JPS5893814A - 低降伏比高張力厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低降伏比高張力厚鋼板の製造方法に係り、ＪＩ
Ｋ主としてフェライトおよびマルテンサイトの複合組織
を有し、降伏比が７０％以下の厚さ１２．５■以上の高
張力厚鋼板の製造方法に関する。

近時、ＵＯパイプなど曲げ加工を必要とする厚鋼板にお
いては、高張力化が著しく、それに伴い鋼板の降伏応力
が高くなり造管が困難になっている。また土木建築用の
構造用鋼の場合には、降伏比の高い鋼は一般に伸びが低
べ、　％Ｋｊｌｋ震などの１１１に伸びが局部的に集中
して破断し易いため歓迎されないので、このように低降
伏比の高張力厚鋼板の出現を期待する分野は多い。

かくの如き低降伏比高張力鋼として、熱凰薄鋼板におい
ては主として７エツイトとマルテンサイＦの２相から成
る複合組織鋼が知られている。この複合組織鋼は冷却過
＠においてマルテンナイト変態した第２相の周辺の７エ
ツイト中に可動転位が多数導入され、これが低降伏応力
で動くために低降伏比になると考えられている。従って
この複合組織鋼は、＃Ｉ２相がマルテンナイト化してい
る捻と低降伏比になると期待されている。

現在熱電のままで複合組織鋼の製造を意図している熱電
薄鋼板の板厚は１２．５閣（１／２インチ）未満であり
、１″Ｌ５１未満の厚みにおいては、第１図に示される
如＜Ｚｏｏ℃／＠＠Ｃ以上の大きな冷却適度を得ること
が可能であり、複合組織化も容易である。

これに対して板厚１２．８ｗｍ以上になると、通常の冷
却装置においては冷却速度を１００　Ｃ／ｓ＠ｅ以上に
することが館わめて難しい。またスツプから製品までの
全圧下率も熱電薄鋼板に比べて小さく、かつパス間の時
間が長いのでパス間において歪が解放されてｒ粒の細粒
化効果が小さい。従って厚板の仕上圧延終了時のｒ粒は
薄板のそれより太き（なっている。その結果α核の生成
が少なく−なり、更に冷却速度が小さいこととあいまっ
て全面的にベイナイト組織になり易い。

とのよ５に従来１２．５１以上の厚鋼板においては、フ
ェライトとマルテンサイトから成る複合組織鋼を製造す
ることはきわめて困難であった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、主と
してフェライトとマルテンサイトの複合組織を有する低
降伏比の高張力厚鋼板の製造方法を提供するＫある。

本発明の要旨とするところは次のとおりである。

すなわち、重量比にてＣ：α０２〜α２０％、８１：α
２〜２．０％、Ｍｎ：αＳ〜ＺＯ％、Ａｊ：（ＬＯＩ〜
へ２％、ＴＩ　：　（ＬＯＯ５〜（ＬＯ５％、を含み、
更に必要によりＬ５％以下のＣｒ、ｏ、５％以下のＭｏ
。

４１％以下の（Ｎｂ＋Ｖ）を含み、かつ下記（１）式を
満足するように含金成分を選定し残部はｒｅおよび不可
避的不純物より成る鋼を熱閲圧凰するに際し９００を以
下の累積圧下率を２ｓ〜９５％として７００〜８８０℃
の温度範囲において最終パスを終了する熱関圧駕工鴨と
、熱間圧風後下記（２）、償および（４）式を満足する
秦件に＃いて常置まで冷却する工程とを有して成り、降
伏比が７０％以下であり主として７エライトとマルテン
サイトの複合組繊を有することを特徴とする厚さ１２．
５閣以上の低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。

記 合金化Ａ　？　／　−１−Ｇ墓（ＬＯ１１７Ｔ＋ａ９０
４３−（１）・にｔ　４５　ｓ＠ｃのとき　−≧ＳＳＯ
℃・−（２）ｔｊＩ１１１５ＩＣのとき　　−＜　６５
０　’Ｃ−（３）ｔ　＞　１８　ｓ＠ｃのとき　ｊｅｇ
Ｖｍ　ｈ　−Ｌ８　ｏｏ＋ａｙ　５−　（４）ここで合
金パラメーターＧ菖（ＭＪＩ％）＋１３（Ｏｒ％）−＋
４７（Ｍ＠％）＋（ＬＯ１（ａ　１％）Ｔ：製品板厚　
閣 ｔ：最終圧馬後の経過時間　畠・喀 ＃：鋼板温度　℃ Ｖｍ：　６５０〜３５０℃間の平均冷却速度　’ｃ、／
ｓｅｃ本発明者らは、フェライトと讐ルチンナイトから
成る複合組織について鋭意研究を重ねた結果、次の４条
件を満足するととＫより降伏比７０％以下の主にフェラ
イトとマルテンナイトＩＩＬ織から成る複合組織の厚さ
１！！ｉｍ以上の高張力厚鋼板な圧凰のままで製造でき
ることを１出した。

る。

（１４９００℃以下の累積圧下率と最１ｋＡスの圧嶌温
ｆ：をそれぞれ２５〜９５％、７００〜８８０　ＣＦ）
範ｉｍに限定する。

Ｇ−１最終圧下後、少なくとも５　ｓｅｃ閲５ｓｏｃ以
上の温度域に保持するととにより７エ２イＦ変履を促進
しベイナイト組織 に）未変態ｒのパーライト化を抑制するためＫ［厚ＴＫ
応じて合金化パテメーターＧを下記（１）式の範囲にな
る如く合金に分を選定し、かり１５ｓ・Ｃ以内で５ｉｏ
ｃ以下に冷却した後、その後の冷却速［Ｖｍを下記（４
）式の範１１に限定する。

Ｇ≧α０１１７丁＋１８９４８−（１）ｊｏｇＶｍ４−
１８０　Ｇ＋　＆　７　Ｂ　＝（４）次に本発明におけ
る高張力厚鋼板の成分限定瑠由につ１１て説明する。

Ｃ： Ｃｋｔ　ｒ−α変１１に際し、ｒ相へ拡散移動し焼入性
を高めｌ１ｇ２１１１をマルテンサイト化する上で重要
な元素であるが、ｈｏｔ％未満ではマルテンサイトが鋼
板中に存在し離く７エ２イＦ単相となり強度が低下する
ので下限値をα０２％とした。一方１２０％を越えると
第２相分皐が過大になり加工性が劣化するとともＫｉｌ
接性に悪影響があるので仏２０％を上限値とした。

８轟： ８ｉはＩ！ｉ１溶強化能が大雪く強度と伸びのバ２ン７
スを損うことなくＷＩＫ上昇が図れ、またｒ→α変態を
促進し、ｒ相へのＣ＠化を促進するなど複合組繊形成に
対し、きわめズ効果的な性質を有する元素であり、その
効果はα２％以上の含有で有効であるが、２０％を越え
ると１１１１性や靭性が劣化するので、α２〜ｚＯ％に
限定した。

Ｍｍ： Ｍｕは鋼の焼入性を増加する比較的安価な合金元素であ
り、焼入性を確保する上でａｓ％以上必要であるが、１
０％を越えるとＳｍ性に悪影響を生じるとともに、ｒ−
α変態速度が減少し、第２相分率を極端に増大する傾向
を示すのでα５〜１０％の範囲に限定した。

Ａ１： Ａｊ！は脱酸元素としてα０１％以上の含有で鋼の清浄
性を向上し加工性の改善に有用であり、更にＳＬ　と同
様にフェライト影成元素であることがらｒ→α変態を促
進する効果を有するが、α２％を越えると溶接性や清浄
性が劣化するので（ＬＯＩ〜α２％の範囲に限定した。

Ｔｉ： ＴｉはＴｉＮとしてｒ粒を微細化し、７−ｇ変態を活性
化する点できわめて重要なｙｃｌＡであり、亀ＯＯｓ％
以上の添加でその効果が認められる。

しかしａＯｓ％を越えるとＴｉＣｒの祈出により降伏比
が１０％を越えるので（ＬＯＧ５〜ａＯＳ％の範１１に
＠定した。

上記Ｃ％８１．Ｍ鳳、ＡＡ、ＴＩの各限定量をもって本
発明の高張力厚鋼板の基本成分とするが、更に必ｌ！に
よりＬ５％ｔ＞ｃｒ％ａｍ％以下〕Ｍｅ、０．１％以下
の（Ｎｂ＋Ｖ）を含む高張力厚鋼板においても本発明の
目的をより有効に達成することかできる。

これらの限定壜由は次の如（である。

Ｃ１： Ｃｒは焼入性促進元素であり複合組織の製造を容易にす
るので添加が好ましいが、水冷のような急速冷却の場合
は必ずしも添加する必要はない。

しかしＬ５％を越えるとＳ錆性の劣化が著しいので上限
を１１１％に限定した。

Ｍ・： Ｃｒと同様に焼入性を向上させる有用な元素であるが、
αＳ％を越すと溶接性の劣化と製造＝ストの上昇がＩｕ
いので上限を＆Ｓ％に限定した。

Ｎｂ＋Ｖ： ＮｂおよびＶはいずれも複合組織を形成するのに有効な
元素であるが、（Ｎｂ＋Ｖ）がへ１％を越すと本発明の
目的とする７０％以下の低降伏比を得ることができない
ので上限を１１％に＠定した。

不発＠においては更に下記の基礎実験に基づきＭｕ、Ｃ
ｒ％Ｍｏ、Ｓｌ量と板厚の関係を限定した。

造した。なお＃Ｉ１表に下記の式で計算される合金化パ
テメーターＧも表示した。

ＩＩＩ表 合金化パラメーターｑ冒（Ｍｎ％）＋Ｌ３（Ｃｒ％）４
４７（Ｍ＠％）＋α０１（別％） このスラブを小片に切断し、それぞれのスラブを１２０
０″ｃ＃ｃ均熱し小履圧風機で１ｉｍ厚さに圧電した後
、第１１１に示すような１１ｇ閣から１００１厚の鋼板
の最大冷却速度に合ゎせて、ｓｏｏ’ｃの温度からシを
凰レート冷却をした。すなわち、現状の厚板ミルの冷却
装置で得られる最大冷却速度Ｖは板厚Ｔと第ｆｉｌｌの
関係を有しているが、各板厚Ｔの最大冷却速度で第１真
の鋼種を冷却し、合金化パラメーター〇、板厚Ｔ、およ
び組織の関係を第２図に示した。第２図において、Ｆ：
フェツイト；Ｍ：マルテンナイトｔＢ：ペイナイト；Ｐ
：パーツィト１−＊ゎす。

すなわち、合金化パフメーター〇が板厚に対して下記（
１）式 ％式％（１） を満足する場合に７エライトとマルテンサイトの複合組
織が得られることが４ＩＩＩｑＩ４シたので、この結果
に基き合金成分を（１）弐により限定した。

次に厚板ンルによる熱間圧風とその後の冷却条件の限定
理由について説明する。

先づ通常の製鋼法で溶製し、造塊から分塊工程を経て、
あるいは連続鋳造工種で直！ＩＪＩ造されたスラブを通
常の加熱炉において加熱後、厚板ミルにおいて多バス圧
延を行５゜圧風開始温度につい１は＊ＫＩＩＩ＠を要し
ないので、圧下スケジユールと最終パス温度の両面から
考えて適白な温度を決定すればよい。

最終パス温度と９００℃以下の累積圧下率を下記の基礎
実験結果から限定した。第２表に示す鋼Ｆ、Ｇの３００
ｍ厚の連続鋳造製スラブを１２３０℃に均熱し、小臘圧
延機において１３■厚まで圧延するＫ１１ＩｉＩシ、最
終パス温度と９００℃以下の累積圧下率を、それぞれ６
８０〜９００℃および１５〜９５％の範囲で変化させ、
仕上圧風後６５０Ｃまでの冷却所要時間を約Ｉ　Ｑ　８
＠Ｃとし、その後約６℃／＠＠Ｃの冷却速度で常温まで
冷却して圧電方向の引張試験（ＪＩＳＳ号試験片）と光
学側微鏡調査を行った。

第２表 その結果を第３図ｋ かな如く、鋼Ｆ、Ｇとも９００ 率２ｓ％未満では１．ｔｌＩＩパス温度の如何Ｋかかゎ
比が得られず、組織はいず れもベイナイ）ｍｉｌｌが主体である。しかし９００℃
以下の累積圧下率２ｓ′５以上で最終パス温度が７００
〜８８０℃の範ＨＫあれば降伏比７０％πられることが
判明し船。またＩｋｌＲＡｘ温度がＴｏ。

℃未満の場合には、２＠域圧凰により、７エツイト中に
歪が蓄積されて降９が上昇し、一方８８０℃を越えると
ベイナイト組織が主体となってやはり降伏比が上昇して
好′ましくない、上記の結果から、１０％以下の降伏比
を得るために、最終パス温度を７００〜８８０℃、９０
０℃以下の累積圧下率は２５％以上とし、上限は材質の
異方性から９５％とし２５〜９５％の範８に限定した。

次に仕上圧風後の冷却条件について説明する。

ｊｇａ表に示す鋼Ｈの５５■厚夷験月スップを小瀧圧鷺
機にて多パス圧延を行い、最終板厚１３腸に仕上げた後
、圧延終了からｓｓｏ℃までの冷却時間ｔ１が３〜１５
　ｓｅ、ｃの範８になるように種々の冷却を行い、更に
５ＢＧ℃以下の冷却速度は約＆　３　Ｃ／ｓｅｃで一定
となるよ５にミスト冷却を行い、その材質と組織を調査
し結果を第４表および第４図に示した。

第　　３　　表 第４図から仕上圧風終了時から５尋ＱＣまでの時間ｔ、
が５　ｓＢ未満の時に、は、□第２相組Ｉ＆はベイナイ
ト組織が主体くなり、７０％以下の降伏比が得られない
ことが明らかである。従って複合組織鋼を得るためには
仕上圧風後少なくとも５ｓｅｃ間は５５０℃以上の温度
域に保持することが必要であり下記（２）式の条件を設
定した。

ｏａｔ≦５畠・Ｃのとぎ　＃為ＳＳＯ℃・−（２）ｗＥ
４表 ×：本発明の隈定秦件外 次に加熱冷却制御ならびに圧縮加工を同時に行５ことの
できる加工熱ｌ＆埋シンニレ−ターを用いて纂Ｓ真に示
す要領で加工熱旭瑞しその組−を両車した。

第５表 すなわち約７８０〜８５０℃の温度で２５〜５０％の圧
下を加えた後、３６℃／魯・Ｃの等速冷却を行い、６５
０℃以下の温度で所定時間恒温保持し、その後約１００
℃／ｓｅｃの冷却速度で常温まで冷却し組織を調査した
。組織中にパーライト組織が混在するものとしないもの
を判別して第Ｓ図に示すよ５にパーライト変態の７一ズ
温度ＴｐＯＣ）、変態までの時間Ｔ、　（ｓｅｃ）およ
びパーライト領域の境界線の平均勾配Ｖｍ　（Ｃ／５ｅ
ｅ）　（但し６５０〜３５０℃における平均値）をまと
めて第６表に示した。

第５図は９６表における供試材１−２の場合であって、
図中の○印はその位置から１００℃／ｓｅｔで焼入した
場合の組織を示している。第６表の六−ライトノーズま
”ｃｏｗ間ｔｔおよびパーツイトノーズ温度Ｔｐからパ
ーツイトを発生しない限界の条件として下記（３）式を
導入した。

”　”　Ｉ　Ｓ　ｓａｃ　（）とｌ　　＃＜６１！０℃
−（３）また第６表のパーライト領域の境界線の平均勾
配Ｖｍ（Ｃ／５ｅｃ）と＃！５図の合金化パラメーター
〇との関にはｇｓ図に示す如ｇ　ｊｅＪｉＶｍａ−−Ｌ
８０Ｇ４４７！ｉの相関関係があり、バー２イト相の生
成を完全に防止するために、圧延終了後・５０℃までを
１５ｓｅｃ未満で冷却し、つい！６５０〜３５０℃の冷
却速度が下記−）式を満足しなければならない。

ｔ　＞　１５　ｓｅｃのとき　ＡｅｇＶ−−１８０Ｇ十
＆７５　（４）本藷鴨は上記の如（鋼０９ｃ＊成分とｍ
間圧蔦秦件を磯定することにより１．降伏比が１０％以
下の厚さＩ　Ｌ６ｍ以上の１１ｉ６張力犀鋼板を製造す
ることができた。

実施例 Ｊｉ７１１に示す鋼を転炉で出鋼し、３ＱＱｍ厚さの連
鋳スラブにした。これらのスツてを、１１５０℃におい
て加熱し１厚板セルで多パス圧電な行い、＊ｉ板厚１３
〜５５閣に仕上げた。最終パスａ度、９００℃以下のｌ
Ｉ＆横圧横圧下圧ｊＩｌｊ！了から６５０℃までの時間
ｔ、、６６０〜３５０℃までの平均冷却速［Ｖｍおよび
機械的性質を第８懺に示した。

なお本発明の限定外の＊ＨＫついてはアンダーラインで
示した。

第８表の結果から本発明の条件を満足する場合には降伏
比７０％以下の複合組織鋼を容易に製造できるが、本発
明の限定外においては降伏比が７０うを越えることが分
る。

亨発明は上記拠施例からも明らかな如く、鋼の化学成分
、熱関圧ｊＩｌｌＫｉ＃けるμ積圧下車および温度、圧
地後の冷却速ｔｔ−隈定するととにより、降伏比が７０
％以下の厚さ１１５■以上の高張力鋼板を装造すること
ができた。

なお本発明は鋤板の製造に限らず、鍛鋼や条鋼の分野に
おいても広く適用することができる。

【図面の簡単な説明】

ＩＥＩ図は現行厚板ミルにおいて得られる最大冷却速縦
と板厚との関係を示す１ｍｌｉｗＡ、第２図は板厚、合
金化パフメーター、および金属組織との相互関係を示す
関係図、菖８ＷＡは降伏比と圧延最終バス温度との関係
を示すｌｌ１Ｅ、第４＃ｌＪは降伏比と仕上圧凰藉了後
５ｓｏｃまでの冷却時間との関係を示すｌ１ａａｉ！１
１第５図は圧風終了後の冷却過楊における変態挙動を示
すｉ＋ｉａａ、第６図はパーライト領域の境界−の勾配
と合金化パラメーターとの一係を示すａｔｍである。・ 代種人　　中　路　武　雄 第１図 根＊　Ｔ　（ｍｍ） 第２図 合金化ｌイラ〆−ツＧ（％） 第３図 第４図 晴葡（ｓ＠ｃ） 第５図 散岐ＩＸ＠スかちの時間（ｓｅｃ） 第６図 合金イｔ、＋Ｘ□うメータＧ　（％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　Ｉ量比Ｋ”ＣＣ：　ａｏ　２〜０．２０％、
   Ｓｉ：ａｘ〜ｔｏ％、Ｍｕ　：　（ＬＳ　〜２．０％、
   Ａｊ：（１０１−ａ２％、？！：（ＬＯＯＭ　〜ａ０５
   ％、を含−に更に必！！により１５％以下のＣｒ、α５
   多以下のＭ−ａ１％以下の（Ｎｂ＋Ｖ）を含べかっ前記
   （１）式を満足するように合金成分を選定し残部はＦｅ
   および不可避的不純物より成る鋼を熱間圧廻するに際し
   ９００℃以下の累積圧下率を２ｓ〜９５％として７００
   〜ｓｓｏ℃の温度範ｌｉにおいて最終パス楊とを有して
   成り、降伏比が７９％以下であり主としてフェライトと
   マルテンサイトの複合組織を有することを特徴とする厚
   さ１１５■以上の低降伏比高張力厚鋼板の製造方法。 記 合金化パラメーターＧ為α０１１７丁十α９０４３−・
   （１）０４１４５ｓｅｃのとき　０≧ｓｉｏ℃−（至）
   ｉ　ｗｘ　ｌ　５　ｌｅｅのとき　　ａ＜ｓｓｏ℃−・
   体）電＞　１８　ｓ＠ｔのとき　ＡｏｇＶｍ　４−１．
   ８０Ｇ＋３Ｌ７５　＝　（４）ここで合金パラメーター
   〇−（Ｍｕ％）＋ＩＪ（Ｃｒ％）＋４７（Ｍｏ％）＋（
   ＬＯＩ（８１％）Ｔ：＠品板厚　■ ｔ：最終圧延後の経過時間　ｓｅｅ ＃：鋼板温度　℃ Ｖｍ：　６５　Ｇ　〜３５０℃間の平均冷趣速度　Ｃ７
   ’ａｅｃ