JP2006241556A - High tensile strength steel sheet having reduced acoustic anisotropy and excellent weldability and its production method - Google Patents

High tensile strength steel sheet having reduced acoustic anisotropy and excellent weldability and its production method Download PDF

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Yoshiyuki Watabe
義之 渡部
Masaaki Fujioka
政昭 藤岡
Ryuji Uemori
龍治 植森
Tatsuya Kumagai
達也 熊谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high tensile strength steel sheet having reduced acoustic anisotropy and excellent weldability, in which the amount of Mn to be added is increased, and further, the amounts of Ni and Cu to be added can be reduced, and which also has high tensile strength satisfying the yield strength of ≥450 MPa, and to provide its production method. <P>SOLUTION: The high tensile strength steel sheet has a composition comprising, by mass, 0.03 to 0.07% C, 0.10 to 0.60% Si, 2.0 to 3.0% Mn, ≤0.06% Al, ≥0.025% Nb, ≥0.005% Ti and 0.002 to 0.008% N, and in which the Nb and Ti satisfy 0.045%≤Nb+2×Ti≤0.105%, and comprising P: 0.020-0.04(C+Mn/20)(%) or below and S: 0.015-0.04(C+Mn/20)(%) or below, and in which the value of A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14) is 0.0022 to 0.0055, and the balance iron with inevitable impurities. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a high-tensile steel plate having small acoustic anisotropy and excellent weldability, and a method for producing the same.

橋梁、船舶、建築構造物、海洋構造物、圧力容器、ペンストック、ラインパイプなどの溶接構造部材として用いられる降伏強さ450MPa以上の高張力鋼板には、強度のほか靭性や溶接性が要求され、近年では特に大入熱での溶接性が要求されることも多く、特性向上の検討は従来からも多数なされており、この高張力鋼板の組成および製造条件等についても多数の提案がなされている。例えば、製造方法では、鋼板を圧延した後、オフラインで再加熱焼入れし、さらに再加熱焼戻し処理する方法が既に提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、鋼板を圧延した後にオンラインで焼入れを行う、いわゆる直接焼入れに関する技術も提案されている(例えば、特許文献3〜5参照)。
この様に、再加熱焼入れ、直接焼入れ、のいずれの場合においても、オフラインでの焼戻し処理工程が必要になる。
High-strength steel sheets with a yield strength of 450 MPa or more used as welded structural members such as bridges, ships, building structures, offshore structures, pressure vessels, penstocks, and line pipes require strength and toughness as well as weldability. In recent years, weldability with particularly high heat input is often required, and many studies have been made on improving the properties. Many proposals have been made for the composition and production conditions of this high-strength steel sheet. Yes. For example, in the manufacturing method, after rolling a steel plate, the method of carrying out reheating quenching offline, and also the reheating tempering process has already been proposed (for example, refer patent documents 1 and 2).
Moreover, the technique regarding what is called direct hardening which performs quenching online after rolling a steel plate is proposed (for example, refer patent documents 3-5).
Thus, in any case of reheating quenching and direct quenching, an offline tempering process is required.

ところで、従来の高張力鋼板の製造方法では、オフラインでの焼戻し処理工程を行うために、生産性が低下してしまうという欠点があり、そこで、生産性を高めるに、焼戻し処理を省略することによりオフラインでの熱処理を必要としない、いわゆる非調質の製造方法が提案されている(例えば、特許文献6〜9参照)。
非調質の製造方法としては、鋼板の圧延後の加速冷却を途中で停止する、加速冷却−途中停止プロセスが既に提案されている。
By the way, in the manufacturing method of the conventional high-tensile steel sheet, since the tempering process step is performed offline, there is a disadvantage that the productivity is lowered. Therefore, in order to increase the productivity, the tempering process is omitted. So-called non-tempered manufacturing methods that do not require off-line heat treatment have been proposed (see, for example, Patent Documents 6 to 9).
As a non-tempered manufacturing method, an accelerated cooling-intermediate stop process in which accelerated cooling after rolling a steel sheet is stopped in the middle has already been proposed.

この加速冷却−途中停止プロセスとは、加速冷却によって変態温度以下まで急冷して焼入れ組織を得ながら、変態後の比較的温度の高い状態で水冷を停止することで徐冷過程に移行させ、この徐冷過程で焼戻し効果を得て再加熱焼戻しを省略する方法である。
この加速冷却−途中停止プロセスでは、引張強さが570MPa級以上の高張力鋼板が得られている(特許文献9)。
また、非調質の製造方法を改良した技術として、圧延後に水冷を施さない非調質プロセスが提案されている(例えば、特許文献10参照)。この非調質プロセスは、低温での制御圧延を行わないので、音響異方性が大きくならないという長所がある。
特開昭53−119219号公報 特開平01−149923号公報 特開昭52−081014号公報 特開昭63−033521号公報 特開平02−205627号公報 特開昭54−021917号公報 特開昭54−071714号公報 特開2001−064723号公報 特開2001−064728号公報 特開2002−053912号公報
This accelerated cooling-intermediate stop process is a rapid cooling process by stopping water cooling at a relatively high temperature after transformation while rapidly quenching to below the transformation temperature by accelerated cooling to obtain a quenched structure. In this method, a tempering effect is obtained in the slow cooling process, and reheating and tempering are omitted.
In this accelerated cooling-intermediate stopping process, a high-tensile steel sheet having a tensile strength of 570 MPa or higher is obtained (Patent Document 9).
Further, as a technique for improving the non-tempered manufacturing method, a non-tempered process in which water cooling is not performed after rolling has been proposed (see, for example, Patent Document 10). This non-tempering process has an advantage that acoustic anisotropy does not increase because controlled rolling at low temperature is not performed.
JP-A-53-119219 JP-A-01-149923 JP 52-081014 A JP-A-63-033521 Japanese Patent Laid-Open No. 02-205627 JP 54-021917 A Japanese Patent Laid-Open No. 54-071714 JP 2001-064723 A JP 2001-064728 A JP 2002-053912 A

ところで、従来の非調質の製造方法では、いずれも靭性や強度を得るために比較的低温での制御圧延を必要としているために、圧延を終了する温度が800℃前後となり、温度待ちの時間を要することとなり、生産性が高いとはいえないものである。一方、特に橋梁、建築物等への用途では、溶接部の超音波斜角探傷試験の精度に影響するために、音響異方性が小さいことが要求されるが、800℃程度の温度で圧延を終了する制御圧延では、集合組織が形成されるために鋼板の音響異方性が大きいものとなり、橋梁、建築物等への用途としては必ずしも適したものとはいえない。   By the way, since the conventional non-tempered manufacturing methods all require controlled rolling at a relatively low temperature in order to obtain toughness and strength, the temperature at which the rolling is finished is around 800 ° C., and the temperature waiting time Therefore, it cannot be said that productivity is high. On the other hand, especially in applications to bridges, buildings, etc., it is required to have low acoustic anisotropy in order to affect the accuracy of the ultrasonic oblique flaw detection test of welds, but rolling at a temperature of about 800 ° C. In the controlled rolling that terminates, the texture is formed and the steel sheet has a large acoustic anisotropy, and is not necessarily suitable for use in bridges, buildings, and the like.

また、従来の加速冷却−途中停止プロセスでは、引張強さが570MPa級以上の高張力鋼板が得られるものの、この鋼板に含まれるVは、加速冷却停止後の徐冷段階においても析出強化に寄与するとされているが、実際には、Vは途中加速冷却停止後の徐冷段階での析出速度がNb、Tiに比べて遅く、析出強化に積極的に寄与しているとは考え難いために、この成分組成では必ずしも安定的な強度は得られない。
また、圧延後に水冷を施さない非調質プロセスでは、強度を得るために、CuやNi等の高価な金属成分の含有量が多く、製造工程における特性の安定性および生産性に問題があり、さらには経済性にも問題が生じることとなる。
Further, in the conventional accelerated cooling-intermediate stop process, a high-tensile steel sheet having a tensile strength of 570 MPa or higher is obtained, but V contained in this steel sheet contributes to precipitation strengthening even in the slow cooling stage after the accelerated cooling stop. In reality, however, V has a slower precipitation rate in the slow cooling stage after stopping the accelerated cooling on the way compared to Nb and Ti, and it is difficult to think that it is positively contributing to precipitation strengthening. In this component composition, a stable strength is not always obtained.
In addition, in the non-tempering process in which water cooling is not performed after rolling, in order to obtain strength, the content of expensive metal components such as Cu and Ni is large, and there is a problem in the stability and productivity of characteristics in the manufacturing process, In addition, there will be a problem with economy.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、Mnの添加量を増加させると共に高価なNiやCuの添加量を削減させることが可能であり、しかも降伏強さが450MPa以上の高張力を有する音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can increase the addition amount of Mn and reduce the addition amount of expensive Ni and Cu, and the yield strength is 450 MPa or more. It is an object of the present invention to provide a high-tensile steel sheet having high tensile strength, small acoustic anisotropy and excellent weldability, and a method for producing the same.

高張力鋼の強化手段はいくつかあるが、Nb、V、Ti、Mo、Crの炭化物あるいは窒化物などの析出強化を利用する方法は、比較的少ない合金成分での強化が可能である。その際、大きな析出強化量を得るためには、素地と整合性のある析出物を形成させることが重要となる。
特に、加速冷却−途中停止プロセスでは、圧延中の段階では鋼組織はオーステナイトであり、加速冷却によって変態し、ベイナイトやフェライト等のフェライト素地の組織になる。圧延や加速冷却前にオーステナイト中で析出した析出物は、変態後には素地との整合性を失って強化効果は小さくなる。また、圧延の早い段階で析出した析出物は、粗大化して靭性を低下させる要因ともなる。したがって、圧延中および加速冷却前には析出物の析出は抑制し、加速冷却停止後の徐冷中の段階でベイナイトまたはフェライト組織中にできるだけ析出させることが重要である。
There are several means for strengthening high-strength steel, but methods using precipitation strengthening such as carbides or nitrides of Nb, V, Ti, Mo, and Cr can be strengthened with relatively few alloy components. At that time, in order to obtain a large precipitation strengthening amount, it is important to form precipitates that are consistent with the substrate.
In particular, in the accelerated cooling-intermediate stop process, the steel structure is austenite at the stage of rolling, and is transformed by accelerated cooling to become a structure of a ferrite base such as bainite or ferrite. Precipitates precipitated in austenite before rolling and accelerated cooling lose consistency with the substrate after transformation, and the strengthening effect is reduced. In addition, precipitates deposited at an early stage of rolling become coarse and cause toughness to decrease. Therefore, it is important to suppress precipitation of precipitates during rolling and before accelerated cooling, and to precipitate as much as possible in the bainite or ferrite structure at the stage of slow cooling after the stop of accelerated cooling.

水冷後に再加熱して焼戻し熱処理を行うプロセスであれば、析出のための温度と時間を十分にとることができるので、大きな析出強化を容易に得やすい。
これに対して、再加熱焼戻しを行わない加速冷却−途中停止プロセスの場合は加速冷却停止後の徐冷中に析出を期待するのであるが、焼入れ組織を得るために加速冷却停止温度はある程度低温にせざるを得ないので、析出のための温度、時間ともに制約され、析出強化には一般に不利である。
以上により、従来の非調質プロセスでは、生産性が高い反面、調質プロセスと同じ強度を得るには、合金元素を多く必要とするか、低温での制御圧延を行うか、のいずれかの方法を採らざるを得なかったわけである。
If it is a process in which tempering heat treatment is carried out by reheating after water cooling, sufficient temperature and time for precipitation can be taken, so that large precipitation strengthening can be easily obtained.
On the other hand, in the case of the accelerated cooling-interruption process without reheating and tempering, precipitation is expected during the slow cooling after the accelerated cooling stop, but the accelerated cooling stop temperature must be lowered to some extent to obtain a quenched structure. Therefore, both the temperature and time for precipitation are limited, which is generally disadvantageous for precipitation strengthening.
As described above, while the conventional non-tempering process is high in productivity, on the other hand, in order to obtain the same strength as the tempering process, either a large amount of alloying elements or controlled rolling at a low temperature is performed. That is why we had to take a method.

そこで、本発明者等は、生産性の高い加速冷却−途中停止プロセスを基本プロセスとしながら、合金元素の多量添加や低温での制御圧延によることなく高強度を得るために、特に析出強化を最大限生かす方法について鋭意検討を重ねた。
まず、加速冷却停止後徐冷過程における析出挙動を明らかにするため、ベイナイトまたはフェライト組織ないしはそれらの混合組織中での各合金元素の炭化物、窒化物、炭窒化物の析出速度および析出強化量と、温度および保持時間との関係について詳細に検討した。その結果、ベイナイトまたはフェライト組織ないしはそれらの混合組織中では、Nbの炭窒化物及びTiの炭化物の析出速度がV等の他の元素の析出速度に比べて速く、かつこれらは素地と整合な析出物となるために強化量が大きく、特に、550〜700℃の温度領域での析出速度が速く、強化量が大きいことがわかった。
さらに、NbとTi、あるいはNbとTiとMoとを併用して複合析出させた場合には、相乗効果によって短時間の保持でも素地と整合な析出物が微細分散し大きな析出強化を得ることができることが分かった。
Accordingly, the present inventors have made maximum precipitation strengthening especially in order to obtain high strength without using a large amount of alloying elements or controlled rolling at a low temperature while using a highly productive accelerated cooling-intermediate stop process as a basic process. We studied earnestly on how to make the best use.
First, in order to clarify the precipitation behavior in the slow cooling process after stopping accelerated cooling, the precipitation rate and precipitation strengthening amount of carbide, nitride, carbonitride of each alloy element in bainite or ferrite structure or mixed structure thereof The relationship between temperature and holding time was examined in detail. As a result, in the bainite or ferrite structure or a mixed structure thereof, the precipitation rate of Nb carbonitride and Ti carbide is faster than the precipitation rate of other elements such as V, and these are consistent with the substrate. Therefore, it was found that the amount of strengthening is large, and in particular, the precipitation rate is high in the temperature range of 550 to 700 ° C., and the amount of strengthening is large.
In addition, when Nb and Ti or Nb, Ti and Mo are used in combination, precipitates that are consistent with the substrate can be finely dispersed and a large precipitation strengthening can be obtained even in a short time due to a synergistic effect. I understood that I could do it.

また、Nb、Tiの含有量が多すぎた場合、生成する析出物が粗大になる傾向があり、析出物の個数はかえって少なくなるために、析出強化量が低下し、Nb、Tiの炭化物、窒化物および/または炭窒化物のオーステナイト中および/またはフェライト中での析出速度や析出物の形態は、Nb、Tiそれぞれの含有量及びC、Nそれぞれの含有量によって大きく影響を受ける。
本発明者等は、種々の実験および解析により、Nb、Tiの炭化物、窒化物および/または炭窒化物の析出速度、析出形態が、パラメータA=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)を用いてよく整理され、このA値を一定範囲内に抑制することで、圧延中の析出を抑制しながら水冷途中停止後の徐冷中の微細な析出を十分に得ることができるという知見を得た。
Further, when the content of Nb and Ti is too large, the generated precipitates tend to be coarse, and the number of precipitates is rather reduced, so that the precipitation strengthening amount is reduced, and the carbides of Nb and Ti, The precipitation rate of nitride and / or carbonitride in austenite and / or ferrite and the form of the precipitate are greatly influenced by the contents of Nb and Ti and the contents of C and N, respectively.
Through various experiments and analyses, the present inventors have determined that the precipitation rate and the precipitation form of Nb, Ti carbide, nitride and / or carbonitride are parameters A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14). ) Is well organized, and by suppressing this A value within a certain range, it has been found that fine precipitation during slow cooling after stopping during water cooling can be sufficiently obtained while suppressing precipitation during rolling. It was.

すなわち、Nb、Tiそれぞれの含有量が多いほど、C、Nの含有量を少なくする必要があることになる。ここで、Aの値が小さすぎると、フェライト中の析出速度が遅くなり、十分な析出強化が得られず、一方、Aの値が大きすぎると、オーステナイト中の炭化物、窒化物および/または炭窒化物の析出速度が早くなりすぎて析出物が粗大化し、加速冷却停止後の徐冷中の整合析出量も不足するため、やはり析出強化量が低下する。また、Siも炭化物の生成速度に影響するため、一定の範囲の含有量とする必要がある。   That is, as the content of Nb and Ti increases, the content of C and N needs to be reduced. Here, if the value of A is too small, the precipitation rate in ferrite is slowed, and sufficient precipitation strengthening cannot be obtained. On the other hand, if the value of A is too large, carbides, nitrides and / or carbons in austenite. Since the precipitation rate of nitride becomes too fast, the precipitate becomes coarse, and the amount of consistent precipitation during slow cooling after the stop of accelerated cooling is also insufficient, so the precipitation strengthening amount is also lowered. Further, since Si also affects the rate of carbide formation, it is necessary to set the content within a certain range.

これらの析出強化効果には組織の影響も大きい。ベイナイト組織は、フェライトに比べ転位密度など加工組織を維持しやすい。微細整合析出を促進させるには加工組織に含まれる転位や変形帯などの析出サイトが十分に存在することが非常に有効に作用する。本発明者等の検討によれば、十分な強化を得るにはベイナイト単相か、ベイナイトの体積分率40%以上のベイナイトとフェライトの混合組織とすることが必要である。また、パーライトや島状マルテンサイトなどは相界面へ析出して強化効果が小さくなり、靭性なども低下するため、パーライトおよび島状マルテンサイトの体積分率の和を8%以下とすることが必要である。   These precipitation strengthening effects are also greatly affected by the structure. The bainite structure is easier to maintain a processed structure such as dislocation density than ferrite. In order to promote fine alignment precipitation, it is very effective that there are sufficient precipitation sites such as dislocations and deformation bands included in the processed structure. According to the study by the present inventors, in order to obtain sufficient strengthening, it is necessary to use a bainite single phase or a mixed structure of bainite and ferrite having a bainite volume fraction of 40% or more. In addition, pearlite and island martensite are precipitated at the phase interface and the strengthening effect is reduced, and the toughness is reduced. Therefore, the sum of the volume fractions of pearlite and island martensite must be 8% or less. It is.

ひきつづき、本発明者等は、最大限の析出強化効果を得るための具体的な製造条件について検討を行い、以下の知見を得た。
本発明は、圧延に引き続く加速冷却−途中停止プロセスにおいてNb、Ti等の析出強化を最大限に生かして強度を得るものであり、圧延に先立つ鋼片または鋳片の加熱時にNb、Tiを十分に固溶させておく必要がある。しかしながら、NbとTiが共存すると、これらが単独で存在する場合に比べて固溶し難くなる傾向があり、それぞれの溶解度積などから予想される固溶温度への加熱では、必ずしもこれらは十分に固溶しないことがわかった。
Subsequently, the present inventors examined specific production conditions for obtaining the maximum precipitation strengthening effect, and obtained the following knowledge.
The present invention obtains strength by making the best use of precipitation strengthening of Nb, Ti, etc. in the accelerated cooling-intermediate stop process subsequent to rolling, and sufficient Nb, Ti when heating the steel slab or slab prior to rolling. It is necessary to make it solid solution. However, when Nb and Ti coexist, they tend to be harder to dissolve than in the case where they exist alone, and these are not always sufficient when heated to the solid solution temperature expected from their respective solubility products. It was found that it did not dissolve.

本発明者等は、本発明の高張力鋼において加熱温度とNb、Tiの固溶状態を調査し、特に上記のA値とNb、Tiの固溶状態との関係を詳細に解析した。
その結果、鋼片または鋳片の加熱温度を、下記に示すようなA値を含む条件式で算出される温度T(℃)
T=6300/(1.9−Log(A))−273
ただし、A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)
よりも高くすることで、Nb、Tiを十分に固溶させることができるとの結論に至った。
The present inventors investigated the heating temperature and the solid solution state of Nb and Ti in the high-strength steel of the present invention, and particularly analyzed in detail the relationship between the A value and the solid solution state of Nb and Ti.
As a result, the temperature T (° C.) calculated by the conditional expression including the A value as shown below for the heating temperature of the steel slab or slab.
T = 6300 / (1.9-Log (A))-273
However, A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14)
As a result, it was concluded that Nb and Ti can be sufficiently dissolved.

この圧延段階でのNb、Tiの析出は、圧延歪によって促進されるので、オーステナイトの高温域での圧延条件、いわゆる粗圧延の条件が最終的な析出強化効果に大きく影響する。具体的には、粗圧延は1020℃以上の温度域で完了し、920〜1020℃の温度域では極力圧延をしないことが圧延中の析出を抑制するための要件である。しかしながら、すべての圧延を1020℃以上の温度域で完了してしまうと、回復、再結晶によって加速冷却−途中停止後には加工組織はほとんど残らないため、転位や変形帯などの析出サイトが十分に存在せず、十分な析出強化は得られない。したがって、未再結晶温度域での必要十分な圧延を行い、圧延後すみやかに加速冷却を行うことが必須条件となる。具体的には860〜920℃の限定された範囲において累積圧下率20〜50%の比較的軽度な圧延を行う。この条件であれば圧延歪は過度に大きくないので、不必要なNb、Tiの析出は抑制され、また強い集合組織を形成することはないので、音響異方性も大きくならない。なおかつ加速冷却停止後も適度な析出サイトを残存させるために必要な量の圧延歪は確保することができる。   Since precipitation of Nb and Ti in this rolling stage is promoted by rolling strain, rolling conditions in a high temperature range of austenite, so-called rough rolling conditions, greatly influence the final precipitation strengthening effect. Specifically, rough rolling is completed in a temperature range of 1020 ° C. or higher, and not rolling as much as possible in a temperature range of 920 to 1020 ° C. is a requirement for suppressing precipitation during rolling. However, if all rolling is completed in a temperature range of 1020 ° C. or higher, almost no work structure remains after accelerated cooling-interruption due to recovery and recrystallization, so there are sufficient precipitation sites such as dislocations and deformation bands. It does not exist and sufficient precipitation strengthening cannot be obtained. Therefore, it is an essential condition to perform necessary and sufficient rolling in the non-recrystallization temperature range and to perform accelerated cooling immediately after rolling. Specifically, relatively mild rolling with a cumulative reduction of 20 to 50% is performed in a limited range of 860 to 920 ° C. Under these conditions, the rolling strain is not excessively large, so that unnecessary precipitation of Nb and Ti is suppressed and a strong texture is not formed, so that acoustic anisotropy does not increase. In addition, a necessary amount of rolling strain can be ensured in order to leave an appropriate precipitation site even after the accelerated cooling is stopped.

加速冷却−途中停止プロセスの加速冷却停止温度は、Nb、Tiそれぞれが容易に析出する様に550〜700℃とするが、このような高い停止温度でもベイナイトの体積率が40%以上であり、かつパーライトおよび島状マルテンサイトの体積率の和が8%以下の鋼組織を得るためには、鋼の成分組成を後述する特定範囲に限定するとともに、加速冷却においては2〜30℃/秒の冷却速度が必要である。   The accelerated cooling stop temperature of the accelerated cooling-intermediate stopping process is 550 to 700 ° C. so that each of Nb and Ti easily precipitates, but even at such a high stopping temperature, the volume fraction of bainite is 40% or more, And in order to obtain the steel structure whose sum of the volume ratio of a pearlite and an island-like martensite is 8% or less, while limiting the component composition of steel to the specific range mentioned later, in accelerated cooling, it is 2-30 degrees C / sec. A cooling rate is required.

ここで得られた知見は、Nb、Tiの炭化物あるいは炭窒化物の析出を、高温域を含む圧延中、加速冷却中および冷却停止後の徐冷過程に至るまでオンラインで制御する新しい考え方であり、従来の調質プロセス以上の析出強化が、オフライン熱処理を必要としない加速冷却−途中停止プロセスで実現することができる。
また、この製造プロセスによれば、鋼材組成の溶接割れ感受性組成PCM(=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B)を低く抑えることができ、PCM≦0.22%で、大入熱でも溶接熱影響部靭性の高い、溶接性に優れる降伏強さ450MPa以上の高張力鋼板を得ることができる。
The knowledge obtained here is a new way of controlling the precipitation of carbides or carbonitrides of Nb and Ti on-line during rolling, including high temperature ranges, during accelerated cooling, and during the slow cooling process after cooling stop. Further, precipitation strengthening over the conventional tempering process can be realized by an accelerated cooling-intermediate stop process that does not require an off-line heat treatment.
Further, according to this manufacturing process, the weld cracking susceptibility composition P CM (= C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B) of the steel material composition can be kept low, and P CM ≦ 0.22% Thus, it is possible to obtain a high-tensile steel sheet having high weld heat-affected zone toughness and excellent weldability even at high heat input and having a yield strength of 450 MPa or more.

本発明者等は、上記の様に鋭意検討した結果、本発明を完成するに至ったものであり、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
(1) 質量%で、C:0.03〜0.07%、Si:0.10〜0.60%、Mn:2.0〜3.0%、Al:0.06%以下、Nb:0.025%以上、Ti:0.005%以上、N:0.002〜0.008%を含有し、
かつ、NbおよびTiは、0.045%≦Nb+2×Ti≦0.105%を満足し、
さらに、P:0.020−0.04(C+Mn/20)(%)以下、S:0.015−0.04(C+Mn/20)(%)以下を含有し、
さらに、A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)で示されるAの値が0.0022〜0.0055であり、
残部が鉄および不可避不純物からなることを特徴とする音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。
As a result of intensive studies as described above, the present inventors have completed the present invention, and the gist of the present invention is as follows.
(1) By mass%, C: 0.03 to 0.07%, Si: 0.10 to 0.60%, Mn: 2.0 to 3.0%, Al: 0.06% or less, Nb: Containing 0.025% or more, Ti: 0.005% or more, N: 0.002 to 0.008%,
And Nb and Ti satisfy 0.045% ≦ Nb + 2 × Ti ≦ 0.105%,
Further, P: 0.020-0.04 (C + Mn / 20) (%) or less, S: 0.015-0.04 (C + Mn / 20) (%) or less,
Furthermore, the value of A represented by A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14) is 0.0022 to 0.0055,
A high-tensile steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability, wherein the balance is iron and inevitable impurities.

(2) さらに、質量%で、Mo:0.05〜0.30%を含有してなることを特徴とする(1)に記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。 (2) The high-tensile steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability according to (1), further comprising, by mass%, Mo: 0.05 to 0.30%.

(3) さらに、質量%で、Ni:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Cu/2≦Ni≦Mn/1.5、Ni+Cu≦1.5%を満足するCu及びNiを含有してなることを特徴とする(1)または(2)に記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。 (3) Further, Cu and Ni satisfying Ni: 1.0% or less, Cu: 1.0% or less, Cu / 2 ≦ Ni ≦ Mn / 1.5, Ni + Cu ≦ 1.5% by mass% The high-tensile steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability according to (1) or (2),

(4) さらに、質量%で、Cr:0.05〜0.50%、V:0.01〜0.05%、W:0.1〜2.0%、B:0.0002〜0.003%の群から選択された1種または2種以上を含有してなることを特徴とする(1)、(2)または(3)に記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。 (4) Furthermore, Cr: 0.05-0.50%, V: 0.01-0.05%, W: 0.1-2.0%, B: 0.0002-0. (1), (2) or (3) characterized in that it has a small acoustic anisotropy and excellent weldability, comprising one or more selected from the group of 003% Tensile steel plate.

(5) さらに、質量%で、Mg:0.0002〜0.005%、Ca:0.0005〜0.006%のいずれか1種または2種を含有してなることを特徴とする(1)ないし(4)のいずれかに記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。 (5) Further, it is characterized by containing one or two of Mg: 0.0002 to 0.005% and Ca: 0.0005 to 0.006% by mass% (1 A high-tensile steel plate having small acoustic anisotropy and excellent weldability according to any one of (1) to (4).

(6) 前記鋼板の1/4厚の位置におけるベイナイトの分率が40%以上、かつパーライトおよび島状マルテンサイトの分率の和が8%以下であることを特徴とする(1)ないし(5)のいずれかに記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。 (6) The fraction of bainite at a quarter thickness of the steel sheet is 40% or more, and the sum of the fractions of pearlite and island martensite is 8% or less (1) to ( 5) A high-tensile steel sheet having small acoustic anisotropy and excellent weldability.

(7) 前記鋼板の
CM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B
で表される溶接割れ感受性組成PCMが0.22%以下であることを特徴とする(4)に記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。
(7) P CM of the steel sheet = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B
High-tensile steel sheet acoustic anisotropy and excellent small weldability according to (4) that in represented by weld crack susceptibility composition P CM is equal to or less than 0.22%.

(8) 前記鋼板の降伏強さは、450MPa以上であることを特徴とする(1)ないし(7)のいずれかに記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。 (8) The high strength steel sheet having low acoustic anisotropy and excellent weldability according to any one of (1) to (7), wherein the yield strength of the steel sheet is 450 MPa or more.

(9) (1)ないし(8)のいずれかに記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板の製造方法であって、
(1)ないし(5)のいずれかに記載の鋼組成を有する鋼片または鋳片を、
T=6300/(1.9−Log(A))−273
A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)
で表される温度T以上1300℃以下に加熱し、次いで、1020℃以上にて粗圧延し、次いで、920〜1020℃の温度範囲での累積圧下率が15%以下、860〜920℃の温度範囲での累積圧下率が20〜50%となる様に圧延し、次いで、800℃以上の温度範囲から冷却速度2〜30℃/秒にて冷却し、次いで、550〜700℃の温度範囲から冷却速度0.4℃/秒以下にて冷却することを特徴とする音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板の製造方法。
(9) A method for producing a high-tensile steel sheet having low acoustic anisotropy and excellent weldability according to any one of (1) to (8),
A steel piece or slab having the steel composition according to any one of (1) to (5),
T = 6300 / (1.9-Log (A))-273
A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14)
Is heated to a temperature of not less than T and not more than 1300 ° C., then is roughly rolled at a temperature of not less than 1020 ° C., and then a cumulative rolling reduction in a temperature range of 920 to 1020 ° C. is 15% or less and a temperature of 860 to 920 ° C. Rolled so that the cumulative reduction ratio in the range is 20 to 50%, then cooled at a cooling rate of 2 to 30 ° C./second from a temperature range of 800 ° C. or higher, and then from a temperature range of 550 to 700 ° C. A method for producing a high-tensile steel sheet having low acoustic anisotropy and excellent weldability, characterized by cooling at a cooling rate of 0.4 ° C./second or less.

本発明の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板によれば、NbおよびTiが0.045%≦Nb+2×Ti≦0.105%を満足し、さらに、P:0.020−0.04(C+Mn/20)(%)以下、S:0.015−0.04(C+Mn/20)(%)以下を含有し、さらに、A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)で示されるAの値を0.0022〜0.0055としたので、音響異方性を小さくすることができ、溶接性を高めることができ、しかも降伏強さを450MPa以上に保持することができる。
また、比較的安価なMnの含有量を2.0〜3.0%とし、その結果、CuやNi等の高価な金属の含有量を削減したことにより、音響異方性が小さく溶接性に優れ、しかも降伏強さが450MPa以上の高張力鋼板を安価に提供することができる。
According to the high-tensile steel sheet having small acoustic anisotropy and excellent weldability according to the present invention, Nb and Ti satisfy 0.045% ≦ Nb + 2 × Ti ≦ 0.105%, and P: 0.020− 0.04 (C + Mn / 20) (%) or less, S: 0.015-0.04 (C + Mn / 20) (%) or less, and further A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12 / 14) Since the value of A shown in FIG. 14 is 0.0022 to 0.0055, the acoustic anisotropy can be reduced, the weldability can be improved, and the yield strength is maintained at 450 MPa or more. Can do.
In addition, the relatively inexpensive Mn content is set to 2.0 to 3.0%, and as a result, the content of expensive metals such as Cu and Ni is reduced, so that the acoustic anisotropy is small and the weldability is reduced. It is possible to provide an inexpensive high-tensile steel sheet having a yield strength of 450 MPa or more.

本発明の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板の製造方法によれば、本発明の鋼組成を有する鋼片または鋳片を、
T=6300/(1.9−Log(A))−273
A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)
で表される温度T以上1300℃以下に加熱し、次いで、1020℃以上にて粗圧延し、次いで、920〜1020℃の温度範囲での累積圧下率が15%以下、860〜920℃の温度範囲での累積圧下率が20〜50%となる様に圧延し、次いで、800℃以上の温度範囲から冷却速度2〜30℃/秒にて冷却し、次いで、550〜700℃の温度範囲から冷却速度0.4℃/秒以下にて冷却するので、比較的安価なMnを多く添加し、その結果としてCuやNi等の高価な金属の含有量を削減した経済的な鋼組成と、生産性の高い加速冷却−途中停止プロセスとの相乗効果により、音響異方性が小さく溶接性に優れ、しかも降伏強さが450MPa以上の高張力鋼板を生産性良くしかも安価に製造することができる。
According to the method for producing a high-tensile steel sheet having low acoustic anisotropy and excellent weldability according to the present invention, a steel slab or slab having the steel composition of the present invention,
T = 6300 / (1.9-Log (A))-273
A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14)
Is heated to a temperature of not less than T and not more than 1300 ° C., then is roughly rolled at a temperature of not less than 1020 ° C., and then a cumulative rolling reduction in a temperature range of 920 to 1020 ° C. is 15% or less, Rolled so that the cumulative reduction ratio in the range is 20 to 50%, then cooled at a cooling rate of 2 to 30 ° C./second from a temperature range of 800 ° C. or higher, and then from a temperature range of 550 to 700 ° C. Since cooling is performed at a cooling rate of 0.4 ° C / second or less, an economical steel composition and production in which a large amount of relatively inexpensive Mn is added and, as a result, the content of expensive metals such as Cu and Ni is reduced. By virtue of the synergistic effect of the accelerated cooling / intermediate stop process, a high-tensile steel sheet having small acoustic anisotropy and excellent weldability and yield strength of 450 MPa or more can be produced with good productivity and at low cost.

本発明の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板およびその製造方法の一実施の形態について説明する。
なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
An embodiment of a high-tensile steel plate having a small acoustic anisotropy and excellent weldability according to the present invention and a method for producing the same will be described.
Note that this embodiment is described in detail for better understanding of the gist of the invention, and thus does not limit the present invention unless otherwise specified.

本発明の高張力鋼板は、
質量%で、C:0.03〜0.07%、Si:0.10〜0.60%、Mn:2.0〜3.0%、Al:0.06%以下、Nb:0.025%以上、Ti:0.005%以上、N:0.002〜0.008%を含有し、
かつ、NbおよびTiは、0.045%≦Nb+2×Ti≦0.105%を満足し、
さらに、P:0.020−0.04(C+Mn/20)(%)以下、S:0.015−0.04(C+Mn/20)(%)以下を含有し、
さらに、A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)で示されるAの値が0.0022〜0.0055であり、
残部が鉄および不可避不純物からなるものである。
The high-tensile steel plate of the present invention is
In mass%, C: 0.03 to 0.07%, Si: 0.10 to 0.60%, Mn: 2.0 to 3.0%, Al: 0.06% or less, Nb: 0.025 % Or more, Ti: 0.005% or more, N: 0.002 to 0.008%,
And Nb and Ti satisfy 0.045% ≦ Nb + 2 × Ti ≦ 0.105%,
Further, P: 0.020-0.04 (C + Mn / 20) (%) or less, S: 0.015-0.04 (C + Mn / 20) (%) or less,
Furthermore, the value of A represented by A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14) is 0.0022 to 0.0055,
The balance consists of iron and inevitable impurities.

ここで、高張力鋼板の組成を上記の様に限定した理由について説明する。
Cは、鋼の強化機構の主要素となる重要な元素であり、鋼板中にてNb、Tiとの炭化物、炭窒化物を形成することにより鋼を高強度化するもので、0.03〜0.07%の範囲に限定するものである。ここで、Cの含有量を上記の様に限定した理由は、0.03%未満であると、加速冷却停止後の徐冷中の析出量が不足して所望の強度が得られないからであり、一方、0.07%を超えると、圧延中のγオーステナイト域における析出速度が速くなり、結果的に加速冷却停止後の徐冷中の整合析出量が不足し、所望の強度が得られないからである。
Here, the reason why the composition of the high-tensile steel plate is limited as described above will be described.
C is an important element that is a main element of the steel strengthening mechanism, and increases the strength of the steel by forming carbides and carbonitrides with Nb and Ti in the steel sheet. It is limited to a range of 0.07%. Here, the reason for limiting the content of C as described above is that if it is less than 0.03%, the amount of precipitation during slow cooling after accelerating cooling stop is insufficient, and a desired strength cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.07%, the precipitation rate in the γ austenite region during rolling is increased, and as a result, the amount of consistent precipitation during slow cooling after stopping accelerated cooling is insufficient, and the desired strength cannot be obtained. .

Siは、製鋼上脱酸元素として必要な元素であるとともに、炭化物の析出速度を制御する元素であり、Siを適量添加することで圧延中のオーステナイト域における炭化物の析出を抑制するもので、含有量を0.10〜0.60%の範囲に限定するものである。ここで、Siの含有量を上記の様に限定した理由は、0.10%未満であると、オーステナイト域における炭化物の析出を抑制することができず、一方、0.60%を超えると、圧延中のオーステナイト域における炭化物の析出速度が遅くなりすぎてしまい、また溶接熱影響部の靭性を低下させる虞があるからである。このSiのより好ましい範囲は0.25〜0.60%である。   Si is an element necessary as a deoxidizing element on steelmaking, and is an element that controls the precipitation rate of carbides. By adding an appropriate amount of Si, it suppresses the precipitation of carbides in the austenite region during rolling. The amount is limited to a range of 0.10 to 0.60%. Here, the reason for limiting the Si content as described above is that if it is less than 0.10%, precipitation of carbides in the austenite region cannot be suppressed, whereas if it exceeds 0.60%, This is because the precipitation rate of carbides in the austenite region during rolling becomes too slow, and the toughness of the weld heat affected zone may be reduced. A more preferable range of Si is 0.25 to 0.60%.

Mnは、焼入性を高めベイナイト単相か、ベイナイト分率40%以上のベイナイトとフェライトの混合組織を安定して得るために必要な元素であり、2.0〜3.0%の範囲に限定するものである。
ここで、Mnの含有量を上記の様に限定した理由は、2.0%未満では、CuやNi等の高価な金属を添加することなく引張強さ400MPa級以上の強度を安定して得ることができないからであり、一方、3.0%を超えると、母材靭性の低下をもたらす虞があるからである。
Mn is an element necessary for improving hardenability and stably obtaining a bainite single phase or a mixed structure of bainite and ferrite having a bainite fraction of 40% or more, and is in a range of 2.0 to 3.0%. It is limited.
Here, the reason why the Mn content is limited as described above is that when the content is less than 2.0%, a tensile strength of 400 MPa or more can be stably obtained without adding an expensive metal such as Cu or Ni. On the other hand, if it exceeds 3.0%, the base material toughness may be lowered.

Alは、脱酸元素として最も一般的であるが、脱酸はSiまたはTiだけでも十分であり、下限は特に限定するものではなく、0%も含む。したがって、SiまたはTiを補完する脱酸元素として選択的に添加可能である。
特に、Ti添加鋼の場合では、粒内変態を利用するため、Alを含有しない方が望ましい場合もある。含有量が多くなると鋼の清浄性だけでなく、溶接金属の靭性も劣化するので、含有量の上限を0.060%とした。
Al is most commonly used as a deoxidizing element, but Si or Ti is sufficient for deoxidation, and the lower limit is not particularly limited, and includes 0%. Therefore, it can be selectively added as a deoxidizing element supplementing Si or Ti.
In particular, in the case of Ti-added steel, in some cases, it is desirable not to contain Al in order to use intragranular transformation. When the content is increased, not only the cleanliness of the steel but also the toughness of the weld metal is deteriorated, so the upper limit of the content was set to 0.060%.

NbおよびTiは、加速冷却−途中停止プロセスにおいて、CやNと共にNbC、Nb(CN)、TiC、TiN、Ti(CN)、あるいはこれらの複合析出物、さらには、これらとMoとの複合析出物を形成し、本発明鋼の強化機構の主要素となる重要な元素である。
この加速冷却−途中停止プロセスにおいて十分な複合析出物を得るためには、NbおよびTiの含有量を析出速度を考慮した適切な範囲とする必要がある。
Nb and Ti are Cb and N together with NbC, Nb (CN), TiC, TiN, Ti (CN), or a composite precipitate thereof, and a composite precipitate of Mo and N in an accelerated cooling-intermediate stop process. It is an important element that forms an object and becomes the main element of the strengthening mechanism of the steel of the present invention.
In order to obtain sufficient composite precipitates in this accelerated cooling-intermediate stop process, the Nb and Ti contents need to be in an appropriate range in consideration of the precipitation rate.

そこで、Nbの含有量を0.025%以上、好ましくは0.035%以上とし、Tiの含有量を0.005%以上とし、かつ、NbおよびTiが、0.045%≦Nb+2×Ti≦0.105%、好ましくは0.055%≦Nb+2×Ti≦0.105%、を満足することとし、さらに、A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)で示されるAの値を0.0022〜0.0055とすることを条件とした。   Therefore, the Nb content is 0.025% or more, preferably 0.035% or more, the Ti content is 0.005% or more, and Nb and Ti are 0.045% ≦ Nb + 2 × Ti ≦ 0.105%, preferably 0.055% ≦ Nb + 2 × Ti ≦ 0.105%, and the value of A represented by A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14) Was set to 0.0022 to 0.0055.

P、Sは、本発明の鋼においては不純物であり、含有量が多くなると鋼板の靭性等を劣化させるため、いずれの含有量も低いほど好ましい。しかし、必要以上に含有量を低減することは、製鋼工程に対する負荷増となり、生産性やコストの面で得策ではない。
そこで、P、Sそれぞれの含有量の上限を、CおよびMnそれぞれの含有量に応じて限定した。
P and S are impurities in the steel of the present invention, and as the content increases, the toughness of the steel sheet and the like are deteriorated. However, reducing the content more than necessary increases the load on the steelmaking process and is not a good measure in terms of productivity and cost.
Therefore, the upper limits of the contents of P and S are limited according to the contents of C and Mn, respectively.

ここでは、C、Mnそれぞれの含有量が多い(結果として偏析も助長される)ほど、P、S各々の上限値が抑制されたものとなることから、P、Sそれぞれの含有量を下記の通りに限定した。
P≦0.020−0.04(C+Mn/20)(%)
S≦0.015−0.04(C+Mn/20)(%)
なお、P、Sは、個別規制に加え、PとSの総量を0.018%以下にすることがさらに好ましい。
ここで、PとSの総量を0.018%以下と限定した理由は、母材及び溶接部の靭性を大きく劣化させないためである。
Here, as the contents of C and Mn are large (as a result, segregation is also promoted), the upper limit values of P and S are suppressed, so the contents of P and S are as follows. Limited to the street.
P ≦ 0.020−0.04 (C + Mn / 20) (%)
S ≦ 0.015-0.04 (C + Mn / 20) (%)
In addition to P, S, it is more preferable that the total amount of P and S is 0.018% or less.
Here, the reason why the total amount of P and S is limited to 0.018% or less is that the toughness of the base material and the welded portion is not greatly deteriorated.

Nは、Tiと結合してTiNを形成する。TiNは微細に分散している場合にはピニング効果によって溶接熱影響部組織の粗大化を抑え、溶接熱影響部靭性を向上させるが、Nが不足すると、TiNは粗大になってピニング効果が得られなくなる。TiNを微細に分散させるためには、Nは0.002%以上、好ましくは0.003%以上含有させる必要がある。また、Nを過剰に含有すると、逆に母材の靭性を低下させる虞があるので、上限を0.008%とした。   N combines with Ti to form TiN. When TiN is finely dispersed, it suppresses the coarsening of the weld heat affected zone structure by the pinning effect and improves the toughness of the weld heat affected zone, but if N is insufficient, TiN becomes coarse and the pinning effect is obtained. It becomes impossible. In order to finely disperse TiN, N must be contained in an amount of 0.002% or more, preferably 0.003% or more. On the other hand, if N is contained excessively, the toughness of the base metal may be lowered, so the upper limit was made 0.008%.

本発明の高張力鋼板は、上記の組成に加えて、
さらに、質量%で、Mo:0.05〜0.30%を含有してなることが好ましい。
Moは、焼入性を向上させ、かつNb、Tiとの複合析出物を形成することにより、析出強化に大きく寄与する。この効果を得るために、Moの含有量の下限を0.05%とする。一方、Moを過剰に添加すると、溶接熱影響部靭性を阻害する虞があるので、その上限を0.30%とする。
In addition to the above composition, the high-tensile steel plate of the present invention has
Furthermore, it is preferable to contain Mo: 0.05 to 0.30% by mass%.
Mo greatly contributes to precipitation strengthening by improving hardenability and forming a composite precipitate with Nb and Ti. In order to obtain this effect, the lower limit of the Mo content is set to 0.05%. On the other hand, if Mo is added excessively, there is a possibility that the weld heat-affected zone toughness may be impaired, so the upper limit is made 0.30%.

本発明の高張力鋼板は、上記の組成に加えて、
さらに、質量%で、Ni:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Cu/2≦Ni≦Mn/1.5、Ni+Cu≦1.5%
を満足するCu及びNiを含有してなることが好ましい。
In addition to the above composition, the high-tensile steel plate of the present invention has
Furthermore, in mass%, Ni: 1.0% or less, Cu: 1.0% or less, Cu / 2 ≦ Ni ≦ Mn / 1.5, Ni + Cu ≦ 1.5%
It is preferable to contain Cu and Ni that satisfy the requirements.

ここで、Ni、Cuを上記の様に限定した理由について説明する。
Ni、Cuは、いずれも溶接性、溶接部靭性に悪影響を及ぼすことなく母材の強度、靭性を向上させるものであるが、本発明の鋼板が、Mnの含有量を増加させると共に、高価なNiやCuを極力低減することを目的としたものであるから、この点を考慮すると、Ni、Cuそれぞれの上限については冶金的、技術的に制約されるものではなく、また、それぞれの下限についても特に規定するものでもない。
Here, the reason why Ni and Cu are limited as described above will be described.
Both Ni and Cu improve the strength and toughness of the base metal without adversely affecting the weldability and weld zone toughness, but the steel sheet of the present invention increases the Mn content and is expensive. Since the purpose is to reduce Ni and Cu as much as possible, considering this point, the upper limits of Ni and Cu are not limited in terms of metallurgy and technology. Is not particularly stipulated.

本発明の鋼板では、鋼の特性上、Niは3.0%、Cuは2.0%程度までは許容されるが、本発明においては、要求強度や板厚によって、その要求特性を満足しながらもやむを得ず添加する場合でも、これらの元素を極力低く抑える必要がある。これらの点を考慮すると、Ni、Cuそれぞれの添加量の最大値は1.0%となるので、Ni、Cuそれぞれの含有量の上限を1.0%とした。   In the steel sheet of the present invention, Ni is allowed to be up to about 3.0% and Cu up to about 2.0% due to the characteristics of the steel, but in the present invention, the required characteristics are satisfied depending on the required strength and thickness. However, even when it is unavoidably added, it is necessary to keep these elements as low as possible. Considering these points, the maximum value of the addition amount of Ni and Cu is 1.0%, so the upper limit of the content of Ni and Cu is 1.0%.

また、Cuは、単独で多く添加すると、熱間圧延時にCuを核とするクラックが発生するため、熱間圧延工程そのものが実施困難となる。そこで、これを防止するため、Cuを常にNiと共存させることとし、この場合のNiの含有量をCuの含有量の1/2以上とした。
このCuの含有量を0.60%以上とした場合、適切な製造条件を付与することにより顕著な析出硬化現象を示す。したがって、Cuの含有量は0.60%以上が好ましい。
Further, if Cu is added in a large amount by itself, a crack with Cu as a nucleus is generated during hot rolling, so that the hot rolling process itself becomes difficult to perform. Therefore, in order to prevent this, Cu is always allowed to coexist with Ni, and the Ni content in this case is set to 1/2 or more of the Cu content.
When the Cu content is 0.60% or more, a remarkable precipitation hardening phenomenon is exhibited by applying appropriate manufacturing conditions. Therefore, the Cu content is preferably 0.60% or more.

さらに、本願発明の特徴を明確にするために、Niの含有量をMnの含有量の1/1.5以下、NiとCuの総量を1.5%以下に限定した。
ここで、Niの含有量をCuの含有量の1/2以上と限定すること以外は、いずれも冶金的理由ではなく、あくまでも本願発明の特徴を明確にするためのものである。
Furthermore, in order to clarify the characteristics of the present invention, the Ni content was limited to 1 / 1.5 or less of the Mn content, and the total amount of Ni and Cu was limited to 1.5% or less.
Here, except that the Ni content is limited to 1/2 or more of the Cu content, all are not for metallurgical reasons, but only for clarifying the characteristics of the present invention.

本発明の高張力鋼板は、上記の組成に加えて、
さらに、質量%で、Cr:0.05〜0.50%、V:0.01〜0.05%、W:0.1〜2.0%、B:0.0002〜0.003%の群から選択された1種または2種以上を含有してなることが好ましい。
In addition to the above composition, the high-tensile steel plate of the present invention has
Further, in terms of mass%, Cr: 0.05 to 0.50%, V: 0.01 to 0.05%, W: 0.1 to 2.0%, B: 0.0002 to 0.003% It is preferable to contain 1 type (s) or 2 or more types selected from the group.

これらの元素は、Mnと同様、鋼の焼入れ性を高め、ベイナイト組織を得やすくする効果がある。したがって、下限値はその効果を安定して発現するための最小値である。一方、上限値は、あくまでも比較的多く添加するMnを補完するため、鋼材が本来有すべき特性が得られる限界・臨界的な値ではなく、本願発明の特徴を明確にすべく、抑えたものとした。上限を低く抑えることは、合金コストはもちろん、溶接部靭性についても有利となる。   These elements, like Mn, have the effect of enhancing the hardenability of steel and making it easier to obtain a bainite structure. Therefore, the lower limit is a minimum value for stably expressing the effect. On the other hand, the upper limit value is not a limit / critical value that can provide the properties that the steel material should originally have in order to supplement Mn to be added in a relatively large amount, but is suppressed to clarify the characteristics of the present invention. It was. Keeping the upper limit low is advantageous not only in alloy costs but also in weld toughness.

これらの元素の含有量の具体的な範囲は、Crは0.05〜0.50%、Vは0.01〜0.05%、Wは0.1〜2.0%、Bは0.0002〜0.003%である。
なお、Vは、Nb、Tiに比べ強化効果は小さいがある程度の析出強化を高める効果もある。また、Bは、タンク用鋼などとして、応力腐食割れが懸念されるケースでは、母材および溶接熱影響部の硬さの低減がポイントとなることが多い。例えば、硫化物応力腐食割れ(SSC)防止のためには、HRC≦22(HV≦248)が必須とされるが、このようなケースでは、焼入性を増大させるB添加は好ましくない。
The specific ranges of the contents of these elements are as follows: Cr is 0.05 to 0.50%, V is 0.01 to 0.05%, W is 0.1 to 2.0%, and B is 0.00. 0002 to 0.003%.
Note that V has a small strengthening effect compared to Nb and Ti, but also has an effect of increasing precipitation strengthening to some extent. Further, B is often used as a tank steel or the like in cases where stress corrosion cracking is a concern, and a reduction in the hardness of the base material and the weld heat affected zone is often the point. For example, in order to prevent sulfide stress corrosion cracking (SSC), HRC ≦ 22 (HV ≦ 248) is essential, but in such a case, addition of B that increases hardenability is not preferable.

本発明の高張力鋼板は、上記の組成に加えて、
さらに、質量%で、Mg:0.0002〜0.005%、Ca:0.0005〜0.006%のいずれか1種または2種を含有してなることが好ましい。
In addition to the above composition, the high-tensile steel plate of the present invention has
Furthermore, it is preferable to contain any one or two of Mg: 0.0002 to 0.005% and Ca: 0.0005 to 0.006% by mass%.

Mg、Caのいずれか1種または2種を含有することにより、硫化物や酸化物を形成して母材靭性および溶接熱影響部靭性を高めることができるので、このような効果を得る目的のためには積極的に添加することが好ましい。
上記の効果を得ることのできるMgの含有量の下限は0.0002%、Caの含有量の下限は0.0005%である。
一方、含有量が多すぎると、粗大な硫化物や酸化物が生成するため、かえって靭性を低下させる虞がある。したがって、Mgの含有量の上限を0.005%、Caの含有量の上限を0.006%とした。
By containing any one or two of Mg and Ca, sulfides and oxides can be formed to improve the base metal toughness and weld heat affected zone toughness. Therefore, it is preferable to add it positively.
The lower limit of the Mg content capable of obtaining the above effect is 0.0002%, and the lower limit of the Ca content is 0.0005%.
On the other hand, if the content is too large, coarse sulfides and oxides are produced, and there is a possibility that the toughness is lowered. Therefore, the upper limit of the Mg content is 0.005%, and the upper limit of the Ca content is 0.006%.

本発明の高張力鋼板は、上記の組成により、下記に示す特性を備えたものとなる。
(1)鋼板の1/4厚の位置におけるベイナイトの体積分率が40%以上、かつパーライトおよび島状マルテンサイトの体積分率の和が8%以下である。
ここで、ベイナイトの体積分率を40%以上としたのは、ベイナイト組織は、フェライトに比べ転位密度など加工組織を維持し易く、微細整合析出を促進させるには加工組織に含まれる転位や変形帯等の析出サイトが十分に存在することが非常に有効に作用するために、十分な強化を得るためにはベイナイト単相か、ベイナイトの体積分率が40%以上のベイナイトとフェライトの混合組織とすることが必要だからである。
また、パーライトおよび島状マルテンサイトの体積分率の和を8%以下としたのは、体積分率の和が8%を超えると、パーライトや島状マルテンサイト等が相界面へ析出して強化効果が小さくなり、靭性なども低下するからである。
The high-tensile steel sheet of the present invention has the following characteristics due to the above composition.
(1) The volume fraction of bainite at a 1/4 thickness position of the steel sheet is 40% or more, and the sum of the volume fractions of pearlite and island martensite is 8% or less.
Here, the volume fraction of bainite was set to 40% or more because the bainite structure is easier to maintain the work structure such as the dislocation density than the ferrite, and the dislocation and deformation included in the work structure are promoted to promote fine alignment precipitation. In order to obtain sufficient strengthening, the presence of sufficient precipitation sites such as bands, etc. is very effective. To obtain sufficient strengthening, a bainite / ferrite mixed structure with a bainite volume fraction of 40% or more is required. Because it is necessary to.
Moreover, the sum of the volume fractions of pearlite and island martensite is set to 8% or less. When the sum of volume fractions exceeds 8%, pearlite, island martensite, etc. are precipitated at the phase interface and strengthened. This is because the effect is reduced and the toughness is also reduced.

(2)PCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B で表される溶接割れ感受性組成PCMが0.22%以下である。
(3)降伏強さが450MPa以上である。
(2) P CM = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B The weld crack susceptibility composition P CM represented by the following formula is 0.22% or less.
(3) The yield strength is 450 MPa or more.

次に、本発明の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板の製造方法について説明する。
この製造方法は、本発明の鋼組成を有する鋼片または鋳片を、
T=6300/(1.9−Log(A))−273
A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)
で表される温度T以上1300℃以下に加熱し、次いで、1020℃以上にて粗圧延し、次いで、920〜1020℃の温度範囲での累積圧下率が15%以下、860〜920℃の温度範囲での累積圧下率が20〜50%となる様に圧延し、次いで、800℃以上の温度範囲から冷却速度2〜30℃/秒にて冷却し、次いで、550〜700℃の温度範囲から冷却速度0.4℃/秒以下にて冷却する方法である。
Next, the manufacturing method of the high-tensile steel sheet having small acoustic anisotropy and excellent weldability according to the present invention will be described.
This manufacturing method comprises a steel piece or slab having the steel composition of the present invention,
T = 6300 / (1.9-Log (A))-273
A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14)
Is heated to a temperature of not less than T and not more than 1300 ° C., then is roughly rolled at a temperature of not less than 1020 ° C., and then a cumulative rolling reduction in a temperature range of 920 to 1020 ° C. is 15% or less and a temperature of 860 to 920 ° C. Rolled so that the cumulative reduction ratio in the range is 20 to 50%, then cooled at a cooling rate of 2 to 30 ° C./second from a temperature range of 800 ° C. or higher, and then from a temperature range of 550 to 700 ° C. This is a method of cooling at a cooling rate of 0.4 ° C./second or less.

ここで、加熱温度を
T=6300/(1.9−Log(A))−273
A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)
で表される温度T以上1300℃以下としたのは、加熱温度が上記の温度Tを下回ると、Nb、Tiを十分に固溶させることができなくなるからであり、一方、加熱温度が1300℃を超えると、オーステナイト粒径が粗大化し、靭性低下の原因となるからである。
Here, the heating temperature is T = 6300 / (1.9−Log (A)) − 273.
A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14)
When the heating temperature is lower than the above temperature T, Nb and Ti cannot be sufficiently dissolved, and the heating temperature is 1300 ° C. This is because the austenite grain size becomes coarse and the toughness is reduced.

圧延は、できるだけ圧延中のNb、Tiの析出を抑制するため、1020℃以上の温度範囲にて適当な圧下率で粗圧延し、次いで、920〜1020℃の温度範囲での累積圧下率が15%以下となる様に圧延し、さらに、析出サイトとして必要十分な加工組織を得るために、860〜920℃の温度範囲での累積圧下率が20〜50%となる様に圧延する。
この圧延条件であれば、集合組織の形成が抑制されるので、音響異方性が大きくならない。
In order to suppress the precipitation of Nb and Ti during rolling as much as possible, the rolling is roughly rolled at an appropriate reduction rate in a temperature range of 1020 ° C. or higher, and then the cumulative reduction rate in a temperature range of 920 to 1020 ° C. is 15 In order to obtain a necessary and sufficient processed structure as a precipitation site, rolling is performed so that the cumulative reduction ratio in the temperature range of 860 to 920 ° C. is 20 to 50%.
With this rolling condition, the formation of texture is suppressed, so that the acoustic anisotropy does not increase.

次いで、加工組織の回復、加工後の析出を抑制するために、上記の圧延工程終了後すみやかに加速冷却を行う。
この加速冷却は、800℃以上の温度範囲から冷却速度が2〜30℃/秒となる条件で水冷を行う。
ここで、水冷の冷却速度を上記の様に設定した理由は、ベイナイトの体積率を40%以上とするためには、2℃/秒以上の冷却速度が必要であり、かつ、パーライトおよび島状マルテンサイトの体積率の和を8%以下とするためには、30℃/秒以下の冷却速度が必要であるからである。
Subsequently, in order to suppress recovery of the processed structure and precipitation after the processing, accelerated cooling is performed immediately after the completion of the rolling process.
In this accelerated cooling, water cooling is performed under the condition that the cooling rate is 2 to 30 ° C./second from a temperature range of 800 ° C. or higher.
Here, the reason for setting the cooling rate of water cooling as described above is that a cooling rate of 2 ° C./second or more is necessary in order to make the volume fraction of bainite 40% or more, and pearlite and island-like This is because a cooling rate of 30 ° C./second or less is required to make the sum of the volume fractions of martensite 8% or less.

この加速冷却は、鋼板温度が550〜700℃となった時点で停止し、その後、放冷等により冷却速度0.4℃/秒以下にて徐冷(冷却)する。
この徐冷の目的は、Nb、Tiおよびこれらの複合析出、さらにはMoとの複合析出に十分な温度、時間を確保することにある。
ここで、550〜700℃の温度範囲で加速冷却を一旦停止し、その後徐冷することとしたのは、加速冷却停止温度が550〜700℃より高すぎると、ベイナイト組織が得難いからであり、また、加速冷却停止温度が550〜700℃より低すぎると、析出が遅くなって十分な強化が得られないからである。
This accelerated cooling is stopped when the steel plate temperature reaches 550 to 700 ° C., and then gradually cooled (cooled) at a cooling rate of 0.4 ° C./second or less by cooling.
The purpose of this slow cooling is to ensure sufficient temperature and time for Nb, Ti and their composite precipitation, and further for the composite precipitation with Mo.
Here, the reason why the accelerated cooling is temporarily stopped in the temperature range of 550 to 700 ° C. and then gradually cooled is that if the accelerated cooling stop temperature is too higher than 550 to 700 ° C., it is difficult to obtain a bainite structure. Moreover, it is because precipitation will become late | slow and sufficient reinforcement | strengthening will not be obtained when an accelerated cooling stop temperature is too lower than 550-700 degreeC.

なお、加速冷却停止直後には、鋼板の中心部における温度は、表面温度よりも高温になっているため、その後の内部からの復熱によって鋼板表面の温度は一旦上昇し、その後冷却に転じる。上記の加速冷却停止温度とは、復熱した後の鋼板表面の最高到達温度のことである。   Note that immediately after the accelerated cooling is stopped, the temperature at the center of the steel sheet is higher than the surface temperature, so that the temperature of the steel sheet surface once rises due to subsequent recuperation from the inside, and then turns to cooling. The accelerated cooling stop temperature is the highest temperature reached on the steel sheet surface after reheating.

本発明の高張力鋼板は、橋梁、船舶、建築構造物、海洋構造物、圧力容器、ペンストック、ラインパイプなどの溶接構造物の構造部材として、厚鋼板の形態で用いられる。   The high-tensile steel plate of the present invention is used in the form of a thick steel plate as a structural member of a welded structure such as a bridge, a ship, a building structure, an offshore structure, a pressure vessel, a penstock, and a line pipe.

次に、本発明の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板を実施例1〜15及び比較例16〜21にて説明する。
まず、転炉により、表1に示す様々な組成の鋼スラブを溶製し、次いで、表2に示す条件にて圧延・冷却し、表2に示す板厚(25〜100mm)の鋼板を作製した。
Next, Examples 1 to 15 and Comparative Examples 16 to 21 will describe high-tensile steel sheets having small acoustic anisotropy and excellent weldability according to the present invention.
First, steel slabs having various compositions shown in Table 1 are melted in a converter and then rolled and cooled under the conditions shown in Table 2 to produce steel sheets having a thickness (25 to 100 mm) shown in Table 2. did.

次いで、実施例1〜15及び比較例16〜21各々の鋼板について、表2に示す機械的性質、溶接熱影響部靭性、音響異方性の評価を行った。
ここでは、機械的性質として、降伏強さ、引張強さの2点を測定し、評価した。
降伏強さ及び引張強さについては、圧延方向に直角な方向の板厚中心部から日本工業規格JIS Z 2201「金属材料引張試験片」に規定される4号丸棒引張試験片を採取し、その後、日本工業規格JIS Z 2241「金属材料引張試験方法」に基づいて測定し、評価した。
母材靭性については、圧延方向に直角な方向の板厚中心部から日本工業規格JIS Z 2202「金属材料衝撃試験片」に規定される2mmVノッチ衝撃試験片を採取し、その後、日本工業規格JIS Z 2242「金属材料衝撃試験方法」に基づいて衝撃試験片の破面遷移温度(vTrs)を測定し、評価した。
Subsequently, the mechanical properties, weld heat affected zone toughness, and acoustic anisotropy shown in Table 2 were evaluated for each of the steel plates of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 16 to 21.
Here, as mechanical properties, two points of yield strength and tensile strength were measured and evaluated.
For the yield strength and tensile strength, a No. 4 round bar tensile test piece defined in Japanese Industrial Standard JIS Z 2201 “Metal Material Tensile Test Specimen” is collected from the center of the thickness in the direction perpendicular to the rolling direction. Then, it measured and evaluated based on Japanese Industrial Standard JISZ2241 "Metallic material tensile test method".
As for the base material toughness, a 2 mm V notch impact test piece defined in the Japanese Industrial Standard JIS Z 2202 “Metal Material Impact Test Specimen” is collected from the center of the thickness in the direction perpendicular to the rolling direction, and then the Japanese Industrial Standard JIS. The fracture surface transition temperature (vTrs) of the impact specimen was measured and evaluated based on Z 2242 “Metallic material impact test method”.

溶接熱影響部靭性については、日本工業規格JIS Z 2202「金属材料衝撃試験片」に規定される2mmVノッチ衝撃試験片に、入熱量20kJ/mmのサブマージアーク溶接に相当する熱サイクルを与え、この衝撃試験片の−20℃での吸収エネルギー(vE−20)を測定し、評価した。
ここでは、板厚32mm以下の鋼板については、元の厚さのままとし、板厚32mm超の鋼板については、表面を研削して32mmに減厚した鋼板を用い、レ型開先の突合せ部に入熱量20kJ/mmの大入熱サブマージアーク溶接を行い、ノッチ底が溶融線(フュージョン・ライン)に沿うように上記規定の衝撃試験片を採取し、−20℃での吸収エネルギー(vE−20)を測定し、評価した。
With regard to the weld heat affected zone toughness, a thermal cycle corresponding to submerged arc welding with a heat input of 20 kJ / mm was given to a 2 mm V notch impact test piece defined in Japanese Industrial Standard JIS Z 2202 “Metal Material Impact Test Piece”. The impact energy (vE- 20 ) at −20 ° C. of the impact test piece was measured and evaluated.
Here, the steel plate having a plate thickness of 32 mm or less is kept at the original thickness, and the steel plate having a plate thickness of more than 32 mm is ground to reduce the thickness to 32 mm. Was subjected to a large heat input submerged arc welding with a heat input of 20 kJ / mm, and the impact test piece defined above was taken so that the notch bottom was along the fusion line, and the absorbed energy at −20 ° C. (vE − 20 ) was measured and evaluated.

音響異方性は、横波垂直探触子を用いて互いに直交する2方向それぞれの音速を測定し、これらの音速の比を求めた。ここでは、音速比が1.02以下であれば音響異方性が小さいものと評価した。
各特性の目標値は、降伏強さが450MPa以上、破面遷移温度(vTrs)が−30℃以下、−20℃での吸収エネルギー(vE−20)が47J以上、音速比が1.02以下とした。
The acoustic anisotropy was determined by measuring the speeds of sound in two directions orthogonal to each other using a transverse wave vertical probe and determining the ratio of these speeds of sound. Here, it was evaluated that the acoustic anisotropy was small if the sound speed ratio was 1.02 or less.
The target values for each characteristic are: yield strength is 450 MPa or higher, fracture surface transition temperature (vTrs) is −30 ° C. or lower, absorbed energy (vE −20 ) at −20 ° C. is 47 J or higher, and sound velocity ratio is 1.02 or lower. It was.

さらに、実施例1〜15及び比較例16〜21各々の鋼板の母材組織について、ベイナイトの体積分率、パーライトおよび島状マルテンサイトの体積分率の和、をそれぞれ求め、評価した。
この体積分率は、倍率500倍の顕微鏡組織写真で100mm×100mmの範囲を10視野観察して算出した。
Furthermore, the bainite volume fraction and the sum of the pearlite and island martensite volume fractions were obtained and evaluated for the base metal structures of the steel plates of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 16 to 21, respectively.
This volume fraction was calculated by observing 10 fields of 100 mm × 100 mm in a microscopic microstructure photograph at a magnification of 500 times.

表1に鋼組成を示し、表2に鋼板の製造方法及び諸特性を示す。   Table 1 shows the steel composition, and Table 2 shows the manufacturing method and various properties of the steel sheet.

Figure 2006241556
Figure 2006241556

Figure 2006241556
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これらの評価結果によれば、実施例1〜15は、いずれも良好な特性を示している。また、Mn量を高めたことで、高価なNiやCuが無添加でも機械的性質がきわめて良好であり、低コスト化も図られている。
これに対し、本願発明の組成範囲を逸脱する比較例16〜21は、機械的性質などの特性が実施例1〜15に対し劣っている。
According to these evaluation results, Examples 1 to 15 all show good characteristics. Further, by increasing the amount of Mn, the mechanical properties are extremely good even when expensive Ni or Cu is not added, and the cost is reduced.
On the other hand, Comparative Examples 16 to 21 deviating from the composition range of the present invention are inferior to Examples 1 to 15 in properties such as mechanical properties.

すなわち、比較例16は、Cの含有量、A値が共に低く、加速冷却停止温度も低いため、析出強化が不十分となり、その結果、降伏強さが低下している。
比較例17は、Nb、Tiそれぞれの含有量、A値が共に低く、860〜920℃での累積圧下率が高いため、やはり析出強化が不十分となり、その結果、降伏強さが低下している。また、860〜920℃での累積圧下率が高いためか、音響異方性にも劣ったものとなっている。
比較例18は、Siの含有量が低く、加熱温度、加速冷却停止温度も低いため、析出強化が不十分であるのに加え、Mnの含有量も低いため、強度が低い。さらに、Cuの含有量に対してNiの含有量が低いため、いわゆるCu割れが生じており、構造用鋼板として不適であった。
That is, in Comparative Example 16, both the C content and the A value are low, and the accelerated cooling stop temperature is also low. Therefore, precipitation strengthening is insufficient, and as a result, the yield strength is reduced.
In Comparative Example 17, both the content of Nb and Ti and the A value are both low, and the cumulative rolling reduction at 860 to 920 ° C. is high, so that precipitation strengthening is still insufficient, and as a result, the yield strength decreases. Yes. In addition, it is inferior in acoustic anisotropy because of the high cumulative rolling reduction at 860 to 920 ° C.
In Comparative Example 18, since the Si content is low and the heating temperature and the accelerated cooling stop temperature are also low, in addition to insufficient precipitation strengthening, the Mn content is also low, so the strength is low. Furthermore, since the Ni content is lower than the Cu content, so-called Cu cracking occurs, which is not suitable as a structural steel plate.

比較例19は、Nb、Tiの総含有量が高いため、音響異方性が劣っており、溶接熱影響部靭性も劣ったものであった。さらに、加熱温度が低く、920〜1020℃での累積圧下率が高いのに加え、Nb、Tiそれぞれの含有量の個々の値は高いが、総含有量およびA値が高いため、強度はNb、Tiの総含有量が低い実施例1〜15と同等か低いものになっている。
比較例20は、Cの含有量およびPCMが高く、Nの含有量も低いのに加え、加速冷却停止温度も低いため、パーライトおよび島状マルテンサイトの体積分率の和が高くなっており、母材靭性に劣るばかりでなく、溶接熱影響部靭性も低い。
比較例21は、PおよびSそれぞれの含有量が高いのに加え、冷却速度が低く、母材組織も適正ではないため、母材靭性、溶接熱影響部靭性ともに劣り、強度も低い。
In Comparative Example 19, since the total content of Nb and Ti was high, the acoustic anisotropy was inferior and the weld heat affected zone toughness was also inferior. In addition, the heating temperature is low, the cumulative rolling reduction at 920 to 1020 ° C. is high, and the individual values of Nb and Ti are high, but the total content and the A value are high, so the strength is Nb The total content of Ti is the same as or lower than those of Examples 1 to 15.
Comparative Example 20 has a high content and P CM and C, content of N be added to lower the order low accelerated cooling stop temperature, the sum of the volume fraction of pearlite and island martensite has high Not only is the base metal toughness inferior, but the weld heat affected zone toughness is also low.
In Comparative Example 21, in addition to the high contents of P and S, the cooling rate is low and the base material structure is not appropriate. Therefore, both the base material toughness and the weld heat affected zone toughness are inferior and the strength is low.

本発明は、Mnの添加量を増加させると共に高価なNiやCuの添加量を削減させることにより、既存の鋼材と同等あるいはそれ以上の高強度を有しつつ、さらなる高機能化、低価格化を図ることを可能とした音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板であるから、橋梁、船舶、建築構造物、海洋構造物、圧力容器、ペンストック、ラインパイプ等の溶接構造物の構造部材として広く適用可能であり、その産業上の利用価値は極めて大きい。   By increasing the amount of Mn added and reducing the amount of expensive Ni or Cu added, the present invention has higher strength and lower cost while having high strength equal to or higher than that of existing steel materials. Because it is a high-tensile steel plate with low acoustic anisotropy and excellent weldability, it is possible to achieve welded structures such as bridges, ships, building structures, marine structures, pressure vessels, penstocks, line pipes, etc. It can be widely applied as a structural member, and its industrial utility value is extremely large.

Claims (9)

質量%で、C:0.03〜0.07%、Si:0.10〜0.60%、Mn:2.0〜3.0%、Al:0.06%以下、Nb:0.025%以上、Ti:0.005%以上、N:0.002〜0.008%を含有し、
かつ、NbおよびTiは、0.045%≦Nb+2×Ti≦0.105%を満足し、
さらに、P:0.020−0.04(C+Mn/20)(%)以下、S:0.015−0.04(C+Mn/20)(%)以下を含有し、
さらに、A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)で示されるAの値が0.0022〜0.0055であり、
残部が鉄および不可避不純物からなることを特徴とする音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。
In mass%, C: 0.03 to 0.07%, Si: 0.10 to 0.60%, Mn: 2.0 to 3.0%, Al: 0.06% or less, Nb: 0.025 % Or more, Ti: 0.005% or more, N: 0.002 to 0.008%,
And Nb and Ti satisfy 0.045% ≦ Nb + 2 × Ti ≦ 0.105%,
Further, P: 0.020-0.04 (C + Mn / 20) (%) or less, S: 0.015-0.04 (C + Mn / 20) (%) or less,
Furthermore, the value of A represented by A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14) is 0.0022 to 0.0055,
A high-tensile steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability, wherein the balance is iron and inevitable impurities.
さらに、質量%で、Mo:0.05〜0.30%を含有してなることを特徴とする請求項1記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。   The high-tensile steel sheet having a low acoustic anisotropy and excellent weldability according to claim 1, further comprising, by mass%, Mo: 0.05 to 0.30%. さらに、質量%で、Ni:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Cu/2≦Ni≦Mn/1.5、Ni+Cu≦1.5%
を満足するCu及びNiを含有してなることを特徴とする請求項1または2記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。
Furthermore, in mass%, Ni: 1.0% or less, Cu: 1.0% or less, Cu / 2 ≦ Ni ≦ Mn / 1.5, Ni + Cu ≦ 1.5%
The high-tensile steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability according to claim 1 or 2, characterized by containing Cu and Ni satisfying the requirements.
さらに、質量%で、Cr:0.05〜0.50%、V:0.01〜0.05%、W:0.1〜2.0%、B:0.0002〜0.003%の群から選択された1種または2種以上を含有してなることを特徴とする請求項1、2または3記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。   Further, in terms of mass%, Cr: 0.05 to 0.50%, V: 0.01 to 0.05%, W: 0.1 to 2.0%, B: 0.0002 to 0.003% The high-strength steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability according to claim 1, 2 or 3, comprising one or more selected from the group. さらに、質量%で、Mg:0.0002〜0.005%、Ca:0.0005〜0.006%のいずれか1種または2種を含有してなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。   Furthermore, it contains any one or two of Mg: 0.0002 to 0.005% and Ca: 0.0005 to 0.006% by mass%. A high-tensile steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability. 前記鋼板の1/4厚の位置におけるベイナイトの体積分率が40%以上、かつパーライトおよび島状マルテンサイトの体積分率の和が8%以下であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。   6. The volume fraction of bainite at a position of 1/4 thickness of the steel sheet is 40% or more, and the sum of the volume fractions of pearlite and island martensite is 8% or less. A high-tensile steel sheet having a small acoustic anisotropy and excellent weldability. 前記鋼板の
CM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B
で表される溶接割れ感受性組成PCMが0.22%以下であることを特徴とする請求項4記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。
P CM of the steel sheet = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B
High-tensile steel sheet acoustic anisotropy according to claim 4, wherein in weld crack susceptibility composition P CM represented is equal to or less than 0.22% and excellent small weldability.
前記鋼板の降伏強さは、450MPa以上であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板。   The high strength steel sheet having low acoustic anisotropy and excellent weldability according to any one of claims 1 to 7, wherein the yield strength of the steel sheet is 450 MPa or more. 請求項1ないし8のいずれか1項記載の音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板の製造方法であって、
請求項1ないし5のいずれか1項記載の鋼組成を有する鋼片または鋳片を、
T=6300/(1.9−Log(A))−273
ただし、A=(Nb+2×Ti)×(C+N×12/14)
で表される温度T以上1300℃以下に加熱し、次いで、1020℃以上にて粗圧延し、次いで、920〜1020℃の温度範囲での累積圧下率が15%以下、860〜920℃の温度範囲での累積圧下率が20〜50%となる様に圧延し、
次いで、800℃以上の温度範囲から冷却速度2〜30℃/秒にて冷却し、次いで、550〜700℃の温度範囲から冷却速度0.4℃/秒以下にて冷却することを特徴とする音響異方性が小さく溶接性に優れた高張力鋼板の製造方法。
A method for producing a high-strength steel sheet having low acoustic anisotropy and excellent weldability according to any one of claims 1 to 8,
A steel slab or slab having the steel composition according to any one of claims 1 to 5,
T = 6300 / (1.9-Log (A))-273
However, A = (Nb + 2 × Ti) × (C + N × 12/14)
Is heated to a temperature of not less than T and not more than 1300 ° C., then is roughly rolled at a temperature of not less than 1020 ° C., and then a cumulative rolling reduction in a temperature range of 920 to 1020 ° C. is 15% or less and a temperature of 860 to 920 ° C. Rolled so that the cumulative reduction ratio in the range is 20 to 50%,
Next, cooling is performed at a cooling rate of 2 to 30 ° C./second from a temperature range of 800 ° C. or higher, and then cooling is performed at a cooling rate of 0.4 ° C./second or lower from a temperature range of 550 to 700 ° C. A method for producing a high-tensile steel sheet having low acoustic anisotropy and excellent weldability.
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