JPH0215121A - 靱性の良好な鋼材の製造方法 - Google Patents

靱性の良好な鋼材の製造方法

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JPH0215121A
JPH0215121A JP16741588A JP16741588A JPH0215121A JP H0215121 A JPH0215121 A JP H0215121A JP 16741588 A JP16741588 A JP 16741588A JP 16741588 A JP16741588 A JP 16741588A JP H0215121 A JPH0215121 A JP H0215121A
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JP
Japan
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rolling
steel
temperature
point
good toughness
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Pending
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JP16741588A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Kurihara
栗原 一久
Hiroshi Takezawa
博 竹澤
Takaharu Konno
今野 敬治
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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〉 本発明は、溶鋼を鋳造凝固後該鋼がAr3点温度以上に
ある間にオーステナイト(以下Tと略す)の再結晶可能
下限温度(以下’rpと略す)+150℃以上の再結晶
域高温側において1パス圧下率10%以上の強圧下を1
回収」二行うことにより凝固わ1大γを細粒化させ、経
済的に靭性の優れたa+Jを製造する方法に関するもの
である。
〈従来の技術〉 熱間圧延プロセスにおいては近年、省エネルギー効果が
高いことから、連続鋳造鋳片を鋳造直後に直接熱間圧延
(以下DRと略す)する方法が実用化されている。
他方では連続鋳造鋳片の厚さを製品厚さに近い50mm
〜100mmで抽出する連続鋳造方法が実用化されつつ
あり、該連続鋳造方法で鋳造したスラブをDRにより鋼
板とする製造プロセスが種々検討されている。
この場合DRは数mm〜数十amという凝固時の粗大1
粒から圧延を開始し、しかも従来の厚さ250〜300
mmの鋳片に加える圧下比より格段に小さい1〜2程度
でも安定・円滑に目標とする形状、材質を提供すること
が望まれている。
この要望に応えるものとして例えば、 ■特開昭60−213322号公報に記載されているよ
うに、圧延再結晶によらずに微細かつ多量に分散析出さ
せたTI酸化物を含有する鋳片をその後の冷却途上に於
いて900℃以上の温度で最終的な厚み迄圧延を行った
後、加速冷却して微細なウィドマンシュテアテン状のフ
ェライトプレート組織、即ち微細ヘーナイト組織(以下
微細ベーナイト組織と略す)を有する強靭鋼板を製造す
る方法。
■特願昭61−146072号公報に記載されているよ
うに、Tiを含む鋼から連VE鋳造によって得られた高
温鋳片を直接あるいは表面温度を中心温度と同じにする
程度の保熱、加熱を行った後、圧延を開始し、圧下比4
以上、再結晶域圧延率50%以上、Ar3点以上で熱間
圧延を終了することを特徴とする強靭な厚鋼板の製造方
法。
■特開昭60−75518号公報に記載があるように、
連続鋳造によって得られた鋳片を直接あるいは変態完了
前に加熱炉へ装入し、再結晶温度以上で5%以上の圧下
を3回以上加え粗大Tを部分的再結晶により細粒化させ
、引き続き1050℃以下再結晶温度以上で15%以上
の圧下を3回収−ト加え再結晶域低温側における大圧下
圧延によりTを整細粒化させることを特徴とする低温靭
性の改善に有効な熱間圧延法が提示されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 前記■の方法は鋼板の靭性を確保するために、鋳片内に
微細かつ多量に分散析出させたTi酸化物を核にγ/α
(フェライト)変態させ微細ヘーナイl−&llI織を
確保することをその達成手段としており、そのため加速
冷却せねばならず加速冷却に伴う圧延効率の低下、加速
冷却設備導入によるコスト増加という課題がある。
又、■の方法は鋼板の靭性を確保するために、圧下比、
再結晶域圧延率、仕上げ温度について制約条件を設けて
いるが、実施例に示されている通り、vTrs≦−60
℃が安定しては得られておらず、特に造船Eグレード等
の低温靭性の要求の厳しい鋼材については低温靭性が満
足されないという課題がある。 又、圧下比1〜4の時
は靭性が確保できないという課題がある。
前記■の方法は凝固粗大Tを整細粒化させるために、再
結晶温度以上で1パス5%以上の圧下を3回以上加え、
凝固粗大γを部分再結晶さセ、弓き続き再結晶域低温側
、具体的には実施例で示されているように、Nb添加鋼
で1050℃以下900℃以上の温度域で1パス15%
以上の強圧下を行うことをその達成手段としており、合
計少なくとも6回以上の圧延を行わなければならず、パ
ス回数の増加に伴う圧延効率の低下という課題がある。
又実施例に示されているのはNl)添加鋼のみであり、
TpがNl)鋼より低いと考えられる51−Mn鋼(関
根寛、丸山忠克二鉄と鋼5B (1972) 、ρ72
)、或いは51−Mn 鋼よりTpが高いと考えられる
Ti鋼(栗原−久ら:鉄と鋼73 (1987) 、 
51399 )については実施例には示されておらず、
51−Mn鋼、Ti鋼の高靭化方法は具体的には不明で
あるという課題がある。
本発明は以上に説明した従来技術が有する、■加速冷却
に伴う圧延効率の低下、及び設備費増大によるコスト増
加。
■造船Eグレード等に必要なりTrs≦−60℃の靭性
が安定して得られていないという低/Fi靭性不足。
■圧下比1〜4の時の靭性不足。
■パス回数の増加に伴う圧延効率の低下■51−Mn鋼
、Titliil等の靭性確保方法の不明。
等の課題を従来の圧延技術で用いられなかった製造条件
により解決し、該提案で得られる鋼材と同等あるいはそ
れ以上の材質を有するブルーム、ビレット、スラブ、鋼
板、型鋼等の鋼材の製造方法を提供するものである。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は上記の目的を達成するために、再結晶域高温側
、具体的にはTp+150℃以上で1パス圧下率10%
以上の圧延を少なくとも1回行うことを基本手段とし、
さらに、 ■Ar、+点以上コニ3点+100℃以下で圧延を終了
する事、 ■Arg点温度以上で圧下比2以上の圧延を行う事、 の何れか、又は相乗効果により更に靭性向上を図るもの
で、具体的には次の手段を用いることを特徴としている
(1)溶鋼を鋳造凝固後該鋼がAr3点温度以上にある
間にオーステナイトの再結晶可能下限温度+150℃以
上の温度域にて1パス圧下率10%以上の圧延を1回以
上行う事を第1の手段とし、(2)重量%で C: 0.005〜0.20X   S : ≦0.0
25XSi  : 0.01〜0.80χ    八1
 : ≦0.1%Mn : 0.20〜2.00″y6 を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
後、該鋼がAr3点温度以上にある間に950℃以上の
温度域にて1パス圧下率10%以上の圧延を1回以上行
う事を第2の手段とし、(3)重量%で C: 0.005〜0.20χ S:≦0 、025%
Si : 0.01−0.80y、Al : ≦0.l
XMn :0.20〜2.00X   Nb : 0.
002−0.1!を含み残部鉄及び不可避的成分から成
る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がAr3点温度以上にある間
に1050℃以上の温度域にて1パス圧下率10%以上
の圧延を1回以上行う事を第3の手段とし、(4)重量
%で C: 0.005〜0.20χ S:≦0.025%S
i : 0.01〜0.80X   Al : ≦0.
lXMn : 0.20〜2.00′XTi : 0.
002−0.1χを含み残部鉄及び不可避的成分から成
る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がAr3点温度以上にある間
に1100℃以上の温度域にて1パス圧下率10%以上
の圧延を1回以上行う事を第4の手段とし、 (5)重量%で C: 0.005〜0.20χ A1;≦0.1″AS
i : 0.01〜0.80χ  Ti : 0.00
2〜0.1宋Kn : 0.20〜2.00!   N
b : 0.002−0.1%S:≦0.0025y6 を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
後、該鋼がAr3点温度以上にある間に1100℃以上
の温度域にて1パス圧下率10%以上の圧延を1回以上
行う事を第5の手段とし、(6)重量%で Cu:≦IX    Zr:≦0.1χNi:≦IO6
/、Ca :≦0 、008XCr:≦IZ    1
3:≦0.006′AMO=≦IZ    REM:≦
0.01!■ =≦0.2z の1種又は2種以上を含む事を第1乃至第5の手段の何
れかに加える事を第6乃至第1Oの手段とし、 (7)第1乃至第10の手段の何れかで圧延を開始した
後、Ar3点以上Ara点+100℃以下で圧延を終了
する事を第11乃至第20の手段としく8)第1乃至第
1Oの手段の何れかで圧延を開始した後、Ar3点以上
で圧下比2以上の圧延を行う事を第21乃至第30の手
段とし、 (9)第1乃至第10の手段の何れかで圧延を開始した
後、Ar3点以上で圧下比2以上の圧延を行い、Ara
点以上Ar3点+100℃以下で圧延を終了する事を第
31乃至第40の手段とするものである。
上記各手段における各元素の添加量限定理由を以下に述
べる。
C,SiMnは共に強度の他に靭性、溶接性の点から、
A1は経済性の点から、上記の範囲に限定するものであ
り、不可避的成分であるSば靭性の低下等に問題が発生
ずるので上記範囲を超えてはならない。
又Cuは溶接金属の熱間割れを防止する点から、Ni、
 Tiは経済性を確保する点から、Cr、 Mo、 N
b、■は熱影響部の靭性の劣化を防止する点から、又焼
き入れ性を向上するBは変態過程での熱間割れを防止す
る点から、延性や切り欠き靭性を向上するZr、 Ca
はそれぞれ表面欠陥の発生防止、清浄度維持の点から、
REMはCaと同様の理由から各々上記の範囲に限定す
る。
それぞれの元素の添加目的とその効果は、光利用分野で
通常用いられている添加目的と、それに期待している効
果の範囲にある。
〈作用〉 本発明者等は、前記した問題点を解決し、熱経済性の優
れた高い実用性を発揮する高靭性鋼材の製造方法を確立
するために実験・検討を重ねた結果、第1図に示すよう
に、Tp+150℃以上の温度範囲で1パス10%以上
の圧延を1回以上行うと、数mm〜数十mm程度の凝固
粗大Tは0.2mm以下の整細粒に再結晶し、再結晶域
低温側(Tp−Tp+150℃未満)における大圧下圧
延を繰り返す必要もなく、圧下比1.1以上でvTrs
≦−30℃の靭性を円滑かつ安定して得られることを見
出したのである。
圧延開始温度がTp+150℃未満の場合、又は1パス
圧下率が10%未満の場合は何れも凝固粗大γは部分再
結晶、又は未再結晶状態を示し細粒化せずvTrs≦−
30゛Cの靭性は得られない。
更に、第2図に示すようにTp+150℃以上の温度範
囲で1パス10%以上の圧延を1回以上行った後に、A
r3点以上Ar3点+100℃以下の温度範囲で圧延を
終了するか、又は累積圧下比2以上の圧延を行うと圧延
後のγは100μm以下になり靭性は更に向上し、vT
rs≦−50℃の靭性レベルを安定して満足し、更にA
r3点以上Ar3点+100℃以下の温度範囲で圧延を
終了し、かつ累積圧下比2以上の圧延を行うと圧延後の
γは50μm以下になってvTrs≦−70℃の靭性レ
ベルを安定して得る事ができ、所期の目的が達成できる
事を見出したのである。
ある。
仕上温度がAr3点+100℃超の場合、又は圧下比が
2未満の場合はγが十分に細粒化せずvTrs≦50゛
Cは安定しては得られない。
つまり、Tp+I50℃以上の再結晶域高温側で1パス
10%以上の圧下を少なく共1回行うと、数mmから数
十ll1mの凝固粗大Tが0.2mm以下に細粒化して
vT rs≦−30℃の靭性レベルを示し、更に引き続
く圧延により圧下比2以上の圧延を行うか、又はAr3
点以コニr3点+100℃以下で圧延完了するとTが1
00μm以下に細粒化し、vTrs≦−50℃の靭性レ
ベルを示し、又、再結晶域高温側で所期の圧延後、圧下
比2以上の圧延を行い、加えてAr3点以上Ar3点+
100℃以下で圧延完了するとγが507/m以下に細
粒化しvT rs≦−70゛Cの靭性レベルが安定して
得られるのである。その様にして得られた鋼材は全て第
1図又は第2図に斜線で示す条件域にあり、得られた鋼
材のvTrsは全て一30℃以下及び−50℃以下、−
70“C以下を満足した。
本発明は上記知見を基に成されたもので、本発明を実施
することにより、DR並びに不可避的に行われるOCR
による鋼材の製造方法を改革し、これ等の熱経済性、生
産性等から成る実用性を飛躍的に改善するものである。
〈実施例〉 (実施例1) 第1表乃至第4表に第1乃至第10の本発明例とその比
較例に用いた供試鋼の化学成分を、第5表乃至第8表及
び第9表乃至第12表の各々にそれぞれの鋼板の製造条
件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く、本発明例の調香1乃至136は何れ
もvTrsは一30℃以下を示し、目的の材質を有する
鋼材が得られた。
これ等の本発明例に対し、1パス圧下率が本発明の範囲
を満足していない比較例、つまり調香の137.138
.141.142.145.146.149.150.
153〜156.161〜164.169.171.1
72.175.176.179.180.183.18
4.187〜190.195〜198.203.205
.206.209.210.213.214.217.
218.221〜224.229〜232.237.2
39.240.243.244.247.24B 、2
51.252.255〜258.263〜266.27
1 、は粗大γが再結晶せず細粒化しないため、vTr
sは一30℃に達しなかった。
又、圧延開始温度が本発明の範囲を満足していない比較
例、つまり調香の 139 、+40 、+43.144.147.148
.151.152.157〜160.165〜168.
170.173.174.177.178.181 、
182.185.186.191〜194.199〜2
02.204.207.208.2]1.2]2.21
5.216.2]、9.220.225〜228.23
3〜236.238.241.242.245.246
.249.250.253.254.259〜262.
267〜270.272は、粗大Tが再結晶せず細粒化
しないため、vTrsは一30℃に達しなかった。
(実施例2) 第1表乃至第4表に第11乃至第20の本発明例とその
比較例に用いた供試鋼の化学成分を、第13表乃至第1
6表及び第17表乃至第20表の各々にそれぞれの鋼板
の製造条件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く本発明例の調香273乃至408は何
れもvT rsは一50゛C以下を示し、目的の材質を
有する鋼材が得られた。
これ等の本発明例に対し、仕上げ温度が本発明の範囲を
満足していない比較例、つまり調香の410.414.
41B 、419.422.423.427.428.
431.432.437.438.442.444.4
48.452.453.456.457.461 、4
62.465.466.471 、472.476.4
7B 、482.486.487.490.491.4
95.496.499.500.505.506.51
0.512.516.520.521.524.525
.529.530.533.534.539.540.
544は、粗大Tが100/7m以下に細粒化しないた
め、vTrsは一50゛Cに達しなかった。
また、仕上げ温度は本発明の範囲を満足しているものの
、圧延開始温度又は1パス圧下率が本発明の範囲を満足
していない比較例、つまり調香の409.411〜41
3.415〜417.420.421.424〜426
.429.430 、433〜436.439〜441
.443.445〜447.449〜45] 、454
.455.458〜460.463.464.467〜
4701473〜475.477.479〜481.4
83〜485.488.489.492〜494.49
7.498.501〜504.507〜509.511
.513〜515.517〜519 .522 .52
3 .526 〜528 .531 .532.535
〜538.541−543は、粗大Tが100μm以下
に細粒化しないため、vTrsは一50℃に達しなかっ
た。
(実施例3) 第1表乃至第4表に第21乃至第30の本発明例とその
比較例に用いた供試鋼の化学成分を、第21表乃至第2
4表及び第25表乃至第28の各々にそれぞれの鋼板の
製造条件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く本発明例の調香545乃至680は何
れもvT rsは一50℃以下を示し、目的の材質を存
する鋼材が得られた。
これ等の本発明例に対し、圧下比が本発明の範囲を満足
していない比較例、つまり調香の682.686.69
0.691.694.695.699.700.703
.704.709.710.714.716.720.
724.725.728.729.733.734.7
37.73B 、143.744.748.750.7
54.758.759.762.763.767.76
B 、771.772.777.778.782.78
4.788.792.793 .796.797 .8
01 .802 .805 .806 .811.81
2.816は、粗大γが100μm以下に細粒化しない
ため、vTrsは一50℃に達しなかった。
又、圧下比は本発明の範囲を満足しているものの、圧延
開始温度又は1パス圧下率が本発明の範囲を満足してい
ない比較例、つまり調香 の681 、683〜685
 、、687〜689.692.693.696〜69
B 、701.702.705〜708.711〜71
3.715.717〜719.721〜723.726
.727.730〜732.735.736.739〜
742.745〜747.749.751〜753.7
55〜757.760 、761.764〜766.7
69.770.773〜776.779〜781.78
3.785〜787.789〜791.794.795
.798〜800.803.804.807−810.
813−815は、粗大Tが]、00μm以下に細粒化
しないため、vT rsは一50℃に達しなかった。
(実施例4) 第1表乃至第4表に第31乃至第40の本発明例とその
比較例に用いた供試鋼の化学成分を、第29表その比較
例に用いた供試鋼の化学成分を、第29表乃至第32表
及び第33表乃至第36表の各々にそれぞれの鋼板の製
造条件と得られた材質を示す。
表に明らかな如く本発明例の調香817乃至952は何
れもvTrsは一70℃以下を示し、目的の材質を有す
る鋼材が得られた。
これ等の本発明例に対し、仕上げ温度又は圧下比が本発
明の範囲を満足していない比較例、つまり調香の 953.954.957.95B 、960〜963.
965〜968.971〜973.975〜978.9
81.9B2.984〜986.987.988.99
1.992.994〜997.999〜1002.10
05〜1007.1009〜1012.1015.10
16.1018〜1020.1021.1022.10
25.1026.1028〜1031.1033〜10
36.1039〜1041.1043〜1046.10
49.1050.1052〜1054.1055.10
56.1059.1060.1062〜1065.10
67〜1070.1073〜1075.1077〜10
80.1083.1084.1086〜1088は、粗
大γが50μm以下に細粒化しないためvTrsは−7
0℃に達しなかった。
又、仕上げ温度と圧下比は本発明の範囲を満足している
ものの、圧延開始温度又ははlパス圧下率が本発明の範
囲を満足していない比較例、つまり調香の 955.956.959.964.969.970.9
74.979.980.983.989.990.99
3.998.1003.1004.1008.1013
.1014.1017.1023.1024.1027
.1032.1037.1038.1042.1047
、工048.1051.1057.1058.1061
.1066.1071.1072.1076.1081
.1082.1085、は、才■大γが50μm以下に
細粒化しないため、vT rsは一70℃に達しなかっ
た。
〈発明の効果〉 本発明は上記の如く、溶鋼の鋳造凝固後の粗大γをTP
 + 150℃以上の再結晶高温側で1パス圧下率10
%の圧延を少なくとも1回行うことにより粗大Tを細粒
化させ靭性を向上するものであり、さらに仕上げ圧延を
Ar3点以上Ar3点−1−100℃以下の低温域で行
うか、又は圧下比を2以上とすること、あるいはそれら
の相乗効果により、靭性を更に改善するものであり、鋳
造鋼を直接圧延するDRにおいても、また鋼片がAr3
点以上の温度域にある時点から再加熱を行った後に圧延
に供するHCRの場合も、それぞれが製造する靭性の優
れた鋼材を熱経済性良く高い生産性の下に製造すること
を可能にする等、当分野にもたらす効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における1パス圧下率及び圧延開始温度
とvTrsの関係を示した図であり、第2図は本発明に
おける仕上げ温度及び圧下比とvT rsの関係を示し
た図である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がAr_3点温度以上に
    ある間にオーステナイトの再結晶可能下限温度+150
    ℃以上の温度域にて1パス圧下率10%以上の圧延を1
    回以上行うことを特徴とする靭性の良好な鋼材の製造方
    法。
  2. (2)重量%で C:0.005〜0.20%S:≦0.025%Si:
    0.01〜0.80%Al:≦0.1%Mn:0.20
    〜2.00% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に950℃以上
    の温度域にて1パス圧下率10%以上の圧延を1回以上
    行うことを特徴とする靭性の良好な鋼材の製造方法。
  3. (3)重量%で C:0.005〜0.20%S:≦0.025%Si:
    0.01〜0.80%Al:≦0.1%Mn:0.20
    〜2.00%Nb:0.002〜0.1%を含み残部鉄
    及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がA
    r_3点温度以上にある間に1050℃以上の温度域に
    て1パス圧下率10%以上の圧延を1回以上行うことを
    特徴とする靭性の良好な鋼材の製造方法。
  4. (4)重量%で C:0.005〜0.20%S:≦0.025%Si:
    0.01〜0.80%Al:≦0.1%Mn:0.20
    〜2.00%Ti:0.002〜0.1%を含み残部鉄
    及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固後、該鋼がA
    r_3点温度以上にある間に1100℃以上の温度域に
    て1パス圧下率10%以上の圧延を1回以上行うことを
    特徴とする靭性の良好な鋼材の製造方法。
  5. (5)重量%で C:0.005〜0.20%Al:≦0.1%Si:0
    .01〜0.80%Ti:0.002〜0.1%Mn:
    0.20〜2.00%Nb:0.002〜0.1%S:
    ≦0.0025% を含み残部鉄及び不可避的成分から成る溶鋼を鋳造凝固
    後、該鋼がAr_3点温度以上にある間に1100℃以
    上の温度域にて1パス圧下率10%以上の圧延を1回以
    上行うことを特徴とする靭性の良好な鋼材の製造方法。
  6. (6)重量%で Cu:≦1%Zr:≦0.1% Ni:≦10%Ca:≦0.008% Cr:≦1%B:≦0.006% Mo:≦1%REM:≦0.01% V:≦0.2% の1種又は2種以上を含むことを特徴とする特許請求範
    囲第1項乃至第5項の何れかに記載の靭性の良好な鋼材
    の製造方法。
  7. (7)特許請求範囲第1項乃至第6項の何れかに記載の
    方法で圧延を開始した後、Ar_3点以上Ar_3点+
    100℃以下で圧延を終了することを特徴とする靭性の
    良好な鋼材の製造方法。
  8. (8)特許請求範囲第1項乃至第6項の何れかに記載の
    方法で圧延を開始した後、Ar_3点以上で圧下比2以
    上の圧延を行うことを特徴とする靭性の良好な鋼材の製
    造方法。
  9. (9)特許請求範囲第1項乃至第6項の何れかに記載の
    方法で圧延を開始した後、Ar_3点以上で圧下比2以
    上の圧延を行い、Ar_3点以上Ar_3点+100℃
    以下で圧延を終了することを特徴とする靭性の良好な鋼
    材の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04358021A (ja) * 1991-05-09 1992-12-11 Nippon Steel Corp 結晶粒径の微細な厚鋼板の製造法
JPH04358020A (ja) * 1991-05-09 1992-12-11 Nippon Steel Corp 結晶粒径の微細な厚鋼板の製造法

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