JPS63109122A - 靭性の優れた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〕 本発明は、Ｎｂを含有する鋼をダイレクト圧延またはγ
域装入でホントチャージ圧延して、熱延鋼板を製造する
方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、多くの鋼はマイクロアロイと制御１口圧延の高度
な組合せにより、その強靭化が回られており、マイクロ
アロイにあっては例えばＮｂが析出硬化や細粒化を目的
として、制御圧延用鋼ばかりでなく熱処理鋼等に用いら
れている。

一方、熱間圧延において省エネルギーを図る観点から、
連続鋳造によって製造したスラブを加熱せずに直接熱間
圧延するダイレクト順延や、変態完了前のＴ域の高温ス
ラブを加熱炉に装入し加りさ後圧延するホットチャージ
圧延の実用化が進められている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、マイクロアロイの用いられた鋼にダイレクト
圧延やγ域装入によるホットチャージ圧延が適用される
と、γ→α変態を経ていないことから圧延初期に粗大な
凝固γ粒を生じ、またマイクロアロイの固＋８量も増加
していることから、γの再結晶が生じに＜＜、得られる
組織は混粒で粗く、靭性の低いものとなる。そして、こ
の傾向はＮｂを含有する綱で特に顕著である。

なお、このような靭性低下は、スラブをＡｒ。

意思下に一度冷却し、γ−α変態を終了させてから加熱
、圧延を行うことによって防止されるが、こうしてしま
うと、もはや省エネルギー面で大きな利得は得られない
、すなわち、γ域装入はホットチャージ圧延にとって必
要不可欠の要件である。

また、γ域で加熱を開始しても、圧延初期に生じた粗大
な凝固Ｔを高温域で再結晶させ細粒化させたままで首尾
よく後の制御圧延につなげてやれば、靭性低下は防止さ
れる。しかしながら、この観点に立つと特開昭６０−７
５５１８号公報に示される方法のように、２相域圧延を
強く行うことが必要となり、機械的性質に異方性を生じ
るとか、厚物への通用が困難になるといった弊害が生じ
る。

本発明は、このような弊害を生しることなく、靭性低下
が防止できるＮｂ含有鋼板のダイレクト圧延、ホットチ
ャージ圧延による製造方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

Ｎｂを含有する鋼をダイレクト圧延またはγ域装入でホ
ットチャージ圧延する場合、靭性低下が著しいが、その
要因となる凝固γの挙動は、１０５０℃を境にして大き
く異なる。

すなわち、１０５０℃を超える温度域では、粒成長速度
が非常に大きいため、得られた細かい再結晶粒もすぐ粗
大化し、強度の二相域圧延を行うといった極端な対策を
採用しない限り、Ｍｉ織の細粒化にはつながらない、逆
に、１０５０以下の温度域では粒成長速度が大巾に抑制
されている。これは、熱間圧延時に固溶Ｎｂが微細なＮ
ｂ（ＣＮ）として分散析出することによるピンニング効
果に起因するところが大きい。

一方、１０５０℃以下の温度域においても、加工歪の累
積と等温保持とにより再結晶を促進させることが可能で
ある。むしろ、このような温度域では、上述したように
再結晶粒の成長速度が小さいため、−旦、再結晶により
組織が細粒化されると、その粒度が維持され、１０５０
℃を超える温度域はど再結晶粒の成長速度が速くなくて
も、結果的に十分な細粒化が可能である。

本発明は、このような観点に立って完成されたもので、
重量比でＣ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：ｏ、ｏｓ〜
ｏ、ｓｏ％、Ｍｎ　：０．３０〜２．０％、Ｓ。

β、ＡＬ’：０．００５〜０．０８％、Ｎｂ；０．００
５〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％を含み
、更に必要に応じてＶ：０，００５〜０．１０％、Ｂ：
０．０００３〜０．００３％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｎ
ｉ：Ｑ、１〜１％のうちの１！！または２種以上を含有
し、残部実質的にＦｅよりなる鋼をダイレクト圧延、ま
たはγ域装入でホットチャージ圧延する際に、１０５０
℃以下の温度域の圧延パス間で１０〜３００秒の等温保
持を行うことを特徴とする靭性の優れた熱延鋸板の製造
方法を要旨する。

第１図（イ）（ロ）は本発明の方法におけるヒートパタ
ーンを模式的に示したものである。間開に示すように、
本発明の方法は、ダイレクト圧延にあっては、１０５０
℃以下の圧延パス間で１０〜３００秒の等温保持を１回
以上行い、ホットチャージ圧延にあってはＡｒ１点以上
のγ域で材料を加熱炉に装入し、加熱後圧延を行う際に
１０５０℃以下の圧延パス間で１０〜３００秒の等温保
持を１回以上行うものである。

本発明の方法は、鋼成分の調整と、圧延による累積歪を
利用した上記の如き圧延パス間の等温保持とにより、１
０５０℃以下で凝固γの再結晶を生じさせるものである
。１０５０℃以下での再結晶は、前述したように粒成長
速度が遅い反面、再結晶粒の粗大化を抑制するので、急
速に再結晶粒を生じることはないが、−旦、再結晶粒が
生じると細粒のまま圧延終了まで累積されてゆき、最終
的には十分な細粒化を実現し靭性改善をもたらすのであ
る。

しかも、本発明の方法においては、靭性改善が強度に悪
影響を与えず、また成分調整において靭性のみならず強
度も十分に考慮されているので、強度についても十分な
特性のものが得られるのである。

以下、本発明の方法を鋼成分、等温保持の順で詳述する
。

○　鋼成分 ＣＴＣは強度を得るのに必要な元素であるが、０゜０１
％未満ではその効果が不充分である。又、０゜２５％を
超えると、溶接低温割れ性等問題となるため、０．０１
〜０．２５％とする。

Ｓｉ　：Ｓｉは脱酸剤として製鋼上必要であり、かつ焼
戻し軟化抵抗を高め強度を増大させるのに有効であるが
、０．０５％未満ではその効果はな（、又、０．５０％
を超えると靭性が劣化するので０．０５〜０．５０％と
する。

Ｍｎ：Ｍｎは強度を増し、かつ焼入性及び靭性を向上さ
せるのに有効な元素であるが、０．３％未満ではその効
果は不充分であり、又、２．０％を超えると強度及び靭
性の圧延異方性が大きくなり、圧延直角方向、板厚方向
の靭性及び延性が劣化するので、０．３０〜２．０％と
する。

Ｓｏｌ、Ａ１：Ａ１は鋼の脱酸に必要な元素である。そ
のためには酸可溶ＡＩ　（Ｓｏｉｌ、　Ａｊりがｏ、ｏ
ｏｓ％以上含有されていると十分とされる。

一方、０．０８％以上の含有は、鋼の清浄化をｔ！４な
うばかりでなく、コスト高となるため、０．００５〜ｏ
、ｏｓｏ％をその含有量とする。

Ｎｂ：Ｎｂは制御圧延用鋼、熱処理用鋼ともに、析出硬
化あるいは細粒化効果と目的として添加されるが、その
効果が発揮されるのはｏ、ｏｏｓ％以上であり、一方、
０．０５％を超えると熱間圧延時の再結晶抑制効果が絶
大となり、靭性劣化が著しくなるため、ｏ、ｏｏｓ〜０
．０５％とする。

Ｔ　ｉ　：　Ｔ　ｉは組織強化に利用されるだけでなく
、Ｎを固定するにの有効な元素であり、Ｎｂ鋼の連続鋳
造材のひび割れ防止のために添加されることが多い、し
かし、ｏ、ｏｏｓ％未満ではその効果なく、又、０．０
５％を超えて含有すると、靭性の劣化を生じることがあ
るので、ｏ、ｏｏｓ〜０．０５％と限定する。

■：ｖは焼戻し軟化抵抗が大きく、強度の増加に有効な
元素であるが、ｏ、ｏｏｓ％未満ではその効果はなく、
又、０．１０％を超えると靭性が著しく劣化するので、
添加する場合はｏ、ｏｏｓ〜０．１０％とする。

ＢＩＢは焼入性を著しく高め、強度・靭性を向上させる
のに有効であるが、０．０００３％未満ではその効果が
なく、又、０．００３％を超えると強化にはあまり効果
がないばかりでなく靭性の劣化も招くので、添加する場
合は０．ＯＯＯ３〜ｏ、　ｏ　ｏ　３％とする。

Ｃｕ　：　Ｃｕは靭性を損なうことなく強度を富めるの
に有効な元素であるが、０．１％未満ではその効果はな
く、又、１％を超えるとコスト高につながるだけでなく
高温延性低下をもたらすので、添加する場合は０．１〜
１．０％とする。

Ｎｉ：Ｎｉは母材のみならず、溶接ボンド部の強度・靭
性を向上させるのに有効で、０．１％以上の添加で有効
であるが、１％を超えて増量するとコスト高が著しいた
め、添加する場合はその添加量を０．１〜１％と限定す
る。

○　等温保持 ダイレクト圧延またはＴ域装入によるホットチャージ圧
延において、凝固γの再結晶を生じさせ、結晶粒を微細
化して靭性を高めるために行う、再結晶を生じさせるた
めに熱間圧延による加工歪を利用するので、圧延バス間
で行うことが必要である。

温度は、１０５０℃を趙える領域では粒成長速度が速す
ぎるので、得られた再結晶粒が粗大化し、靭性向上につ
ながらないので、１０５０℃以下とする。下限について
は、再結晶粒の粒成長を抑制する意味からは、低温はど
好都合であるが、低温になりすぎると、再結晶そのもの
の促進が阻害され、再結晶を生じさせるための加工歪の
累積蟹が増加するとか、等温保持時間が増加するといっ
た弊害が生じるので、実操業上は８００℃以上で行うの
が合理的であり、最適の温度域は９５０±５０℃付近で
ある。

時間は、上述の温度域で再結晶を生じさせるために、１
回の保持につき少なくとも１０秒が必要で、好ましくは
３０秒以上である。上限については、等温保持時間が長
ければ長いほど再結晶を生じさせるのに有効であるが、
反面、圧延能率の低下や、等温保持するためのエネルギ
ー消費の増加を招（ので、１回の保持につき３００秒を
上限とし、好ましくは１００秒以下である。３００秒を
超える等温保持は大巾なコスト高を生じ、ダイレクト圧
延やホットチャージ圧延を行う意味を消失させてしまう
。

等温保持の具体的手段については、赤外線加熱炉、高周
波加熱炉、ガスバーナー、電気炉等を採用できるが、こ
れらの設備に制約されるものではない。

等温保持回数は、多ければ多い程有効であるが、５回を
超えて行ってもその効果は飽和する傾向にあり、生産能
率の低下、エネルギー消費の増加を招くだけで、コスト
高につながるため、５回以下が好ましい。

圧延については、本発明は未再結晶域の累積圧下を利用
するものであるから、１０００〜８００℃の温度範囲内
で５０％以上の圧下を行う圧延が含まれることを必要と
する。圧延仕上温度については、γ域仕上、２相域仕上
ともに原理的には同一であるため特に指定はしない。

〔実施例〕

○　実施例１ 第１表に成分組成を示すＳ　ｉ−Ｍｎ鋼（Ｎｂ非含有ｆ
ｉ）と、Ｎｂ含有鋼とに対して、加工フォルマスターを
用いた第２図に示すパターンの２段圧縮試験を行ない、
等温保持が凝固γの再結晶挙動に与える影響を調査した
。再結晶は、第３図に示すσ−６曲線から再結晶率を下
式で求めることにより評価した。

σ、　−σ・ Ｎｂ含有鋼についての結果を第４図（イ）に、Ｎｂ非含
有鋼についての結果を第４図（ロ）に示す０両図の比較
から明らかなように、Ｎｂ含有鋼では、１０５０℃以下
の等温保持により再結晶が生じるがその速度はＮｂ非含
有鋼と比べて遅く、再結晶粒の粗大化が効果的に抑制さ
れるものとなる。

また、Ｎｂ含有鋼において、再結晶の比較的促進される
１０００℃の等温保持を採用しても、５０％の再結晶率
を得るためには、１０秒の保持時間が必要であることが
わかる。

第　　Ｉ　　表 ○　実施例２ 第２表に成分組成を示す本発明範囲内のＮｂ含有＠Ａ−
Ｆに対して、圧延条件を種々変えたダイレクト圧延、ｒ
＋ｌｉ装入によるホットチャージ圧延および通常の再加
熱圧延を行った後、これら圧延により製造された各種鋼
板の降伏点、引張強さおよびシ、ヤルピー衝撃特性（ｖ
Ｔｓ）を調査した。

圧延条件および調査結果を第３表に示す、なお、第３表
の圧延種別におけるＨ／Ｃはホットチャージ圧延、Ｄ／
Ｒはダイレクト圧延、ＲＨは再加熱圧延を表わし、圧延
条件における（　）内数字は材料厚（ｎ）を表している
。

試験１１ｍ１〜３はいずれもｔｉＡ八に対する試験であ
り、阻ｌはγ域装入によるホットチャージ圧延で、かつ
本発明範囲内の等温保持を行ったもの、患２はｍｌにお
いて等温保持を行わなかったもの、−３は通常の再加熱
圧延によるものである。これらの比較試験から明らかな
ように、等温保持を行わずにホー／　トチャージ圧延を
実施した場合は、靭性が大巾に低下するが、本発明に沿
って等温保持を行った場合は、γ域装入でホットチャー
ジ圧延を行っても、再加熱圧延に匹敵する靭性が得られ
、他の特性についても再加熱圧延を上回る結果が得られ
ている。

同様に、試験丸４〜６の比較から、複数回の等温保持も
有効なことが明らかである。

また、試験光７．８の比較からダイレクト圧延において
も本発明の有効なことが明らかである。

同様な結果は、試験階９〜１４においても得られている
。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の方法はＮｂを
含有する鋼をダイレクト圧延またはγ域装入でホットチ
ャージ圧延する場合、大きな問題となっていた靭性低下
を等温保持による再結晶化により補うものである。その
結果、Ｎｂを含有する鋼がその高品質を維持したままダ
イレクト圧延やホットチャージ圧延で経済的に製造でき
るようになり、生産性、製造コスト、品質に多大の効果
を与えるものとなる。また、等温保持による再結晶化に
は、加工歪の累積が必要であるが、本発明の方法ではこ
の加工歪として圧延による累積歪を利用するので、再結
晶化のための加工を必要としない、したがって、工数が
少なく、手順も箇華であり、また加工による悪影響も生
じることがないので、この面からの効果も甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）（ロ）は本発明の方法のヒートパターン図
、第２図は本発明の実施例で用いた２段圧縮試験のヒー
トパターン図、第３図は再結晶率を説明するグラフ、第
４図（イ）（ロ）は再結晶率と等温保持時間との関係を
示す図表である。 ″）１図 （イ） Ｍ 第　２　図 ’；＞　　３　　ｆｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比でＣ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．
   ０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．３０〜２．０％、Ｓｏｌ
   ． Ａｌ：０．００５〜０．０８％、Ｎｂ：０．００５〜０
   ． ０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％を含有し、残部
   実質的にＦｅよりなる鋼をダイレクト圧延またはγ域装
   入でホットチャージ圧延する際に、１０５０℃以下の温
   度域の圧延パス間で１０〜３００秒の等温保持を行うこ
   とを特徴とする靭性の優れた熱延鋼板の製造方法。
2. （２）重量比でＣ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．
   ０５％、Ｍｎ：０．３０〜２．０％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０
   ． ００５〜０．０８％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、
   Ｔｉ：０．００５〜０．０５％を含み、更にＶ：０．０
   ０５〜０．１０％、Ｂ：０．０００３〜０．００３％、
   Ｃｕ：０．１〜１％、Ｎｉ：０．１〜１％のうちの１種
   または２種以上を含有し、残部実質的にＦｅよりなる鋼
   をダイレクト圧延またはγ域装入でホットチャージ圧延
   する際に、１０５０℃以下の温度域の圧延パス間で１０
   〜３００秒の等温保持を行うことを特徴とする靭性の優
   れた熱延鋼板の製造方法。