JPS63286517A - 低降状比高張力鋼の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は低降伏比高張力鋼の製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年、建築構造物の大型化に伴い、経済性、安全性等の
面から高張力鋼の需要は着実な増加を示している。建築
構造物に使用される鋼材は主に梁や柱に使用される。こ
のために高強度化が要求され、また柱に使用されるもの
は高強度化とともに厚肉化が要求されている。さらには
耐震設計を行なうために塑性変形能力の優れた低降伏比
鋼（例えば降伏比ニア０％以下）が要求されている。

従来高張力鋼板は調質処理（いわゆるＱＴ。

ＤＱＴ）によって製造されてきているが、調質高張力鋼
は降伏比が約９０％と高く、降伏後の塑性変形能力が小
さいため建築構造物には適用しにくいという欠点があっ
た。

これに対して熱処理を施さないいわゆる非調質で高張力
化を図る製造方法として、制御圧延・制御冷却を組合せ
た方法があり、調質鋼に比較して降伏比を低くすること
が可能となる。

最近、特開昭５９−２１１５２８号公報によれば、水冷
開始温度をＡｒ　　−２０℃〜Ａｒ３−８０℃とし、水
冷停止温度を３５０〜６５０℃とした板厚４０ｍｍまで
の低降伏比非調質鋼の製造方法が開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、非調質処理によって鋼を製造する場合、
板厚が３０ｍｍ以上となると板厚中心部の冷却速度が遅
くなり、マルテンサイト組織が生成しにくくなると同時
にフェライトやベイナイトが多く生成し、所定の強度を
満足しないという問題点がある。

さらに非調質によって鋼を製造した場合、焼戻し処理を
行なわないために板厚中心部と表層部の硬度差が大きい
という問題点もある。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高強度でかつ降伏比が低く、建築構造物に適
した低降伏比高張力鋼を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手４段］ 本発明は従来の問題点を改善することのできる低降伏比
高張力鋼を得ることを目的とするものであり、その要旨
はＣ０．０１−０，２０％、Ｓｉ０．８％以下、Ｍｎ　
　０．５〜２．２％、ＡＩ　　０．００１〜０．１％、
Ｎ　０．００６％以下、もしくは必要により、Ｎｉ　１
．０％以下、Ｍｏ　　１．０％以下、Ｃｕ　　１．０％
以下、Ｃｒ１．０％以下、Ｖ０．１％以下、Ｎｂ　　０
．１！％以下、Ｔｉ　　０．１％以下、Ｂ　　０．００
３％以下、Ｃａ　　０．００３％以下、ＲＥＭｏ、０１
％以下の一種または二種以上を含有させ、残部Ｆｅ及び
不可避的不純物からなる鋼片を９００〜１２００℃の温
度範囲に加熱し、９００℃以下の累積圧下量が３０％以
上かつ仕上温度がＡｒ　　＋８０℃以下Ａｒ３２０℃以
上となるように圧延を行なった後、鋼板をＡｒ３２０℃
〜Ａｒｓ　　１００℃まで空冷し、続いてこの温度から
３００℃以下の温度まで２℃／秒以上の冷却速度で冷却
、その後Ａｃｔ以下の温度で焼戻し処理を行なうことを
特徴とする。

以下に本発明における加熱圧延冷却条件の限定理由につ
いて詳細に説明する。

加熱温度を９００〜１２００℃に限定した理由は、加熱
時のオーステナイト粒を小さく保ち圧延組織の細粒化を
はかるためである。１２００℃は加熱時のオーステナイ
ト粒が極端に粗大化しない上限温度であって、加熱温度
がこれを超えるとオーステナイト粒が粗大混粒化し、変
態後の組織が粗大なベイナイトとなるため鋼の靭性が著
しく劣化する。

一方加熱温度が低すぎると、圧延終了温度が下がりすぎ
るため、十分な材質向上効果が期待できない。またＮｂ
、Ｖなどの析出硬化元素添加時には、これらが十分に固
溶せず強度、靭性バランスが劣化する。このために下限
を９００℃とする必要がある。

上述のような条件で加熱したスラブを、９００°Ｃ以下
の未再結晶域での累積圧下量を３０％以上とし、仕上温
度がＡｒ　　＋８０℃以下Ａｒｓ　　２０℃以上となる
ように圧延する。

これは未再結晶域での圧延を行なうことによって、オー
ステナイト粒の細粒化を図るためである。

仕上温度の下限をＡｒ３２０℃としたのは、過度の変態
点以下の（γ＋α）域圧延によって靭性を劣化させない
ためである。一方、仕上温度が余りにも高すぎると、オ
ーステナイト粒の細粒化効果が期待できず靭性が劣化す
る。このために上限をＡ　ｒ　３＋　８０℃とする必要
がある。

次に圧延後の冷却条件であるが、これは圧延終了後空冷
し鋼板温度がＡｒ　　−２０℃〜Ａｒ５−１００℃の間
から２℃／秒以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで
冷却し、その後Ａｃｔ以下の温度で焼戻し処理を行なう
必要がある。

この理由は適量の初析フェライトを析出せしめた後、炭
素が濃縮された未変態オーステナイトを比較的速い冷却
速度で冷却することによって、最終組織をフェライト＝
ベイナイト＝マルテンサイトとするためである。

組織をベイナイト−マルテンサイトとするために２℃／
秒以上の冷却速度が必要である。冷却開始温度の下限を
Ａｒｓ　　１００℃としたのは、これ以下の温度である
とフェライトの析出量が多くなり、強度が低下するため
である。また、上限をＡｒ３−２０℃としたのは、これ
以上の温度であるとフェライトの析出量が少なく降伏強
度が低くならず、低降伏比鋼が得られないからである。

次に成分範囲の限定理由について説明する。

Ｃは母材の強度を確保するために必要であるが、多量に
含有させると靭性あるいは溶接性を損なうために適量の
添加が必要となる。このような観点からＣは０．０１〜
０．２％とした。

Ｓｌは脱酸上、鋼に必然的に含まれる元素であるが、Ｓ
ｉはＨＡＺ靭性及び溶接性上好ましくない元素であるた
め、その上限を０．６％とした。

Ｍｎは強度靭性を同時に向上せしめる極めて重要な元素
であり、０．５％以上は必要であるが、多量に添加する
と溶接性、母材及びＩ（ＡＺの靭性劣化を招くためその
上限を２．２％とした。

ＡΩは脱酸上必然的に含有される元素であるが、ｏ、ｏ
ｏｔ％未満では脱酸が不十分となり、母材靭性が劣化す
るため下限をｏ、ｏｏｔ％とした。一方０．１％を超え
ると鋼の清浄度及びＨＡＺ靭性が劣化するため上限を０
．１％とした。

Ｎは溶鋼中に不可避的に混入し、鋼の靭性を劣化させる
ために、その上限をｏ、ｏｏｅ％とした。

次に上述の成分及び製造プロセスにさらにＮ１０、Ｌ　
〜ＬＯ％、Ｍｏ　　１．０％以下、Ｃｕ　　１．０％以
下、Ｃｒ　　１．０％以下、Ｖｏ、１％以下、Ｎｂ　　
０．１％以下、Ｔｆ　　０．１％以下、Ｂ　０．００３
％以下、Ｃａ　　０．００３％以下、ＲＥＭｏ、０１％
以下の一種または二種以上を含有させることができる。

これらの元素を含有させる主たる目的は、本発明鋼の特
徴を損なうことなく、強度、靭性の向上及び製造板厚の
拡大を可能にするところにあり、その添加伝は溶接性及
びＨＡＺ靭性等の面から自ずと制限されるべき性質のも
のである。

ＮｉはＨＡＺの硬化性及び靭性に悪影響を与えることな
く、母材の強度、靭性を向上させる特性をもつが、１．
０％を超えるとＨＡＺの硬化性及び靭性上好ましくない
ため、上限を１．０％とした。

Ｍｏは母材の強度、靭性を共に向上させる元素であるが
、１．０％を超えると溶接部靭性及び溶接性の劣化を招
き好ましくないため、上限を１．０％とした。

ＣｕはＮ１とほぼ同様の効果を持つと共に、耐食性、耐
水素誘起割れ特性にも効果がある。しかし、１．０％を
超えると圧延中にＣｕ　−クラックが発生し製造が困難
になる。このため、上限を１．０％とした。

Ｃｒは母材の強度を高め、耐水素誘起割れ特性等にも効
果を有するが、１．０％を超えるとＨＡＺの硬化性を増
大させ、靭性及び溶接性の低下が大きくなり好ましくな
い。このため上限を１．０％とした。

■は析出硬化に有効であるが、０．１％を超えると溶接
性の劣化を招き好ましくないため、上限を０．１％とし
た。

Ｎｂは析出硬化に有効であるが、０．１％を超えると靭
性の劣化を招き好ましくないため、上限を０．１％とし
た。

Ｔ１はオーステナイト粒の細粒化に有効であるが、０．
１％を超えると溶接性の劣化を招き好ましくないため、
上限を０．１％とした。

Ｂは高強度化に有効であるが、ｏ、ｏｏｓ％を超えると
ＨＡＺ靭性を著しく劣化させるので上限を０．００３％
とした。

Ｃａ、ＲＥＭはＭｎＳを球状化させシャルピー吸収エネ
ルギー衝撃値を向上させる他、圧延によって延伸化した
ＭｎＳと水素による内部欠陥の発生を防止する。ＲＥＭ
の含有量については０．０１％を超えて添加すると、Ｒ
ＥＭ−８またはＲＥＭ−０−８が大量に生成して大型介
在物となり、鋼の靭性のみならず清浄度を害しまた溶接
性に悪影響を及ぼす。このため上限を０．０１％とした
。

ＣａについてもＲＥＭと同様の効果を持ちその上限は０
．００３％である。

本発明鋼は不純物としてＳおよびＰを含有するが、通常
Ｓは０．０１％以下、Ｐは０．０１％以下であり、低い
ほど母材、溶接部靭性は向上する。Ｓは０．０１％以下
、Ｐは０．０１％以下が望ましい。

［実　施　例］ 第１表には供試鋼の化学酸°分を、第２表には製造条件
および材質特性を示す。

第１表において鋼Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、ＧはＴＳ６０ｋｇ／
−クラス、ｆｆｔ４　ＣハＴ　Ｓ　７０ｋｇ／ｍｍクラ
ス、鋼ＥはＴ　Ｓ　８０ｋｇ／　ｍｎｔクラスを目標に
したものである。

本発明に従って製造した鋼板はいずれも降伏比７０％以
下を達成しており、かつ所定の強度および低温靭性を満
足している。

これに対して比較鋼Ａ２は冷却速度が遅く強度が低下し
ている。Ｂ２は仕上温度が高いために結晶粒の細粒化が
十分酸されておらず靭性が劣化している。Ｃ２は９００
℃以下の圧下率が低いために結晶粒の細粒化が十分酸さ
れておらず靭性が劣化している。Ｂ２は加熱温度が高い
ために結晶粒の細粒化が十分酸されておらず靭性が劣化
している。

Ｂ２は冷却開始温度が低いために強度が低下している。

Ｆ２は冷却停止温度が高いために強度が低下している。

Ｇ２は冷却開始温度が高いために降伏比が高くなってい
る。Ｇ３は仕上温度が低いために靭性が劣化している。

（以下余白） ［発明の効果コ 本発明は圧延終了後、適曾のフェライトが析出する温度
まで鋼板を空冷し、続いてこの温度から焼入れ焼戻しす
ることによって組織がフェライト＝ベイナイト＝マルテ
ンサイトとなり、低降伏比高張力鋼が製造可能となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ　０．０１〜０．２０％（重量％、以下同じ）
   、 Ｓｉ　０．６％以下、 Ｍｎ　０．５〜２．２％、 Ａｌ　０．００１〜０．１％、 Ｎ　　０．００６％以下、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼片を９００〜１
   ２００℃の温度範囲に加熱し、９００℃以下の累積圧下
   量が３０％以上、かつ仕上温度がＡｒ＿３＋８０℃以下
   Ａｒ＿３−２０℃以上となるように圧延を行なった後、
   鋼板をＡｒ＿３−２０℃〜Ａｒ＿３−１００℃まで空冷
   し、続いてこの温度から３００℃以下の温度まで２℃／
   秒以上の冷却速度で冷却、その後Ａｃ＿１以下の温度で
   焼戻し処理を行なうことを特徴とする低降伏比高張力鋼
   の製造方法。
2. （２）Ｃ　０．０１〜０．２０％、 Ｓｉ　０．６％以下、 Ｍｎ　０．５〜２．２％、 Ａｌ　０．００１〜０．１％、 Ｎ　　０．００６％以下、 に加えて、 Ｎｉ　１．０％以下、 Ｍｏ　１．０％以下、 Ｃｕ　１．０％以下、 Ｃｒ　１．０％以下、 Ｖ　　０．１％以下、 Ｎｂ　０．１％以下、 Ｔｉ　０．１％以下、 Ｂ　　０．００３％以下、 Ｃａ　０．００３％以下、 ＲＥＭ　０．０１％以下 の一種または二種以上を含有させ残部Ｆｅ及び不可避的
   不純物からなる鋼片を９００〜１２００℃の温度範囲に
   加熱し、９００℃以下の累積圧下量が３０％以上、かつ
   仕上温度がＡｒ＿３＋８０℃以下Ａｒ＿３−２０℃以上
   となるように圧延を行なった後、鋼板をＡｒ＿３−２０
   ℃〜Ａｒ＿３−１００℃まで空冷し、続いてこの温度か
   ら３００℃以下の温度まで２℃／秒以上の冷却速度で冷
   却、その後Ａｃ＿１以下の温度で焼戻し処理を行なうこ
   とを特徴とする低降伏比高張力鋼の製造方法。