JPH0610304B2 - 低降伏比非調質鋼の製造方法 - Google Patents

低降伏比非調質鋼の製造方法

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JPH0610304B2
JPH0610304B2 JP62055428A JP5542887A JPH0610304B2 JP H0610304 B2 JPH0610304 B2 JP H0610304B2 JP 62055428 A JP62055428 A JP 62055428A JP 5542887 A JP5542887 A JP 5542887A JP H0610304 B2 JPH0610304 B2 JP H0610304B2
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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
造物の安定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以上の鋼材の開発が盛んであ
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30
%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0.3m3
/m2・分以上で冷却開始し、鋼板温度が250℃以下に
なるまで冷却し、その後焼もどし熱処理を行うことを特
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、加えて冷却
停止温度を低くし、その後焼もどし処理を施すことによ
り、低降伏比を維持したまま低温靱性を向上できるもの
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0.5%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0.5%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−熱処理によって低降伏比と、
良好な低温靱性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。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1
200℃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90
0℃〜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250℃以下としたの
は、250℃を超える高温域で冷却停止し、その後焼も
どし熱処理を行うと強度が若干低下すると同時に、低温
靱性が劣化するからである。ここで水冷停止温度を35
0〜600℃とする方法を取らずに、250℃以下まで
水冷し、その後焼もどし熱処理を行う方法を採用したの
は、後者の方が前者に比べてより低温靱性が向上するか
らである。
尚、焼もどし温度はAc1以下とする。
(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級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、I1、J1、K1、L1、M1、N
1、O1、P1、Q1、R1、S1、T1、U1は本発
明実施例であり、それぞれ50kgf/mm2、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高
くなりすぎた例であり、強度が若干低く低温靱性が低
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、強制圧延−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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量比にて、 C:0.03〜0.30%、 Si:0.05〜0.60%、 Mn:0.50〜2.5%、 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間で圧
    延終了する場合、900℃〜Ar間では仕上板厚に対し3
    0%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−20℃〜Ar−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250℃以下にな
    るまで冷却し、その後焼もどし熱処理を行うことを特徴
    とする低降伏比非調質鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】重量比にて、 C:0.03〜0.30%、 Si:0.05〜0.60%、 Mn:0.50〜2.5%、 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間で圧延終了する
    場合、900℃〜Ar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
    −20℃〜Ar−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250℃以下になるまで
    冷却し、その後焼もどし熱処理を行うことを特徴とする
    低降伏比非調質鋼の製造方法。
  3. 【請求項3】重量比にて、 C:0.03〜0.30%、 Si:0.05〜0.60%、 Mn:0.50〜2.5%、 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間で圧延終了する場
    合、900℃〜Ar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
    −20℃〜Ar−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250℃以下になるまで冷
    却し、その後焼もどし熱処理を行うことを特徴とする低
    降伏比非調質鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】重量比にて、 C:0.03〜0.30%、 Si:0.05〜0.60%、 Mn:0.50〜2.5%、 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間で圧延終了する場
    合、900℃〜Ar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
    −20℃〜Ar−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250℃以下になるまで冷
    却し、その後焼もどし熱処理を行うことを特徴とする低
    降伏比非調質鋼の製造方法。
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