JPH04224623A - 板厚方向の硬度差が小さい板厚60mm以上の50キロ級低降伏比厚肉高張力鋼板の製造方法 - Google Patents

板厚方向の硬度差が小さい板厚60mm以上の50キロ級低降伏比厚肉高張力鋼板の製造方法

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JPH04224623A
JPH04224623A JP40578690A JP40578690A JPH04224623A JP H04224623 A JPH04224623 A JP H04224623A JP 40578690 A JP40578690 A JP 40578690A JP 40578690 A JP40578690 A JP 40578690A JP H04224623 A JPH04224623 A JP H04224623A
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Masato Shimizu
清水 眞人
Kiyoshi Iwai
清 岩井
Yoshiyuki Nakatani
中谷 義幸
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高張力鋼板の製造方法
に関し、さらに詳しくは、高層ビル等に使用する板厚方
向の硬度差が小さい50キロ級低降伏比厚肉高張力鋼板
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、高張力鋼板の主要な製造方法であ
るTMCP(Thermo−Mechanical C
ontrol Process )は制御圧延と制御冷
却を組み合わせた技術であり、圧延まま材や焼ならし材
に比べて優れた強度、靱性および溶接性を鋼板に付与す
ることが可能である。
【0003】しかし、建築用の厚肉高張力鋼板をTMC
Pで製造する場合、制御冷却時に板厚方向での焼入れ性
に差が生じ、圧延まま材および焼ならし材に比べて板厚
方向の硬度差が大きくなる傾向がある。
【0004】これに対して、制御冷却時の冷却速度を1
5℃/sec以上とし、冷却停止温度の下限を 500
℃とすることにより強度、靱性に優れ、板厚方向の硬度
差を小さくする製造方法が特開昭63−179020 
号公報に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法では
、板厚が50mmを超える厚肉高張力鋼板を製造する場
合、板厚方向の硬度差が大きくなることが予想される。
【0006】本発明は、上記の厚肉高張力鋼板における
板厚方向の硬度差を小さくするためになされたものであ
り、化学成分、加熱温度、圧延終了温度および制御冷却
時の冷却開始温度、冷却速度、冷却停止温度を限定する
ことによって、板厚方向の硬度差が小さい50キロ級低
降伏比厚肉高張力鋼板の製造方法を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、厚肉高張
力鋼板における板厚方向の硬度差を小さくする製造方法
について、種々研究を重ねた結果、化学成分を調整し、
加熱温度、圧延条件、冷却条件等を適切に制御すること
によって、板厚方向の硬度差が小さい50キロ級低降伏
比厚肉高張力鋼板の製造が可能であるという知見を得て
本発明に至ったものである。
【0008】第1発明は、重量%で、C:0.05〜0
.20%、 Si:0.05〜0.50%、 Mn:0
.80〜2.0 %、Al:0.01 〜0.10%、
Nb:0.005〜0.050%、Ti:0.005〜
0.050 %を含有し、かつ、下記式で示すCeq.
が0.40%以下を満足し、残部Feおよび不可避不純
物からなる鋼片を1100℃以上の温度に加熱後、 8
50〜900℃の温度範囲で圧延を終了したのち、冷却
開始温度を(圧延終了温度−50℃)以上として、 3
〜12℃/secの冷却速度で 500〜400 ℃の
温度範囲まで冷却する板厚方向の硬度差が小さい50キ
ロ級低降伏比厚肉高張力鋼板の製造方法である。Ceq
=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+
Mo/4+V/14 (%)
【0009】第2発明は、
重量%で、 Cu:0.05〜1.0 %、 Ni:0
.05〜1.0 %、 Cr:0.05〜0.50%、
 Mo:0.05〜0.50%、V:0.01〜0.1
0%、B:0.0003〜0.0030%、 Ca:0
.0005〜0.0040%の内から選んだ一種または
二種以上を含有する請求項1記載の板厚方向の硬度差が
小さい50キロ級低降伏比厚肉高張力鋼板の製造方法で
ある。
【0010】
【作用】以下に、本発明における化学成分の限定理由に
ついて説明する。
【0011】C は、強度を高めるのに有効な元素であ
るが、0.05%未満では強度が不十分となり、一方、
0.20%を超えると溶接性が劣化する。したがって、
 C添加量は0.05〜0.20%の範囲とする。
【0012】Siは、製鋼時の鋼の脱酸と鋼の強化に必
要な元素であり、そのためには、0.05%以上の添加
が必要である。しかし、0.50%を超えて過多に添加
すると溶接性が劣化する。したがって、Si添加量は0
.05〜0.50%の範囲とする。
【0013】Mnは、強度確保のために少なくとも0.
80%の添加が必要であるが、 2.0%を超えて過多
に添加すると溶接性が劣化する。したがって、Mn添加
量は0.80〜2.0 %の範囲とする。
【0014】Alは、脱酸と結晶粒の微細化に有効な元
素であり、0.01%以上の添加が必要であるが、0.
10%を超える添加は溶接性を劣化させる。したがって
、Al添加量は0.01〜0.10%の範囲とする。
【0015】Nbは、本発明の特徴とする元素の一つで
あり、50キロ級厚肉高張力鋼板の板厚方向の硬度差を
小さくするために添加するものである。この元素は固溶
状態で鋼の焼入れ性を高め、ベイナイト変態の促進によ
り硬さの向上に有効に作用するものであるが、 0.0
05%未満ではこの効果が少なく、一方、 0.050
%を超えると溶接性が劣化する。したがって、Nb添加
量は 0.005〜0.050 %の範囲とする。
【0016】Tiは、大入熱溶接熱影響部のオーステナ
イト粒の微細化およびフェライトの生成促進により、溶
接熱影響部の靱性向上に有効な元素であるが、 0.0
05%未満ではこの効果は少なく、一方、 0.050
%を超えると溶接性が劣化する。したがって、Ti添加
量は 0.005〜0.050 %の範囲とする。
【0017】本発明では、上記化学成分以外にCu、N
i、Cr、Mo、V 、B 、Caの内から選んだ一種
または二種以上を添加することができる。
【0018】Cuは、溶接熱影響部を硬化させず、また
、溶接熱影響部の靱性を劣化させることなく母材の強度
、靱性を向上させるのに有効な元素であるが、0.05
%未満ではこの効果が少なく、一方、 1.0%を超え
ると熱間圧延中に割れが生じやすくなる。したがって、
Cu添加量は0.05〜1.0 %の範囲とする。
【0019】Niは、Cuとほぼ同様の効果を有する元
素であるが、0.05%未満ではこの効果が少なく、一
方、過多に添加すると高価な元素であるため、製造コス
トの上昇を招く。したがって、Ni添加量は0.05〜
1.0 %の範囲とする。
【0020】Crは、焼入れ性を向上させ強度を高める
のに有効な元素であり、この効果を得るためには0.0
5%以上の添加が必要であるが、0.50%を超えて多
量に添加すると溶接性を劣化させる。したがって、Cr
添加量は0.05〜0.50%の範囲とする。
【0021】Moは、Crと同様の効果を有する元素で
あり、この効果を得るためには0.05%以上の添加が
必要であるが、0.50%を超えて多量に添加すると溶
接性を劣化させるとともに製造コストの上昇を招く。し
たがって、Mo添加量は0.05〜0.50%の範囲と
する。
【0022】Vは、強度を高めるのに有効な元素である
が、0.01%未満ではこの効果が少なく、一方、0.
10%を超えると溶接性が劣化する。したがって、V 
添加量は0.01〜0.10%の範囲とする。
【0023】Bは、微量の添加により焼入れ性を向上さ
せ、強度を高めるのに有効な元素であるが、0.000
3%未満ではこの効果が少なく、一方、0.0030%
を超えると溶接性が劣化する。したがって、B 添加量
は0.0003〜0.0030%の範囲とする。
【0024】Caは、介在物の形態制御による異方性の
改善および耐ラメラティア特性の向上に有効な元素であ
るが、0.0005%未満ではこの効果が少なく、一方
、0.0040%を超えると鋼中の非金属介在物量を増
大させ内部欠陥の原因となる。したがって、Ca添加量
は0.0005〜0.0040%の範囲とする。
【0025】以上の化学成分の範囲限定に加えて、溶接
性向上のためにCeqを0.40%以下に限定する。
【0026】つぎに、本発明の製造条件の限定理由につ
いて説明する。鋼片の加熱温度は、オーステナイト結晶
粒の粗大化を防止するためには、低温の方が望ましい。 しかし、強度確保に必要なNbを0.005 %以上固
溶させるためには、ある程度の加熱温度を確保しなけれ
ばならない。したがって、本発明では、鋼片の加熱温度
は、1100℃以上に限定する。
【0027】また、圧延終了温度は、耐震性の面から、
特に、高層建築用鋼材の重要な要求品質である降伏比[
(降伏点/引張強さ)×100 %]の上昇を招かない
ために、850℃以上とし、靱性確保の点から 900
℃以下とする。この理由は、 850℃未満ではフェラ
イト粒の微細化により降伏点の上昇が引張強さの上昇を
上回るためであり、 900℃以上ではフェライト粒の
微細化ガ十分でないためである。
【0028】さらに、圧延終了後の冷却開始温度を(圧
延終了温度−50℃)以上とした理由は、これ未満の温
度では冷却効果が得られず強度の確保が困難となるため
である。また、冷却速度の下限を 3℃/secとした
理由は、Ceq を0.40%以下に限定する中で、板
厚が50mm以上の厚肉鋼板の板厚方向の組織をフェラ
イトとベイナイトの混合した組織に一様に分布させて、
板厚中心部の強度上昇を図るためである。一方、冷却速
度の上限を12℃/secとした理由は、冷却速度を高
めると、板厚が50mm以上の厚肉鋼板では表面部が過
冷され、板厚中心部と表面部との硬度差が大きくなり、
本発明の目的である板厚方向の硬度さを小さくすること
が困難となるからである。
【0029】つぎに、冷却停止温度の上限を 500℃
に限定した理由は、板厚が50mm以上の厚肉鋼板では
、板厚内部の冷却速度が遅くなり、 500℃を超える
と板厚中心部では、フェライトが主体の組織となり、板
厚方向の硬度差が大きくなるためであり、一方、下限を
 400℃に限定した理由は、 400℃未満では鋼板
に水素性欠陥が発生しやすくなること、および鋼板内に
大きな残留応力が発生して形状不良を招くためである。
【0030】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。供試鋼板は表1および表2に示す化学成分を含有す
る鋼片を、表3に示す製造条件にしたがって、板厚50
〜100mm に仕上げたものである。これらの鋼板か
ら試験片を採取し引張試験、衝撃試験、板厚方向の硬度
測定、溶接最高硬さ試験および溶接継手衝撃試験を行っ
た。その結果を表4に示す。なお、溶接継手衝撃試験の
溶接条件は、ボックス柱の角継手を想定したサブマージ
アーク溶接で、入熱は400kJ/cmである。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【表4】
【0035】表1および表2に化学成分を、表3に製造
条件を、表4に試験結果を示す。表1および表2におい
て、鋼A〜Eは本発明の化学成分範囲の鋼であり、鋼F
〜Hは比較法で、鋼FはNb、Tiが添加されていなく
、Ceq も高く、鋼GはNbが、鋼HはTiが添加さ
れていない。 また、表3において、鋼A1、A2、B1、B2、C1
、C2、D1、D2、E1、E2は、表1および表2の
鋼A〜Eに対して各々製造条件が異なることを意味する
【0036】表4から明らかなように、本発明法による
鋼A1、B1、C1、D1、E1、は、いずれも、引張
強さ50kgf/mm2 以上であり、降伏比は70〜
74%と安定して低く、vTrsは低温側にあり靱性も
良好であり、板厚方向の硬度差もHV12〜27と安定
して低く、優れた機械的性質を有している。また、溶接
最高硬さは低く、溶接継手靱性も良好である。
【0037】一方、比較法による鋼A2は、冷却停止温
度が高いため板厚方向の硬度差が大きくなっている。比
較法による鋼B2は、冷却速度が大きいため、A2と同
様に板厚方向の硬度差が大きくなっている。比較法によ
る鋼C2は、圧延終了温度が低いため降伏比が高くなっ
ている。比較法による鋼D2は、圧延終了温度が高いた
め靱性が低くなっている。比較法による鋼E2は、冷却
開始温度が 800℃と低いため引張強さが50kgf
/mm2 未満と強度不足が生じている。比較法による
鋼Fは、圧延終了後の冷却が空冷のため板厚方向の硬度
差は小さくなっているが、Ceq が高いため溶接最高
硬さが高く、大入熱サブマージアーク溶接継手部の靱性
が低くなっている。 比較法による鋼Gは、Nbが添加されていないため引張
強さが低く、板厚方向の硬度差も大きくなっている。比
較法による鋼Hは、Tiが添加されていないため大入熱
サブマージアーク溶接継手部の靱性が低くなっている

0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、化学成
分、加熱温度、圧延終了温度および制御冷却時の冷却開
始温度、冷却速度、冷却停止温度を限定することによっ
て、板厚方向の硬度差が小さい厚肉高張力鋼板を製造す
るもので、本発明によれば板厚方向の硬度差が小さい5
0キロ級低降伏比厚肉高張力鋼板の製造が可能である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量比%で、C:0.05〜0.20
    %、 Si:0.05〜0.50%、 Mn:0.80
    〜2.0 %、Al:0.01 〜0.10%、Nb:
    0.005〜0.050 %、Ti:0.005〜0.
    050 %を含有し、かつ、下記式で示すCeq が0
    .40%以下を満足し、残部Feおよび不可避不純物か
    らなる鋼片を1100℃以上の温度に加熱後、 850
    〜900 ℃の温度範囲で圧延を終了したのち、冷却開
    始温度を(圧延終了温度−50℃)以上として、 3〜
    12℃/secの冷却速度で 500〜400 ℃の温
    度範囲まで冷却することを特徴とする板厚方向の硬度差
    が小さい50キロ級低降伏比厚肉高張力鋼板の製造方法
    。Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+C
    r/5+Mo/4+V/14 (%)
  2. 【請求項2】  
    重量比%で、 Cu:0.05〜1.0 %、 Ni:
    0.05〜1.0 %、 Cr:0.05〜0.50%
    、 Mo:0.05〜0.50%、V:0.01〜0.
    10%、B:0.0003〜0.0030%、 Ca:
    0.0005〜0.0040%の内から選んだ一種また
    は二種以上を含有することを特徴とする請求項1記載の
    板厚方向の硬度差が小さい50キロ級低降伏比厚肉高張
    力鋼板の製造方法。
JP2405786A 1990-12-25 1990-12-25 板厚方向の硬度差が小さい板厚50mm以上の50キロ級低降伏比厚肉高張力鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JPH07116504B2 (ja)

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