JPH0610303B2

JPH0610303B2 - 低降伏比非調質鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH0610303B2
Application number: JP62052856A
Authority: JP
Inventors: 幸男冨田; 良太山場
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1987-03-10
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS63219523A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は低降伏比非調質鋼の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術）近年造船、産業機械等の各分野にわたって、競争力向上
のため溶接施工の減少、曲げ加工性を代表として鋼材特
性の極限追求、溶接性の向上および鋼材コストの低減な
ど各種の要求が強まっている。このうち厚鋼板の曲げ加
工性改善のためには、７０％未満の低降伏比を有する厚
鋼板の開発が必要である。また、建築、橋梁分野では構
造物の安全性向上のため降伏比の低下が望まれている。

最近造船用、ラインパイプ用等を中心として母材低温靱
性、溶接性改善を狙いとした鋼板圧延後の加速冷却技術
を用いた強度５０kgf／mm²以上の鋼板の開発が盛んであ
るが、曲げ加工性の良好な低降伏比鋼板の製造について
は検討されていない。

従来の制御圧延−制御冷却プロセスにおいては、低温靱
性向上のため熱間圧延で、できる限り細粒にすると共
に、オーステナイト一相域から加速冷却することが採用
されている。

しかしながらこの方法によっても、フェライトの細粒化
と硬化及び一部パーライトのベーナイト化によって降伏
点が上昇し、降伏比の上昇となって曲げ加工性が低下す
る問題がある。

本発明者等の一部は特開昭５９−２１１５２８号公報に
おいて、制御圧延−制御冷却プロセスを用いて降伏点を
低下させる方法について検討した結果、同じく細粒フェ
ライトで良好な低温靱性を得ながらかつ低降伏点で低降
伏比を有する強度50kgf／mm²以上の鋼板の製造方法を開
発した。

すなわち、９００〜１２００℃で加熱した後、Ar₃以上
で３０％以上の累積圧下を行ない細粒化を図った後、Ar
₃以下まで空冷して軟い初析フェライトを適切に析出せ
しめ、その強制冷却を行なうと、軟い初析フェライトと
残部オーステナイトから得られるフェライト−パーライ
ト−ベーナイトの適切な混合によって得られる組織によ
り、引張強さおよび低温靱性の低下なく、降伏点のみ低
下することを知見したものであった。

（発明が解決すべき問題点）しかし、その後のさらに低降伏比に対する要求に対し、
種々検討した結果、９００℃からAr₃の温度範囲での３
０％以上の累積圧下により、フェライト及び第２相の炭
化物が必要以上に細粒化、微細化する。低降伏比にする
ためには低降伏点で高引張強さである必要がある。そし
て降伏点はフェライト部分で、引張強さは第２相の炭化
物（特に高炭素の島状マルテンサイト）で決まる。

そのため必要以上にフェライトが細粒化すると高降伏点
となると同時に、第２相の炭化物の微細化で、焼もどし
による炭化物の分解が促進されるため低引張強さとな
る。その結果として高降伏比となる。

（問題点を解決するための手段）本発明はこのような要望を満たすべく、低降伏比を有す
る強度５０kgf／mm²以上の鋼板の製造を可能としたもの
であり、その要旨とするところは、重量比にて、Ｃ：
０．０３〜０．３０％，Si：０．０５〜０．６０％，M
n：０．５０〜2.5％，Al：０．００５〜0.1％を含み、
残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を、９００〜１２
００℃で加熱し熱間圧延において９００℃を超える温度
で圧延終了するか、もしくは９００℃〜Ar₃間で圧延終
了する場合、９００℃〜Ar₃間では仕上板厚に対し３０
％未満の累積圧下率とし、その後空冷して鋼板表面温度
がAr₃−２０℃〜Ar₃−８０℃の間から、水量密度０．３
m³／m²・分以上で冷却開始し、鋼板温度が３５０〜６０
０℃間で冷却停止することを特徴とする低降伏比非調質
鋼の製造方法にある。

第２発明は上記第１発明の成分に更にＣｕ：2.0％以
下、Ｃｒ：1.0％以下、Ｍｏ：0.50以下、Ｎｂ：0.1％以
下、Ｖ：0.1％以下、Ｔｉ：0.15％以下からなる強度改
善元素群の一種又は二種以上含有せしめた。

また、第３発明は第１発明の成分に更にＮｉ：4.0％以
下、Ｃａ：0.01％以下からなる靱性改善元素群を一種又
は二種含有せしめた。

また第４発明は第１発明の成分に更にＣｕ：2.0％以
下、Ｃｒ：1.0％以下、Ｍｏ：0.50％以下、Ｎｂ：0.1％
以下、Ｖ：0.1％以下、Ｔｉ：0.15％以下からなる強度
改善元素群の一種又は二種以上と、Ｎｉ：4.0以下、Ｃ
ａ：0.01％以下からなる靱性改善元素群を一種又は二種
含有せしめたことを特徴とする低降伏比非調質鋼の製造
方法。

（作用）本発明は主として９００℃を超えると温度で圧延を行な
い、９００℃以下の温度で圧延する場合には、圧下量を
低く規制することによって、必要以上のフェライトの細
粒化および第２相の炭化物の微細化を押さえ低降伏比鋼
板の製造をねらったものである。

次に本発明における成分限定理由を述べる。

ｃは強度確保のため０．０３％以上は必要であるが、多
くなると鋼の靱性および溶接性を害するもので含有量は
０．３０％を上限とする。

Siは脱酸のため０．０５％以上は必要で添加されるが、
多くなると溶接性を損なうので含有量は０．６％以下と
する。

Mnは安価に強度をあげる元素として有用であり、強度確
保のため0.61％以上は必要であるが多くなると溶接性を
損うので含有量は2.5％以下とする。

Alは脱酸のため０．００５％以上必要があるが、多くな
ると鋼中介在物が多くなりすぎ、鋼の性質を悪化させる
ため0.1％を上限とする。

本発明は以上の元素を基本成分として含有した鋼を、本
発明で限定する加熱−圧延−熱処理し、低降伏比を確保
するものであるが、鋼の要求特性によって以下の元素を
１種又は２種以上添加することができる。

Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉは強度を改善する均
等的作用を有し、一種又は二種以上添加されるが各元素
の添加量は次のように制限する。

Ｃｕは2.0％を超えて添加しても強度の上昇代がほとん
どなくなるので、含有量の上限は2.0％とする。Ｃｒは
多くなると低温靱性、溶接性を阻害するため含有量は1.
0％を上限とする。Ｍｏは多くなると溶接性を阻害する
ため含有量は0.5％を上限とする。Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉは多
くなると溶接性を阻害するためそれぞれ上限を0.1％，
0.1％、0.15％とする。

Ｎｉ，Ｃａは靱性を改善する均等的作用を有し一種又は
二種添加されるが各元素の添加量は次のように制限す
る。

Ｎｉは高価な元素であるため含有量は4.0％を上限とす
る。Ｃａは多くなると鋼中介在物を形成し、鋼の性質を
悪化させるため含有量は0.01％を上限とする。

次に本発明の重要な要件である加熱、圧延、冷却条件に
ついて述べる。

加熱温度はオーステナイト域で十分加熱できる温度とし
て下限を９００℃とした。一方温度が高すぎるとオース
テナイト粒が大きくなりすぎ、鋼の性質を劣化させるの
で１２００℃を加熱温度の上限とする。

圧延については９００℃を超える圧延と９００℃以下で
の圧延に分けられるが、低降伏比鋼板が使用されるよう
な用途では、９００℃を超える温度での制御圧延による
靱性向上で十分であり、９００℃超での圧延完了が望ま
しい。むしろ９００℃以下の制御圧延で累積圧下を３０
％以上にすると、必要以上のフェライトの細粒化と、第
２相の炭化物の微細化により高降伏比となる。そこで９
００℃〜Ar₃間の累積圧下率は仕上板厚に対して３０％
以下とする。

次に圧延後加速冷却に先立って空冷を施こすが、該空冷
は圧延直後からAr₃−２０℃〜Ar₃−８０℃の間のいずれ
かの温度まで空冷することが好ましく、これによって軟
い初析フェライトの適量の析出を行なわしめるものであ
る。

加速空冷開始温度の上限をAr₃−２０℃としたのは降伏
点を低くするためであり、下限をAr₃−８０℃としたの
は、これ以下の低い温度から冷却すると加速冷却の効果
がうすく引張強さが下がり、強度確保が困難なためであ
る。水量密度を０．３m³／m²・分以上としたのは、これ
以下では強度上昇が少ないためである。

また加速冷却の冷却停止温度を３５０〜６００℃とした
のは、３５０℃未満の低温域まで冷却すると低温靱性が
劣化するからであり、また６００℃を超える高温域で冷
却停止すると、強度上昇が不十分となるからである。

（実施例）次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。

第１表に供試材の化学成分を示し、第２表に加熱、圧
延、冷却条件と得られた鋼板の機械的性質を示す。

鋼Ａ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐは５０
kgf／mm²級、鋼Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，
Ｕは６０kgf／mm²の強度をねらった成分系で、第２表に
示す如く鋼板No.Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ
１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｉ１，Ｊ１，Ｋ１，Ｌ１，Ｍ
１，Ｎ１，Ｏ１，Ｐ１，Ｑ１，Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１
は本発明実施例であり、それぞれ５０，６０kgf／mm²級
鋼として充分な強度と良好な低温靱性を備え、本発明の
ねらいとする、７０％以下の低降伏比を達成している。

これに対し鋼板No.Ａ３は加熱温度が高すぎるため低温
靱性が低下している。Ａ４は９００〜Ar₃間の累積圧下
が高すぎるフェライトが細粒化しすぎて、高降伏点のた
め高降伏比となっている。

Ｂ２は強制冷却開始温度が高すぎた例であり降伏比が高
い。Ｂ３は強制冷却終了温度が低くなりすぎた例であり
強度が出すぎ低温靱性が低い。Ｃ２は強制冷却開始温度
が低すぎた例で強度が低く降伏比が高い。Ｃ３は水量密
度が低い例でありこのため強度が低く降伏比が高くなっ
ている。

（発明の効果）以上詳細に説明した通り、本発明は特別に高価な合金元
素を使用することなく、かつ圧延後再加熱処理を施こす
ことなく、５０kgf／mm²以上の高強度を有し、曲げ加工
性の良い低降伏比厚鋼板を制御圧延−制御冷却法で安価
に製造可能としたもので、産業上その効果の大きい発明
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比にて、Ｃ：0.03〜0.30％、Ｓｉ：0.05〜0.60％、Ｍｎ：0.60〜2.5％、Ａｌ：0.005〜0.1％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を、
900〜1200℃で加熱し、熱間圧延において900℃を超える
温度で圧延終了するかもしくは900℃〜Ａｒ_３間で圧延
終了する場合、900℃〜Ａｒ_３間では仕上板厚に対し30
％未満の累積圧下率とし、その後空冷して鋼板表面温度
がＡｒ_３−20℃〜Ａｒ_３−80℃の間から、水量密度0.3m
³／m²・分以上で冷却開始し鋼板温度が350〜600℃間で
冷却停止することを特徴とする低降伏比非調質鋼の製造
方法。
【請求項２】重量比にて、Ｃ：0.03〜0.30％、Ｓｉ：0.05〜0.60％、Ｍｎ：0.60〜2.5％、Ａｌ：0.005〜0.1％を含み更にＣｕ：2.0％以下、Ｃｒ：1.0％以下、Ｍｏ：0.50％以下、Ｎｂ：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ｔｉ：0.15％以下、からなる強度改善元素群の一種又は二種以上含有し、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を、900〜1200℃
で加熱し、熱間圧延において900℃を超える温度で圧延
終了するかもしくは900℃〜Ａｒ_３間で圧延終了する場
合、900℃〜Ａｒ_３間では仕上板厚に対し、30％未満の
累積圧下率とし、その後空冷して鋼板表面温度がＡｒ_３
−20℃〜Ａｒ_３−80℃の間から、水量密度0.3m³／m²・
分以上で冷却開始し、鋼板温度が350〜600℃間で冷却停
止することを特徴とする低降伏比非調質鋼の製造方法。
【請求項３】重量比にて、Ｃ：0.03〜0.30％、Ｓｉ：0.05〜0.60％、Ｍｎ：0.60〜2.5％、Ａｌ：0.005〜0.1％を含み更にＮｉ：4.0％以下、Ｃａ：0.01％以下からなる靱性改善元素群の一種又は二種含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなる鋼を、900〜1200℃で加
熱し、熱間圧延において900℃を超える温度で圧延終了
するかもしくは900℃〜Ａｒ_３間で圧延終了する場合、9
00℃〜Ａｒ_３間では仕上板厚に対し、30％未満の累積圧
下率とし、その後空冷して鋼板表面温度がＡｒ_３−20℃
〜Ａｒ_３−80℃の間から、水量密度0.3m³／m²・分以上
で冷却開始し、鋼板温度が350〜600℃間で冷却停止する
ことを特徴とする低降伏比非調質鋼の製造方法。
【請求項４】重量比にて、Ｃ：0.03〜0.30％、Ｓｉ：0.05〜0.60％、Ｍｎ：0.60〜2.5％、Ａｌ：0.005〜0.1％を含み更にＣｕ：2.0％以下、Ｃｒ：1.0％以下、Ｍｏ：0.50％以下、Ｎｂ：0.1％以下、Ｖ：0.1％以下、Ｔｉ：0.15％以下、からなる強度改善元素群の一種又は二種以上とＮｉ：4.0％以下、Ｃａ：0.01％以下からなる靱性改善元素群の一種又は二種を含有し、残部
Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を、900〜1200℃で
加熱し、熱間圧延において900℃を超える温度で圧延終
了するかもしくは900℃〜Ａｒ_３間で圧延終了する場
合、900℃〜Ａｒ_３間では仕上板厚に対し、30％未満の
累積圧下率とし、その後空冷して鋼板表面温度がＡｒ_３
−20℃〜Ａｒ_３−80℃の間から、水量密度0.3m³／m²・
分以上で冷却開始し、鋼板温度が350〜600℃間で冷却停
止することを特徴とする低降伏比非調質鋼の製造方法。