JPH0432513A - 溶接の施工性及び判別性に優れる低降伏比高張力調質鋼板の製造方法 - 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、特に建材のような用途に使って好適な、溶
接の施工性及び判別性に優れ、耐震設計に適合する６０
ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高張力調質鋼板の製造方法に関す
るものである。

建材用の鋼板は、建築構造物の大型化、安全性の確保な
とから高張力化、厚肉化か要求され、さらには耐震設計
に適合し得る低降伏比を有する鋼が要求されている。

そして、この建材に用いる高張力鋼板は、Ｈ形鋼や角柱
を製作する場合なと、溶接して使用される場合か多い。

この溶接を行なう場合、６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高張
力鋼では、通常合金元素を含めて硬化成分を高目に含有
している二とから、溶接部の割れ欠陥防止のために、鋼
板の予熱の実施とこのための管理が必要となり施行上大
きな負荷となっている。また、溶接後において、溶接継
手部の欠陥の有無を判別する超音波探傷を実施している
か、この際、鋼板内部に結晶方位か一方向に揃った集合
組織かあると、超音波か減衰または曲げられるなどによ
り音響異方性か生じるため、超音波か探傷すべき溶接継
手対象部に届かず、欠陥の有無を正しく判別できなくな
る。

したかって、建材用の高張力鋼板は、耐震設計に適合し
得る低降伏比を有し、溶接の施工にあたっては、予熱か
不要あるいは予熱温度を低減することかできるというこ
とによる溶接の施工性に優れるものとし、溶接施工後に
おける超音波探傷による溶接継手部の欠陥発見のしやす
さを、溶接の判別性ということにして、この溶接の判別
性に優れるものとすることか要望されている。

（従来の技術） 高張力鋼板について、調質処理により製造するものとし
て、特公昭５７−４０２０７号公報に溶接性か優れ引張
り強さか６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高張力鋼の製造方法
か開示されている。しかしなからこの方法は、溶接性に
対しては、Ｃｅｑを規定することによって配慮している
ものの、建材の用途に必要とされる低降伏比については
触れられていない。

また、音響異方性の少ない低降伏比非調質鋼の製造方法
か特開平１−３０１８１９号公報に開示されており、圧
延仕上げ温度をＡ、３点＋１００　’ＣからＡ　＋　３
点の温度範囲として集合組織の生成を抑制する二とによ
り音響異方性を少なくしているか、調質鋼においては、
圧延仕上げ温度か上記温度範囲では低すぎて、音響異方
性は少なくならない。

（発明か解決しようとする課題） この発明は、前記した建材に用いる鋼板に要求される特
性、すなわち、高張力で、調質鋼であるにもかかわらず
低降伏比を有し、予熱不要あるいは予熱温度低減を可能
とすることにより溶接の施工性か優れるものとし、超音
波探傷に支障のない程度に音響異方性か少ないことによ
り溶接の判別性か優れる、などの性質を有する鋼板の製
造方法であって、たとえ板厚か厚くとも製造容易な製造
方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） この発明の要旨は、Ｃ：　０．０３ｗｔ％以上、０．１
２ｗｔ９４５以下、Ｓｉ　：　０．６０ｗｔ！％以下、
Ｍｎ　：　２．０ｗｔ％以下、Ａ　ｌ　：　０．００１
　ｗｔ９６以上、０．１ｗｔ％以下、及びＮ・０．００
６　ｗｔ％以下、を含み、さらに、Ｃｒ　：　１．０ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ　：　１．０ｗｔ！％以下、Ｍ。

１．０ｗｔ９４５以下、Ｖ　：　０．１　ｗｔ％以下、
Ｔｉ　：　０．　ｌ　ｗｔ９６以下、Ｎｂ　：　０．　
］　ｗｔ９６以下、Ｂ　：　０．００５　ｗｔ％以下、
Ｃｕ　：　１．０ｗｔ９４以下、及びＲＥＭ　：　Ｏ，
Ｉ　ｗｔ９６以下、のうちちから選んた１種又は２種以
上を含有し、かて計算されるＰ　ｃＭ（ｗｔ％）か０．
２２Ｗｔ　％以下の鋼スラブを素材として、熱間圧延を
行い、Ａ、点十１００°Ｃ超えの温度て熱間圧延を終了
し、ひきつってＡ　ｔ　３点以上の温度より空冷以上の
冷却速度で冷却するか、又は、Ａ　ｃ　３点以上の温度
に再加熱後、空冷の冷却速度以上の速度で冷却し、さら
にＡ　Ｃ１点からＡ　ｃ　＋点の２相域温度範囲に加熱
保持した後、空冷の冷却速度以上の速度で冷却し、その
後人。

意思下の温度域で焼戻し処理を行うことを特徴とする溶
接の施工性及び判別性に優れる低降伏比高張力調質鋼板
の製造方法である。

ここに、不純物として含有するＰ、　　Ｓは、母材、溶
接部の靭性に悪影響をおよぼすものであることから、Ｐ
は０．０３０　ｗｔ％以下、Ｓは０．０１０　ｗｔ％以
下、また、溶接割れに大きく影響するＨは０．０００２
ｗｔ％以下とすることか好ましい。

ＰＣＭは溶接割れ感受性指数と呼ぶもので、溶接割れに
およぼす化学成分の影響を評価するために用いる値であ
る。

Ａ、＋１００’Ｃ超えの温度で熱間圧延を終了するとい
うことは、熱間圧延における仕上げ温度をＡ、＋１００
°Ｃ超えの温度とすることの意味で、この仕上げ温度に
より音響異方性を生ずる集合組織の生成を抑制する。

その後、Ａ　Ｃ３点以上の温度からの冷却は、熱間圧延
に連続して行ってもよく、また、−度冷却した後再加熱
して行ってもよく、これを行なうことにより組織の均一
化、微細化を計るものである。

次にＡ　ｅ　３点からＡｃ１点の２相域温度範囲に加熱
保持し、冷却することは、フェライトとマルテシサイト
又はベイナイトの混合組織とするだめのものであり、そ
の後のＡｅ１点以下の焼戻しは、上記組織を焼戻しする
ことにより靭性か向上し、かくすることにより目的とす
る性質の鋼板か得られるものである。

（作　用） まずこの発明の鋼組成における化学成分範囲の限定理由
について述へる。

Ｃ：母材の強度保証上０．０３ｗｔ％以上か必要である
か、溶接割れ感受性指数Ｐ。Ｍの計算式から明らかなよ
うに、大きく溶接割れに影響する元素であることから、
０．１２ｗｔ％を上限とする。

Ｓｊ：　　脱酸に用いられ、０．１０ｗｔ％以上含有す
ることか好ましいか、母材の溶接熱影響部（単にＨＡＺ
という）の靭性、および溶接性を劣化させるため０．６
ｗｔ％を上限とする。

Ｍｎ　　　強度および靭性を同時に向上させる極めて重
要な成分て０．６ｗｔ％以上含有することか好ましいか
、多量に添加すると溶接性とＨＡＺの靭性を劣化させる
ため、２．０ｗｔ％を上限とする。

ＡＡ　　脱酸に用いられ、０．００１　ｗｔＮ未満ては
脱酸か不十分になり、０．１ｗｔ％を超えると鋼の清浄
度およびＨＡＺの靭性か劣化するため、下限を０．００
１ｗｔ％、上限を０．１ｗｔ％とする。

Ｎ　溶鋼中に不可避的に浸入し鋼の靭性を劣化させるた
め、０．００６　ｗｔ％以下に抑制する。

さらに、この発明においては、上記に規定した成分に加
え、Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　　Ｖ、　Ｔｉ、　Ｎｂ、
　　Ｂ、　Ｃｕ。

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、強度および靭
性の向上と製造可能な板厚範囲の拡大とにあり、それぞ
れの添加量は溶接性やＨＡＺての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：　　母材の強度を高めるほか耐水素誘起割れ性に
対しても有効であるか、１．０ｗｔ９ｔｉを超えるとＨ
ＡＺの硬化性を増大して靭性及び溶接性を低下させるた
め、上限を１．０ｗｔ９６とする。

Ｎ１．適当量において、１（Ａ２の硬化性及び靭性に悪
影響を及はすことな・（、母材の強度及び靭性を向上さ
せるか、１．０ｗｔ９６を超えるとＨＡｌの硬化性及び
靭性を阻害するため、上限を１．０ｗｔ０ｔｉとする。

ＭＯ：　　母材の強度及び靭性を向上させる成分である
か、１．０ｗｔ％を超えると溶接部の靭性及び溶接性の
劣化をまねくため、上限を１．０ｗｔ９４５とする。

Ｖ：析出硬化に有効であるか、０．１ｗｔ％を超えると
溶接性の劣化をまねくため、上限を０．１ｗｔ９ｆ５と
する。

Ｔ１．オーステナイト粒の細粒化に有効であるか、０．
１ｗｔ％を超えると溶接性の劣化をまねくため、上限を
０．１ｗｔ％とする。

Ｎｂ：　　析出硬化に有効であるか、０．１ｗｔ％を超
えると靭性の劣化をまねくため、上限を０．］ｗｔ％と
する。

Ｂ　高強度化に有効であるか、０．ＯＱ５　ｗｔ９４５
を超えるとＨＡＺの靭性を著しく劣化するため、上限を
０．００５　ｗｔ％とする。

Ｃｕ　　　強度、靭性の向上に加え、耐食性および耐水
素誘起割れ性に対しても有効であるか、１．０ｗｔ％を
超えると圧延中にクラックか発生し製造か困難になるた
め、上限を１．０ｗｔ９６とする。

ＲＥＶ　：　ＭｎＳを球状化してシャルピー吸収エネル
キーを上昇させるほか、圧延によって延伸化したＭｎＳ
及び水素による内部欠陥の発生を防止する。

しかし０．０１　ｗｔ％を超えると、ＲＥＭの硫化物や
硫酸化物か大量に生成して大型介在物となり、鋼の清浄
度を劣下させ母材の靭性及び溶接性を劣化させる。した
かって、上限を０．０１ｗｔ％とする。

さらに、この発明では上記した成分範囲と共に、Ｐ　ｃ
Ｍ：　　０．２２ｗｔ％以下を満足させる必要がある。

すなわち Ｐ　ｃＭ（Ｗｊ％）−Ｃ（ｗｔ％戸　　　Ｓｉ（ｗｔ％
）２０　　　　　　　　　　　２ｆＪ　　　　　　　　
　　　　　ｂす（ｗｔ％）で表わされる溶接割れ感受性
指数は、溶接割れ阻止温度（予熱温度）と良い相関があ
る。第１図は、ｐ　ｃ＋＋＋値と斜めＹ彫刻れ試験（Ｊ
ＩＳ　Ｚ　３１５８）による溶接割れ阻止温度（予熱温
度）の関係を、日本溶接協会溶接構造用鋼規格ＨＷ５０
　、ＨＷ７０鋼の板厚１６ｍｍから５０　ｍｍの鋼板に
ついてプロットしたものであるか、この図から明らかな
ように、溶接割れ阻止温度を５０°Ｃ以下とするために
はＰ。Ｍは０、２２ｗｔ％以下であることか必要である
。なお、溶接割れ阻止温度を５０°Ｃ以下とした理由は
、５０ｋｇｆ／ｍｍ２鋼なみの溶接性を目途に設定した
値である。

つぎに、熱間圧延、調質条件について述へる。

この発明の化学成分を有する鋼スラブを熱間圧延するに
あたり、圧延仕上げ温度をＡ、３＋１００°Ｃ超えると
することか必要である。これは、Ａ、３＋１００°Ｃ超
えにて圧延を終了することによって、未再結晶域での圧
下を極力防止して集合組織の生成を抑制し、音響異方性
の発生を回避することにある。第２図は横軸に圧延仕上
げ温度、縦軸に音速比をとり、圧延仕上げ度と音響異方
性の関係を示したもので、圧延仕上げ温度か高（なるに
従い音速比は１．００に近すき音響異方性は少なくなる
。

そして、音速比１．０２以下を満足させるためには、圧
延仕上げ温度はＡ　、　３　＋　１００’Ｃ超えとする
ことか必要になる。ここで音速比は探触子の振動方向を
Ｌ方向（圧延方向と平行）、及びＣ方向（圧延方向と直
角）にそれぞれ揃え、得られた音速値の比（Ｌ方向の音
速／Ｃ方向の音速）を小数点２桁まで求め音速比とした
ものである。また、音速比を１．０２以下とした理由は
、この値を超える場合は、超音波探傷による溶接継手部
の評価か正しくてきなくなるためである。

つぎに、圧延後、又はＡ。３点以上の温度に再加熱後に
空冷以上の速度で冷却し、ついて、Ａ　Ｃ３点からＡ。

１点の温度範囲に加熱した後再度空冷以上の冷却速度で
冷却した後、さらにＡ。１点以下の温度で焼戻し処理を
施すことを必要とするか、まず、圧延に続いて、又は圧
延後−度冷却し、その後人。３点以上の温度に加熱し、
ＡＣ３点以上の温度から空冷以上の速度で冷却すること
は、鋼板の緒特性に好影響をおよほす組織の均一化、微
細化のためてあり、 ついて、Ａｏ３点からＡ。１点の２相域温度範囲に加熱
した後、空冷以上の冷却速度で冷却することは、低降伏
比、高張力、靭性なとを得るのに好適な組織、すなわち
フェライトとマルテンサイト又はベイナイトの混合組織
とするためてあり、その後のＡＣ１点以下の温度での焼
戻しは、上記組織を焼戻し組織とすることにより靭性の
向上を計るためのものである。

（実施例） 転炉て溶製し、連鋳て鋳造した表１に示す成分組成の鋼
スラブを、表２に示す製造条件によって鋼板とし、これ
らの鋼板について、機械的特性、溶接施工性として斜め
Ｙ彫刻れ試験による溶接割れ阻止温度、音響異方性（音
速比）なとの測定を行なった。この結果を表３及び表４
に示す。

々 ４」 ユニに機械的特性は、ＪＩＳ　２２２４１．２２４２に
準拠したものであり、斜めＹ形削れ試験は、ＪＩＳ　Ｚ
　３１５８によるものである。

表３は、基本成分に加え９種類の添加元素を各１種類、
２種類、及び３種類含有する表１に示す鋼記号ＡからＫ
まての計１１種類の鋼を用いて、表２に示す製造条件番
号３によって製造したこの発明の適合例を示すものであ
り、表４は表１に示すＬからＰ　　２まで７種類の鋼を
用いて表２に示す全ての製造条件で製造した、この発明
の適合例及び比較例を示すものである。

表４より、２６Ｍ値が０．２２ｗｔ％を超えている０−
２、Ｐ−２鋼を用いた比較例は、斜めＹ形削れ試験にお
ける溶接割れ阻止温度は７５°Ｃから１００°Ｃと高く
、また、圧延仕上げ温度がＡ　ｒ　３点よりは高いかＡ
　ｒ　３点＋１００　’Ｃより低い製造条件番号２，４
の比較例は音速比は１．０３から１．０６と大きくなっ
ており、溶接の施工性、判別性ともに劣ることを示して
いる。

以上に対し、表３、及び表４に示すこの発明の適合例は
、斜めＹ形削れ試験における溶接割れ阻止温度は２５°
Ｃ以下、音速比は０．９９から１．０１と優れており、
溶接の施工性、及び判別性ともに優れることを示してい
る。

そして、引張強さは全て６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上を示し
ており、降伏比は調質鋼であるにもかかわらず７０９６
から７９９６と低い値を示している。

（発明の効果） この発明は、６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の高張力を有し、
従来鋼に比較して、溶接施工能率か向上でき、超音波探
傷による溶接欠陥の検出を確実に行なうことかてき、か
つ調質鋼であるにもかかわらす低降伏比を有する建材に
用いて好適な鋼板を、製造可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＰＣＭ値と斜めＹ形削れ試験による溶接割れ
阻止温度との関係を示すグラフ、及び第２図は圧延仕上
温度と音響異方性の関係を示すグラフである。 ＰＣ間（ｗｔＺ＞ ７００　　８００　　　ＱＯＯ イｋｋ（”ｔ”、’ｘ１／８Ｆ（’＋ｊｆブ００

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０３ｗｔ％以上、０．１２ｗｔ％以下、Ｓ
   ｉ：０．６０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ａｌ：０．００１ｗｔ％以上、０．１ｗｔ％以下、及び
   Ｎ：０．００６ｗｔ％以下、 を含み、さらに、 Ｃｒ：１．０ｗｔ％以下、 Ｎｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｏ：１．０ｗｔ％以下、 Ｖ：０．１ｗｔ％以下、 Ｔｉ：０．１ｗｔ％以下、 Ｎｂ：０．１ｗｔ％以下、 Ｂ：０．００５ｗｔ％以下、 Ｃｕ：１．０ｗｔ％以下、及び ＲＥＭ：０．１ｗｔ％以下、 のうちから選んだ１種又は２種以上を含有し、かつ、 Ｐ＿Ｃ＿Ｍ（ｗｔ％）＝Ｃ（ｗｔ％）＋［１／３０］Ｓ
   ｉ（ｗｔ％）＋［１／２０］Ｍｎ（ｗｔ％）＋［１／２
   ０］Ｃｒ（ｗｔ％）＋［１／６０］Ｎｉ（ｗｔ％）＋［
   １／１５］Ｍｏ（ｗｔ％）＋［１／１０］Ｖ（ｗｔ％）
   ＋５Ｂ（ｗｔ％）＋［１／２０］Ｃｕ（ｗｔ％）で計算
   されるＰ＿Ｃ＿Ｍ（ｗｔ％）が０．２２ｗｔ％以下の鋼
   スラブを素材として、熱間圧延を行い、Ａ＿ｒ＿３点＋
   １００℃超えの温度で熱間圧延を終了し、ひきつづてＡ
   ＿ｒ＿３点以上の温度より空冷以上の冷却速度で冷却す
   るか、又はＡ＿Ｃ＿３点以上の温度に再加熱後、空冷の
   冷却速度以上の速度で冷却し、さらにＡ＿Ｃ＿３点から
   Ａ＿Ｃ＿１点の２相域温度範囲に加熱保持した後、空冷
   の冷却速度以上の速度で冷却し、その後Ａ＿Ｃ＿１点以
   下の温度域で焼戻し処理を行うことを特徴とする溶接の
   施工性及び判別性に優れる低降伏比高張力調質鋼板の製
   造方法。