JPS59182916A - 高靭性高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

高靭性高張力鋼板の製造方法

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JPS59182916A
JPS59182916A JP5646583A JP5646583A JPS59182916A JP S59182916 A JPS59182916 A JP S59182916A JP 5646583 A JP5646583 A JP 5646583A JP 5646583 A JP5646583 A JP 5646583A JP S59182916 A JPS59182916 A JP S59182916A
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JP
Japan
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steel
temp
temperature
less
rolling
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Pending
Application number
JP5646583A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Nakamura
昌明 中村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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】 この発明は、板厚方向に硬さの不均一がない。
高靭性高張力低合金鋼板の製造方法に関するものである
近年、鋼構造物は益々大型化する傾向を見せており、こ
れに伴なって、使用される鋼材には、強度のより高いも
のが求められるようになってきた。
一般に、鋼材の強度を上昇させる方法として合金元素の
含有量を増加させるととが従来から実施されていたが、
この方法は鋼材の溶接性悪化を招くものであり、構造用
鋼材に適用するには好ましい手段であるとは言えないも
のであった。
そこで1合金元素の含有量を極力低減した上で鋼材に高
強度を確保する手段として、いわゆる「制御圧延」を実
施することが行われるようになつたが、使用される鋼板
の高強度化とともに厚肉化の要求が高捷ってくると、制
御圧延による効果にも限界を認めざるを得なくなり、別
の強化手段が望まれるようになった。
これに対処すべく生まれたのが、熱間圧延終了後に鋼板
を強制的に冷却することで高強度を達成しようとする方
法であった。
この圧延後強制冷却を施す方法は、制御圧延よりも更に
低い合金成分含有量下で高い強度を得ることができるが
、圧延後に鋼板表面から水冷を行うために板厚断面で硬
さ分布が異なることとなり。
得られる鋼板の表面が板厚中心部に比して硬化しやすい
という不都合な現象を伴なうものであった。 ゛このた
め、圧延後強制冷却を施す方法では、板厚方向の均質化
対策として。
■ 圧延後の冷却速度を遅くする(空冷よりは速いもの
の、焼入れ時よりも著しく遅い10〜b ■ 圧延仕上温度を低くすることによって板厚方向全体
にフエライトヲ析出させ、鋼材の焼入れ性を低下させる
、 等の方法がとられてきたが、前記0項に記載した手段で
は、焼入れ能の低下を主体とするもので、空冷状態に近
づけないと鋼板硬度の均質化がなされないものであり、
一方、前記0項に記載した手段では、結晶粒の微細化に
伴う鋼板全体の焼入れ性の低下を狙った本のでおるが、
低温圧延を行うためにシャルピー@盤試験片破断面にみ
られるセパレーションの発生が著しく、また板厚方向の
硬さ分布の不均一が軽減されるとはいえ、鋼板表面と板
厚中心部との差異は依然としてかなり顕著に存在するも
のであった。
このように、従来の[圧延後強制冷却を施して高張力鋼
板を製造する方法]では、低炭素当量化によって溶接性
向上を達成するととができはしたものの、いずれも焼入
れ性を低下させるものであるため、肝心の高強度確保の
点で未だ十分なものとは言えなかったのである。
本発明者等は、上述のような観点から、板厚方向での硬
さの不均一がなく、マ九セパレーションによる衝撃吸収
エネルギー値の低下を来たすこともなく、シかも溶接性
が良好な上、引張強度:50〜70 kgf/mW?級
の厚板鋼板として十分に満足できる強度を有する高靭性
高張力鋼板を提供すべく研究を行った結果。
低温加熱(1100℃以下の温度域への加熱)での熱間
圧延によって組織を微細化した低炭素当量の鋼材に、A
rs点直上の温度域にて表面と肉厚中心部との温度差が
40℃以上となるように急冷すると、その表面が(フェ
ライト+オーステナイト)組織、中心部がオーステナイ
ト組織となる。
そこで、更にこれを10%以上の圧下率で圧延すると、
鋼材表面部のフェライト変態が促進されたり歪が導入さ
れたりすることとなって、該表面部のみ焼入れ性が低下
する。従って、圧延終了後。
これに冷却速度の高い水冷を施せば鋼材中心部はオース
テナイト組織のままなので大きな焼入れ効果が発揮され
て硬度が上り1表面部は焼入れ性が低下しているので水
冷という強冷手段によっても過度の硬化を生ずることが
なく、全体として、板厚方向に硬度差のない高強度鋼板
を得ることができる、 との知見を得るに至ったのである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたもので套り。
C: 0.02〜0.15%(以下、成分割合を示すチ
は重散チとする)。
8i: 0.05〜0.50%、 Mn: 0.50〜
1.60%。
P : 0.030%以下、  S:o、oao%以下
を含有するとともに、必狭により。
Cu: 0.35 qb以下、   Ni: 2.5%
以下。
Cr; 1.2 %以下、    Mo: 0.6 %
以下。
V : 0.10%以下   Nb: 0.050 %
以下。
のうちの1種以上をも含有し。
Fe及びその他の不可避不純物:残り。
から成る成分組成の鋼を低温加熱後熱間圧延し。
その際、圧延後半に至って圧延材の温度がAr1点直上
の温度域にまで降下した時点で、該圧延材表面に強制冷
却を施して表面@度と肉厚中心部温度との温度差を40
℃以上とした後、更に10チ以上の圧下を加えて前記熱
間圧延を終了し、その後直ちに常温まで水冷することに
よって、高強度を有するとともに板厚方向に硬さの不均
一がなく。
浴接性、靭性ともに良好な高靭性高張力鋼板を得ること
に%徴を有するものである。
即ち、この発明の高靭性高張力鋼板製造工程は。
熱間圧延前の鋼片の加熱温度を1100℃以下の低温加
熱と【、た後、熱間圧延し、仕上圧延後半の総圧下率で
10%以上を残しており、かつArc変態点よりも10
〜60℃、好ましくは40℃程度高い温度域(例えば仕
上の3パス前)にて、鋼板表面を5例えば冷却速度:1
0℃/Sec以上で、望壕しくは通常の熱処理に用いら
れる焼入設備と同等の冷却能を有する冷却設備で急冷し
、鋼板表面と板厚中心の温度差を40℃以上とした直後
に仕上圧延を行ない、圧延歪による鋼板表面の焼入れ性
の低下或いはフェライト変態を局部的に促進させた後、
直ちに水冷を行うというものである。
次に、この発明の方法において、鋼の成分組成及び鋼板
製造条件を前記の如くに限定した理由を説明する。
A、鋼の成分組成 (a)  C C成分は鋼板に強度を確保するために必須の元素である
が、その含有量が0.021未満では十分な強度を確保
することが困難となり、他力0.15%を越えて含有さ
せると溶接性の劣化を招くことから、その含有量を0.
02〜0.15%と定めた。
(b)  8i 8i成分には、鋼の脱酸作用及び強度上昇作用があるが
、その含有量が0.05%未満では前記作用に所望の効
果が得られず、他力0.50%を越えて含有させると層
液性及び靭性の劣化を来たすことから、その含有量を0
.05〜0.50チと定めた。
(c)  Mn 鳩成分には、鋼の焼入れ性を向上して強度を高める作用
があるが、その含有量が0.501未満では前記作用に
所望の効果が得られず、他方1.6 %を越えて含有さ
せると浴接性の劣化を来たすことから、その含有量を0
.50〜1.60%と定めた。
(d)P、及びS これらの元素は、鋼の製造上避けることのできない不純
物であり、そのいずれもが0.030%を越えて含有さ
れると鋼板の靭性を著しく劣化するコトから、P : 
0.030%以下、 S : 0.Oao%以下とそれ
ぞれ上限を定めた。
(e)  Cu、Ni、Cr、Mo、 V 、及ヒNb
これらの成分は、鋼板の強度叫を向上する作用を有して
いるので、鋼板により高い強度を確保する必要がある場
合、必要に応じて1種以上添加されるものである。
■ Cu 同筒強化のための元素でおるが、0.35%を越えて含
有させると表面疵(カッバーチエンキング)が発生する
と同時に、溶接性も劣化する。
■ Ni 靭性改善のだめの元素であるが、2.5%を越えて含有
させるとコストアップにつながると同時に。
溶接性を劣化する。
■ Cr 強度確保のための元素であるが、1.2%を越えて含有
させると焼戻しの際にCrの炭化物が析出して靭性を劣
化し、また溶接性にも悪影1#Iを及はす。
@)  M。
靭性改善のための元素であるが、0.60%に越えて含
有させると、靭性及び溶接性を劣化する。
■ V 強度確保のための元素でおるが、 0.10%′!i?
越えて含有させると靭性及び溶接性が劣化する。
@、Nb 強度上昇と靭性改善のための元素であるが。
0.050%を越えて含有させると靭性及び浴接性の劣
化を招く。
B、鋼板製造条件 (a)  熱間圧延時の低温加熱 製品鋼板の高靭性は、熱間圧延時の加熱温度依存性が大
でおり、高靭性を確保するためには鋼片を低温加熱(9
50〜1150℃)してオーステナイト粒を微細化する
ことが必要でおる。
Φ)仕上圧延前に Ar2点直上まで温度降下した圧延
材の表面と中心部との温度差を40℃以上とした理由 仕上圧延に際して、圧延材の温度がAr3点よりも低く
なるとシャルピー衝撃試験片破面にセパレーションが発
生するようになって、得られる鋼板の衝撃吸収エネルギ
ー値が低下してしまう上、圧延材肉厚中心部にもフェラ
イトが析出して、圧延後の水冷による焼入れ効lTh十
分に発揮することができなくなる。
そして、このときに圧延材の表面と中心部との温度差が
40℃未満であると、圧延後の水冷により鋼板板厚方向
に硬度差が生ずることとなって均質な鋼板を得るととが
できなくなる。
従って、圧延材の温度がAr3点直上の温度域にまで降
下した時点で、その表面と中心部との温度差vi−40
℃以上としてから仕上圧延を施すことと定めた。
なお、圧延材の表面と中心部とに40℃以上の温度差を
もたせるには、圧延材の表面を冷却速度:10℃/Se
c以上で冷却するような強制冷却を施す必要があり、こ
のためには通常の熱処理に用いられる焼入設備と同等の
冷却設備を使用するのが望ましい。冷却設備の冷却能が
小さいと、圧延材表面部の温度降下に時間を要し、それ
によって圧延材内部の温度降下も著しくなるので、特に
薄肉材では満足し得る特性を引き出すことができなくな
る。
(C)  仕上圧延の圧下率 圧延材に温度差を与えた後の圧延総圧下率は、数チの軽
圧下であっても、鋼板表面の焼入れ性の低下やフェライ
ト変態促進に対して多少の効果がみられるが、その程度
が極めて小さく、十分に満足できる効果を発揮させるた
めには少くとも10チの圧下金加えることが必要である
。従って、圧延材に温度差を与えた後、10%以上の圧
下を加えて熱間圧延を終了することと定めた。
次いで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
実施例 まず、第1表に示される如き成分組成のスラブを準備し
、これ全第2表に示される如き条件で圧延し、製品厚さ
がそれぞれ258.35111&、及び3811aLO
熱延鋼板を製造した。
得られた各鋼板について、その機械的性質を調査したが
、その結束も第2表に併せて示した。
また、試験番号1材(本発明材)、2材(Ar3はずれ
材)、5材(従来材)、6材(本発明材)。
7材(Ar3はずれ材)及び10材(従来材)について
は1表面から板厚方向距離に応じた硬さの変化を詳細に
測定し、その結果を第1図及び第2図に示した。
第2表、及び第1乃至2図に示される結果を検討すると
、50キロ鋼であるプレンC系のA鋼を使用した場合、
従来法(試験番号5)では1強度及び靭性は良好なもの
の板厚方向の硬さ分布では鋼板表面と板厚中心部とに大
きな差を生じていることがわかり5またAr3点より低
い温度で仕上圧延したもの(試験番号2)では、低温仕
上圧延のため、板厚力向硬さ分布は均一なものの引張強
さが低く、シャルピー衝撃試験片の破面にセパレ−ジョ
ンの発生吃みられた。
一力1合金元素を添加した60キロ及び70キロ鋼のB
及びC鋼を使用した場合、従来法(試験番号10及び1
5)では板厚方向の硬さ分布は均一なものの引張強さが
低く、またAr3点より低い温度で仕上圧延したもの(
試験番号7及び12)では低温仕上圧延のため、板厚方
向の硬さ分布は均一なものの引張強でが低く、シャルピ
ー衝撃試験片の破面にセパレーションの発生もみられた
これに対して1本発明方法(試験番号1)によって得ら
れたグレンC系の50キロ鋼鋼板は1強度、靭性とも良
好で、シャルピー衝撃試験片破面にセパレーションの発
生も認められず、かつ板厚方向の硬さ分布も均一となっ
ていることが明白である。
また、60キロ及び70キロ鋼であるB及びC鉋を使用
した場合も1本発明法(試験番号6及び11)によって
得られた鋼板は1強朋、靭性とも良好で、シャルピー衝
撃試験片破面にセパレーションの発生もなく、かつ板厚
方向の硬さ分布も均一化していることが明瞭である。
上述のように、この発明によれに、格別に面倒な手段や
装置を使用することなく、板厚方向に硬さの不均一がな
い、そして低合金ゆえに溶接性も良好な高靭性高張力鋼
板を能率良く製造できるなど、工業上有用な効果がもた
らされるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は板厚:25mの50キロ(引張強度)鋼の表面
からの板厚方向距離と硬さの関係を示した線図、第2図
は板厚:5QvAの60キロ及び70キロ鋼の表面から
の板厚方向距離と硬さの関係を示した線し1である。 出願人  住友金属工朶株式会社 代理人  菖 1)和 夫ほか1名 第2図 表面からの板厚方向IE#II(tnn+)→≠1図 (表面)             (裏面)表面か5
の板厚方向。距膚1庚m)→ 手続補正書(方式) 特許庁長官 若 杉 和 夫  殿 1、事件の表示 特願昭58−56465  号 2、発明の名称 高靭性高張力鋼板の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所  大阪府大阪匝東区北浜5丁目15番地氏名(名
称) (211)住友金属工業株式会社代表者 熊谷典
文 4、代 理 人 住所 東京都千代11区神田錦町−丁目η番地昭和58
年6月28日(発送日) 明糾要の降書(内外π営甲か1 ) −83〜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +l)  C: 0.02〜0.15%。 Si:0.05〜0.50%。 鳩: 0.50〜1.60%。 P : 0.030%以下。 S : 0.030%以下。 を含有し。 Fe及びその他の不可避不純物:残り。 から成る成分組成(以上重量%)の鋼を低温加熱後熱間
    圧延し、その際、圧延後半に至って圧延材の温度がAr
    3点直上の温度域にまで降下した時点で、該圧延材表面
    に強制冷却を施して表面温度と肉厚中心部温度との温度
    差を40℃以上とした後。 更に10%以上の圧下金加えて前記熱間圧延を終 1− 了し、その後直ちに常温まで水冷することを特徴とする
    高靭性高張力鋼板の創造力法。 (2)  C: 0.02〜0.15%。 8i: o、o s〜0.50チ、 Mn: o、り 0〜1.60%。 P : 0.030%以下。 8 : 0.030%以下。 を含有するとともに。 Cu:0゜35%以下。 Ni: 2−5チ以下。 Cr: 1−2−以下。 MO: 0,6%以下。 V : 0.10%以下。 Nb: 0.050チ以下。 のうちの1種以上をも含有し。 Fe及びその他の不可避不純物:残り。 から成る成分組成(以上重量係)の鋼を低温加熱後熱間
    圧延し、その際、圧延後半に至って圧延材の温度がAr
    3点直上の温度域にまで降下した時点で、該圧延材表面
    に強制冷却を施して表面温度と肉厚中心部温度との温度
    差を40℃以上とした後。 更に10%以上の圧下を加えて前記熱間圧延を終了し、
    その後直ちに常温まで水冷することを特徴とする高靭性
    高張力鋼板の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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