JPS589812B2 - 高強度鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、従来工程にて製造されている炭窒化物形成元
素を含有する熱延鋼帯よりも材質の優れた鋼板を経済的
に製造し得る方法を提供するものである。

現在、連続熱間圧延機にて製造されている熱延鋼板は、
普通造塊法による鋼塊を分塊して造られたスラブ及び連
続鋳造法により造られたスラブによって供給されている
。

そしてこれらのスラブは一旦常温にまで冷却して、その
後加熱炉にて高温長時間の加熱を行なってから、連続熱
間圧延機に噛込ませ熱延鋼帯を製造しているのが現状で
ある。

即ち、従来方法においては、連続熱間圧延に先立ち１２
００〜１３００℃の高温に１時間以上の長時間加熱をス
ラブに施しているが、この加熱量は莫大なものである。

本発明者等は、■このエネルギーを省く為に、連続鋳造
によって造られた高混スラブそのまゝ直接熱間圧延する
こと。

■又同時に連続鋳造した高温の炭窒化物形成元素を含有
するスラブを直接熱間圧延する方法において、スラブを
再加熱してから連続熱間圧延をする従来工程による鋼板
よりも優れた材質を得ること。

■更に連続鋳造一直接熱間圧延工程における製造上の制
約条件は何かということ。

■又最新鋭の連続熱間圧延機は全長８００ｍ〜１０００
ｍにも及ぶ極めて長大な装置で広大な敷地を必要として
いることと同時にその建設費も莫大なものであることに
鑑み、コンパクトでしかも建設費の安い連続鋳造一直接
熱間圧延装置はどのようなものであるかということ等を
種種検討した。

その結果、本発明の方法はＮｂ，Ｔｉ，Ｖの如き炭窒化
物形成元素を含有する連続鋳造スラブを特定の条件下で
直接熱間圧延することにより、従来法による高温長時間
加熱を省略して加熱費を節約すると同時に、連続鋳造後
の連続冷却過程における析出物の析出は、熱平衡状態で
の析出よりも遅くなることと、オーステナイト領域での
析出はフエライト領域でのそれよりも遅いということ、
又炭窒化物が析出するときには均一に分散して析出する
ことを積極的に利用しようとするものである。

即ち従来法において、スラブを一旦冷塊にしてしまうと
、その冷却過程で炭窒化物の析出は完了してしまい、又
それは大きく成長する。

従ってこの析出物を連続熱間圧延前において完全に固溶
状態にしておくためには、前述の如く高温長時間の再加
熱を必要とするのである。

連続鋳造された高温スラブの中では、元素は固溶状態で
あるので、この状態を鋼板製造の出発点として、有効に
利用するのが本発明である。

１ 重量パーセントにてＣ：０．０６〜０．２０％，Ｍ
ｎ：０．５０〜２．００％，Ｓｉ：０．０３〜０．５０
％の基本成分を有する鋼にＮｂ：０．０１〜０．１０％
，Ｔｉ：０．０１〜０．１０％，Ｖ：０．０１〜０．１
５％の一種又は二種を添加した高強度鋼板を製造するに
際して、連続鋳造機により製造されたスラブを直接９０
０℃以上の温度で粗圧延を開始し、かつ仕上温度をＡｒ
３以上の温度で終了することを特徴とする高強度鋼板の
製造方法。

２重量パーセントにてＣ：０．０６〜０．２０％，Ｍｎ
：０．５０−２．００％，Ｓｉ：０．０３〜０．５０％
の基本成分を有する鋼にＮｂ：０．０１〜０．１０％，
Ｔｉ：０．０１〜０，１０％，Ｖ：０．０１〜０．１５
％の一種又は二種、およびＣｕ：０．２〜１．０％，Ｃ
ｒ：０．２〜１．０％，Ｎｉ：０．２〜１．０％，の一
種または二種以上を添加した高強度鋼板を製造するに際
して、連続鋳造機により製造されたスラブを直接９００
℃以上の温度で粗圧延を開始し、かつ仕上温度をＡｒ３
以上の温度で終了することを特徴とする高強度鋼板の製
造方法。

以下に本発明の内容を詳細にのべよう。

本発明における炭窒化物形成元素含有鋼板の材質にとっ
て重要な作用をもたらす析出物としてのＮｂ（ＣＮ）（
炭窒化ニオブ）ＴｉＣ（炭化チタン），Ｖ（ＣＮ）（炭
窒化バナジュウム）の連続鋳造、連続熱間圧延工程にお
ける挙動を中心にして検討を進め、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ含有
鋼板が製造されうるための条件を検討した。

各種の析出物の利用目的にはいろいろある。

一つは析出物による結晶粒の制御であり、又析出物によ
る材質（強度）の確保であり、今一つは集合組織のコン
トロールであるといえる。

析出物を利用する場合には、当然析出物の析出時点が有
効にその析出物の効果を発揮させるために極めて重要に
なる。

Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ含有鋼板においては、Ｎｂ（ＣＮ），Ｔ
ｉＣ，Ｖ（ＣＮ）の析出によって材質強度を高めること
が、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ含有高強度鋼板を製造する上で重要
である。

このためには熱間圧延前のスラブにおいては、Ｎｂ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｃ，Ｎを固溶の状態にしておき、熱間圧延終了
後から鋼帯の巻取の工程においＴＮｂ（ＣＮ），ＴｉＣ
，Ｖ（ＣＮ）が析出するようにしなければならない。

本発明はＮｂ，Ｔｉ，Ｖ含有鋼板におけるＮｂ（ＣＮ）
，ＴｉＣ，Ｖ（ＣＮ）の析出について詳細に検討を加え
た結果、連続鋳造後の高温スラブは９００’Ｃ以上の温
度で粗圧延機に入れば、この鋼板の強度は確保できるも
のとの結論を得たものである。

従来法では、冷塊になったスラブを再加熱してから粗圧
延に入れるのであるが、一度温度が常温にまで下ったス
ラブでは、その冷却途中で析出物は析出してしまってお
り、これを再び固溶させるためには、例えば１２００℃
以上の高温で１時間以上の加熱を施さねばならないので
ある。

一度常温にまで下ったスラブを１０００℃の低温に再加
熱しても析出物の完全な再固溶は起り得ず、従って材質
の制御には何ら析出物は効果をもたらさないということ
になるのである。

本発明のように粗圧延に入る温度が例え９００℃という
低温であったとしても、一旦常温にまで淵度が下るとい
ったことのない連続鋳造直後のスラブであれば析出物は
その析出を完了してしまっておらず、析出物の作用を有
効に利用し得るのである。

次に連続鋳造した高温スラブが９００℃以下の温度に下
ることなく粗圧延機にかけることが実製造ラインにおい
て可能であるかどうかを検討した。

第１図は、本発明の一例を具体的に表現したものである
。

同図の上半部には、連続鋳造機、高周波加熱炉、粗圧延
機、仕上圧延機、巻取機の配置を示し、同図の下半部に
は、スラブ厚１７０ｍｍの鋳片が時間とともにどのよう
な温度履歴をたどるか計算によって求め、その結果を示
したものである。

加熱炉を全く使用しない場合で、スラブ厚が１７０ｍｍ
厚の場合には鋳造後２４分以内に粗圧延機にスラブが入
るように連続鋳造スラブのガス切断、粗圧延機までの輸
送を迅速にすると、スラブの中心温度は１１００℃、表
面温度は復熱により１０００℃以上の状態にスラブをし
ておくことが可能である。

このように連続鋳造後から粗圧延機に入るまでに許容さ
れる滞在時間はかなり短時間であるので、連続鋳造機と
連続熱間圧延機はほぼ同一ライン上に直列状態にするか
、ないしは両者が別ラインであっても、スラブの輸送は
極めて迅速に行なえる状態にしておくことが本発明にと
って重要なことでもある。

この第１図の例において２４分以内にこのスラブを直接
粗圧延機にかけてもよいが、スラブの板厚板巾方向の温
度の均一化を計る必要のある場合には、表面温度を補償
するといった程度の途中加熱を行なっても何ら差支えな
い。

この場合の加熱炉（均熱炉）はインラインであっても、
オフラインであってもかまわないが、ただ本発明のライ
ンに聴ける加熱炉は後続の速い圧延速度に合せるために
は高速加熱である方が望ましいのは当然である。

その目的に合致する一例が高周波加熱炉であろうと考え
るが、連鋳機の数及び加熱炉の数の組合せによっては、
高周波加熱炉に拘泥する必要はない。

又スラブの板厚板巾方向の瀉度の均一化をスラブ自身の
復熱によって計るのも一つの方法である。

即ち、放熱を防ぐための簡単な覆いの中に数十分から１
時間程度の時間保持するだけでスラブの平均温度をあま
り下げることなく温度の均一化を充分に計ることができ
る。

この方法は簡便さとその効果の大きさにおいて極めて優
れている。

以上のことから特許請求の範囲で言う「直接」とは、連
続鋳造後そのまゝ熱延する場合、復熱を計る場合、並び
に表面温度を補償する程度の加熱を行なう場合を包含す
るが、スラブの絶体温度を上昇させるものではない。

更に第１図の例はスラブ厚の薄い１７０ｍｍの場合につ
いての結果であるが、スラブが厚くなると熱の放散はし
に＜＜漉度低下は少なくなるので、粗圧延機に入る温度
を９００℃以上に保つための時間的な余裕ができてくる
。

熱の放散を防ぐために連続鋳造機から粗圧延機の間にお
いてしかるべき放熱防止カバーをライン上に設置すれば
、温度低下の時間的なゆとりができよう。

このように本発明においてＮｂ，Ｔｉ，Ｖ含有高強度熱
延鋼板を連続鋳造直後の高温スラブから製造するには、
連続鋳造直後の高温スラブが一度も９００℃より下の温
度に下ることのないようにして連続熱間圧延を開始する
。

次に仕上温度についてのべる。

これは既によく知られているところであるが、熱延鋼帯
の結晶粒と仕上温度は密接なる関係があり、Ａｒ３以上
の温度で仕上圧延が終了しない部分の結晶粒は粗大化す
る。

部分的に粗大粒が発生した鋼板は結晶粒が大きすぎるた
めに、加工をすると鋼板表面に肌荒が発生するとか延性
が劣化するといった鋼板そのものの加工性が悪くなると
いう不都合さが生じる。

このように圧延仕上温度は熱延鋼板の結晶粒、加工性と
密接なる関％にあるので、本発明の方法においても、仕
上圧延をＡｒ３以上の温度で終了することは不可避な条
件であると考える。

Ａｒ３温度は鋼板の成分によって異なるのは当然であり
、本発明の対象鋼板では７００°Ｃ〜８５０℃である。

以上連続鋳造、連続熱間圧延の一貫工程においてＮｂ，
Ｔｉ，Ｖ含有高強度熱延鋼帯を従来製造法以上の材質を
確保しながら製造するための条件をＮｂ（ＣＮ），Ｔｉ
Ｃ，Ｖ（ＣＮ）の析出の観点からのべた 本発明の引張り強さがほぼ５０〜７ ０ ｋｇ／ｍｍの
範囲であるＮｂ，Ｔｉ，Ｖ含有高強度熱延鋼板において
は、成分範囲を特許請求の範囲にあるように制限するも
のである。

加工性を確保しつつ強度レベルを上げるための基本成分
として炭素（Ｃ），アンガン（Ｍｎ），硅素（Ｓｉ）を
それぞれ０．０６％以上，０．５０％以上，０．０３％
以上必要である。

又これらの成分元素は必要以上に多くなると、熱延鋼帯
としての加工性が失われてくる。

そのためにＣ，Ｍｎ，Ｓｉはそれぞれ０．２０％以下，
２．００％以下，０．５０％以下にすることが必要とな
ってくる。

Ｎｂ：０．０１％以下，Ｔｉ：０．０１％以下，ｖ：ｏ
．ｏ１％以下では、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖはそれぞれの鋼板の
強度を高める作用効果はほとんどなく、又Ｎｂ：０．１
０％以上、Ｔｉ：０．１０％以上，■二０．１５％以上
ではＮｂ，Ｔｉ，Ｖはそれぞれの鋼板の強度を高める作
用効果は飽和状態になる。

従つＴＮｂとＴｉ量は、０．０１−０．１ ０％，Ｖ量
は０．０１〜０．１５％に限定するものである。

尚これらを複合含有させてもかまわない。

更に強度を高めたり、耐候性を高める必要のある場合に
は第２項発明に従ってＣｕ，Ｎｉ，Ｃｒの一種または二
種以上を１．０％以下添加することができる。

これらの元素は単独添加でもよく、又２種以上の併用添
加でもよく、之によってＮｂ，Ｔｉ，Ｖの効果は失なわ
れるものではない。

なおＣｕ，Ｎｉ，Ｃｒの上限を１．０ ％に限定した理
由はこれ以上添加しても経済的に鋼板強度を高め、耐候
性を高める作用効果は飽和状態になるためである。

他方添加量の下限値はＣｕ，Ｎｉ，Ｃｒ共に０．２％で
ありこの値未満では目的とする効果が得られない。

次に実施例について本発明の内容を説明する。

実施例 連続鋳造機で凝固させ、連続鋳造機から出てきた高温鋳
片の一部分で一スラブ長さに相当する部分の上側面に断
熱材をかぶせて放熱を防ぎ切断して高温スラブを作った
。

この高温スラブは連続鋳造工場から連続熱延工場に運搬
した。

連続鋳造機から出てきた高淵鋳片の端部は中央部に比べ
て温度がどうしても低くなる。

この端部と中突部の温度差をスラブ自身の復熱によって
少なくするために保温カバー内に０分から３時間挿入し
た状態にしておいた。

その後、保温カバーを取り外し高温スラブを直接連続熱
間圧延した。

連続熱間圧延作業は何ら問題なく行なうことができ、３
．２ｍｍから１３．０ｍｍの熱延板に仕上げた。

熱間圧延仕上温度は７６５℃から８６５°Ｃであった。

一方、一つの同一チャージのうちで連続鋳造機から連続
熱間圧延機に高温のまま運搬して直接熱間圧延した一枚
のスラブ以外の鋳片は連続鋳造後、通常工程通りに常温
まで冷却した。

冷却したスラブは従来工程の方法と同じく常淵から１２
８０℃に１時間再加熱してから連続熱間圧延をして、連
続鋳造一直接熱間圧延材の比較材とした。

以下に熱延鋼板の材質試験結果を示す。

本発明工程材のＡ−１，Ｂ−１，Ｃ−１，Ｄ−１，Ｅ−
１，Ｆ−１と従来工程材のＡ−２，Ｂ−２，Ｃ−２，Ｄ
−２，Ｅ−２，Ｆ−２において同じスラブから作られた
もの同志の材質を比較すると、全伸びは両者ではあまり
差がないが、本発明材の降伏点、引張り強さが比較材の
降伏点、引張り強さよりも約１〜３ｋｇ／一高くなって
いる。

このことは本発明工程にて作られたＮｂ，Ｔｉ，Ｖ含有
鋼においてはＮｂ，Ｔｉ，Ｖが従来工程材の場合よりも
強度を高める効果が高いためであると思われる。

前にものべたように析出物によって鋼板の強度を高める
為には熱間圧延前には完全に元素は固溶状態にしておい
て、熱延終了から熱延板の巻取にかけての間で析出する
ようにしなければならない。

従来工程材においても１２８０℃に１時間加熱して元素
は固溶状態にしておき、熱延終了以後に析出物の大半が
析出するようにして、鋼板の強度を高めるようにしてい
るにもかかわらず、従来工程材においては析出物の効果
が有効に働いていない。

これは従来工程材においては、１２８０゜Ｃで１時間の
加熱において析出物は一応溶解しているが、溶解した元
素が鋼中に均一に分散しないので、いざ析出物として再
度析出する場合にはどうしても限られた場所に析出して
しまうので、微細でかつ均一に分散した析出物とはなり
がたいためであると考えられる。

これに比べて本発明工程の場合には連続鋳造直後の高温
スラブを使用するので、析出物は一度も析出したことも
なく、すべての元素は均一に分布していると考えられる
。

従って初めて熱延の後半で析出すやときには、非常に均
一にかつ微細な析出物となって析出し、このことが、鋼
板の強度を有効に高めることになるのであると思われる
。

次に高温鋳片の圧延前の保温時間についてふれる。

Ａ−１は保温時間が０であるがこれは連続鋳造された高
温スラブをそのまま熱間圧延したことを意味している。

この場合で連続鋳造機をスラブが出てから熱間圧延開始
までの時間は３２分であった。

実施例Ｂ−１，Ｃ−１，Ｄ−１，Ｅ−１，Ｆ−１にある
ように、連続鋳造直後の高温スラブを熱間圧延前に保温
カバー内で３時間までの時間待機させておき、その保温
時間の効果を調べた。

Ｃ−１は保温時間３時間の場合であるが、比較材のＣ−
２と比べるとわかるように、Ｃ−１はＣ一２よりも強度
が高く析出物が有効に働いていることを示す。

その他の保温時間の場合においても本発明工程材の強度
は高くなっている。

これらのことから保温時間が３時間までは本発明の特徴
が充分に活きているといえるのである。

以上、本発明の内容を詳細にのべてきたように、Ｎｂ，
Ｔｉ，Ｖを含有した鋼の連続鋳造後の高温スラブを直接
熱間圧延をして、熱延鋼帯を製造すれば、単に従来工程
での再加熱に要する莫大な再加熱エネルギーを節約でき
るばかりでなく、熱延鋼帯の材質特性を従来工程材より
も一層優れたものにすることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の一例であり、連続鋳造、連続熱間圧
延一貫工程及びその工程での板の温度変化を示す。 １はタンディッシュ、２は鋳型、３は連続鋳造した高温
鋳片、３′は切断スラブ、４は高周波加熱炉、５は粗圧
延機、６は仕上圧延機、７はコイラーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量パーセントにてＣ：０．０６〜０．２０％，Ｍ
   ｎ：０．５０〜２．００％，Ｓｉ：０．０３〜０．５０
   ％の基本成分を有する鋼にＮｂ：０．０１〜０．１０％
   ，Ｔｉ：０．０１〜０．１０％，Ｖ：０．０１〜０．１
   ５％の一種又は二種を添加した高強度鋼板を製造するに
   際して、連続鋳造機により製造されたスラブを直接９０
   ０℃以上の温度で粗圧延を開始し、かつ仕上温度をＡｒ
   ３以上の温度で終了することを特徴とする高強度鋼板の
   製造方法。 ２重量パーセントにてＣ：０．０６〜０．２０％，Ｍｎ
   ：０．５０〜２．００％，Ｓｉ：０．０３〜０．５０％
   の基本成分を有する鋼にＮｂ：０．０１〜０．１０％，
   Ｔｉ：０．０１〜０．１０％，Ｖ：０．０１〜０．１５
   ％の一種又は二種、およびＣｕ：０．２〜１．０％，Ｃ
   ｒ：０．２〜１．０％，Ｎｉ：０．２〜１．０％の一種
   または二種以上を添加した高強度鋼板を製造するに際し
   て、連続鋳造機により製造されたスラブを直接９００℃
   以上の温度で粗圧延を開始し、かつ仕上温度をＡｒ３以
   上の偏度で終了することを特徴とする高強度鋼板の製造
   方法。