JPH04168217A - 均一性に優れる高靭性・高張力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） この発明は、靭性、引張特性など均一性に優れる高靭性
・高張力熱延鋼板の製造方法に関するもので、特にライ
ンパイプ、構造物等に使用する低温用鋼板の製造方法と
して有用である。

（従来の技術） 従来、ラインパイプ、構造物等の用途に使用する高靭性
・高張力熱延鋼板の製造方法としては、例えば、特公昭
５８−１９７２４号公報に開示されているように、Ｎｂ
を添加した鋼を制御圧延して高靭性を得ると同時に、低
Ｐ化による耐セパレーシヨン性能の向上を得ようとする
方法や、特開昭６１−３４１１６号公報に開示されてい
るように、上記に加え、Ｔｉ添加と低い巻取り温度によ
り、歪時効による劣化をも防止し、高靭性を得ようとす
る方法がある。

これらは、Ｎｂ含有鋼の制御圧延を基本としているため
、オーステナイト低温域での圧下率のコントロールと低
い圧延終了温度を必要としている。

これは制御の難しい圧延であり、適性な成分で、適性な
圧延を実施しても、同一コイル内において、圧延先端側
から後端側にかけての温度低下や、圧延先後端での局部
的温度低下などがあり、コイル長手方向に圧延温度が異
なるため、材質特性の均一性に劣り、単一コイル内で所
定の特性が得られない部分が生じ、製品の歩留りを悪く
する場合が多い。

また、上記温度差を減少する方法としての、圧延速度を
上げる所謂ズーミングアップは、圧延時のロールと鋼板
表面との間の摩擦抵抗の変動が大きくなり、板の長手方
向及び板厚方向の圧延歪が一定でなくなり、均一な特性
が得られなくなるなどの問題がある。

（発明が解決しようとする課Ｂ） この発明は、熱間圧延の仕上げ圧延で制御圧延を行うに
際し、被圧延材の温度の均一化を計ることにより、均一
性に優れる高靭性・高張力熱延鋼板を製造することにあ
る。

（課題を解決するための手段） この発明は、高靭性・高張力の得られる成分組成の鋼片
素材の熱間圧延を、被圧延材の粗圧延における圧延先後
端を仕上げ圧延において逆転させ、かつ、被圧延を順次
接続し、制御圧延を行なうことにより、被圧延材全長に
わたる圧延温度の均一化をはかり、均一性に優れる熱延
板を製造しようとするもので、 その要旨は、次の通りである。

１、　　Ｃ：　０．０１ｗｔ％以上、０．３讐ｔ％以下
Ｓｉ　：　０．５ｗｔ％以下 Ｍｎ　：　０．５ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％以下５ｏｌ
Ａ１　：　０．０１ｗｔ％以上、０．１０ｗｔ％以下Ｐ
　：　０．０２５ｗｔ％以下 Ｓ　：　０．０１０ｗｔ％以下、及び、Ｎ　：　０．０
０５０ｗｔ％以下、 を含み、かつ Ｔｉ＝０．００５ｗｔ％以上、０．１００ｗｔ％以下、
及びＮｂ・・・０．００５％１ｔ％以上、０．１００ｗ
ｔ％以下、のうちから選んだ１種又は２種を含有し、残
部は鉄及び不可避不純物の組成になる連続鋳造鋼片素材
を熱間圧延する際、 粗圧延段階を経たシートバーを一旦コイル状に巻き取り
、その後、巻き終り端から仕上げ圧延を、９５０℃以下
での圧下率が５０％以上で、圧延終了温度が７００℃以
上、８００℃以下の範囲にて開始し、その後端に、後続
するシートバーコイルの巻き終り端を接続して、仕上げ
圧延を連続的に行ない、この仕上げ圧延に続いて、５℃
／Ｓ以上の冷却速度で２、冷し、４５０℃以上、６００
℃以下の温度範囲で巻取ることを特徴とする均一性に優
れる高靭性・高張力熱延鋼板の製造方法。

２、　　Ｃ：　０．０１ｗｔ％以上、０．３ｗｔ％以下
Ｓｔ　：　０．５ｗｔ％以下 Ｍｎ　：　０．５ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％以下５ｏｌ
Ａ１　：　０．０１ｗｔ％以上、０．１０御ｔ％以下Ｐ
　：　０．０２５ｗｔ％以下 Ｓ　：　０．０１０ｗｔ％以下、及び、Ｎ　：　０．０
０５０ｗｔ％以下、 と、 Ｔｉ・・・０．００５ｗｔ％以上、０．１００ｗｔ％以
下、及びＮｂ・・・０．００５御ｔ％以上、０．１００
ｗｔ％以下、のうちから選んだ１種又は２種を含み、か
つＣｒ　：　０．５ｗｔ％以下、 Ｎｉ　：　０．５ｗｔ％以下、 Ｍｏ　：　０．３ｗｔ％以下、 Ｖ　：　０．１５ｗｔ％以下、 Ｂ　：　０．００５０ｗｔ％以下、 Ｃｕ　：　０．５０ｗｔ％以下、 Ｃａ　：　０．０１０ｗｔ％以下、及ヒＲＥＭ　：　０
．０１０ｗｔ％以下、 のうちから選んだ１種又は２種以上を含有し、残部は鉄
及び不可避不純物の組成になる連続鋳造鋼片素材を熱間
圧延する際、 粗圧延段階を経たシートバーを一旦コイル状に巻き取り
、その後、巻き終り端から仕上げ圧延を、９５０℃以下
での圧下率が５０％以上で、圧延終了温度が７００℃以
上、８００℃以下の範囲にて開始し、その後端に、後続
するシートバーコイルの巻き終り端を接続して、仕上げ
圧延を連続的に行ない、この仕上げ圧延に続いて、５°
ｃ／３以上の冷却速度で急冷し、４５０℃以上、６００
℃以下の温度範囲で巻取ることを特徴とする均一性に優
れる高靭性・高張力熱延鋼板の製造方法。

ここに、シートバーの接続方法は、アップセット溶接、
高周波加熱溶接などを用いてよく、特に限定するもので
はない。

（作　用） まず、この発明における成分組成の限定理由について述
べる。

Ｃ：強度を向上するための成分で、強度向上のためには
０．０１ｗｔ％以上含有することが必要である。

しかし、０　、３０ｗ　ｔ％を超えると溶接性や低温靭
性が劣化する。したがって、その含有量は０．０１ｗｔ
％以上、０．３０ｗｔ％以下とする。

Ｓｉ：脱酸剤として有効であるが、０．５　ｗｔ％を超
えると靭性をそこなう。したがって、その含有量は０，
５ｗｔ％以下とする。

Ｍｎ二強度、靭性を向上させるために有効な成分で、０
．５ｗｔ％以上を必要とする。しかし、２．０％１ｔ％
を超えると溶接性が劣化する。したがって、その含有量
はＱ、５ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％とする。

Ｔｉ：微量添加で大幅に強度を上昇させ、かつ、固溶Ｎ
による歪時効による靭性の劣化を防止する好ましい成分
である。その効果は、０．００５　ｗｔ％以上で期待で
きるが、０．１００ｗｔ％を超えると飽和する。したが
って、その含有量は０　、００５ｗ　ｔ％以上、０．１
００御ｔ％以下とする。

Ｎｂ　：　Ｔｉと同様、微量添加で大幅に強度を上昇さ
せ、制御圧延との相乗効果により靭性を向上させる好ま
しい成分である。その効果は０．００５　ｗｔ％以上で
期待できるが、０．１０ｍｔ％を超えると飽和する。

したがって、その含有量は０　、００５ｅｎ　ｔ％以上
、０．．０１０ｗｔ％以下とする。

ＳｏｌＡｌ　：　鋼の脱酸に用いられる。その効果は０
．０１０ｗｔ％以上で生じ、０．１００ｗｔ％を超える
と飽和する。したがって、その含有量は０．０１０ｗｔ
％以上、０．１００ｗｔ％以下とする。

Ｐ：低温靭性を劣化させ、溶接時に高温割れを発生させ
ることがあることから、その含有量は０．０２５　ｉｍ
ｔ％以下とする。

Ｓ：Ｍｎと結合してＡ系介在物を生じて、靭性、延性を
劣化させることからその含有量は０．０１０ｗｔ％以下
とする。

Ｎ：靭性を劣化させるため可能な限り少ない方がよいが
、経済性を考慮し、その含有量は０．０１０ｗｔ％以下
とする。

さらに、この発明においては、上記の成分組成例に加え
て、例えば、Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　　Ｖ、　　Ｂ、
　Ｃｕ。

Ｃａ、　ＲＥＭのうちから選んだ１種又は２種以上を含
有させる。

これらの成分を含有させる主たる目的は、強度及び靭性
を向上させることにあり、それぞれの添加量は溶接性や
靭性を阻害しない範囲とする。

すなわち、これらについては、以下の通りである。

Ｃｒ、　Ｎｉ　：これらの成分は、強度、靭性の向上に
有効な成分であるが、共に０．５ｗｔ％を超えて含有す
ると溶接性が劣化する。したがって、上限を共に０．５
ｗｔ％とする。

Ｍｏ二強度、靭性の向上に有効な成分であるが、０．３
　ｗｔ％を超えて含有すると溶接性が劣化する。

したがって、上限を０．３ｗｔ％とする。

■：微量添加で大幅な強度の向上が期待できる成分であ
るが、０．１５ｗｔ％を超えて含有するとその効果は飽
和し、溶接性が劣化する。したがって、上限を０．１５
ｗｔ％とする。

Ｂ：焼入れ性を向上し、強度、靭性の向上をもたらす成
分であるが、０．００５０ｗｔ％を超えて含有するとそ
の効果は飽和し、溶接性が劣化する。したがって、上限
を０．００５ｗｔ％とする。

Ｃｕ：強度、靭性の向上に有効な成分であるが、０．５
０ｗｔ％を超えて含有すると溶接性が劣化する。

したがって、上限を０．５ｗｔ％とする。

Ｃａ、ＲＥＭ：介在物の形態制御により、低温靭性、延
性に好ましいばかりでなく、セパレーション対策として
も好ましい成分である。しかし、共に、０．０１０　ｗ
ｔ％を超えて含有すると、溶接性、及び靭性の劣化をま
ねく。したがって、上限を共に０．０１０−ｔ％とする
。

つぎに、この発明の熱間圧延条件、及びその後の冷却、
巻取り条件などについて以下に述べる。

熱間圧延：この発明は、粗圧延後のシートバーをコイル
状に巻き取ることが要点である。

すなわち、粗圧延を終えたシートバーをコイル状に巻き
取り、その後巻き戻しながら仕上げ圧延を行うことによ
り、粗圧延における被圧延材の先後端が、仕上げ圧延で
は逆転されて圧延されることになる。

このため、粗圧延先後端での局部的な温度低下部は兎も
角とて、圧延先行端側から後尾端側にかけて不可避に生
じる温度勾配の下で、被圧延材が仕上げ圧延では温度の
低い粗圧延での後尾端側から圧延されることになり、仕
上げ圧延では被圧延材全長の温度が均一化される。

しかも粗圧延後コイル状に巻取ることによる、温度の均
一化効果があり、特に粗圧延での圧延先端の局部的温度
低下部分は、粗圧延後コイル内に巻き込まれることによ
り復熱し、均一化した温度となり、仕上げ圧延されるこ
とになる。

さらに、粗圧延後のシートバーをコイル状に巻取ること
により、先行するシートバーとの接続を容易にし、この
接続により最初及び最終の圧延材を除いて仕上げ圧延で
は圧延端のない圧延ができ、したがって、仕上げ圧延で
の圧延端の局部的温度低下がなくなる。

かくすることにより、従来散見された被圧延材の先後端
側の圧延温度外れや、圧延温度合わせを行うための圧延
速度の増速に伴う圧延歪の不均一化を排除し、製品コイ
ル全長にわたり均等な材質が得られる。

つぎに圧延条件において、９５０℃以下の圧下率を′！
５０％以上とする理由は、この温度より高い場合、及び
この加工率より低い場合、共にオーステナイト中への変
形帯の導入が不十分となり、最終的に得られる組織が微
細化せず、十分な強度靭性が得られなくなるためであり
、 さらに、圧延終了温度範囲を７００℃以上８００℃以下
とするのは、この温度範囲より高いとオーステナイト中
に導入された変形帯から生成する単位面積当りのフェラ
イト粒の数が減少するので最終的に得られる組織が微細
化せず、また、この温度範囲より低いと、多量のフェラ
イトが生成した以後も圧延加工することになるので、フ
ェライトの温間加工に基づく異方性が大きくなること、
及び靭性が劣化することによるものである。

冷却速度：冷却速度が遅いとＰの粒界偏析に基づ（脆性
が生じやすくなると同時に、フェライト粒の粒成長が起
り、強度、靭性が確保できなくなる。このため、冷却速
度は５℃／Ｓ以上を必要とする。

巻取り温度：高い巻取り温度では、Ｎｂ、　Ｔｉ等の析
出物による強化を有効に生かせず、Ｐの粒界偏析に基づ
く脆化が生じ易くなるので６００℃以下とする必要があ
り、逆に巻取り温度が低いとコイル形状の不良を招き易
く、歩出りを悪くすると共に、鋼中に固溶Ｃ，Ｎが残存
しやすくなり、歪み時効性によくないので４５０℃以上
を必要とする。

つぎに、圧延条件の内、靭性に大きく影響する圧延終了
温度についての実験結果を以下に記す。

スニ」暖 Ｃ：　　０．０７ｗｔ　％、　Ｓｉ　　：　０．１４ｗ
ｔ　％、　Ｍｎ　　二　１．４２ｗｔ　％、Ｎｂ　：　
０．０４ｗｔ％、ＳｏｌＡｌ　：　０．０２ｗｔ％、Ｐ
　：　０．００８ｗｔ％、Ｓ　：　０．００２ｗｔ％、
Ｎ　：　０．００３　ｗｔ％の成分組成を有する鋼片素
材を、圧延終了温度を変化させる下記の熱延条件で、板
厚５閣に圧延し、得られた熱延板の靭性を調査した。

圧延開始温度：　１１５０℃ 粗圧延後シートバーの巻取り温度：　１０００℃９５０
℃以下での圧下率エフ０％ 圧延終了温度−６７０℃〜８３０℃ 冷却速度：３０℃／Ｓ 製品巻取り温度二５００℃ これらの調査結果をまとめて第２図に示す。

第２図から明らかなように、圧延終了温度がこの発明の
限定範囲７００℃から８００”Ｃの間では、ｖＴｓが一
１００″Ｃ以下と優れた靭性を示しているが、この発明
の限定範囲を外れる温度ではｖＴｓが一１００℃以上と
靭性に劣っている。したがって高靭性を得るためには、
圧延終了温度は７００℃から８００℃の温度範囲にする
必要がある。

（実施例） ｌ五■上 転炉で溶製した、 Ｃ：　０．０８ｗｔ％、Ｓｉ　：　０．１４ｗｔ％、Ｍ
ｎ　：　１．４ｗｔ％、Ｔｉ　：　０．０３ｗｔ％、Ｎ
ｂ　：　０．０４ｗｔ％、ＳｏｌＡｌ　：　０．０２ｗ
ｔ％、Ｐｒｏ。００８ｗｔ％、Ｓ　：　０．００２ｗｔ
％、Ｎ　：　０．００４ｗｔ％、の成分組成を有するこ
の発明の適合鋼を用い、熱間圧延を行って、熱延板コイ
ルとした。

熱間圧延条件は、 圧延開始温度：　１１５０℃、 粗圧延後シートバーの巻取り温度：　１０００℃１９５
０℃以下の圧下率ニア０％、 圧延終了温度ニア５０”Ｃ１ 冷却速度；３０℃／Ｓ、 製品巻取り温度；５００℃１ 仕上げ板厚＝５閣、 で行ない、かつ、仕上げ圧延では、粗圧延後巻き取った
シートバーのコイル先後端を先行材及び後続材にそれぞ
れ接続して、圧延を連続的に行う方法で熱延板コイルを
製造し、この発明の適合例とした。

一方、通常圧延材として、上記熱間圧延条件において、
粗圧延後のシートバーのコイル巻取りを行わず、また地
圧延材との接続も行わず、単独で圧延した熱延板コイル
を比較例とした。

これら、熱延板コイルの長手方向の、靭性、引張特性を
調査した。この調査結果、すなわち、コ′イル長手方向
の靭性、引張特性の変化を第１図に示す。

第１図から明らかなように、比較例は、コイル両端にお
いて、靭性引張特性の劣化が大きく、かつ、圧延先端側
から後端側にかけてＹＳが漸増する傾向を示しており、
コイル全長にわたる均一性に劣っている。

これに対し、適合例はコイル端部に多少の変化はあるも
のの全長にわたり均一な特性が得られており、均一性に
優れていることを示している。

ｚ旌１ 通常の方法で溶製した、表１に示す成分組成を有するこ
の発明の適合鋼２１鋼種、比較鋼３鋼種、計２４鋼種を
、表２に示す熱間圧延条件で圧延を行ない、板厚５ｍの
熱延板とした。

なお、表１にはＰ、Ｓ、Ｎが、この発明の限定範囲を外
れる鋼記号り、Ｅ、Ｆを比較鋼として示し、また、表２
には、これらの鋼を用いて製造した熱延板（試料Ｎα１
０〜１２）を、熱間圧延条件がこの発明の限定範囲を外
れる熱延板（試料Ｎｏ、　４〜９）と共に比較例として
示した。

これらの熱延板について、引張特性、靭性を調査した。

上記調査結果は、熱間圧延条件とともに表２に示してい
るが、表２から明らかなように、比較例、すなわち、 圧延条件がこの発明の限定範囲を外れた、試料隘４　（
９５０℃以下の圧下率が少ない）試料Ｎｏ、５　（圧延
終了温度が低い） 試料階６（圧延終了温度が高い） 試料阻７（巻取り温度が高い） 試料Ｎα８（巻取り温度が低い） 試料Ｆｋ１．９　（圧延終了後の冷却速度が遅い）の各
試料では高靭性が得られず、 また、鋼の化学成分組成において、Ｐ、Ｓ、Ｎが、それ
ぞれこの発明の好適範囲の上限を外れた、試料１０．１
１．１２の各試料でも高靭性が得られない。

上記比較例に対し、この発明の適合例は、全て高靭性、
高強度が得られている。

（発明の効果） この発明は、高靭性・高張力熱延鋼板向けの成分組成に
なる鋼片素材を、熱間圧延する際、粗圧延後の被圧延材
をコイル状に巻き取り、粗圧延での先後端と仕上げ圧延
での先後端を遊点させ、かつ、複数コイルを接続し、連
続して仕上げ圧延を行うことにより、コイル全長にわた
る均−性優れる高靭性・高張力熱延鋼板を製造するもの
で、この発明により、高靭性・高張力熱延銅板が安定し
て得られるばかりでなく、歩走りの向上が計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の適合例と比較例について、コイル
長手方向の靭性、引張特性の変化を示すグラフ、及び、 第２図は、圧延終了温度と靭性との関係を示すグラフで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０１ｗｔ％以上、０．３ｗｔ％以下Ｓｉ：
   ０．５ｗｔ％以下 Ｍｎ：０．５ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％以下ＳｏｌＡｌ
   ：０．０１ｗｔ％以上、０．１０ｗｔ％以下Ｐ：０．０
   ２５ｗｔ％以下 Ｓ：０．０１０ｗｔ％以下、及び、 Ｎ：０．００５０ｗｔ％以下、 を含み、かつ Ｔｉ・・・０．００５ｗｔ％以上、０．１００ｗｔ％以
   下、及びＮｂ・・・０．００５ｗｔ％以上、０．１００
   ｗｔ％以下、のうちから選んだ１種又は２種を含有し、
   残部は鉄及び不可避不純物の組成になる連続鋳造鋼片素
   材を熱間圧延する際、 粗圧延段階を経たシートバーを一旦コイル 状に巻き取り、その後、巻き終り端から仕上げ圧延を、
   ９５０℃以下での圧下率が５０％以上で、圧延終了温度
   が７００℃以上、８００℃以下の範囲にて開始し、その
   後端に、後続するシートバーコイルの巻き終り端を接続
   して、仕上げ圧延を連続的に行ない、この仕上げ圧延に
   続いて、５℃／Ｓ以上の冷却速度で急冷し、４５０℃以
   上、６００℃以下の温度範囲で巻取ることを特徴とする
   均一性に優れる高靭性・高張力熱延鋼板の製造方法。 ２、Ｃ：０．０１ｗｔ％以上、０．３ｗｔ％以下Ｓｉ：
   ０．５ｗｔ％以下 Ｍｎ：０．５ｗｔ％以上、２．０ｗｔ％以下ＳｏｌＡｌ
   ：０．０１ｗｔ％以上、０．１０ｗｔ％以下Ｐ：０．０
   ２５ｗｔ％以下 Ｓ：０．０１０ｗｔ％以下、及び、 Ｎ：０．００５０ｗｔ％以下、 と、 Ｔｉ・・・０．００５ｗｔ％以上、０．１００ｗｔ％以
   下、及びＮｂ・・・０．００５ｗｔ％以上、０．１００
   ｗｔ％以下、のうちから選んだ１種又は２種を含み、か
   つＣｒ：０．５ｗｔ％以下、 Ｎｉ：０．５ｗｔ％以下、 Ｍｏ：０．３ｗｔ％以下、 Ｖ：０．１５ｗｔ％以下、 Ｂ：０．００５０ｗｔ％以下、 Ｃｕ：０．５０ｗｔ％以下、 Ｃａ：０．０１０ｗｔ％以下、及び ＲＥＭ：０．０１０ｗｔ％以下、 のうちから選んだ１種又は２種以上を含有し、残部は鉄
   及び不可避不純物の組成になる連続鋳造鋼片素材を熱間
   圧延する際、 粗圧延段階を経たシートバーを一旦コイル 状に巻き取り、その後、巻き終り端から仕上げ圧延を、
   ９５０℃以下での圧下率が５０％以上で、圧延終了温度
   が７００℃以上、８００℃以下の範囲にて開始し、その
   後端に、後続するシートバーコイルの巻き終り端を接続
   して、仕上げ圧延を連続的に行ない、この仕上げ圧延に
   続いて、５℃／Ｓ以上の冷却速度で急冷し、４５０℃以
   上、６００℃以下の温度範囲で巻取ることを特徴とする
   均一性に優れる高靭性・高張力熱延鋼板の製造方法。