、テーパ鋼板の形状
は、通常、厚部の板厚が３５〜６５ｍｍ、薄部の板厚が
１０〜４０ｍｍ、テーパ量（厚部と薄部の差）が５〜２
５ｍｍ程度のものが一般的である。このテーパ鋼板を製
造する際に、長手方向の板厚差によりもたらされる、熱
間圧延における加工量や熱履歴の違いなどに起因して、
鋼板長手方向で均一な材質を確保することが困難となる
のである。

【０００３】ところで、テーパ鋼板の長手方向で均一な
材質を達成するための製造技術については、これまでに
も幾つかの提案がなされてきた。例えば、特開昭62−16
6013号公報には、加速冷却装置内で鋼板の先端と尾端の
冷却時間を変えることにより、冷却停止温度を制御する
方法が開示されている。また、特開平８−92636 号公報
には、0.7 〜2.0 wt％のCuを添加した鋼を、圧延、冷却
の後、500 〜800 ℃で析出処理する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、前記特
開昭62−166013号公報に示される方法では、鋼板長手方
向における板厚の違いに起因する冷却速度の差のため
に、均一な材質を得ることができない。また、特開平８
−92636 号公報に示される方法は、材質の均一化には有
効であるが、析出のための熱処理が必要であるので、そ
のための時間とコストを必要とするという問題が残る。
このほかに、特開平９−155406号公報に、Nb添加鋼の熱
間仕上げ圧延温度を規定する方法も提案されているが、
材質均一性の程度が未だ十分とはいえず、更なる向上が
望まれていた。

【０００５】そこで、本発明は、このような従来技術の
実情に鑑み、引張強さが500 ＭＰａ以上で、テーパ量
（厚部と薄部の差）が５ｍｍ以上であるテーパ鋼板の、
鋼板長手方向における材質の変化をより少なくするため
の製造方法を提供することを目的とするものである。な
お、本発明が対象とする鋼板の引張強さの上限は、現状
の構造物への適用を考慮して650 ＭＰａ程度である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題を
解決するために、鋼板長手方向における板厚差に避けら
れない熱間圧延後の冷却速度などに鈍感な、新たな製造
方法を開発すべく、検討を重ねた。その結果、適量のＮ
のもとでのＶとＢの複合添加と圧延条件の適正化とを組
み合わせることにより、これら元素の窒化物によるフェ
ライト粒の細粒化作用のほか、ＶＮによる析出強化作用
が極めて有効に利用できて、所期の目的を達成できると
の新規な知見を得た。本発明は上記知見に基づいて完成
されたものであり、その要旨構成は次のとおりである。

【０００７】(1) Ｃ：0.05〜0.18wt％、Si：0.05〜0.60
wt％、Mn：0.5 〜1.8 wt％、Ｐ：0.030 wt％以下、Ｓ：
0.015 wt％以下、Al：0.010 〜0.100 wt％、Ｖ：0.04〜
0.15wt％、Ｂ：0.0003〜0.0030wt％およびＮ：0.005 〜
0.010 wt％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の
組成からなる鋼スラブを、1050〜1350℃に加熱して、95
0 ℃以上の温度域における累積圧下率が30％以上となる
熱間圧延を行い、室温まで空冷することを特徴とするテ
ーパ鋼板の製造方法。

【０００８】(2) 上記 (1)において、鋼組成がさらに、
Cu：0.60wt％以下、Ni：2.0 wt％以下、Cr：1.0 wt％以
下、Mo：0.5 wt％以下、Nb：0.003 〜0.050 wt％および
Ti：0.005 〜0.020 wt％のうちから選ばれる１種または
２種以上を含有する組成からなることを特徴とするテー
パ鋼板の製造方法。

【０００９】(3) 上記 (1)または上記 (2)において、鋼
組成がさらに、REM ：0.02wt％以下およびCa：0.02wt％
以下の１種または２種を含有する組成からなることを特
徴とするテーパ鋼板の製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明において、鋼の成
分組成および製造条件を上記範囲に限定した理由につい
て説明する。Ｃ：0.05〜0.18wt％Ｃは、強度を確保するために0.05wt％以上は必要である
が、0.18wt％を超えると母材の靱性および溶接性を低下
させるので、0.05〜0.18wt％の範囲とする。

【００１１】Si：0.05〜0.60wt％ Siは、脱酸を促進するとともに、強度向上に寄与する元
素である。これらの効果を得るためには、0.05wt％以上
の添加が必要である。しかし、0.60wt％を超えて添加す
ると、靱性および溶接性を損なうので、0.05〜0.60wt％
の範囲で添加する。

【００１２】Mn：0.5 〜1.8 wt％ Mnは、強度確保のために0.5 wt％以上添加する必要があ
るが、1.8 wt％を超えると母材靱性および溶接性の低下
を招くので、0.5 〜1.8 wt％の範囲で添加する。なお、
靱性および強度の観点からすれば、1.0 〜1.7 wt％の範
囲で添加するのが好ましい。

【００１３】Ｐ：0.030 wt％以下Ｐは、粒界に偏析して靱性を低下させる元素であり、可
及的に少なくすることが望ましいが、0.030 wt％までは
許容できるので、0.030 wt％以下の範囲に制限する。

【００１４】Ｓ：0.015 wt％以下Ｓは、延性および靱性を低下させる有害な元素であり、
可及的に少なくすることが望ましいが、0.015 wt％まで
は許容できるので、0.015 wt％以下の範囲に制限する。

【００１５】Al：0.010 〜0.100 wt％ Alは、脱酸作用を有する元素であり、0.010 wt％以上の
添加を必要とするが、0.100 wt％を超えて添加すると溶
接性の低下を招くので、Al量は0.010 〜0.100wt％の範
囲で添加する。

【００１６】Ｖ：0.04〜0.15wt％Ｖは、本発明において、ＢおよびＮとともに重要な役割
を有する元素である。すなわち、Ｖは、Ｎと結合してＶ
Ｎを形成し、圧延後の空冷中にオーステナイト中に析出
して、フェライトの析出核として作用し、結晶粒を微細
化させ、靱性を向上させる。また、このＶＮは、フェラ
イト変態後にフェライト中にも析出するため、冷却を強
化することなく母材強度を増加させる。こうしたフェラ
イト域でのＶＮの析出は、冷却速度が小さい厚部や板厚
中央部で十分に微細析出するので、これら部位における
強度増加に極めて有効に寄与する。上記効果を得るに
は、少なくとも0.04wt％の添加が必要であるが、0.15wt
％を超えて添加すると過度の析出硬化による靱性低下を
招くので、Ｖ添加量は0.04〜0.15wt％の範囲とする。

【００１７】Ｂ：0.0003〜0.0030wt％Ｂは、粒界に析出し、粗大な粒界フェライトの析出を抑
制するとともに、Ｎと結合してＢＮを形成して、粒内フ
ェライトの析出を促進し、組織を微細化する。このよう
な効果を得るには、少なくとも0.0003wt％の添加が必要
であるが、0.0030wt％を超えて添加すると、Fe₂₃（Ｃ，
Ｂ）₆等のＢ化合物がオーステナイト粒界に析出し、粗
大な粒界フェライトとなって靱性を低下させる。よっ
て、Ｂ添加量は0.0003〜0.0030wt％の範囲とする。この
Ｂは、ＶよりもＮとの親和力が強いため、冷却速度が大
きい薄部や板厚表層部でもＢＮを析出し、粒内フェライ
トの形成を促進する。このため、Ｖのみの添加では、冷
却速度が大きい薄部あるいは板厚表層部で、ＶＮの析出
量が不足してこれら部位では十分な効果が得られない
が、Ｂを併用して添加することにより、これら薄部ある
いは板厚表層部においても、粒内フェライトの析出によ
る組織の微細化が可能となる。なお、ＢＮのみを利用し
ようとしても、冷却速度が小さい厚部あるいは板厚中心
部でＢが粒界に偏析しやすく、ＢＮの析出が遅れたり、
析出したＢＮが粗大化して、粒内フェライトの析出に寄
与しなくなるので、Ｂの単独添加でも所期の効果が期待
できない。

【００１８】このように、ＶとＢを所定量のＮとともに
併用添加することにより、ＶＮおよびＢＮによる細粒化
等に及ぼすそれぞれの効果が、互いに補完し合って、板
厚に関係なく総合的に発揮されることになる。そして、
結果として、鋼板長手方向における材質の変化が少ない
テーパ鋼板を製造することが可能になる。

【００１９】Ｎ：0.005 〜0.010 wt％Ｎは、上述したように、Ｖ、Ｂと結合してそれぞれの窒
化物を形成し、オーステナイトからの冷却中にフェライ
トの析出核として作用して、粒内フェライトの析出を促
進し、結晶粒を微細化する。このような効果を得るため
のＮ量は、少なくとも0.005 wt％は必要であるが、0.01
0 wt％を超えて添加すると、固溶Ｎ量が増加して、母材
靱性および溶接性の低下をきたす。よって、Ｎ含有量は
0.005 〜0.010 wt％の範囲とする。

【００２０】以上の基本成分のほか、強度や靱性を改善
するために、以下の元素を単独あるいは複合で添加する
ことができる。これら成分の限定理由を以下に述べる。

【００２１】Cu：0.60wt％以下 Cuは、強度を増加させるうえで有用な元素である。0.60
wt％を超えるCuは、熱間加工性を劣化させるので、0.60
wt％以下の範囲で添加する。

【００２２】Ni：2.0 wt％以下 Niは、強度のほか靱性を向上させ、またCuを添加したと
きに懸念される熱間圧延割れの抑制に有用な元素であ
る。しかし、その添加量が、2.0 wt％を超えてもその効
果が飽和するうえ、高価な元素でもあるので、2.0 wt％
以下の範囲で添加する。

【００２３】Cr：1.0 wt％以下 Crは、強度を向上させるのに有用な元素である。しか
し、1.0 wt％を超えて添加すると溶接性を劣化させるの
で、1.0 wt％以下の範囲で添加する。

【００２４】Mo：0.5 wt％以下 Moは、常温強度のみでなく高温強度も増加させる、有用
な元素である。しかし、0.5 wt％を超えて添加すると溶
接性を低下させるので、0.5 wt％以下の範囲で添加す
る。

【００２５】Nb：0.003 〜0.050 wt％ Nbは、析出強化により強度を向上させるほか、Ａr₃変態
点を低下させ、粒内フェライトの析出を促進する有用な
元素である。これらの効果は、0.003 wt％以上の添加で
得られるが、0.050 wt％を超えると靱性、溶接性の劣化
を招くので、Nb添加量は0.003 〜0.050 wt％の範囲とす
る。

【００２６】Ti：0.005 〜0.020 wt％ Tiは、Ａr₃変態点を低下させ、粒内フェライトの析出を
促進し、細粒化による強度上昇に寄与するほか、Ｎと結
合してTiＮを形成し、加熱時のオーステナイト粒の成長
を抑制して溶接部靱性を向上させる。これらの効果を得
るには、0.005wt％以上添加する必要があるが、0.020 w
t％を超えるとかえって靱性の低下を招くので、0.005
〜0.020 wt％の範囲で添加する。

【００２７】REM ：0.02wt％以下 REM は、オキシサルファイドを形成して、オーステナイ
トの粒成長を抑制し、母材や溶接熱影響部の靱性向上に
有用であるが、0.02wt％を超えると鋼の清浄度を損なう
ので、0.02wt％以下の範囲で添加する。

【００２８】Ca：0.02wt％以下 Caは、鋼中のＳを固定し、硫化物の形態制御による板厚
方向の材質改善を可能とするが、0.02wt％を超えると靱
性や溶接性の低下を招くので、0.02wt％以下の範囲で添
加する。

【００２９】以上述べた成分組成の鋼スラブを、熱間圧
延したのち空冷する工程により、圧延のままの状態で用
いられるテーパ鋼板が製造できる。そして、この熱間圧
延の工程において、鋼板長手方向に板厚を連続的に変化
させる、いわゆるテーパ圧延を行う。テーパ圧延は、圧
延機に圧延材をかみ込んだのち、あらかじめ設定したパ
スごとにロール開度を変化させることにより行う。上記
の熱間圧延にあたっては、以下の点について配慮して行
う必要がある。

【００３０】加熱温度：1050〜1350℃ 1050℃未満で加熱すると、ＶやＢ等の析出物を固溶させ
ることが困難となるほか、圧延温度が下がり過ぎて変形
抵抗が大きくなり、所定の圧下率およびテーパ形状を得
るのが困難となる。一方、1350℃を超えて加熱すると表
面酸化が著しくなり、歩留りの低下、表面性状の悪化を
招き、加熱炉原単位も低下する。よって、加熱温度は10
50〜1350℃の範囲とする。

【００３１】熱間圧延：950 ℃以上の温度域における累
積圧下率が30％以上熱間圧延は、950 ℃以上の温度域における累積圧下率を
30％以上とする必要がある。950 ℃以上の温度域とした
のは、950 ℃未満の温度では、オーステナイトの再結晶
が遅滞し、Ｂが粒界に偏析して、粒内フェライトの析出
に寄与しないからである。また、この温度域で累積圧下
率30％以上としたのは、30％未満では、十分な再結晶に
よる細粒化効果が得られず、ＶＮ、ＢＮによる組織の微
細化効果を発揮させても最終の組織が粗大になって、母
材靱性が低下するからである。ここに、より微細化効果
を発揮させるためには、各圧延パスの圧下率は５％以上
とすることが望ましい。なお、上記条件を満たす熱間圧
延を終えたあとは、このまま空冷してもよいが、引き続
き強度上昇と靱性向上のために、水冷による加速冷却を
付加してもよい。

【００３２】以上述べたような、鋼スラブの成分組成と
圧延条件を採用すれば、鋼板長手方向における機械特性
が均質な、引張強さが500 MPa 以上、テーパ量が５ｍｍ
以上のテーパ鋼板を製造することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明によるテーパ鋼板の製造方法
を、実施例に基づいて具体的に説明する。表１に示す化
学成分の鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法により２１５ｍ
ｍ厚のスラブとした。次いで、これらのスラブを、表２
に示す条件で熱間圧延し、室温まで空冷した。このよう
にして得られた、テーパ鋼板の厚部、薄部から、それぞ
れ板厚１／４位置で、圧延と直角方向から、ＪＩＳ４号
またはＪＩＳ１Ａ号の引張試験片および、圧延方向と平
行にＪＩＳ４号のシャルピー衝撃試験片を採取し、降伏
点、引張強さ、０℃における吸収エネルギーを調査し
た。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】得られた結果を表３に示す。表１〜３か
ら、発明例はすべて、２０ｍｍ以上のテーパ量にもかか
わらず、均質な強度、靱性を示し、従来の製造方法によ
るものよりもさらに高い均質性が達成できることがわか
る。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鋼板長手方向における材質の変化量が極めて少ないテー
パ鋼板を提供することが可能となる。このため、船舶、
建築物などの構造物としての信頼性の向上や低コスト化
などの面で、寄与するところ大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.05〜0.18wt％、 Si：0.05〜0.60wt％、 Mn：0.5 〜1.8 wt％、Ｐ：0.030 wt％以下、Ｓ：0.015 wt％以下、 Al：0.010 〜0.100 wt％、Ｖ：0.04〜0.15wt％、Ｂ：0.0003〜0.0030wt％およびＮ：0.005 〜0.010 wt％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成からな
る鋼スラブを、1050〜1350℃に加熱して、950 ℃以上の
温度域における累積圧下率が30％以上となる熱間圧延を
行い、室温まで空冷することを特徴とするテーパ鋼板の
製造方法。
【請求項２】請求項１において、鋼組成がさらに、 Cu：0.60wt％以下、 Ni：2.0 wt％以下、 Cr：1.0 wt％以下、 Mo：0.5 wt％以下、 Nb：0.003 〜0.050 wt％および Ti：0.005 〜0.020 wt％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する組成
からなることを特徴とするテーパ鋼板の製造方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、鋼組成
がさらに、 REM ：0.02wt％以下および Ca：0.02wt％以下の１種または２種を含有する組成からなることを特徴と
するテーパ鋼板の製造方法。