JPS60405B2 - 低温靭性の優れた低降伏比鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低温靭性の優れた低降伏比鋼の製造方法に関す
るものである。

従来、鋼の強度、級性を高める手段として、一般に用い
られている方法は蛾ならし、焼入れ一暁もどし等の熱処
理による方法、およびｙ城の圧延条件をｙ粒の微細化お
よびｙ−Ｑ変態時のＱ粒の核生成サィ）トを増加させる
ように制御する「いわゆるコントロールド・ローリング
と呼ばれる圧延による方法がある。

前者の場合には別工程を必要とし、後者の場合にはＮｂ
、Ｖ等の合金添加のためのコスト増や、析出物の溶体化
のために加熱温度を高くする必要が生じたり、圧延途中
で冷却のため待ち時間をとるなどの問題があった。さら
に析出物利用の場合は析出硬化に伴う靭性低下という問
題もあり、これらの元素を使用せずに同等またはそれ以
上の材質が得られれば良いことはいうまでもない。また
、Ｎｂ、Ｖ等を添加し、コントロールド・ローリングす
る方法では延性の低下および降伏比が上昇する。これは
降伏比の低い鋼が鋼管等の用途において要求されている
現状から見て好ましくない。本発明者らはこれらの点を
考慮し、コスト、材質「工程、省エネルギー面からの多
くの利点を含むＱ＋ｙ二相域の圧延を積極的に利用する
ことを検討した。

その結果ｙ城の低温圧延の場合よりもさらに微細なフェ
ライトーパーラィト組織を二相域で圧延されたオーステ
ナィトから変態により得るとともにフェライト相は圧延
中および／もしくは圧延後に完全に再結晶させ、安定化
した紬粒組織鋼を得られることを見出し、低温籾性の優
れた低降伏比鋼を発明するに至った。本発明の要旨とす
るところは、ＣＯ．０５〜０．２５％、Ｓｉｏ．７％以
下、Ｍｎｏ．５〜２．０％、ＳＯ．０２０％以下、ＡＩ
Ｏ．００５〜０．１０％および圧延方向に直角な方向の
衝撃特性を向上させるために、必要に応じてＲＥＭを１
．３ミＲＥＭ／Ｓミ５を含有し、残りは鉄および不可避
不純物からなる銅を熱間圧延するに際してｙ城のＡｒ３
〜Ａｒ３十８０ｑ０の温度範囲において３０％以上の氏
下率で圧延を行った後変態させ、５〜６０％の変態進行
中に圧下率で６５％超９０％以下の圧延を行い、圧延後
は空冷または６５０ｏｏ以下の温度範囲で捲取るか、ま
たは６５０００以下の温度範囲で３０分以上の熱処理を
熱処理炉に袋入して行うか、または一旦空冷後ふたたび
６５０℃以下の温度範囲で３０分以上の熱処理を熱処理
炉に装入して行うことを特徴とする微細フェライト〜パ
ーラィトと再結晶したフェライトの紐粒組織からなる低
温鞠性の優れた低降伏比鋼の製造方法にある。

以下、本発明にかかる鋼の成分および圧延条件の限定理
由についてのべる。Ｃは０．０５％禾満では必要とする
強度が得られないし０．２５％を超えると溶接性、級性
の劣化が著しいので、０．０５〜０．２５％とした。

Ｓｉは鋼の脱酸に必要であり、かつ強化能も大きいので
添加するが、一方で破面遷移温度も高めるので、０．７
％が上限となる。

Ｍｎは強化鋤性向上のため、必須の元素であるが、２％
を超えると溶接性の低下が大きくて好ましくなく、０．
５％より少なくなると強度に寄与しなくなるので、０．
５〜２．０％の範囲とした。

Ｓは高いとＭ船系介在物を増加させ、圧延直角方向の衝
撃値の低下が大きくなるので、上限を０．０２０％とし
た。下限については製造コストの許す限り低いことが望
ましい。ＡＩは脱酸を十分行うために必要であり、また
紬粒化、Ｎ固定による轍性向上の点からも有利であるが
、０．００５％禾満では効果が薄く０．１％を超えると
靭性の劣化を招くので、０．００５〜０．１％の範囲と
する。

本発明において、さらに改良された発明は、圧延直角方
向の衝撃値を特に重視する場合であり、Ｓを０．０１０
％以下にし、さらに希±頚元素（ＲＥＭ）を添加する。

下限ＲＥＭノＳ＝１．３未満では効果がないし、上限Ｒ
ＥＭノＳ＝５をこえるとＲＥＭ酸化物系の介在物を増加
させるのみで、かえって級性を筈うのでＲＥＭ／Ｓは１
．３〜５の範囲とする。次に、本発明鋼の圧延条件の限
定理由を説明する。

第１表はＣＯ．１２％、Ｓｉｏ．４０％、Ｍｎｌ．３０
％、ＰＯ．０１７％、ＳＯ．０１１％、ＮＯ．０２３％
を含む鋼をｙ城、ｙ＋Ｑ城で圧延し、後処理したときの
、もしくは単に熱処理のみを施したときの圧延〜熱処理
条件を示し、第２表は第１表の鋼の機械試験値を示す。

なお、圧延後の熱処理は二相城圧延２のみは一旦空冷後
再加熱したが、他は空冷途中に各温度に保定した熱処理
炉に装入して行った。第１表 第２表 第１図は降伏比とシャルピー破面遷移温度（以下ｖＴｒ
ｓと略す）の関係を示し、斜線の部分は従来の製造方法
により得られた高靭性鋼の降伏比とｖＴはの範囲を示し
、図中の数字１，２，３，４，５，６はそれぞれ第１表
および第２表の二相城圧延材１、２、３、４、５、６に
対応する。

また、白丸体は焼ならし材に対応する。また、第２図は
第１表の鋼の二相城圧下率と降伏比、ｖＴ岱の関係を示
したものである。第１表、第２表および第１図、第２図
から、一相城圧下率が６５％を越えると降伏比が急激に
低化し、一方、ｖＴ鴇はやや高くなるものの−１００ｑ
ｏ以下の範囲にあり良好な靭性が保たれていることがわ
かる。

これは二相城の圧下率が６５％をこえると二相城圧延時
すでに変態していたフェライトが圧延終了後瞬時に、あ
るいは圧延中に再結晶を終了し（以下これを動的再結晶
と称す）、この動的再結晶したフェライトと圧延後変態
するフェライト〜パーラィトの混合組織となるためであ
る。二相城圧下率の上限は材質面からは第２図に示すと
おり７０％を越えると定常状態になるので特に限定しな
いが、通常使用される圧延機の圧下館力では９０％を越
えることは容易でないので、その上限を９０％とする。
ｙ−Ｑ変動率は６０％を越えると圧延後変態するフェラ
イトの割合が少なくなり、良好な鋤性が得られなくなる
ので、変態率は５〜６０％の範囲で行うのが良い。また
、ｙ城圧延は二相域圧延との累積効果により、圧延後変
態するフェライトをより微細化するため、Ａｒ３〜Ａｒ
３十８０３０の範囲で３０％以上加えることが望ましい
。しかし、この温度範囲以外で付加的圧延を加えること
は差支えない。圧延後熱処理に関しては、本発明方法の
鋼では動的再結晶したフェライトと圧延後変態したフェ
ライト〜パーラィトの混合組織であるから特別な熱処理
を必要としない。

従って、第１表の二相城圧延４の鋼のように固溶Ｃや針
状フェライトの生成を抑制し、降伏比をさらに低くする
ため６５０ｏｏ以下で捲取るか、または６５０００以下
の温度で３び分以上の保定を、空冷途中または空冷後再
加熱して行なうのがよい。保定温度が６５ぴ０を越える
と第１表の二相域圧延６の鋼のように強度が低下するの
に靭性も劣化するので好ましくない。本発明では鋼材の
加熱温度は特に指定しないが、ｙ城圧延を加える必要か
らＡｃ３以上で、かつ前記ｙ域圧延を行うに足る温度で
あれば十分である。

この二相城圧延を周知の粗および仕上圧延機をもちいた
圧延設備において考えると、厚板圧延においては粗、仕
上圧延機におけるパスの温度を任意に制御できるので、
温度と圧下率の組合わせを選ぶことは容易である。

また、ホットストリップミルにおいては、ｙ城圧延と二
相城圧延をそれぞれ粗圧延機と仕上圧延機に分けて行う
か（この場合、約９０％の二相域圧下が可能である）、
粗圧延機による圧延は単に本発明で限定した意味で用い
ているｙ城の温度範囲をこえる、すなわちＡｒ３十８０
ｑｏ以上の高温城での圧延に使用し、仕上圧延の前段を
ｙ城圧延に後段を二相域圧延に使用するかは、スラブ製
品厚み等の関係から適宜に選択してよい。例えば仕上前
段の圧下率を約５０％、後段の圧下率を約８０％に設定
する等の手段も可能である。後熱処理に関しては厚板材
の場合、矯正、鱒断後、６５０ｑｏ以下の温度で３０分
以上の保定を、空冷途中または空冷後再加熱して行なう
ことにより本発明の熱処理効果を得ることができる。ホ
ットストリップミルにおいてはランアウトテーブル上で
６５０ｏｏ以下の所要温度迄冷却後、捲取ることにより
本発明の熱処理効果を捲取工程において得ることができ
る。その他の形鋼、榛鋼、綾材圧延機においても本発明
の圧延方法は温度と圧下率の制御ができる限り適用可能
である。以下、本発明の効果を実施例により説明する。

第３表および第４表はそれぞれホットストリップミルで
圧延した種々の鋼の成分および適用した圧延条件を第５
表は同圧延材の機械的性質を示す。この例では仕上圧延
機の入口で二相城として、仕上圧延はすべて二相城で圧
延を行っているが、これらの二相城圧延材は降伏比に比
し、籾性が優れている。第３表から第５表中の鋼種２は
セミキルド鋼であり、この場合にも降伏比に比し優れた
靭性が得られている。また、鋼種３はＲＥＭ添加鋼であ
って、同等のＳ含有量の他の鋼種に比べてＣ方向の吸収
エネルギーが著しく改善されていることがわかる。以上
本発明を圧延について例示的に述べたが、圧延以外の加
工方法、すなわち、鍛造、押出し、引抜き等の分野にも
応用できる。

また、本発明によって製造された鋼材は特に寒冷地や低
温で使用されるラインパイプ、機械、構造物等の用途に
通し、降伏比が低く、加工しやすいだけでなく、強度「
溶接性が優れている等の利点を有している。以上詳細に
述べたように本発明は低温靭性の優れた低降伏比鋼を普
通鋼成分で加熱温度を低くして低コストで製造できる経
済的にも価値のある発明である。第３表 第４表 第５表

【図面の簡単な説明】

第１図は降伏比とｖＴｍの関係を示すグラフ、第２図は
二相城圧下率と降伏比、ｖＴｒｓの関係を示すグラフで
ある。 髪ノ図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ０．０５〜０．２５％、Ｓｉ０．７％以下、Ｍｎ
   ０．５〜２．０％、Ｓ０．０２０％以下、Ａｌ０．００
   ５〜０．１０％を含有し、残りは鉄および不可避不純物
   からなる鋼を熱間圧延するに際して、γ域のＡｒ＿３〜
   Ａｒ＿３＋８０℃において圧下率３０％以上の圧延を行
   なったのち変態させ、５〜６０％の変態中に全圧下率６
   ５％超９０％以下の圧延を行い、圧延後は空冷するかま
   たは６５０℃以下の温度で捲取るか、または６５０℃以
   下の温度で３０分以上の保定を空冷途中または空冷後再
   加熱して行うことを特徴とする低温靭性の優れた低降伏
   比鋼の製造方法。 ２ Ｃ０．０５〜０．２５％、Ｓｉ０．７％以下、Ｍｎ
   ０．５〜２．０％、Ｓ０．０１０％以下、Ａｌ０．００
   ５〜０．１０％、ＲＥＭを１．３≦ＲＥＭ／Ｓ≦５含有
   し、残りは不可避不純物からなる鋼を熱間圧延するに際
   してγ域のＡｒ＿３〜Ａｒ＿３＋８０℃において圧下率
   ３０％以上の圧延を行ったのち変態させ、５〜６０％の
   変態中に全圧下率６５％超９０％以下の圧延を行い、圧
   延後は空冷するかまたは６５０℃以下の温度で捲取るか
   、または６５０℃以下の温度で３０分以上の保定を、空
   冷途中または空冷後再加熱して行うことを特徴とする低
   温靭性の優れた低降伏比鋼の製造方法。