JP6811854B2 - フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法に関する。

溶接棒用素材の場合、様々な使用用途に対応するために鋼板及びフラックス（Ｆｌｕｘ）材が複合的に開発、適用されている。代表的な用途としては、耐摩耗性に優れる高Ｍｎ鋼の溶接部材、極低温での靭性に優れた極低温用溶接部材、防振性能に優れる防振鋼用溶接部材など、様々な特殊目的用の溶接部材の開発が進められている。これにより、これら特殊溶接用鋼に符合する溶接棒用素材も開発が進められている。

一般の溶接方法のうち、溶接生産性が最も高く、様々な位置における溶接が簡単な溶接方法に、フラックス入り溶接（ＦＣＷ、Ｆｌｕｘ Ｃｏｒｅｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ）法がある。この溶接方法に用いられる溶接材料としては、フラックス入りワイヤ（Ｆｌｕｘ Ｃｏｒｅｄ Ｗｉｒｅ）があり、これによると、一般の冷延鋼板を引抜したストリップ（Ｓｔｒｉｐ）をＵ字型に加工し、加工されたＵ字管に、溶接作業性確保のための重量比、約５〜５０％のフラックス成分と、溶接棒の使用用途に適した特性を確保するために、目的に応じてマンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの合金元素を粉末状で混合して添加した後、円形の溶接棒用素材を製造する。

このとき、粉末状で添加される、コア内の合金成分の種類及び添加量を変化させることにより、溶接棒素材に必要とされる様々な特性が確保できるようになる。この方法により、極低温用溶接部材のように低温靭性が求められる溶接部材を製造するためには、フラックス中に添加される合金元素として、低温靭性を改善するための元素を別途、ワイヤコア部に装入しなければならない。

一方、フラックス入りワイヤの製造のために用いられるコアを取り囲むワイヤ用冷延鋼材には、一般に、合金元素が多く添加されていない一般炭素鋼が用いられ、一部の特殊用途には、ステンレス鋼が用いられている。

一般炭素鋼をベースにしたワイヤ用鋼材は、伸び率に優れ、引抜の際に鋼材が破れる現象が発生しない。また、加工硬化程度も低く、成形から最終ワイヤの製造まで別の熱処理工程を経なくても連続製造が可能であるという利点があるため、様々な用途に広く適用されている。しかし、このような炭素鋼溶接鋼材は低合金鋼であり、溶接棒の特性を確保するためには、ワイヤの内部に充填するフラックス及びコア内の合金元素を添加する必要があるが、溶接作業性を確保するためには、基本的にフラックスの添加量を適正化する必要があるため、コア内の合金元素の添加量を引き上げるのには限界がある。即ち、ワイヤ鋼材の中心部位に、多量の酸化剤（Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ａｌなど）、スラグ形成剤（ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＭｎＯなど）、アーク安定剤（Ｋ、Ｎａなど）、及び合金成分（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｒなど）などがすべて添加される必要があるが、ワイヤ鋼材にフラックスを含め約３０〜６０％の容積量を充填するのには限界があり、充填される粉末によって差はあるものの、重量比としては約１５〜２５％が限界であることが知られている。この場合、特性を確保するための合金元素の含量が増加すると、フラックス成分などが制限されて安定した溶接特性を確保し難くなるという問題がある。また、これら合金元素が粉末状で添加されることによって、溶接作業の際に溶融したコア成分が溶接部偏析を起こし、溶接不良の要因として作用するという問題もある。

ステンレス鋼を活用した溶接ワイヤ用鋼材の場合は、根本的に一般炭素鋼に比べて、鋼の成分中に存在するニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）などの合金元素の量が多いため、フラックスと共に添加されるコア合金元素の添加量を減らすことができるが、合金元素は基本的に高価な合金材であるため、原板素材のコストが高く、特殊用途等にのみ適用しているのが現実である。さらに、これらステンレス溶接原板は、溶接棒ワイヤ加工の際に、加工硬化により断線が発生するおそれが高いため、製造工程間で別途の焼鈍熱処理を行わなければならないという問題もあり、製造コストの上昇要因として作用している。

現在、加工性、特に引抜加工性及び低温靭性が求められる極低温用溶接ワイヤ用鋼材としては、一般炭素鋼が活用されており、造管後のフラックスの装入の際に低温靭性を確保するために、高価な合金元素を高純度の粉末状に調製して他のフラックス成分と共に投入することにより、低温靭性を改善している。しかし、この場合も、添加される合金粉末が高純度で、高価であるだけでなく、投入量が多いため、溶接安定性を確保するためのフラックス成分の添加条件に制約が生じるという問題がある。また、このときに添加される高価な合金元素がフラックス中で偏析現象を起こし、溶接作業性を劣化させるという問題もある。

例えば、特許文献１では、フラックス入りワイヤ用鋼板を製造するための方法として、Ｍｎ：１．４〜２．４％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｎｉ：２．８〜６．４％を含有する鋼にＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉなどを添加することにより、衝撃靭性及び強度特性に優れた溶接棒用鋼を製造する方法が開示されている。しかし、特許文献１には、高価な合金元素を多く添加するため、製造コストが上昇するという問題があり、また、合金元素の添加により高強度は確保できるが、延性が低くて引抜加工性は確保し難いという問題がある。

また、特許文献２には、フラックス原料にＴｉ、Ｍｇなどを添加することで、溶融金属の脱酸反応を促進して、溶接欠陥を低減する技術が開示されている。しかし、溶融金属の脱酸効果を十分に得るためには、フラックス中に多くの合金元素を添加する必要があるが、このように多くの合金元素をフラックス中に添加すると、溶接の際に微細な粒子が周囲に飛散するスパッタ（ｓｐａｔｔｅｒ）現象が多く発生するなど、溶接作業性が低下するという問題がある。

したがって、極低温用環境で低温靭性に優れた溶接部を得ることができ、且つ溶接作業性及び引抜加工性に優れたフラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法に関する開発が求められているのが実情である。

韓国公開特許第２００６−１０７９１０号公報 特開昭６０−４６８９６号公報

本発明の一側面として、溶接作業性及び引抜加工性に優れる、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。

一方、本発明の課題は、上述の内容に限定されない。本発明の課題は、本明細書の内容全般から理解することができるものであり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の付加的な課題を理解することは難しいことではない。

本発明の一側面として、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．５〜２．０％、残りのＦｅ及び不可避不純物を含み、
微細組織は、面積分率で、フェライトを９３〜９８％含み、針状ベイナイトとセメンタイトをその合計で２〜７％含む、低温靭性に優れたフラックス入りワイヤ用冷延鋼板に関する。

また、本発明の他の一側面として、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．５〜２．０％、残りのＦｅ及び不可避不純物を含むスラブを１１００〜１３００℃の温度で加熱する段階と、
上記加熱されたスラブを仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃となるように熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
上記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻き取る段階と、
上記巻き取られた熱延鋼板を５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、
上記冷延鋼板を連続焼鈍する段階と、を含む、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法に関する。

なお、上述の課題の解決手段は、本発明の特徴をすべて列挙したものではない。本発明の様々な特徴とそれに伴う利点と効果は、以下の具体的な実施形態を参照して、より詳細に理解され得る。

本発明によると、溶接作業性及び引抜加工性に優れたフラックス入りワイヤ用冷延鋼板、及び、その製造方法を提供することができるという効果がある。

発明例２の微細組織を撮影した写真である。 比較例６の微細組織を撮影した写真である。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野における平均的な知識を有する者に、本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。

（フラックス入りワイヤ用冷延鋼板）
以下、本発明の一側面として、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板について詳細に説明する。

本発明の一側面として、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板は、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１ ％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．５〜２．０％、残りのＦｅ及び不可避不純物を含み、微細組織は、面積分率で、フェライトを９３〜９８％含み、針状ベイナイトとセメンタイトを、その合計で２〜７％含む。

まず、本発明の合金組成について詳細に説明する。以下、各元素の含量の単位は、特に記載がない限り、重量％を意味する。

Ｃ：０．０１〜０．１５％
炭素（Ｃ）は、一般に鋼の強度を向上させるために添加される元素であり、溶接熱影響部が、母材と類似の特性を有するようにさせるために添加される元素である。

Ｃ含量が０．０１％未満の場合には、上述の効果が不十分となる。一方、Ｃ含量が０．１５％を超える場合には、高い強度または加工硬化により、引抜工程の際に断線が生じるなどの問題が発生し得る。また、溶接継手部に低温割れが発生したり衝撃靭性が低下するだけでなく、硬度が高いために、多数の熱処理を行わなければ、最終製品に加工できないという問題がある。したがって、Ｃ含量は０．０１〜０．１５％であることが好ましく、溶接熱影響部の特性を向上させるために、より好ましくは０．０２〜０．１３％であることができる。

Ｍｎ：０．１〜０．５％
マンガン（Ｍｎ）は固溶強化元素であって、鋼の強度を高め、Ａｒ３を下げて熱間加工性を向上させる役割を果たす。但し、添加し過ぎた場合には、多量の硫化マンガン（ＭｎＳ）析出物を形成して、鋼の延性及び加工性を阻害することがある。

Ｍｎ含量が０．１％未満の場合には、赤熱脆性の発生要因となり、オーステナイトの安定化に寄与し難くなる。一方、Ｍｎ含量が０．５％を超える場合には、延性が低下し、合金元素の多量添加によるコスト上昇及び中心偏析の発生要因となり、引抜作業の際に断線を招くことがある。したがって、Ｍｎ含量は０．１〜０．５％であることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．４５％であることができる。

Ｓｉ：０．０５％以下（０％を除く）
シリコン（Ｓｉ）は、酸素などと結合して鋼板の表面に酸化層を形成して表面特性を悪くし、耐食性を低下させる要因として作用するだけでなく、溶接金属中の硬質相変態を促進して、低温靭性を低下させる要因として作用する。したがって、その添加量を０．０５％以下に限定する。より好ましくは、Ｓｉ含量は０．０４％以下であることができ、さらに好ましくは０．０２％以下であることができる。

Ｐ：０．０００５〜０．０１％
リン（Ｐ）は鋼中に固溶元素として存在し、固溶強化を起こして鋼の強度及び硬度を向上させる元素であって、一定レベルの剛性を維持するためには、０．０００５％以上添加されることが好ましい。しかし、その含量が０．０１％を超える場合は、鋳造の際に中心偏析を起こし、延性が低下してワイヤ加工性を劣化させるおそれがある。したがって、Ｐ含量は０．０００５〜０．０１％であることが好ましく、より好ましくは０．００１〜０．００９％であることができる。

Ｓ：０．００８％以下（０％を除く）
硫黄（Ｓ）は、鋼中のＭｎと結合して非金属介在物を形成し、赤熱脆性（ｒｅｄ ｓｈｏｒｔｎｅｓｓ）の要因となるため、できるだけその含量を下げることが好ましい。また、Ｓ含量が高い場合、鋼板の母材靭性を低下させるという問題があるため、Ｓ含量は０．００８％以下であることが好ましく、より好ましくは０．００７％以下であることができる。

Ａｌ：０．００５〜０．０６％
アルミニウム（Ａｌ）は、アルミニウムキルド鋼において、脱酸剤及び時効による材質の劣化を防止する目的で添加される元素であり、延性の確保に有利な元素である。かかる効果は、極低温であるときに、より顕著に現れる。

Ａｌ含量が０．００５％未満の場合には、上述の効果が不十分となる。一方、Ａｌ含量が０．０６％を超える場合には、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）のような表面介在物が急増して熱間圧延材の表面特性を悪化させ、加工性が低下するだけでなく、溶接熱影響部の結晶粒界にフェライトが局部的に形成されて機械的特性が低下することがあり、溶接後に溶接ビード（ｂｅａｄ）形状が悪くなるという問題が発生し得る。したがって、Ａｌ含量は０．００５〜０．０６％であることが好ましい。より好ましくは、Ａｌ含量は０．０１〜０．０５％であることができ、さらに好ましくは０．０１〜０．０４％であることができる。

Ｎ：０．０００５〜０．００３％
窒素（Ｎ）は、鋼中に固溶状態で存在し、材質強化に有効な元素であって、目標の剛性を確保するためには、０．０００５％以上の添加が必要である。一方、Ｎ含量が０．００３％を超える場合には、時効性が急激に悪くなるだけでなく、鋼の製造段階で脱窒による負担が増加し、製鋼作業性が悪化するという問題がある。したがって、Ｎ含量は０．０００５〜０．００３％であることが好ましい。より好ましくは、Ｎ含量は０．００１〜０．００２７％であることができる。

Ｎｉ：０．５〜２．０％
ニッケル（Ｎｉ）は、延性を向上させて引抜加工性を向上させるのに効果的である上、極低温でも安定した組織を形成する、低温靭性の改善のために必要な元素である。鋼板の成分としてではなく、フラックス成分としてＮｉを添加する場合には、Ｎｉを高純度の粉末状に製造しなければならないため、Ｎｉを鋼板の成分として添加することは、コスト面において有利な効果がある。また、溶接棒にフラックスとして添加することができる分率は限定されているため、Ｎｉを鋼板の成分として添加することにより、溶接性に影響を与える他のフラックス元素の量を増加させることができ、溶接性などを向上させることができる。

Ｎｉ含量が０．５％未満の場合には、上述の効果が不十分となる。一方、Ｎｉ含量が２．０％を超える場合には、強度の上昇によって引抜加工性に劣るようになり、表面欠陥を招くことがある。また、Ｎｉは高価な元素であるため、製造コストが上昇するという問題がある。したがって、Ｎｉ含量は０．５〜２．０％であることが好ましい。より好ましくは、Ｎｉ含量は０．６〜１．８％であることができる。

本発明の他の成分は、鉄（Ｆｅ）である。但し、通常の製造過程では、原料または周囲の環境から意図しない不純物が必然的に混入することがあるため、これを排除することは難しい。これら不純物は、通常の製造過程の技術者であれば誰でも分かるものであるため、そのすべての内容について具体的に本明細書には記載しない。

このとき、上記各元素の含量の範囲を満たすと共に、下記関係式１で定義されるＷ_ＦＣは０．５〜４．５であることができる。但し、下記関係式１において、各元素の含量の単位は重量％である。
関係式１：Ｗ_ＦＣ＝（２５＊Ｃ＋０．４＊Ｍｎ＋２６＊Ａｌ）＊Ｎｉ

上記関係式１は、溶接作業性及び引抜加工性に及ぼす各元素の相関関係を考慮して設計されている。

Ｗ_ＦＣが０．５未満の場合には、常温組織が硬質相に変態する量が少なくて加工性の側面においては有利であるが、低温靭性を確保するためにフラックスの合金元素として添加される合金量が増加することにより、溶接作業性に劣るという問題がある。したがって、Ｗ_ＦＣの下限は０．５であることが好ましく、より好ましい下限は０．５０５であることができる。

一方、Ｗ_ＦＣが４．５を超える場合には、 硬質変態組織の分率が増加して造管及び引抜の際に溶接部材の破断が起こるという問題があり、また、高価な合金元素を多量に添加することにより、製造コストが上昇するという問題がある。したがって、Ｗ_ＦＣの上限は４．５であることが好ましく、より好ましい上限は４．０であることができ、さらに好ましい上限は３．５であることができる。

本発明による冷延鋼板の微細組織は、面積分率で、フェライトを９３〜９８％含み、針状ベイナイトとセメンタイトをその合計で２〜７％含む。

フェライト分率が９３％未満の場合には、材質が硬化して造管及び引抜加工の際に破断の要因として作用することがあり、９８％を超える場合には、材質の軟化により剛性が低下するため、フラックス入りワイヤの厚さが上昇するという問題がある。したがって、フェライト分率は９３〜９８％であることが好ましく、より好ましくは９３．５〜９７．５％であることができる。

また、硬質相である針状ベイナイトとセメンタイトは、その合計が２〜７％に制御される必要がある。その合計が２％未満の場合には、剛性が低下してフラックス入りワイヤの厚さが上昇するという問題があり、７％を超える場合には、加工性が劣化するという問題がある。したがって、針状ベイナイトとセメンタイトは、その合計が２〜７％であることが好ましく、より好ましくは２．５〜６．５％であることができる。

このとき、本発明による冷延鋼板は、降伏強度が２００〜３００ＭＰａであり、伸び率が４０％以上であることができる。かかる物性を満たすことにより、フラックス入りワイヤ用素材として好適に適用されることができる。

降伏強度が２００ＭＰａ未満の場合には、管の座屈が発生するおそれがあり、３００ＭＰａを超える場合には、管の耐圧特性の側面においては有利であるが、強度上昇による造管性の低下及び加工ツールの摩耗度の増加による製造コストの上昇などの問題がある。

伸び率が４０％未満の場合には、造管加工性が悪くなって、加工の際に破れのような割れが発生するという問題がある。

また、本発明による冷延鋼板は、溶接部の偏析指数が０．１５％以下であることができる。

より具体的には、溶接部の偏析指数とは、本発明による冷延鋼板を用いて製造されたフフラックス入りワイヤで溶接した溶接部の偏析指数を意味する。溶接部の偏析指数は、溶接部の全体面積において添加元素による偏析部が占める面積の割合として表すことができる。

溶接部に偏析が発生する場合、加工の際に偏析部に応力が集中し、破断の要因として作用する。溶接後の２次加工の際に溶接部偏析による破れを防止するためには、溶接部の偏析指数が０．１５％以下であることが好ましい。

従来のフラックス入りワイヤでは、低温靭性を確保するために、母材ではないフラックスの合金元素としてニッケル（Ｎｉ）などの元素を添加することにより、溶接部の偏析指数が上昇するという問題が発生している。しかし、本発明による冷延鋼板を用いる場合には、このような偏析要因を顕著に減少させるため、溶接部の偏析指数を０．１５％以下に確保することができる。

（フラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法）
以下、本発明の他の一側面である、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法について詳細に説明する。

本発明の他の一側面として、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法は、上述の合金組成を有するスラブを１１００〜１３００℃の温度で加熱する段階と、上記加熱されたスラブを、仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃となるように熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻き取る段階と、上記巻き取られた熱延鋼板を５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、上記冷延鋼板を連続焼鈍する段階と、を含む。

（スラブ加熱段階）
上述の合金組成を有するスラブを、１０５０〜１３００℃の温度で加熱する。これは、後続する熱間圧延工程を円滑に行い、且つスラブを均質化処理するためである。

スラブ加熱温度が１０５０℃未満の場合、後続する熱間圧延の際に荷重が急増するという問題があり、スラブ加熱温度が１３００℃を超える場合は、エネルギーコストが増加するだけでなく、表面スケールの量が増加して材料の損失につながることがある。

（熱間圧延段階）
上記加熱されたスラブを、仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃となるように熱間圧延して熱延鋼板を得る。

仕上げ圧延温度が８８０℃未満の場合には、低温領域で熱間圧延が完了することにより結晶粒の混粒化が急激に進み、熱間圧延性及び加工性の低下を招く。一方、仕上げ圧延温度が９５０℃を超える場合には、厚さ全般にわたって均一な熱間圧延が行われないため、結晶粒微細化が不十分となって結晶粒粗大化に起因した衝撃靭性の低下が発生し得る。

（巻取段階）
上記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻き取る。この際、熱間圧延後の巻き取り前の熱延鋼板の冷却は、ランアウトテーブル（ＲＯＴ、Ｒｕｎ−ｏｕｔ−ｔａｂｌｅ）で行うことができる。

巻取温度が５５０℃未満の場合には、冷却及び維持中に発生する、幅方向における温度の不均一によって、低温析出物の生成挙動に差異が生じ、材質の偏差を招くことにより、加工性に悪影響を与える。一方、巻取温度が７００℃を超える場合には、最終製品の組織が粗大化することにより、表面材質の軟化及び造管性を悪化させるという問題が発生する。

（冷間圧延段階）
上記巻き取られた熱延鋼板を、５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る。

圧下率が５０％未満の場合には、再結晶駆動力が低くて局部的な組織成長が発生するなど、均一な材質を確保し難い。また、最終製品の厚さを考慮すると、熱延鋼板の厚さを減らして作業しなければならないため、熱間圧延作業性が著しく悪化するという問題がある。一方、圧下率が８５％を超える場合には、材質が硬化して引抜の際に割れの原因となるだけではなく、圧延機の負荷により、冷間圧延作業性が低下するという問題がある。

したがって、圧下率は５０〜８５％であることが好ましく、より好ましくは６５〜８０％であることができる。

このとき、冷間圧延前に巻き取られた熱延鋼板を酸洗する段階を、さらに含むことができる。

（連続焼鈍段階）
加工性及び剛性を確保するために、上記冷延鋼板を連続焼鈍する。冷間圧延の際に導入された変形により強度が上昇している状態から変形除去焼鈍を行うことによって、目標とする強度及び加工性を確保する。

このとき、上記連続焼鈍は７００〜８５０℃の温度範囲で行うことができる。

７００℃未満の焼鈍温度では、変形が十分に除去されないため、加工性が著しく低下するという問題がある。一方、８５０℃を超える焼鈍温度では、高温焼鈍による連続焼鈍炉における通板性に、問題が発生し得る。

このとき、上記連続焼鈍された冷延鋼板を、３０〜６０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することができる。冷却速度が６０℃／ｓｅｃを超える場合には、針状ベイナイトとセメンタイトが多量に生成され、造管及び引抜加工の際に破断の要因として作用することがある。一方、冷却速度が３０℃／ｓｅｃ未満の場合には、材質の軟化により剛性が低下することがあるため、フラックス入りワイヤの厚さが上昇するという問題が発生し得る。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。但し、下記の実施例は、本発明を例示してより詳細に説明するためのものであって、本発明の権利範囲を限定するためのものではないという点に留意する必要がある。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に記載された事項とそれから合理的に類推される事項によって決定されるものである。

下記表１に示した成分組成を有するスラブを１２５０℃の温度で加熱した後、下記表２に記載された製造条件に従って冷延鋼板を製造した。連続焼鈍後の冷却速度は４０℃／ｓｅｃとした。

上記冷延鋼板の通板性、降伏強度、伸び率、加工性、及び微細組織を測定して下記表３に記載した。

また、上記冷延鋼板を用いて製造された低温靭性用フラックス入りワイヤで溶接した溶接部の偏析指数を測定し、下記表３に記載した。溶接試験は、それぞれの場合に対して、フラックス入りワイヤの全体合金成分中のＮｉ含量が１．５％となるようにフラックス組成を設定し、直径１．４ｍｍのワイヤを製造して実験的パイロット（Ｐｉｌｏｔ）溶接機を活用し、電圧２９Ｖ、電流１５０〜１８０Ａ、溶接速度は毎分１４ｃｍの条件で、造船用鋼帯を対象に行った。

表３では、２００〜３００ＭＰａの範囲の降伏強度、４０％以上の伸び率、及び０．１５％未満の偏析指数の目標基準を満たした場合を「○」と表示し、それぞれの特性基準を満たしていない場合を「×」と表示した。

また、加工性は、４５％の断面減少率で冷延鋼板を引抜加工した際に、破れのような加工欠陥が発生した場合を「不良」、加工欠陥が発生していない場合を「良好」と表示した。

通板性は、冷間及び熱間圧延の際に圧延負荷がなく、連続焼鈍の際にヒートバックル（Ｈｅａｔ ｂｕｃｋｌｅ）のような欠陥が発生していない場合は「○」と表示し、圧延負荷が発生したか、または連続焼鈍の際にヒートバックルのような欠陥が発生した場合は「×」と表示した。

本発明で提示した合金組成及び製造条件をすべて満たす発明例１〜９は、目標とする材質の基準である降伏強度２００〜３００ＭＰａと、伸び率４０％以上を満たし、引抜加工性及び通板性が良好であった。また、溶接部の偏析指数も０．１５％未満と、２次加工の際に溶接部の破れや割れが発生せず、優れた加工性を確保することができた。

発明例２の微細組織を撮影した図１から確認できるように、本発明の合金組成及び製造条件を満たすことにより、本発明の微細組織を確保することができた。

比較例１〜４は、本発明で提示した合金組成は満たしたが、製造条件を満たしていない場合であって、降伏強度が高く、伸び率に劣り、引抜加工性にも劣ることが確認できる。また、比較例１及び２は通板性も不良であった。比較例１の場合は、微細組織が変形粒、即ち、未再結晶のフェライト（ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｆｅｒｒｉｔｅ）に形成され、比較例２の場合は４２．３％を除いた部分は変形粒として観察された。

比較例５〜１０は、本発明で提示した製造条件は満たしたが、合金組成を満たしていない場合である。いずれの場合も、素材の材質及び溶接部の偏析指数を満たしていないことにより、ワイヤの引抜加工及び溶接部の２次加工の際に破れまたは割れが発生した。

また、通板性を確保していないか（比較例１０）、または降伏強度が本発明で得ようとする２００〜３００ＭＰａレベルを外れるか（比較例５及び比較例７〜１０）、または伸び率が目標レベルを満たしてない（比較例６〜１０）ことにより、加工性と低温靭性が求められるフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の目標特性を満たすことができなかった。

比較例６の微細組織を撮影した図２を見ると、フェライトが９８面積％を超えて形成されていることが確認できる。

上述のように、本発明によると、合金組成及び製造条件を制御することで、溶接部の偏析発生を顕著に改善すると共に、フラックス中のＮｉ含量を低減させることで他のフラックス元素の含量を高めることができるため、低温靭性及び溶接作業性に優れた、フラックス入り溶接用冷延鋼板の特性を確保することができた。したがって、本発明の冷延鋼板を用いる場合、工程コストの上昇要因となるフラックス中のＮｉ含量を減らすことができ、溶接部内の偏析を顕著に減少させることにより、溶接部の割れ発生を減少させることができる。また、製品の安定的な作業性確保が可能であるため、製品の材質偏差の発生を減少させることができ、コスト節減及び作業性改善の側面においても効果的であった。

以上の実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。

Claims (9)

1. 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．５〜２．０％、残りのＦｅ及び不可避不純物からなり、
   微細組織は、面積分率で、フェライトを９３〜９８％含み、針状ベイナイトとセメンタイトをその合計で２〜７％含む、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板。
2. 前記冷延鋼板は、下記関係式１で定義されるＷＦＣが０．５〜４．５である、請求項１に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板。
   関係式１：ＷＦＣ＝（２５＊Ｃ＋０．４＊Ｍｎ＋２６＊Ａｌ）＊Ｎｉ（但し、前記関係式１において各元素の含量の単位は重量％である。）
3. 前記冷延鋼板は、降伏強度が２００〜３００ＭＰａであり、伸び率が４０％以上である、請求項１又は２に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板。
4. 前記冷延鋼板は、溶接部の偏析指数が０．１５％未満である、請求項１から３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板。
5. 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｉ：０．０５％以下（０％は除く）、Ｐ：０．０００５〜０．０１％、Ｓ：０．００８％以下（０％は除く）、Ａｌ：０．００５〜０．０６％、Ｎ：０．０００５〜０．００３％、Ｎｉ：０．５〜２．０％、残りのＦｅ及び不可避不純物からなるスラブを１１００〜１３００℃の温度で加熱する段階と、
   前記加熱されたスラブを、仕上げ熱間圧延温度が８８０〜９５０℃となるように熱間圧延して熱延鋼板を得る段階と、
   前記熱延鋼板を５５０〜７００℃の温度範囲で巻き取る段階と、
   前記巻き取された熱延鋼板を５０〜８５％の圧下率で冷間圧延して冷延鋼板を得る段階と、
   前記冷延鋼板を連続焼鈍する段階と、を含み、
   前記冷延鋼板の微細組織は、面積分率で、フェライトを９３〜９８％含み、針状ベイナイトとセメンタイトをその合計で２〜７％含む、フラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。
6. 前記スラブは、下記関係式１で定義されるＷＦＣが０．５〜４．５である、請求項５に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。
   関係式１：ＷＦＣ＝（２５＊Ｃ＋０．４＊Ｍｎ＋２６＊Ａｌ）＊Ｎｉ（但し、前記関係式１において各元素の含量の単位は重量％である。）
7. 前記連続焼鈍は７００〜８５０℃の温度範囲で行う、請求項５又は６に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。
8. 前記冷間圧延前に、前記巻き取られた熱延鋼板を酸洗する段階をさらに含む、請求項５から７のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。
9. 前記連続焼鈍された冷延鋼板を３０〜６０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却する、請求項７に記載のフラックス入りワイヤ用冷延鋼板の製造方法。

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