JPH01176030A - 加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の製造法 - Google Patents

加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の製造法

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JPH01176030A
JPH01176030A JP33649187A JP33649187A JPH01176030A JP H01176030 A JPH01176030 A JP H01176030A JP 33649187 A JP33649187 A JP 33649187A JP 33649187 A JP33649187 A JP 33649187A JP H01176030 A JPH01176030 A JP H01176030A
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JP
Japan
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yield ratio
cooling
steel
low yield
accelerated cooling
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JP33649187A
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Masaaki Horie
正明 堀江
Kenji Koide
憲司 小出
Yoshihisa Kitagawa
北川 喜久
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の製造法
に関し、さらに詳しくは、降伏比65〜75%で70 
Kgr/me”以上の引張り強さを有する厚鋼板を加速
冷却法により製造する方法に関する。
[従来技術] 従来c7) 70 Kgf/ mm”ffl、80 K
gf/mm”級橋梁用厚鋼板は強制冷却することなく室
温まで冷却した後、焼入れ、焼戻し処理によって製造さ
れており、降伏比は95%a度であった。
近年、85%まで降伏比を下げた鋼板を制御圧延、加速
冷却、焼入れ、焼戻し法により製造する方法が提案され
ており、(溶接学会論文集、Vol。
3.1985.No、3.P2S5)、また、60kg
f/mra”板鋼では、圧延仕上後Ar3点以下まで空
冷し、所定量の初析フェライトを析出させた後、加速冷
却して、降伏比70%未満の低降伏比鋼を得る方法が提
案されている(特開昭59−211528号公報)。
しかし、降伏比70%前後の極めて低い70kgf/m
m”級以上の低降伏比高張力鋼板の製造法は提案されて
いない。
近年、溶接構造用高張力鋼板の進歩は著しく、引張強さ
l OOKgf/mm”級まで実用化されつつあるが、
橋梁関係では従来の70 Kg4/mm”、80Kgf
/a+r級鋼は降伏比が高く、降伏後破壊に至るまでの
耐負荷が小さいため、隠れた安全性という観点では不安
材料があり、これまで80Kgf/a+m”扱高張力鋼
のこの分野での使用は極端に制限されていた。そして、
この分野においても軽量化の要求が大きく、隠れた安全
性を有する低降伏比の70 Kgr/am”級以上の高
張力鋼板の出現が望まれていた。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上記に説明した従来における低降伏比の高張力
鋼板の製造法の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行
った結果、例えば、橋梁等の溶接構造物の隠れた安全性
を高め、かつ、構造物の軽量化を実現させるための加速
冷却法による低降伏比高張力鋼板の製造法を開発され、
冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板の分野においては鋼の降伏
比を下げる方法は開発、実用化されているが、これらの
鋼板はフェライトと5〜30%のマルテンサイトおよび
状況によってはベイナイトや残留オーステナイトを含む
組織構成を有しており、このマルテンサイトの存在が降
伏比を下げる上で有効とされているが、この方法や上記
特開昭59−211528号公報を70 kgr/II
Im”級以上の厚鋼板に適用しても、低降伏比は得られ
るが橋梁材として具備しなければならない低い遷移温度
、高いアッパーシェルフエネルギー、溶接部の硬度分布
、靭性等において致命的な欠点のあることがわかり、特
に、靭性値劣化の原因が軟質のフェライトと硬質のマル
テンサイトが粗く分散することを見出だし、さらに、N
b含有と適切な加速冷却速度を採用することにより、フ
ェライトを加速冷却中に極めて微細に析出させ、かつ、
残部も微細なベイナイト+マルテンサイト組織とするこ
とにより、所望の低降伏比、高強度、高靭性が得られる
加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の製造法を開発し
たのである。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係る加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の本
製造法は、 (1)  C0.03〜0.2wt%、S i 0.0
3〜0.5wt%、Mn 0.4〜2.3wt%、Al
 0.01〜0.1wt%、Mo 0.1〜0.5wt
%、Nb 0.01〜0.05wt%、Ni  0.3
〜1.5wt% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる綱を、
未再結晶オーステナイト域での圧下率が30%以上で、
かつ、仕上圧延終了温度がAr8以上となるように熱間
圧延した後、直ちに、Ar3以上の温度から2〜b 冷却し、300〜700℃の間の温度で冷却停止を行う
ことを特徴とする加速冷却法による低降伏比高張力鋼板
の製造法を第1の発明とし、(2)  C0.03〜0
,2wt%、5iO103〜0.5wt%、Mn 0.
4〜2.3wt%、Al 0.01〜0.iwt%、M
o 0.1〜0.5wt%、Nb 0.01〜0.05
wt%、Ni 0.3〜1.5wt% を含有し、さらに、 Or、0.3〜1.5wt%、Cu 0.2〜1.3w
t%、B 0.0003〜0.003wt%、T i 
0.005〜0.03wt% の1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる綱を、
未再結晶オーステナイト域での圧下率か30%以上で、
かつ、仕上圧延終了温度がAr、以上となるように熱間
圧延した後、直ちに、Ars以上の温度から2〜b 冷却し、300〜700℃の間の温度で冷却停止を行う
ことを特徴とする加速冷却法による低降伏比高張力鋼板
の製造法を第2の発明とする2つの発明からなるもので
ある。
本発明に係る加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の製
造法について以下詳細に説明する。
先ず、本発明に係る加速冷却法による低降伏比高張力鋼
板の製造法(以下単に本発明製造法ということがある。
)において使用する鋼の含有成分および含有割合につい
て説明する。
Cは強度上昇に有効な元素であり、含有量が0.03w
t%未満では強度上界効果は少なく、また、0.2wt
%を越えて含有されると溶接性を劣化する。
よって、C含有量は0.03〜0.2wt%とする。
Stは組織制御に有効な元素であり、含有量が0.03
wt%未満では組織制御効果が発揮できず、また、0.
5wt%を越えて含有されると靭性の劣化を招来する。
よって、St含有量は0.03〜0.5wt%とする。
MnはSlと同じく組織制御に有効な元素であり、含有
量が0.4vt%未満では組織制御の効果は少なく、ま
た、2.3wL%を越えて含有されるとバンド状組織を
生成し、C方向、Z方向の靭性の劣化を招来する。よっ
て、Mn含有量は0.4〜2,3wt%とする。
Alは脱酸剤として必要な元素であり、含有量が0.0
1wt%未満では脱酸剤としての効果はなく、また、0
.1wt%を越えて含有されるとこの効果は飽和する。
上って、Al含有量はQ、QL〜0.1wt%とする。
Moはベイナイト組織の生成に有効で、かつ、靭性値向
上に有効な元素であり、含有量が0.1vt%未満では
これらの効果は少なく、また、0.5wj%を越えて含
有されるとこれらの効果は飽和してしまう。よって、M
OC含有量0,1〜0.5wt%とすNbはγ粒径を微
細化し、未再結晶圧延領域の拡大が図れ、かつ、ベイナ
イト組織の微細化および強度上昇に寄与する元素であり
、含有mが0.01wt%未満ではこれらの効果を発揮
することはできず、また、0.05wt%を越えて含有
されると効果は飽和してしまう。よって、Nb含有量は
0.01−0゜05wt%とする。
Niは溶接性と靭性の向上に有効な元素であり、含有量
が0.3wt%未満ではこの効果は少なく、また、l 
、 5wt%を越えて含有されると効果は飽和する。よ
って、Ni含有量は0.3〜1.5wt%とする。
Crは組織制御に有効で、かつ、強度上昇に寄与する元
素であり、含有量が 0.3wt%未満ではこのような
効果は少なく、また、1 、5wt%を越えて含有され
ると効果のそれ以上の上昇は望めない。
よって、Cr含有量は0.3〜1.5wt%とする。
Cuは溶接性および靭性の向上に有効な元素であり、含
有量が0.2wt%未満ではこの効果は少なく、また、
1.3wt%を越えると効果は飽和する。
よって、Cu含有rItは0.2〜1.3賓t%とする
Bは組織制御に有効で、かつ、強度上昇に寄与する元素
であり、含有量が0.0003wt%未満ではこの効果
は少なく、また、0.003wt%を越えると効果は飽
和する。よって、B含有量は0.0003〜0.003
wj%とする。
TiはNを固定し、かつ、Bの効果を有効に活用させる
のに寄与する元素であり、含有量が(1,005wt5
未満ではこのような効果は少なく、また、0.03wt
%を越えて含有されるとこの効果は飽和してしまう。よ
って、Ti含有量はo、oos〜0.03wt%とする
次に、本発明製造法における製法について説明する。
上記に説明した含有成分および含有割合の綱の加熱温度
は900〜1150℃とするのが良く、特に、低温域で
加熱した方がγ粒が微細となり、変態後に得られる組織
が微細となり、靭性向上に有効であり、従って、圧延機
の能力、仕上温度の確保の許容される範囲で低温に加熱
することが望ましい。
熱間加工条件は、γ粒の微細化、γ粒内への変形帯の導
入は、変態後の組織を微細化し、靭性向上に有効である
ことから、オーステナイトの未再結晶域で30%以上の
加工が必要で、例えば、熱間圧延を行う。
冷却条件は、加速冷却開始温度がArs未満では空冷中
に粗大な初析フェライトが析出し、靭性が劣化しく第1
図)、従って、加速冷却の開始も、熱間圧延後直ちに行
なわれることが重要である。
また、冷却速度が2℃/see未満では初析フェライト
が多量に、かつ、粗大に析出するため、強度、靭性とも
に低くなり、また、40℃/secを越えると100%
ベイナイト+マルテンサイト組織となって、降伏比が高
くなり過ぎる。
そして、組織中に適量の初析フェライトを析出させるた
めの、適正冷却速度は、綱の含有成分および含有割合に
依存する。この適正冷却速度の範囲は、次式を用いて求
めることができる。
・ボロン無含有鋼 −17,5−Ceq+10.2<1nR(”C/s)<
−17,5Ceq+ 12.6 ・ボロン含有鋼 −17,5・Ceq+9.5<1nR(”C/s)<−
17,5Ceq+11.9 ただし、 Ceq=C+Si/24+Mn/6+Nt/40+Cr
15+Mo/4+V/14 しかして、冷却停止温度が300℃未満では温度制御が
困難になるばかりでなく、レベラー工程における圧延圧
力が多大となり好ましくなく、停止温度が低いとDua
l Phasew4に近い組織となり、降伏比は約60
%と求める範囲より低く、300℃を越える停止温度で
は80 Kgr/mQ+”扱銅の強度が得られ、降伏比
も求める値の70%前後の値であり、また、停止温度が
700℃を越える高い温度になると、フェライト−パー
ライト組織となり、引張強さが70 Kgf/aus’
を下回るようになる。このことは、第1表の鋼」を一つ
の例として採用して冷却停止温度とTS、YRの関係に
ついて調査し、その結果を第2図に示しである。この第
2図から本発明製造法のように冷却停止温度を300〜
700℃の範囲とすることが好適であることがわかる。
また、加速冷却のままの状態では、即ち、熱間圧延−冷
却のままでは、殆どの場合降伏点伸びは零で、いずれも
連続降伏現象であり、特に、橋梁等の設計を行う際に、
降伏点伸びを付与したい場合は、100〜300℃の温
度の焼戻し処理を行う必要があるが、第3図に示すよう
に焼戻し温度が300℃を越えるとYRが上限の75%
以上となって、求める低降伏比が得られなくなり、また
、焼戻し温度が100℃未満では実質的効果は得られな
くなる。
[実 施 例] 本発明に係る加速冷却法による低降伏比高張力鋼板の製
造法の実施例を説明する。
実施例 第1表に示す含有成分および含有割合の鋼を通常の製法
により溶解、鋳造した鋼を900℃から1100℃の間
の各種の加熱温度において100s+mtの鋼(スラブ
)を加熱し、20韻を厚の鋼板に圧延し、900℃以下
の圧下率を50%とした。熱間圧延終了後各種の冷却速
度で冷却した。必要に応じて焼戻し処理を行ったが、所
定の温度に1時間保持後空冷した。
第2表に各鋼種の機械的性質を示す。
この第2表より本発明製造法により製造された鋼は、比
較例に比して、65〜75%の低い降伏比、かつ、高靭
性であり、その他の機械的性質は比較例と同等かそれ以
上であり、優れていることがわかる。
[R明の効果コ 以上説明したように、本発明に係る加速冷却法による低
降伏比高張力鋼板の製造法は上記の構成であるから、溶
接溝造物の安全性が高い、70Kgf/mm”以上であ
り、かつ、降伏比が65〜75%と低い高張力調板を効
果的に製造することができる優れた製造法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は加速冷却開始温度とT、S、、vTrsの関係
を示す図、第2図は冷却停止温度とTSSYRの関係を
示す図、第3図は焼戻し温度とTS。 Yrt、YPEIの関係を示す図である。 才3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0.03〜0.2wt%、Si0.03〜0.
    5wt%、Mn0.4〜2.3wt%、Al0.01〜
    0.1wt%、Mo0.1〜0.5wt%、Nb0.0
    1〜0.05wt%、Ni0.3〜1.5wt% を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を、
    未再結晶オーステナイト域での圧下率が30%以上で、
    かつ、仕上圧延終了温度がAr_3以上となるように熱
    間圧延した後、直ちに、Ar_3以上の温度から2〜4
    0℃/secの冷却速度で加速冷却し、300〜700
    ℃の間の温度で冷却停止を行うことを特徴とする加速冷
    却法による低降伏比高張力鋼板の製造法。
  2. (2)C0.03〜0.2wt%、Si0.03〜0.
    5wt%、Mn0.4〜2.3wt%、Al0.01〜
    0.1wt%、Mo0.1〜0.5wt%、Nb0.0
    1〜1.5wt%、Ni0.3〜1.5wt%、 を含有し、さらに、 Cr0.3〜1.5wt%、Cu0.2〜1.3wt%
    、B0.0003〜0.003wt%、 Ti0.005〜0.03wt% の1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼を、
    未再結晶オーステナイト域での圧下率が30%以上で、
    かつ、仕上圧延終了温度がAr_3以上となるように熱
    間圧延した後、直ちに、Ar_3以上の温度から2〜4
    0℃/secの冷却速度で加速冷却し、300〜700
    ℃の間の温度で冷却停止を行うことを特徴とする加速冷
    却法による低降伏比高張力鋼板の製造法。
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