JPH02267222A - 低降状比複合組織型高張力厚肉熱延鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、低降伏比（以下低ＹＲと称す）複合組織型
高張力厚肉熱延鋼板を、高能率にて低コストで製造する
方法に関するものである。

（従来の技術） この複合組織型高張力熱延鋼板は、マルテンサイト相お
よびベーナイト相のいずれか、または両方よりなる低温
変態生成物と、フェライト相との混合組織を有し、前記
低温変態生成物が鋼の強化に関与し、フェライト相が鋼
に延性を与える役割を果たすものである。

従来、上記の複合組織型熱延鋼板の製造には、幾多の方
法が提案されている。それらは例えば特公昭５６−１３
６９２９号公報などにその代表例がみられるごとく、Ａ
ｒ３変態点以上の最終仕上げ圧延温度を終了した鋼板を
、直ちに１０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度でＡｒ’変態点
以下の温度まで急冷し、３００〜１５０℃の範囲で捲き
取る方法が知られている。

上記公報に見られる低ＹＲｗ４板は、自動車部品等にプ
レス加工される薄肉材（ｔ　＝２．０ｍｍ）に関するも
ので、引張り強さ６０〜７５ｋｇ／−でＹＲが５８〜Ｂ
３％という特性を持っている。

市場の鋼材に対する特性要求は、年々厳格化の傾向にあ
るが、この中には要求特性はそのままで特性そのものが
厳しくなるものに加えて、新しい特性を持った品種を要
求される場合がある。

後者の１例として、引張り強さ６５　ｋｇ　／−以上で
かつ低ＹＲで板厚６ｍｍ以上の厚肉電縫鋼管がある。

これは、建築用として使用されるもので、耐震構造上低
ＹＲが必要となる。電縫ｎ４管の製造を考えた時、素材
ホットコイルからパイプに成形する際の加工硬化により
、当然のごと＜ＹＲが上昇する。

さらに実際の使用が角管であり、丸管からさらに角管に
成形されることを考えると、成形でのＹＲの上昇はある
程度必須と考えられる。成形に関しては、現在までに加
工硬化を最小限に押える、電縫鋼管の成形が種々検討さ
れているものの、最大のポイントは素材・ホットコイル
の極限までの低ＹＲ化と、成形歪の極小化の組合せであ
る。

成形歪を同一にすれば、素材の低ＹＲ化はそのまま製品
の低ＹＲ化につながると考えられ、そのためにも現状の
ホットコイルのＹＲをさらに低下させる必要が出てきて
いる。そのため、現状で６０％のＹＲを５５％に、さら
に５０％に低下させる必要がある。

（発明が解決しようとする課題） しかして、このような要望を満足する熱延鋼板の製造手
段がなく早急な確立が望まれており、本発明はこの要望
を達成する安価な製造方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は重量％にて、Ｃ：　０．０５〜０．２０％、Ｓ
ｉ１０，１０〜０．５Ｑ％、Ｍｎ：Ｑ、５０〜２．００
％、Ｍｏ：Ｑ、０３〜０．５０％、ＴＩ：０．００５〜
０．０３０％、Ａｇ：０．Ｏ０５〜ｏ、ｏｇｏ％、Ｎ　
：　０．００８０％以下を基本成分として含有し、さら
Ｅ　Ｃａ：ｏ、００１０〜０．００８０％、希土類元素
：０．００１０〜０．００８０％からなる介在物形態制
御元素群並びにＣｕ：０．１０〜０．５０％、Ｎｌ：０
．１０〜３．００％、Ｃｒ：０．１０〜３．００％から
なる強度改善元素群のいずれかの元素群のうち１種また
は２種以上あるいは両光素群からそれぞれ選んだ２種以
上の元素を含有し、残部Ｆｃおよび不可避不純物からな
る鋼を、最終仕上げ圧延温度がＡｒ３変態点以上の温度
となる条件にて熱間圧延し、圧延後Ａｒ３変態点未満ま
で無注水放冷を行い、その後捲き取りまでの平均冷却速
度１５℃／　ｓｅｅ以上で冷却し、１５０℃未満で捲き
取ることを特徴とする低降伏比複合組織型高張力厚肉熱
延鋼板の製造方法である。

（作　　用） 従来Ａ「３変態点以上で圧延終了し、１０℃／ｓｅｃ以
上の冷却速度でＡｒ’変態点以下まで急冷することによ
って、高強度のわりに高延性でかつ低ＹＲ化が図られる
ことが知られているが、この方法で製造されたものは鋼
板中の固溶Ｃと固溶Ｎが増加するために、圧延後捲き戻
し、形状矯正等を受けると、歪時効によって延性の劣化
と降伏点の上昇をもたらし、所望の低ＹＲが得られない
ことが知られている。

本発明は、この歪時効による降伏点上昇並びに延性劣化
の少ない、引張り強さ０５　ｋｇ　／−以上の複合組織
型高強度厚肉熱延鋼板を得るため、種々試験の結果、圧
延後の空冷と超低温捲き取りによって達成できることを
見いだしたものである。

すなわち、Ａ　ｒ　ａ変態点以上で熱間圧延を終了し、
引き続いてＡ　ｒ　ａ変態点未満まで無注水放冷した後
、１５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷した場合には、
急冷前に一部フエライトが析出し、残部オーステナイト
に炭素を濃化させることが可能となり、その後の冷却時
に生成する第２相の強度が高まること、またこれによっ
て生成するフェライトは急冷時に生成するフェライトに
比較して軟らかくかつその分率も高く、第２相の硬化と
あわせて一段と低ＹＲ化が可能であるという知見を得た
。

このようにした後コイルに捲き取られるが、捲き取り後
の熱履歴を考えると、捲き取り温度、コイルの大きさに
もよるが、常温まで冷却するのに数十時間を要し、かな
り冷却速度の遅い自己焼鈍になっている。

つまり、捲き取り温度の上昇は第２相の軟化を招く恐れ
があり、これにつき調査した結果、１５０℃未満の超低
温まで冷却した後、コイルに捲き取った場合自己焼鈍が
なく、第２相の軟化も発生しないことを知見したのであ
る。

本発明はこのように、圧延、冷却条件の限定を主要な要
素とするが、成分組成の上では、Ｔ１を添加して鋼中の
固溶ＮをＴｉＮとして固溶し歪時効を防止することの他
に、焼入性向上作用のあるＭｏを添加した鋼を出発材料
とすることにより、延性の劣化や降伏点上昇を抑制、と
同時に第２相の強度を上昇させることが可能で、結果と
してより低ＹＲ化が可能であるとの知見を得て、前記の
如き発明を完成させたものである。

つぎに、この発明の方法において鋼の成分組成範囲、熱
間圧延条件および冷却条件を上記の通りに限定した理由
を説明する。

Ｃ成分には複合組織中の低温変態生成物の体積率を増大
させ、鋼板の強度を高める作用があり０．０５％以上必
要であるが、０．２０％を超えると成形性を損なうため
、０．０５〜０．２０％とした。

Ｓ１成分には、固溶体強化作用により、鋼板の強度およ
び延性を改善する作用があり、０，１０％以上必要であ
るが、０．５０％を超えて含有させると、鋼板の靭性が
劣化するようになるため、その含有量を０．１０〜０．
５０％と定めた。

Ｍｎ成分には、熱間圧延後冷却時の焼入性を向上させて
マルテンサイトおよび下部ベーナイト組織を得やすくす
る作用があるが、その含有量が０．５０％未満では前記
作用にその効果が得られず、一方２．０％を超えて含有
させると、製鋼作業が困難となるばかりでなく、経済的
でないことから、その含有量を０．５〜２．０％と定め
た。

Ｍｏ成分にもＭｎと同様、熱間圧延後冷却時の焼入性を
向上させてマルテンサイトおよび下部ベーナイト組織を
得やすくする作用があるが、その含有量が０．０３％未
満ではその効果が得られず、一方０．５０％を超えて含
有させると、強度が出すぎることおよび経済的でないこ
とから、その含有量を０．０３〜０．５０％と定めた。

ＴＩ酸成分は、高温度域にて鋼板中の固溶窒素と容易に
結合してＴｉＮを形成し、固溶窒素を減少させる効果が
あるが、その含有量が０．００５％未満ではその効果が
なく、また通常この発明の鋼における窒素含有量は０．
００８０％以下なので、これに見合うＴ１含有量として
、その上限値を０．０３０％と定めた。

ＡｆＩ成分は、製鋼段階の脱酸のために必要であり、下
限を０．００５％とした。また、０．００８０％を超え
て含有されると介在物の量が増加して鋼の清浄性が失わ
れること、および製鋼作業に支障をきたすこと等から、
その範囲を０．００５〜０．０８０％とした。

Ｃａ、希土類元素は、鋼中の介在物の形態を制御して、
素材の靭性を改善する効果があり、そのためにＣａ、希
土類０元素とも０．００１０％以上添加される場合があ
る。ただし、０．００８０％を超えて添加されると、鋼
の清浄性そのものが劣化するので、その範囲を０．００
１０〜ｏ、ｏｏｇｏ％とした。

Ｃｕ、Ｎｌ　、Ｃｒはいずれも、鋼の強度向上のために
添加される元素である。Ｃｕは０．１０％未満では効果
がなく、０．５０％を超えると熱間加工性に悪影響を及
ぼすので、０．１０〜０．５０％の範囲に限定する。Ｎ
１は０．１０５未満では効果がなく、３．００％を超え
るとコストが高くなるので、ｏ、ｉｏ〜３．００％の範
囲に限定する。Ｃｒは０．１０％未満では効果がなく、
３．０％を超えると鋼の靭性を劣化させるので、０．１
０〜３．００％の範囲に限定する。

以上の成分を基本成分とする鋼の溶製は、転炉、平炉、
電気炉のいずれでもよく、さらに鋼片の製造は造塊十分
塊＋圧延、あるいは連続鋳造＋圧延のいずれによっても
よい。

熱間圧延に際しては、圧延開始温度に特に制限はないが
、最終仕上げ圧延温度がＡ　ｒ　ａ変態点より低い温度
で圧延を行なうと、この圧延はフェライト域での圧延を
含み、初析フェライトが加工された組織が存在するよう
になり、鋼に延性を与えるべきフェライト相が硬化し、
最終的に低ＹＲを得られないことから、熱間圧延におけ
る最終仕上げ圧延温度をＡ　ｒ　ａ変態点以上と定めた
。

最終仕上げ圧延直後に空冷を取入れ、Ａ　ｒ　ａ変態点
未満まで冷却しその後急冷することにより、冷却前にす
でに一部フエライトを析出させ、残部オーステナイトに
炭素を濃化させ、その後の急冷時に生成する第２相の強
度を高めることができる。

しかもこれにより生成するフェライトは、冷却時に生成
するフェライトに比較して軟らかく、またその分率も高
く、第２相の硬化とあわせて、より低ＹＲ化することが
できる。

この放冷は、Ａ「　変態点以上からＡ　ｒ　３変態点を
通過するまで放冷すればよく、通過後は生産性を損なわ
ない範囲で水冷に移行すればよい。

Ａ　ｒ　ｓ変態点以上の温度より１５℃／ｓｅｃ未満の
冷却速度で冷却すると、フェライト・パーライト変態が
起こり、所望のマルテンサイト相およびベーナイト相の
いずれか、または両方よりなる低温変態生成物と、フェ
ライト相との複合組織を得ることができない。

捲き取り温度に関しては、１５０℃以上で捲き取ると、
急冷により強化された低温変態生成物が、捲き取り後の
自己焼鈍で軟化し、引張り強さが低ドして結果的に低Ｙ
Ｒを得ることができなくなるため、１５０℃未満で捲き
取る必要がある。

（実　施　例） それぞれ第１表に示される成分組成を持った鋼を転炉で
溶製した後、連続鋳造にてスラブとし、ついで第１表に
示される熱延条件および冷却条件にて圧延を施すことに
より、比較鋼板１〜３と本発明鋼板４〜１３をそれぞれ
製造した。

なお、比較鋼板１はＭｏ、Ｔｉを含有しないもの、比較
鋼ト２は捲き取り温度が１５０℃以上のもの、比較鋼板
３は仕上げ圧延後の冷却速度がＩＯ’Ｃ／ｓｅｅに満た
ないものである。

ついで、この結果得られた比較鋼板１〜３、本発明鋼板
４〜１３についての引張り試験結果を第１表にあわせて
示した。

第１表に示されるように、比較鋼板１〜３においては、
ＹＲ７０％前後と高くなっている。これに対して、本発
明鋼板４〜１３は、いずれも低ＹＲを有し、同時に良好
な延性を持っている。

上述のように、この発明によれば、高延性と低ＹＲを有
する複合組織型高張力厚肉熱延鋼板を効率よく、低コス
トで製造することができるのである。

（発明の効果） 上述のように、本発明により、高延性と低ＹＲを有する
複合組織型高張力厚肉熱延鋼板を効率よく、低コストで
製造することを可能にしたものであり、産業の発展に貢
献するところ極めて大なるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％にて、 Ｃ：０．０５〜０．２０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．５０〜２．００％、 Ｍｏ：０．０３〜０．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、 Ｎ：０．００８０％以下 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、最終仕上
   げ圧延温度がＡｒ＿３変態点以上の温度となる条件にて
   熱間圧延し、圧延後Ａｒ＿３変態点未満までの無注水放
   冷を行い、その後捲き取りまでの平均冷却速度を１５℃
   ／ｓｅｃ以上で冷却し、１５０℃未満で捲き取ることを
   特徴とする低降伏比複合組織型高張力厚肉熱延鋼板の製
   造方法。 ２、重量％にて、 Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％と希土類元素：０
   ．００１０〜０．００８０％からなる介在物形態制御元
   素群のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅお
   よび不可避的不純物からなる鋼である請求項１記載の低
   降伏比複合組織型高張力厚肉熱延鋼板の製造方法。 ３、重量％にて、 Ｃｕ：０．１０〜０．５０％、 Ｎｉ：０．１０〜３．００％、 Ｃｒ：０．１０〜３．００％ からなる強度改善元素群のうちの１種または２種以上を
   含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であ
   る請求項１記載の低降伏比複合組織型高張力厚肉熱延鋼
   板の製造方法。 ４、重量％にて、 Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％と希土類元素：０
   ．００１０〜０．００８０％からなる介在物形態制御元
   素群のうちの１種または２種以上を含有し、さらにＣｕ
   ：０．１０〜０．５０％、Ｎｉ：０．１０〜３．００％
   、Ｃｒ：０．１０〜３．００％からなる強度改善元素群
   のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび
   不可避的不純物からなる鋼である請求項１記載の低降伏
   比複合組織型厚肉高張力熱延鋼板の製造方法。