JP2012188750A - High toughness steel for high heat input welding and manufacturing method thereof - Google Patents

High toughness steel for high heat input welding and manufacturing method thereof Download PDF

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Koichi Nakajima
孝一 中島
Tomoyuki Yokota
智之 横田
Kimihiro Nishimura
公宏 西村
Shinji Mitao
眞司 三田尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high toughness steel for high heat input welding suitably used for a ship, a marine structure or the like, and a manufacturing method thereof.SOLUTION: The steel comprises, by mass%, C: 0.001-0.015%, Si: 0.01-0.80%, Mn: 1.0-2.0%, P, S, Al: 0.005-0.10%, Mo: 0.30-1.5%, B: 0.0003-0.0050%, Ti: 0.005-0.050%, N: 0.0010-0.0060%, Nb: 0.01% or less (including 0), as needed, further contains one or more out of Cu, Ni, Cr, V, W, Ca, Mg, Zr, REM. The steel material having a composition is heated to 950-1,250°C, and then hot-rolled at a cumulative draft of 50% or more in an austenitic un-recrystallizing temperature zone and a rolling completion temperature of 680-830°C, and thereafter cooled to 580°C or below at the cooling speed of 1.0°C/s or more.

Description

本発明は、船舶、海洋構造物、低温貯蔵タンク、ラインパイプおよび土木・建築の分野などの溶接構造物に用いて好適な、入熱量が300kJ/cm以上の大入熱溶接を施した際の溶接熱影響部の低温靭性および強度特性に優れ、かつ母材の引張強さが590MPa以上で脆性破面遷移温度(vTrs)が−45℃以下である高靭性大入熱溶接用鋼およびその製造方法に関する。   The present invention is suitable for use in welding structures such as ships, offshore structures, low-temperature storage tanks, line pipes, and civil engineering / architecture fields. High toughness high heat input welding steel having excellent low temperature toughness and strength characteristics of weld heat affected zone, tensile strength of base metal of 590 MPa or more, brittle fracture surface transition temperature (vTrs) of −45 ° C. or less, and production thereof Regarding the method.

造船、建築、土木等の分野で使用される鋼材は、これらの構造物の大型化に伴い、製造容易性や良好な使用性能(加工性や溶接性)を備えることを前提に高強度厚肉化され、最近では、造船用鋼として板厚50mmのYP460N/mm級鋼が開発実機化されている。このような鋼材には、エレクトロガス溶接など溶接入熱300kJ/cm以上での大入熱溶接施工が施されることが多く、溶接熱影響部(HAZとも言う)の靭性確保が課題とされている。 Steel materials used in the fields of shipbuilding, construction, civil engineering, etc., as these structures increase in size, high-strength, thick-walled materials are assumed to be easy to manufacture and have good usage performance (workability and weldability) Recently, YP460N / mm grade 2 steel with a plate thickness of 50 mm has been developed and used as a steel for shipbuilding. Such steel materials are often subjected to large heat input welding with welding heat input of 300 kJ / cm or more, such as electrogas welding, and ensuring the toughness of the weld heat affected zone (also referred to as HAZ) is a problem. Yes.

大入熱溶接によるHAZ靭性の低下に対し、従来から、多くの対策が提案され、例えば、鋼中のTiNの微細分散により熱影響部におけるオーステナイト粒の粗大化を抑制してHAZ靭性を向上させる技術はすでに実用化されている。   Conventionally, many countermeasures have been proposed for reducing the HAZ toughness due to high heat input welding. For example, the coarsening of austenite grains in the heat-affected zone is suppressed by the fine dispersion of TiN in the steel to improve the HAZ toughness. The technology has already been put into practical use.

特許文献1には、鋼中のTiN系介在物中にNbを含有させて、大入熱溶接時には同介在物中からNbを固溶させて溶接熱影響部におけるオーステナイト粒の粗大化を抑制し、小入熱溶接時には同介在物中にNbをとどめてベイナイト化を抑制することでHAZ靭性を向上させる技術が記載されている。   In Patent Document 1, Nb is contained in TiN-based inclusions in steel, and at the time of high heat input welding, Nb is dissolved from the inclusions to suppress austenite grain coarsening in the heat affected zone. In addition, a technique for improving HAZ toughness by suppressing Nb in the inclusions and suppressing bainite during small heat input welding is described.

また、特許文献2には、溶接熱影響部においてTi酸化物がフェライト核として優れることを知見して、鋼中にTi酸化物を均一分散させた大入熱溶接用鋼が記載されている。   Patent Document 2 describes a steel for high heat input welding in which Ti oxide is found to be excellent as a ferrite nucleus in a weld heat affected zone, and Ti oxide is uniformly dispersed in the steel.

一方で、溶接用高張力鋼材では、溶接によりAc変態点を超える温度に加熱されることにより、溶接熱影響部のミクロ組織が母材組織から大きく変化し、加熱される温度と溶接後の冷却速度によってはHAZの軟化が生じてしまう。 On the other hand, in high-tensile steel for welding, the microstructure of the weld heat-affected zone is greatly changed from the base metal structure by being heated to a temperature exceeding the Ac 1 transformation point by welding, and the heating temperature and the temperature after welding are changed. Depending on the cooling rate, the HAZ softens.

溶接入熱の増大は、このような強度が低下する領域を拡大し、また、溶接後のフェライト変態を生じやすくするため、 HAZ組織をフェライト主体の組織とすることで、HAZ靭性を確保することを特徴とする特許文献1、2記載の大入熱溶接用鋼では溶接継手の強度低下が懸念される。   Increase in welding heat input expands the area where such strength decreases, and in order to facilitate the formation of ferrite transformation after welding, to ensure HAZ toughness by making the HAZ structure a ferrite-based structure. In steels for high heat input welding described in Patent Documents 1 and 2, which are characterized by the above, there is a concern that the strength of the welded joint may be reduced.

特許文献3にはHAZ靭性とHAZ軟化の問題を同時に達成する手法として、HAZ組織を強度の高いベイナイトに制御することが記載されているが、溶接熱影響部の強度と靭性を向上することに主眼がおかれて、TS490MPa以上で板厚40mm以上の母材でvTrsが−20〜−40℃程度と靭性が不十分であった。   Patent Document 3 describes that the HAZ structure is controlled to a high-strength bainite as a method for simultaneously achieving the problems of HAZ toughness and HAZ softening. To improve the strength and toughness of the weld heat-affected zone. The main focus was on TS 490 MPa or more and a base material with a plate thickness of 40 mm or more, and vTrs was about −20 to −40 ° C. and toughness was insufficient.

特開2004−218010号公報JP 2004-2181010 A 特開昭57−51243号公報JP 57-51243 A 特開2000−345282号公報JP 2000-345282 A

そこで本発明は、入熱量300kJ/cm以上の大入熱溶接を施した際のHAZ強度およびHAZ靭性に優れ、かつ引張強さが590N/mm以上でvTrsが−45℃以下である高靭性大入熱溶接用鋼およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is excellent in HAZ strength and HAZ toughness when subjected to high heat input welding with a heat input of 300 kJ / cm or more, high toughness with a tensile strength of 590 N / mm 2 or more and a vTrs of −45 ° C. or less. An object of the present invention is to provide a steel for high heat input welding and a method for producing the same.

本発明者らは、入熱量300kJ/cm以上の大入熱溶接を施したときの溶接熱影響部の強度特性と低温靭性に優れ、かつ引張強さが590N/mm以上の高強度鋼の母材靭性を改善すべく鋭意検討を行い、以下の知見を得た。以下の説明で%は質量%とする。 The inventors of the present invention are excellent in strength characteristics and low-temperature toughness of the weld heat-affected zone when high heat input welding with a heat input of 300 kJ / cm or more is performed, and a high strength steel having a tensile strength of 590 N / mm 2 or more. We conducted intensive studies to improve the base material toughness and obtained the following findings. In the following description, “%” means “mass%”.

1.大入熱HAZ靭性を改善するには、特許文献3に記載されているように、HAZ組織をベイナイトとすることが有効である。さらに、Cを0.015%以下まで低減することによって、靭性を阻害する島状マルテンサイト(MA)の生成がほとんど認められなくなり、HAZ靭性が向上する。   1. In order to improve the high heat input HAZ toughness, as described in Patent Document 3, it is effective to use the HAZ structure as bainite. Furthermore, by reducing C to 0.015% or less, formation of island martensite (MA) that inhibits toughness is hardly recognized, and HAZ toughness is improved.

2.大入熱溶接を施した際のHAZ軟化は、ベイナイトの回復・再結晶現象に起因するもので、Moを0.3%以上含有すると回復・再結晶が抑制されてHAZ強度が向上する。   2. The HAZ softening at the time of performing high heat input welding is caused by the recovery and recrystallization phenomenon of bainite. When 0.3% or more of Mo is contained, the recovery and recrystallization are suppressed and the HAZ strength is improved.

3.大入熱溶接熱影響部特性に優れ、かつ引張強さが590N/mm以上の鋼の母材靭性を改善するには、鋼組成においてP:0.020%以下およびS:0.0050以下とすることが有効である。 3. In order to improve the base metal toughness of the steel having excellent heat input of high heat input welding and tensile strength of 590 N / mm 2 or more, P: 0.020% or less and S: 0.0050 or less in the steel composition Is effective.

4.また、上記特徴を有する鋼素材を、950℃〜1250℃に加熱後、オーステナイト未再結晶域での累積圧下率:50%以上、圧延終了温度:680〜830℃の条件で熱間圧延を施し、その後1.0℃/s以上の冷却速度で580℃以下まで冷却することによっても母材靭性を向上させることができる。   4). Further, after heating the steel material having the above characteristics to 950 ° C. to 1250 ° C., hot rolling was performed under the conditions of the cumulative reduction ratio in the austenite non-recrystallized region: 50% or more and the rolling end temperature: 680 to 830 ° C. The base material toughness can also be improved by cooling to 580 ° C. or lower at a cooling rate of 1.0 ° C./s or higher.

本発明は、上記知見をもとに、さらに検討を加えてなされたものであり、すなわち、本発明は、
1.質量%で
C:0.001〜0.015%、
Si:0.01〜0.80%、
Mn:1.0〜2.0%、
P:0.020%以下、
S:0.0050%以下、
Al:0.005〜0.10%、
Mo:0.30〜1.5%、
B:0.0003〜0.0050%、
Ti:0.005〜0.050%、
N:0.0010〜0.0060%、
Nb:0.01%以下(0を含む)、
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする高靭性大入熱溶接用鋼。
2.脆性破面遷移温度(vTrs)が−45℃以下であることを特徴とする、1に記載の高靭性大入熱溶接用鋼。
3.質量%でさらに、Cu:0.10〜0.60%、Ni:0.10〜1.0%、Cr:0.10〜0.80%、V:0.02〜0.10%、W:0.05〜0.50%のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする1または2記載の高靭性大入熱溶接用鋼。
4.質量%でさらに、Ca:0.0005〜0.0050%、Mg:0.0005〜0.0050%、Zr:0.001〜0.02%、REM:0.001〜0.02%のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする1〜3のいずれか一つに記載の高靭性大入熱溶接用鋼。
5.1、3、4のいずれか一つに記載の成分組成を有する鋼素材を、950℃〜1250℃に加熱後、オーステナイト未再結晶域での累積圧下率:50%以上、圧延終了温度:680〜830℃の条件で熱間圧延を施し、その後1.0℃/s以上の冷却速度で580℃以下まで冷却することを特徴とする高靭性大入熱溶接用鋼の製造方法。
The present invention has been made based on the above findings and further studies, that is, the present invention
1. C: 0.001 to 0.015% by mass%,
Si: 0.01-0.80%,
Mn: 1.0-2.0%,
P: 0.020% or less,
S: 0.0050% or less,
Al: 0.005 to 0.10%,
Mo: 0.30 to 1.5%,
B: 0.0003 to 0.0050%,
Ti: 0.005 to 0.050%,
N: 0.0010 to 0.0060%,
Nb: 0.01% or less (including 0),
A high toughness high heat input welding steel characterized by comprising a balance Fe and inevitable impurities.
2. 2. The steel for high toughness high heat input welding according to 1, wherein the brittle fracture surface transition temperature (vTrs) is −45 ° C. or lower.
3. Further, Cu: 0.10 to 0.60%, Ni: 0.10 to 1.0%, Cr: 0.10 to 0.80%, V: 0.02 to 0.10%, W The high toughness high heat input welding steel according to 1 or 2, comprising one or more selected from 0.05 to 0.50%.
4). Further, by mass%, Ca: 0.0005 to 0.0050%, Mg: 0.0005 to 0.0050%, Zr: 0.001 to 0.02%, REM: 0.001 to 0.02% The steel for high toughness high heat input welding according to any one of 1 to 3, which contains one or more selected from the above.
After the steel material having the composition according to any one of 5.1, 3, and 4 is heated to 950 ° C. to 1250 ° C., the cumulative rolling reduction in the austenite non-recrystallized region: 50% or more, rolling end temperature : Hot rolling under conditions of 680 to 830 ° C, followed by cooling to 580 ° C or less at a cooling rate of 1.0 ° C / s or more, a method for producing high toughness high heat input welding steel.

本発明によれば、サブマージアーク溶接、エレクトロガス溶接、エレクトロスラグ溶接などの入熱量が300kJ/cm以上の大入熱溶接で優れた溶接熱影響部の強度・靭性バランスを有する、引張強さが590N/mm以上でvTrsが−45℃以下である鋼が得られ、産業上極めて有用である。 According to the present invention, the strength and toughness balance of the weld heat-affected zone is excellent in large heat input welding with a heat input of 300 kJ / cm or more such as submerged arc welding, electrogas welding, electroslag welding, etc. A steel having 590 N / mm 2 or more and vTrs of −45 ° C. or less is obtained, which is extremely useful industrially.

以下の説明において%は質量%とする。
C:0.001〜0.015%
母材およびHAZ組織をMAのほとんど認められないベイナイト組織として優れた靱性を確保するためには、C含有量を0.015%以下に抑制する必要がある。また、Cを0.001%未満まで低減することは製鋼の生産性の著しい低下を招くので、0.001〜0.015%とする。好ましくは、0.001〜0.012%である。
In the following description, “%” means “mass%”.
C: 0.001 to 0.015%
In order to secure excellent toughness as a bainite structure in which the base material and the HAZ structure hardly recognize MA, it is necessary to suppress the C content to 0.015% or less. Further, reducing C to less than 0.001% causes a significant decrease in steelmaking productivity, so 0.001 to 0.015%. Preferably, it is 0.001 to 0.012%.

Si:0.01〜0.80%
Siは、固溶強化によって鋼の強度を上昇させる元素であり、590MPa以上の引張強さを確保するために、0.01%以上を含有する。しかしながら、0.80%を超えて含有させると、溶接性を損ない、また母材およびHAZ靭性が低下するなどの悪影響が生じるため、0.01〜0.80%とする。好ましくは、0.03〜0.60%である。
Si: 0.01-0.80%
Si is an element that increases the strength of steel by solid solution strengthening, and contains 0.01% or more in order to ensure a tensile strength of 590 MPa or more. However, if the content exceeds 0.80%, the weldability is impaired, and adverse effects such as a decrease in the base metal and HAZ toughness occur, so 0.01 to 0.80%. Preferably, it is 0.03 to 0.60%.

Mn:1.0〜2.0%
Mnは極低炭素域での鋼のフェライト変態を抑制し、鋼の組織をベイナイト化することで強度を増大させる効果を有している。溶接入熱が300kJ/cmを超える大入熱溶接時においても、HAZのフェライト変態を抑制し、ベイナイト単相組織とするため、1.0%以上のMn含有を必要とする。一方、2.0%を超えて含有すると、母材およびHAZ靭性が低下するため、1.0〜2.0%とする。好ましくは、1.0〜1.8%である。
Mn: 1.0-2.0%
Mn has the effect of suppressing the ferrite transformation of steel in the extremely low carbon region and increasing the strength by converting the steel structure to bainite. Even at the time of high heat input welding where the heat input of welding exceeds 300 kJ / cm, in order to suppress the ferrite transformation of HAZ and obtain a bainite single phase structure, it is necessary to contain 1.0% or more of Mn. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, the base material and the HAZ toughness decrease, so the content is made 1.0 to 2.0%. Preferably, it is 1.0 to 1.8%.

P:0.020%以下、S:0.0050%以下
PとSは、不可避的に混入する不純物元素で、0.020%を超えてのP含有および0.0050%を超えてのS含有は母材の靭性を著しく低下させる。すなわち、Pは、Feの結晶粒界に偏析してFe原子間の結合力を弱め、Feの低温域での脆性破壊を助長する。Sは、Pと同様の粒界偏析、ならびに硫化物の生成が母材の靭性を低下させる。以上のことから、P:0.020%以下、S:0.0050%以下とする。好ましくは、P:0.015%以下、S:0.0040%以下である。
P: 0.020% or less, S: 0.0050% or less P and S are impurity elements inevitably mixed in. P content exceeds 0.020% and S content exceeds 0.0050%. Significantly reduces the toughness of the base metal. That is, P segregates at the grain boundaries of Fe, weakens the bonding force between Fe atoms, and promotes brittle fracture of Fe in a low temperature region. S has the same grain boundary segregation as P, and the formation of sulfides reduces the toughness of the base material. From the above, P: 0.020% or less, S: 0.0050% or less. Preferably, P: 0.015% or less, S: 0.0040% or less.

Mo:0.30〜1.5%
Moは、極低炭素化とともに本発明で重要な元素である。Moは、鋼組織のベイナイト化を促進する元素であり、Nbを低減させながら母材およびHAZ組織をベイナイト化する本発明鋼では必須である。
Mo: 0.30 to 1.5%
Mo is an important element in the present invention as well as extremely low carbon. Mo is an element that promotes bainite of the steel structure, and is essential in the steel of the present invention that bainites the base metal and the HAZ structure while reducing Nb.

このような効果を発現させるためには、少なくとも0.30%のMoを含有する必要があるが、1.5%を超えると効果が飽和するようになる。   In order to exhibit such an effect, it is necessary to contain at least 0.30% of Mo, but when it exceeds 1.5%, the effect becomes saturated.

また、Moは、大入熱溶接の際のベイナイトの回復・再結晶を抑制する効果を有し、HAZ軟化を抑制してHAZ強度を向上するのに有効に作用する。このような効果は含有量が0.30%未満では十分得られない。以上の理由により、Moの含有量は0.30〜1.5%とする。好ましくは、0.50〜1.5%である。   Mo has an effect of suppressing recovery and recrystallization of bainite during high heat input welding, and effectively acts to improve HAZ strength by suppressing HAZ softening. Such an effect cannot be sufficiently obtained when the content is less than 0.30%. For these reasons, the Mo content is set to 0.30 to 1.5%. Preferably, it is 0.50 to 1.5%.

Al:0.005〜0.10%
Alは、溶鋼の脱酸剤として作用する元素であり、十分な脱酸効果を得るためには0.005%以上の含有を必要とする。しかしながら、0.10%を超えると鋼の清浄度が低下し、母材およびHAZ靭性が低下するようになるため、0.005〜0.10%とする。
Al: 0.005-0.10%
Al is an element that acts as a deoxidizer for molten steel, and needs to be contained in an amount of 0.005% or more in order to obtain a sufficient deoxidation effect. However, if it exceeds 0.10%, the cleanliness of the steel is lowered, and the base metal and the HAZ toughness are lowered, so 0.005 to 0.10%.

B:0.0003〜0.0050%
Bは、フェライト変態を抑制し、組織をベイナイト化する作用を有する。この効果は、0.0003%以上の含有で発現するが、0.0050%を超えると効果が飽和し、冷却中のBNの析出によって逆にフェライト変態を促進してHAZ強度を低下する場合があるので、Bの含有量は0.0003〜0.0050%とする。好ましくは、0.0003〜0.0040%である。
B: 0.0003 to 0.0050%
B has the effect of suppressing ferrite transformation and baiting the structure. This effect is manifested at a content of 0.0003% or more. However, when the content exceeds 0.0050%, the effect is saturated. On the contrary, precipitation of BN during cooling promotes ferrite transformation and lowers the HAZ strength. Therefore, the B content is set to 0.0003 to 0.0050%. Preferably, it is 0.0003 to 0.0040%.

Ti:0.005〜0.050%
Tiは、鋼中に微細なTiNとして分散し、大入熱溶接時のHAZのオーステナイト粒成長をピンニング効果によって抑制し、靭性を向上させる作用を有する。また、鋼中のNをTiNとして固定することにより、BNの析出を抑制し、前述のBの作用を促進する効果がある。
Ti: 0.005 to 0.050%
Ti is dispersed as fine TiN in the steel, and has the effect of suppressing the growth of austenite grains of HAZ during high heat input welding by the pinning effect and improving toughness. Further, fixing N in the steel as TiN has an effect of suppressing the precipitation of BN and promoting the action of B described above.

このような効果を得るためには、0.005%以上の含有を必要とするが、0.050%を超えるとTiNの粗大化により靭性が低下するようになるため、Tiの含有量を0.005〜0.050%とする。好ましくは、0.005〜0.040%である。   In order to obtain such an effect, the content of 0.005% or more is required. However, if it exceeds 0.050%, the toughness is reduced due to the coarsening of TiN. 0.005 to 0.050%. Preferably, it is 0.005 to 0.040%.

N:0.0010〜0.0060%
Nは、製鋼過程において鋼中に不可避的に混入する元素であるが、鋼中に固溶元素として多量に存在すると、靭性を著しく低下させる。一方、Tiと結合してTiNを形成すると、オーステナイト粒のピンニング効果によってHAZ組織を微細化することができる。十分な量のTiNを形成するためには、0.0010%以上の含有が必要であるが、0.0060%を超えると靭性の低下を招くようになるため、0.0010〜0.0060%とする。
N: 0.0010 to 0.0060%
N is an element that is inevitably mixed in the steel during the steel making process, but if it exists in a large amount as a solid solution element in the steel, the toughness is remarkably lowered. On the other hand, when TiN is formed by combining with Ti, the HAZ structure can be refined by the pinning effect of austenite grains. In order to form a sufficient amount of TiN, it is necessary to contain 0.0010% or more. However, if it exceeds 0.0060%, the toughness is reduced, so 0.0010 to 0.0060% And

Nb:0.01%以下(0を含む)
Nbは、Mnと同様に、極低炭素域での鋼材の組織をベイナイト単相組織とする作用を有するものの、過剰に含有すると、大入熱溶接時の冷却過程でNb(C,N)が析出し、靭性低下を生じるようになるおそれがあるため、本発明ではNbの含有量を0.01%以下(0を含む)に制限する。好ましくは、0.007%以下(0を含む)である。
Nb: 0.01% or less (including 0)
Nb, like Mn, has the effect of converting the steel structure in the extremely low carbon region to a bainite single-phase structure, but if contained excessively, Nb (C, N) is reduced during the cooling process during high heat input welding. In the present invention, the Nb content is limited to 0.01% or less (including 0) because it may precipitate and cause a decrease in toughness. Preferably, it is 0.007% or less (including 0).

以上が本発明の基本成分組成であるが、更に特性を向上させるため、Cu、Ni、Cr、V、W、Ca、Mg、Zr、REMのうちから選んだ1種または2種以上を添加させることが可能である。   The above is the basic component composition of the present invention. In order to further improve the characteristics, one or more selected from Cu, Ni, Cr, V, W, Ca, Mg, Zr, and REM are added. It is possible.

Cu:0.10〜0.60%、Ni:0.10〜1.0%、Cr:0.10〜0.80%、V:0.02〜0.10%、W:0.05〜0.50%のうちから選んだ1種または2種以上
Cu、Ni、Cr、V、Wはいずれも、主に固溶強化によって鋼の強度を上昇させる元素である。しかしながら、含有量がそれぞれ下限に満たないとその効果が十分でなく、一方、上限を超えると溶接性が低下し、また合金添加コストが増加するようになるので、添加する場合は、それぞれ上記の範囲とすることが好ましい。
Cu: 0.10 to 0.60%, Ni: 0.10 to 1.0%, Cr: 0.10 to 0.80%, V: 0.02 to 0.10%, W: 0.05 to One or more selected from 0.50% Cu, Ni, Cr, V, and W are all elements that increase the strength of steel mainly by solid solution strengthening. However, if the content is less than the lower limit, the effect is not sufficient. On the other hand, if the content exceeds the upper limit, the weldability is reduced and the alloy addition cost is increased. It is preferable to be in the range.

Ca:0.0005〜0.0050%、Mg:0.0005〜0.0050%、Zr:0.001〜0.02%、REM:0.001〜0.02%のうちから選んだ1種または2種以上
Ca、Mg、Zr、REMはいずれも、酸化物、硫化物を形成して鋼中に分散し、ピンニング効果によって大入熱溶接HAZのオーステナイト粒径を微細化し、靭性向上に寄与する。しかしながら、含有量がそれぞれ下限に満たないとその効果が乏しく、一方上限を超えると粗大な酸化物、硫化物が増加し、靭性を低下させるようになるので、含有する場合は、それぞれ上記の範囲とすることが好ましい。
One selected from Ca: 0.0005-0.0050%, Mg: 0.0005-0.0050%, Zr: 0.001-0.02%, REM: 0.001-0.02% Or two or more types of Ca, Mg, Zr, and REM all form oxides and sulfides and disperse in the steel, and the pinning effect refines the austenite grain size of the high heat input weld HAZ, contributing to improved toughness. To do. However, if the content is less than the lower limit, the effect is poor, while if the content exceeds the upper limit, coarse oxides and sulfides increase and the toughness decreases. It is preferable that

次に本発明の製造条件について説明する。上記成分組成に調整した鋼素材を製造し、加熱後、熱間圧延し、その後、冷却する。鋼素材の製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、転炉で溶製された溶鋼を連続鋳造してスラブを製造することができる。なお、以下の温度は特に記載しない限り鋼板の板厚方向の平均温度を表す。板厚方向の平均温度は、板厚、表面温度および冷却条件などから、シミュレーション計算により求められる。   Next, the manufacturing conditions of the present invention will be described. A steel material adjusted to the above component composition is manufactured, heated, hot-rolled, and then cooled. The manufacturing method of a steel raw material is not specifically limited, For example, the molten steel melted with the converter can be continuously cast and a slab can be manufactured. In addition, the following temperature represents the average temperature of the steel plate thickness direction unless otherwise indicated. The average temperature in the plate thickness direction is obtained by simulation calculation from the plate thickness, surface temperature, cooling conditions, and the like.

加熱温度:950〜1250℃
圧延前の組織を均一な整粒オーステナイト組織にするためには、950℃以上の温度に加熱する必要があるが、加熱温度が1250℃を超えると組織が著しく粗大化し、最終的に得られる鋼組織も粗大化して靭性が低下するため、加熱温度は950〜1250℃とする。
Heating temperature: 950-1250 ° C
In order to obtain a uniform sized austenite structure before rolling, it is necessary to heat to a temperature of 950 ° C. or higher. However, when the heating temperature exceeds 1250 ° C., the structure becomes extremely coarse and finally obtained steel. Since the structure becomes coarse and toughness decreases, the heating temperature is set to 950 to 1250 ° C.

オーステナイト未再結晶温度域での累積圧下率:50%以上
オーステナイト未再結晶温度域における圧下量を増加させると、オーステナイト粒から変態するベイナイトのパケットサイズが微細化され、ベイナイト組織の靭性が向上する。
Cumulative rolling reduction in the austenite non-recrystallization temperature range: 50% or more Increasing the rolling amount in the austenite non-recrystallization temperature range refines the packet size of bainite transformed from austenite grains and improves the toughness of the bainite structure .

また、オーステナイト未再結晶温度域における圧下量の増加は、オーステナイト粒内に蓄積される転位の密度を増加させる。これにより、転位の一部が変態後のベイナイト組織に受け継がれ、さらに強度を増加させる。このような効果は、950℃以下のオーステナイト未再結晶温度域における累積圧下量が大きいほど顕著となるため、50%以上とする。   Further, the increase in the amount of reduction in the austenite non-recrystallization temperature region increases the density of dislocations accumulated in the austenite grains. Thereby, a part of the dislocation is inherited by the transformed bainite structure, and the strength is further increased. Such an effect becomes more significant as the cumulative reduction amount in the austenite non-recrystallization temperature range of 950 ° C. or lower is larger, so that it is 50% or more.

圧延終了温度:680〜830℃
圧延終了温度を低下させると、再結晶微細オーステナイト粒からの変態によるベイナイト組織の微細化およびベイナイト組織の高転位密度化の効果によって鋼材の強度・靭性が向上する。しかし、圧延終了温度を680℃未満にまで低下させると、圧延中にオーステナイト→フェライト変態が開始し、生成したフェライトが加工される結果、靭性の低下や異方性の増大といった問題が生じる。一方、圧延終了温度は830℃を超えると、上記効果が得がたくなる。よって、圧延終了温度は680〜830℃とする。
Rolling end temperature: 680-830 ° C
When the rolling end temperature is lowered, the strength and toughness of the steel material are improved by the effect of refining the bainite structure due to transformation from recrystallized fine austenite grains and increasing the dislocation density of the bainite structure. However, when the rolling end temperature is lowered to less than 680 ° C., the austenite → ferrite transformation starts during rolling, and the generated ferrite is processed, resulting in problems such as a decrease in toughness and an increase in anisotropy. On the other hand, when the rolling end temperature exceeds 830 ° C., it is difficult to obtain the above effect. Therefore, rolling end temperature shall be 680-830 degreeC.

圧延後の冷却速度:1.0℃/s以上
引張強さが590N/mm以上の母材の強度を確保するため、圧延後に加速冷却プロセスを適用し、1.0℃/s以上の冷却速度で冷却する。1.0℃/s未満であると、母材の強度が低下する。
Cooling rate after rolling: 1.0 ° C./s or more In order to ensure the strength of the base material having a tensile strength of 590 N / mm 2 or more, an accelerated cooling process is applied after rolling, and cooling is performed at 1.0 ° C./s or more. Cool at speed. When it is less than 1.0 ° C./s, the strength of the base material is lowered.

冷却停止温度:580℃以下
冷却停止温度が580℃を超えると、未変態オーステナイトに合金元素の濃化が生じて、硬化相が生成しやすくなり、靭性が低下するようになるため、冷却停止温度は580℃以下とする。
Cooling stop temperature: 580 ° C. or less When the cooling stop temperature exceeds 580 ° C., the concentration of alloy elements occurs in the untransformed austenite, and a hardened phase is easily generated, resulting in a decrease in toughness. Is 580 ° C. or lower.

本発明では、冷却後、さらに焼戻し処理を施してもよい。焼戻し処理は、冷却時に生成したベイナイトの強度・靭性を調整するため、および、ベイナイトラス間に生成したMAを分解して靭性を向上させるために施すものであるが、最高加熱温度が500℃に満たないと上記の効果が十分でなく、一方650℃を超えると強度が著しく低下するようになるので、焼戻し処理を実施する場合には、焼戻し温度を500〜650℃とすることが好ましい。   In the present invention, a tempering treatment may be further performed after cooling. The tempering treatment is performed in order to adjust the strength and toughness of the bainite generated during cooling and to improve the toughness by decomposing the MA generated between the bainite laths. If it is not satisfied, the above-mentioned effect is not sufficient. On the other hand, when the temperature exceeds 650 ° C., the strength is remarkably lowered.

表1に示す種々の成分組成になる溶鋼を、転炉で溶製し、連続鋳造法でスラブ(板厚300mm)とした後、表2に示す条件で、加熱処理、圧延処理および冷却処理を施して、板厚:50〜60mmの厚鋼板とした。得られた厚鋼板の引張特性、母材靭性および溶接熱影響部の強度および靭性を以下に述べる方法で評価した。   Molten steel having various component compositions shown in Table 1 was melted in a converter and made into a slab (plate thickness 300 mm) by a continuous casting method, and then subjected to heat treatment, rolling treatment and cooling treatment under the conditions shown in Table 2. To give a thick steel plate having a thickness of 50 to 60 mm. The tensile properties, base metal toughness, strength and toughness of the weld heat affected zone were evaluated by the methods described below.

(1)引張特性
各厚鋼板の板厚中心部から、平行部14φ×85mm、標点間距離70mmの丸棒引張試験片を試験片長手方向が板幅方向と一致するように採取して引張試験を実施し、降伏強度(0.2%耐力)と引張強さを測定した。
(1) Tensile properties A round bar tensile test piece having a parallel part of 14φ x 85 mm and a distance between gauge points of 70 mm is taken and pulled from the central part of each thick steel plate so that the longitudinal direction of the test piece coincides with the plate width direction. The test was conducted and the yield strength (0.2% proof stress) and tensile strength were measured.

(2)母材靭性
各厚鋼板の板厚中心部から、2mmVノッチシャルピー試験片を試験片長手方向が圧延方向と一致するように採取し、母材の脆性破面遷移温度(vTrs)を求めた。
(2) Base material toughness A 2 mm V notch Charpy test piece is taken from the center of the thickness of each thick steel plate so that the longitudinal direction of the test piece coincides with the rolling direction, and the brittle fracture surface transition temperature (vTrs) of the base material is obtained. It was.

(3)溶接熱影響部の強度および靭性
エレクトロガス溶接(EGW)(入熱量:350〜400kJ/cm)によって継手を作製し、硬さ試験片、継手シャルピー試験片を採取した。HAZ強度の評価には、板厚中心部を溶接金属中心から母材に向かってHAZを含むように1mmピッチでビッカース硬度測定(荷重:98N)を行って得られる、HAZ硬さの最小値を用いた。
(3) Strength and toughness of weld heat affected zone A joint was prepared by electrogas welding (EGW) (heat input: 350 to 400 kJ / cm), and a hardness test piece and a joint Charpy test piece were collected. For the evaluation of the HAZ strength, the minimum value of the HAZ hardness obtained by performing the Vickers hardness measurement (load: 98 N) at a pitch of 1 mm so as to include the HAZ from the center of the weld metal toward the base metal at the center of the plate thickness. Using.

HAZ靭性は、シャルピー衝撃試験をボンド部から1mmの箇所にノッチを入れたシャルピー試験片を用いて、試験温度−20℃において行い、3本の吸収エネルギー(vE−20)の平均値により評価した。 The HAZ toughness was evaluated by an average value of three absorbed energies (vE- 20 ) by performing a Charpy impact test at a test temperature of -20 [deg.] C. using a Charpy test piece having a notch at a position 1 mm from the bond part. .

表3にこれらの試験結果を示す。本発明例であるNo.1〜9ではいずれも引張強さが590N/mm以上で脆性破面遷移温度も−45℃以下と優れた母材特性を有していることが確認された。また、溶接熱影響部のシャルピー衝撃吸収エネルギー値(試験温度‐20℃、3回の平均値)が100J以上で、HAZ硬さの最小値が175H以上であり、溶接熱影響部の強度・靭性にも優れていることが確認された。 Table 3 shows the results of these tests. No. which is an example of the present invention. 1 to 9 were confirmed to have excellent base material properties such as tensile strength of 590 N / mm 2 or more and brittle fracture surface transition temperature of −45 ° C. or less. Also, Charpy impact absorption energy value of the welding heat affected zone at (test temperature -20 ° C., 3 times of the average value) of more than 100 J, and the minimum value of the HAZ hardness 175H V or more, the strength of the welding heat affected zone, It was confirmed that the toughness was also excellent.

一方、No.10〜25は化学成分または製造条件が本発明範囲を外れる比較例で、母材強度:引張強さが590N/mm以上、母材靭性:vTrs≦−45℃、HAZ靭性:vE−20≧100J(3本平均値)、HAZ硬さ:最小値が175H以上、のうち少なくとも1つが達成されなかった。 On the other hand, no. 10-25 are comparative examples in which the chemical components or production conditions are out of the scope of the present invention. Base material strength: tensile strength is 590 N / mm 2 or more, base material toughness: vTrs ≦ −45 ° C., HAZ toughness: vE −20 ≧ 100 J (3 present average value), HAZ hardness: minimum 175H V or more, at least one of but was not achieved.

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Claims (5)

質量%で
C:0.001〜0.015%、
Si:0.01〜0.80%、
Mn:1.0〜2.0%、
P:0.020%以下、
S:0.0050%以下、
Al:0.005〜0.10%、
Mo:0.30〜1.5%、
B:0.0003〜0.0050%、
Ti:0.005〜0.050%、
N:0.0010〜0.0060%、
Nb:0.01%以下(0を含む)、
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする高靭性大入熱溶接用鋼。
C: 0.001 to 0.015% by mass%,
Si: 0.01-0.80%,
Mn: 1.0-2.0%,
P: 0.020% or less,
S: 0.0050% or less,
Al: 0.005 to 0.10%,
Mo: 0.30 to 1.5%,
B: 0.0003 to 0.0050%,
Ti: 0.005 to 0.050%,
N: 0.0010 to 0.0060%,
Nb: 0.01% or less (including 0),
A high toughness high heat input welding steel characterized by comprising a balance Fe and inevitable impurities.
脆性破面遷移温度(vTrs)が−45℃以下であることを特徴とする、請求項1に記載の高靭性大入熱溶接用鋼。   The brittle fracture surface transition temperature (vTrs) is -45 ° C or lower, and the steel for high toughness and high heat input welding according to claim 1 characterized by the above-mentioned. 質量%でさらに、Cu:0.10〜0.60%、Ni:0.10〜1.0%、Cr:0.10〜0.80%、V:0.02〜0.10%、W:0.05〜0.50%のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2記載の高靭性大入熱溶接用鋼。   Further, Cu: 0.10 to 0.60%, Ni: 0.10 to 1.0%, Cr: 0.10 to 0.80%, V: 0.02 to 0.10%, W The high toughness high heat input welding steel according to claim 1 or 2, comprising one or more selected from 0.05 to 0.50%. 質量%でさらに、Ca:0.0005〜0.0050%、Mg:0.0005〜0.0050%、Zr:0.001〜0.02%、REM:0.001〜0.02%のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載の高靭性大入熱溶接用鋼。   Further, by mass%, Ca: 0.0005 to 0.0050%, Mg: 0.0005 to 0.0050%, Zr: 0.001 to 0.02%, REM: 0.001 to 0.02% The steel for high toughness high heat input welding according to any one of claims 1 to 3, characterized by containing one or more selected from the above. 請求項1、3、4のいずれか一つに記載の成分組成を有する鋼素材を、950℃〜1250℃に加熱後、オーステナイト未再結晶域での累積圧下率:50%以上、圧延終了温度:680〜830℃の条件で熱間圧延を施し、その後1.0℃/s以上の冷却速度で580℃以下まで冷却することを特徴とする高靭性大入熱溶接用鋼の製造方法。   A steel material having the composition according to any one of claims 1, 3, and 4 is heated to 950 ° C to 1250 ° C, and then the cumulative reduction ratio in the austenite non-recrystallized region: 50% or more, rolling end temperature : Hot rolling under conditions of 680 to 830 ° C, followed by cooling to 580 ° C or less at a cooling rate of 1.0 ° C / s or more, a method for producing high toughness high heat input welding steel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016180163A (en) * 2015-03-25 2016-10-13 Jfeスチール株式会社 Low yield ratio high tensile steel plate excellent in heat affected zone toughness

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016180163A (en) * 2015-03-25 2016-10-13 Jfeスチール株式会社 Low yield ratio high tensile steel plate excellent in heat affected zone toughness
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