JP2009114529A - METHOD FOR MANUFACTURING 550 MPa CLASS LOW YIELD RATIO STEEL SHEET HAVING SMALL DISPERSION OF QUALITY IN STEEL SHEET - Google Patents

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Tomiaki Baba
友紹 馬場
Toyoaki Shiaku
豊明 塩飽
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a steel sheet which secures the high strength having ≥550 MPa, reduces the unevenness in the material quality as much as possible and has excellent HAZ (heat-affected zone) toughness when the welding is performed with the high temperature heat. <P>SOLUTION: The steel material wherein the chemical compositions are suitably adjusted is turned into a steel slab with a continuous casting, and the steel slab is heated so that the temperature deviation in the slab is within 80°C and the maximum temperature in the slab becomes 1,000-1,250°C, and after rolling so that the maximum value in the steel sheet at the rolling finish temperature becomes 800-920°C, the rolled steel sheet is air-cooled for ≥30sec, and controlled so that cooling start temperature deviation in the steel sheet zone except the width edge part of 100 mm and the front and rear part of 300 mm, becomes within 50°C and successively, the steel sheet is cooled to ≤300°C at 1-100°C/sec cooling speed, and operation is performed so that a prescribed relation is satisfied in the steel sheet zone. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、建築構造物や橋梁等に使用される様な、引張強さが550MPa以上、降伏比が80%以下の鋼板を製造する方法に関し、特に鋼板内材質ばらつきを極力低減した鋼板を製造するための方法に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a steel sheet having a tensile strength of 550 MPa or more and a yield ratio of 80% or less, such as used for building structures and bridges, and in particular, manufacturing a steel sheet with as little material variation as possible in the steel sheet. It is about the method to do.

建築構造物や橋梁等(以下、「建築構造物」で代表する)に適用される鋼板は、溶接施工が施されて溶接構造物とされるのが一般的である。こうした鋼板においては、建築構造物の耐震安全性向上の観点から、降伏比[(降伏強度/引張強さ)×100(%)]が小さいこと(即ち、塑性変形能が高いこと)が要求されている(例えば、建築用途の場合、80%以下)。   In general, a steel sheet applied to a building structure, a bridge, or the like (hereinafter referred to as “building structure”) is welded to be a welded structure. In such a steel sheet, from the viewpoint of improving the seismic safety of the building structure, it is required that the yield ratio [(yield strength / tensile strength) × 100 (%)] is small (that is, the plastic deformability is high). (For example, 80% or less in the case of architectural use).

また、上記用途に使用される鋼板では、鋼板の平面方向での引張特性(特に、降伏強度)にばらつきが生じていると、地震時に建築構造物全体が均一に変形せず、局所的に大きな変形を起こして崩壊する可能性がある。こうしたことから、建築構造物の耐震安全性向上を確保するためには、降伏比が低いだけでなく、鋼板の平面方向での引張特性のばらつき(以下、「鋼板内材質ばらつき」と呼ぶ)をも低減することが重要な要件である。   Moreover, in the steel plate used for the above application, if the tensile properties (particularly the yield strength) in the plane direction of the steel plate vary, the entire building structure does not deform uniformly during an earthquake and is locally large. There is a possibility of causing deformation and collapse. For this reason, in order to ensure improved seismic safety of building structures, not only the yield ratio is low, but also the variation in tensile properties in the plane direction of the steel plate (hereinafter referred to as “material variation in the steel plate”). It is also an important requirement to reduce this.

低降伏比高張力鋼板は、490MPa級や520MPa級においては、圧延後空冷や圧延後加速冷却等によって製造されるのが一般的である。また、低降伏比590MPa級の鋼板では、圧延後に直接焼入れまたはオンラインでの焼入れを行った後、二相域まで加熱して焼入れ・焼き戻す方法や、Bを添加する等して高強度に対応した製造が可能となっている。   In the 490 MPa class and the 520 MPa class, the low-yield ratio high-tensile steel sheet is generally manufactured by air cooling after rolling, accelerated cooling after rolling, or the like. For steel sheets with a low yield ratio of 590 MPa, after direct rolling or online quenching after rolling, high strength is achieved by heating to the two-phase zone and quenching / tempering, or by adding B. Manufacturing is possible.

一方、従来の低降伏比550MPa級鋼板では、フェライト−ベイナイトの混合組織とすることによって、強度と低降伏比を確保するようにしている。しかしながら、現実には、鋼板内で材質ばらつきが生じることで、一部の領域で規格値を満足しない場合がある等、構造物の耐震安全性向上の上での問題がある。こうした問題が、大量生産の工業製品としての550MPa級鋼板を、低コストで且つ安定的に材質を確保する上での障害となっている。   On the other hand, in a conventional low yield ratio 550 MPa grade steel sheet, strength and a low yield ratio are ensured by adopting a mixed structure of ferrite and bainite. However, in reality, there is a problem in improving the seismic safety of the structure, such as a case where the standard value is not satisfied in a part of the region due to the material variation in the steel plate. Such a problem is an obstacle to securing a stable material at a low cost for a 550 MPa class steel plate as a mass-produced industrial product.

このような問題を解決するために、これまでにも様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、加熱炉にてスラブを均一に加熱する方法が開示されている。しかしながら、単にスラブを均一に加熱するだけでは、圧延中に温度偏差が生じてしまい、冷却開始前の鋼板温度偏差が大きくなるという事態が生じることになる。その結果、鋼板内材質がばらつくという問題は解消されていないのが実情である。   In order to solve such a problem, various techniques have been proposed so far. For example, Patent Document 1 discloses a method for uniformly heating a slab in a heating furnace. However, simply heating the slab uniformly results in a temperature deviation during rolling, resulting in a situation where the steel sheet temperature deviation before starting cooling increases. As a result, the problem that the material in the steel sheet varies is not solved.

また特許文献2には、鋼板の温度を均一に冷却する加速冷却方法が開示されており、冷却過程における鋼板の反りを防止することを可能としている。しかしながら、こうした技術では、鋼板の冷却が均一に行われたとしても、材質ばらつきは冷却開始温度偏差に大きく影響されるため、材質ばらつきを完全に低減することは困難である。   Patent Document 2 discloses an accelerated cooling method that uniformly cools the temperature of the steel sheet, and can prevent warpage of the steel sheet during the cooling process. However, with such a technique, even if the steel sheet is uniformly cooled, the material variation is greatly influenced by the cooling start temperature deviation, and thus it is difficult to completely reduce the material variation.

特許文献3には、鋼板中の炭素含有量を0.04%未満とすることによって、フェライトの分率を90%以上とした組織とし、冷却速度の影響を受けないようにすることによって、厚物(例えば板厚:80mm)の板厚方向の硬度差を小さくすることを開示している。しかしながら、こうした方法では、フェライト主体の組織となるため、550MPa以上の強度を確保することが困難になってしまう。また、低降伏比が確保できないという問題もある。   Patent Document 3 discloses a structure in which the carbon content in the steel sheet is less than 0.04%, the ferrite fraction is 90% or more, and is not affected by the cooling rate. It discloses that the hardness difference in the thickness direction of an object (for example, thickness: 80 mm) is reduced. However, in such a method, since it becomes a structure mainly composed of ferrite, it becomes difficult to secure a strength of 550 MPa or more. There is also a problem that a low yield ratio cannot be secured.

特許文献4では、低降伏比の高張力鋼板を製造するために、オーステナイト域からの焼入れ(直接焼入れ、或いは通常の焼入れ)を行った後、二相域から焼入れを行い更に焼き戻すという3段階の熱処理を行うことを提案している。こうした方法では、その操作が煩雑になる上に、NiやCr等の高価な合金元素を多く使用するものであるので、製造コストが高くなってしまう。しかも、熱処理工程が多いことによって、納期の長期化や設備負荷が大きくなるという問題がある。   In Patent Document 4, in order to produce a high-strength steel sheet having a low yield ratio, after performing quenching from an austenite region (direct quenching or normal quenching), quenching from a two-phase region and further tempering are performed. It is proposed to perform the heat treatment. In such a method, the operation becomes complicated and a lot of expensive alloy elements such as Ni and Cr are used, so that the manufacturing cost becomes high. In addition, there are problems that the delivery time is extended and the equipment load is increased due to many heat treatment processes.

低降伏比高張力鋼板の製造に関して、熱間圧延後にAr3変態点以上の温度から、急冷を行うことによって、ベイナイト分率を50%以上とすることで、板厚方向における材質ばらつきの低減を可能とすることも提案されている(特許文献5)。しかしながら、この技術では、490MPa級鋼板と同じ圧延・冷却方法であり、より高強度の場合に生じるばらつきの低減を考慮した製造過程における厳格な管理がなされておらず、特にばらつきが生じやすい550MPa級の鋼板におけるばらつき低減には有効な技術とはいえない。しかも、この技術では、焼入れ性を高めるためにBを添加するものであり、このBの添加は極微量で焼入れ性が大きく変わるので、鋼板内の材質ばらつきを却って助長することにもなる。 Low yield ratio for the preparation of high-tensile steel sheet, after hot rolling from Ar 3 transformation point or more of the temperature, by performing rapid cooling, bainite fraction by 50% or more, the reduction of material variations in the sheet thickness direction It has also been proposed to make it possible (Patent Document 5). However, this technique is the same rolling and cooling method as that of the 490 MPa class steel sheet, and is not strictly controlled in the manufacturing process in consideration of the reduction of the variation occurring in the case of higher strength, and the variation is particularly likely to occur. This is not an effective technique for reducing variation in steel sheets. Moreover, in this technique, B is added in order to improve the hardenability, and the addition of B greatly enhances the hardenability with a very small amount, so that the dispersion of the material in the steel sheet is promoted.

特許文献6では、圧延後に長時間の空冷を行い、このときの空冷開始温度を(Ar3変態点−20℃)以下として、空冷時にフェライト変態させることによって、フェライト分率を増加させ、低降伏比を確保することが提案されている。しかしながら、こうした技術では、空冷時間が長くなってしまい、生産性が極めて悪くなるという問題がある。 In Patent Document 6, air cooling is performed for a long time after rolling, the air cooling start temperature at this time is set to (Ar 3 transformation point−20 ° C.) or less, and ferrite transformation is performed during air cooling, thereby increasing the ferrite fraction and reducing the low yield. It has been proposed to ensure the ratio. However, such a technique has a problem that the air cooling time becomes long and the productivity is extremely deteriorated.

上記した各種技術の他、炭素当量Ceq、圧延終了温度、冷却速度、冷却停止温度などを規定することによって、550MPa以上の強度と80%以下の降伏比を得ることができること等も提案されている(特許文献7〜9)。しかしながら、こうした方法では、依然として鋼板全体での材質ばらつきを生じる場合が多く、安定した工業生産ができないという問題がある。   In addition to the various techniques described above, it has also been proposed that a strength of 550 MPa or more and a yield ratio of 80% or less can be obtained by defining the carbon equivalent Ceq, rolling end temperature, cooling rate, cooling stop temperature, and the like. (Patent Documents 7 to 9). However, such a method still has a problem in that there are still many variations in the quality of the steel sheet as a whole, and stable industrial production is not possible.

工業製品の出荷試験では、局所的な一点のみでの引張試験で評価されるのが一般的であるが、550MPa級鋼板はばらつきが生じやすいので、このように鋼板内で材質ばらつきが生じていると、工業製品の出荷試験では出荷判定が困難になるという問題がある。   In the shipping test of industrial products, it is common to evaluate by a tensile test at only one local point, but 550 MPa grade steel plate tends to vary, and thus material variations occur in the steel plate. In addition, there is a problem that it is difficult to determine shipping in a shipping test of industrial products.

上記のような溶接構造物では、安価な鋼材で且つ溶接施工効率を改善するという観点から、例えば溶接入熱量が40kJ/mm以上の大入熱溶接が指向される。大入熱溶接を行うと、鋼材が高温のオーステナイト領域まで加熱されてから徐冷されるので、特に熱影響部(以下、単に「HAZ」と呼ぶことがある)の組織が粗大化し、その部分の靭性が劣化しやすいという問題がある。従って、上記のような鋼板では、こうしたHAZにおける靭性(以下、「HAZ靭性」と呼ぶことがある)を良好に確保することが重要となる。
特開2004−27332号公報 特開平8−215734号公報 特開平8−85842号公報 特開平8−92639号公報 特開2005−33651号公報 特開昭63−286517号公報 特開2005−220379号公報 特開2003−183767号公報 特開2005−272951号公報
In the welded structure as described above, for example, high heat input welding with a heat input of welding of 40 kJ / mm or more is directed from the viewpoint of inexpensive steel and improving welding efficiency. When high heat input welding is performed, the steel material is heated to a high temperature austenite region and then gradually cooled, so that the structure of the heat-affected zone (hereinafter, sometimes simply referred to as “HAZ”) is coarsened. There is a problem that the toughness of the steel tends to deteriorate. Therefore, in such a steel sheet, it is important to ensure such good toughness in HAZ (hereinafter sometimes referred to as “HAZ toughness”).
JP 2004-27332 A JP-A-8-215734 JP-A-8-85842 JP-A-8-92639 JP 2005-33651 A JP-A 63-286517 JP 2005-220379 A JP 2003-183767 A JP 2005-272951 A

これまで提案されている技術では、550MPa級と低降伏比の両立を図るために、多量の合金元素を必要とし、製造コストが増大するという問題がある。また、550MPa級としての高強度化を確保するために、フェライト−ベイナイト組織としているものの、鋼板内材質の均一性を考慮していないために、材質ばらつきが生じてしまうという問題がある。   The techniques proposed so far have a problem that a large amount of alloy elements are required in order to achieve both a 550 MPa class and a low yield ratio, resulting in an increase in manufacturing cost. Further, although a ferrite-bainite structure is used in order to ensure high strength as a 550 MPa class, there is a problem that material variation occurs because the uniformity of the material in the steel sheet is not taken into consideration.

本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、550MPa以上の高強度を確保すると共に、材質内ばらつきを極力低減し、しかも大入熱溶接したときのHAZ靭性にも優れる鋼板を効率良く製造することのできる方法を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and its purpose is to ensure a high strength of 550 MPa or more, to reduce variations in the material as much as possible, and to be excellent in HAZ toughness when welding with high heat input. It is providing the method which can manufacture a steel plate efficiently.

前記目的を達成し得た本発明方法とは、C:0.06〜0.20%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.0〜2.0%、Al:0.01〜0.05%、Nb:0.005〜0.025%、Ti:0.005〜0.020%、Ca:0.0005〜0.0030%、N:0.0030〜0.0080%およびO:0.0005〜0.0030%を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、且つ下記(1)式で示される炭素当量Ceqが0.42質量%以下であると共に、下記(2)式の関係を満足する鋼を連続鋳造によって鋼スラブとし、このスラブ内の温度偏差が80℃以内で且つスラブ内最高温度が1000〜1250℃となるように加熱し、圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値が800〜920℃となるように圧延した後、30秒以上空冷し、鋼板の幅端部100mmと先後端300mmを除く鋼板領域内の冷却開始温度偏差が50℃以内となるように制御し、引き続き冷却速度:1〜100℃/秒で300℃以下まで冷却することとし、且つ前記鋼板領域内で下記(3)〜(6)式の関係を満足するようにして操業する点に要旨を有するものである。   The method of the present invention that can achieve the above object is C: 0.06 to 0.20% (meaning of mass%, the same applies hereinafter), Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 1.0 to 2.0%, Al: 0.01-0.05%, Nb: 0.005-0.025%, Ti: 0.005-0.020%, Ca: 0.0005-0.0030%, N : 0.0030-0.0080% and O: 0.0005-0.0030%, respectively, the balance consists of iron and inevitable impurities, and the carbon equivalent Ceq represented by the following formula (1) is 0.00. Steel which is 42 mass% or less and satisfies the relationship of the following formula (2) is made into a steel slab by continuous casting, and the temperature deviation in the slab is within 80 ° C and the maximum temperature in the slab is 1000 to 1250 ° C. The maximum value in the steel sheet of the rolling finish temperature is 800-9 After rolling to 0 ° C., air cooling is performed for 30 seconds or more, and the cooling start temperature deviation in the steel plate region excluding the width end portion 100 mm and the front and rear end 300 mm is controlled to be within 50 ° C., and the cooling rate is continued. : It has a gist in that it is cooled to 300 ° C. or less at 1 to 100 ° C./second, and is operated so as to satisfy the relationship of the following formulas (3) to (6) in the steel plate region. .

Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 …(1)
但し、[C],[Si],[Mn],[Ni],[Cr],[Mo]および[V]は、夫々C,Si,Mn,Ni,Cr,MoおよびVの含有量(質量%)を示す。
Ceq+2[Nb]≧0.36質量% …(2)
但し、[Nb]は、Nbの含有量(質量%)を示す。
SCT(MIN)≧Ar3+380−1000(Ceq+2[Nb]) …(3)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、Ar3:鋼板のAr3変態点、[Nb]:Nbの含有量(質量%)を夫々示す。
FRT(MAX)−10>SCT(MAX) …(4)
但し、FRT(MAX):圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値、SCT(MAX):冷却開始時の鋼板表面温度の最大値(℃)、を夫々示す。
SCT(MIN)≧FRT(MAX)−(150−0.8t) …(5)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、FRT(MAX):圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値、t:鋼板の板厚(mm)、を夫々示す。
SCT(MIN)>Ar3−20℃ …(6)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、Ar3:鋼板のAr3変態点、を夫々示す。
Ceq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
However, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are the contents (mass of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo and V, respectively). %).
Ceq + 2 [Nb] ≧ 0.36 mass% (2)
However, [Nb] indicates the content (% by mass) of Nb.
SCT (MIN) ≧ Ar 3 + 380−1000 (Ceq + 2 [Nb]) (3)
However, SCT (MIN): The minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, Ar 3 : Ar 3 transformation point of the steel sheet, and [Nb]: Nb content (mass%), respectively.
FRT (MAX) -10> SCT (MAX) (4)
Here, FRT (MAX): the maximum value in the steel sheet at the rolling finish temperature, SCT (MAX): the maximum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, respectively.
SCT (MIN) ≧ FRT (MAX) − (150−0.8t) (5)
However, SCT (MIN): the minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, FRT (MAX): the maximum value in the steel sheet at the rolling finishing temperature, and t: the thickness (mm) of the steel sheet, respectively.
SCT (MIN)> Ar 3 -20 ° C. (6)
However, SCT (MIN): The minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, Ar 3 : Ar 3 transformation point of the steel sheet, respectively.

上記製造方法においては、冷却速度:1〜100℃/秒で300℃以下まで冷却した後、450〜650℃に再加熱後空冷することも有用である。   In the said manufacturing method, after cooling to 300 degrees C or less at a cooling rate: 1-100 degrees C / sec, it is also useful to air-cool after reheating to 450-650 degreeC.

また本発明で用いる鋼スラブは、更にCu:0.1〜0.5%、Ni:0.1〜0.5%、Cr:0.1〜0.5%、Mo:0.1〜0.5%およびV:0.005〜0.05%よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するものも好ましい。   Further, the steel slab used in the present invention is further Cu: 0.1-0.5%, Ni: 0.1-0.5%, Cr: 0.1-0.5%, Mo: 0.1-0. It is also preferable to contain at least one selected from the group consisting of 0.5% and V: 0.005 to 0.05%.

本発明の製造方法によれば、鋼スラブの化学成分組成を適切に調整すると共に、圧延条件を含めた製造条件を厳密に規定することによって、550MPa級の高強度および低降伏比が両立されると共に、材質内ばらつきを極力低減し、しかも大入熱溶接したときのHAZ靭性にも優れる鋼板を効率良く製造することができた。   According to the production method of the present invention, by appropriately adjusting the chemical composition of the steel slab and strictly defining the production conditions including the rolling conditions, a high strength of 550 MPa class and a low yield ratio are compatible. At the same time, it was possible to efficiently produce a steel sheet that reduced variations in the material as much as possible and also had excellent HAZ toughness when welded with high heat input.

従来技術では、550MPa級と低降伏比を両立させるためには、多量の合金元素を必要とし、製造コストが増加するという問題が生じていた。またフェライト−ベイナイト組織とすることによって、550MPa級鋼板とすることも提案されているものの、鋼板内材質ばらつきの均一性を考慮していないために、材質ばらつきが生じやすいという問題を抱えていた。   In the prior art, in order to achieve both the 550 MPa class and the low yield ratio, a large amount of alloy elements are required, resulting in an increase in manufacturing cost. Further, although it has been proposed to use a ferrite-bainite structure, a 550 MPa grade steel sheet has been proposed.

本発明者らが、鋼板内材質ばらつきを抑制するため、鋼板成分の適正化、圧延時の加熱温度、スラブ内温度偏差、圧延終了温度、空冷時間、鋼板内温度偏差、冷却開始温度、冷却速度、冷却停止温度等を適切に管理した実験を行った。その結果、材質ばらつきは、降伏点と引張強度の上昇に伴う降伏比の増大や、Nb等の合金元素による結晶粒均一化効果等のような成分によって影響を受ける場合と、冷却開始前の鋼板温度偏差等の影響が大きいことが明らかになった。   In order to suppress variations in the material in the steel sheet, the present inventors optimize the steel sheet component, heating temperature during rolling, temperature deviation in the slab, rolling end temperature, air cooling time, temperature deviation in the steel sheet, cooling start temperature, cooling rate Then, an experiment was conducted in which the cooling stop temperature and the like were appropriately controlled. As a result, the material variation is affected by components such as an increase in the yield ratio accompanying the increase in the yield point and the tensile strength, and the effect of uniforming the crystal grains by alloy elements such as Nb, and the steel plate before the start of cooling. It became clear that the influence of temperature deviation etc. is large.

上記知見に基づいて、本発明者らが、成分組成の適正化、適正な冷却開始温度等について更に検討した結果、特に冷却開始を、圧延仕上げ温度FRT、Ar3変態点、炭素当量Ceq+2[Nb]等といった成分と製造条件を組み合わせたパラメ−タで規定することによって、鋼板内材質ばらつきを効果的に低減できることが明らかになった。 Based on the above findings, the present inventors further investigated the optimization of the component composition, the appropriate cooling start temperature, and the like. As a result, in particular, the cooling start was determined by rolling finishing temperature FRT, Ar 3 transformation point, carbon equivalent Ceq + 2 [Nb It has been clarified that the variation in the material in the steel sheet can be effectively reduced by defining the parameters such as the above in combination with the manufacturing conditions.

鋼板の商品としては、鋼板内のどの位置においても、規格値を満足させる必要があるが、鋼板内全域の材料試験は不可能であるので、本発明のようにプロセス条件を管理することによって、鋼板の材質ばらつきを抑えた上で、1点の代表値の引張試験で鋼板内全領域の特性を保証する必要がある。   As a product of the steel plate, it is necessary to satisfy the standard value at any position in the steel plate, but since the material test of the entire area in the steel plate is impossible, by managing the process conditions as in the present invention, It is necessary to guarantee the characteristics of the entire area in the steel sheet by a tensile test with a representative value at one point after suppressing the material variation of the steel sheet.

本発明は、前記(1)式および(2)式を満足する化学成分組成とすることによって、低降伏比の550MPa級鋼板とするために必要な成分を規定し、且つ(3)式〜(6)式により材質ばらつきを最小限にするための冷却開始温度の制御を行い、且つ圧延後の30秒以上の空冷によって、鋼板内の温度差を小さくし(50℃以下)、残存歪みを均一化することによって、ベイナイト主体の組織とすることを特徴とするものである。尚、「ベイナイト主体の組織」とは、例えばベイナイトの分率が90面積%以上の組織であることを意味する。   In the present invention, the chemical component composition satisfying the above formulas (1) and (2) is used to define the components necessary for obtaining a low yield ratio 550 MPa grade steel sheet, and the formulas (3) to ( 6) The cooling start temperature is controlled to minimize material variations using the formula, and the temperature difference in the steel sheet is reduced (50 ° C or less) by air cooling for 30 seconds or more after rolling, and the residual strain is made uniform. Thus, the bainite-based structure is obtained. The “bainite-based structure” means, for example, a structure having a bainite fraction of 90 area% or more.

前記(1)式〜(6)式を規定した理由の詳細については後述するが、これらの式の概要は次の通りである。まず前記(1)式では、溶接性および低降伏比を実現するために、炭素当量Ceqを規定するものである。(2)式では、Nbを必須成分とすることによって、材質ばらつきを抑制するものである。またNbは、耐溶接割れ性の劣化を抑えつつ、強度上昇を実現でき、その結果として、550MPa以上の強度を実現することができる。   Details of the reasons for defining the formulas (1) to (6) will be described later. The outline of these formulas is as follows. First, the equation (1) defines the carbon equivalent Ceq in order to realize weldability and a low yield ratio. In the formula (2), the material variation is suppressed by using Nb as an essential component. Moreover, Nb can implement | achieve an intensity | strength increase, suppressing deterioration of weld crack resistance, As a result, the intensity | strength of 550 Mpa or more can be implement | achieved.

一方、(3)式では、低合金成分の場合には、(Ar3−20℃)超えからの冷却であってもフェライト生成による材質ばらつきが発生するため、こうしたフェライト生成を抑制するために冷却開始温度(冷却開始時の鋼板表面の最小値)をできるだけ制限したものである。(4)式は、圧延終了直後での鋼板表面の温度を均一にする役割をもっており、冷却むらによるフェライト生成を抑制する。(5)式は板厚による冷却速度の違いを考慮することによって、極端な温度低下によるフェライトの不均一生成を抑制するものである。(6)式は、冷却開始時における鋼板温度が(Ar3−20℃)を下回ることによるフェライト生成を抑制する。このフェライトが不均一に鋼板内に生成されることで、材質ばらつきが発生するため、このようなフェライトの生成を極力抑えるものである。 On the other hand, in the formula (3), in the case of a low alloy component, even if the cooling starts from exceeding (Ar 3 -20 ° C.), material variation occurs due to the generation of ferrite. The starting temperature (minimum value of the steel sheet surface at the start of cooling) is limited as much as possible. Equation (4) has a role of making the temperature of the steel sheet surface uniform immediately after the end of rolling, and suppresses the generation of ferrite due to uneven cooling. Equation (5) suppresses the non-uniform formation of ferrite due to an extreme temperature drop by considering the difference in cooling rate depending on the plate thickness. The expression (6) suppresses the generation of ferrite due to the steel sheet temperature at the start of cooling being lower than (Ar 3 -20 ° C.). Since this ferrite is generated non-uniformly in the steel sheet, material variations occur, so that the generation of such ferrite is suppressed as much as possible.

上記のように、鋼板の化学成分組成を規定すると共に、冷却開始前の鋼板温度偏差の管理を厳密に行い、幅端部100mmと先後端300mmを除く鋼板全域での温度偏差を極力少なくした上で冷却を開始することによって、フェライトの不均一生成が抑制され、材質ばらつきを抑制した550MPa級低降伏比鋼板を製造することが可能となるのである。   As described above, the chemical composition of the steel sheet is specified, and the temperature deviation of the steel sheet before the start of cooling is strictly controlled, and the temperature deviation in the entire area of the steel sheet excluding the width end portion 100 mm and the front and rear ends 300 mm is reduced as much as possible. By starting the cooling, it is possible to produce a 550 MPa class low yield ratio steel sheet in which non-uniform formation of ferrite is suppressed and material variation is suppressed.

次に、本発明で規定する要件について、順次説明する。本発明では、鋼材(鋼スラブ)の化学成分組成を適切に規定する必要があるが、これらの成分における範囲限定理由は下記の通りである。   Next, requirements defined in the present invention will be described sequentially. In the present invention, it is necessary to appropriately define the chemical component composition of the steel material (steel slab). The reasons for limiting the ranges of these components are as follows.

[C:0.06〜0.20%]
Cは、鋼板の強度を高める作用を有する元素であり、必要な強度を確保するためには0.06%以上含有させる必要がある。しかしながら、C含有量が過剰になると、鋼板の溶接性や溶接熱影響部(HAZ)の靱性を著しく低下させるので、0.20%以下とする必要がある。尚、C含有量の好ましい下限は0.10%であり、好ましい上限は0.16%である。
[C: 0.06-0.20%]
C is an element having an effect of increasing the strength of the steel sheet, and it is necessary to contain 0.06% or more in order to ensure the necessary strength. However, if the C content is excessive, the weldability of the steel sheet and the toughness of the heat affected zone (HAZ) are remarkably reduced, so it is necessary to make it 0.20% or less. In addition, the minimum with preferable C content is 0.10%, and a preferable upper limit is 0.16%.

[Si:0.05〜0.50%]
Siは、鋼板の強度確保、脱酸等に有効な元素であり、その効果を発揮させるためにはSi含有量は0.05%以上とする必要がある。しかしながら、Si含有量が過剰になると、却ってHAZ靱性が低下するので、0.50%以下とする必要がある。尚、Si含有量の好ましい下限は0.2%であり、好ましい上限は0.4%である。
[Si: 0.05 to 0.50%]
Si is an element effective for securing the strength of the steel sheet, deoxidation, and the like, and in order to exert its effects, the Si content needs to be 0.05% or more. However, if the Si content is excessive, the HAZ toughness is lowered, so it is necessary to set it to 0.50% or less. In addition, the minimum with preferable Si content is 0.2%, and a preferable upper limit is 0.4%.

[Mn:1.0〜2.0%]
Mnは、焼入性を向上させて鋼板の強度を確保するのに有効な元素である。こうした効果を発揮させるためには、1.0%以上含有させる必要がある。しかしながら、Mn含有量が過剰になると、却ってHAZ靱性が劣化するので、2.0%以下とする必要がある。尚、Mn含有量の好ましい下限は1.2%であり、好ましい上限は1.6%である。
[Mn: 1.0 to 2.0%]
Mn is an element effective for improving the hardenability and ensuring the strength of the steel sheet. In order to exhibit such an effect, it is necessary to contain 1.0% or more. However, if the Mn content becomes excessive, the HAZ toughness deteriorates on the contrary, so it is necessary to make it 2.0% or less. In addition, the minimum with preferable Mn content is 1.2%, and a preferable upper limit is 1.6%.

[Al:0.01〜0.05%]
Alは、鋼の脱酸および結晶粒の微細化に有効な元素であり、そのためには0.01%以上含有させることが必要である。しかし、Al含有量が過剰になると、Al酸化物系介在物を生成し却って母材靱性が劣化するので、0.05%以下とする必要がある。尚、Al含有量の好ましい下限は0.02%であり、好ましい上限は0.04%である。
[Al: 0.01 to 0.05%]
Al is an element effective for deoxidation of steel and refinement of crystal grains, and for that purpose, it is necessary to contain 0.01% or more. However, if the Al content is excessive, Al oxide inclusions are generated and the toughness of the base material deteriorates, so it is necessary to make it 0.05% or less. In addition, the minimum with preferable Al content is 0.02%, and a preferable upper limit is 0.04%.

[Nb:0.005〜0.025%]
Nbは、固溶状態でオーステナイトの再結晶を抑制し、制御圧延の効果を高め、更に圧延後の加速冷却による変態強化を促進して強度および靱性の向上に寄与する元素である。これらの効果を発揮させるためには、Nb含有量は0.005%以上とする必要がある。しかしながら、Nb含有量が過剰になると、溶接部の靭性が劣化するので、その上限は0.025%とした。尚、Nb含有量の好ましい下限は0.010%であり、好ましい上限は0.020%である。
[Nb: 0.005 to 0.025%]
Nb is an element that suppresses recrystallization of austenite in a solid solution state, enhances the effect of controlled rolling, and further promotes transformation strengthening by accelerated cooling after rolling to contribute to improvement of strength and toughness. In order to exert these effects, the Nb content needs to be 0.005% or more. However, if the Nb content becomes excessive, the toughness of the welded portion deteriorates, so the upper limit was made 0.025%. In addition, the minimum with preferable Nb content is 0.010%, and a preferable upper limit is 0.020%.

[Ti:0.005〜0.020%]
Tiは、難溶性の窒化物を形成し、溶接時のオーステナイト粒の粗大化を抑制すると共に、オーステナイト粒内からのフェライト変態核となり、HAZ靱性を向上させる元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ti含有量は0.005%以上とする必要がある。しかしながら、Ti含有量が過剰になると、粗大な介在物が多量に生成して靱性が却って低下するので、0.020%以下とする必要がある。尚、Ti含有量の好ましい下限は0.008%であり、好ましい上限は0.017%である。
[Ti: 0.005 to 0.020%]
Ti is an element that forms a hardly soluble nitride, suppresses the coarsening of austenite grains during welding, and becomes a ferrite transformation nucleus from within the austenite grains, thereby improving the HAZ toughness. In order to exert such effects, the Ti content needs to be 0.005% or more. However, when the Ti content is excessive, a large amount of coarse inclusions are generated and the toughness is decreased, so that the content needs to be 0.020% or less. In addition, the minimum with preferable Ti content is 0.008%, and a preferable upper limit is 0.017%.

[Ca:0.0005〜0.0030%]
Caは、硫化物の形態を制御し、鋼板の板厚方向特性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果を発揮させるためには、Ca含有量は0.0005%以上とする必要がある。しながら、Ca含有量が過剰になると、CaSやCaO等の介在物が多量に生成して大型介在物となり、鋼板の靭性のみならず清浄度も害し、更に溶接性にも悪影響を与えることになるので、Ca含有量は0.0030%以下とする必要がある。尚、Ca含有量の好ましい下限は0.0010%であり、好ましい上限は0.0025%である。
[Ca: 0.0005 to 0.0030%]
Ca is an element effective in controlling the form of sulfide and improving the thickness direction characteristics of the steel sheet. In order to exert such effects, the Ca content needs to be 0.0005% or more. However, if the Ca content is excessive, inclusions such as CaS and CaO are produced in large quantities, resulting in large inclusions, which not only affect the toughness of the steel sheet but also the cleanliness, and also adversely affect the weldability. Therefore, the Ca content needs to be 0.0030% or less. In addition, the minimum with preferable Ca content is 0.0010%, and a preferable upper limit is 0.0025%.

[N:0.0030〜0.0080%]
Nは、Ti窒化物粒子(TiN)としてHAZ靱性向上に有効な元素であり、こうした効果を発揮させるためには、N含有量は0.0030%以上とする必要がある。しかしながら、N含有量が過剰になると、却ってHAZ靱性が劣化するので、0.0080%以下とする必要がある。尚、N含有量の好ましい下限は0.0040%であり、好ましい上限は0.0070%である。
[N: 0.0030 to 0.0080%]
N is an element effective for improving the HAZ toughness as Ti nitride particles (TiN). In order to exert such an effect, the N content needs to be 0.0030% or more. However, if the N content is excessive, the HAZ toughness deteriorates on the contrary, so it is necessary to make it 0.0080% or less. In addition, the minimum with preferable N content is 0.0040%, and a preferable upper limit is 0.0070%.

[O:0.0005〜0.0030%]
Oは、不可避的不純物として含有され、鋼中では酸化物として存在し、鋼板の清浄度を低下させるので、その量は少ないほど好ましい。O含有量が過剰になると、Al,Ti,Ca等の酸化物が粗大化して、靭性に悪影響を及ぼすことになる。そこでO含有量の上限を、0.0030%(好ましくは0.0025%以下)と定めた。但し、Oは鋼の製造過程で不可避的に混入する不純物であるので、工業的にその量を0%にすることは困難であり、その下限を0.0005%とした。
[O: 0.0005 to 0.0030%]
O is contained as an unavoidable impurity and exists as an oxide in the steel, which lowers the cleanliness of the steel sheet. Therefore, the smaller the amount, the better. When the O content is excessive, oxides such as Al, Ti, and Ca are coarsened, which adversely affects toughness. Therefore, the upper limit of the O content is set to 0.0030% (preferably 0.0025% or less). However, since O is an impurity inevitably mixed in the steel manufacturing process, it is difficult to make the amount 0% industrially, and the lower limit is set to 0.0005%.

本発明で用いる鋼スラブの基本成分組成は上記の通りであり、残部は実質的に鉄である。但し原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避的不純物(例えば、PやS)が鋼板中に含まれることは、当然に許容される。また本発明で用いるスラブには、必要に応じて、以下の選択元素を含有していても良い。これらの元素は、いずれも鋼板の高強度化のために有効な元素であるが、詳細な作用効果は下記の通りである。   The basic component composition of the steel slab used in the present invention is as described above, and the balance is substantially iron. However, it is naturally allowed that unavoidable impurities (for example, P and S) brought in depending on the situation of raw materials, materials, manufacturing equipment, and the like are included in the steel sheet. Moreover, the slab used in the present invention may contain the following selective elements as necessary. These elements are all effective elements for increasing the strength of the steel sheet, but the detailed effects are as follows.

[Cu:0.1〜0.5%、Ni:0.1〜0.5%、Cr:0.1〜0.5%、Mo:0.1〜0.5%およびV:0.005〜0.05%よりなる群から選ばれる少なくとも1種]
Cuは、靭性劣化を招くことなく強度を高めるのに有効な元素であり、必要に応じて含有される。こうした効果を発揮させるためには、Cu含有量は0.1%以上とすることが好ましい。しかしながら、Cu含有量が過剰になるとコストが増大すると共に、溶接性が劣化するので0.5%以下とすることが好ましい。
[Cu: 0.1-0.5%, Ni: 0.1-0.5%, Cr: 0.1-0.5%, Mo: 0.1-0.5% and V: 0.005 ~ At least one selected from the group consisting of 0.05%]
Cu is an element effective for increasing the strength without incurring toughness deterioration, and is contained as required. In order to exert such effects, the Cu content is preferably set to 0.1% or more. However, if the Cu content is excessive, the cost increases and the weldability deteriorates.

Niは、靭性劣化を招くことなく強度を高めるのに有効な元素であり、必要に応じて含有される。こうした効果を発揮させるためには、Ni含有量は0.1%以上とすることが好ましい。しかしながら、Ni含有量が過剰になるコストが増大するので、0.5%以下とすることが好ましい。   Ni is an element effective for increasing the strength without causing toughness deterioration, and is contained as necessary. In order to exert such effects, the Ni content is preferably set to 0.1% or more. However, the cost of excessive Ni content increases, so 0.5% or less is preferable.

Crは、合金コストを著しく上昇させることなく強度を高めるのに有効な元素であり、必要に応じて含有される。こうした効果を発揮させるためには、Cr含有量は0.1%以上とすることが好ましい。しかしながら、Cr含有量が過剰になると、溶接性が劣化するので0.5%以下とすることが好ましい。   Cr is an element effective for increasing the strength without significantly increasing the alloy cost, and is contained as necessary. In order to exert such effects, the Cr content is preferably 0.1% or more. However, if the Cr content is excessive, the weldability is deteriorated, so 0.5% or less is preferable.

Moは、焼入れ性を増大させて、強度を上昇させるのに有効な元素であり、必要に応じて含有される。こうした効果を発揮させるためには、Mo含有量は0.1%以上とすることが好ましい。しかしながら、Mo含有量が過剰になると、溶接性が劣化するので0.5%以下とすることが好ましい。   Mo is an element effective for increasing the hardenability and increasing the strength, and is contained as necessary. In order to exert such effects, the Mo content is preferably set to 0.1% or more. However, if the Mo content is excessive, the weldability is deteriorated, so 0.5% or less is preferable.

Vは、析出強化によって強度を上昇させるのに有効な元素であり、必要に応じて含有される。こうした効果を発揮させるためには、V含有量は0.005%以上とすることが好ましい。しかしながら、V含有量が過剰になると、溶接性が劣化するので0.05%以下とすることが好ましい。   V is an element effective for increasing the strength by precipitation strengthening, and is contained as necessary. In order to exhibit such an effect, the V content is preferably 0.005% or more. However, if the V content is excessive, weldability deteriorates, so 0.05% or less is preferable.

本発明で用いる鋼スラブは、上記のように化学成分組成を調整する必要があるが、下記(1)式で示される炭素当量Ceqが0.42質量%以下であると共に、下記(2)式の関係を満足することも必要である。これらの式を規定する理由は次の通りである。   The steel slab used in the present invention needs to adjust the chemical composition as described above, but the carbon equivalent Ceq represented by the following formula (1) is 0.42% by mass or less and the following formula (2) It is also necessary to satisfy this relationship. The reasons for defining these equations are as follows.

Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 …(1)
但し、[C],[Si],[Mn],[Ni],[Cr],[Mo]および[V]は、夫々C,Si,Mn,Ni,Cr,MoおよびVの含有量(質量%)を示す(合金元素を添加しない場合は、その項がないものとして計算する)。
Ceq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
However, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are the contents (mass of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo and V, respectively). %) (When no alloying element is added, calculation is made assuming that the term is not present).

上記(1)式で示される炭素当量Ceqが0.42質量%を超えると、溶接性に悪影響を及ぼすことになる。また降伏点と引張強度の上昇に伴う降伏比の上昇を招くことになる。こうしたことから、上記(1)式で示される炭素当量Ceqは0.42質量%以下とした。   When the carbon equivalent Ceq represented by the above formula (1) exceeds 0.42% by mass, the weldability is adversely affected. In addition, the yield ratio increases with increasing yield point and tensile strength. For these reasons, the carbon equivalent Ceq represented by the above formula (1) was set to 0.42 mass% or less.

Ceq+2[Nb]≧0.36質量% …(2)
但し、[Nb]は、Nbの含有量(質量%)を示す。
Ceq + 2 [Nb] ≧ 0.36 mass% (2)
However, [Nb] indicates the content (% by mass) of Nb.

上記(2)式は、550MPa級の鋼板とするために必要な要件を規定したものである。通常は、上記炭素当量Ceqによって強度レベルが決定されるのであるが、本発明では強化元素であるNbを含有するものであり、Nbを炭素当量化した2[Nb]を炭素当量Ceqに追加し、その値が0.36質量%以上とすることによって、550MPa以上の強度を確保するものである。ここで、Nbを含有させる理由は、Nbにはオーステナイトに未再結晶温度域を広げるために、圧延時に部分的に極端に大きな結晶粒を生成させないことによって、材質の均一化に寄与するからである。また、Nbには、耐溶接割れを劣化させずに強度上昇が図れるという利点がある。   The above formula (2) defines the requirements necessary to obtain a 550 MPa grade steel sheet. Normally, the strength level is determined by the carbon equivalent Ceq, but in the present invention, it contains Nb which is a strengthening element, and 2 [Nb] obtained by carbonizing Nb to carbon equivalent is added to the carbon equivalent Ceq. The strength of 550 MPa or more is secured by setting the value to 0.36% by mass or more. Here, the reason for including Nb is that Nb contributes to the homogenization of the material by not generating extremely large crystal grains partially during rolling in order to expand the non-recrystallization temperature range in austenite. is there. Nb has the advantage that the strength can be increased without degrading the weld crack resistance.

本発明は、鋼スラブの化学成分組成を適正に調整することに加えて、製造条件(特に熱間圧延およびその後の冷却条件)を厳密に制御することによって、鋼板内材質ばらつきを小さくしつつ、高強度および低降伏比の両特性を示す鋼板を製造できることを特徴とする。以下では、本発明の製造方法の製造条件を詳細に説明する。   In addition to appropriately adjusting the chemical composition of the steel slab, the present invention strictly controls the production conditions (particularly hot rolling and subsequent cooling conditions), thereby reducing material variations in the steel sheet, It is characterized in that a steel sheet exhibiting both high strength and low yield ratio characteristics can be produced. Below, the manufacturing conditions of the manufacturing method of this invention are demonstrated in detail.

[鋼スラブ内の温度偏差が80℃以内]
鋼スラブ内の温度偏差とは、スラブ抽出時のスラブ内最高温度であるスラブ端部と、最低温度となる幅・長さ方向中央またはスキッド部との温度差を意味する。スラブ加熱時にスラブ内温度偏差が大きいと、Nb固溶量、冷却開始温度に影響を及ぼすことになるばかりか、圧延後の鋼板の各位置における引張強度がばらつくことになる。また、スラブ内温度偏差は冷却前鋼板内の温度ばらつきに直結するため、スラブ内温度偏差を80℃以内とした。尚、鋼スラブ内の温度偏差を80℃以内にするためには、在炉時間を長時間とすれば良い。
[Temperature deviation in steel slab is within 80 ℃]
The temperature deviation in the steel slab means a temperature difference between the slab end portion, which is the maximum temperature in the slab at the time of slab extraction, and the center in the width / length direction or the skid portion, which is the lowest temperature. If the temperature deviation in the slab is large at the time of slab heating, not only will the Nb solid solution amount and the cooling start temperature be affected, but also the tensile strength at each position of the steel sheet after rolling will vary. Moreover, since the temperature deviation in a slab is directly linked to the temperature variation in the steel plate before cooling, the temperature deviation in the slab was set to 80 ° C. or less. In addition, what is necessary is just to make in-furnace time long in order to make the temperature deviation in a steel slab into 80 degrees C or less.

[スラブ内最高温度が1000〜1250℃となるように加熱]
鋼スラブの加熱時にスラブ内最高温度(スラブ端部の温度で加熱炉の温度とほぼ等しい温度)が1250℃を超えると、オーステナイト粒の粗大化によって、靭性が劣化することになる。一方、加熱時のスラブ内最高温度が1000℃未満になると、Nb固溶量が少なくなって、強度不足を招くことになる。こうしたことから、スラブ内最高温度は1000〜1250℃とした。
[Heating so that the maximum temperature in the slab is 1000 to 1250 ° C]
When the maximum temperature in the slab (the temperature at the end of the slab is substantially equal to the temperature of the heating furnace) exceeds 1250 ° C. during the heating of the steel slab, the toughness deteriorates due to the coarsening of the austenite grains. On the other hand, when the maximum temperature in the slab at the time of heating is less than 1000 ° C., the amount of Nb solid solution decreases, leading to insufficient strength. For these reasons, the maximum temperature in the slab was set to 1000 to 1250 ° C.

[圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値が800〜920℃]
圧延仕上げ温度(FRT)が920℃を超えると、強度レベルが高くなり、それに伴って降伏比が上昇するため、低降伏比とすることが困難となる。こうしたことから、圧延仕上げ温度(FRT)の鋼板内最高温度は920℃以下とした。一方、圧延仕上げ温度(FRT)が800℃未満となると、550MPa級鋼が得られにくくなるばかりか、冷却開始温度が低くなることによる材質ばらつきが生じやすくなる。こうしたことから、圧延仕上げ温度は鋼板内の最高温度で800℃以上とした。
[Maximum rolling finish temperature in steel sheet is 800-920 ° C]
When the rolling finish temperature (FRT) exceeds 920 ° C., the strength level increases, and the yield ratio increases accordingly, so that it is difficult to achieve a low yield ratio. For these reasons, the maximum temperature in the steel sheet for the rolling finish temperature (FRT) was set to 920 ° C. or lower. On the other hand, when the rolling finish temperature (FRT) is less than 800 ° C., not only is it difficult to obtain 550 MPa grade steel, but material variations are likely to occur due to the low cooling start temperature. For these reasons, the rolling finishing temperature is set to 800 ° C. or higher at the maximum temperature in the steel sheet.

[圧延後に30秒以上空冷]
圧延後の鋼板は、スラブ抽出時の温度偏差が残存しており、しかも圧延中のデスケールによる一時的な温度不安定な状態となっている。そのため、圧延後に直ちに冷却を開始すると、材質のばらつきが生じやすくなる。こうしたことから、圧延後に30秒以上空冷することによって、材質ばらつきを抑制する効果がある。尚、空冷時間については、30秒以上であれば特に限定されるものではないが、生産性という観点からして、5分以下であることが好ましい。
[Air cooling for 30 seconds or more after rolling]
The steel sheet after rolling has a temperature deviation at the time of slab extraction, and is in a temporary temperature unstable state due to descaling during rolling. For this reason, if cooling is started immediately after rolling, variations in material tend to occur. For these reasons, air-cooling for 30 seconds or more after rolling has the effect of suppressing material variations. The air cooling time is not particularly limited as long as it is 30 seconds or longer, but it is preferably 5 minutes or shorter from the viewpoint of productivity.

[鋼板の幅端部100mmと先後端300mmを除く鋼板領域内の冷却開始温度偏差が50℃以内]
鋼板領域内の冷却開始温度偏差とは、{[冷却開始直前の鋼板表面温度の最大値SCT(MAX)]−[冷却開始直前の鋼板表面温度の最小値SCT(MIN)]}を意味する(但し、鋼板の幅端部100mmと先後端300mmを除く)。550MPa級鋼板の組織は、フェライトベイナイト遷移領域であるため、冷却開始前に鋼板内で温度ばらつきがあると、鋼板内引張強度が不安定になる。そのため、冷却開始前の鋼板内の温度偏差を50℃以内とした。
[Cooling start temperature deviation in the steel plate region excluding the width end portion 100 mm and the leading and trailing end 300 mm of the steel plate is within 50 ° C.]
The cooling start temperature deviation in the steel plate region means {[maximum value SCT (MAX) of steel plate surface temperature just before the start of cooling] − [minimum value SCT (MIN) of steel plate surface temperature just before the start of cooling]} ( However, the width end portion of the steel plate and the front and rear end of 300 mm are excluded). Since the structure of the 550 MPa grade steel sheet is a ferrite bainite transition region, if there is temperature variation in the steel sheet before the start of cooling, the tensile strength in the steel sheet becomes unstable. Therefore, the temperature deviation in the steel plate before the start of cooling is set to 50 ° C. or less.

[冷却速度:1〜100℃/秒で300℃以下まで冷却]
上記のように鋼板内の温度差を制御した後は、冷却速度:1〜100℃/秒で300℃以下まで冷却する必要がある。このときの冷却速度が100℃/秒よりも大きくなると、マルテンサイト主体の組織となる。こうした組織では、降伏比が大きくなって靭性が悪くなる。一方、冷却速度が1℃/秒未満では、強度不足となる。
[Cooling rate: 1 to 100 ° C / sec.
After controlling the temperature difference in the steel sheet as described above, it is necessary to cool to 300 ° C. or less at a cooling rate of 1 to 100 ° C./second. If the cooling rate at this time is higher than 100 ° C./sec, a martensite-based structure is obtained. In such a structure, the yield ratio increases and the toughness deteriorates. On the other hand, when the cooling rate is less than 1 ° C./second, the strength is insufficient.

[冷却速度:1〜100℃/秒で300℃以下まで冷却した後、必要によって450〜650℃に再加熱後空冷]
上記のようにして、300℃以下まで冷却した後は、必要によって450〜650℃に再加熱後空冷を施して良い。こうした条件を付加することによって、靭性の改善が可能となる。このときの再加熱温度が650℃を超えると、必要強度は低くなってしまう。一方、再加熱温度が450℃未満では、再加熱によって得られる効果(靭性改善効果)が小さいものとなる。
[Cooling rate: after cooling to 300 ° C. or less at 1 to 100 ° C./second, if necessary, re-cooling to 450 to 650 ° C. and air cooling]
After cooling to 300 ° C. or lower as described above, air cooling may be performed after reheating to 450 to 650 ° C. if necessary. By adding such conditions, toughness can be improved. If the reheating temperature at this time exceeds 650 ° C., the required strength is lowered. On the other hand, when the reheating temperature is less than 450 ° C., the effect (toughness improving effect) obtained by the reheating is small.

本発明方法においては、上記のような基本的な製造条件の他、前記鋼板領域内(即ち、鋼板の幅端部100mmと先後端300mmを除く領域)で下記(3)〜(6)式の関係を満足するようにして操業する必要がある。これらの要件を規定した理由は、次の通りである。   In the method of the present invention, in addition to the basic production conditions as described above, the following formulas (3) to (6) are used in the steel plate region (that is, the region excluding the width end portion 100 mm and the front and rear end 300 mm of the steel plate). It is necessary to operate to satisfy the relationship. The reasons for specifying these requirements are as follows.

SCT(MIN)≧Ar3+380−1000(Ceq+2[Nb]) …(3)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、Ar3:鋼板のAr3変態点、[Nb]:Nbの含有量(質量%)、を夫々示す。
SCT (MIN) ≧ Ar 3 + 380−1000 (Ceq + 2 [Nb]) (3)
However, SCT (MIN): The minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, Ar 3 : Ar 3 transformation point of the steel sheet, and [Nb]: Nb content (% by mass), respectively.

従来の550MPa級鋼板で生じている材質ばらつきは、フェライトの不均一生成によるものである。上記(3)式は、規定成分内で強度不足や材質ばらつきの原因であるフェライトの不均一生成を抑制するために規定したものである。   The material variation occurring in the conventional 550 MPa grade steel sheet is due to non-uniform generation of ferrite. The above equation (3) is defined in order to suppress the non-uniform formation of ferrite, which is the cause of insufficient strength and material variation within the specified component.

図1に、強度不足、材質ばらつきの原因となる不均一フェライトの抑制範囲を示す。この図1は、後記実施例のデータを整理したものである(図中の数値は、後記表2、3の試験No.を示す)。図1における横軸は、(Ceq+2[Nb])、縦軸はSCT(MIN)であり、ハッチングで示される領域が微小なフェライト生成を抑制する範囲を示している。即ち、ハッチング以外の部分では、微小なフェライトが生成する領域となる。Ceq+2[Nb]が0.40を下回る場合には、冷却開始温度が(6)式の関係を満足する場合[即ち、SCT(MIN)>Ar3−20℃]であっても、微小なフェライトが生成することになる。そこで、成分が低いために生じるフェライトを(3)式によって、SCT(MIN)を上昇させることで抑制する。上記(3)式は、Ceq+2[Nb]が0.40以下の場合において、微小なフェライトを生成させないために、SCT(MIN)を上昇させるために規定したものである。 FIG. 1 shows the range of suppression of non-uniform ferrite that causes insufficient strength and material variations. FIG. 1 is a summary of data of Examples described later (numerical values in the figure indicate test Nos. In Tables 2 and 3 described later). The horizontal axis in FIG. 1 is (Ceq + 2 [Nb]), the vertical axis is SCT (MIN), and the area indicated by hatching indicates the range where fine ferrite generation is suppressed. That is, in a portion other than hatching, it becomes a region where minute ferrite is generated. When Ceq + 2 [Nb] is less than 0.40, even if the cooling start temperature satisfies the relationship of the formula (6) [that is, SCT (MIN)> Ar 3 −20 ° C.] Will be generated. Therefore, the ferrite generated due to the low component is suppressed by increasing SCT (MIN) by the equation (3). The above equation (3) is defined to increase SCT (MIN) in order to prevent generation of minute ferrite when Ceq + 2 [Nb] is 0.40 or less.

FRT(MAX)−10>SCT(MAX) …(4)
但し、FRT(MAX):圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値、SCT(MAX):冷却開始時の鋼板表面温度の最大値(℃)、を夫々示す。
FRT (MAX) -10> SCT (MAX) (4)
Here, FRT (MAX): the maximum value in the steel sheet at the rolling finish temperature, SCT (MAX): the maximum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, respectively.

上記(4)式は、冷却開始前の空冷による温度均一化に必要な冷却開始温度の上限を規定するものである。図2に、その範囲を示す。この図2は、後記実施例のデータを整理したものである(図中の数値は、後記表2、3の試験No.を示す)。圧延終了直後でデスケールにより鋼板表面に温度差が生じており、更には復熱による温度上昇も起こる可能性がある。圧延後にこの温度偏差を残したまま冷却を開始すると、材質が不安定なものとなる、上記(4)式の関係を満足していない場合には、復熱による鋼板内温度の均一化が十分でないため、鋼板内において温度ばらつきが生じることになる。こうした事態を回避するために、本発明では上記(4)式の関係を満足させることに加えて、冷却開始前の空冷時間を30秒以上としているのである。   The above expression (4) defines the upper limit of the cooling start temperature necessary for temperature equalization by air cooling before the start of cooling. FIG. 2 shows the range. FIG. 2 is a summary of data of Examples described later (numerical values in the figure indicate test Nos. In Tables 2 and 3 described later). Immediately after the end of rolling, a temperature difference is generated on the surface of the steel plate due to descaling, and there is a possibility that the temperature rises due to recuperation. If cooling is started with this temperature deviation left after rolling, the material becomes unstable. If the relationship of the above formula (4) is not satisfied, the temperature in the steel sheet is sufficiently uniformed by reheating. Therefore, temperature variation occurs in the steel sheet. In order to avoid such a situation, in the present invention, in addition to satisfying the relationship of the above expression (4), the air cooling time before the start of cooling is set to 30 seconds or more.

SCT(MIN)≧FRT(MAX)−(150−0.8t) …(5)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、FRT(MAX):圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値、t:鋼板の板厚(mm)、を夫々示す。
SCT (MIN) ≧ FRT (MAX) − (150−0.8t) (5)
However, SCT (MIN): the minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, FRT (MAX): the maximum value in the steel sheet at the rolling finishing temperature, and t: the thickness (mm) of the steel sheet, respectively.

冷却開始温度の下限値は、Ar3変態点との関係、炭素当量Ceqとの関係以外にも、圧延仕上げ温度(FRT)と板厚tとの関係で規制する必要がある。前記図2には、後記実施例のデータに基づいて、こうした範囲も同時に示した。これは厚物と薄物とでは、同時冷却した場合の温度低下量が異なることによる。板厚が薄い場合には、空冷による温度低下が大きいので、その分FRTを高くする必要がある。FRT(MAX)−(150−0.8t)を冷却開始温度の下限値として設定することによって、薄物から厚物まで必要強度を確保し、前記(4)式と組み合わせることで、鋼板内の冷却開始温度偏差をなくして材質ばらつきの少ない鋼板とすることを可能とした。 The lower limit of the cooling start temperature needs to be regulated by the relationship between the rolling finishing temperature (FRT) and the sheet thickness t, in addition to the relationship with the Ar 3 transformation point and the relationship with the carbon equivalent Ceq. In FIG. 2, such a range is shown at the same time based on the data of the examples described later. This is due to the difference in temperature drop between the thick and thin objects when simultaneously cooled. When the plate thickness is thin, the temperature drop due to air cooling is large, so the FRT needs to be increased accordingly. By setting FRT (MAX)-(150-0.8t) as the lower limit value of the cooling start temperature, the required strength is ensured from a thin object to a thick object, and in combination with the above equation (4), cooling in the steel sheet It was possible to eliminate the starting temperature deviation and to make a steel plate with less material variation.

SCT(MIN)>Ar3−20℃ …(6)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、Ar3:鋼板のAr3変態点、を夫々示す。
SCT (MIN)> Ar 3 -20 ° C. (6)
However, SCT (MIN): The minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, Ar 3 : Ar 3 transformation point of the steel sheet, respectively.

冷却開始時における鋼板温度がAr3−20℃を下回ると、冷却後にフェライトが生成することになる。このフェライトが不均一に鋼板内に生成することで、材質ばらつきが発生する。このようなフェライトの生成を極力抑制する必要がある。こうしたことから、鋼板内の最低温度が(Ar3−20℃)を上回ることで、フェライトの生成が鋼板全体で抑制され、鋼板全体での材質ばらつきが低減されることになる。但し、前述したように、Ceq+2[Nb]が0.40(質量%)を下回る場合には、微量なフェライトが生成し、ばらつきの原因となるため、前記(3)式で与えられる範囲を優先する。 When the steel plate temperature at the start of cooling is lower than Ar 3 -20 ° C, ferrite is generated after cooling. This ferrite is generated non-uniformly in the steel sheet, resulting in material variations. It is necessary to suppress the generation of such ferrite as much as possible. For these reasons, when the minimum temperature in the steel sheet exceeds (Ar 3 -20 ° C.), the generation of ferrite is suppressed in the entire steel sheet, and material variations in the entire steel sheet are reduced. However, as described above, when Ceq + 2 [Nb] is less than 0.40 (mass%), a small amount of ferrite is generated and causes variation. Therefore, priority is given to the range given by the expression (3). To do.

尚、本発明において、上記(3)式、(5)式および(6)式で与えられるSCT(MIN)のうち、最も高い値を材質ばらつき抑制に効果のあるSCT(MIN)とする。   In the present invention, the highest value among the SCTs (MIN) given by the above equations (3), (5) and (6) is the SCT (MIN) effective in suppressing material variations.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and appropriate modifications are made within a range that can meet the above and the following purposes. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

下記表1に示す化学成分組成のスラブを、表2に示す条件{熱間圧延後の鋼板の板厚[t(mm)];熱間圧延前の加熱温度(スラブ内最高温度);スラブ内温度偏差;圧延仕上げ温度の最大値FRT(MAX);空冷時間;冷却開始時の鋼板表面温度の最大値SCT(MAX);冷却開始時の鋼板表面温度の最小値SCT(MIN);冷却開始温度偏差[SCT(MAX)−SCT(MIN)];冷却停止温度FCT;冷却速度;焼戻し温度}で、熱間圧延および冷却(場合により焼戻し)を行うことによって鋼板(板幅W:2500〜3500mm、長さL:7000〜20000mm)を製造した。   The slab having the chemical composition shown in Table 1 below is subjected to the conditions shown in Table 2 {the thickness of the steel sheet after hot rolling [t (mm)]; heating temperature before hot rolling (maximum temperature in the slab); Temperature deviation; maximum value FRT (MAX) of rolling finish temperature; air cooling time; maximum value SCT (MAX) of steel sheet surface temperature at the start of cooling; minimum value SCT (MIN) of steel sheet surface temperature at the start of cooling; cooling start temperature Deviation [SCT (MAX) -SCT (MIN)]; cooling stop temperature FCT; cooling rate; tempering temperature}, hot rolling and cooling (tempering in some cases) to perform steel sheet (sheet width W: 2500 to 3500 mm, Length L: 7000-20000 mm) was manufactured.

表1には、(1)式の値(炭素当量Ceq)、(2)式の値(Ceq+2[Nb])および下記(7)式で示されるAr3変態点も同時に示した。また表2には、(3)式の右辺の値[Ar3+380−1000(Ceq+2[Nb])]、(4)式の左辺の値[FRT(MAX)−10]、(5)式の右辺の値[FRT(MAX)−(150−0.8t)]、(6)式の右辺の値(Ar3−20℃)、および上記Ar3変態点も同時に示した。尚、スラブ内温度偏差とは、スラブ抽出時のスラブ内最高温度であるスラブ端部と、最低温度となる幅・長さ中央またはスキット部の温度差である。また、表2に示した各温度は、放射温度計によって測定したものである。 Table 1 also shows the value of the formula (1) (carbon equivalent Ceq), the value of the formula (2) (Ceq + 2 [Nb]), and the Ar 3 transformation point represented by the following formula (7). Table 2 also shows the value [Ar 3 + 380−1000 (Ceq + 2 [Nb])] on the right side of the expression (3), the value [FRT (MAX) −10] on the left side of the expression (4), and the expression (5). The value on the right side [FRT (MAX) − (150−0.8t)], the value on the right side of formula (6) (Ar 3 −20 ° C.), and the Ar 3 transformation point are also shown. The temperature deviation in the slab is a temperature difference between the slab end portion that is the highest temperature in the slab at the time of slab extraction and the width / length center or the skit portion that becomes the lowest temperature. Each temperature shown in Table 2 is measured by a radiation thermometer.

Ar3変態点(℃)=910−310・[C]−80・[Mn]−20・[Cu]−15・[Cr]−55・[Ni]−80・[Mo]…(7)
但し、[C],[Mn],[Cu],[Cr],[Ni]および[Mo]は、夫々C,Mn,Cu,Cr,NiおよびMoの含有量(質量%)を示し、合金元素を添加しない場合は、その項がないものとして計算する。
Ar 3 transformation point (° C.) = 910-310. [C] -80. [Mn] -20. [Cu] -15. [Cr] -55. [Ni] -80. [Mo] (7)
However, [C], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni] and [Mo] indicate the contents (mass%) of C, Mn, Cu, Cr, Ni and Mo, respectively. When no element is added, calculation is made assuming that the term is not present.

Figure 2009114529
Figure 2009114529

Figure 2009114529
Figure 2009114529

製造した鋼板について、引張試験特性(降伏強度YS、引張強度TS、降伏比YR)、母材靭性、HAZ靭性、および溶接性を、以下のようにして評価した。その結果を、一括して下記表3に示す。   About the manufactured steel plate, the tensile test characteristic (yield strength YS, tensile strength TS, yield ratio YR), base material toughness, HAZ toughness, and weldability were evaluated as follows. The results are collectively shown in Table 3 below.

[引張試験特性]
鋼板長さLの鋼板における幅方向(1/4)Wの各位置において、鋼板圧延方向先端から500mmの位置から試験片[JIS Z2201 1A号試験片(長さ方向が圧延方向に対して直角方向)]を採取し、引張試験を行い、降伏強度YS、引張強度TS、および降伏比YRを測定した。また、材質ばらつきを測定するために、鋼板長さLの鋼板における幅方向(1/2)W部および(1/4)Wの各位置において、鋼板圧延方向先端から500mm、2000mm、(1/2)L、鋼板後端から500mm、2000mmの位置(合計10箇所)から試験片を採取して引張試験を行い、降伏強度YS、引張強度TS、および降伏比YRの最大値と最小値を測定し、その差(ΔYS、ΔTS、ΔYR)を測定した。引張強度TS:550〜700MPa、降伏強度YS:385MPa以上、降伏比YR:80%以下を合格と評価した。また、材質ばらつきの評価基準は、ΔYS:60MPa以下、ΔTS:30MPa以下、ΔYR:4%以下とした。
[Tensile test properties]
At each position in the width direction (1/4) W of the steel plate of length L, a test piece [JIS Z2201 No. 1A test piece (length direction perpendicular to the rolling direction) from a position 500 mm from the front end of the steel plate rolling direction. )] Was collected, a tensile test was performed, and the yield strength YS, the tensile strength TS, and the yield ratio YR were measured. Further, in order to measure the material variation, at each position in the width direction (1/2) W portion and (1/4) W in the steel plate having the steel plate length L, 500 mm, 2000 mm, (1 / 2) L, 500 mm from the rear end of the steel plate, specimens are taken from 2000 mm positions (10 places in total), a tensile test is performed, and the maximum and minimum values of yield strength YS, tensile strength TS, and yield ratio YR are measured. The differences (ΔYS, ΔTS, ΔYR) were measured. Tensile strength TS: 550 to 700 MPa, yield strength YS: 385 MPa or more, and yield ratio YR: 80% or less were evaluated as acceptable. In addition, the evaluation criteria for the material variation were ΔYS: 60 MPa or less, ΔTS: 30 MPa or less, and ΔYR: 4% or less.

[母材靭性評価方法]
鋼板の幅方向(1/4)W、先端から500mmの位置からVノッチ試験片を採取し、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を行い、破面遷移温度(vTrs)が−20℃未満を合格と評価した。
[Base material toughness evaluation method]
A V-notch test piece was taken from the position of the steel plate in the width direction (1/4) W and 500 mm from the tip, and subjected to a Charpy impact test in accordance with JIS Z 2242. The fracture surface transition temperature (vTrs) was less than −20 ° C. Was evaluated as passing.

[HAZ靭性]
鋼板の幅方向(1/4)W、先端から500mmの位置から試験片を採取し、再現HAZ熱サイクルVノッチシャルピー試験を行った。再現HAZ熱サイクル条件は、1400℃での保持時間:30秒、800〜500℃までの冷却時間:730秒とし、入熱量:80kJ/mmの大入熱溶接におけるボンド部の熱履歴を模擬した。HAZ靱性のvE0(0℃での吸収エネルギー)は、27J以上を合格と評価した。
[HAZ toughness]
A test piece was sampled from the position in the width direction (1/4) W of the steel sheet and 500 mm from the tip, and a reproducible HAZ thermal cycle V-notch Charpy test was performed. The reproduced HAZ thermal cycle conditions were: holding time at 1400 ° C .: 30 seconds, cooling time from 800 to 500 ° C .: 730 seconds, and simulating the heat history of the bond part in high heat input welding with a heat input of 80 kJ / mm. . As for vE 0 (absorption energy at 0 ° C.) of HAZ toughness, 27 J or more was evaluated as acceptable.

[耐溶接割れ性]
JIS Z 3158に規定されたy形溶接割れ試験法に従い、入熱量:1.7kJ/mmで炭酸ガス溶接を行い、室温にてルート割れが発生しなかった場合を「○」、発生した場合を「×」として評価した。
[Weld crack resistance]
In accordance with the y-type weld cracking test method specified in JIS Z 3158, carbon dioxide gas welding was performed at a heat input of 1.7 kJ / mm, and “○” indicates that no root crack occurred at room temperature. Evaluated as “x”.

Figure 2009114529
Figure 2009114529

この結果から、次のように考察できる。まず本発明で規定する要件(化学成分組成および製造条件)で製造したものでは(試験No.1〜10)、鋼板内材質ばらつきの小さい550MPa級低降伏比鋼板が実現できていることが分かる。これに対して、本発明で規定する要件(或は好ましい要件)を外れる製造条件で製造したものでは(試験No.11〜37)、いずれかの特性を満足していないことが分かる。   From this result, it can be considered as follows. First, it is understood that 550 MPa class low yield ratio steel sheets with small variations in the material in the steel sheet can be realized by those manufactured under the requirements (chemical composition and manufacturing conditions) defined in the present invention (Test Nos. 1 to 10). On the other hand, it can be seen that one manufactured under manufacturing conditions deviating from the requirements (or preferred requirements) defined in the present invention (Test Nos. 11 to 37) does not satisfy any of the characteristics.

このうち、試験No.11〜23のものは、本発明で規定する化学成分組成を満足しているが、製造条件が本発明で規定する範囲を外れるものであり、いずれかの特性が劣化している。具体的には、試験No.11のものでは、冷却速度が小さいことから、強度不足となっている。試験No.12のものでは、(5)式で規定する要件を満足していないので、鋼板内材質ばらつきが大きくなっている。試験No.13のものでは、圧延仕上げ温度(FRT)が高いために、強度が高く、低降伏比とはならない。試験No.14のものでは、圧延後の空冷時間が短いので、温度が不安定となって冷却開始温度偏差が大きくなり、鋼板内材質ばらつきが大きくなっている。試験No.15のものでは、圧延後の空冷時間が極めて短いため(4)式で規定する関係を満足せず、鋼板内材質ばらつきが大きくなっている。   Among these, test No. Although the thing of 11-23 satisfies the chemical component composition prescribed | regulated by this invention, manufacturing conditions remove | deviate from the range prescribed | regulated by this invention, and any characteristic has deteriorated. Specifically, Test No. In the case of No. 11, the strength is insufficient because the cooling rate is low. Test No. In No. 12, since the requirement prescribed | regulated by (5) Formula is not satisfied, the material variation in a steel plate is large. Test No. In the case of No. 13, since the rolling finish temperature (FRT) is high, the strength is high and the yield ratio is not low. Test No. In the case of No. 14, since the air cooling time after rolling is short, the temperature becomes unstable, the cooling start temperature deviation becomes large, and the material variation in the steel sheet becomes large. Test No. In the case of No. 15, since the air cooling time after rolling is extremely short, the relationship defined by the equation (4) is not satisfied, and the material variation in the steel sheet is large.

試験No.16のものでは、圧延仕上げ温度FRTが低いために強度が低下しており、しかも冷却開始温度が(3)式および(6)式のいずれの関係とも満足しないように極めて低いので、鋼板内材質ばらつきが大きくなっている。試験No.17のものでは、大きなスラブ内温度偏差が冷却開始温度偏差に引き継がれることによって、材質が大きくばらつくため、降伏比が大きく変動し、低降伏比特性が安定して得られていない。試験No.18のものでは、冷却停止温度が高くなっており、ベイナイト組織とならずに強度レベルが低くなっており、また低降伏比とはならない。試験No.19のものでは、焼き戻し温度が高いために強度が低く、低降伏比とはならない。   Test No. In the case of No. 16, since the rolling finish temperature FRT is low, the strength is lowered, and the cooling start temperature is extremely low so as not to satisfy any of the relations of the expressions (3) and (6). The variation is large. Test No. In the case of No. 17, since the material varies greatly due to the large temperature deviation in the slab being taken over by the cooling start temperature deviation, the yield ratio largely fluctuates, and the low yield ratio characteristics are not stably obtained. Test No. In the case of No. 18, the cooling stop temperature is high, the bainite structure is not obtained, the strength level is low, and the yield ratio is not low. Test No. In No. 19, since the tempering temperature is high, the strength is low and the yield ratio is not low.

試験No.20のものでは、加熱温度が高いために母材靭性が悪くなっており、低降伏比とはならない。試験No.21のものでは、加熱温度が低いことによって、Nbの固溶量が不足しており、強度が低くなっている。試験No.22のものでは、(Ar3−20℃)を超える温度からの冷却開始であるが、(3)式の関係を満足しないものであるので、フェライトが不均一に生成し、鋼板内材質ばらつきが生じている。試験No.23のものでは、(Ar3−20℃)以下からの冷却であるため、(6)式の関係を満たさず、鋼板内材質ばらつきが生じている。 Test No. In No. 20, since the heating temperature is high, the base material toughness is poor, and the yield ratio is not low. Test No. In No. 21, the heating temperature is low, so the amount of Nb dissolved is insufficient, and the strength is low. Test No. In the case of No. 22, the cooling starts from a temperature exceeding (Ar 3 −20 ° C.), but since the relationship of the formula (3) is not satisfied, the ferrite is generated non-uniformly, and the material variation in the steel sheet is Has occurred. Test No. In the case of No. 23, since the cooling is performed from (Ar 3 -20 ° C.) or less, the relationship of the formula (6) is not satisfied, and the material variation in the steel plate occurs.

一方、試験No.24〜37のものは、本発明で規定する化学成分組成を外れるものであり、いずれかの特性が劣化している。具体的には、試験No.24のものでは、C含有量が本発明で規定する範囲を超えていることから、(1)式の関係を満たさず、700MPaを超える高強度となると共に、低降伏比とはならない。またCeqが高いためHAZ靭性が悪く、y形溶接割れ試験で割れが観察された。試験No.25のものでは、(2)式で規定する要件を満足していないので、強度不足となる。試験No.26のものでは、Mn含有量が本発明で規定する範囲を超えているため、焼入れ性の上昇によって700MPaを超えるような高強度となっている。また低降伏比とはならず、Ceqが高いためHAZ靭性が悪く、y形溶接割れ試験で割れが観察された。試験No.27のものでは、Mn含有量が本発明で規定する範囲に満たないため、強度不足となる。また(3)式の関係を満足していないので、鋼板内材質ばらつきが大きくなっている。   On the other hand, test no. Nos. 24 to 37 are out of the chemical composition defined in the present invention, and any of the characteristics is deteriorated. Specifically, Test No. In the case of 24, since the C content exceeds the range specified in the present invention, the relationship of the formula (1) is not satisfied, the strength is higher than 700 MPa, and the yield ratio is not low. Moreover, since Ceq was high, HAZ toughness was bad, and the crack was observed by the y-type weld cracking test. Test No. In the case of No. 25, the requirement defined by the equation (2) is not satisfied, and the strength is insufficient. Test No. In the case of No. 26, since the Mn content exceeds the range specified in the present invention, it has a high strength exceeding 700 MPa due to the increase in hardenability. Further, the yield ratio was not low, and Ceq was high, so HAZ toughness was poor, and cracks were observed in the y-type weld crack test. Test No. In the case of No. 27, since the Mn content is less than the range specified in the present invention, the strength is insufficient. Moreover, since the relationship of Formula (3) is not satisfied, the material variation in the steel sheet is large.

試験No.28のものでは、Al含有量が本発明で規定する範囲に満たないために、結晶粒の微細化効果が小さく、規定強度近傍となる上にHAZ靭性も悪くなっている。試験No.29のものでは、Al含有量が本発明で規定する範囲を超えているため、母材靭性およびHAZ靭性が悪くなっている。試験No.30のものでは、Nb含有量が本発明で規定する範囲を超えているため、700MPaを超えるような高強度となり、低降伏比とはならない。Ceqが高いためHAZ靭性が悪く、y形溶接割れ試験で割れが観察された。試験No.31のものでは、Nb含有量が本発明で規定する範囲に満たないため、(2)式の関係を満足しないことから、強度不足となる。   Test No. In the case of No. 28, since the Al content is less than the range specified in the present invention, the effect of refining the crystal grains is small, the vicinity of the specified strength and the HAZ toughness are also deteriorated. Test No. In No. 29, since the Al content exceeds the range specified in the present invention, the base material toughness and the HAZ toughness are deteriorated. Test No. In the case of 30, since the Nb content exceeds the range specified in the present invention, the strength is as high as exceeding 700 MPa and the yield ratio is not low. Since the Ceq is high, the HAZ toughness is poor, and cracks were observed in the y-type weld crack test. Test No. In the case of No. 31, since the Nb content is less than the range specified in the present invention, the relationship of the formula (2) is not satisfied, so that the strength is insufficient.

試験No.32のものでは、Tiを含有していないので、脱酸効果が小さいなり、酸素量が多くなっており、HAZ靭性が悪くなっている。試験No.33のものでは、Ti含有量が本発明で規定する範囲を超えているため、母材靭性およびHAZ靭性が悪くなっている。また低降伏比とはならない。試験No.34のものでは、Caを含有していないので、HAZ靭性が悪くなっている。試験No.35のものでは、Ca含有量が本発明で規定する範囲を超えているため、HAZ靭性が悪くなっている。試験No.36のものでは、Bを含有しているので、焼入れ性が上昇して、700MPaを超えるような高強度となり、低降伏比とはならない。またHAZ靭性が悪い。しかも、Bは少量で強度が大きく変わるので、材質ばらつきが生じやすいものとなっている。試験No.37のものでは、N含有量が本発明で規定する範囲を超えているため、HAZ靭性が悪くなっている。   Test No. Since the thing of 32 does not contain Ti, the deoxidation effect becomes small, the amount of oxygen increases, and the HAZ toughness is deteriorated. Test No. In No. 33, since the Ti content exceeds the range specified in the present invention, the base material toughness and the HAZ toughness are deteriorated. Also, the yield ratio is not low. Test No. Since the thing of 34 does not contain Ca, HAZ toughness is getting worse. Test No. In 35, since Ca content exceeds the range prescribed | regulated by this invention, HAZ toughness is getting worse. Test No. In the case of 36, since B is contained, the hardenability is increased, the strength is higher than 700 MPa, and the yield ratio is not low. Moreover, HAZ toughness is bad. Moreover, since the strength of B is greatly changed with a small amount, material variations are likely to occur. Test No. In No. 37, since the N content exceeds the range specified in the present invention, the HAZ toughness is deteriorated.

強度不足、材質ばらつきの原因となる不均一フェライトの抑制範囲を示すグラフである。It is a graph which shows the suppression range of the non-uniform | heterogenous ferrite which causes insufficient strength and material dispersion. (4)式と(5)式による冷却開始温度の上限と下限の範囲を示すグラフである。It is a graph which shows the range of the upper limit and the minimum of the cooling start temperature by (4) Formula and (5) Formula.

Claims (3)

C:0.06〜0.20%(質量%の意味、以下同じ)、Si:0.05〜0.50%、Mn:1.0〜2.0%、Al:0.01〜0.05%、Nb:0.005〜0.025%、Ti:0.005〜0.020%、Ca:0.0005〜0.0030%、N:0.0030〜0.0080%およびO:0.0005〜0.0030%を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、且つ下記(1)式で示される炭素当量Ceqが0.42質量%以下であると共に、下記(2)式の関係を満足する鋼を連続鋳造によって鋼スラブとし、このスラブ内の温度偏差が80℃以内で且つスラブ内最高温度が1000〜1250℃となるように加熱し、圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値が800〜920℃となるように圧延した後、30秒以上空冷し、鋼板の幅端部100mmと先後端300mmを除く鋼板領域内の冷却開始温度偏差が50℃以内となるように制御し、引き続き冷却速度:1〜100℃/秒で300℃以下まで冷却することとし、且つ前記鋼板領域内で下記(3)〜(6)式の関係を満足するようにして操業することを特徴とする鋼板内材質ばらつきの小さい550MPa級低降伏比鋼板の製造方法。
Ceq(質量%)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 …(1)
但し、[C],[Si],[Mn],[Ni],[Cr],[Mo]および[V]は、夫々C,Si,Mn,Ni,Cr,MoおよびVの含有量(質量%)を示す。
Ceq+2[Nb]≧0.36質量% …(2)
但し、[Nb]は、Nbの含有量(質量%)を示す。
SCT(MIN)≧Ar3+380−1000(Ceq+2[Nb]) …(3)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、Ar3:鋼板のAr3変態点、[Nb]:Nbの含有量(質量%)、を夫々示す。
FRT(MAX)−10>SCT(MAX) …(4)
但し、FRT(MAX):圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値、SCT(MAX):冷却開始時の鋼板表面温度の最大値(℃)、を夫々示す。
SCT(MIN)≧FRT(MAX)−(150−0.8t) …(5)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、FRT(MAX):圧延仕上げ温度の鋼板内の最高値、t:鋼板の板厚(mm)、を夫々示す。
SCT(MIN)>Ar3−20℃ …(6)
但し、SCT(MIN):冷却開始時の鋼板表面温度の最小値(℃)、Ar3:鋼板のAr3変態点、を夫々示す。
C: 0.06 to 0.20% (meaning of mass%, the same applies hereinafter), Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 1.0 to 2.0%, Al: 0.01 to 0. 05%, Nb: 0.005-0.025%, Ti: 0.005-0.020%, Ca: 0.0005-0.0030%, N: 0.0030-0.0080% and O: 0 .0005 to 0.0030%, the balance being iron and inevitable impurities, and the carbon equivalent Ceq represented by the following formula (1) is 0.42% by mass or less, and the following formula (2) The steel satisfying the above relationship is made into a steel slab by continuous casting, and is heated so that the temperature deviation in the slab is within 80 ° C. and the maximum temperature in the slab is 1000 to 1250 ° C. 30 seconds after rolling to a value of 800-920 ° C Air-cooled and controlled so that the cooling start temperature deviation in the steel plate region excluding the width end portion 100 mm and the leading and trailing ends 300 mm of the steel plate is within 50 ° C., and subsequently the cooling rate: 1 to 100 ° C./sec. A method for producing a 550 MPa class low yield ratio steel sheet having a small variation in the material in the steel sheet, wherein the steel sheet is cooled and operated so as to satisfy the following expressions (3) to (6) in the steel sheet region: .
Ceq (mass%) = [C] + [Si] / 24 + [Mn] / 6 + [Ni] / 40 + [Cr] / 5 + [Mo] / 4 + [V] / 14 (1)
However, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] and [V] are the contents (mass of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo and V, respectively). %).
Ceq + 2 [Nb] ≧ 0.36 mass% (2)
However, [Nb] indicates the content (% by mass) of Nb.
SCT (MIN) ≧ Ar 3 + 380−1000 (Ceq + 2 [Nb]) (3)
However, SCT (MIN): The minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, Ar 3 : Ar 3 transformation point of the steel sheet, and [Nb]: Nb content (% by mass), respectively.
FRT (MAX) -10> SCT (MAX) (4)
Here, FRT (MAX): the maximum value in the steel sheet at the rolling finish temperature, SCT (MAX): the maximum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, respectively.
SCT (MIN) ≧ FRT (MAX) − (150−0.8t) (5)
However, SCT (MIN): the minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, FRT (MAX): the maximum value in the steel sheet at the rolling finish temperature, and t: the thickness (mm) of the steel sheet, respectively.
SCT (MIN)> Ar 3 -20 ° C. (6)
However, SCT (MIN): The minimum value (° C.) of the steel sheet surface temperature at the start of cooling, Ar 3 : Ar 3 transformation point of the steel sheet, respectively.
冷却速度:1〜100℃/秒で300℃以下まで冷却した後、450〜650℃に再加熱後空冷する請求項1に記載の製造方法。   Cooling rate: The manufacturing method of Claim 1 which air-cools after cooling to 450-650 degreeC after cooling to 300 degrees C or less at 1-100 degreeC / sec. 前記鋼スラブは、更にCu:0.1〜0.5%、Ni:0.1〜0.5%、Cr:0.1〜0.5%、Mo:0.1〜0.5%およびV:0.005〜0.05%よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するものである請求項1または2に記載の製造方法。
The steel slab further includes Cu: 0.1 to 0.5%, Ni: 0.1 to 0.5%, Cr: 0.1 to 0.5%, Mo: 0.1 to 0.5%, and V: The manufacturing method according to claim 1 or 2, which contains at least one selected from the group consisting of 0.005 to 0.05%.
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