(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成が重量割合でＣ：０．０６〜０．２０％，Ｓｉ：０．０５〜０．５０％，Ｍｎ：０．５０〜１．６％，Ｐ：≦０．０２０％，Ｓ：≦０．０１５％，残部がＦｅ及び不可避的不純物元素である鋼材を用い、粗圧延を行い、仕上圧延を行って圧延鋼材を製造する方法において、前記仕上圧延における最終５パス前の完了から最終４パス前の開始までのパス間時間を３０秒以上とし、最終４パス前から最終パスまでの各パス間時間を１５秒以下とすることを特徴とする圧延鋼材の製造方法。
【請求項２】
圧延にあたっての鋼材加熱温度を１１００℃以上とし、このときの鋼材面内における最大温度偏差を８０℃以下にする請求項１に記載の圧延鋼材の製造方法。
【請求項３】
前記仕上圧延における最終４パス前の鋼材温度が８００〜８２０℃である請求項１または２に記載の圧延鋼材の製造方法。
【請求項４】
仕上圧延開始における鋼材温度が８６０〜９４０℃である請求項１〜３のいずれかに記載の圧延鋼材の製造方法。
【請求項５】
前記仕上圧延における最終４パス前から最終パスまでの各パス間時間を一定とし、またこれら最終４パス前から最終パスまでの各パスについて圧下率を同一とし、且つこれらの各パスについて鋼材のパス通過速度を同一とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧延鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は材質バラツキの少ない圧延鋼材の製造方法に関するものであり、得られた鋼板等の鋼材は造船用等として好適に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
構造用鋼板等にはできるだけ降伏点のバラツキの少ないものが望まれており、また降伏点は最終的なフェライト粒径に依存することが知られているので、この観点に基づいた圧延鋼材の製造方法が種々提案されている。
【０００３】
例えば特開平５−２９５４２６号公報には、炭素鋼片をＡc3点以上の温度に加熱して圧延するに際して、仕上圧延の温度範囲を７５℃以下、この間の累積圧下率を５０％以下、圧延完了温度を１０００℃以下にし、且つ目標圧延完了温度に対する実績圧延完了温度の許容範囲を定めた圧延鋼材の製造法が示されている。これにより各鋼材間で降伏点のバラツキの小さいものを生産性良く製造することができるというものである。
【０００４】
また特開平８−１３４５３９号公報では圧延完了温度とＡr3点の関係に着目し、炭素鋼片をＡr3点以上の温度に加熱して圧延するに際して、圧延完了温度を｛Ａr3点−３０℃｝以上、Ａr3点以下の累積圧下率５％以下とした圧延鋼材の製造法が示されている。これにより降伏点上限を降伏点の規格下限＋８０MPaに抑えることができるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来法によれば降伏点のバラツキを或程度低減できるものの、更に各々の鋼材間、また１枚の鋼材の部分部分において降伏点等の材質のバラツキをより低減した鋼材が要望されている。
【０００６】
そこで本発明においては、材質バラツキがより一層少ない鋼材を製造する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】
本発明者らは各々の鋼材間或いは１枚の鋼材内における材質バラツキの発生について検討したところ、粗圧延から仕上圧延を経て圧延を完了するまでの間の圧延履歴の差異が原因となってオーステナイト粒径のバラツキや残留歪みの蓄積を生じるということ、また実操業においては各鋼材の温度履歴にバラツキが生じることは避けられず、この温度履歴の違いによって各鋼材に降伏点のバラツキが起きるのであるということを見出した。即ち上記従来法では圧延始めと圧延完了後における温度や累積圧下率等を規定するのみで、圧延履歴や温度履歴に関して考慮されていなかったが、本発明はこの圧延履歴や温度履歴を制御することにより降伏点（降伏強度（ＹＰ））や引張強度（ＴＳ）等の材質バラツキを小さくしようとするものである。
【０００８】
尚、加熱条件や圧下条件等の製造条件を狭幅に管理すれば、材質バラツキの非常に少ない鋼材が得られるものの、この様な狭幅の管理は実操業上極めて困難である。そこで最も生産性が高く、条件規制し易い方法として以下の如く本発明に至った。
【０００９】
即ち本発明に係る圧延鋼材の製造方法は、組成が重量割合でＣ：０．０６〜０．２０％，Ｓｉ：０．０５〜０．５０％，Ｍｎ：０．５０〜１．６％，Ｐ：≦０．０２０％，Ｓ：≦０．０１５％，残部がＦｅ及び不可避的不純物元素である鋼材を用い、粗圧延を行い、仕上圧延を行って圧延鋼材を製造する方法において、前記仕上圧延における最終５パス前の完了から最終４パス前の開始までのパス間時間（以下、最終５−４パス間時間と称することがある）を３０秒以上とし、最終４パス前から最終パスまでの各パス間時間（以下、最終４パスパス間時間と称することがある）を１５秒以下とすることを要旨とする。
【００１０】
上記の様に最終５−４パス間時間を３０秒以上とすることにより、この間に残留歪みが解放され、仕上圧延の最終５パス前より以前の圧延履歴の影響を殆どなくすことができる。即ち上記残留歪みの解放に伴ってオーステナイト粒の再結晶が完了し、前圧延履歴の影響を消去することができる。尚該最終５−４パス間時間を３０秒以上としたのは、これ未満では残留歪みの解放が不十分となる恐れがあるからである。好ましくは４５秒以上である。但し上記最終５−４パス間時間を１２０秒より長くしても残留歪みの解放にとって不必要であり、生産性低下に繋がるから、１２０秒以下であることが好ましく、より好ましくは６０秒以下である。
【００１１】
また最終４パスパス間時間を１５秒以下とすることにより、最終的な残留歪みの蓄積量の均一化を図ることができる。そして最終４パスパス間時間が１５秒超であると、その間に鋼材が温度低下し過ぎて鋼材の形状制御が困難になり、また圧下荷重が増大して圧延自体が困難になる。加えて最終４パスパス間時間が１５秒より長いと生産性低下にも繋がる懸念がある。従ってこの点からも上記の如く１５秒以下とする。またより好ましくは上記最終４パスパス間時間１０秒以下である。
【００１２】
この様に最終５−４パス間時間や最終４パスパス間時間を制御することにより、残留歪みの解放、及び最終的な残留歪みの蓄積量の均一化を図ることができ、その結果各々の鋼材間について降伏点の差を極めて低減することができて、材質バラツキの少ない鋼材を得ることができる。尚本発明の製造方法は上述の如く残留歪みを解放させることによって前の圧延履歴の影響をなくすことにあるから、対象とする鋼材としては特に限定されるものではなく、どの様な鋼種においても適用可能である。
【００１３】
更に本発明では最終４パス前から最終パスまでの各パス間時間が一定であることが望ましく、この様に一定であれば最終的な残留歪みの蓄積量がより一層均一となり、材質バラツキが生じる懸念があるからである。
【００１４】
また本発明においては、圧延にあたっての鋼材加熱温度を１１００℃以上とし、このとき（即ち圧延にあたっての鋼材加熱のとき）の鋼材面内における最大温度偏差（以下、偏熱と称することがある）を８０℃以下にすることが好ましい。
【００１５】
上記圧延にあたっての鋼材加熱温度とは、具体的には加熱炉から取り出す直前或いは取り出し直後の鋼片温度のことであり、該鋼材加熱温度が１１００℃未満ではオーステナイトの成長が不完全となり、圧延前の初期粒径の均一化が図れない恐れがあるから、上記の様に１１００℃以上とするのが良い。
【００１６】
また上記偏熱が８０℃超では、鋼材面内における初期オーステナイト粒径の均一化が図り難く、加えて鋼材の低温部分において圧延時に局部的な低温圧延となって鋼材の強度を高めてしまい、更に鋼材面内の残留歪みの蓄積量がばらついて、結果として鋼材面内各箇所の材質バラツキを発生する恐れがある。よって上記の様に偏熱を８０℃以下にするのが良い。
【００１７】
この様に圧延にあたっての鋼材加熱温度及びその偏熱を制御することにより、１枚の鋼材における各箇所の降伏点のバラツキを低減することもでき、よって材質バラツキの少ない鋼材を得ることができる。
【００１８】
更に本発明においては、前記仕上圧延における最終４パス前の鋼材温度が８００〜８２０℃であることが好ましい。
【００１９】
上記最終４パス前の鋼材温度（最終４パス前開始鋼材温度）が８２０℃超であると、仕上温度（ＦＲＴ）が高くなって残留歪みの蓄積量が少なくなるので強度低下につながる。そこで逆に上記ＦＲＴを好ましい温度にする為、上記最終４パスパス間時間を長くすると（１５秒超）、残留歪みの蓄積量がばらつき、材質バラツキを生じる恐れがある。また上記最終４パス前の鋼材温度が８００℃未満であると、ＦＲＴが低くなって残留歪みの蓄積量が多くなるので強度が高くなり過ぎ、この為に鋼材の形状制御が困難となって、材質バラツキを生じる恐れがある。加えて圧下荷重を増大する必要が生じて圧延自体が不可能になる場合もある。従って上記の如く最終４パス前の鋼材温度を８００〜８２０℃とすることが好ましい。尚上記最終４パス前の鋼材温度として最も好ましいのは８１０℃であるが、実操業上可能な管理温度範囲は８１０±１０℃であるから、この間点からも上記範囲にするのが良い。
【００２０】
加えて本発明においては、仕上圧延開始における鋼材温度が８６０〜９４０℃であることが好ましい。
【００２１】
仕上圧延開始の鋼材温度が８６０℃未満の場合は、最終５−４パス間時間（３０秒以上）を十分に確保できず、残留歪みの解放が不完全となって前圧延履歴の影響が残って、材質バラツキを生じる恐れがあるからである。尚仕上圧延開始の鋼材温度が８６０℃未満で、最終５−４パス間時間を十分に確保すると、ＦＲＴが低くなって鋼材の形状制御が困難となり、また圧下荷重が増大して圧延が不可能になる恐れがある。より好ましくは８９０℃以上である。
【００２２】
一方、仕上圧延開始の鋼材温度が９４０℃超の場合は、仕上温度（ＦＲＴ）が高くなって強度低下に繋がる恐れがあり、また上記の様に仕上圧延の最終４パス前の鋼材温度を８００〜８２０℃にするにはこの最終４パス前より前の各パスのパス間時間を長くする必要が生じ、生産低下に繋がる恐れがあるから、上記の如く９４０℃以下が好ましい。より好ましくは９１０℃以下である。
【００２３】
更に本発明においては、前記仕上圧延における最終４パス前から最終パスまでの各パス間時間を一定とし、またこれら最終４パス前から最終パスまでの各パスについて圧下率を同一とし、且つこれらの各パスについて鋼材のパス通過速度を同一とすることが好ましい。尚圧下率は下記式(1)より算出される。また圧下率が同一とは、圧下率を意図的に変化させることなく、一般的な圧下率で圧延するという意味である。
圧下率（％）＝（圧下前の鋼材厚さ−圧下後の鋼材厚さ）／圧下前の鋼材厚さ×１００    …(1)。
【００２４】
この様に最終４パス前から最終パスまでの各パス間時間、圧下率、パス通過速度を同じにすることにより、それぞれのパス間における残留歪み蓄積量を均一にすることができ、また最終的な残留歪み蓄積量も均一にすることができるから、材質バラツキをより低減させることができる。
【００２５】
更に圧延温度域を各鋼材で同じにすることにより、各々の鋼材についての材質バラツキを一層低減することができる。
【００２６】
また本発明に係る圧延鋼材の製造方法は、圧延にあたっての鋼材加熱温度を１１００℃以上とし、このときの鋼材面内における最大温度偏差（偏熱）を８０℃以下にすることを要旨とする。
【００２７】
この様に鋼材加熱温度と偏熱を制御することによって、上述の様に１枚の鋼材における各箇所の降伏点バラツキをなくすことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧延鋼材の製造方法に関して、例を示して具体的に説明するが、本発明はもとより下記例に限定される訳ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００２９】
＜実験１＞
原料の鋼材（鋼材組成は重量割合で、Ｃ：０．０６〜０．２０％，Ｓｉ：０．０５〜０．５０％，Ｍｎ：０．５０〜１．６％，Ｐ：≦０．０２０％，Ｓ：≦０．０１５％，不可避的不純物元素，及び残部がＦｅである）に下記表１に示す条件で圧延を施し、下記表２に示す鋼板No.１〜１４を製造した。尚鋼板No.１〜７は、圧延にあたっての鋼材加熱温度１１００℃以上，加熱時の偏熱８０℃以下，最終５−４パス間時間３０〜１２０秒，最終４パスパス間時間１５秒以下，仕上圧延開始鋼材温度８６０〜９００℃，仕上圧延の最終４パス前鋼材温度８００〜８２０℃という条件（以下、実施例条件と称することがある）を満足させて圧延したものである。鋼板No.８〜１４は、上記従来の様に圧延にあたっての鋼材の加熱温度と仕上圧延時の最終パスのみについて温度管理を行い、圧延途中の温度やパス間時間については制御せずに圧延したものである（以下、従来条件と称することがある）。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
【表２】
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【００３２】
図１は上記実施例条件に従った圧延法を模式的に表した説明図であり、また図２は上記鋼板No.８〜１４で行った従来条件に従った圧延法を模式的に表した説明図である。
【００３３】
従来条件では上述の様に鋼材の加熱温度と最終パスについて温度管理するのみであり、この場合においてはＦＲＴを所定温度にする為に最終パス前に温度調整を行うことが多い。そして温度が高ければ最終パスに至る前のパス間時間を長くとることになるが、圧延中の温度低下が顕著なときには、パス間時間を殆ど取らずに直ちに最終パスを行うことになる。
【００３４】
また実施例条件では図１に示す様に、最終５−４パス間時間を３０〜１２０秒として鋼板の温度調整を行い、これにより残留歪みを解放してオーステナイト粒径を均一化して再結晶化させ、前圧延履歴の影響を除去する。また最終４パスパス間時間１５秒以下として連続圧延して残留歪み蓄積量の均一化を図る。
【００３５】
図３は、上記実施例条件により圧延を行った鋼板No.１〜７のグループと、従来条件により圧延を行った鋼板No.８〜１４のグループについて、鋼板の降伏強度（ＹＰ）を測定した結果を表すグラフであり、それぞれのグループの降伏強度のバラツキが表されている。
【００３６】
図３から分かる様に鋼板No.８〜１４のグループでは、降伏強度として３２０MPaを示すものから４２５MPaを示すものまであり、この様に鋼板No.８〜１４のグループの降伏強度バラツキは約±５０MPaであった。従来法の様に温度履歴や圧延履歴を制御せずに圧延を行った場合においては、各々の鋼板によって履歴に差異が生じ、その為に降伏点バラツキが比較的大きくなったものと考えられる。
【００３７】
これに対し鋼板No.１〜７のグループでは、降伏強度の最小は３５２MPa、最大は３９１MPaであり、即ち鋼板No.１〜７のグループの降伏強度バラツキは約±２０MPaであり、従来に比べてバラツキが半減化されたことが分かる。即ち上記実施例条件の如く圧延履歴及び温度履歴を所定範囲に制御して各鋼材間で差を生じさせない様にした場合は、材質バラツキの少ない鋼板を製造することができた。
【００３８】
＜実験２＞
次に、各々の鋼板についての残留歪みと最終５−４パス間時間について検討した。図４は製造された鋼板の残留歪みと最終５−４パス間時間との関係を示すグラフである。
【００３９】
図４から分かる様に、最終５−４パス間時間が３０秒より短くなると、急激に残留歪みが増加する。従って最終５−４パス間時間を３０秒以上とすることにより、残留歪みがほぼ解放され、材質バラツキの少ない鋼板を得ることができることが分かる。また最終５−４パス間時間が１２０秒で残留歪みは完全に開放され、１２０秒超の最終５−４パス間時間をとっても生産性を損なうだけであるから、これ以上長くとる必要がないことが分かる。
【００４０】
＜実験３＞
次に、圧延にあたっての鋼材の加熱温度と、圧延完了後の鋼板の板面における各箇所の降伏強度のバラツキについて検討した。図５はこの鋼材加熱温度と１枚の鋼板面における降伏強度の差（降伏強度最大値−降伏強度最小値）の関係を表すグラフである。
【００４１】
図５から分かる様に、圧延にあたっての鋼材加熱温度が低いと、降伏強度のバラツキが大きくなる。そして１１００℃以上に加熱すると、１枚の鋼板面における降伏強度のバラツキを約±２５N/mm2（ΔＹＰ＝５０N/mm2）以下に抑えることができ、その結果材質バラツキを低減できることが分かる。尚従来法では１枚の鋼板面における降伏強度のバラツキが±４５〜５５N/mm2程度発生していた。
【００４２】
＜実験４＞
圧延にあたっての鋼材加熱のときの偏熱と、圧延完了後の鋼板の板面における各箇所の降伏強度のバラツキについて検討した。図６はこの偏熱と１枚の鋼板面における降伏強度の差（降伏強度最大値−降伏強度最小値）の関係を表すグラフである。
【００４３】
図６から、加熱時の偏熱が大きいと、降伏強度のバラツキが大きくなることが分かる。そして上記偏熱を８０℃以下にすることにより、１枚の鋼板面における降伏強度のバラツキを約±２５N/mm2以下に抑えることができ、その結果材質バラツキを低減できることが分かる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の様に本発明に係る圧延鋼材の製造方法によれば、従来よりも材質ばらつきの少ない圧延鋼材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例条件に従った圧延法を模式的に表した説明図。
【図２】従来条件に従った圧延法を模式的に表した説明図。
【図３】本発明の実施例条件で圧延したグループの鋼板と従来条件で圧延したグループの鋼板の、降伏強度を測定した結果を表すグラフ。
【図４】製造された鋼板の残留歪みと最終５−４パス間時間との関係を示すグラフ。
【図５】鋼材加熱温度と１枚の鋼板面における降伏強度の差の関係を表すグラフ。
【図６】偏熱と１枚の鋼板面における降伏強度の差の関係を表すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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