JPS5828329B2 - 厚肉高靭性鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は厚内高靭性鋼板の製造方法に関し、ホットスト
リップミルによって１２ｍｖｔ以上のような厚内で、し
かも高強度、高靭性を有する熱延鋼板を既存コイラーを
そのまま利用し高温捲取りを行っても脆化を見ることな
しに優れた低温靭性を有する製品として得しめることの
できる方法を提供しようとするものである。

ホットストリップミルによって厚内鋼板を熱間圧延する
に当って６５０℃以上のような高温で捲取ってもその低
温靭性が極端に劣化するような現象は従来殆んど認め゛
られず、むしろ（の高温捲取りでは強度をやや損失する
上で靭性の同上を図ることが一般的でさえあった。

然しこれは所謂コントロールトローリング技術がホット
ストリップミルにも導入され、比較的靭性の良い熱延コ
イルの製造が可能となったとしても、その靭性レベルは
ｖＴｓ 値（破面遷移温度）で−４０℃或いはそれ以上
のような高靭性となし得ない領域のものであることによ
るもので−あって、近時ホットストリップミルにおいて
も総合的なコントロールトローリング技術を駆使して厚
内の高張力高靭性コイルの製造が可能になりつつあり、
斯る情況下において高温捲取脆化が重要な問題となって
来た。

蓋し既存設備を利用して上記したような厚内の高張力高
靭性のコイルを製造する場合においては、その既存コイ
ラーにおける能力上の制約から高温捲取りとならざるを
得ない場合が多く、しかも一方において高温捲取り時に
例等かの脆化を起す要因が作用したとしてもその実際の
脆化度は靭性レベルの高低に応じて変化し、前記したよ
うな従来の低靭性レベルの場合においてはその脆化が小
さいと共に一般的に低強度領域では靭性がよくなるとい
うことも加わって事実上無視し得た脆化が、高強度でし
かも高靭性レベルとなったこの条件下においては大きく
顕われ、所期するような性能の製品を得ることができな
いわけである。

本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ねて創案さ
れたものであって、前記したような高温捲取り時におけ
る脆化の原因を解明し、斯かる脆化原因を適切に抑制す
ることによって高温捲取脆化のない高強度高靭性の厚内
鋼板を製造することに成功した。

即ちこの本発明について更に説明すると、本発明でいう
高靭性鋼板とは、板厚１２ｍｍではＣ方向（圧延直角方
向）の破面遷移温度ｖＴｓが一６０℃以下、又板厚１６
ｍｍでは同じくＣ方向のｖＴｓ値が一５０℃以下のよう
な非常に靭性の優れた鋼材を指すものであって、前記し
たようにＣ方向の破面遷移温度が略−４０℃又はそれ以
上の如き靭性レベルのものとは明かに異なる。

蓋し既述したように高温捲取脆化は靭性レベルの如何で
異り、靭性レベルの低い鋼では生ぜず、本発明で対称と
するような高靭性鋼板において始めて経験される現象で
あり、上記のような高靭性鋼板をホットストリップミル
作業で得る場合において通常低温捲取りと言われている
５００〜６３０℃で捲取った場合に比し、６４０〜７０
０℃で捲取った場合にはその折角の高い靭性が大幅に低
下することを回避するものである。

然してホットストリップミルで鋼板を製造するに当って
圧延された鋼板はコイラー（捲取機）で捲取られるのが
普通であり、その捲取温度以下の温度域で鋼板は非常に
緩漫な冷却速度で冷却されることになるが、これはホッ
トストリップミルによらないで厚板ミルで製造された鋼
板においては存しない特異な熱履歴である。

従って本発明で問題とする高温捲取脆化もホットストリ
ップミル鋼板を製造する場合においてのみ認められる課
題であって、厚板ミルの場合は異る。

更に本発明は上記のようにホットストリップミルで前記
のような高靭性鋼を熱間圧延して製造するに当り鋼板の
厚内化又は幅広化或いは高強度化によって既存コイラー
が能力不足となり高温捲取りでこの能力不足をカバーし
ようとする申′際にその高温捲取脆化現象により得られ
る鋼板が大幅に脆化することを特定量のＭｏ添加によっ
て防止するものである。

而してＮｂ含有鋼のコントロールトローリング技術につ
いては主として厚板ミルに関して鋼片又は鋼塊の加温温
度、仕上り温度、１パス当りの圧下率或いは累積圧下率
などに関し幾多の検討がなされているが本発明による高
靭性鋼の場合においても具体的にはこれらの検討結果な
どをもとにして製造されることは当然であり、Ｃ：０．
０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｍｎ ： ０
．８〜２．５％、Ｎｂ ： ０．０１〜０．１０％、ｓ
ｏｌ 、Ａｌ ： ０．０５〜０．１０ ％にして必要
に応じ■：ｏ、２％以下、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ
： ０．５％以下、Ｃｒ：０．５％以下の１種又は２種
以上を含有し残部が鉄および不可避不純物からなる鋼を
１２００℃以下に加熱し均熱後、ホットストリップミル
によって仕上げ温度Ａｒ３〜８５０℃とする熱間圧延し
次いで巻取ることから成る板厚１２ｍＷ以上の制御圧延
厚内高靭性鋼板の製造において、その巻取り温度を６４
０〜７００℃とすることによる脆化を前記鋼にＭｏ：０
．０５〜３係添加含有せしめることにより回避すること
を特徴とするものである。

これをより具体的に説明すると、添附図面には高温捲取
脆化の様相が要約して示されており、即ち先ず従来型の
成分である単独Ｎｂ系のもの、これに■をも添加したＮ
ｂ、Ｖ複合添加鋼、更にＮｂ、Ｍｏを複合添加したもの
の若干について本発明者等が具体的に用いた成分組成を
示すと次の第１表に示す通りである。

然してこれらの鋼の中、Ａ１およびＡ２鋼について１２
５０℃加熱材と１２００℃加熱材を用い、その捲取温度
に伴う圧延直角方向（Ｃ方向）のｖＴｓ 変化を示して
いるのが添附図面におけるａとｂであって、一般的に高
温捲取に伴い強度が低下し、それに従って靭性は若干向
上するものであるが、１２００℃加熱材の如く全体とし
て高靭性水準にある場合には６５０〜６７０℃附近での
捲取りによって靭性が極端に低下することは図示の通り
である。

これらに対し本発明に従いＭｏの適量を添加した鋼Ｂ２
およびＢ３の場合においてはそのような靭性低下が認め
られず、高靭性を維持することができる。

蓋し本発明者等は厚肉高張力高靭性熱延鋼板を開発すべ
く検討を重ねた結果、上記したような高温捲取における
脆化はその結晶粒界へのフィルム状炭物の析出に起因す
ることを確認し、然してこの種の粒界炭化物析出を少量
のＭｏ添加により最も効果的且つ確実に抑制し得ること
を発見したものであり、これらの事実を利用することに
より高温捲取脆化のない厚肉高靭性鋼板を有利に製造し
得るようにしたものである。

本発明において用いる鋼の戊分組戒範囲について説明す
ると以下の通りである。

即ちＣＩＩ′ｉ高強度化に有効であり、又Ｎｂ、Ｖ等の
析出硬化を期する上において０．０３％以上は必要であ
り、一方０．２％を超えると溶接性を損うためこれを上
限とする。

Ｓｉは固溶体硬化を通じて高張力化に有効であるが、０
．７ ％を超えると溶接性が劣化するのでこの限度以下
で添加する。

又Ｍｎはフェライトの細粒化を通じ高張力化、高靭性化
に有効であってｏ、ｓ％以上の添加を必要とするが、そ
の多量添加は靭性に有害な上部ベイナイトの多発を招来
するので上限を２．５％とする。

然してＮｂは析出硬化による高張力化およびオーステナ
イト再結晶温度上昇の特性からコントロールトローリン
グによる高靭性の非調質鋼に対して極めて有効で不可欠
の元素であり、これらの特性を発揮させるには０．０１
％以上の添加を必要とし、一方その多量添加は加熱時に
おいて未固溶分が増すのみで析出硬化は飽和してしまい
、場合によっては鋼の清浄性を損うようなこととなるの
でｏ、 １％を上限とする。

Ｍｏは上記したように本発明における主要不可欠の元素
であり高温捲取脆化を抑制する基本元素であって、この
ような基本特性を発揮させるためには０．０５％以上添
加することが必要であり、又その上限０．３係で充分効
果的であり、又このＭｏは高張力化にも有効であるが、
この場合にも上記したように０．０５〜０．３ ％の範
囲で最も効果的である。

なおＡＩは鋼の脱酸、結晶粒度の調整及び鋼中Ｎの固定
の役目をなす元素であって、５ｏｌ−Ａｌとして０．０
０５％未満ではこれらの作用を適切に発見することがで
きず、しかもそれが０．１％以上となると鋼の清浄度低
下をもたらすので０．００５〜０．１係の範囲内とする
。

任意元素たるＶはその鋼中での効果は基本的にＮｂと同
じであるが、その程度はＮｂよりも小さく、必要に応じ
て０．２係以内で添加し、又Ｃｕ 。

Ｎｉ、Ｃｒは伺れも高張力化に有効な元素であり、特に
Ｎｉは高靭性化にも効果的であって、それぞれの特性を
最大限に発揮できる０、５％以内の範囲で必要に応じそ
れらの１種又は２種以上を添加するものである。

本発明のものはその熱延条件として、スラブ加熱温度を
１２００℃以下となし、又圧延仕上温度を８５０℃以下
Ａｒ３以上とするが、更に好ましくは通常これらに加え
て仕上入口厚と仕上厚との比を２．５以上とする。

低温靭性は基本的に圧延条件によって支配されるのであ
るが、それら圧延条件の中で鋼片（鋼塊）の加熱温度を
低めることは鋼の高靭性化に最も効果的であって、又こ
のように鋼片の加熱温度を低めると必然的に圧延時にお
ける低温域での累積圧下率が犬となり低温圧下の効果を
十分に発揮させることが可能となる。

これは前記した第１図からも明かであって本発明では圧
延の前工程たる鋼片（鋼塊）の加熱温度を１２００℃以
下とするものである。

仕上温度については低温圧下の効果を十分に発揮させ本
発明の既述したような高靭性レベルの鋼板を得るために
は少くとも８５０℃以下とする必要があるが、Ａｒ３点
以下となると異状組織が生ずるようになると共に得られ
る鋼板の靭性が逆に大幅に劣化することとなるのでＡｒ
以上としなければならない。

これらの圧延条件、即ち１２００℃以下での加熱とＡｒ
３〜８５０℃での仕上りという条件において従来の含Ｎ
ｂ材の高温捲取脆化が顕われ易くなる靭性レベル、即ち
１２關厚でＣ方向のｖＴｓ が−６０℃以下、１６關厚
で同じくＣ方向ｖＴｓ が−５０℃以下というレベルに
おいてその高靭性を適切に維持し得るところとなる。

つまり上記のような圧延条件はこのような靭性水準を得
る上において不可欠的条件であり、然してこの優れた低
温靭性のときに本発明によるものの効果が最大限に発揮
されることとなるものである。

捲取温度は捲取機（コイラー）の能力が弱く、当該グレ
ードの鋼板を得るための高温捲取にならざるを得ない場
合、あるいは強度を多少おとしてより高靭化を求める場
合を前提として、即ち６４０℃以上で捲取るものである
が、７００℃以上で捲取ると捲取後にγ→αの変態が起
り、得られる鋼板の結晶粒は大きくなってしまい高靭性
鋼を得ることができない。

好ましい捲取温度としては６４０〜６８０℃範囲となる
。

斯くして本発明によるならば高温捲取脆化のない優れた
靭性を有する鋼板を適切に製造することができる。

。本発明によるものの具体的な実施例を示し、併せてそ
の比較例についても説明すると以下の如くである。

上記した第１表に示すようなＡＩ、Ａ２の比較鋼および
８１〜Ｂ３の本発明における鋼を用い、これらの各鋼片
を種々の圧延条件および捲取条件の下にホットストリッ
プミルで熱間圧延し、仕上入口厚と仕上厚の比は何れも
２．６以上となした場合において得られた鋼板について
の圧延Ｃ方向の機械的性質を示すと次の第２表の通りで
ある。

即ち比較鋼Ａ１及びＡ２では５６０〜５９０ ’Ｃの低
温捲取材に比較して６５０°Ｃ，６７０℃の高温捲取材
は強度低下に加えてｖＴｓが高く、又衝撃脩が低くて靭
性は大幅に低下している。

これに対し本発明の成分組成に従った８１〜Ｂ３の鋼の
場合には同一圧延条件下において６５０〜６８０℃捲取
材は、それ以下の５５０〜６００℃の捲取材に比較し強
度は若干低下しているとしても、ｖＴｓ、ｖＥｏはとも
に同じ程度かむしろやや良好となっていることが明かで
ある。

然して鋼Ｂ１については１６ｍ１Ｌ厚と１９１！ｉ厚の
板厚変化に加え、１２００℃と１１５０℃の加熱温度の
異る場合の値をも併せて示しであるが、これらの因子に
よる一般的な靭性レベルが変化しても前記したような本
発明における特徴は何等影響されるものでないことも明
かである。

なお本発明による鋼は熱延コイルから直接鋼構造用とし
て使用される場合は勿論、その後捲取に相当するような
焼戻し処理を施して使用される場合にも例等その特質性
を失うことのないことは当然である。

以上説明したような本発明によればホットストリップミ
ルによって１２１１ｔ１１！以上のような厚肉で高強度
、高靭性を有する熱延鋼板を高温捲取して適切に得しめ
、即ち高温捲取脆化の認められない優れた低温靭性の熱
延鋼板を得しめ、従って又従来設備で既存コイラーをそ
のまま利用して上記特性を有する製品を提供し得ること
となり工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様と従来のものとを併せて示すも
のであって、ａは単独Ｎｂ鋼、ｂはＮｂ 。 ■複合添加鋼、ｃ、ｄは本発明によるＮｂ、Ｍｏ複合添
加鋼およびＮｂ、Ｍｏ、Ｖ複合添加鋼に関してその捲取
温度と破面遷移温度ｖＴｓとの関係を示した図表であり
、前記ｄのＮｂ、Ｍｏ、Ｖ複合添加鋼ニついては１２５
０℃加熱の場合をも示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ Ｃ：０．０３〜０．２０係、Ｓｉ：０．７係以下
   、Ｍｎ ： ０．８〜２．５％、Ｎｂ ： ０．０１〜
   ０．１０％、ｓｏｌ、Ａｌ ： ０．００５〜０．１％
   にして必要に応じてＶ：０．２％以下、Ｃｕ：０．５％
   以下、Ｎｉ：０．５％以下、Ｃｒ：０．５％以下の何れ
   か１種又は２種以上を含有し、残部が鉄および不可避不
   純物より成る鋼を１２００℃以下に加熱し、仕上り温度
   Ａ ｒ ３〜８５０℃で熱間圧延し次いで巻取ることか
   う成る板厚１２朋以上の制御圧延厚−内高靭性鋼板の製
   造において、その巻取り温度を６４０〜７００℃とする
   ことによる脆化を前記鋼にＭｏ ： ０．０５〜０．
   ３％添加含有せしめることにより防止することを特徴と
   する厚内高靭性鋼板の製造方法。