JP2000345239A - Production of steel excellent in toughness of welding heat-affected zone - Google Patents

Production of steel excellent in toughness of welding heat-affected zone

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JP2000345239A
JP2000345239A JP11161935A JP16193599A JP2000345239A JP 2000345239 A JP2000345239 A JP 2000345239A JP 11161935 A JP11161935 A JP 11161935A JP 16193599 A JP16193599 A JP 16193599A JP 2000345239 A JP2000345239 A JP 2000345239A
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oxide
less
steel
toughness
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Japanese (ja)
Inventor
Noritsugu Itakura
教次 板倉
Mitsuhiro Okatsu
光浩 岡津
Fumimaru Kawabata
文丸 川端
Kenichi Amano
虔一 天野
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing steel small in the variation of the material in the thickness direction and also excellent in the toughness of the welding heat-affected zone. SOLUTION: As to this method for producing steel, a steel stock, which contains, by weight, 0.01 to 0.03% C, 0.05 to 0.10% Nb, 0.0003 to 0.0050% B and 0.005 to 0.050% Ti, in which the ratio of the Ti content and Al content, i.e., Ti/Al satisfies >=5.0, moreover contains one or two kinds of Ca and rear earth metals, and in which oxide inclusions having an inclusion compsn. composed of, by weight, 20 to 90% Ti oxide, <=70% Al2O3, one or two kinds of Ca oxide and REM oxide by 5 to 50% in total and <=15% MnO are dispersed, is heated to the temp. range of 950 to 1,250 deg.C and is thereafter subjected to hot rolling in which the cumulative draft in the temp. region of <=950 deg.C is controlled to >=20%, and the rolling finishing temp. is controlled to >=800 deg.C.

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、土木、建築、橋
梁、海洋構造物、パイプ、船舶、貯槽、建築機械等の使
途に好適な高強度鋼材に係り、とくに厚み方向において
特性のばらつきが少なく、溶接熱影響部靱性に優れた高
強度高靱性鋼材に関する。なお、本発明における鋼材
は、厚鋼板、鋼帯、形鋼、棒鋼を含むものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-strength steel material suitable for use in civil engineering, construction, bridges, marine structures, pipes, ships, storage tanks, construction machines, and the like, and has a small variation in characteristics particularly in the thickness direction. And a high-strength and high-toughness steel material having excellent toughness in a heat-affected zone. Note that the steel material in the present invention includes a thick steel plate, a steel strip, a shaped steel, and a steel bar.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、構造物の大型化に伴い、高強度で
厚肉の鋼材が多用されるようになっている。厚鋼板に代
表される厚肉鋼材は、更なる高強度化や高靱性化などの
特性改善がはかられているが、最近では、さらに厚み方
向において特性のばらつきの少なくかつ鋼材間でのばら
つきも小さいことが、要求されるようになっている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the enlargement of structures, high-strength, thick-walled steel materials have been frequently used. Thick steel materials represented by thick steel plates have been improved in properties such as higher strength and higher toughness.In recent years, however, there has been little variation in characteristics in the thickness direction and variation between steel materials. Is also required to be small.

【0003】例えば、「鉄と鋼 第74年(1988) 第6
号,p11〜21」には、建築物の高層化に伴い、巨大地震
の際に建築物の倒壊を防ぐため、建築物の変形により振
動エネルギーを吸収する設計がとられるようになってき
たことが、報告されている。具体的には、地震発生時に
建築物の骨組みを所定形状で崩壊させ、この骨組み材の
塑性化によって建物の倒壊を防ぐものである。
[0003] For example, "Iron and Steel 74th Year (1988) No. 6
No. 11, p.11-21, with the rise of buildings, to prevent the collapse of buildings in the event of a huge earthquake, the design to absorb vibration energy due to the deformation of buildings has come to be taken Have been reported. Specifically, when an earthquake occurs, the framework of the building is collapsed in a predetermined shape, and the collapse of the building is prevented by plasticizing the framework.

【0004】このような設計を可能とするためには、設
計者が柱や梁などに使用する鋼材の耐力比を完全に把握
し、地震発生時に建築物の骨組みが、設計者の意図した
挙動を示すことが前提となる。そのため、柱や梁などに
用いる鋼板やH形鋼などの鋼材が、均質であることが不
可欠となり、したがって、鋼材内あるいは鋼材間で強度
ばらつきが存在することは大きな問題となる。
In order to make such a design possible, a designer completely grasps the strength ratio of steel materials used for columns, beams, and the like, and when an earthquake occurs, the framework of the building changes the behavior intended by the designer. Is assumed. Therefore, it is indispensable that steel materials such as a steel plate and an H-shaped steel used for columns and beams are homogeneous, and therefore, there is a great problem that there is a variation in strength within steel materials or between steel materials.

【0005】最近では、建築用として使用される鋼材
は、高張力・高靱性を要求されることから、制御圧延・
制御冷却法、いわゆるTMCP法にしたがって製造されるの
が通例である。しかし、このTMCP法によって、厚肉鋼材
を製造すると、制御冷却時の冷却速度が、厚み方向ある
いは各鋼材間で異なって、鋼材の組織が厚み方向、ある
いは鋼材間で変化するため、厚み方向あるいは鋼材間で
材質のばらつきが発生する。材質のばらつきとしては、
特に厚鋼板において厚み方向に現れるもののほか、H形
鋼におけるウェブおよびフランジ間での冷却が不均一に
なってウェブおよびフランジ間に現れるもの、または各
ロット間に現れるもの等がある。
Recently, steel materials used for construction are required to have high tensile strength and high toughness.
It is customary to manufacture according to a controlled cooling method, a so-called TMCP method. However, when a thick steel material is manufactured by the TMCP method, the cooling rate during controlled cooling differs in the thickness direction or between the steel materials, and the structure of the steel material changes in the thickness direction or between the steel materials. Material variations occur between steel materials. As for the variation of the material,
In particular, in addition to those appearing in the thickness direction of a thick steel plate, those appearing between the web and the flange due to uneven cooling between the web and the flange in the H-section steel, those appearing between the lots, and the like.

【0006】このような問題に対し、例えば、特開昭63
−179020号公報には、化学組成、圧下量、冷却速度およ
び冷却終了温度を制御することにより、板厚方向断面に
おける硬度差を小さくすることが提案されている。しか
しながら、厚鋼板、とりわけ50mmをこえるような極厚鋼
板では、板厚方向の冷却速度分布が必然的に生じるため
に、特開昭63−179020号公報に記載された技術でも、板
厚方向断面における硬度差を抑制することは難しい。
To solve such a problem, see, for example,
Japanese Patent Application No. 179020 proposes to reduce a difference in hardness in a cross section in the thickness direction by controlling a chemical composition, a reduction amount, a cooling rate, and a cooling end temperature. However, in the case of thick steel plates, particularly in the case of extremely thick steel plates exceeding 50 mm, a cooling rate distribution in the thickness direction inevitably occurs. It is difficult to suppress the hardness difference in the above.

【0007】また、特開昭61−67717 号公報では、極低
C量とすることによって、板厚方向の強度差が大幅に減
少されているが、同公報の第3図に示されるように、と
くに50mmを超えるような極厚鋼板において、不可避的に
生じる冷却速度の変化に伴う強度のばらつきを解消する
までには至っていない。また、特開昭58−77528 号公報
には、NbおよびBの複合添加により安定した硬さ分布が
得られることが記載されているが、組織をベイナイトと
するために冷却速度を15〜40℃/s の範囲に制御する必
要がある。冷却速度を板厚中心部においても厳密に制御
することは難しいところから、板厚方向に均一な組織が
得られずに強度がばらついたり、島状マルテンサイトが
生成して延性や靱性を劣化する不利があった。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-67717, the strength difference in the sheet thickness direction is greatly reduced by using an extremely low carbon content. However, as shown in FIG. In particular, even for extremely thick steel plates exceeding 50 mm, the variation in strength due to the inevitable change in cooling rate has not yet been eliminated. Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-77528 describes that a stable hardness distribution can be obtained by adding Nb and B in combination, but a cooling rate of 15 to 40 ° C. is used to make the structure bainite. / S range. Since it is difficult to control the cooling rate strictly even in the center of the sheet thickness, it is difficult to obtain a uniform structure in the sheet thickness direction and the strength varies, or martensite islands are formed and the ductility and toughness deteriorate. There was a disadvantage.

【0008】また、特開昭54−132421号公報には、溶接
性を向上させるため、極低炭素含有量とし、さらに仕上
温度を800 ℃以下の低温域とする熱間圧延を行う、ライ
ンパイプ向け高靱性高張力ベイナイト鋼の製造方法が提
案されている。しかしながら、特開昭54−132421号公報
に記載された技術では、低温域で熱間圧延を終了するた
め、生産性が低いという問題があり、また、厚鋼板等に
おいて条切りを行う場合には、条切りに伴い歪が発生す
るという問題があった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-132421 discloses a line pipe for performing hot rolling in which the carbon content is extremely low and the finishing temperature is 800 ° C. or lower in order to improve the weldability. A method for producing a high toughness high tensile bainite steel has been proposed. However, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-132421, there is a problem that productivity is low because hot rolling is completed in a low temperature range, and when stripping is performed on a thick steel plate or the like. However, there is a problem that distortion occurs due to the cutting.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】これに対し、本発明者
らは、特開平8-144019号公報において、極低C含有量と
することにより、材質ばらつきが少なく、かつ溶接熱影
響部(HAZ)の0℃における衝撃特性に優れた、鋼材
の製造方法を提案した。しかしながら、最近では、HA
Z靱性をなお一層改善させた鋼材が要求され、HAZの
−40℃における衝撃吸収エネルギーの増加が望まれてい
た。
On the other hand, the inventors of the present invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-144019 that by using an extremely low C content, the material variation was small and the welding heat affected zone (HAZ) was reduced. A method for producing a steel material having excellent impact characteristics at 0 ° C. was proposed. However, recently, HA
A steel material with further improved Z toughness has been required, and an increase in the impact absorption energy of HAZ at −40 ° C. has been desired.

【0010】本発明は、上記した従来技術の問題を有利
に解決し、厚み方向で材質ばらつきが少なく、かつ、−
40℃における衝撃吸収エネルギーの高い、溶接熱影響部
靱性に優れた鋼材の製造方法を提供することを目的とす
る。
[0010] The present invention advantageously solves the above-mentioned problems of the prior art, has less material variation in the thickness direction, and
An object of the present invention is to provide a method for producing a steel material having high impact absorption energy at 40 ° C. and excellent in toughness of a heat affected zone.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】厚肉鋼材の材質ばらつき
は、鋼材表面から中心部までの厚み方向各部での冷却速
度の大幅な変化、あるいは製造条件のばらつきによる鋼
材各部での冷却速度の変化によって発生する組織変動に
起因している。この組織変動を回避するには、広範な冷
却速度において均質な組織を得ることができるようにす
ることが肝要となる。
Means for Solving the Problems Material variation of a thick steel material is caused by a large change in the cooling rate in each part in the thickness direction from the steel surface to the center, or a change in the cooling rate in each part of the steel material due to a variation in manufacturing conditions. Due to organizational changes caused by the To avoid this tissue variation, it is important to be able to obtain a homogeneous tissue at a wide range of cooling rates.

【0012】そこで、本発明者らは、広範な冷却速度に
おいて均質な組織を得る手法に関して、原点に立ち戻っ
て、鋭意検討を重ねた。その結果、鋼材組成を新たに設
計しなおす必要があることに想到した。本発明者らは、
C含有量を0.03wt%以下の極低C量とし、さらにNbおよ
びBを適正量添加することによって、冷却速度に依存す
ることなく組織を極低Cベイナイト組織とすることがで
き、しかも、ベイナイト主体組織とすることにより、所
望の強度を有する鋼材とすることができることを見いだ
した。
Therefore, the present inventors have returned to the origin and made intensive studies on a technique for obtaining a homogeneous structure at a wide range of cooling rates. As a result, they came to the point that it was necessary to redesign the steel composition. We have:
By setting the C content to an extremely low C content of 0.03 wt% or less and further adding an appropriate amount of Nb and B, the structure can be made an extremely low C bainite structure without depending on the cooling rate. It has been found that by using the main structure, a steel material having a desired strength can be obtained.

【0013】まず、本発明の基礎となった実験結果につ
いて説明する。重量%で、C:0.015 %、Si:0.30%、
Mn:1.56%、Nb:0.029 %、B:0.0013%、Ti:0.009
%、Ca:0.0023%を含む組成の鋼素材を、1150℃に加熱
し、熱間圧延して15mm厚の鋼板とし、熱間圧延後の冷却
速度を0.1 〜50℃/s の間で種々変化させた。これら鋼
板について、引張試験を実施し引張特性を求めた。その
結果を、降伏強さYS、引張強さTSと、熱間圧延後冷
却速度との関係で図1(a)に示す。
First, the experimental results on which the present invention is based will be described. By weight%, C: 0.015%, Si: 0.30%,
Mn: 1.56%, Nb: 0.029%, B: 0.0013%, Ti: 0.009
%, Ca: 0.0023%, is heated to 1150 ° C and hot-rolled into a 15mm thick steel sheet. The cooling rate after hot-rolling varies between 0.1 and 50 ° C / s. I let it. For these steel sheets, a tensile test was performed to determine the tensile properties. The result is shown in FIG. 1A in relation to the yield strength YS, the tensile strength TS, and the cooling rate after hot rolling.

【0014】図1(a)から、C量を0.03重量%以下に
低減し、さらにNb、Bを添加することにより、0.1 〜50
℃/s の広範な冷却速度範囲にわたり、冷却速度に依ら
ず引張強さTS、降伏強さYSが、ほぼ一定値を示すよ
うになることがわかる。これに対し、C量が高くBを含
有しない組成の建築用従来鋼材では、図1(b)に示す
ように、冷却速度に依存して、降伏強さYS、引張強さ
TSが大きく変化している。なお、建築用従来鋼材は、
重量%で、C:0.14%、Si:0.4 %、Mn:1.31%、Al:
0.024 %、Nb:0.015 %、Ti:0.013 %を含む組成にな
るものであり、熱間圧延後、同様に冷却速度を種々変化
させた。
From FIG. 1 (a), it is found that the C content is reduced to 0.03% by weight or less, and that Nb and B are further added so that the C content is 0.1 to 50%.
It can be seen that the tensile strength TS and the yield strength YS show almost constant values regardless of the cooling rate over a wide cooling rate range of ° C / s. On the other hand, in a conventional steel material for building having a high C content and containing no B, as shown in FIG. 1B, the yield strength YS and the tensile strength TS greatly change depending on the cooling rate. ing. In addition, conventional steel materials for building
By weight%, C: 0.14%, Si: 0.4%, Mn: 1.31%, Al:
The composition contained 0.024%, Nb: 0.015%, and Ti: 0.013%. After hot rolling, the cooling rate was similarly varied.

【0015】このように、C含有量を0.03重量%以下に
低減し、そしてNb、さらにはBを適量添加することによ
り、鋼材強度の冷却速度依存性を顕著に低減することが
でき、厚み方向での材質ばらつきの少ない鋼材、あるい
はロットごとの強度ばらつきの少ない鋼材を得ることが
できるという知見を得た。また、本発明者らは、酸化物
系介在物を均一微細に分散させ、溶接熱影響部の結晶粒
粗大化を防止すること(ピン止め効果)により、溶接熱
影響部靱性を更に向上することができることに想到し
た。本発明者らは、ノズル詰まりもなく、酸化物系介在
物を鋼材中に均一微細に分散させる方法についてさらに
研究した結果、酸化物系介在物をTi酸化物を主体とし、
酸化物系介在物の組成を最適範囲とする必要があること
を見いだした。
As described above, by reducing the C content to 0.03% by weight or less and adding an appropriate amount of Nb and further B, it is possible to remarkably reduce the cooling rate dependence of the steel material strength, It was found that a steel material with little material variation at the same time or a steel material with little strength variation between lots can be obtained. In addition, the present inventors further improve the toughness of the heat affected zone by dispersing the oxide-based inclusions uniformly and finely and preventing the coarsening of the crystal grains in the heat affected zone (pinning effect). I thought I could do it. The present inventors have further studied a method of uniformly and finely dispersing oxide-based inclusions in a steel material without nozzle clogging, and as a result, the oxide-based inclusions were mainly made of Ti oxide,
It has been found that the composition of the oxide-based inclusions needs to be in the optimum range.

【0016】つぎに、本発明者らが、酸化物系介在物の
最適組成範囲について行った検討結果について説明す
る。まず、微細かつ均一な酸化物系介在物の分散を達成
するためには、 脱酸生成介在物と溶鋼の濡れ性を良好とする必要があ
り、そのためには、介在物中のAl2O3 濃度を70重量%以
下に低減すること、また、溶接熱影響部の結晶粒粗大化
を防止するためには、 酸化物系介在物中のTi酸化物濃度を少なくとも20重量
%以上にすること、 酸化物系介在物中のMnO 濃度は15重量%以下にするこ
と、 酸化物系介在物中のCaO あるいはREM 酸化物濃度は50
重量%以下にすること、が必要である。
Next, the results of studies conducted by the present inventors on the optimum composition range of the oxide-based inclusions will be described. First, in order to achieve a fine and uniform dispersion of oxide-based inclusions, it is necessary to improve the wettability between the deoxidized product inclusions and the molten steel. To achieve this, the Al 2 O 3 In order to reduce the concentration to 70% by weight or less, and to prevent coarsening of crystal grains in the heat affected zone, the concentration of Ti oxide in the oxide-based inclusions should be at least 20% by weight or more. MnO concentration in oxide inclusions should be 15% by weight or less. CaO or REM oxide concentration in oxide inclusions should be 50% by weight.
% By weight or less.

【0017】また、ノズル詰まりを防止するためには、 脱酸生成物の融点を低下させる必要があり、そのため
には、Ca処理あるいはREM 処理によって介在物中のCaO
あるいはREM 酸化物濃度を少なくとも5重量%以上とす
ること、 Al2O3 濃度を70重量%以下、Ti酸化物濃度を90重量%
以下とすること、が重要となるという知見を得た。
Further, in order to prevent nozzle clogging, it is necessary to lower the melting point of the deoxidized product. For this purpose, Ca treatment or REM treatment requires CaO in the inclusions.
Alternatively, the REM oxide concentration should be at least 5% by weight, the Al 2 O 3 concentration should be 70% by weight or less, and the Ti oxide concentration should be 90% by weight.
It has been found that the following is important.

【0018】これらの知見から、本発明者らは、最適な
酸化物系介在物の最適組成範囲として、図2に示すよう
に、Ti酸化物:20〜90重量%、CaO 、REM 酸化物のいず
れかを1種または2種の合計:5〜50重量%、Al2O3
70重量%以下であるとした。なお、MnO は15重量%以下
である。酸化物系介在物の組成が図2の範囲となるよう
に制御することにより、ノズル詰まりや有害な介在物ク
ラスターの生成を引き起こすことなく、介在物の結晶粒
粗大化抑制能(ピン止め効果)を有効に利用することが
できる。
Based on these findings, the present inventors have found that the optimum composition range of the oxide-based inclusions is, as shown in FIG. 2, 20 to 90% by weight of Ti oxide, CaO, and REM oxide. Either one or two kinds in total: 5 to 50% by weight, Al 2 O 3 :
It was determined to be 70% by weight or less. In addition, MnO is 15% by weight or less. By controlling the composition of the oxide-based inclusions to fall within the range shown in FIG. 2, the ability to suppress the coarsening of crystal grains of the inclusions (pinning effect) without causing nozzle clogging and generation of harmful inclusion clusters Can be used effectively.

【0019】このように、本発明者らは、C含有量を0.
03重量%以下と極端に少なくすることに加え、Nb、Bを
適正量含有すること、さらに、Ti酸化物を主体とする適
切な介在物組成の酸化物系介在物を含むことにより、溶
接熱影響部靱性が更に向上した鋼材とすることが可能で
あることを見い出した。また、本発明者らは、溶接熱影
響部靱性に優れ、さらにベイナイト主体の組織からな
り、厚み方向で材質ばらつきが少なく、しかも所望の強
度および靱性を有する鋼材を安定して得るためには、上
記した化学成分、介在物組成の限定に加え、熱間圧延条
件、あるいはさらに熱間圧延後の冷却条件を限定する必
要があることを知見した。
As described above, the present inventors set the C content to 0.1.
In addition to the extremely low content of not more than 03% by weight, the inclusion of appropriate amounts of Nb and B, and the inclusion of oxide-based inclusions with an appropriate inclusion composition mainly composed of Ti oxides, It has been found that it is possible to obtain a steel material with further improved affected zone toughness. In addition, the present inventors have excellent weld heat affected zone toughness, further consist of bainite-based structure, less material variation in the thickness direction, and in order to stably obtain a steel material having the desired strength and toughness, In addition to the above-mentioned restrictions on the chemical components and inclusion compositions, it has been found that it is necessary to limit the hot rolling conditions or further the cooling conditions after the hot rolling.

【0020】本発明は、上記した知見に基づいて構成さ
れたものである。すなわち、本発明は、重量%で、C:
0.001 〜0.03%、Si:1.0 %以下、Mn:0.8 〜3.0 %、
Nb:0.005 〜0.10%、B:0.0003〜0.0050%、Ti:0.00
5 〜0.050%を含み、かつTi含有量とAl含有量の比、Ti
/Alが5.0 以上を満足し、さらに、Ca:0.0010〜0.0100
%、REM :0.0010%〜0.0100%のうち1種または2種を
含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
し、酸化物系介在物として、重量%で、Ti酸化物:20〜
90%、Al2O3 :70%以下、Ca酸化物、REM 酸化物のいず
れか1種または2種の合計:5〜50%、MnO :15%以下
からなる介在物組成を有する酸化物系介在物を分散させ
た鋼素材に、加熱温度:950 〜1250℃の範囲に加熱した
のち、950 ℃以下の温度域での累積圧下量を20%以上、
圧延終了温度を800 ℃以上とする熱間圧延を施すことを
特徴とする溶接熱影響部靱性に優れた鋼材の製造方法で
あり、また、本発明では、前記組成に加えてさらに、重
量%で、Cu:0.05〜2.0 %、Ni:0.05〜1.5 %、Cr:0.
05〜1.0 %、Mo:0.02〜0.7 %、V:0.005 〜0.1 %、
のうちの1種または2種以上を含有してもよい。
The present invention has been made based on the above findings. That is, the present invention provides a method for preparing C:
0.001 to 0.03%, Si: 1.0% or less, Mn: 0.8 to 3.0%,
Nb: 0.005 to 0.10%, B: 0.0003 to 0.0050%, Ti: 0.00
5 to 0.050%, and the ratio of Ti content to Al content, Ti
/ Al satisfies 5.0 or more, and Ca: 0.0010 to 0.0100
%, REM: 0.0010% to 0.0100%, containing one or two kinds, the balance being Fe and inevitable impurities, and as oxide-based inclusions, by weight%, Ti oxide: 20 to
90%, Al 2 O 3: 70% or less, Ca oxide, the sum of one or two of REM oxides: 5 to 50%, MnO: oxide having a composition of inclusions of 15% or less After heating the steel material in which inclusions are dispersed to a heating temperature of 950 to 1250 ° C, the cumulative rolling reduction in the temperature range of 950 ° C or less is 20% or more.
A method for producing a steel material having excellent toughness in a weld heat-affected zone, characterized by performing hot rolling at a rolling end temperature of 800 ° C. or higher. , Cu: 0.05-2.0%, Ni: 0.05-1.5%, Cr: 0.
05-1.0%, Mo: 0.02-0.7%, V: 0.005-0.1%,
One or more of these may be contained.

【0021】また、本発明は、重量%で、C:0.001 〜
0.03%、Si:1.0 %以下、Mn:0.8〜3.0 %、Nb:0.005
〜0.10%、B:0.0003〜0.0050%、Ti:0.005 〜0.050
%を含み、かつTi含有量とAl含有量の比、Ti/Alが5.0
以上を満足し、さらに、Ca:0.0010〜0.0100%、REM
:0.0010%〜0.0100%のうち1種または2種を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
酸化物系介在物として、重量%で、Ti酸化物:20〜90
%、Al2O3 :70%以下、Ca酸化物、REM 酸化物のいずれ
か1種または2種の合計:5〜50%、MnO :15%以下か
らなる介在物組成を有する酸化物系介在物を分散させた
鋼素材に、加熱温度:950 〜1250℃の範囲に加熱したの
ち、950 ℃以下の温度域での累積圧下量を20%以上、圧
延終了温度を800 ℃以上とする熱間圧延を施し、ついで
冷却速度:2〜50℃/s 、冷却停止温度:600 ℃以下と
する加速冷却を施すことを特徴とする溶接熱影響部靱性
に優れた鋼材の製造方法であり、また、本発明では、前
記組成に加えてさらに、重量%で、Cu:0.05〜2.0 %、
Ni:0.05〜1.5 %、Cr:0.05〜1.0 %、Mo:0.02〜0.7
%、V:0.005 〜0.1 %、のうちの1種または2種以上
を含有してもよい。
In the present invention, C: 0.001 to 100% by weight.
0.03%, Si: 1.0% or less, Mn: 0.8 to 3.0%, Nb: 0.005
~ 0.10%, B: 0.0003 ~ 0.0050%, Ti: 0.005 ~ 0.050
% And the ratio of Ti content to Al content, Ti / Al is 5.0
Satisfies the above, Ca: 0.0010-0.0100%, REM
: Containing one or two of 0.0010% to 0.0100%, having a composition consisting of balance Fe and inevitable impurities,
As oxide-based inclusions, Ti oxide: 20 to 90% by weight
%, Al 2 O 3 : 70% or less, Ca oxide or REM oxide, one or two of them in total: 5 to 50%, MnO: 15% or less After heating the steel material in which the material is dispersed to a heating temperature of 950 to 1250 ° C, the cumulative reduction in the temperature range of 950 ° C or less is 20% or more and the rolling end temperature is 800 ° C or more. A method for producing a steel material having excellent toughness in the heat affected zone of a welding, characterized by rolling, followed by accelerated cooling at a cooling rate of 2 to 50 ° C./s and a cooling stop temperature of 600 ° C. or less. In the present invention, Cu: 0.05 to 2.0% by weight in addition to the above composition,
Ni: 0.05-1.5%, Cr: 0.05-1.0%, Mo: 0.02-0.7
%, V: 0.005 to 0.1%.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】まず、鋼素材における化学組成の
限定理由について説明する。なお、以下組成についての
%は重量%を意味する。 C:0.001 〜0.03% Cは、鋼の強度を増加させる元素であり、所望の強度を
確保するためには0.001 %以上の含有量が必要である。
また、鋼の溶接性を損なわず平衡状態でパーライト相の
生成をなくすためにC含有量の上限を0.03%とした。な
お、好ましくは0.002 〜0.02%の範囲である。
First, the reasons for limiting the chemical composition of a steel material will be described. In the following, “%” in the composition means “% by weight”. C: 0.001 to 0.03% C is an element that increases the strength of steel, and a content of 0.001% or more is necessary to secure desired strength.
Further, the upper limit of the C content is set to 0.03% in order to eliminate the formation of the pearlite phase in an equilibrium state without impairing the weldability of the steel. Incidentally, the content is preferably in the range of 0.002 to 0.02%.

【0023】Si:1.0 %以下 Siは、冷却条件によらず固溶強化により鋼の強度を増加
させるのに有効な元素であるが、しかし、1.0 %を超え
て含有すると、母材靭性を著しく劣化させる。このた
め、Siは1.0 %以下に限定した。なお、好ましくは0.60
%以下である。 Mn:0.8 〜3.0 % Mnは、極低C域における鋼の連続冷却変態挙動に大きく
影響する元素であり、極低C域でベイナイト組織を得る
ためには0.8 %以上の含有を必要とする。しかし、3.0
%を超えて含有すると、母材靭性を劣化させる。このた
め、Mnは0.8 〜3.0 の範囲に限定した。なお、好ましく
は、1.0 〜2.5 %である。
Si: 1.0% or less Si is an effective element for increasing the strength of steel by solid solution strengthening irrespective of cooling conditions. However, if it exceeds 1.0%, the base metal toughness will be remarkably increased. Deteriorate. For this reason, Si was limited to 1.0% or less. Incidentally, preferably 0.60
% Or less. Mn: 0.8 to 3.0% Mn is an element that greatly affects the continuous cooling transformation behavior of steel in the extremely low C region. To obtain a bainite structure in the extremely low C region, the content of Mn is required to be 0.8% or more. But 3.0
%, The base material toughness is deteriorated. For this reason, Mn was limited to the range of 0.8 to 3.0. Incidentally, the content is preferably 1.0 to 2.5%.

【0024】Nb:0.005 〜0.10% Nbは、Mnと同様、極低C域における鋼の連続冷却変態挙
動に大きく影響する元素であり、極低C域でベイナイト
組織を得るためには0.005 %以上の含有を必要とする。
しかし、0.10%を超える含有は、母材靱性を劣化させ
る。このため、Nbは0.005 〜0.10%の範囲に限定した。
なお、好ましくは、0.01〜0.08%である。
Nb: 0.005 to 0.10% Nb, like Mn, is an element that greatly affects the continuous cooling transformation behavior of steel in the extremely low C region. To obtain a bainite structure in the extremely low C region, Nb is 0.005% or more. Is required.
However, the content exceeding 0.10% deteriorates the base material toughness. For this reason, Nb was limited to the range of 0.005 to 0.10%.
In addition, Preferably, it is 0.01 to 0.08%.

【0025】B:0.0003〜0.0050% Bは、Mn、Nbと同様、極低C域における鋼の連続冷却変
態挙動に大きく影響する元素であり、極低C域でベイナ
イト組織を得るためには0.0003%以上の含有を必要とす
る。しかし、0.0050%を超える含有は、効果が飽和し、
含有量に見合う効果が期待できない。このため、Bは0.
0003〜0.0050%の範囲に限定した。なお、溶接部靭性を
考慮すると、0.0010〜0.0030%の範囲が好ましい。
B: 0.0003% to 0.0050% B, like Mn and Nb, is an element that greatly affects the continuous cooling transformation behavior of steel in the extremely low C region, and 0.0003% to obtain a bainite structure in the extremely low C region. % Or more is required. However, if the content exceeds 0.0050%, the effect is saturated,
The effect corresponding to the content cannot be expected. Therefore, B is 0.
It was limited to the range of 0003 to 0.0050%. In consideration of weld toughness, the range of 0.0010 to 0.0030% is preferable.

【0026】Ti:0.005 〜0.050 % Tiは、本発明で重要な元素の1つである。Ti脱酸を行
い、Ti脱酸により生成する酸化物を有効に利用すること
が本発明の最も重要な要素である。鋼中に分散したTi酸
化物は、結晶粒ピン止め効果によりオーステナイト粒成
長を抑制する効果を有する。また、脱酸後に鋼中に残存
したTiは、その後の冷却過程においてTiNを生成する。T
iN はHAZ部のオーステナイト粒の粗大化抑制に寄与
し、HAZ靱性を向上させる。また、鋼中のNを固定す
ることにより、極低Cベイナイト鋼を得るために重要な
BをBNとさせることなく確保することも可能となる。こ
れらの効果を得るためには、0.005 %以上のTiを含有す
る必要があるが、0.050 %を超えての含有は、固溶Tiの
増加あるいはTi炭化物が析出し、母材およびHAZ靱性
を劣化させる。このため、Tiは0.005 〜0.050 %の範囲
に限定した。
Ti: 0.005 to 0.050% Ti is one of the important elements in the present invention. The most important element of the present invention is to perform Ti deoxidation and to effectively use the oxide generated by Ti deoxidation. The Ti oxide dispersed in the steel has an effect of suppressing austenite grain growth by a crystal grain pinning effect. Further, Ti remaining in the steel after deoxidation generates TiN in the subsequent cooling process. T
iN contributes to the suppression of coarsening of austenite grains in the HAZ portion and improves HAZ toughness. Further, by fixing N in the steel, it becomes possible to secure B important for obtaining extremely low C bainite steel without changing it to BN. In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.005% or more of Ti, but if it exceeds 0.050%, the increase of solid solution Ti or the precipitation of Ti carbide deteriorates the base material and HAZ toughness. Let it. For this reason, Ti was limited to the range of 0.005 to 0.050%.

【0027】Ti/Al:5.0 以上 本発明では、Ti脱酸し、Al2O3 クラスターを生成させな
いために、Ti/Alを5.0 以上とする。Ti−Al−O 平衡か
ら、Ti/Alが5.0 未満ではAl2O3 クラスターが生成し、
酸化物系介在物の均一微細分散ができなくなる。なお、
好ましくは、Ti/Alは6.0 以上である。
Ti / Al: 5.0 or more In the present invention, Ti / Al is set to 5.0 or more in order to prevent deoxidation of Ti and generation of Al 2 O 3 cluster. From the Ti-Al-O equilibrium, if Ti / Al is less than 5.0, Al 2 O 3 clusters are formed,
Oxide-based inclusions cannot be uniformly and finely dispersed. In addition,
Preferably, Ti / Al is at least 6.0.

【0028】Ca:0.0010〜0.010 %、REM :0.0010〜0.
010 %のうち1種または2種 Ca、REM は、介在物の低融点化や濡れ性改善に寄与し、
脱酸生成物の微細均一分散を実現するために必須となる
元素である。このためには、それぞれ0.0010%以上の含
有が必要となるが、一方、それぞれ0.010 %を超えての
含有は、鋼の清浄性を低下させ、母材靱性を損ねる。こ
のため、Ca、REM はそれぞれ0.0010〜0.010 %の範囲に
限定した。
Ca: 0.0010-0.010%, REM: 0.0010-0.
One or two of Ca and REM of 010% contribute to lowering the melting point of inclusions and improve wettability.
It is an essential element for realizing fine and uniform dispersion of the deoxidation product. For this purpose, the content of each of them is required to be 0.0010% or more. On the other hand, the content of each exceeding 0.010% decreases the cleanliness of the steel and impairs the base metal toughness. For this reason, Ca and REM were each limited to the range of 0.0010 to 0.010%.

【0029】Cu:0.05〜2.0 %、Ni:0.05〜1.5 %、C
r:0.05〜1.0 %、Mo:0.02〜0.7 %、V:0.005 〜0.1
%のうちの1種または2種以上 Cu、Ni、Cr、Mo、Vは、鋼の強度を上昇させるために必
要に応じ1種または2種以上を含有できる。Cu、Ni、C
r、Mo、Vは、いずれも焼入性向上に有効な元素であ
り、極低C域でのベイナイト変態を促進させ、ベイナイ
ト変態時に生じる変態歪を増大させ転位密度を増加させ
ることにより、鋼の強度を増加させる効果を有する。こ
のような効果は、Cu、Ni、Crでは0.05%以上、Moでは0.
02%以上、Vでは0.005 %以上の含有で認められる。一
方、Cuを2.0 %、Niを1.5 %、Vを0.1 %超えて含有す
ると、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できな
くなり経済的に不利となる。このため、Cuは0.05〜2.0
%、Niは0.05〜1.5 %、Vは0.005 〜0.1 %の範囲に限
定するのが好ましい。また、Cr、Moをそれぞれ1.0 %、
0.7 %を超えて含有すると、溶接性や靱性が劣化する。
このため、Crは0.05〜0.50%、Moは0.02〜0.20%の範囲
に限定するのが好ましい。
Cu: 0.05-2.0%, Ni: 0.05-1.5%, C
r: 0.05 to 1.0%, Mo: 0.02 to 0.7%, V: 0.005 to 0.1
%, One or more of Cu, Ni, Cr, Mo, and V may contain one or more of them as necessary to increase the strength of the steel. Cu, Ni, C
r, Mo, and V are all effective elements for improving hardenability. They promote bainite transformation in the extremely low C region, increase transformation strain generated during bainite transformation, and increase dislocation density. Has the effect of increasing the strength of Such an effect is at least 0.05% for Cu, Ni, and Cr, and 0.1% for Mo.
It is recognized at a content of not less than 02% and not less than 0.005% in V. On the other hand, if the content exceeds 2.0% of Cu, 1.5% of Ni and 0.1% of V, the effect saturates and the effect corresponding to the content cannot be expected, resulting in an economic disadvantage. Therefore, Cu is 0.05-2.0
%, Ni is preferably in the range of 0.05 to 1.5%, and V is preferably in the range of 0.005 to 0.1%. In addition, Cr and Mo are each 1.0%,
If the content exceeds 0.7%, the weldability and toughness deteriorate.
Therefore, it is preferable that Cr is limited to the range of 0.05 to 0.50% and Mo is limited to the range of 0.02 to 0.20%.

【0030】上記した成分以外の残部はFeおよび不可避
的不純物である。不可避的不純物としては、Al:0.005
%以下、P:0.03%以下、S:0.004 %以下、N:0.00
6 %以下が許容できる。なお、Alは脱酸剤として作用す
るが、本発明では予備脱酸剤としてTi脱酸前のO濃度を
調整するために用いることができる。しかし、多量に添
加すると介在物中のAl2O3 濃度が増加し、大型クラスタ
ー介在物を生成したり、ノズル詰まりの原因となる。こ
のため、Alは、0.005 %以下とするのが好ましい。
The balance other than the above components is Fe and inevitable impurities. As an inevitable impurity, Al: 0.005
%, P: 0.03% or less, S: 0.004% or less, N: 0.00
Less than 6% is acceptable. Although Al acts as a deoxidizing agent, in the present invention, it can be used as a preliminary deoxidizing agent to adjust the O concentration before deoxidizing Ti. However, when added in a large amount, the concentration of Al 2 O 3 in the inclusions increases, causing large cluster inclusions and clogging of the nozzle. Therefore, the content of Al is preferably set to 0.005% or less.

【0031】上記した組成の溶鋼を、Ti脱酸して溶製す
る。なお、Alによる予備脱酸を行ってもよいのは言うま
でもない。溶製方法は、とくに限定されないが、転炉、
電気炉、真空溶解炉等の通常公知の溶製方法がいずれも
好適に利用できる。なお、脱酸方法をTi脱酸とすること
により、脱酸生成物がTi酸化物主体の介在物となる。脱
酸生成物(酸化物系介在物)組成の調整は、合金元素の
添加量と予備脱酸の手順によるのが好ましい。
The molten steel having the above-described composition is melted by deoxidizing Ti. It goes without saying that preliminary deoxidation with Al may be performed. The smelting method is not particularly limited.
Any commonly known melting method such as an electric furnace and a vacuum melting furnace can be suitably used. When the deoxidation method is Ti deoxidation, the deoxidized product becomes an inclusion mainly composed of Ti oxide. The composition of the deoxidation product (oxide-based inclusion) is preferably adjusted by the amount of alloying element added and the procedure of preliminary deoxidation.

【0032】溶鋼は、ついで連続鋳造法、造塊法等の通
常公知の鋳造方法がいずれも好適に利用でき、スラブ等
の圧延用鋼素材に鋳造される。本発明では、鋼素材中に
酸化物系介在物を微細分散させる。微細分散される酸化
物系介在物は、Ti酸化物を主体とする、重量%で、Ti酸
化物:20〜90%、Al20 3 :70%以下、Ca酸化物、REM 酸
化物のうちの1種または2種の合計:5 〜50%、MnO :
15%以下からなる介在物組成を有する。
The molten steel is then passed through a continuous casting method, an ingot casting method, or the like.
Any of the commonly known casting methods can be suitably used, such as slabs and the like.
Of steel for rolling. In the present invention, the steel material
Oxide-based inclusions are finely dispersed. Finely dispersed oxidation
Material inclusions are mainly composed of Ti oxides, and
Compound: 20-90%, AlTwo0 Three: 70% or less, Ca oxide, REM acid
Of one or two of the compounds: 5-50%, MnO:
It has an inclusion composition of 15% or less.

【0033】Ti酸化物:20〜90% Ti酸化物は、溶接熱影響部でのオーステナイト粒の粗大
化を抑制する結晶粒ピン止め効果を有する。このため、
本発明では、酸化物系介在物をTi酸化物を主体とする組
成とする。このためには、酸化物系介在物中のTi酸化物
の濃度は20%以上である。20%未満では、結晶粒ピン止
め効果が期待できない。一方、酸化物系介在物中のTi酸
化物の濃度が90%を超えると、酸化物系介在物の融点が
高温となり、浸漬ノズル壁への介在物の付着が起きやす
くなり、ノズル詰まりが発生しやすくなる。このため、
酸化物系介在物中のTi酸化物の濃度は20〜90%に限定す
る。なお、好ましくは、50〜85%である。また、本発明
でいう、Ti酸化物はTiO2、Ti2O3 等が好適である。
Ti oxide: 20 to 90% Ti oxide has a crystal grain pinning effect of suppressing coarsening of austenite grains in the heat affected zone. For this reason,
In the present invention, the oxide-based inclusion has a composition mainly composed of Ti oxide. For this purpose, the concentration of the Ti oxide in the oxide-based inclusion is 20% or more. If it is less than 20%, a crystal grain pinning effect cannot be expected. On the other hand, if the concentration of Ti oxide in the oxide-based inclusions exceeds 90%, the melting point of the oxide-based inclusions becomes high, and the inclusion of the inclusions on the immersion nozzle wall is likely to occur, causing nozzle clogging. Easier to do. For this reason,
The concentration of Ti oxide in oxide-based inclusions is limited to 20 to 90%. In addition, Preferably, it is 50-85%. Further, TiO 2 , Ti 2 O 3 and the like are preferable as the Ti oxide in the present invention.

【0034】Al203 :70%以下 Al203 は、大形クラスター介在物を形成しやすく、酸化
物系介在物の均一、微細分散を阻害する。このため、本
発明では酸化物系介在物中のAl203 濃度をできるだけ低
減するのが好ましい。酸化物系介在物中のAl203 濃度が
70%を超えると、介在物の溶鋼との濡れ性を低下させ、
さらにはノズル詰まりが顕著となる。このようなことか
ら、酸化物系介在物中のAl203 濃度は70%以下とする。
Al 2 O 3 : 70% or less Al 2 O 3 easily forms large cluster inclusions and hinders uniform and fine dispersion of oxide-based inclusions. Therefore, in the present invention, it is preferable to reduce the Al 2 O 3 concentration in the oxide-based inclusions as much as possible. Al 2 O 3 concentration in oxide-based inclusions
When it exceeds 70%, the wettability of inclusions with molten steel is reduced,
Furthermore, nozzle clogging becomes remarkable. For these reasons, the Al 2 O 3 concentration in the oxide-based inclusions is set to 70% or less.

【0035】Ca酸化物、REM 酸化物のうちの1種または
2種の合計:5 〜50% 本発明では、酸化物系介在物の融点を低下させるため、
酸化物系介在物中にCa酸化物(CaO )、REM 酸化物のう
ちの1種または2種を合計で5%以上含有させる。ま
た、Ca、REM は、Sと結合して硫化物を形成しやすいた
め、酸化物系介在物中のCa酸化物(CaO )、REM 酸化物
の濃度が50wt%を超えて高くなると、介在物周囲にCaS
、REM 硫化物が形成される。このため、介在物の粗大
化を招くとともに、酸化物系介在物の結晶粒ピン止め能
が低下する。このようなことから、酸化物系介在物中の
Ca酸化物、REM 酸化物のうちの1種または2種を、合計
で5〜50%の範囲に限定した。
Total of one or two of Ca oxide and REM oxide: 5 to 50% In the present invention, in order to lower the melting point of oxide-based inclusions,
One or two of Ca oxide (CaO 2) and REM oxide are contained in the oxide-based inclusions in a total amount of 5% or more. Also, since Ca and REM easily combine with S to form a sulfide, if the concentration of Ca oxide (CaO) or REM oxide in the oxide-based inclusions exceeds 50 wt%, the inclusions will be reduced. CaS around
, REM sulfide is formed. For this reason, the inclusions are coarsened, and the ability to pin the crystal grains of the oxide-based inclusions is reduced. From these facts, oxide inclusions
One or two of Ca oxide and REM oxide are limited to a range of 5 to 50% in total.

【0036】MnO :15%以下 MnO は、Ti酸化物の結晶粒ピン止め能を低下させる作用
を有する。このため、酸化物系介在物中のMnO を15%以
下に限定する。なお、本発明の鋼材では、酸化物系介在
物の含有量は0.005 〜0.025 重量%とするのが好まし
い。また、含有される酸化物系介在物の大きさは3μm
以下とするのが好ましい。3μm を超えると、オーステ
ナイト粒粗大化抑制能が低下する。
MnO: 15% or less MnO has an effect of reducing the crystal grain pinning ability of Ti oxide. For this reason, MnO 2 in oxide-based inclusions is limited to 15% or less. In the steel material of the present invention, the content of oxide inclusions is preferably set to 0.005 to 0.025% by weight. The size of the oxide-based inclusions contained is 3 μm
It is preferable to set the following. If it exceeds 3 μm, the ability to suppress austenite grain coarsening will decrease.

【0037】また、本発明では、介在物の量は、光学顕
微鏡による清浄度試験、あるいは抽出残渣の定量によっ
て、また、介在物の組成は、走査型電子顕微鏡(SE
M)を用い、EDXによる定量分析という手順で、測定
するものとする。圧延用鋼素材は、950 〜1250℃の温度
に再加熱されるか、あるいは再加熱されることなく熱間
圧延を施され、鋼材とされる。次に、熱間圧延条件の限
定理由について説明する。
In the present invention, the amount of inclusions is determined by a cleanliness test using an optical microscope or by quantification of an extraction residue, and the composition of the inclusions is determined by a scanning electron microscope (SE).
M), and measurement is performed by a procedure called quantitative analysis using EDX. The steel material for rolling is reheated to a temperature of 950 to 1250 ° C., or hot rolled without being reheated to be a steel material. Next, the reasons for limiting the hot rolling conditions will be described.

【0038】加熱温度:950 〜1250℃ 加熱温度が、950 ℃未満では、添加したNbが完全に固溶
しないため、鋼の連続冷却変態におよぼすNbの効果が十
分に得られない。一方、加熱温度が、1250℃を超える
と、オーステナイト粒が著しく粗大化し、圧延後の組織
が粗大となり、靭性が低下する。このため、加熱温度は
950 〜1250℃の範囲に限定した。なお、好ましくは950
〜1200℃である。また、Nbが完全に固溶していれば、再
加熱することなく熱間圧延を施してもよい。
Heating temperature: 950 to 1250 ° C. If the heating temperature is lower than 950 ° C., the added Nb does not completely form a solid solution, so that the effect of Nb on the continuous cooling transformation of steel cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1250 ° C., the austenite grains become extremely coarse, the structure after rolling becomes coarse, and the toughness decreases. Therefore, the heating temperature is
Limited to the range of 950-1250 ° C. Preferably, 950
~ 1200 ° C. If Nb is completely dissolved, hot rolling may be performed without reheating.

【0039】950 ℃以下の温度域での累積圧下量:20%
以上 950 ℃以下の温度域、すなわち未再結晶温度域における
圧下量の増加は、オーステナイト粒から変態するベイナ
イトのパケットサイズを微細にし、ベイナイト組織の靭
性を向上させる。なお、パケットとは、ラスの集積した
組織単位をいう。また、未再結晶温度域における圧下量
の増加は、オーステナイト粒を伸展させるとともに、オ
ーステナイト粒内に蓄積される転位密度を増加させる。
そのため、変態時に転位の一部が変態後のベイナイト組
織に受け継がれ、さらに強度を増加させる。このような
効果は、950 ℃以下の温度域での累積圧下量が20%以上
で、累積圧下量に応じ顕著となる。このため、 950℃以
下の温度域での累積圧下量を20%以上に限定した。
Cumulative rolling reduction in a temperature range of 950 ° C. or less: 20%
The increase in the rolling reduction in the temperature range of 950 ° C. or lower, that is, the non-recrystallization temperature range, makes the packet size of bainite transformed from austenite grains fine, and improves the toughness of the bainite structure. Note that a packet refers to an organizational unit in which laths are accumulated. In addition, an increase in the amount of reduction in the non-recrystallization temperature range increases the austenite grains and increases the dislocation density accumulated in the austenite grains.
Therefore, at the time of transformation, part of the dislocation is inherited by the bainite structure after transformation, and the strength is further increased. Such an effect becomes remarkable according to the cumulative rolling reduction when the cumulative rolling reduction in the temperature range of 950 ° C. or less is 20% or more. For this reason, the cumulative rolling reduction in the temperature range of 950 ° C or less was limited to 20% or more.

【0040】熱間圧延終了温度:800 ℃以上 熱間圧延終了温度が低温になるにしたがい、圧延加工に
よりオーステナイト粒に導入される歪(転位)が粒内に
蓄積される割合が増加し、それにより変態後のベイナイ
ト組織への転位の受け継ぎ量が著しく増加するため、強
度が増加する。しかし、熱間圧延終了温度を800 ℃未満
としても強度の増加傾向は飽和するうえ、変形抵抗の増
加により圧延能率が低下する。このため、本発明では、
圧延終了温度を800 ℃以上に限定した。
Hot rolling end temperature: 800 ° C. or higher As the hot rolling end temperature becomes lower, the rate at which strains (dislocations) introduced into austenite grains by rolling are accumulated in the grains increases. As a result, the inherited amount of dislocations to the bainite structure after transformation is significantly increased, so that the strength is increased. However, even if the hot-rolling end temperature is less than 800 ° C., the tendency of the increase in strength is saturated, and the rolling efficiency decreases due to the increase in deformation resistance. Therefore, in the present invention,
The rolling end temperature was limited to 800 ° C. or higher.

【0041】本発明では、熱間圧延後、空冷するか、あ
るいはさらに加速冷却を施してもよい。肉厚10〜150 mm
の鋼材の空冷時の冷却速度は、およそ1.0 ℃/s〜0.05
℃/sである。本発明の鋼材は、この程度の冷却速度範
囲内では、材質ばらつきのないベイナイト組織となる。
このため、本発明では、熱間圧延後の冷却は空冷として
も何ら問題もない。なお、熱間圧延後、加速冷却するこ
とにより、生成するベイナイト組織が微細化し、なお一
層の靱性改善が図れる。
In the present invention, after hot rolling, air cooling or further accelerated cooling may be performed. Wall thickness 10-150 mm
The cooling rate of the steel material during air cooling is approximately 1.0 ° C./s to 0.05 ° C.
° C / s. The steel material of the present invention has a bainite structure with no material variation within such a cooling rate range.
Therefore, in the present invention, there is no problem even if the cooling after the hot rolling is air cooling. By performing accelerated cooling after hot rolling, the generated bainite structure is refined, and the toughness can be further improved.

【0042】加速冷却条件は、冷却速度:2〜50℃/s
、冷却停止温度:600 ℃以下とするのが好ましい。冷
却速度が2℃/s未満では、ベイナイト組織のなお一層
の微細化は得られず加速冷却する効果が少ない。また、
50℃/sを超える冷却速度は工業的に実現するのが困難
である。このため、加速冷却の冷却速度は2〜50℃/s
の範囲とするのが好ましい。
The accelerated cooling conditions are as follows: cooling rate: 2 to 50 ° C./s
The cooling stop temperature is preferably set to 600 ° C. or lower. If the cooling rate is less than 2 ° C./s, further refinement of the bainite structure cannot be obtained, and the effect of accelerated cooling is small. Also,
Cooling rates exceeding 50 ° C./s are difficult to achieve industrially. Therefore, the cooling rate of the accelerated cooling is 2 to 50 ° C./s.
It is preferable to set it in the range.

【0043】また、冷却停止温度が600 ℃を超えると、
加速冷却の効果が小さく靭性改善効果が小さい。このた
め、冷却停止温度を600 ℃以下とするのが好ましい。
When the cooling stop temperature exceeds 600 ° C.,
The effect of accelerated cooling is small and the effect of improving toughness is small. For this reason, the cooling stop temperature is preferably set to 600 ° C. or lower.

【0044】[0044]

【実施例】表1に示す組成の鋼を真空溶解炉で溶製し
た。なお、酸化物系介在物の組成は、主として、Ti/Al
のバランスと、Ca、REM の添加量を変化して調整した。
また、ノズルを用いて取鍋から溶鋼を鋳型内に注入し鋼
塊とした。鋳造中のノズル内の介在物の付着状況につい
て、鋳造後ノズル内を目視観察して介在物の付着の有無
も調査した。
EXAMPLES Steel having the composition shown in Table 1 was melted in a vacuum melting furnace. The composition of the oxide-based inclusion is mainly Ti / Al
And the amounts of Ca and REM added were adjusted.
In addition, molten steel was injected into the mold from a ladle using a nozzle to form a steel ingot. Regarding the state of adhesion of inclusions in the nozzle during casting, the inside of the nozzle was visually observed after casting, and the presence / absence of inclusions was also investigated.

【0045】なお、比較例として、酸化物系介在物の組
成を本発明範囲から外れて、Ti酸化物を多くするには、
Al脱酸せず、かつTi/Alを大きく、CaO 、REM 酸化物を
多くするには、CaあるいはREM の添加量を多くし、Al2O
3 を多くするには、Ti/Alを小さくし、MnO を多くする
には、Mnによる予備脱酸を行うとともにAl、Ti、Caの添
加量を少なくすることによった。
As a comparative example, to make the composition of the oxide-based inclusions out of the range of the present invention and increase the amount of Ti oxide,
In order not to deoxidize Al, increase Ti / Al, and increase CaO and REM oxides, increase the amount of Ca or REM added and increase the amount of Al 2 O
In order to increase the number 3 , the ratio of Ti / Al was decreased, and to increase the amount of MnO 2, preliminary deoxidation with Mn was performed and the addition amount of Al, Ti, and Ca was decreased.

【0046】これら鋼塊を分塊圧延により100mm 厚のス
ラブとした。ついで、表2に示す条件の熱間圧延を施
し、熱間圧延後表2に示す条件で冷却し板厚30mmの鋼板
とした。得られた鋼板について、母材の引張試験、シャ
ルピー衝撃試験を実施した。また、厚み方向の強度ばら
つきを評価するため、得られた鋼板の断面硬さを表面よ
り2mmピッチで測定し厚み方向の硬さ分布を調査した。
さらにHAZ部の靭性(再現HAZ部の靱性)を評価す
るために、鋼板から採取した試験片に1350℃に加熱後、
800 ℃から500 ℃まで300 sec で冷却する熱サイクル
(500kJ/cmの入熱量で溶接した溶接継手HAZ部の熱履
歴に相当)を施したのち、シャルピー試験片を採取し、
−40℃でのシャルピー吸収エネルギー(vE-40 )を測定
した。なお、圧延のまま材から試験材を採取し、鋼材中
の酸化物系介在物の組成を調査した。組成の分析方法
は、前記したように、SEM に付属するEDXによる定量
分析法によった。これらの結果は、表3に示す。
These ingots were slab-rolled into 100 mm thick slabs. Then, hot rolling was performed under the conditions shown in Table 2, and after hot rolling, the steel was cooled under the conditions shown in Table 2 to obtain a steel sheet having a thickness of 30 mm. The obtained steel plate was subjected to a tensile test and a Charpy impact test of the base material. Further, in order to evaluate the strength variation in the thickness direction, the cross-sectional hardness of the obtained steel sheet was measured at a pitch of 2 mm from the surface, and the hardness distribution in the thickness direction was investigated.
Further, in order to evaluate the toughness of the HAZ portion (the toughness of the reproduced HAZ portion), a test piece taken from a steel sheet was heated to 1350 ° C.
After a heat cycle of cooling from 800 ° C to 500 ° C in 300 sec (corresponding to the heat history of the welded joint HAZ welded with a heat input of 500 kJ / cm), a Charpy test specimen was collected.
The Charpy absorbed energy (vE -40 ) at -40 ° C was measured. In addition, the test material was sampled from the as-rolled material, and the composition of oxide-based inclusions in the steel material was investigated. As described above, the composition was analyzed by a quantitative analysis method using EDX attached to the SEM. These results are shown in Table 3.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】本発明例は、高強度、高靭性を有し、ま
た、本発明例の再現HAZ部は、−40℃でのシャルピー
衝撃試験において、200J以上の高い吸収エネルギーを示
している。また、加速冷却を適用した本発明例は、母材
の靭性が空冷材に比べ、一層向上している。一方、本発
明の範囲を外れる比較例は、母材特性、あるいは再現H
AZ部の靱性が低下している。成分・介在物組成が本発
明範囲から外れる鋼材No. 15〜No.19 は、再現HAZ部
のvE-40 が100J未満と低く、また鋼材No. 15〜No. 17、
No.19は、Ti酸化物濃度、Al2O3 濃度あるいはTi/Alが
本発明範囲外であり、ノズル詰まりが生じている。ま
た、C、Nb、Bのいずれかが本発明範囲を外れる鋼材N
o. 20、No. 21、No. 22は、厚み方向の硬さ分布、強
度、母材靭性、HAZ部靭性のすべてが良好な鋼材とは
なっていない。
The example of the present invention has high strength and high toughness, and the reproduced HAZ portion of the example of the present invention shows a high absorption energy of 200 J or more in a Charpy impact test at -40 ° C. Further, in the example of the present invention to which accelerated cooling is applied, the toughness of the base material is further improved as compared with the air-cooled material. On the other hand, the comparative examples out of the range of the present invention show the base material characteristics or the reproduction H
The toughness of the AZ part is reduced. Steel materials No. 15 to No. 19 whose components and inclusions deviate from the range of the present invention have vE- 40 of the reproduced HAZ part as low as less than 100 J, and steel materials No. 15 to No. 17,
In No. 19, the concentration of Ti oxide, the concentration of Al 2 O 3 or the concentration of Ti / Al were out of the range of the present invention, and nozzle clogging occurred. In addition, any one of C, Nb, and B is out of the range of the present invention.
In o. 20, No. 21, and No. 22, the hardness distribution in the thickness direction, strength, base metal toughness, and HAZ toughness are not all satisfactory steel materials.

【0051】また、圧延条件が本発明範囲を外れる鋼材
No.2、No.7は、母材強度、母材靭性のいずれかが劣化し
ている。鋼材No.4(本発明例)より、80℃だけ圧延終了
温度を低下させた鋼材No. 23の母材強度靱性は、鋼材N
o. 4とほぼ同一であり、母材特性が飽和している。圧
延終了温度を800 ℃未満としても、圧延能率が低下する
のみで、特性上の利点はない。
Further, a steel material whose rolling conditions are out of the range of the present invention.
In No. 2 and No. 7, either the base metal strength or the base metal toughness was deteriorated. Compared with steel No. 4 (Example of the present invention), the base material strength toughness of steel No. 23 in which the rolling end temperature was lowered by 80 ° C.
o. Approximately the same as 4 and the base material characteristics are saturated. Even if the rolling end temperature is lower than 800 ° C., only the rolling efficiency is reduced and there is no advantage in characteristics.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、厚み方向で材質ばらつ
きが少なく、かつ、−40℃における衝撃吸収エネルギー
の高い、溶接熱影響部靱性に優れた鋼材を安価に製造で
き、産業上格段の効果を奏する。本発明は、厚鋼板分野
に限らず、形鋼、棒鋼分野においても有利に適合する。
According to the present invention, it is possible to inexpensively produce a steel material having a small material variation in the thickness direction, a high impact absorption energy at −40 ° C., and an excellent toughness of the weld heat affected zone. It works. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is advantageously applicable not only to the field of thick steel plates but also to the fields of section steel and steel bars.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】鋼材引張特性と熱間圧延後冷却速度との関係を
示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between steel material tensile properties and a cooling rate after hot rolling.

【図2】酸化物系介在物組成の好適範囲を示す3元状態
図である。
FIG. 2 is a ternary phase diagram showing a preferable range of an oxide-based inclusion composition.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 文丸 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 天野 虔一 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Fターム(参考) 4K032 AA01 AA02 AA04 AA08 AA11 AA14 AA15 AA16 AA17 AA19 AA22 AA23 AA24 AA31 AA35 AA36 AA40 BA01 BA02 CA01 CA02 CA03 CB02 CC03 CC04 CD02 CD03 CD05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Fumimaru Kawabata 1-chome, Mizushima-Kawasaki-dori, Kurashiki-shi, Okayama Pref. 1-chome (without address) Mizushima Works, Kawasaki Steel Co., Ltd. F-term (reference) 4K032 AA01 AA02 AA04 AA08 AA11 AA14 AA15 AA16 AA17 AA19 AA22 AA23 AA24 AA31 AA35 AA36 AA40 BA01 BA02 CA03 CD03 CD02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%で、 C:0.001 〜0.03%、 Si:1.0 %以下、 Mn:0.8 〜3.0 %、 Nb:0.005 〜0.10%、 B:0.0003〜0.0050%、 Ti:0.005 〜0.050 % を含み、かつTi含有量とAl含有量の比、Ti/Alが5.0 以
上を満足し、さらに、Ca:0.0010〜0.0100%、REM :0.
0010%〜0.0100%のうち1種または2種を含有し、残部
Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、酸化物系
介在物として、重量%で、Ti酸化物:20〜90%、Al
2O3 :70%以下、Ca酸化物、REM 酸化物のいずれか1種
または2種の合計:5〜50%、MnO :15%以下からなる
介在物組成を有する酸化物系介在物を分散させた鋼素材
を、950 〜1250℃の温度範囲に加熱したのち、950 ℃以
下の温度域での累積圧下量を20%以上、圧延終了温度を
800 ℃以上とする熱間圧延を施すことを特徴とする溶接
熱影響部靱性に優れた鋼材の製造方法。
C. 0.001 to 0.03%, Si: 1.0% or less, Mn: 0.8 to 3.0%, Nb: 0.005 to 0.10%, B: 0.0003 to 0.0050%, Ti: 0.005 to 0.050% by weight%. And the ratio of Ti content to Al content, Ti / Al satisfies 5.0 or more, Ca: 0.0010 to 0.0100%, REM: 0.
Contains one or two of 0010% to 0.0100%, with the balance being
It has a composition consisting of Fe and unavoidable impurities, and as oxide-based inclusions, by weight%, Ti oxide: 20-90%, Al
2 O 3 : 70% or less, Ca oxide or REM oxide, one or two kinds in total: 5 to 50%, and MnO: 15% or less. After heating the steel material to a temperature range of 950 to 1250 ° C, the cumulative reduction in the temperature range of 950 ° C or less is 20% or more, and the rolling end temperature is
A method for producing a steel material having excellent toughness in a heat-affected zone of a weld, characterized by performing hot rolling at 800 ° C. or higher.
【請求項2】 前記組成に加えてさらに、重量%で、C
u:0.05〜2.0 %、Ni:0.05〜1.5 %、Cr:0.05〜1.0
%、Mo:0.02〜0.7 %、V:0.005 〜0.1 %、のうちの
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に記載の溶接熱影響部靱性に優れた鋼材の製造方法。
2. The composition according to claim 1, further comprising:
u: 0.05-2.0%, Ni: 0.05-1.5%, Cr: 0.05-1.0
%, Mo: 0.02 to 0.7%, V: 0.005 to 0.1%, the steel material having excellent toughness in the weld heat affected zone according to claim 1, characterized in that it contains one or more of the following. Method.
【請求項3】 重量%で、 C:0.001 〜0.03%、 Si:1.0 %以下、 Mn:0.8 〜3.0 %、 Nb:0.005 〜 0.10 %、 B:0.0003〜0.0050%、 Ti:0.005 〜0.050 % を含み、かつTi含有量とAl含有量の比、Ti/Alが5.0 以
上を満足し、さらに、Ca:0.0010〜0.0100%、REM :0.
0010%〜0.0100%のうち1種または2種を含有し、残部
Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、酸化物系
介在物として、重量%で、Ti酸化物:20〜90%、Al
2O3 :70%以下、Ca酸化物、REM 酸化物のいずれか1種
または2種の合計:5〜50%、MnO :15%以下からなる
介在物組成を有する酸化物系介在物を分散させた鋼素材
を、950 〜1250℃の温度範囲に加熱したのち、950 ℃以
下の温度域での累積圧下量を20%以上、圧延終了温度を
800 ℃以上とする熱間圧延を施し、ついで冷却速度:2
〜50℃/s 、冷却停止温度:600℃以下とする加速冷却
を施すことを特徴とする溶接熱影響部靱性に優れた鋼材
の製造方法。
3. In% by weight, C: 0.001 to 0.03%, Si: 1.0% or less, Mn: 0.8 to 3.0%, Nb: 0.005 to 0.10%, B: 0.0003 to 0.0050%, Ti: 0.005 to 0.050% And the ratio of Ti content to Al content, Ti / Al satisfies 5.0 or more, Ca: 0.0010 to 0.0100%, REM: 0.
Contains one or two of 0010% to 0.0100%, with the balance being
It has a composition consisting of Fe and unavoidable impurities, and as oxide-based inclusions, by weight%, Ti oxide: 20-90%, Al
2 O 3 : 70% or less, Ca oxide or REM oxide, one or two kinds in total: 5 to 50%, and MnO: 15% or less. After heating the steel material to a temperature range of 950 to 1250 ° C, the cumulative reduction in the temperature range of 950 ° C or less is 20% or more, and the rolling end temperature is
Hot rolling to 800 ° C or higher, and then cooling rate: 2
A method for producing a steel material having excellent toughness in a heat affected zone of a weld, characterized in that accelerated cooling is performed at a cooling stop temperature of 600 ° C. or less at a temperature of 50 ° C./s or less.
【請求項4】 前記組成に加えてさらに、重量%で、C
u:0.05〜2.0 %、Ni:0.05〜1.5 %、Cr:0.05〜1.0
%、Mo:0.02〜0.7 %、V:0.005 〜0.1 %、のうちの
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
3に記載の溶接熱影響部靱性に優れた鋼材の製造方法。
4. The composition according to claim 1, further comprising:
u: 0.05-2.0%, Ni: 0.05-1.5%, Cr: 0.05-1.0
%, Mo: 0.02 to 0.7%, V: 0.005 to 0.1%, the steel material having excellent toughness in the weld heat affected zone according to claim 3, characterized by containing one or more of the following. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008179881A (en) * 2006-12-26 2008-08-07 Nippon Steel Corp Refractory wide flange beam having excellent reheat embrittlement resistance, and method for producing the same
WO2011096510A1 (en) 2010-02-04 2011-08-11 新日本製鐵株式会社 High-strength welded steel pipe and method for producing the same
WO2013100106A1 (en) 2011-12-28 2013-07-04 新日鐵住金株式会社 High strength steel pipe having excellent ductility and low temperature toughness, high strength steel sheet, and method for producing steel sheet

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