JP2000119797A - High tensile strength steel material for welding, excellent in toughness in weld heat-affected zone, and its manufacture - Google Patents

High tensile strength steel material for welding, excellent in toughness in weld heat-affected zone, and its manufacture

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JP2000119797A
JP2000119797A JP10289464A JP28946498A JP2000119797A JP 2000119797 A JP2000119797 A JP 2000119797A JP 10289464 A JP10289464 A JP 10289464A JP 28946498 A JP28946498 A JP 28946498A JP 2000119797 A JP2000119797 A JP 2000119797A
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welding
steel material
steel
toughness
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Takuya Hara
卓也 原
Ryuji Uemori
龍治 植森
Naoki Saito
直樹 斎藤
Hiroshi Tamehiro
博 為広
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel material having high safety, which is excellent in toughness at low temperature in a weld heat-affected zone (HAZ) at large heat input welding of (2. 5 to 100) kJ/mm and used for structures for shipbuilding, building, pressure vessel, line pipe, or the like and a stable manufacturing method of this steel material by mass production. SOLUTION: This high tensile strength steel material for welding, excellent in toughness in HAZ, has a composition containing, as principal components, 0.01-0.15% C, <=0.6% Si, 0.5-2.5% Mn, 0.005-0.025% Ti 0.0001-0.0050% Mg, and 0.0003-0.0020% B and also containing inevitable impurities. Further this steel material has a duplex phase matter structure where Mg oxides function as nucleation sites for sulfides or Ti nitrides.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接熱影響部(H
AZ)における低温靱性に優れた鋼材とその製造方法に
関するもので、特に、アーク溶接、電子ビーム溶接、レ
ーザー溶接等を行うに最適な大入熱溶接鋼材および超大
入熱溶接鋼材とその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a welding heat affected zone (H
The present invention relates to a steel material excellent in low-temperature toughness in AZ) and a method for manufacturing the same, and particularly to a large heat input welded steel material and an ultra-large heat input welded steel material optimal for performing arc welding, electron beam welding, laser welding, etc. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近の建築構造物の高層化に伴ない鋼製
柱部材への厚手の厚板材が使用される場合、四面ボック
スの製造にサブマージアーク溶接など50kJ/mm以
上を超える超大入熱溶接が適用されている。特に、最近
では建築構造物の安全性の観点から建築用鋼板に対して
も母材およびHAZの靱性レベル向上の必要性が指摘さ
れている。一方、海洋構造物についても海洋構造物用鋼
として、YP360〜460MPa級の強度を有する高
HAZ靱性が開発されている。更に、天然ガス輸送用長
距離パイプラインでは、輸送効率向上のための高圧化や
使用鋼管量の低減の理由からラインパイプの高強度化が
検討されている。これら用途に使用される鋼材に要求さ
れる重要な特性の一つがHAZ靱性である。
2. Description of the Related Art When thick steel plates are used for steel column members accompanying the recent rise in height of building structures, ultra-large heat input exceeding 50 kJ / mm or more, such as submerged arc welding, is required for manufacturing four-sided boxes. Welding has been applied. In particular, it has recently been pointed out that the necessity of improving the toughness levels of the base metal and the HAZ for steel sheets for building is pointed out from the viewpoint of safety of building structures. On the other hand, as for offshore structures, high HAZ toughness having a strength of YP360 to 460 MPa has been developed as steel for offshore structures. Further, in the long-distance pipeline for transporting natural gas, increasing the strength of the line pipe is being studied from the viewpoint of increasing the pressure for improving transport efficiency and reducing the amount of steel pipe used. One of the important properties required for steel materials used in these applications is HAZ toughness.

【0003】近年、熱処理技術或いは制御圧延、加工熱
処理法(TMCP)が高度に発展し、鋼材それ自体の低
温靱性を改善することは容易になったが、反面、溶接H
AZは溶接時に高温に再加熱されるため、鋼材の微細組
織が完全に失われ、その微細組織は著しく粗大化してH
AZ靱性の大幅な劣化を招いている。従来から上記大入
熱溶接HAZ靱性向上に関しては多種、多様の知見・技
術が開発されているが、超大入熱溶接と大入熱溶接とで
はHAZが受ける熱履歴が大きく異なるために、大入熱
溶接HAZ靱性向上技術がそのまま超大入熱溶接のHA
Z靱性向上に適用できない場合が多く見られる。上述の
大入熱溶接HAZ靱性向上技術を分類すると、主に二つ
の技術に大別できる。その一つは、鋼中粒子によるピン
止め効果を利用したオーステナイト粒粗大化防止技術で
あり、他の一つはオーステナイト粒内フェライト変態利
用による有効結晶粒微細化技術である。それらの技術を
開示したものとして代表的な提案を以下に示すこととす
る。
[0003] In recent years, heat treatment techniques or controlled rolling and thermomechanical processing (TMCP) have advanced to a high degree, and it has become easy to improve the low-temperature toughness of the steel itself.
Since AZ is reheated to a high temperature at the time of welding, the microstructure of the steel material is completely lost, and the microstructure becomes extremely coarse and H
The AZ toughness is significantly deteriorated. Conventionally, various kinds of knowledge and techniques have been developed to improve the high heat input welding HAZ toughness. However, since the heat history applied to the HAZ is very different between ultra-high heat input welding and large heat input welding, large heat input welding is required. HAZ of heat welding HAZ toughness improvement technology is super large heat input welding
In many cases, it cannot be applied to the improvement of Z toughness. When the large heat input welding HAZ toughness improving technology described above is classified, it can be roughly classified into two technologies. One is a technology for preventing austenite grain coarsening using the pinning effect of particles in steel, and the other is an effective grain refining technology using ferrite transformation in austenite grains. Representative proposals that disclose those technologies are shown below.

【0004】先ず、鉄と鋼、第61年(1975)第1
1号、第68頁には、各種の鋼中窒化物・炭化物につい
てオーステナイト粒成長抑制効果を検討し、Tiを添加
した鋼ではTiNの微細粒子が鋼中に生成し、大入熱溶
接HAZにおけるオーステナイト粒成長を効果的に抑制
する技術が開示されている。特開昭60−184663
号公報には、鋼中に、Al:0.04〜0.10%、T
i:0.002〜0.02%、REM:0.003〜
0.05%を含有させ、REMの硫化物・酸化物形成を
利用し、大入熱溶接時のHAZ部組織の粗大化を防止
し、入熱:150kJ/cmの大入熱溶接でもHAZ靱
性向上の技術が開示されている。また、特開昭60−2
45768号公報では、粒子径:0.1〜3.0μm、
粒子数:5×103 〜1×107 個/mm3 のTi酸化
物、Ti酸化物・Ti窒化物との複合体のいずれかを含
有する鋼では、入熱:150kJ/cmの大入熱溶接H
AZ内でこれら粒子がフェライト変態核として作用する
ことによりHAZ組織が微細化してHAZ靱性向上の技
術が開示されている。特開平2−254118号公報で
は、Ti、Sを適量含有する鋼において大入熱溶接HA
Z組織中にTiN、MnSの複合析出物を核として粒内
フェライトが生成し、HAZ組織を微細化することによ
りHAZ靱性向上の技術が開示されている。特開昭61
−253344号公報には、Al:0.005〜0.0
8%、B:0.0003〜0.0050%に加え、T
i,Ca,REMの少なくとも1種を0.03%以下含
有する鋼が、大入熱溶接HAZで未溶解のREM.Ca
酸化・硫化物或いはTiNを起点として冷却過程でBN
を形成させ、ここからフェライトを生成させることによ
り大入熱HAZ靱性向上の技術が開示されている。更
に、CAMP−ISIJ Vol.3(1990)80
8頁には、Tiオキサイド鋼における粒内フェライト変
態に及ぼすNの影響が、また、鉄と鋼第79年(199
3)第10号には,Tiオキサイドを含む鋼における粒
内フェライト変態に及ぼすBの影響が報告されている。
また、特開平9−157787号公報には、Ti、Mg
を含有する鋼で、粒子径:0.01〜0.20μmのM
g含有酸化物を40,000〜100,000個/mm
2 含み、かつ粒子径:0.20〜5.0μmのTi含有
酸化物とMnSとからなる複合体を20〜400/mm
2 して、γ粒成長抑制と粒内フェライト変態促進を図る
ことにより500kJ/cm以上の超大入熱溶接HAZ
靱性に優れた高張力鋼を開示している。
First, iron and steel, 61st year (1975) first
No. 1, page 68, examines the effect of suppressing austenite grain growth on various types of nitrides and carbides in steel. In the case of Ti-added steel, fine particles of TiN are formed in the steel. A technique for effectively suppressing austenite grain growth has been disclosed. JP-A-60-184663
In the gazette, Al: 0.04 to 0.10%, T
i: 0.002 to 0.02%, REM: 0.003 to
Includes 0.05% to prevent coarsening of the HAZ structure during large heat input welding by utilizing the formation of sulfides and oxides in REM, and heat input: HAZ toughness even with large heat input welding of 150 kJ / cm Techniques for improvement are disclosed. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-2
No. 45768 discloses a particle diameter of 0.1 to 3.0 μm,
Number of particles: 5 × 10 3 to 1 × 10 7 / mm 3 For a steel containing either a Ti oxide or a composite with Ti oxide / Ti nitride, heat input: large input of 150 kJ / cm Heat welding H
A technique for improving the HAZ toughness by dissolving the HAZ structure by making these particles act as ferrite transformation nuclei in AZ is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-254118 discloses that a high heat input welding HA is used for steel containing appropriate amounts of Ti and S.
A technique for improving HAZ toughness by dissolving intragranular ferrite with a composite precipitate of TiN and MnS as a nucleus in the Z structure and refining the HAZ structure is disclosed. JP 61
No. 253344, Al: 0.005 to 0.0
8%, B: 0.0003-0.0050%, T
i, Ca and REM containing 0.03% or less of at least one of REM. Ca
BN in the cooling process starting from oxidation / sulfide or TiN
Is formed, and a ferrite is formed from the material to improve the HAZ toughness of large heat input. Further, CAMP-ISIJ Vol. 3 (1990) 80
On page 8, the effect of N on the intragranular ferrite transformation in Ti oxide steel is described.
3) No. 10 reports the effect of B on intragranular ferrite transformation in steels containing Ti oxide.
Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-157787 discloses that Ti, Mg
And a particle diameter of M of 0.01 to 0.20 μm.
40,000 to 100,000 g-containing oxides / mm
(2) a composite comprising MnS and a Ti-containing oxide having a particle diameter of 0.20 to 5.0 μm and containing 20 to 400 / mm
2) Super large heat input welding HAZ of 500 kJ / cm or more by suppressing γ grain growth and promoting intragranular ferrite transformation.
A high-tensile steel excellent in toughness is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術にはそれぞれ以下に記すような問題点が指摘され
ている。まず、鉄と鋼、第61年(1975)第11
号、第68頁で開示された技術ではTiNを始めとする
窒化物を利用してオーステナイト粒成長を図るものであ
るが、大入熱溶接では効果が発揮されるも、超大入熱溶
接では1350℃以上の滞留時間が長いために殆どのT
iNが固溶し、粒成長効果が喪失するという欠点があ
る。特開昭60−184663号公報で開示された技術
は、硫・酸化物は、窒化物に比べて1350℃以上の高
温における安定性は高いために粒成長抑制効果は維持さ
れるが、硫・酸化物を微細を微細に分散させることは困
難である。この硫・酸化物は密度が低いために個々の粒
子のピン止め効果は維持されるとしても超大入熱溶接H
AZのオーステナイト粒径を小さくすることには限度が
あり、これだけで靱性向上を図ることはできない。特開
昭60−245768号公報で開示された技術では、T
i酸化物の高温安定性を考慮すると超大入熱溶接におい
てもその効果は維持されるも、超大入熱溶接HAZでは
オーステナイト粒が粗大化する場合には粒内変態だけで
HAZ組織を微細化することには限度がある。特開平2
−254118号公報に開示された技術では、大入熱溶
接のように1350℃以上の滞留時間が比較的短い場合
には効果を発揮するが、超大入熱溶接の場合で前述の温
度以上での滞留時間が長い場合には、この間にTiNが
固溶してしまうためにフェライト変態核が消失し、その
効果が発揮できないという問題がある。特開昭61−2
53344号公報に開示された技術では、REM、Ca
の酸化・硫化物或いはTiN上にBNを形成させても、
REM、Caの酸化・硫化物の個数を増加させることは
困難な上に、TiNは固溶してフェライト生成核として
作用せず、その効果が発揮できないという問題がある。
更に、CAMP−ISIJ Vol.3(1990)8
08頁、および鉄と鋼第79年(1993)第10号に
開示された技術においても、HAZ靱性のレベルは必ず
しも十分でなかった。
However, the following problems have been pointed out in each of the above-mentioned technologies. First, iron and steel, 61st year (1975) eleventh
No., page 68, aims at austenite grain growth using nitrides such as TiN. However, the effect is exhibited in large heat input welding, but 1350 in super large heat input welding. Most of the T
There is a drawback that iN dissolves and the grain growth effect is lost. According to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-184663, sulfur / oxide has a higher stability at a high temperature of 1350 ° C. or higher than nitride, so that the effect of suppressing grain growth is maintained. It is difficult to finely disperse oxides. Since this sulfur / oxide has a low density, even if the pinning effect of individual particles is maintained, the super large heat input welding H
There is a limit to reducing the austenite grain size of AZ, and this alone cannot improve toughness. In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-245768, T
Considering the high-temperature stability of i-oxide, its effect is maintained even in ultra-high heat input welding, but in ultra-high heat input welding HAZ, when austenite grains become coarse, the HAZ structure is refined only by intragranular transformation alone. There are limits. JP 2
The technique disclosed in Japanese Patent No. -254118 exhibits an effect when the residence time at 1350 ° C. or more is relatively short as in large heat input welding. When the residence time is long, there is a problem that the ferrite transformation nucleus disappears due to the solid solution of TiN during this period, and the effect cannot be exhibited. JP-A-61-2
In the technique disclosed in JP-A-53344, REM, Ca
Even if BN is formed on oxidation / sulfide of TiN or TiN,
It is difficult to increase the number of oxidations and sulfides of REM and Ca, and furthermore, there is a problem that TiN does not function as a ferrite formation nucleus as a solid solution and the effect cannot be exhibited.
Further, CAMP-ISIJ Vol. 3 (1990) 8
Also in the technique disclosed on page 08 and in Iron and Steel 79 (1993) No. 10, the level of HAZ toughness was not always sufficient.

【0006】更に、特開平9−157787号公報で開
示された技術では、入熱が500kJ/cm以上のよう
な超大入熱溶接の場合にだけ適用しており、500kJ
/cm未満の溶接入熱の場合のHAZ靱性については言
及されていないという問題がある。
Further, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-157787 is applied only to the case of ultra-high heat input welding where the heat input is 500 kJ / cm or more.
There is a problem that the HAZ toughness in the case of welding heat input of less than / cm is not mentioned.

【0007】[0007]

【発明を解決するための手段】本発明は、溶接熱影響部
(HAZ)における低温靱性に優れた鋼材とその製造方
法に関するもので、特に、アーク溶接、電子ビーム溶
接、レーザー溶接等を行うに最適な大入熱溶接鋼および
超大入熱溶接鋼材とその製造方法を提供するものであ
る。ここで、上述の鋼材とは厚鋼板、熱延鋼板、形鋼、
鋼管等を含めたものを指す。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a steel material having excellent low-temperature toughness in a heat affected zone (HAZ) and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to arc welding, electron beam welding, laser welding and the like. An object of the present invention is to provide an optimal large heat input welding steel and an ultra-high heat input welding steel material and a method for producing the same. Here, the above-mentioned steel material is a steel plate, a hot-rolled steel plate, a shaped steel,
Refers to those including steel pipes.

【0008】本発明者らは、鋼材のHAZ靱性を向上さ
せるために、化学成分(組成)とそのミクロ組織につい
て研究(オキサイドメタラジー)を行い、新しい高HA
Z靱性の鋼を開発した。このオキサイドメタラジーの研
究は、酸化物の組成と分布を制御して硫化物、窒化物な
どの不均質核生成サイトとして作用させることにより、
結晶粒の成長制御、粒内フェライト変態、マトリックス
の清浄化などが可能となるばかりか、酸化物自体の組成
を変えて、その変態能を目的とす鋼材特性に応じて制御
することができる技術である。しかしながら、この実用
化はこの分野で先駆的な役割を果たした厚板、条鋼、鋼
管分野でも数がすくなく、その主たる技術が上述した先
行技術に開示されたもので、1)Ti複合酸化物を核と
して生成する粒内変態フェライトを利用したHAZにお
ける低温靱性の改善技術(Ti脱酸鋼およびTi−Al
複合脱酸鋼)と、2)複合析出物:MnS+VNを核と
して生成する粒内変態フェライトによる熱処理時の靱性
改善技術(熱間鍛造用非調質鋼)に過ぎない。また、こ
れらの技術が実用化されてから久しいにも拘わらず、オ
キサイドメタラジーの研究は停滞気味で、その優れた概
念を十分生かしきれないでいた。
[0008] The present inventors conducted research (oxide metallurgy) on chemical components (compositions) and their microstructures in order to improve the HAZ toughness of steel materials, and found a new high HA.
Z toughness steel was developed. In this study of oxide metallurgy, by controlling the composition and distribution of oxides and acting as heterogeneous nucleation sites such as sulfides and nitrides,
Technology that not only enables crystal grain growth control, intragranular ferrite transformation, matrix cleaning, etc., but also changes the composition of the oxide itself and controls its transformation ability according to the target steel properties. It is. However, this practical application has been a pioneering role in this field in the fields of thick plates, steel bars, and steel pipes, and its main technology has been disclosed in the prior art described above. Technology for improving low-temperature toughness in HAZ using intragranular transformed ferrite generated as nuclei (Ti deoxidized steel and Ti-Al
Composite deoxidized steel) and 2) composite precipitates: These are merely techniques for improving toughness during heat treatment using intragranular transformed ferrite generated with MnS + VN as nuclei (non-heat treated steel for hot forging). Also, despite the long time that these technologies have been put into practical use, research on oxide metallurgy has been stagnant, and the superior concept has not been fully utilized.

【0009】本発明者らは、上記問題を打破すべく更に
研究を重め、従来よりも更に有効な酸化物を多量・微細
に分散させ、前述の目的に適う酸化物種の選定およびそ
の分散技術について研究した結果、粒内変態フェライト
密度の増加や生成能力の向上に加えて、再加熱時のオー
ステナイト粒の成長抑制(微細化)効果が期待できるこ
と、また、鋼材中に含まれる不純物元素、例えば、P,
S,或いは水素トラップが可能な酸化物が発見できれば
マトリックスの清浄化や鋳片表面疵の防止などにも利用
しうること、更に、適切な酸化物を高密度で分散するこ
とができれば、高温クリープ強度を改善することが可能
であると期待しうるとの知見を得た。そして、このオキ
サイドメタラジーが完成すれば、鋼材製造プロセスでは
溶銑予備処理・製鋼工程での脱P、脱S処理や脱水素処
理の簡省略、圧延工程での低温加熱、TCMPの軽減や
成形加工での溶接時の予熱、熱処理の簡省略が可能とな
る。また、材料開発の面でも超大入熱溶接用鋼、HAZ
靱性の優れた高強度ラインパイプ、予熱低減型高張力鋼
など新しい鋼材の開発も期待しうるとの知見を得た。
The present inventors have further studied to overcome the above problems, disperse more and more effective oxides more finely than before, and select an oxide species suitable for the above-mentioned purpose and a dispersion technique thereof. As a result of studying, it can be expected that in addition to the increase in intragranular transformed ferrite density and the formation ability, the effect of suppressing the growth of austenite grains during reheating (refinement) can be expected. , P,
If an oxide capable of trapping S or hydrogen can be found, it can be used to clean the matrix and prevent the surface swarf of the slab, etc. Furthermore, if an appropriate oxide can be dispersed at a high density, high-temperature creep can be achieved. It has been found that the strength can be expected to be improved. When this oxide metallurgy is completed, in the steel material manufacturing process, de-P, de-S and dehydrogenation processes in the hot metal pre-treatment and steel making process are simplified, low-temperature heating in the rolling process, reduction of TCMP and forming process It is possible to easily omit preheating and heat treatment at the time of welding. In terms of material development, ultra-high heat input welding steel, HAZ
We have obtained the knowledge that the development of new steel materials such as high-strength linepipe with excellent toughness and high-tensile steel with reduced preheating can be expected.

【0010】本発明者らは、上述したような効果を有す
る酸化物種に関して探索的な検討を行ったところ、Mg
酸化物が最も有望であるとの知見を得、Mgオキサイド
メタラジーの研究を続行した。その結果、Mg酸化物
(複合酸化物)は、強力な粒内フェライト変態生成能を
有する他、再加熱時のオーステナイト粒の成長抑制(微
細化)や、不純物元素P,Sの固定など種々の効果を併
せもっていることも解明した。
The present inventors conducted an exploratory study on oxide species having the above-mentioned effects, and found that
Having found that oxides are the most promising, we continued our study of Mg oxide metallurgy. As a result, Mg oxide (composite oxide) has a strong ability to generate intragranular ferrite transformation, suppresses the growth of austenite grains during reheating (miniaturization), and fixes various impurity elements P and S. It was also clarified that it had an effect.

【0011】本発明は、上述した研究の結果得られた成
果であり、従来全く解明されていなかった新しいオキサ
イドメタラジー技術を発明した。その特徴は、低炭素ホ
ウ素含有鋼にTiを添加した後にMgを添加し、かつO
量を制御して鋼中にTiおよびMgを含有する複相物
(この他、MnS,CuSなどの硫化物をも含む。)を
微細に分散させ、Mg酸化物(複合酸化物)が強力な粒
内フェライト変態生成能を有し、かつ再加熱時のオース
テナイト粒の成長抑制(微細化)や不純物元素P,Sを
固定することを特徴とするHAZ靱性に優れた溶接用高
張力鋼材とその製造方法である。その具体的要旨は以下
のとおりである。
The present invention is a result obtained as a result of the above-mentioned research, and invented a new oxide metallurgy technology which has not been clarified at all. The feature is that after adding Ti to low carbon boron-containing steel, Mg is added, and O is added.
By controlling the amount, a multi-phase material containing Ti and Mg (including sulfides such as MnS and CuS) is finely dispersed in the steel so that the Mg oxide (composite oxide) is strong. A high strength steel material for welding excellent in HAZ toughness which has an ability to generate intragranular ferrite transformation, and is characterized by suppressing growth of austenite grains during reheating (refinement) and fixing impurity elements P and S. It is a manufacturing method. The specific gist is as follows.

【0012】(1)C:0.01〜0.15%、Si:
0.6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.0
05〜0.025%、Mg:0.0001〜0.005
0%、B:0.0003〜0.0020%を主成分と
し、その他不可避的不純物からなり、Mg酸化物が、硫
化物或いはTi窒化物の核生成サイトして機能する複相
物構造を有することを特徴とするHAZ靱性に優れた溶
接用高張力鋼材。
(1) C: 0.01-0.15%, Si:
0.6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.0
05 to 0.025%, Mg: 0.0001 to 0.005
0%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component, and other unavoidable impurities, Mg oxide has a double phase structure functioning as a nucleation site of sulfide or Ti nitride A high-strength steel material for welding excellent in HAZ toughness, characterized in that:

【0013】(2)C:0.01〜0.15%、Si:
0.6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.0
05〜0.025%、Mg:0.0001〜0.005
0%、B:0.0003〜0.0020%を主成分と
し、その他不可避的不純物からなり、MgおよびTiを
含有する複相物が、Mg酸化物を主に含有する中心部
と、Ti窒化物およびMn硫化物を主に含有する表層部
からなる複相物構造を有することを特徴とするHAZ靱
性に優れた溶接用高張力鋼材。
(2) C: 0.01 to 0.15%, Si:
0.6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.0
05 to 0.025%, Mg: 0.0001 to 0.005
0%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component, and other unavoidable impurities. A multi-phase material containing Mg and Ti is composed of a central part mainly containing Mg oxide, and a Ti nitride. High strength steel material for welding excellent in HAZ toughness, characterized by having a double phase structure consisting of a surface layer mainly containing an oxide and Mn sulfide.

【0014】(3)前記酸窒化物構造が、MgO核周囲
に(Mg,Mn)SのMn欠乏層からなることを特徴と
する前記(1)または(2)記載のHAZ靱性に優れた
溶接用高張力鋼材。 (4)C:0.01〜0.15%、Si:0.6%以
下、Mn:0.5〜2.5%、P:0.030%以下、
S:0.005%以下、Al:0.010%以下、T
i:0.005〜0.025%、Mg:0.0001〜
0.0050%、O:0.001〜0.004%、N:
0.001〜0.006%、B:0.0003〜0.0
020%を主成分とし、その他不可避的不純物からな
り、粒径:0.0001〜数十μmのTiおよびMgを
含有する複相物が40個/mm2 以上分散している組織
を有することを特徴とするHAZ靱性に優れた溶接用高
張力鋼材。
(3) The welding excellent in HAZ toughness according to the above (1) or (2), wherein the oxynitride structure comprises a Mn-deficient layer of (Mg, Mn) S around MgO nuclei. For high tensile steel. (4) C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, P: 0.030% or less,
S: 0.005% or less, Al: 0.010% or less, T
i: 0.005 to 0.025%, Mg: 0.0001 to
0.0050%, O: 0.001 to 0.004%, N:
0.001 to 0.006%, B: 0.0003 to 0.0
020% as a main component, other unavoidable impurities, and having a structure in which 40 / mm 2 or more of a multiphase material containing 0.0001 to several tens μm of Ti and Mg is dispersed. High strength steel material for welding with excellent HAZ toughness.

【0015】(5)C:0.01〜0.15%、Si:
0.6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.0
05〜0.025%、Mg:0.0001〜0.005
0%、B:0.0003〜0.0020%を主成分と
し、その他不可避的不純物からなり、MgおよびTiを
含有する複相物が、Mg酸化物を主に含有する中心部
と、Ti窒化物およびMn硫化物を主に含有する表層部
からなる結晶構造を有し、前記TiおよびMgを含有す
る複相物の粒子径が0.0001μm〜数十μmのTi
およびMgを含有する複相物で、かつ前記複相物の1μ
m程度の粒子径が250個/mm2 以上、更に、前記複
相物の0.1μm程度の粒子径が1個/μm 2 以上分散
している組織を有することを特徴とするHAZ靱性に優
れた溶接用高張力鋼材。
(5) C: 0.01-0.15%, Si:
0.6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.0
05 to 0.025%, Mg: 0.0001 to 0.005
0%, B: 0.0003-0.0020% as a main component
And other unavoidable impurities, Mg and Ti
The central part mainly containing Mg oxide
And a surface layer mainly containing Ti nitride and Mn sulfide
Having a crystal structure consisting of
Having a particle size of 0.0001 μm to tens of μm
And Mg containing Mg, and 1 μm of the
250 m / mm particle sizeTwoAs described above,
The particle size of the phase material of about 0.1 μm is 1 particle / μm TwoDispersion
Excellent HAZ toughness characterized by having a texture
High strength steel for welding.

【0016】(6)前記主成分に、Nb:0.005〜
0.10%、V:0.01〜0.10%、Ni:0.0
5〜2.0%、Cu:0.05〜1.2%、Cr:0.
05〜1.0%、Mo:0.05〜0.8%の1種また
は2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜
(5)のいずれかの項に記載のHAZ靱性に優れた溶接
用高張力鋼材。
(6) Nb: 0.005 to 5%
0.10%, V: 0.01 to 0.10%, Ni: 0.0
5 to 2.0%, Cu: 0.05 to 1.2%, Cr: 0.
(1) to (1) to (10), wherein one or more of Mo: 0.05 to 0.8% are contained.
The high tensile strength steel material for welding according to any one of (5) and having excellent HAZ toughness.

【0017】(7)C:0.01〜0.15%、Si:
0.6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.0
05〜0.025%、Mg:0.0001〜0.005
0%、B:0.0003〜0.0020%を主成分と
し、その他不可避的不純物からなる溶鋼の溶製時に、溶
鋼中に脱酸剤として最初にTiを添加し、その後Mgを
添加することを特徴とするHAZ靱性に優れた溶接用高
張力鋼材の製造方法。
(7) C: 0.01 to 0.15%, Si:
0.6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.0
05 to 0.025%, Mg: 0.0001 to 0.005
0%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component, at the time of smelting molten steel consisting of other unavoidable impurities, first add Ti as a deoxidizing agent to the molten steel, and then add Mg. A method for producing a high-strength steel material for welding excellent in HAZ toughness, characterized by the following.

【0018】(8)C:0.01〜0.15%、Si:
0.6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.0
05〜0.025%、Mg:0.0001〜0.005
0%、B:0.0003〜0.0020%を主成分と
し、その他不可避的不純物からなる溶鋼の溶製時に、溶
鋼中に脱酸剤として最初にTiを添加後、2〜30分放
置し、次いで、引き続きMgを添加し、更に2〜30分
放置してから鋳造を開始することを特徴とするHAZ靱
性に優れた溶接用高張力鋼材の製造方法。
(8) C: 0.01-0.15%, Si:
0.6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.0
05 to 0.025%, Mg: 0.0001 to 0.005
0%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component, and at the time of melting molten steel composed of other unavoidable impurities, first add Ti as a deoxidizing agent to the molten steel, and then leave for 2 to 30 minutes. A method for producing a high-strength steel material for welding having excellent HAZ toughness, characterized by subsequently adding Mg and leaving the mixture to stand for 2 to 30 minutes before starting casting.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明は、前述したように、酸化
物としてMg酸化物に着眼し、これを鋼中に微細分散さ
せることができれば、1)MgOはTiNやVNと同様
にα−Fe(フェライト)との整合性が良いことから粒
内変態核としての利用価値が高いこと、2)熱的に安定
なMgOのピンニング効果により加熱オーステナイト粒
径を微細にできること、等の観点から超大入熱溶接にお
けるHAZ靱性を著しく向上させることが可能になった
ものであり、特に、このことは、低炭素ホウ素含有鋼に
Tiを添加した後にMgを添加し、かつO量を制御し
て、鋼中にTiおよびMgを含有する複相物(この他
に、MnS,CuSなどの硫化物をも含む。)を微細に
分散させることである。なお、ここでいうTiおよびM
gを含有する酸化物(この他に、MnS,CuSなどの
硫化物をも含む。)とは鋼中に主としてTi酸化物、M
g酸化物或いはTiとMgの複合酸化物等の化合物や、
その他の例えば、Mn、Si、Al、Zr等の酸化物或
いは複合酸化物やTiNなどの窒化物、Mn、Cu、C
a、Mgなどの硫化物或いは複合硫化物を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the present invention focuses on Mg oxide as an oxide, and if this can be finely dispersed in steel, 1) MgO can be used in the same manner as TiN and VN. It has a high value for use as an intragranular transformation nucleus due to its good compatibility with Fe (ferrite), and 2) a very large particle size from the viewpoint that the thermally austenite grain size can be made fine by the thermally stable MgO pinning effect. It has become possible to significantly improve the HAZ toughness in heat input welding. In particular, this is achieved by adding Mg after adding Ti to low-carbon boron-containing steel and controlling the amount of O, The purpose of the present invention is to finely disperse a multi-phase material containing Ti and Mg (including sulfides such as MnS and CuS) in steel. Here, Ti and M
The oxide containing g (including sulfides such as MnS and CuS) is mainly composed of Ti oxide, M
compounds such as g-oxide or composite oxide of Ti and Mg,
Others, for example, oxides or complex oxides such as Mn, Si, Al, and Zr, nitrides such as TiN, Mn, Cu, C
a, a sulfide such as Mg, or a composite sulfide.

【0020】本発明において、低炭素ホウ素含有鋼中で
微細に分散したTi−Mg複合酸化物は、1)粗大化し
たオーステナイト粒内における微細な粒内フェライトの
生成、および/或いは、2)オーステナイト粒の粗大化
を抑制して、HAZ組織を微細化し、HAZ特性を大幅
に改善することを明らかにした。しかも、3)硬さが2
50Hv以下、入熱が5kJ/mm以下で、かつMg量
が0.0010%以下の場合にその効果が現れ、4)硬
さが250Hv以上、入熱が5kJ/mm以下或いは5
kJ/mm以上で、かつMg量が0.0010%を超え
る場合にその効果が現れることが判明した。これらの理
由を本発明者らは以下のように考えている。すなわち、
HAZ硬さが250Hv以下で、かつ入熱が5kJ/m
m以下と低い場合には、溶接後の冷却速度が速いために
オーステナイト粒径は50〜200μmと一定である。
従って、酸化物は粒内フェライト生成を促進させる働き
がある。ここで、Mg量が0.0010%を超えるとM
nSの生成が起こりにくくなるのでMnSの生成が抑制
され、粒内変態の効果が弱まる。従って、Mg量は0.
0010%以下にする必要がある。一方、HAZ硬さが
250Hv以上で、かつ入熱が5kJ/mm以下になる
とオーステナイト粒径は殆ど一定であるが、Bを含有す
るために粒内の組織が焼き入れ性の高い組織、すなわち
下部ベイナイト組織になるためにHAZ靱性が向上す
る。また、5kJ/mm以上では、オーステナイト粒径
が粗大化するためにMg酸化物をピンニング粒子に使用
する。その際、Mg酸化物を微細に分散させるためにM
gは0.0010%以上必要である。
In the present invention, the Ti—Mg composite oxide finely dispersed in the low-carbon boron-containing steel is obtained by: 1) formation of fine intragranular ferrite in coarse austenite grains, and / or 2) austenite. It has been clarified that the coarsening of the grains is suppressed, the HAZ structure is refined, and the HAZ characteristics are significantly improved. And 3) hardness is 2
The effect is exhibited when the heat input is 50 Hv or less, the heat input is 5 kJ / mm or less, and the Mg content is 0.0010% or less. 4) The hardness is 250 Hv or more and the heat input is 5 kJ / mm or 5 or less.
It has been found that the effect is exhibited when kJ / mm or more and the amount of Mg exceeds 0.0010%. The present inventors consider these reasons as follows. That is,
HAZ hardness is 250Hv or less and heat input is 5kJ / m
When it is as low as m or less, the austenite grain size is constant at 50 to 200 μm because the cooling rate after welding is high.
Therefore, the oxide has the function of promoting the formation of intragranular ferrite. Here, when the amount of Mg exceeds 0.0010%, M
Since the generation of nS is less likely to occur, the generation of MnS is suppressed, and the effect of intragranular transformation is weakened. Therefore, the amount of Mg is 0.1.
It needs to be 0010% or less. On the other hand, when the HAZ hardness is 250 Hv or more and the heat input is 5 kJ / mm or less, the austenite grain size is almost constant. The HAZ toughness is improved due to the bainite structure. At 5 kJ / mm or more, Mg oxide is used as pinning particles because the austenite particle size becomes coarse. At this time, in order to finely disperse the Mg oxide, M
g must be 0.0010% or more.

【0021】また、上述した場合のおいて、Ti、Mg
の複合酸化物のサイズと密度が重要な鍵となる。ただ
し、Mg量が多い場合には、TiとMgの複合酸化物以
外にMg単独酸化物が存在するケースがあるし、また、
Mg量は少ない場合には、TiとMgの複合酸化物以外
にTi単独の酸化物が存在するケースがある。しかし、
TiとMgの単独および複合酸化物のサイズが0.00
1〜5μmである場合には、これら複合酸化物が微細に
分散しているのでHAZ靱性には問題がない。
In the case described above, Ti, Mg
The size and density of the composite oxide are key. However, when the amount of Mg is large, there is a case in which Mg alone exists in addition to the composite oxide of Ti and Mg, and
When the amount of Mg is small, there is a case where an oxide of Ti alone exists in addition to the composite oxide of Ti and Mg. But,
The size of the single and composite oxides of Ti and Mg is 0.00
When the thickness is 1 to 5 μm, there is no problem in HAZ toughness because these composite oxides are finely dispersed.

【0022】この複合酸化物は、Ti単独添加時に生成
するTi酸化物に比べて、より多量・微細に分散してお
り、前記1)、2)に対する効果よりも大きいことが分
かった。しかし、このような効果を得るためには、Mg
酸化物が、硫化物或いはTi窒化物の核生成サイトして
機能する結晶構造、すなわち、MgおよびTiを含有す
る複相物が、Mg酸化物を主に含有する中心部と、Ti
窒化物およびMn硫化物を主に含有する表層部からなる
結晶構造であり、前記結晶構造が、MgO核周囲に(M
g,Mn)SのMn欠乏層からなる複合酸化物である必
要がある。すなわち、本発明における酸化物の形態は、
中心部にMg,Tiを含有し、表層部にはTi窒化物お
よびMn硫化物が存在する酸化物である。その粒子径
は、0.0001μm〜数十μmであり、それらの密度
はMgを含有する1μm程度の粒子径が250個/mm
2 以上で、かつMgを含有する0.1μm程度の粒子径
が1個/μm2 以上である必要がある。
This composite oxide was dispersed in a larger amount and finer than the Ti oxide generated when Ti alone was added, and it was found that the effect on the above 1) and 2) was greater. However, in order to obtain such an effect, Mg
A crystal structure in which the oxide functions as a nucleation site of a sulfide or a Ti nitride, that is, a multiphase substance containing Mg and Ti has a central part mainly containing Mg oxide,
A crystal structure consisting of a surface layer mainly containing nitrides and Mn sulfides, and the crystal structure is formed around the MgO nucleus by (M
(g, Mn) It must be a composite oxide composed of a Mn-deficient layer of S. That is, the form of the oxide in the present invention is:
This is an oxide containing Mg and Ti in the center and Ti nitride and Mn sulfide in the surface layer. The particle diameter is 0.0001 μm to several tens μm, and their density is about 1 μm containing Mg and 250 particles / mm.
2 or more, and the particle size of about 0.1μm containing Mg needs is one / [mu] m 2 or more.

【0023】そのためには、鋼中に含有されるTi、M
g量が非常に重要になり、Ti、Mg量をそれぞれ0.
005〜0.025%、0.0001〜0.0050%
の範囲に限定する必要がある。これらの下限は、複合酸
化物を多量・微細に分散させるための最小量であり、T
iはO、N量にもよるが、HAZでのTiC生成による
低温靱性を劣化するため、その上限は0.025%とし
なければならず、また、Mg量は多量に酸化物を分散さ
せるには製鋼上非常な困難を要するので、その上限を
0.0050%としなければならない。Mg量の好まし
い範囲は、0.0001〜0.0030%である。
For that purpose, Ti, M contained in steel
g amount becomes very important, and the amounts of Ti and Mg are each set to 0.1.
005-0.025%, 0.0001-0.0050%
It is necessary to limit to the range. These lower limits are the minimum amounts for dispersing the composite oxide in a large amount and finely, and T
Although i depends on the amounts of O and N, since the low-temperature toughness due to TiC generation in HAZ is deteriorated, the upper limit must be set to 0.025%. Requires extremely difficult steelmaking, so the upper limit must be made 0.0050%. A preferable range of the Mg content is 0.0001 to 0.0030%.

【0024】TiとMgの複合Mg酸化物の大きさが、
0.001μm未満では酸化物が小さすぎてオーステナ
イト粒粗大化抑制効果、或いは粒内フェライト生成の効
果がなく、5.0μmを超える大きさでは酸化物が大き
すぎるために、同様にオーステナイト粒粗大化抑制効
果、或いは粒内フェライト生成の効果がなくなる。この
オーステナイト粒粗大化抑制効果のある酸化物は、0.
01μm程度のMg酸化物の周りに0.1μmのTiの
窒化物が存在しているものである。従って、0.1μm
のMg酸化物とTi窒化物が、この大きさで微細分散し
ていることが好ましい。また、中心部のMg酸化物は、
融点が極めて高いために溶接温度においても粒子が消失
せず、粒子の分布が損なわれることがない。
The size of the composite Mg oxide of Ti and Mg is
If it is less than 0.001 μm, the oxide is too small to have the effect of suppressing austenite grain coarsening or the effect of forming intragranular ferrite. If the size exceeds 5.0 μm, the oxide is too large, and similarly, austenite grain coarsening occurs. The suppression effect or the effect of forming intragranular ferrite is lost. The oxide having the effect of suppressing the austenite grain coarsening is 0.1%.
A Ti oxide of 0.1 μm exists around a Mg oxide of about 01 μm. Therefore, 0.1 μm
It is preferable that the Mg oxide and the Ti nitride are finely dispersed in this size. Also, the Mg oxide at the center is
Since the melting point is extremely high, the particles do not disappear even at the welding temperature, and the distribution of the particles is not impaired.

【0025】前述したような複相物構造を有する介在物
の生成は、脱酸条件と密接に関係している。脱酸元素の
順序は弱脱酸から強脱酸の順序で脱酸が行われる必要が
ある。すなわち、最初がSiおよびMn脱酸の状態で、
次にTi脱酸を行う。次いで、酸化物としてTi酸化物
がかなり存在した状態下でMg脱酸を行う。この時、M
g量にもよるがTi酸化物がMg酸化物になり、Ti酸
化物が還元されてTiNに変わる。Mg量が少ない場合
には、Ti酸化物が多く、Mg酸化物は少なくなり、M
g量が多い場合には、Mg酸化物或いはMgとTiの酸
化物になる。ここで重要なことは、Alを添加しないこ
とである。Alが添加されると、酸化物の凝集粗大化が
起こり、微細な酸化物の分散が起こりにくくなるためで
あり、本発明においては基本的にAlを添加しないこと
を必須の要件とする。
The formation of inclusions having a double-phase structure as described above is closely related to deoxidation conditions. As for the order of the deoxidizing elements, it is necessary to perform the deoxidizing in the order of weak to strong deoxidation. That is, the first is the state of deoxidation of Si and Mn,
Next, Ti deoxidation is performed. Next, Mg deoxidation is performed in a state in which Ti oxide is considerably present as an oxide. At this time, M
Depending on the amount of g, the Ti oxide becomes Mg oxide, and the Ti oxide is reduced to TiN. When the amount of Mg is small, the amount of Ti oxide is large, and the amount of Mg oxide is small.
When the amount of g is large, it becomes Mg oxide or an oxide of Mg and Ti. What is important here is that Al is not added. This is because the addition of Al causes coagulation and coarsening of the oxide, which makes it difficult to disperse a fine oxide. In the present invention, basically, it is an essential requirement that no Al is added.

【0026】次に、本発明による溶接用高張力鋼材を得
るための製造方法について述べる。特に、本発明による
溶接用高張力鋼材を得るための製造方法としては、この
溶接用高張力鋼材の成分組成を、C:0.01〜0.1
5%、Si:0.6%以下、Mn:0.5〜2.5%、
Ti:0.005〜0.025%、Mg:0.0001
〜0.0050%、B:0.0003〜0.0020%
を主成分とし、その他不可避的不純物からなる溶鋼を出
発材とすることが一つの特徴であり、次の重要な特徴と
しては、前記組成を有する溶鋼溶製時に、溶鋼中に脱酸
剤として最初にTiを添加後、2〜30分放置し、好ま
しくは3〜10分放置し、次いで、引き続きMgを添加
し、更に2〜30分放置、好ましくは3〜10分放置、
してから鋳造を開始することである。鋳造の開始温度は
1570℃近傍が好ましいと考えられる。
Next, a manufacturing method for obtaining a high-tensile steel material for welding according to the present invention will be described. Particularly, as a production method for obtaining a high-tensile steel material for welding according to the present invention, the component composition of the high-tensile steel material for welding is defined as follows: C: 0.01 to 0.1
5%, Si: 0.6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%,
Ti: 0.005 to 0.025%, Mg: 0.0001
~ 0.0050%, B: 0.0003 ~ 0.0020%
One of the features is to use a molten steel composed of a main component and other unavoidable impurities as a starting material.The second important feature is that when the molten steel having the above composition is produced, a deoxidizing agent is first used as a deoxidizing agent in the molten steel. After adding Ti, the mixture is left for 2 to 30 minutes, preferably 3 to 10 minutes, and then Mg is further added, and the mixture is further left for 2 to 30 minutes, preferably 3 to 10 minutes.
And then start casting. It is considered that the casting starting temperature is preferably around 1570 ° C.

【0027】このような鋳造条件を採用することによ
り、Tiを添加する前はSiとMnの酸化物が形成され
ていたものが、Tiを添加後、2〜30分放置し、好ま
しくは3〜10分放置することによりSi,MnとTi
の酸化物(SiとMnの量は還元されて少なくなる)
と、Tiの酸化物となり、更にMgを添加後、2〜30
分放置し、好ましくは3〜10分放置することによりS
i,Mn,Ti,Mgの酸化物(Si,Mn,Tiの量
は還元されて少なくなる)が形成され、そしてTiとM
gの酸化物(Tiの量は還元されて少なくなる)と、M
gの酸化物が形成される。一方、前述のような放置時間
がない場合には、Ti或いはMgの酸化物形成の時間的
余裕がない状態で反応が開始され、親和力の関係からT
i或いはMgが有効に機能せずそれぞれ単体で存在する
ことになり、添加の意義が薄れてくるものと考えられ
る。
By adopting such casting conditions, the oxide of Si and Mn was formed before adding Ti, but after adding Ti, it is allowed to stand for 2 to 30 minutes, and preferably 3 to 30 minutes. Si, Mn and Ti
Oxide (Si and Mn amount is reduced and reduced)
And an oxide of Ti, and after adding Mg, 2-30
For 3 minutes, preferably 3 to 10 minutes.
An oxide of i, Mn, Ti, Mg (the amount of Si, Mn, Ti is reduced and reduced) is formed, and Ti and M
g of oxide (the amount of Ti is reduced by reduction) and M
g of oxide are formed. On the other hand, when there is no leaving time as described above, the reaction is started in a state where there is no time for forming an oxide of Ti or Mg.
It is considered that i or Mg does not function effectively and exists alone, and the significance of addition is diminished.

【0028】更に、ピンニングについて説明すると、微
細なTiNは、通常転位上に析出するために、鋳造され
た鋳片の凝固時には析出することは少なく、その後のス
ラブ加熱の昇温時、保熱時、圧延時、或いは冷却中に微
細TiNが析出する。一方、TiN+MgOは熱的に安
定であること、MgOとTiNは格子定数がよくあって
いることから、MgOにTiNが優先析出するものと考
えられる。
To further explain pinning, fine TiN usually precipitates on dislocations, so that it hardly precipitates when the cast slab is solidified. During rolling, or during cooling, fine TiN precipitates. On the other hand, TiN + MgO is thermally stable, and MgO and TiN have good lattice constants. Therefore, it is considered that TiN is preferentially deposited on MgO.

【0029】一方、粒内フェライト生成に効果のある酸
化物はMg及びTiの酸化物のまわりにTiの窒化物あ
るいはMnの硫化物が存在するものである。その大きさ
は0.3〜3.0μm程度のもので、これらの大きさの
粒子が微細分散しているものが好ましい。粒子の形態は
TiNを主とするTi窒化物が表層にあり、その格子定
数(0.4242nm)がフェライトとの[110]の
長さ0.4054nmに極めて近いためにフェライト生
成核としての有効性が高い。またMnSを主とする硫化
物も表層にありMn欠乏層の存在により、フェライト生
成が容易になる。
On the other hand, oxides that are effective in forming intragranular ferrite are those in which Ti nitride or Mn sulfide exists around Mg and Ti oxides. The size is about 0.3 to 3.0 μm, and it is preferable that particles of these sizes are finely dispersed. The form of the particles is Ti nitride mainly composed of TiN in the surface layer, and its lattice constant (0.4242 nm) is very close to the length of [110] with ferrite of 0.4054 nm. Is high. In addition, sulfide mainly composed of MnS is also present in the surface layer, and the presence of the Mn-deficient layer facilitates ferrite formation.

【0030】またTi,Mg複合酸化物の密度は、粒内
変態生成の場合に必要である。その個数は40個/mm
2 未満では酸化物分散の数が少なくオーステナイト粒粗
大化抑制効果あるいは粒内変態に効かないので40個/
mm2 以上必要である。粒内変態生成に有効なMg及び
Tiの酸化物の密度はCMA測定法により250個/m
2 以上あることが好ましい。この場合の密度のCMA
測定法は0.5mm×0.5mmの面積を1μmのビー
ム径を用いてCMAにより測定したものである。
The density of the Ti / Mg composite oxide is necessary in the case of intragranular transformation. The number is 40 pieces / mm
If it is less than 2 , the number of oxide dispersions is so small that it has no effect on austenite grain coarsening suppression or intragranular transformation.
mm 2 or more is required. The density of Mg and Ti oxides effective for the formation of intragranular transformation is 250 particles / m by CMA measurement.
It is preferably at least m 2 . CMA of density in this case
The measuring method is a method of measuring an area of 0.5 mm × 0.5 mm by CMA using a beam diameter of 1 μm.

【0031】またオーステナイト粒粗大化抑制に効果の
あるMg酸化物+Ti窒化物は0.1μm程度と非常に
微細なためにCMAでは測定不可能である。またZen
erの関係からピニングは酸化物の半径と体積分率で決
まってくるので、密度の概念を導入することは難しい。
従ってここでは酸化物の組成がMg酸化物とTi窒化物
で、Mg量が最低0.0005%以上あれば可とする。
Further, Mg oxide + Ti nitride, which is effective in suppressing austenite grain coarsening, is very fine, about 0.1 μm, and cannot be measured by CMA. Also Zen
Since pinning is determined by the radius and volume fraction of the oxide from the relationship of er, it is difficult to introduce the concept of density.
Therefore, here, it is acceptable if the composition of the oxide is Mg oxide and Ti nitride and the Mg content is at least 0.0005% or more.

【0032】さらに、微細なTi−Mg酸化物を多量に
得るためには、O量の限定が重要である。O量が少な過
ぎると、多量に複合酸化物が得られず、多過ぎると、鋼
の清浄度の劣化がする。このため、O量を0.001〜
0.004%に限定した。以下に成分元素の限定理由に
ついて説明する。C量は、0.01〜0.15%に限定
する。炭素は鋼の強度向上に極めて有効な元素であり、
結晶粒の微細化効果の発現のために最低0.01%は必
要である。しかしC量が多過ぎると母材、HAZの低温
靱性の著しい劣化を招くので、その上限を0.15%と
した。
Further, in order to obtain a large amount of fine Ti-Mg oxide, it is important to limit the amount of O. If the O content is too small, a large amount of the composite oxide cannot be obtained, and if it is too large, the cleanliness of the steel deteriorates. Therefore, the amount of O is 0.001 to
It was limited to 0.004%. The reasons for limiting the component elements will be described below. C content is limited to 0.01 to 0.15%. Carbon is an extremely effective element for improving the strength of steel,
At least 0.01% is necessary for the manifestation of the crystal grain refining effect. However, if the amount of C is too large, the low-temperature toughness of the base material and HAZ is remarkably deteriorated. Therefore, the upper limit is set to 0.15%.

【0033】Siは、脱酸や強度向上のため添加する元
素であるが、多く添加するとHAZ靱性を著しく劣化さ
せるので、上限を0.6%とした。鋼の脱酸はTiある
いはMgでも十分可能であり、Siは必ずしも添加する
必要はない。Mnは、強度・低温靱性バランスを確保す
る上で不可欠な元素であり、その下限は0.5%であ
る。しかしMn量が多過ぎると鋼の焼入性が増加してH
AZ靱性を劣化させるだけでなく、連続鋳造片(鋳片)
の中心偏析を助長し、母材の低温靱性をも劣化させるの
で上限を2.5%とした。
Si is an element added for deoxidation and for improving the strength. However, if added in a large amount, the HAZ toughness is remarkably deteriorated, so the upper limit was made 0.6%. Steel can be sufficiently deoxidized with Ti or Mg, and Si need not always be added. Mn is an element indispensable for securing a balance between strength and low-temperature toughness, and its lower limit is 0.5%. However, if the amount of Mn is too large, the hardenability of steel increases and H
Not only deteriorates AZ toughness, but also continuous cast pieces (cast pieces)
Is promoted at the center, and the low-temperature toughness of the base material is also deteriorated.

【0034】Ti添加は、微細なTiNを形成し、スラ
ブ再加熱時および溶接HAZのオーステナイト粒の粗大
化を抑制してミクロ組織を微細化し、母材およびHAZ
の低温靱性を改善する。またAl量が少ないとき(たと
えば0.010%以下)、Tiは酸化物を形成し、Ti
Nの優先核としてHAZの粒内フェライト生成核として
作用し、HAZ組織内を微細化する効果も有する。この
ようなTi添加効果を発現させるには、最低0.005
%のTi添加が必要である。しかしTi量が多過ぎる
と、TiNの粗大化やTiCによる析出硬化が生じ、低
温靱性を劣化させるので、その上限を0.025%に限
定した。
The addition of Ti forms fine TiN, suppresses coarsening of austenite grains in the reheated slab and in the welded HAZ, refines the microstructure, and improves the base material and HAZ.
To improve the low temperature toughness of steel. When the amount of Al is small (for example, 0.010% or less), Ti forms an oxide and Ti
As a preferential nucleus of N, it acts as an intragranular ferrite forming nucleus of HAZ, and also has the effect of making the HAZ structure finer. In order to exhibit such Ti addition effect, at least 0.005
% Ti addition is required. However, if the amount of Ti is too large, coarsening of TiN and precipitation hardening due to TiC occur, deteriorating low-temperature toughness. Therefore, the upper limit was set to 0.025%.

【0035】Mgは、強脱酸元素であり、酸素と結合し
て微細な酸化物(微量のTiなどを含んだ複合酸化物)
を形成する。鋼中に微細分散したMg酸化物はTiNに
比べて高温でも安定であり、HAZ全域のγ粒の粗大化
を抑制することあるいは粗大化したオーステナイト粒内
における微細な粒内フェライトが生成し、HAZ靱性を
改善する。このためにはMgは最低0.0001%必要
である。しかしMg量を多量に鋼の中に入れることは製
鋼上非常に難しいので、その上限は0.0050%とし
た。好ましいMg量は0.0001%から0.0030
%である。
Mg is a strong deoxidizing element and combines with oxygen to form a fine oxide (composite oxide containing a small amount of Ti or the like).
To form Mg oxide finely dispersed in steel is stable even at a high temperature as compared with TiN, and suppresses coarsening of γ grains throughout the HAZ or generates fine intragranular ferrite in coarsened austenite grains, resulting in HAZ. Improve toughness. For this purpose, at least 0.0001% of Mg is required. However, since it is very difficult for steelmaking to put a large amount of Mg into steel, the upper limit was made 0.0050%. The preferred Mg content is 0.0001% to 0.0030.
%.

【0036】なおO量については、Ti,Mg添加時に
微細酸化物を十分に得るために、強脱酸元素Alの量を
極力低下し、0.001〜0.004%に制御すること
が有効である。Nは、TiNを形成しスラブ再加熱時お
よび溶接HAZのオーステナイト粒の粗大化を抑制して
母材、HAZの低温靱性を向上させる。このために必要
な最小量は0.001%である。しかしN量が多過ぎる
とスラブ表面疵や固溶NによるHAZ靱性の劣化の原因
となるので、その上限は0.006%に抑える必要があ
る。
As for the amount of O, it is effective to reduce the amount of the strongly deoxidized element Al as much as possible and to control it to 0.001 to 0.004% in order to sufficiently obtain a fine oxide when Ti and Mg are added. It is. N forms TiN and suppresses coarsening of austenite grains in the slab during reheating and in the welded HAZ, thereby improving the low-temperature toughness of the base material and the HAZ. The minimum required for this is 0.001%. However, if the amount of N is too large, it causes deterioration of HAZ toughness due to slab surface flaws and solid solution N, so the upper limit must be suppressed to 0.006%.

【0037】Bは、極微量で鋼の焼き入れ性を飛躍的に
高め、上部ベイナイトの生成を抑制し、下部ベイナイト
主体の組織を得るために、極めて有効な元素である。1
%Mnに相当する効果がある。さらに、BはMoの焼き
入れ性向上効果を高めるとともにNbと共存して相乗的
に焼入れ性を増す。このような効果を得るためには、B
は最低でも0.0003%が必要である。一方過剰に添
加すると低温靱性を劣化させるだけでなく、かえってB
の焼き入れ性向上効果を消失せしめることもあるのでそ
の上限を0.0020%とした。
B is a very effective element for dramatically improving the hardenability of steel in a very small amount, suppressing the formation of upper bainite, and obtaining a structure mainly composed of lower bainite. 1
% Mn. Further, B enhances the effect of improving the hardenability of Mo, and also synergistically increases the hardenability together with Nb. To obtain such an effect, B
Should be at least 0.0003%. On the other hand, excessive addition not only deteriorates the low-temperature toughness, but also increases
In some cases, the effect of improving the hardenability of the steel may be lost, so the upper limit was made 0.0020%.

【0038】さらに本発明では、不純物元素であるP,
S量をそれぞれ0.030%以下、0.005%以下と
する。この主たる理由は母材およびHAZの低温靱性を
より一層向上させるためである。P量の低減は鋳片の中
心偏析を軽減するとともに、粒界破壊を防止して低温靱
性を向上させる。またS量の低減は制御圧延で延伸化し
たMnSを低減して延靱性を向上させる効果がある。
Further, according to the present invention, the impurity elements P,
The S content is set to 0.030% or less and 0.005% or less, respectively. The main reason for this is to further improve the low-temperature toughness of the base material and HAZ. The reduction of the P content reduces the center segregation of the slab, prevents grain boundary fracture, and improves low temperature toughness. Also, the reduction of the S content has the effect of reducing MnS stretched by controlled rolling and improving ductility.

【0039】つぎにNb,V,Ni,Cu,Crおよび
Moを添加する目的について説明する。基本となる成分
にさらにこれらの元素を添加する主たる目的は本発明鋼
の優れた特徴を損なうことなく、強度・低温靱性、HA
Z靱性などの特性の一層の向上や製造可能な鋼材サイズ
の拡大をはかるためである。したがって、その添加量は
自ら制限されるべき性質のものである。
Next, the purpose of adding Nb, V, Ni, Cu, Cr and Mo will be described. The main purpose of adding these elements to the basic components is to maintain strength, low-temperature toughness, and HA without deteriorating the excellent characteristics of the steel of the present invention.
This is for further improving properties such as Z toughness and expanding the size of a steel material that can be manufactured. Therefore, the amount of addition is of a nature that should be restricted.

【0040】Nbは、Moと共存して制御圧延時にオー
ステナイトの再結晶を抑制して結晶粒を微細化するだけ
でなく、析出硬化や焼入性増大にも寄与し、鋼を強靱化
する作用を有する。Nbは最低0.005%以上必要で
ある。しかしNb添加量が多過ぎると、HAZ靱性に悪
影響をもたらすので、その上限を0.10%とした。V
は、ほぼNbと同様の効果を有するが、その効果はNb
に比較して弱いと考えられていた。最低0.01%のV
添加が必須であり、Vの上限はHAZ靱性の点から0.
10%まで許容できる。Niを添加する目的は強度や低
温靱性を向上させるためである。Ni添加は、MnやC
r,Mo添加に比較して圧延組織(とくに鋳片の中心偏
析帯)中に低温靱性に有害な硬化組織を形成することが
少ないだけでなく、微量のNi添加がHAZ靱性の改善
にも有効であることが判明した(HAZ靱性上、特に有
効なNi添加量は0.3%以上である)。しかし添加量
が多過ぎると、HAZ靱性を劣化させるばかりでなく、
経済性をも損なわれるので、その上限を2.0%とし
た。またNi添加は連続鋳造時、熱間圧延時におけるC
uクラックの防止にも有効である。この場合、NiはC
u量の1/3以上添加する必要がある。
Nb coexists with Mo to suppress the recrystallization of austenite during controlled rolling, thereby making the crystal grains finer, but also contributing to precipitation hardening and hardenability, and the effect of toughening the steel. Having. Nb must be at least 0.005% or more. However, if the Nb content is too large, the HAZ toughness is adversely affected, so the upper limit was made 0.10%. V
Has almost the same effect as Nb, but the effect is Nb
Was considered weaker than V of at least 0.01%
The addition of V is indispensable, and the upper limit of V is set to 0.1 from the viewpoint of HAZ toughness.
Up to 10% is acceptable. The purpose of adding Ni is to improve strength and low-temperature toughness. Ni is added by Mn or C
Compared to the addition of r and Mo, not only is hard formation of a hardened structure harmful to low-temperature toughness in the rolled structure (especially the center segregation zone of the slab), but the addition of a small amount of Ni is effective in improving the HAZ toughness (In terms of HAZ toughness, the particularly effective addition amount of Ni is 0.3% or more). However, if the addition amount is too large, not only deteriorates the HAZ toughness,
Since the economy is impaired, the upper limit is set to 2.0%. In addition, Ni addition is performed during continuous casting and hot rolling.
It is also effective in preventing u-cracks. In this case, Ni is C
It is necessary to add 1/3 or more of the u amount.

【0041】Cuは、Niとほぼ同様な効果をもつとと
もに、耐食性、耐水素誘起割れ特性の向上にも効果があ
る。また約0.5%以上のCu添加は析出硬化によって
強度を大幅に増加させる。しかし過剰に添加すると、析
出硬化により母材、HAZの靱性低下や熱間圧延時にC
uクラックが生じるので、その上限を1.2%とした。
Cu has almost the same effect as Ni, and also has an effect on improving corrosion resistance and resistance to hydrogen-induced cracking. Further, the addition of about 0.5% or more of Cu greatly increases the strength by precipitation hardening. However, if added excessively, the toughness of the base material and HAZ is reduced due to precipitation hardening, and C is reduced during hot rolling.
Since u cracks occur, the upper limit is set to 1.2%.

【0042】Crは、母材、溶接部の強度を増加させる
が、多過ぎるとHAZ靱性を著しく劣化させる。このた
めCr量の上限は1.0%である。Moは、Nbと共存
して制御圧延時にオーステナイトの再結晶を強力に抑制
し、オーステナイト組織の微細化にも効果がある。しか
し過剰なMo添加はHAZ靱性を劣化させるので、その
上限を0.80%とした。
[0042] Cr increases the strength of the base material and the welded portion, but if too much, significantly deteriorates the HAZ toughness. For this reason, the upper limit of the amount of Cr is 1.0%. Mo coexists with Nb and strongly suppresses recrystallization of austenite during controlled rolling, and is also effective in refining the austenite structure. However, excessive Mo addition degrades HAZ toughness, so the upper limit was made 0.80%.

【0043】Ni,Cu,CrおよびMo量の下限0.
05%は、それぞれの元素添加による材質上の効果が顕
著になる最小量である。次に脱酸の順序について説明す
る。脱酸元素の順番は弱脱酸から強脱酸の順序で添加し
なければならない。すなわち最初はSi脱酸の状態で次
にTi脱酸を行う。この時酸化物はTi酸化物がかなり
存在する。次にMg脱酸を行う。このときMg量にも依
るがTi酸化物がMg酸化物になりTi酸化物が還元さ
れてTiNにかわる。Mg量が少ない場合はTi酸化物
が多く、Mg酸化物は少ない。逆にMg量が多い場合に
はMg酸化物あるいはMgとTiの酸化物になる。
Lower limit of Ni, Cu, Cr and Mo contents
05% is the minimum amount at which the effect on the material due to the addition of each element becomes significant. Next, the order of deoxidation will be described. The order of the deoxidizing elements must be added in the order of weak to strong deoxidizing. That is, first, deoxidation of Ti is performed in a state of deoxidation of Si. At this time, the oxide contains a considerable amount of Ti oxide. Next, Mg deoxidation is performed. At this time, although depending on the amount of Mg, the Ti oxide becomes an Mg oxide and the Ti oxide is reduced to replace TiN. When the amount of Mg is small, the amount of Ti oxide is large, and the amount of Mg oxide is small. Conversely, when the amount of Mg is large, it becomes an Mg oxide or an oxide of Mg and Ti.

【0044】ここで注意しなければならないことはAl
を添加しないことである。Alを添加すると酸化物の凝
集粗大化が起こり微細な酸化物の分散が起こりにくくな
る。従って、この系では基本的にはAlを添加しない鋼
である。ただし、Alは不可避的に混入するが、0.0
15%以下であれば酸化物の凝集粗大化の問題はない。
It should be noted here that Al
Is not added. The addition of Al causes the oxides to become coarse and coarse, making it difficult for fine oxides to be dispersed. Therefore, this system is basically a steel to which Al is not added. However, Al is inevitably mixed, but 0.0
If it is 15% or less, there is no problem of the oxide coarsening and coarsening.

【0045】つぎにTiとMgの複合酸化物のサイズと
個数について説明する。TiとMgの複合Mg酸化物の
大きさが0.001μm未満では酸化物が小さすぎてオ
ーステナイト粒粗大化抑制効果あるいは粒内フェライト
生成の効果がなく、5.0μmを越えた大きさでは酸化
物が大きすぎるためにこれまたオーステナイト粒粗大化
抑制効果あるいは粒内フェライト生成の効果がなくな
る。
Next, the size and the number of the composite oxide of Ti and Mg will be described. When the size of the composite Mg oxide of Ti and Mg is less than 0.001 μm, the oxide is too small to have the effect of suppressing austenite grain coarsening or the effect of forming intragranular ferrite. Is too large, the effect of suppressing austenite grain coarsening or the effect of forming intragranular ferrite is also lost.

【0046】オーステナイト粒粗大化抑制に効果のある
酸化物は0.01μm程度のMg酸化物のまわりに0.
1μmのTiの窒化物が存在しているものである。従っ
て0.1μm程度のMg酸化物とTi窒化物であり、こ
の大きさの酸化物が微細分散しているのが好ましい。中
心部のMg酸化物は融点が極めて高いために溶接温度に
おいても粒子が消失せず、粒子の分布が損なわれること
がない。
The oxide effective for suppressing the austenite grain coarsening is around 0.1 μm of Mg oxide around 0.1 μm.
1 μm of Ti nitride is present. Therefore, Mg oxide and Ti nitride of about 0.1 μm are preferable, and the oxide of this size is finely dispersed. Since the central portion of the Mg oxide has an extremely high melting point, the particles do not disappear even at the welding temperature, and the distribution of the particles is not impaired.

【0047】一方、粒内フェライト生成に効果のある酸
化物はMg及びTiの酸化物のまわりにTiの窒化物あ
るいはMnの硫化物が存在するものである。その大きさ
は0.3〜3.0μm程度のもので、これらの大きさの
粒子が微細分散しているものが好ましい。粒子の形態は
TiNを主とするTi窒化物が表層にあり、その格子定
数がフェライトと極めて近いためにフェライト生成核と
しての有効性が高い。またMnSを主とする硫化物も表
層にありMn欠乏層の存在により、フェライト生成が容
易になる。
On the other hand, oxides which are effective for the formation of intragranular ferrite are those in which Ti nitride or Mn sulfide exists around Mg and Ti oxides. The size is about 0.3 to 3.0 μm, and it is preferable that particles of these sizes are finely dispersed. As for the form of the particles, Ti nitride mainly composed of TiN is present in the surface layer, and its lattice constant is very close to that of ferrite. In addition, sulfide mainly composed of MnS is also present in the surface layer, and the presence of the Mn-deficient layer facilitates ferrite formation.

【0048】またTi,Mg複合酸化物の密度は、粒内
変態生成の場合に必要である。その個数は40個/mm
2 未満では酸化物分散の数が少なくオーステナイト粒粗
大化抑制効果あるいは粒内変態に効かないので40個/
mm2 以上必要である。粒内変態生成に有効なMg及び
Tiの酸化物の密度はCMA測定法により250個/m
2 以上あることが好ましい。この場合の密度のCMA
測定法は0.5mm×0.5mmの面積を1μmのビー
ム径を用いてCMAにより測定したものである。
The density of the composite oxide of Ti and Mg is necessary in the case of intragranular transformation. The number is 40 pieces / mm
If it is less than 2 , the number of oxide dispersions is so small that it has no effect on austenite grain coarsening suppression or intragranular transformation.
mm 2 or more is required. The density of Mg and Ti oxides effective for the formation of intragranular transformation is 250 particles / m by CMA measurement.
It is preferably at least m 2 . CMA of density in this case
The measuring method is a method of measuring an area of 0.5 mm × 0.5 mm by CMA using a beam diameter of 1 μm.

【0049】またオーステナイト粒粗大化抑制に効果の
あるMg酸化物+Ti窒化物は0.1μm程度と非常に
微細なためにCMAでは測定不可能である。またZen
erの関係からピニングは酸化物の半径と体積分率で決
まってくるので、密度の概念を導入することは難しい。
従ってここでは酸化物の組成がMg酸化物とTi窒化物
で、Mg量が最低0.0005%以上あれば可とする。
Further, Mg oxide + Ti nitride, which is effective in suppressing austenite grain coarsening, is very fine, about 0.1 μm, and cannot be measured by CMA. Also Zen
Since pinning is determined by the radius and volume fraction of the oxide from the relationship of er, it is difficult to introduce the concept of density.
Therefore, here, it is acceptable if the composition of the oxide is Mg oxide and Ti nitride and the Mg content is at least 0.0005% or more.

【0050】Mg添加素材については純金属Mgあるい
はMg合金を用いても良い。
As the Mg-added material, pure metal Mg or Mg alloy may be used.

【0051】[0051]

【実施例】つぎに本発明の実施例について述べる。 <実施例1>実験室溶解(50kg、120mm厚鋼
塊)で種々の鋼成分の鋼塊を製造した。これらの鋼塊を
種々の条件で厚みが13〜30mmの鋼板に圧延し、諸
機械的性質を調査した。鋼板の機械的性質(降伏強さ:
YS、引張強さ:TS、シャルピー衝撃試験の−20℃
での吸収エネルギー:vE-20 と50%破面遷移温度:
vTrs)は圧延と直角方向で調査した。HAZ靱性
(シャルピー衝撃試験の−20℃での吸収エネルギー:
vE-20 )は再現熱サイクル装置で再現したHAZで評
価した(最高加熱温度:1400℃、800〜500℃
の冷却時間[Δt80 0-500 ]:28秒)。Ti,Mg複
合酸化物の大きさ、数はCMA分析を行い、調査した。
Next, embodiments of the present invention will be described. <Example 1> Steel ingots of various steel components were produced by laboratory melting (50 kg, 120 mm thick steel ingot). These ingots were rolled under various conditions into steel plates having a thickness of 13 to 30 mm, and various mechanical properties were investigated. Mechanical properties of steel sheet (yield strength:
YS, tensile strength: TS, -20 ° C in Charpy impact test
Absorbed energy at: vE -20 and 50% fracture surface transition temperature:
vTrs) was investigated in the direction perpendicular to the rolling. HAZ toughness (absorbed energy at −20 ° C. in Charpy impact test:
vE -20 ) was evaluated by HAZ reproduced with a reproduction heat cycler (maximum heating temperature: 1400 ° C., 800 to 500 ° C.).
Of cooling time [Δt 80 0-500]: 28 seconds). The size and number of the Ti and Mg composite oxides were determined by CMA analysis.

【0052】実施例を表1に示す。本発明にしたがって
製造した鋼板は−20℃でのHAZのシャルピー吸収エ
ネルギーが150Jを越え、優れたHAZ靱性を有す
る。これに対して比較鋼は化学成分またはTi,Mg複
合酸化物の大きさ、密度が不適切なため、−20℃での
HAZのシャルピー吸収エネルギーが著しく劣る。鋼1
5はO量が少ないためにMg,Ti複合酸化物の密度が
少ないのでHAZのシャルピー吸収エネルギーが低い。
鋼16はAl量が多すぎるためにMg,Ti複合酸化物
の密度がほとんどなく、HAZのシャルピー吸収エネル
ギーが低い。鋼17はTi量が少なすぎるために、HA
Zのシャルピー吸収エネルギーが低い。鋼18はTi量
が多いためにHAZのシャルピー吸収エネルギーが若干
低い。鋼19はO量が多いためにMg,Ti複合酸化物
の粒径が大きく、0.001〜5μmでのTiとMgの
酸化物の密度が少なく、HAZのシャルピー吸収エネル
ギーが低い。鋼20はMg添加がないため、HAZのシ
ャルピー吸収エネルギーが若干低い。 <実施例2>転炉でTi,Mg以外の合金元素を添加す
る。TiおよびMgの添加は2次精錬で行う。Tiを添
加した15分後に金属MgあるいはMg合金を溶鋼中に
吹き込む。さらに20分後連続鋳造を行い、スラブにす
る。スラブを例えば1150℃に加熱し、中心部が11
50℃に到達した60分後にスラブを抽出し、直ちに例
えば100mmまで粗圧延、20mmまで仕上げ圧延を
行う。その後水冷し、水冷停止温度を例えば400℃に
し、厚鋼板の製造を終える。この厚鋼板を造管し、内外
面溶接を行う。この時の入熱は例えば20mmの場合で
は3.5kJ/cmである。その後拡管を行い、UOE
鋼管とした。
Examples are shown in Table 1. The steel sheet manufactured according to the present invention has a HAZ Charpy absorbed energy at −20 ° C. of more than 150 J and has excellent HAZ toughness. On the other hand, in the comparative steel, since the chemical composition or the size and density of the Ti and Mg composite oxides are inappropriate, the Charpy absorbed energy of HAZ at -20 ° C is remarkably inferior. Steel 1
Sample No. 5 has a low O content and hence a low density of Mg and Ti composite oxides, and therefore has a low Charpy absorption energy of HAZ.
Since the steel 16 has too much Al, the Mg and Ti composite oxides have little density and the HAZ has low Charpy absorbed energy. Since steel 17 has too little Ti content, HA 17
Z has low Charpy absorbed energy. Since steel 18 has a large amount of Ti, the Charpy absorbed energy of HAZ is slightly low. Steel 19 has a large O content, so the Mg and Ti composite oxides have a large particle size, the density of Ti and Mg oxides at 0.001 to 5 μm is low, and the HAZ has low Charpy absorbed energy. Since the steel 20 does not contain Mg, the Charpy absorbed energy of the HAZ is slightly lower. <Example 2> In a converter, alloy elements other than Ti and Mg are added. The addition of Ti and Mg is performed by secondary refining. Fifteen minutes after the addition of Ti, metallic Mg or Mg alloy is blown into the molten steel. After 20 minutes, continuous casting is performed to form a slab. The slab is heated, for example, to 1150 ° C.
The slab is extracted 60 minutes after the temperature reaches 50 ° C., and is immediately subjected to rough rolling to 100 mm and finish rolling to 20 mm, for example. After that, water cooling is performed, and the water cooling stop temperature is set to, for example, 400 ° C., thereby completing the manufacture of the thick steel plate. This thick steel plate is formed, and the inner and outer surfaces are welded. The heat input at this time is, for example, 3.5 kJ / cm in the case of 20 mm. After that, the tube was expanded and UOE
It was a steel pipe.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のべたように、本発明は、TiとM
gを適切な量添加してTi,Mgの酸化物を形成させ、
しかもMgを含有する1μm程度の粒子径で粒内変態を
促進させ、またMgを含有する0.1μm程度の粒子径
で結晶粒を微細化してHAZ靱性を向上させ、2.5〜
100kJ/mmの大入熱溶接における溶接熱影響部
(HAZ)における低温靱性に優れた造船、建築、圧力
容器、ラインパイプなど構造物に使用する安全性の高い
鋼材が安定して大量に製造することが可能となった。
As described above, the present invention relates to Ti and M
g in an appropriate amount to form oxides of Ti and Mg,
Moreover, the intragranular transformation is promoted with a particle diameter of about 1 μm containing Mg, and the HAZ toughness is improved by refining the crystal grains with a particle diameter of about 0.1 μm containing Mg.
Highly safe steel materials used for structures such as shipbuilding, construction, pressure vessels, line pipes, etc., which have excellent low-temperature toughness in the HAZ in large heat input welding of 100 kJ / mm, are produced stably in large quantities. It became possible.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 直樹 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 為広 博 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4K013 BA14 DA03 DA08 DA09 EA18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Naoki Saito 20-1 Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Hiroshi Tamehiro 20-1 Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture New Japan 4K013 BA14 DA03 DA08 DA09 DAEA EA18

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 C:0.01〜0.15%、Si:0.
6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.005
〜0.025%、Mg:0.0001〜0.0050
%、B:0.0003〜0.0020%を主成分とし、
その他不可避的不純物からなり、Mg酸化物が、硫化物
或いはTi窒化物の核生成サイトして機能する複相物構
造を有することを特徴とするHAZ靱性に優れた溶接用
高張力鋼材。
1. C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.1%
6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.005
0.025%, Mg: 0.0001 to 0.0050
%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component,
A high-strength steel material for welding having excellent HAZ toughness, characterized by having a double-phase structure in which Mg oxide functions as a nucleation site of sulfide or Ti nitride, which is composed of other unavoidable impurities.
【請求項2】 C:0.01〜0.15%、Si:0.
6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.005
〜0.025%、Mg:0.0001〜0.0050
%、B:0.0003〜0.0020%を主成分とし、
その他不可避的不純物からなり、MgおよびTiを含有
する複相物が、Mg酸化物を主に含有する中心部と、T
i窒化物およびMn硫化物を主に含有する表層部からな
る複相物構造を有することを特徴とするHAZ靱性に優
れた溶接用高張力鋼材。
2. C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.1%.
6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.005
0.025%, Mg: 0.0001 to 0.0050
%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component,
Other unavoidable impurities, the two-phase material containing Mg and Ti contains a central part mainly containing Mg oxide,
A high-strength steel material for welding excellent in HAZ toughness, having a double-phase structure consisting of a surface layer mainly containing i-nitride and Mn sulfide.
【請求項3】 前記複相物構造が、MgO核周囲に(M
g,Mn)SのMn欠乏層からなることを特徴とする請
求項1または2記載のHAZ靱性に優れた溶接用高張力
鋼材。
3. The multi-phase structure has (M) around the MgO nucleus.
3. A high-tensile steel material for welding having excellent HAZ toughness according to claim 1 or 2, comprising a Mn-deficient layer of (g, Mn) S.
【請求項4】 C:0.01〜0.15%、Si:0.
6%以下、Mn:0.5〜2.5%、P:0.030%
以下、S:0.005%以下、Al:0.010%以
下、Ti:0.005〜0.025%、Mg:0.00
01〜0.0050%、O:0.001〜0.004
%、N:0.001〜0.006%、B:0.0003
〜0.0020%を主成分とし、その他不可避的不純物
からなり、粒径:0.0001〜数十μmのTiおよび
Mgを含有する複相物が40個/mm2 以上分散してい
る組織を有することを特徴とするHAZ靱性に優れた溶
接用高張力鋼材。
4. C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.1%
6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, P: 0.030%
Hereinafter, S: 0.005% or less, Al: 0.010% or less, Ti: 0.005 to 0.025%, Mg: 0.00
01-0.0050%, O: 0.001-0.004
%, N: 0.001 to 0.006%, B: 0.0003
A structure in which 40% / mm 2 or more of a multi-phase substance containing Ti and Mg having a particle size of 0.0001 to several tens of μm and having a main component of about 0.0020% and other unavoidable impurities is dispersed. A high-strength steel material for welding excellent in HAZ toughness characterized by having.
【請求項5】 C:0.01〜0.15%、Si:0.
6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.005
〜0.025%、Mg:0.0001〜0.0050
%、B:0.0003〜0.0020%を主成分とし、
その他不可避的不純物からなり、MgおよびTiを含有
する複相物が、Mg酸化物を主に含有する中心部と、T
i窒化物およびMn硫化物を主に含有する表層部からな
る複相物構造を有し、前記TiおよびMgを含有する複
相物の粒子径が0.0001μm〜数十μmのTiおよ
びMgを含有する複相物で、かつ前記複相物の1μm程
度の粒子径が250個/mm2 以上、更に、前記複相物
の0.1μm程度の粒子径が1個/μm2 以上分散して
いる組織を有することを特徴とするHAZ靱性に優れた
溶接用高張力鋼材。
5. C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.
6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.005
0.025%, Mg: 0.0001 to 0.0050
%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component,
Other unavoidable impurities, the two-phase material containing Mg and Ti contains a central part mainly containing Mg oxide,
i has a double phase structure consisting of a surface layer mainly containing nitride and Mn sulfide, and the particle diameter of the double phase containing Ti and Mg is 0.0001 μm to several tens μm. The multi-phased material contains, and the particle diameter of about 1 μm of the multi-phased substance is 250 particles / mm 2 or more, and the particle diameter of about 0.1 μm of the multi-phased substance is 1 particle / μm 2 or more. A high strength steel material for welding excellent in HAZ toughness, characterized by having a fine structure.
【請求項6】 前記主成分に、更に、Nb:0.005
〜0.10%、V:0.01〜0.10%、Ni:0.
05〜2.0%、Cu:0.05〜1.2%、Cr:
0.05〜1.0%、Mo:0.05〜0.8%の1種
または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜
5のいずれかの項に記載のHAZ靱性に優れた溶接用高
張力鋼材。
6. Nb: 0.005 to the main component.
-0.10%, V: 0.01-0.10%, Ni: 0.
05-2.0%, Cu: 0.05-1.2%, Cr:
The composition according to claim 1, wherein one or more of 0.05 to 1.0% and Mo: 0.05 to 0.8% are contained.
5. A high tensile strength steel material for welding according to any one of the above items 5, which is excellent in HAZ toughness.
【請求項7】 C:0.01〜0.15%、Si:0.
6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.005
〜0.025%、Mg:0.0001〜0.0050
%、B:0.0003〜0.0020%を主成分とし、
その他不可避的不純物からなる溶鋼の溶製時に、溶鋼中
に脱酸剤として最初にTiを添加し、その後Mgを添加
することを特徴とするHAZ靱性に優れた溶接用高張力
鋼材の製造方法。
7. C: 0.01-0.15%, Si: 0.
6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.005
0.025%, Mg: 0.0001 to 0.0050
%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component,
A method for producing a high-strength steel material for welding excellent in HAZ toughness, wherein Ti is first added as a deoxidizing agent to molten steel at the time of melting molten steel including unavoidable impurities, and then Mg is added.
【請求項8】 C:0.01〜0.15%、Si:0.
6%以下、Mn:0.5〜2.5%、Ti:0.005
〜0.025%、Mg:0.0001〜0.0050
%、B:0.0003〜0.0020%を主成分とし、
その他不可避的不純物からなる溶鋼の溶製時に、溶鋼中
に脱酸剤として最初にTiを添加後、2〜30分放置
し、次いで、引き続きMgを添加し、更に2〜30分放
置してから鋳造を開始することを特徴とするHAZ靱性
に優れた溶接用高張力鋼材の製造方法。
8. C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.1 to 0.1%.
6% or less, Mn: 0.5 to 2.5%, Ti: 0.005
0.025%, Mg: 0.0001 to 0.0050
%, B: 0.0003 to 0.0020% as a main component,
When smelting molten steel consisting of other unavoidable impurities, first add Ti as a deoxidizing agent in the molten steel, leave it for 2 to 30 minutes, then add Mg, and leave it for another 2 to 30 minutes. A method for producing a high-strength steel material for welding excellent in HAZ toughness, characterized by starting casting.
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