JPH04202619A - 耐溶接割れ性の優れた低降伏比60Kgf/mm↑2級鋼板の製造方法 - Google Patents

耐溶接割れ性の優れた低降伏比60Kgf/mm↑2級鋼板の製造方法

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JPH04202619A
JPH04202619A JP33630490A JP33630490A JPH04202619A JP H04202619 A JPH04202619 A JP H04202619A JP 33630490 A JP33630490 A JP 33630490A JP 33630490 A JP33630490 A JP 33630490A JP H04202619 A JPH04202619 A JP H04202619A
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Kazuhiko Yano
和彦 矢野
Shigeo Okano
岡野 重雄
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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、高層ビルなとの建築構造物に使用される低降
伏比60kgf/mm’級鋼板の製造方法に関し、さら
に詳しくは、母材の降伏比か80%以下で、エレクトロ
スラグ溶接のような大入熱溶接継手において良好な継手
靭性を育する耐溶接割れ性の優れた低降伏比60kgf
/mm2級鋼板の製造方法に関するものである。
(従来の技術) 建築物の高層化にともなって、鉄骨に使用される鋼板か
厚肉化・高強度化しており、例えば超高層インテリジェ
ントビルのボックス柱には、板厚が100mmの低降伏
比60kgf/mm’級鋼板が採用され始めている。
さらに、人手不足の深刻化にともなって、2に極のサブ
マージアーク溶接やエレクトロスラグ溶接等の大入熱溶
接の採用の気運か強くなってきた。しかしなから、大入
熱溶接化にともなって溶接熱影響部の脆化たけてなく、
ボックス柱の角継手溶接部において、第1図に示す微小
な割れか発生するという問題が顕在化している。この種
の割れは、鋼板の非金属介在物や偏析ならびに溶接材料
からの水素と関係かあるといわれているか、その原因は
明確にはなっていない。
また、建築用鋼板には、地震時の構造物の変形能の観点
から、80%以下の降伏比か要求されている。したかっ
て、60kgf/mm2m鋼板の降伏比を下げるために
、通常の焼入れ・焼きもどし処理に加えてAcz〜Ac
+変態点温度範囲に加熱保持後、冷却することによって
、降伏比の低いフェライトを鋼・中に含有させる種々の
方法か提案されている。
例えば、特開昭55−97425号公報は、950℃以
下での累積圧下率25%以上の圧延を行い、Acs〜A
c1変懸点温度範囲に加熱保持後空冷以上の冷却速度で
冷却し、次いて、Ac、変態点温度以下で焼きもどすこ
とによって、低降伏比化を図ったものである。また、特
開昭64−52023号公報は、制御圧延後直ちに焼入
れし、次いて、Ac、〜Ac+変態点温度範囲に加熱保
持後水冷し、さらに、Act変懸点温度以下て焼きもど
すことによって、低降伏比化を実現させたものである。
(発明か解決しようとする課題) しかし、前記のような極厚・高強度鋼板を従来の焼入れ
焼きもどし法によって製造する場合、Ceq、 (炭素
当量)か非常に高くなるため、溶接低温割れを防止する
だめの予熱や溶接継手靭性を確保するための溶接入熱量
の制限が不可欠となり、溶接施工および施工管理か非常
に面倒になるという問題がある。
また、特開昭55−97425号公報や特開昭64−5
2023号公報で提案している製造方法には、前記のホ
ックス柱の角継手溶接部に発生する微小割れ防止策か何
ら取られていない。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、化学成分の規制、偏析の軽減、圧延条件の適正化に
よって、ホックス柱の角継手溶接部に発生する微小割れ
を防止した耐溶接割れ性の優れた低降伏比60kgf/
mm2級鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明者らはホックス柱の角継手溶接部に発生する微小
割れを防止しするために、鋼片の加熱温度と加熱時間を
制御して、偏析の軽減を図り、焼入れ焼きもとしにおけ
るNbの析出強化を活用して、Ceq、を下げることに
よって、耐溶接割れ性の優れた低降伏比60kgf/m
m’級鋼板の製造が可能であるという知見を得て本発明
に至ったものである。
第1発明は、C:0.10〜0.18%、Si:0.0
5〜0.50%、Mn:0.70〜1.50%、P:0
.010%以下、S:0.002%以下、Nb :0.
005〜0.030%、Ca :0.0010〜0゜0
030%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
り、かつ、下記0式で規定されるCeq、の値か0゜4
5%以下を満足する鋼片を、1150〜1250″Cの
温度範囲に加熱し、2.5×T[T  鋼片厚C+++
m)]分間保持後、オーステナイトの再結晶温度域で全
圧下率60%以上を確保して、この再結晶温度域で圧延
を完了し、その後、Ar3変態点以上の温度がら5〜3
0℃/seeの範囲の冷却速度で、400”C以下の温
度まで冷却し、さらにAc、〜Ac+変態点温度範囲に
加熱後水冷し、ついて、Ac、変態点温度以下で焼きも
としする耐溶接割れ性の優れた低降伏比6゜kgf/m
m’ mll!板の製造方法である。
Ceq、 ==C+Si/24+Mn/6+Ni/40
+Cr15+Mo/4+V/14   ■第2発明は、
Cu:0.30%以下、Ni :0.50%以下、Cr
:0.30%以下、Mo:0.30%以下、V:0.0
5%以下を含有する請求項(1)の耐溶接割れ性の優れ
た低降伏比60kgf/mm”板鋼板の製造方法である
(作用) 以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明における化学成分の限定理由について説明
する。
Cは、強度上昇に寄与する元素であるが、含有量か0,
10%未満では強度を確保することが困難であり、0,
18%を超えて多量に含有すると鋼の靭性および溶接性
を劣化させる。したかつて、C含有量は0.05〜0.
20%の範囲とする。
Slは、脱酸元素として製鋼時に不可欠の元素であるか
、含有量が0.05%未満てはこの効果は少なく、また
、0.50%を超えて過多に含有すると、鋼の靭性を劣
化させる。したかつて、Si含有量は0゜05〜0.5
0%の範囲とする。
Mnは、脱酸および強度確保のために必要な元素である
か、含有量か0.70%未満ではこのような効果か十分
に得られず、また、1.50%を超えて過多に含有する
と、鋼の靭性を劣化させる。したかつて、Mn含有量は
0.70〜150%の範囲とする。
Pは、偏析を助長し、鋼内部に局部的な硬さ上昇を引起
して、大入熱溶接時の溶接熱影響部に微小な割れを発生
させやすくするので、上限を0.010%とする。
Sは、鋼中に非金属介在物として含有されるか、特に、
MnSは大入熱溶接時の溶接熱影響部に発生する微小な
割れの起点となるため、極力低減することか望ましい。
したかつて、本発明においては、Sの上限を0.002
%とする。
Nbは、加熱時にオーステナイト粒の粗大化を防止する
ことによって、鋼の靭性を向上させるとともに、焼入れ
後の焼きもどし過程において炭窒化物の微細分散析出に
よって強度を上昇させる。本発明においては、少なくと
も、0.005%の含有量か必要であるが、0.030
%を超えて過多に含有するときは溶接性を劣化させる。
したかって、Nb含有量は0.005〜0.030%の
範囲とする。
Caは、微小な割れの起点となるMnSのような硫化物
系介在物の形態制御に有効であるが、多量に含有すると
鋼中に巨大な介在物を形成して鋼の性状を悪化させる。
したがって、Ca含有量は0.0010〜0.0030
%の範囲とする。
Cu、 Ni、 CrSMo、Vなどの元素は、厚肉鋼
板の板厚中心部の強度低下を抑制する作用があるか、何
れも高価なため、含有量はそれぞれCuは0.30%以
下、Ni1;!0.50%以下、Crは0.30%以下
、MOは0゜30%以下、■は0.05%以下とする。
ただし、これらの元素は、上記含有量の範囲内て、0式
で定義されるCeqか045%以下を満足しなければな
らない。Ceqか0.45%を超えると溶接性か低下し
、小人熱溶接時の硬化割れや大入熱溶接時の水素に起因
する微小な割れが発生しやすくなる。したかって、Ce
q、は0.45%以下とする。
つぎに、本発明における製造条件について説明する。
本発明では、微小な割れの発生を助長する鋼中のミクロ
偏析の低減を図るため、鋼片の加熱温度と保持時間をつ
ぎのように限定する。すなわち、鋼片を1150〜12
50℃の温度範囲に加熱し、2.5×T[T:鋼片厚(
mm)]分間保持する。この加熱と保持によって、Cや
Pなどの偏析しやすい元素か拡散され、ミクロ偏析が低
減して、鋼中の異常な硬化部が減少する。なお、限定し
た条件よりも低温度での加熱や短時間での保持ては、上
記元素の拡散か不十分となり、一方、高温度での加熱や
長時間での保持では、オーステナイト粒の粗大化か生じ
るため、靭性か劣化する。
本発明て、オーステナイトの再結晶温度域で圧延を行う
理由は、オーステナイト粒を微細な再結晶オーステナイ
ト粒にして靭性を確保するためてあり、安定して良好な
靭性を確保するためには、再結晶温度域で全圧下率60
%以上を確保する必要かある。
また、圧延完了後の冷却速度は、所望の焼入れ組織を得
るだには、Arz変態点以上の温度から5”C/sec
以上の冷却速度を必要とするか、冷却速度か30℃/s
ecを超えてもその効果か飽和する。また、冷却停止温
度は400℃を超えると所望の焼入れ組織か得られなく
なる。したかって、圧延完了後の冷却速度は、5〜30
℃/secの範囲に、冷却停止温度は400℃以下に限
定する。
本発明では、ミクロ組織に降伏比の低いフェライトを混
在させるため、二相域温度、すなわち、Act〜Aca
変態点温度範囲に加熱後水冷する。焼きもどし温度につ
いては、前段階での熱処理によって生じた鋼板中の残留
応力を低減して構造物の安全性を確保するために、Ac
+変態点温度以下とする。
なお、Acs変懸点、Ac+変聾点、Arz変態点の温
度は次式で定められる。
AC3(’C)=908−223.7CN38.5P+
30.5Su37.9V−34,4Mn−23,0Ni Ac、(”C)=723+22.03i−14,0Mn
−14,4Ni+23.3CrAr2(”C)=910
−310C−80Mn−20Cu−15Cr−55Ni
−80M。
ただし、各合金元素は含有量(%)で表す。
(実施例) 以下に、本発明の実施例について説明する。
供試鋼板は第1表に示す化学成分を存する鋼片を第2表
に示す圧延条件、冷却条件にしたかって、板厚50〜1
00mmに仕上げたものである。これらの鋼板から試験
片を採取し、母材の引張試験および衝撃試験、溶接性確
認のための最篇硬さ試験、二電極サブマージアーク溶接
継手の引張試験および衝撃試験を行い、さらに、ホック
ス柱の微小割れの観察を行った。その結果を第2表に併
記する。なお、最高硬さ試験はJIS Z 3101に
より、二電極サブマージアーク溶接はホックス柱の角継
手を想定して、入熱量170kJ/Cmで行った。
第1表に本発明法A−Dおよび比較例E−Hの化学成分
、Ceq、を、第2表に圧延条件、冷却条件、母材の機
械的性質、溶接性および溶接継手性能をそれぞれ示す。
(以下余白) 第1表の比較例EはC、Mn、 Ceqか高く、Fおよ
びGは不純物であるPあるいはSか多く、HはNbか添
加されてない例である。
第2表において、鋼記号AI、A2は、第1表の鋼記号
へに対して異なる製造条件を適用したことを意味してお
り、鋼記号B1、B2、以下同様である。
第2表から明らかなように、本発明法(AI、B1、C
I、DI)は、いずレモ引張強す(Ts)は60kgf
/mm2以上であり、降伏比(YR)は70〜75%と
安定して低く、vTrsも低温側にあって靭性も良好で
ある。また、最高硬さは低く溶接性は良好で、溶接継手
強度および靭性(vEo)も良好で、ボックス柱の微小
割れは認められ充い。
比較例A2は、加熱温度か高いため、オーステナイト粒
か粗大化したため、靭性(vTrs)が劣化している。
比較例B2は、鋼片の加熱時間が短いため、ミクロ偏析
の低減が不十分となり、ボックス柱の微小割れか認めら
れる。比較例c2は、フェライトの生成に必要なAC2
〜Ac、変態点温度域での加熱とその後の水冷かないた
め、降伏比か高い。比較例D2は、圧延終了後の冷却速
度が遅いため、焼入れ組織か得られず引張強さか60k
gf/mm2未満と低い。比較例Eは、Ceqか高いた
め、最高硬さか高く溶接性か悪い。また、比較例Fおよ
びGは、それぞれPあるいはSか多く、割れの起点とな
る偏析による硬化部あるいは非金属介在物か多数存在し
ているため、ホックス柱の微小割れか認められる。比較
例Hは、Nbか添加されていないため、微細な再結晶オ
ーステナイト粒が得られず、靭性か劣化し、また、Nb
の炭窒化物の析出強化作用か得られず強度も低下してい
る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、鋼片の加熱温度と加熱
時間を制御して、偏析の軽減を図り、焼入れ焼きもとし
におけるNbの析出強化を活用して、Ceq、を下げる
ことによって、低降伏比60kgf/mm2級鋼板を製
造するもので、本発明によれば、従来の低降伏比60k
gf/mm’級鋼板と同等の強度と靭性を維持し、かっ
、良好な溶接性を有し、大入熱溶接時の継手靭性か良好
で、ホックス柱の角継手溶接部に溶接割れか発生しない
耐溶接割れ性の優れた低降伏比60kgf/mm2級鋼
板の製造か可能であるという優れた効果を有するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、建築用鉄骨のホックス柱の角継手溶接部に発
生した微小割れを示す図である。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼折 代 理 人 弁理士  金欠 章− 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.10〜0.18%、Si:0.05〜0
    .50%、Mn:0.70〜1.50%、P:0.01
    0%以下、S:0.002%以下、Nb:0.005〜
    0.030%、Ca:0.0010〜0.0030%を
    含有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、かつ、
    下記〔1〕式で規定されるCeq.の値が0.45%以
    下を満足する鋼片を、1150〜1250℃の温度範囲
    に加熱し、2.5×T[T:鋼片厚(mm)]分間保持
    後、オーステナイトの再結晶温度域で全圧下率60%以
    上を確保して、この再結晶温度域で圧延を完了し、その
    後、Ar_3変態点以上の温度から5〜30℃/sec
    の範囲の冷却速度で、400℃以下の温度まで冷却し、
    さらに、Ac_3〜Ac_1変態点温度範囲に加熱後水
    冷し、ついで、Ac_1変態点温度以下で焼きもどしす
    ることを特徴とする耐溶接割れ性の優れた低降伏比60
    kgf/mm^2級鋼板の製造方法。 Ceq.=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+C
    r/5+Mo/4+V/14・・・〔1〕(2)Cu:
    0.30%以下、Ni0.50%以下、Cr:0.30
    %以下、Mo:0.30%以下、V:0.05%以下を
    含有することを特徴とする請求項(1)の耐溶接割れ性
    の優れた低降伏比60kgf/mm^2級鋼板の製造方
    法。
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