JP2013014811A - Steel material for very low temperature use and method for manufacturing the same - Google Patents

Steel material for very low temperature use and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel material for very low temperature use, which is excellent in fracture toughness; to provide a method for manufacturing the steel material; and to provide an LNG tank to which the steel material is applied.SOLUTION: The steel material for very low temperature includes, by mass, 0.01-0.12% of C, 0.01-0.3% of Si, 0.4-2.0% of Mn, ≤0.05% of P, ≤0.008% of S, >5.0 and <10.0% of Ni, 0.002-0.08% of Al, 0.0015-0.0040% of N, and the balance Fe with impurities, and is characterized in that the residual γ quantity at a position of (1/4)t of the plate thickness t is ≥3.0 vol.%, the value represented by formula (1) below is ≥1.3, and the reduction rate of the residual γ quantity is ≤25% when the steel material is subjected to a plastic strain of 1% under an environment of -165°C. (1): σ/σ, wherein, σrepresents yield strength [MPa] at -165°C, and σrepresents yield strength [MPa] at room temperature.

Description

本発明は、靭性に優れた極低温用鋼材およびその製造方法並びに当該鋼材を適用したLNGタンクに関する。なお、極低温用とは、−60℃以下の極低温環境での用途を意味する。本発明は、特に−165℃のLNG温度環境での用途を主なターゲットとしている。   The present invention relates to a cryogenic steel material excellent in toughness, a manufacturing method thereof, and an LNG tank to which the steel material is applied. The term “for cryogenic use” means an application in a cryogenic environment of −60 ° C. or lower. The present invention is mainly intended for use in an LNG temperature environment of −165 ° C. in particular.

LPGやLNGなどの液化ガスを貯蔵する極低温貯槽タンクを製造するための鋼材には、安全性確保の面から優れた破壊靱性が求められる。すなわち、極低温下であっても、脆性破壊が発生しにくい特性に加えて、万が一、脆性き裂が発生しても構造物全体の崩壊を阻止するために、き裂伝ぱを停止させる特性(アレスト特性)に優れることが求められる。   Steel materials for producing cryogenic storage tanks for storing liquefied gases such as LPG and LNG are required to have excellent fracture toughness in terms of ensuring safety. In other words, in addition to the property that brittle fracture does not easily occur even at extremely low temperatures, in order to prevent the entire structure from collapsing even if a brittle crack occurs, the property that stops crack propagation ( It is required to have excellent arrest characteristics.

従来から、LNGタンクに使用される鋼材としては、主として約9%のNiを含有する鋼(9%Ni鋼)が使用されてきた。9%Ni鋼にはLNG温度(−165℃)における母材および溶接継手の脆性破壊伝播停止特性(以下、アレスト特性という)などの特性が求められる。このような特性を付与するために、P、Sをはじめとする不純物の低減、Cの低減、3段熱処理法 [焼入(Q)、2相域焼入(L)、焼戻(T)]など、様々な改善が行われてきた。   Conventionally, steel containing about 9% Ni (9% Ni steel) has been used as a steel material used for the LNG tank. The 9% Ni steel is required to have properties such as brittle fracture propagation stop characteristics (hereinafter referred to as arrest characteristics) of the base material and the welded joint at the LNG temperature (−165 ° C.). In order to give such characteristics, reduction of impurities including P and S, reduction of C, three-stage heat treatment method [quenching (Q), two-phase region quenching (L), tempering (T) Various improvements have been made.

さらに、特許文献1〜3にみるごとく、近年の原料高の影響から9%Ni鋼よりも少ないNi含有量で、9%Ni鋼と同等の性能を有する鋼材も開発されてきている。   Furthermore, as seen in Patent Documents 1 to 3, steel materials having a performance equivalent to that of 9% Ni steel have been developed with a lower Ni content than 9% Ni steel due to the influence of the raw material height in recent years.

WO 2007/34576WO 2007/34576 WO 2007/80645WO 2007/80645 WO 2007/80646WO 2007/80646

上述したように、LPGやLNGなどの液化ガスを貯蔵する極低温貯槽タンクを製造するための鋼材には、安全性確保の面から優れた破壊靱性が求められる。特に、日本のような地震の多発国に地上式LNGタンクを建設することを想定すると、地震を経てもなおタンクが健全であることが求められる。LNG地上式貯槽指針(JGA指-108-02,(社)日本ガス協会 ガス工作物等技術基準調査委員会)によれば、タンクの内槽の目標性能として、レベル2地震動(想定しうる範囲内で最大規模の地震を指す。)を受けても変形残留は許容するが液密性及び機密性が保持されることが掲げられている。つまり、タンクの内槽材は板厚を貫通する破壊を許容することができない。そして、レベル2地震動ほどの大きな外力が付与されると内槽材やアニュラープレートには大きな塑性変形を受けることも想定でき、この耐破壊性能として極めてレベルの高い特性が求められることになる。   As described above, steel materials for producing cryogenic storage tanks that store liquefied gases such as LPG and LNG are required to have excellent fracture toughness in terms of ensuring safety. In particular, assuming that a ground type LNG tank is to be constructed in an earthquake-prone country such as Japan, the tank is required to be sound even after an earthquake. According to the LNG ground-type storage tank guidelines (JGA Finger-108-02, Japan Gas Association Gas Works Technical Standards Investigation Committee), as the target performance of the tank inner tank, level 2 earthquake motion (expected range) It is said that even if it is subjected to earthquakes, deformation remains, but liquid-tightness and confidentiality are maintained. That is, the inner tank material of the tank cannot tolerate breakage that penetrates the plate thickness. Further, when an external force as large as Level 2 earthquake motion is applied, it is possible to assume that the inner tank material and the annular plate are subjected to a large plastic deformation, and this extremely high level of characteristics is required as the anti-destructive performance.

本発明は、このような要求に応えるものであって、レベル2地震動を受けてもタンクの内槽の液密性及び機密性が保持されることができるだけの破壊靭性に優れた極低温用鋼材およびその製造方法並びに当該鋼材を適用したLNGタンクを提供することを目的とする。   The present invention meets such a demand, and is a steel material for cryogenic temperature that has excellent fracture toughness so that the liquid tightness and confidentiality of the inner tank of the tank can be maintained even when subjected to level 2 earthquake motion. An object of the present invention is to provide an LNG tank to which the steel material is applied and the steel material.

上記課題を解決するために、本発明者らは、極低温用鋼材を製造する上で求められる特性を維持しつつ合理的な製造方法を指向することは極めて重要であるとの認識の下に、確保したい耐破壊性能を明らかにし、それらの特性を左右する金属組織上のパラメータを明確化することとした。目標とする金属組織が明確になることで、それらを達成するのに必要最低限の製造方法を自由に設計することが可能となり、遂には合理的な製造方法を確立することができるからである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have recognized that it is extremely important to aim at a rational manufacturing method while maintaining the characteristics required for manufacturing a cryogenic steel material. We decided to clarify the fracture resistance that we wanted to secure, and to clarify the parameters on the metal structure that affected those characteristics. By clarifying the target metallographic structure, it becomes possible to freely design the minimum manufacturing method necessary to achieve them, and finally, a rational manufacturing method can be established. .

本発明者等は、当該用途の前提として必要と考えられる化学成分の範囲において、すなわち、特に低温靭性に有効なNi含有量5〜10%の範囲において、広範な試作試験を実施し、求められる特性との比較検討を行った。その結果、以下の(a)〜(f)に示す知見を得た。   The present inventors are required to perform a wide range of trial production tests within a range of chemical components considered necessary as a premise of the application, that is, within a range of Ni content of 5 to 10% particularly effective for low temperature toughness. Comparison with characteristics was conducted. As a result, the following findings (a) to (f) were obtained.

(a) 低温貯槽タンク用材料が地震力を受けた際に液密性および機密性を保持させるのに必要な特性は、(i)脆性破壊発生特性と、(ii)脆性き裂伝ぱ停止特性(アレスト特性)である。   (a) The characteristics required to maintain liquid-tightness and confidentiality when the cryogenic tank material is subjected to seismic force are (i) brittle fracture initiation characteristics and (ii) brittle crack propagation arrest characteristics. (Arrest characteristics).

(b) これらの特性を向上させるためには、特定の成分範囲のもとで、残留γ(オーステナイト)の組織を鋼材中に3.0体積%以上確保する必要があり、塑性変形を受けてもその絶対量が確保される必要がある。そして、この残留γの組織は極めて高い脆性き裂伝ぱ停止機能を有するから、この残留γの組織が分散していることにより材料の脆性き裂伝ぱ停止特性は飛躍的に高くなる。ここで、残留γは、鋼材の板厚tの(1/4)t位置で測定すると板厚全域の平均的な位置での評価を得ることができる。なお、残留γの含有量はX線回折法により評価できる。   (b) In order to improve these properties, it is necessary to secure a structure of residual γ (austenite) in the steel material at 3.0% by volume or more under a specific range of components. However, the absolute amount needs to be secured. Since the residual γ structure has a very high brittle crack propagation stopping function, the brittle crack propagation stopping property of the material is remarkably enhanced by the dispersion of the residual γ structure. Here, when the residual γ is measured at a position (1/4) t of the thickness t of the steel material, evaluation at an average position in the entire thickness can be obtained. The content of residual γ can be evaluated by an X-ray diffraction method.

(c) 地震時に少しでも塑性変形量を小さくとどめるためには、使用温度である極低温下で降伏強度を高く保つ必要がある。極低温下における降伏強度は、常温における降伏強度の1.3倍以上であれば有効である。すなわち、次の(1)式で示される値が1.3以上であればよい。
σy,−165℃/σy,RT ・・・・・・(1)式
ここで、σy,−165℃は−165℃における降伏強度[MPa]を、そして、σy,RTは常温における降伏強度[MPa]を、それぞれ表す。
(c) In order to keep the amount of plastic deformation as small as possible during an earthquake, it is necessary to maintain the yield strength at a very low temperature, which is the operating temperature. It is effective if the yield strength at a cryogenic temperature is 1.3 times or more the yield strength at room temperature. That is, the value indicated by the following equation (1) may be 1.3 or more.
σ y, −165 ° C./σ y, RT (1) equation where σ y, −165 ° C. is the yield strength [MPa] at −165 ° C., and σ y, RT is the normal temperature Yield strength [MPa] is shown respectively.

(d) 脆性破壊発生特性と脆性き裂伝ぱ停止特性を両立させるためには、1%の塑性歪を−165℃の環境下で受けたときの残留γ量の減少率が25%以下であればよい。なお、残留γが塑性変形を受けてもその組織の多くを残すためには、残留γの幾何学的形態が球形に近い方が望ましい。具体的には、数量規定としてアスペクト比が3.5以下であることが望ましい。   (d) In order to achieve both brittle fracture initiation characteristics and brittle crack propagation stopping characteristics, the reduction rate of the residual γ amount when subjected to 1% plastic strain in an environment of −165 ° C. should be 25% or less. That's fine. In order to leave much of the structure even if the residual γ undergoes plastic deformation, it is desirable that the geometric shape of the residual γ be close to a sphere. Specifically, it is desirable that the aspect ratio is 3.5 or less as a quantity rule.

(e) また、これらの組織を有する鋼材とするための製造方法は特に限定されるものではないが、加熱条件や圧延条件の管理を適切に行うことで、加熱炉の占有時間を短くするような制御が可能である。加熱時間を短時間化することは、経済性のみならず、温室効果ガス排出抑制の観点でも重要となる。すなわち、鋼塊の加熱はなるべく低温で行うのが望ましく、また加熱時間も短い方が望ましい。なお、加熱温度が低温である場合には加熱時間は長時間でも許容できるが、逆に加熱温度が高温の場合には長時間の加熱時間は組織の粗大化を招くため許容できない。本発明者らは、種々実験を行った結果、鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、以下の(2)式および(3)式を満足すればよいことが分かった。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
(e) In addition, the manufacturing method for making the steel material having these structures is not particularly limited, but by appropriately managing the heating conditions and rolling conditions, the occupation time of the heating furnace is shortened. Control is possible. Shortening the heating time is important not only for economic efficiency but also for reducing greenhouse gas emissions. That is, it is desirable to heat the steel ingot at as low a temperature as possible, and it is desirable that the heating time be short. When the heating temperature is low, the heating time can be allowed even for a long time. Conversely, when the heating temperature is high, the long heating time is not allowed because the structure becomes coarse. As a result of various experiments, the inventors have found that the heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) of the steel ingot only have to satisfy the following expressions (2) and (3). It was.
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.

(f) さらに、圧延面では、圧延の最終仕上パスの圧下量を大きくとることが望ましい。これにより鋼材組織の細粒化が達成される。本発明者らはこの圧下量の規定を形状比として規定できることを見出した。すなわち、750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが次の(4)式を満足するように鋼塊を圧延すればよい。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
(f) Further, it is desirable that the rolling surface has a large rolling reduction in the final finishing pass. Thereby, refinement | miniaturization of steel material structure is achieved. The present inventors have found that the reduction amount can be defined as the shape ratio. That is, the steel ingot may be rolled at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the following expression (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.

本発明は、上記の知見を基礎としてなされたものであり、下記の(1)〜(6)の極低温用厚鋼板および(7)〜(10)の極低温用鋼材の製造方法並びに(11)〜(12)の当該鋼材を適用したLNGタンクをその要旨とする。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and the following (1) to (6) cryogenic thick steel plate and (7) to (10) a method for producing a cryogenic steel material and (11 )-(12) LNG tank to which the steel material is applied.

(1) 質量%で、C:0.01〜0.12%、Si:0.01〜0.3%、Mn:0.4〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.008%以下、Ni:5.0%を超え10.0%未満、Al:0.002〜0.08%、N:0.0015〜0.0040%を含有し、残部はFeおよび不純物からなる鋼材であって、板厚tの(1/4)t位置での残留γ量が3.0体積%以上であり、かつ次の(1)式で示される値が1.3以上であり、さらに1%の塑性歪を−165℃の環境下で受けたときの残留γ量の減少率が25%以下であることを特徴とする極低温用鋼材。
σy,−165℃/σy,RT ・・・・・・(1)式
ここで、σy,−165℃は−165℃における降伏強度[MPa]を、そして、σy,RTは常温における降伏強度[MPa]を、それぞれ表す。
(1) By mass%, C: 0.01 to 0.12%, Si: 0.01 to 0.3%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: 0.008% or less, Ni: more than 5.0% and less than 10.0%, Al: 0.002-0.08%, N: 0.0015-0.0040%, the balance being Fe and impurities The amount of residual γ at the (1/4) t position of the sheet thickness t is 3.0% by volume or more, and the value expressed by the following formula (1) is 1.3 or more, and 1 % Reduction in residual γ amount when subjected to a plastic strain of −165 ° C. in an environment of −165 ° C. is 25% or less.
σ y, −165 ° C./σ y, RT (1) equation where σ y, −165 ° C. is the yield strength [MPa] at −165 ° C., and σ y, RT is the normal temperature Yield strength [MPa] is shown respectively.

(2) Feの一部に代えて、質量%で、Cu:2.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下およびB:0.005%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、上記(1)の極低温用鋼材。   (2) Instead of a part of Fe, by mass%, Cu: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 0.5% or less, V: 0.1% or less, and B: 0 The steel material for cryogenic temperature of said (1) characterized by containing 1 type or 2 types or more of 0.005% or less.

(3) Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.1%以下およびTi:0.1%以下のうちの1種又は2種を含有することを特徴とする、上記(1)または(2)の極低温用鋼材。   (3) Instead of a part of Fe, the composition contains one or two of Nb: 0.1% or less and Ti: 0.1% or less in mass%. ) Or (2) Cryogenic steel.

(4) Feの一部に代えて、質量%で、Sn:0.50%以下を含有することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかの極低温用鋼材。   (4) The cryogenic steel material according to any one of the above (1) to (3), characterized by containing Sn: 0.50% or less in mass% instead of part of Fe.

(5) Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.004%以下、Mg:0.002%以下およびREM:0.002%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかの極低温用鋼材。   (5) Instead of a part of Fe, by mass%, it contains one or more of Ca: 0.004% or less, Mg: 0.002% or less, and REM: 0.002% or less. The cryogenic steel material according to any one of (1) to (4) above,

(6) 板厚tの(1/4)t位置での残留γの平均アスペクト比が3.5以下であることを特徴とする、上記(1)〜(5)のいずれかの極低温用鋼材。   (6) The cryogenic steel material according to any one of (1) to (5) above, wherein the average aspect ratio of residual γ at the (1/4) t position of the sheet thickness t is 3.5 or less.

(7) 上記(1)〜(5)のいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3]次の(5)式を満足する冷却速度RA(℃/s)で鋼材を室温まで冷却する工程。
RA≧3・・・・・・・・・(5)式
ここで、RAは冷却時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
(7) A method for producing a steel material for cryogenic temperature characterized by subjecting a steel ingot having the chemical composition described in any one of (1) to (5) to the following steps.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3] A step of cooling the steel to room temperature at a cooling rate RA (° C./s) that satisfies the following equation (5).
RA ≧ 3 (5) where RA represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during cooling.

(8) 上記(1)〜(5)のいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3]次の(5)式を満足する冷却速度RA(℃/s)で鋼材を室温まで冷却する工程。
RA≧3・・・・・・・・・(5)式
ここで、RAは冷却時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
[工程4][Ac点+80℃]以下の温度で鋼材を焼戻す工程。
(8) A method for producing a cryogenic steel material, comprising subjecting the steel ingot having the chemical composition described in any one of (1) to (5) to the following steps.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3] A step of cooling the steel to room temperature at a cooling rate RA (° C./s) that satisfies the following equation (5).
RA ≧ 3 (5) where RA represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during cooling.
[Step 4] A step of tempering the steel at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower.

(9) 上記(1)〜(5)のいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3’]鋼材を室温まで冷却する工程。
[工程3’’]Ac点以上かつ900℃以下の温度で鋼材を再加熱する工程。
[工程3’’’]次の(6)式を満足する冷却速度RH(℃/s)で鋼材を焼入れする工程。
RH≧3・・・・・・・・・(6)式
ここで、RHは焼入れ時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
[工程4][Ac点+80℃]以下の温度で鋼材を焼戻す工程。
(9) A method for producing a steel material for cryogenic temperature, which comprises subjecting a steel ingot having the chemical composition described in any one of (1) to (5) above to the following steps.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3 ′] A step of cooling the steel material to room temperature.
[Step 3 ″] A step of reheating the steel material at a temperature of Ac 1 point or higher and 900 ° C. or lower.
[Step 3 ′ ″] A step of quenching the steel material at a cooling rate RH (° C./s) that satisfies the following equation (6).
RH ≧ 3 (6) where RH represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during quenching.
[Step 4] A step of tempering the steel at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower.

(10) 上記(1)〜(5)のいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3]次の(5)式を満足する冷却速度RA(℃/s)で鋼材を室温まで冷却する工程。
RA≧3・・・・・・・・・(5)式
ここで、RAは冷却時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
[工程3’’]Ac点以上かつ900℃以下の温度で鋼材を再加熱する工程。
[工程3’’’’]鋼材を焼入れする工程。
[工程4][Ac点+80℃]以下の温度で鋼材を焼戻す工程。
(10) A method for producing a steel material for cryogenic temperature, which comprises subjecting a steel ingot having the chemical composition described in any of (1) to (5) above to the following steps.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3] A step of cooling the steel to room temperature at a cooling rate RA (° C./s) that satisfies the following equation (5).
RA ≧ 3 (5) where RA represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during cooling.
[Step 3 ″] A step of reheating the steel material at a temperature of Ac 1 point or higher and 900 ° C. or lower.
[Step 3 ''''] A step of quenching the steel material.
[Step 4] A step of tempering the steel at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower.

(11) 上記(1)〜(6)のいずれかの極低温用鋼材を内槽部材に適用したことを特徴とするLNGタンク。   (11) An LNG tank, wherein the cryogenic steel material according to any one of (1) to (6) is applied to an inner tank member.

(12) 上記(1)〜(6)のいずれかの極低温用鋼材をアニュラープレートに適用したことを特徴とするLNGタンク。   (12) An LNG tank, wherein the cryogenic steel material according to any one of (1) to (6) is applied to an annular plate.

レベル2地震動を受けてもタンクの内槽の液密性及び機密性が保持されることができるだけの破壊靭性に優れた極低温用鋼材およびその製造方法並びに当該鋼材を適用したLNGタンクを提供することが可能になる。   Provided is a cryogenic steel material excellent in fracture toughness that can maintain the liquid-tightness and confidentiality of the inner tank of the tank even when subjected to level 2 earthquake motion, a manufacturing method thereof, and an LNG tank to which the steel material is applied. It becomes possible.

三面スリットシャルピー試験片のフルサイズの場合の一例である。左側に正面図と平面図、そして右側にスリット部分の断面図(側面図)を示す(単位mm)。なお、スリット幅はグラインダーカット:0.4mmによる。It is an example in the case of the full size of a three-surface slit Charpy test piece. A front view and a plan view are shown on the left side, and a sectional view (side view) of the slit portion is shown on the right side (unit: mm). The slit width is based on a grinder cut: 0.4 mm.

以下に、本発明にかかる極低温用鋼材およびその製造方法並びに当該鋼材を適用したLNGタンクに関して、その要件毎に詳細に説明する。なお、含有量に関する「%」は、特に断らない限り、「質量%」を意味する。   Below, the steel material for cryogenic temperature concerning this invention, its manufacturing method, and the LNG tank to which the said steel material is applied are demonstrated in detail for every requirement. In addition, "%" regarding content means "mass%" unless otherwise indicated.

(A)化学組成に関して
C:0.01〜0.12%
Cは、母材の強度確保のために必要な元素である。その含有量が0.01%未満では必要な強度が確保できないだけでなく、FL(Fusion Line)でのラス形成が不十分になってFL近傍のHAZ(Heat Affected Zone)の靭性も低下するので、Cを0.01%以上含有させる必要がある。一方、その含有量が0.12%を超えると、HAZ、なかでもFL近傍のHAZの靭性劣化が著しくなる。したがって、Cの含有量は0.01〜0.12%とする。なお、Cの好ましい下限は0.03%、好ましい上限は0.09%である。
(A) Regarding chemical composition C: 0.01 to 0.12%
C is an element necessary for ensuring the strength of the base material. If the content is less than 0.01%, not only the required strength cannot be secured, but also lath formation in FL (Fusion Line) becomes insufficient, and the toughness of HAZ (Heat Affected Zone) near FL decreases. , C must be contained in an amount of 0.01% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.12%, the toughness deterioration of HAZ, particularly HAZ near FL, becomes remarkable. Therefore, the C content is set to 0.01 to 0.12%. The preferable lower limit of C is 0.03%, and the preferable upper limit is 0.09%.

Si:0.01〜0.3%
Siは、脱酸剤として必要な元素である。この効果を得るにはSiを0.01%以上含有させる必要がある。一方、本発明鋼の場合、Siは焼入れままマルテンサイトの焼戻し過程と大いに関連があり、Siの含有量が0.3%を超えると、溶接冷却過程において過飽和に固溶しているマルテンサイト中からのセメンタイトへの分解析出反応を抑制して自己焼戻し(Self-tempering)を遅延させることによって、あるいは島状マルテンサイトを増加させることによって、溶接部の靭性を低下させる。よって、Si含有量は0.01〜0.3%とする。なお、溶接部の靭性向上の観点からは、Si含有量はできるだけ少ない方がよい。Siの好ましい下限は0.02%、より好ましい下限は0.03%である。Siの好ましい上限は0.15%、より好ましい上限は0.10%である。
Si: 0.01 to 0.3%
Si is an element necessary as a deoxidizer. In order to acquire this effect, it is necessary to contain 0.01% or more of Si. On the other hand, in the case of the steel according to the present invention, Si is greatly related to the tempering process of martensite as it is quenched, and if the Si content exceeds 0.3%, The toughness of the weld is reduced by suppressing the self-tempering by suppressing the decomposition and precipitation reaction from cement to cementite, or by increasing island martensite. Therefore, the Si content is set to 0.01 to 0.3%. From the viewpoint of improving the toughness of the weld zone, the Si content is preferably as low as possible. A preferable lower limit of Si is 0.02%, and a more preferable lower limit is 0.03%. A preferable upper limit of Si is 0.15%, and a more preferable upper limit is 0.10%.

Mn:0.4〜2.0%
Mnは、脱酸剤として、また、母材の強度と靭性確保およびHAZの焼入性確保のために必要な元素である。Mnの含有量が0.4%未満ではこれらの効果が得られないだけでなく、HAZにフェライトサイドプレートが生成してラス形成が不十分になり、溶接部の靭性が低下するので、Mnの含有量は0.4%以上とする。一方、Mnの含有量が2.0%を超えると、中心偏析による板厚方向での母材特性の不均一をもたらす。よって、Mnの含有量は0.4〜2.0%とする。Mnの好ましい下限は0.5%、より好ましい下限は0.6%である。Mnの好ましい上限は1.5%、より好ましい上限は1.1%である。
Mn: 0.4 to 2.0%
Mn is an element necessary as a deoxidizer and for ensuring the strength and toughness of the base material and the hardenability of HAZ. If the Mn content is less than 0.4%, not only these effects can be obtained, but also ferrite side plates are formed in the HAZ, resulting in insufficient lath formation, and the toughness of the weld is reduced. The content is 0.4% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.0%, the base material characteristics in the thickness direction are uneven due to center segregation. Therefore, the Mn content is 0.4 to 2.0%. A preferable lower limit of Mn is 0.5%, and a more preferable lower limit is 0.6%. A preferable upper limit of Mn is 1.5%, and a more preferable upper limit is 1.1%.

P:0.05%以下
Pは、不純物として鋼中に存在し、粒界に偏析して靭性を低下させる原因となる。Pの含有量が0.05%を超えると、溶接時に高温割れを招くため、Pの含有量を0.05%以下とする。なお、Pの含有量はできるだけ小さくするのがよく、Pの好ましい含有量は0.03%以下である。
P: 0.05% or less P is present in the steel as an impurity, and segregates at the grain boundary to cause a decrease in toughness. If the P content exceeds 0.05%, hot cracking is caused during welding, so the P content is 0.05% or less. In addition, it is good to make content of P as small as possible, and preferable content of P is 0.03% or less.

S:0.008%以下
Sは、不純物として鋼中に存在し、多すぎると中心偏析を助長したり、脆性破壊の原因となる延伸形状のMnSが多量に生成したりする原因となる。Sの含有量が0.008%を超えると、母材およびHAZの機械的性質が劣化する。Sの含有量はできるだけ小さくするのがよいため、下限は特に規定しない。なお、Sの好ましい含有量は0.003%以下である。
S: 0.008% or less S is present in the steel as an impurity, and if it is too much, it promotes center segregation or causes a large amount of stretched MnS that causes brittle fracture. If the S content exceeds 0.008%, the mechanical properties of the base material and the HAZ deteriorate. Since the S content should be as small as possible, there is no particular lower limit. In addition, the preferable content of S is 0.003% or less.

Ni:5.0%を超え10.0%未満
Niは低温用鋼として靭性を確保するために必要な最も基本的な元素である。低温用鋼として靭性を確保するためには5.0%を超えるNiの含有量が必要である。Niの含有量が多ければ多いほど高い低温靭性が得られるが、その分コストアップの要因となるので、Niの含有量の上限は10.0%未満とする。したがって、Niの含有量のターゲットは5.0%を超え10.0%未満とする。なお、低温靭性の確保およびコスト抑制の観点から、Niの好ましい下限は5.5%、より好ましい下限は6.0%である。Niの好ましい上限は9.3%、より好ましい上限は8.0%である。
Ni: more than 5.0% and less than 10.0% Ni is the most basic element necessary for securing toughness as a low-temperature steel. In order to secure toughness as a low-temperature steel, a Ni content exceeding 5.0% is required. The higher the Ni content, the higher the low-temperature toughness. However, the cost increases accordingly, so the upper limit of the Ni content is less than 10.0%. Therefore, the Ni content target is more than 5.0% and less than 10.0%. In addition, from the viewpoint of securing low temperature toughness and cost reduction, the preferable lower limit of Ni is 5.5%, and the more preferable lower limit is 6.0%. A preferable upper limit of Ni is 9.3%, and a more preferable upper limit is 8.0%.

Al:0.002〜0.08%
Alは、一般的には脱酸剤として含有させる元素であるが、本発明鋼の場合には、Siと同様に、マルテンサイトの自己焼戻し(Self-tempering)を遅延させる働きを有するため、Alの含有量はできるだけ少ない方が望ましい。しかしながら、Alの含有量が0.002%未満では十分な脱酸効果が得られない。一方、Alの含有量が0.08%を超えて過剰になると、前述したSiと同様に、溶接冷却過程において過飽和にCを固溶したマルテンサイトからのセメンタイトへの分解析出反応を抑制し、溶接部の靭性を低下させる。したがって、Alの含有量は0.002〜0.08%とする。Alの好ましい下限は0.005%、より好ましい下限は0.010%である。Alの好ましい上限は0.05%、より好ましい上限は0.04%である。
Al: 0.002 to 0.08%
Al is an element generally contained as a deoxidizer, but in the case of the steel of the present invention, it has a function of delaying self-tempering of martensite, similar to Si. The content of is preferably as low as possible. However, if the Al content is less than 0.002%, a sufficient deoxidizing effect cannot be obtained. On the other hand, when the Al content exceeds 0.08% and becomes excessive, as in the case of Si described above, the decomposition and precipitation reaction from martensite, which is supersaturated with C to a solid solution, is suppressed in the welding cooling process. , Reduce the toughness of the weld. Therefore, the Al content is 0.002 to 0.08%. A preferable lower limit of Al is 0.005%, and a more preferable lower limit is 0.010%. A preferable upper limit of Al is 0.05%, and a more preferable upper limit is 0.04%.

N:0.0015〜0.0040%
Nは、オーステナイトの安定化に寄与する元素である。また、Alと結合してAlNとなり加熱時のオーステナイト粒の微細化に効果を発揮する。これらの効果を得るには0.0015%以上含有させる必要がある。しかしながら、Nの含有量が0.0040%を超えるとHAZ靭性の悪化の原因となる。したがって、Nの含有量は0.0015〜0.0040%とする。Nの好ましい下限は0.0020%である。Nの好ましい上限は0.0035%である。
N: 0.0015 to 0.0040%
N is an element that contributes to the stabilization of austenite. Moreover, it combines with Al to become AlN, which is effective for refining austenite grains during heating. In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.0015% or more. However, if the N content exceeds 0.0040%, the HAZ toughness is deteriorated. Therefore, the N content is set to 0.0015 to 0.0040%. A preferable lower limit of N is 0.0020%. A preferable upper limit of N is 0.0035%.

本発明に係る低温用厚鋼板は、上記の成分のほか、残部がFeと不純物からなるものである。ここで、不純物とは、厚鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   The thick steel sheet for low temperature according to the present invention is composed of Fe and impurities in the balance in addition to the above components. Here, an impurity is a component that is mixed due to various factors in the manufacturing process including raw materials such as ore and scrap when industrially producing a thick steel plate, and has an adverse effect on the present invention. It means what is allowed in the range.

本発明に係る低温用厚鋼板は、上記の成分の外に、Cu、Cr、Mo、V、B、Nb、Ti、Sn、Ca、MgおよびREMのうちの1種または2種以上をさらに含有してもよい。   The low-temperature steel plate according to the present invention further contains one or more of Cu, Cr, Mo, V, B, Nb, Ti, Sn, Ca, Mg, and REM in addition to the above components. May be.

Cu:2.0%以下
Cuは、必要に応じて含有させることができる。Cuを含有させると、母材の強度を向上させることができる。しかしながら、この含有量が2.0%を超えると、Ac点以下の温度に加熱されたHAZの靭性を劣化させるので、Cuの含有量は2.0%以下とする。好ましい上限は1.3%である。なお、Cuによる母材の強度向上効果を安定的に発現させるためには、Cuを0.1%以上含有させることが好ましい。より好ましいCuの下限は0.2%である。
Cu: 2.0% or less Cu can be contained as required. When Cu is contained, the strength of the base material can be improved. However, if this content exceeds 2.0%, the toughness of HAZ heated to a temperature of Ac 3 points or less is deteriorated, so the Cu content is 2.0% or less. A preferable upper limit is 1.3%. In order to stably develop the strength improvement effect of the base material by Cu, it is preferable to contain Cu by 0.1% or more. A more preferable lower limit of Cu is 0.2%.

Cr:1.5%以下
Crは、必要に応じて含有させることができる。Crを含有させると、耐炭酸ガス腐食性と焼入性を向上させることができる。しかしながら、この含有量が1.5%を超えると、HAZの硬化の抑制が難しくなるだけでなく、耐炭酸ガス腐食性向上効果が飽和するので、Crの含有量を1.5%以下とする。好ましい上限は1.0%である。なお、Crによる耐炭酸ガス腐食性と焼入性の向上効果を安定的に発現させるためには、Crを0.05%以上含有させることが好ましい。より好ましいCrの下限は0.1%である。
Cr: 1.5% or less Cr can be contained as necessary. When Cr is contained, the carbon dioxide gas corrosion resistance and hardenability can be improved. However, if this content exceeds 1.5%, not only is it difficult to suppress the hardening of the HAZ, but the effect of improving the corrosion resistance to carbon dioxide gas is saturated, so the Cr content is 1.5% or less. . A preferable upper limit is 1.0%. In order to stably exhibit the effects of improving the carbon dioxide corrosion resistance and hardenability by Cr, it is preferable to contain 0.05% or more of Cr. A more preferable lower limit of Cr is 0.1%.

Mo:0.5%以下
Moは、必要に応じて含有させることができる。Moを含有させると、母材の強度と靱性を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.5%を超えると、HAZの硬度が高まり、靱性と耐SSC性を損なうので、Moの含有量を0.5%以下とする。好ましい上限は0.3%である。なお、Moによる母材の強度と靱性を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Moを0.02%以上含有させることが好ましい。より好ましいMoの下限は0.05%である。
Mo: 0.5% or less Mo can be contained as necessary. Inclusion of Mo has an effect of improving the strength and toughness of the base material. However, if this content exceeds 0.5%, the hardness of the HAZ increases and the toughness and SSC resistance are impaired, so the Mo content is set to 0.5% or less. A preferable upper limit is 0.3%. In order to stably develop the effect of improving the strength and toughness of the base material due to Mo, it is preferable to contain Mo by 0.02% or more. A more preferable lower limit of Mo is 0.05%.

V:0.1%以下
Vは、必要に応じて含有させることができる。Vを含有させると、主に焼戻し時の炭窒化物析出により母材の強度を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.1%を超えると、母材強度の性能向上効果が飽和し、靱性劣化を招くので、Vの含有量を0.1%以下とする。好ましい上限は0.08%である。なお、Vによる母材の強度を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Vを0.015%以上含有させることが好ましい。より好ましいVの下限は0.02%である。
V: 0.1% or less V can be contained as necessary. Inclusion of V has an effect of improving the strength of the base material mainly due to carbonitride precipitation during tempering. However, if the content exceeds 0.1%, the performance improvement effect of the base material strength is saturated and the toughness is deteriorated, so the V content is set to 0.1% or less. A preferable upper limit is 0.08%. In order to stably develop the effect of improving the strength of the base material by V, it is preferable to contain V by 0.015% or more. A more preferable lower limit of V is 0.02%.

B:0.005%以下
Bは、必要に応じて含有させることができる。Bを含有させると母材の強度を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.005%を超えると、粗大な硼化合物の析出を招いて靭性を劣化させるので、Bの含有量を0.005%以下とする。好ましい上限は0.004%である。なお、Bによる母材の強度を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Bを0.0003%以上含有させることが好ましい。より好ましいBの下限は0.001%である。
B: 0.005% or less B can be contained if necessary. Inclusion of B has an effect of improving the strength of the base material. However, if this content exceeds 0.005%, precipitation of coarse boron compounds is caused and the toughness is deteriorated, so the B content is made 0.005% or less. A preferable upper limit is 0.004%. In order to stably develop the effect of improving the strength of the base material by B, it is preferable to contain B by 0.0003% or more. A more preferable lower limit of B is 0.001%.

Nb:0.1%以下
Nbは、必要に応じて含有させることができる。Nbを含有させると、組織を微細化して低温靭性を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.1%を超えると、粗大な炭化物や窒化物を形成し、靭性を低下させるので、Nbの含有量を0.1%以下とする。好ましい上限は0.08%である。なお、Nbによる低温靭性を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Nbを0.01%以上含有させることが好ましい。より好ましいNbの下限は0.02%である。
Nb: 0.1% or less Nb can be contained as necessary. When Nb is contained, there is an effect of refining the structure and improving the low temperature toughness. However, if this content exceeds 0.1%, coarse carbides and nitrides are formed and the toughness is lowered, so the Nb content is made 0.1% or less. A preferable upper limit is 0.08%. In order to stably develop the effect of improving the low temperature toughness due to Nb, it is preferable to contain 0.01% or more of Nb. A more preferable lower limit of Nb is 0.02%.

Ti:0.1%以下
Tiは、必要に応じて含有させることができる。Tiを含有させると、主に脱酸元素として利用するが、Al,Ti,Mnからなる酸化物相を形成させ組織を微細化する効果がある。しかしながら、この含有量が0.1%を超えると、形成される酸化物がTi酸化物、あるいはTi−Al酸化物となって分散密度が低下し、特に小入熱溶接部熱影響部における組織を微細化する能力が失われるので、Tiの含有量を0.1%以下とする。好ましい上限は0.07%である。なお、Tiによる組織を微細化する効果を安定的に発現させるためには、Tiを0.02%以上含有させることが好ましい。より好ましいTiの下限は0.03%である。
Ti: 0.1% or less Ti can be contained as necessary. When Ti is contained, it is mainly used as a deoxidizing element, but has the effect of forming an oxide phase composed of Al, Ti, and Mn to refine the structure. However, when this content exceeds 0.1%, the oxide formed is Ti oxide or Ti-Al oxide, and the dispersion density is lowered. Therefore, the Ti content is 0.1% or less. A preferable upper limit is 0.07%. In order to stably develop the effect of refining the structure by Ti, it is preferable to contain Ti by 0.02% or more. A more preferable lower limit of Ti is 0.03%.

Sn:0.50%以下
Snは、Sn2+となって溶解し、酸性塩化物溶液中でのインヒビター作用により腐食を抑制する作用を有する。また、Fe3+を速やかに還元させ、酸化剤としてのFe3+濃度を低減する作用を有することにより、Fe3+の腐食促進作用を抑制するので、高飛来塩分環境における耐候性を向上させる。また、Snには鋼のアノード溶解反応を抑制し耐食性を向上させる作用がある。この効果を得るためにSnを含有させてもよい。ただし、Snを0.50%を超えて含有させると、その効果は飽和する。このため、Snを含有させる場合には、その含有量を0.50%以下とする。好ましい上限は0.30%である。なお、Snによる上記の効果を安定的に発現させるため、Snを0.03%以上含有させることが好ましい。より好ましいSnの下限は0.05%である。
鋼中にSnとCuを同時に含有する場合、鋼板製造する際に圧延割れが発生しやすくなる。これを防止するために、Snを添加した場合には、Cu含有量を0.2%未満に、かつCu含有量の比(Cu/Sn比)を 1.0以下とすることが好ましい。
Sn: 0.50% or less Sn dissolves as Sn 2+ and has an action of inhibiting corrosion by an inhibitor action in an acidic chloride solution. Further, rapidly to reduce the Fe 3+, by having an effect of reducing Fe 3+ concentration as oxidizing agent, since inhibit corrosion promoting effect of Fe 3+, thereby improving the weather resistance in high airborne salt environments. Moreover, Sn has the effect | action which suppresses the anodic dissolution reaction of steel and improves corrosion resistance. In order to obtain this effect, Sn may be included. However, when Sn is contained exceeding 0.50%, the effect is saturated. For this reason, when it contains Sn, the content shall be 0.50% or less. A preferable upper limit is 0.30%. In addition, in order to make the said effect by Sn express stably, it is preferable to contain Sn 0.03% or more. A more preferable lower limit of Sn is 0.05%.
When Sn and Cu are simultaneously contained in the steel, rolling cracks are likely to occur when the steel plate is produced. In order to prevent this, when Sn is added, the Cu content is preferably less than 0.2% and the Cu content ratio (Cu / Sn ratio) is preferably 1.0 or less.

Ca:0.004%以下
Caは、必要に応じて含有させることができる。Caを含有させると、鋼中のSと反応して溶鋼中で酸硫化物(オキシサルファイド)を形成する。この酸硫化物はMnSなどと異なって、圧延加工で圧延方向に伸びることがないため、圧延後も球状であり、延伸した介在物の先端などを割れの起点とする溶接割れや水素誘起割れを抑制する効果がある。しかしながら、この含有量が0.004%を超えると、靱性の劣化を招くことがあるので、Caの含有量を0.004%以下とする。好ましい上限は0.003%である。なお、Caによる溶接割れや水素誘起割れを抑制する効果を安定的に発現させるためには、Caを0.0003%以上含有させることが好ましい。より好ましいCaの下限は0.0005%である。
Ca: 0.004% or less Ca can be contained as necessary. When Ca is contained, it reacts with S in the steel to form oxysulfide (oxysulfide) in the molten steel. Unlike MnS, etc., this oxysulfide does not extend in the rolling direction during rolling, so it remains spherical after rolling, and has no weld cracks or hydrogen-induced cracks starting from cracks at the ends of the elongated inclusions. There is an inhibitory effect. However, if this content exceeds 0.004%, the toughness may be deteriorated, so the Ca content is set to 0.004% or less. A preferable upper limit is 0.003%. In order to stably develop the effect of suppressing weld cracking and hydrogen induced cracking due to Ca, it is preferable to contain 0.0003% or more of Ca. A more preferable lower limit of Ca is 0.0005%.

Mg:0.002%以下
Mgは、必要に応じて含有させることができる。Mgを含有させると、微細なMg含有酸化物を生成するので、γ粒径の微細化に効果がある。しかしながら、この含有量が0.002%を超えると、酸化物が多くなりすぎて延性低下をもたらすことがあるので、Mgの含有量を0.002%以下とする。好ましい上限は0.001%である。なお、Mgによるγ粒径の微細化効果を安定的に発現させるためには、Mgを0.0002%以上含有させることが好ましい。より好ましいMgの下限は0.0004%である。
Mg: 0.002% or less Mg can be contained as necessary. When Mg is contained, a fine Mg-containing oxide is produced, which is effective in reducing the γ particle size. However, if this content exceeds 0.002%, the amount of oxide becomes too much and the ductility may be lowered, so the Mg content is set to 0.002% or less. A preferable upper limit is 0.001%. In order to stably develop the effect of refining the γ particle diameter by Mg, it is preferable to contain 0.0002% or more of Mg. A more preferable lower limit of Mg is 0.0004%.

REM:0.002%以下
REM(希土類元素)は、必要に応じて含有させることができる。REMを含有させると、溶接熱影響部の組織を微細化し、またSを固定する効果がある。REMを過剰に含有させると、介在物を形成するので清浄度を低下させるが、REMの添加によって形成される介在物は、比較的靱性劣化への影響が小さいため、REMの含有量が0.002%以下であれば含有させても母材の靱性の低下は許容できる。したがって、REMの含有量を0.002%以下とする。好ましい上限は0.001%である。なお、REMによる溶接熱影響部の組織の微細化効果とSの固定効果を安定的に発現させるためには、REMを0.0002%以上含有させることが好ましい。より好ましいREMの下限は0.0003%である。
REM: 0.002% or less REM (rare earth element) can be contained as required. When REM is contained, there is an effect of refining the structure of the weld heat affected zone and fixing S. When REM is excessively contained, inclusions are formed and the cleanliness is lowered. However, inclusions formed by the addition of REM have a relatively small influence on deterioration of toughness, so that the content of REM is 0.00. If it is 002% or less, a decrease in the toughness of the base material can be tolerated. Therefore, the content of REM is set to 0.002% or less. A preferable upper limit is 0.001%. In order to stably develop the effect of refining the structure of the heat affected zone by REM and the effect of fixing S, it is preferable to contain 0.0002% or more of REM. A more preferable lower limit of REM is 0.0003%.

ここで、REMとは、ランタノイドの15元素にYおよびScを合わせた17元素の総称であり、これらの元素のうちの1種または2種以上を含有させることができる。なお、REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。   Here, REM is a general term for 17 elements in which Y and Sc are combined with 15 elements of lanthanoid, and one or more of these elements can be contained. Note that the content of REM means the total content of these elements.

(B)金属組織に関して
(B−1) 板厚tの(1/4)t位置の残留γ量が3.0体積%以上であること
厚鋼板中の残留γは厚鋼板の脆性き裂伝ぱ停止特性の向上に寄与する。この結果、極低温環境下での靭性の向上効果が期待できる。この効果を得るには鋼中の残留γ量が3.0体積%以上存在することが必要である。
残留γ量の上限は特に規定するものではないが、残留γが多く存在しすぎると降伏応力が低下するおそれがあるので、残留γ量は15.0体積%以下とするのが好ましい。より好ましくは10.0体積%以下である。ここで、板厚tの(1/4)t位置の残留γ量を評価するのは、板厚全域の平均的な位置での評価をするためである。
(B) Regarding the metal structure (B-1) The residual γ amount at the (1/4) t position of the sheet thickness t is 3.0% by volume or more. The residual γ in the thick steel sheet is the brittle crack propagation stopping property of the thick steel sheet. It contributes to the improvement. As a result, an effect of improving toughness in a cryogenic environment can be expected. In order to obtain this effect, it is necessary that the amount of residual γ in the steel is 3.0% by volume or more.
The upper limit of the amount of residual γ is not particularly specified, but if there is too much residual γ, the yield stress may decrease, so the amount of residual γ is preferably 15.0% by volume or less. More preferably, it is 10.0 volume% or less. Here, the amount of residual γ at the (1/4) t position of the sheet thickness t is evaluated in order to evaluate at an average position in the entire sheet thickness.

(B−2)1%の塑性歪を−165℃の環境下で受けても残留γの減少率が25%以下であること
一般にα(フェライト)組織中の残留γは準安定状態にあり塑性変形を受けることでマルテンサイト変態しやすい状況にある。残留γは脆性破壊発生特性や伝ぱ停止特性向上のために分散しているものであるから、地震を受けた後に消失してしまっては、所望の耐破壊特性が発揮されないことを意味する。この残留γ量の減少率が25%以内であれば、初期の特性がほぼ維持できていると考えることができる。なお、減少率は低いほどよく0%であればなお良い。
なお、残留γはその形状により安定度が異なり、残留γが球状であるほどその状態は安定する。したがって、残留γのアスペクト比は小さい方がよく、残留γの平均アスペクト比を3.5以下とすることが好ましい。
(B-2) The reduction rate of residual γ is 25% or less even when subjected to 1% plastic strain in an environment of −165 ° C. Generally, residual γ in α (ferrite) structure is metastable and plastic. It is in a situation where martensite transformation is easily caused by deformation. Since the residual γ is dispersed for improving the brittle fracture occurrence characteristics and propagation stop characteristics, if it disappears after an earthquake, it means that the desired fracture resistance characteristics are not exhibited. If the decrease rate of the residual γ amount is within 25%, it can be considered that the initial characteristics can be substantially maintained. Note that the lower the reduction rate, the better.
The stability of the residual γ varies depending on its shape, and the more stable the remaining γ is, the more stable the state is. Therefore, the aspect ratio of the residual γ is preferably small, and the average aspect ratio of the residual γ is preferably 3.5 or less.

(C)降伏強度比に関して
降伏強度試験を低温度で行うと、低温での降伏点は常温での降伏点に比べ上昇する。この上昇度が大きいほど、極低温環境下で十分高い靭性を得ることができる。すなわち、常温の降伏点に対して極低温環境下での降伏点の比が大きいと、極低温環境下で破壊安全性に優れる鋼材が得られる。
具体的には、後述する実施例の表3に示されるデータに基づいて、次の(1)式で示される値をパラメータとして、液体窒素温度(−196℃)における靭性(Vノッチシャルピー吸収エネルギーvE−196)との相関を調査した。この結果、次の(1)式で示される値が1.3以上である場合に、LNG貯槽温度(−165℃)よりもさらに低温である液体窒素温度(−196℃)において、液体窒素温度(−196℃)における靭性(Vノッチシャルピー吸収エネルギーvE−196)が高い値を示し、耐破壊安全性に優れることが分かった。
σy,−165℃/σy,RT ・・・・・・(1)式
ここで、σy,−165℃は−165℃における降伏強度[MPa]を、そして、σy,RTは常温における降伏強度[MPa]を、それぞれ表す。
(C) Regarding the yield strength ratio When the yield strength test is performed at a low temperature, the yield point at low temperature rises compared to the yield point at room temperature. As the degree of increase increases, sufficiently high toughness can be obtained in a cryogenic environment. That is, when the ratio of the yield point in the cryogenic environment to the yield point at room temperature is large, a steel material having excellent fracture safety in the cryogenic environment can be obtained.
Specifically, based on the data shown in Table 3 of Examples described later, the toughness (V-notch Charpy absorbed energy) at the liquid nitrogen temperature (−196 ° C.) using the value represented by the following equation (1) as a parameter: to investigate the correlation between the vE -196). As a result, when the value represented by the following equation (1) is 1.3 or more, the liquid nitrogen temperature (−196 ° C.) is lower than the LNG storage tank temperature (−165 ° C.). 196 ° C.) showed a high toughness (V-notch Charpy absorbed energy vE −196 ) and was found to be excellent in fracture resistance.
σ y, −165 ° C./σ y, RT (1) equation where σ y, −165 ° C. is the yield strength [MPa] at −165 ° C., and σ y, RT is the normal temperature Yield strength [MPa] is shown respectively.

また、この事実は、一方で耐破壊安全性に優れるか否かの判断基準ともなりえるので、本発明は極低温用鋼材の耐破壊安全性の判別方法としても把握することができる。   Moreover, since this fact can be used as a criterion for determining whether or not it is excellent in fracture resistance, the present invention can also be grasped as a method for determining the fracture resistance of a steel material for cryogenic temperature.

すなわち、「質量%で、C:0.01〜0.12%、Si:0.01〜0.3%、Mn:0.4〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.008%以下、Ni:5.0%を超え10.0%未満、Al:0.002〜0.08%、N:0.0015〜0.0040%を含有し、残部はFeおよび不純物からなる鋼材であって、板厚tの(1/4)t位置での残留γ量が3.0体積%以上であり、かつ1%の塑性歪を−165℃の環境下で受けたときの残留γ量の減少率が25%以下である極低温用鋼材の適合品判定方法であって、次の(1)式で示される値が1.3以上であるときに適合品と判定することを特徴とする耐破壊安全性に優れた低温用厚鋼板の適合品判定方法。
σy,−165℃/σy,RT ・・・・・・(1)式
ここで、σy,−165℃は−165℃における降伏強度[MPa]を、そして、σy,RTは常温における降伏強度[MPa]を、それぞれ表す。」
として、本発明を把握することができる。もちろん、上記の成分の外に、Cu、Cr、Mo、V、B、Nb、Ti、Sn、Ca、MgおよびREMうちの1種または2種以上をさらに含有してもよい。
That is, “mass%, C: 0.01 to 0.12%, Si: 0.01 to 0.3%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: 0.008% or less, Ni: more than 5.0% and less than 10.0%, Al: 0.002-0.08%, N: 0.0015-0.0040%, the balance being Fe and impurities The amount of residual γ at the (1/4) t position of the thickness t is 3.0% by volume or more, and the residual when subjected to 1% plastic strain in an environment of −165 ° C. A method for judging the conformity of a cryogenic steel material in which the rate of decrease in the amount of γ is 25% or less, characterized in that it is judged as conforming when the value expressed by the following equation (1) is 1.3 or more. This is a method for determining the conformity of low temperature thick steel plates with excellent fracture safety.
σ y, −165 ° C./σ y, RT (1) equation where σ y, −165 ° C. is the yield strength [MPa] at −165 ° C., and σ y, RT is the normal temperature Yield strength [MPa] is shown respectively. "
As such, the present invention can be grasped. Of course, in addition to the above components, one or more of Cu, Cr, Mo, V, B, Nb, Ti, Sn, Ca, Mg, and REM may be further contained.

(D)製造方法に関して
本発明に係る極低温用鋼材は、以下に示す工程を経て製造することができる。ただし、以下の製造方法に限定されるものではない。
(D) Production Method The cryogenic steel material according to the present invention can be produced through the following steps. However, it is not limited to the following manufacturing method.

なお、鋼塊については、格別にその鋳造条件を規定するものではない。造塊−分塊スラブを鋼塊として用いてもよいし、連続鋳造スラブを用いてもよい。製造効率、歩留りおよび省エネルギーの観点からは、連続鋳造スラブを用いることが好ましい。   In addition, about a steel ingot, the casting conditions are not prescribed | regulated exceptionally. An ingot-splitting slab may be used as a steel ingot, or a continuously cast slab may be used. From the viewpoint of production efficiency, yield, and energy saving, it is preferable to use a continuously cast slab.

(D−1)鋼塊の加熱工程(工程1)
鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
(D-1) Steel ingot heating step (step 1)
A step of heating the ingot such that the heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) of the ingot satisfy the following formulas (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.

具体的には、鋼塊の加熱温度Tr(℃)は加熱炉における均熱帯の温度を用いればよく、そして、加熱時間t(hr)は鋼塊が均熱帯に在炉している時間を用いればよい。なお、Ac点は次の(a)式に基づいて計算した値を用いればよい。
Ac点=897.3−271.1×C+43.7×Si−17×Mn+117.8×P+15.95×S−40.8×Cu−22.3×Ni−6.5×Cr+6.5×Mo+65.8×V+145.2×Nb+56.9×Al+88.5×Ti−17968.4×B+121.8×N・・・(a)式
ここで、式中の元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
Specifically, the heating temperature Tr (° C.) of the steel ingot may be a soaking temperature in the heating furnace, and the heating time t (hr) is the time during which the ingot is in the soaking zone. That's fine. Incidentally, Ac 3 point may be used calculated values based on the following equation (a).
Ac 3 points = 897.3−271.1 × C + 43.7 × Si−17 × Mn + 117.8 × P + 15.95 × S-40.8 × Cu-22.3 × Ni−6.5 × Cr + 6.5 × Mo + 65.8 × V + 145.2 × Nb + 56. 9 × Al + 88.5 × Ti-17968.4 × B + 121.8 × N (a) Formula Here, the element symbol in the formula represents the content (% by mass) of each element.

加熱工程は鋼材の組織を大きく左右する。前述のように加熱温度が高温ほど組織の粗大化が進むので、高い加熱温度は好ましくない。通常、加熱工程では、加熱炉に挿入後徐々に鋼塊温度が上昇し、均熱帯の温度を超えた後、鋼塊温度が均熱帯の温度に定常化する、いわゆるオーバーシュートが起こりうる。オーバーシュートの発生で鋼塊温度が均熱帯の温度より50℃超となると、鋼塊の組織の粗大化が進み意図する組織が得られなくなる場合がある。このため、オーバーシュートする温度を50℃以下に制御することが好ましい。すなわち、加熱工程では、鋼塊がTr(℃)で安定する前の鋼塊の最高到達温度TOSを[Tr+50](℃)以下に抑制することが好ましい。 The heating process greatly affects the structure of the steel material. As described above, the higher the heating temperature, the more coarse the structure, so a high heating temperature is not preferable. Normally, in the heating process, the steel ingot temperature gradually rises after being inserted into the heating furnace, and after the temperature of the soaking zone is exceeded, so-called overshoot in which the ingot temperature becomes steady at the soaking zone temperature may occur. When the steel ingot temperature exceeds 50 ° C. from the soaking zone temperature due to the occurrence of overshoot, the steel ingot structure becomes coarser and the intended structure may not be obtained. For this reason, it is preferable to control the overshooting temperature to 50 ° C. or lower. That is, in the heating step, it is preferable steel ingot is suppressed to below Tr the highest temperature T OS steel ingot before stabilizing at (℃) [Tr + 50] (℃).

加熱温度は、組織をオーストナイト変態させるためAc点以上とする必要がある。なお、加熱温度を850℃以上にすることが好ましい。850℃以上の鋼塊は変形抵抗が小さく、次工程である熱間圧延工程で使用するロールへの負荷はそれほど大きくならないからである。一方、加熱温度は1000℃以下にすることが好ましい。1000℃以下での加熱であれば、十分な加熱時間を確保することができ、より均熱化した鋼塊を得ることができるからである。 The heating temperature needs to be Ac 3 points or higher in order to transform the structure into austenite. In addition, it is preferable that heating temperature shall be 850 degreeC or more. This is because a steel ingot of 850 ° C. or higher has low deformation resistance, and the load on the roll used in the subsequent hot rolling process is not so large. On the other hand, the heating temperature is preferably 1000 ° C. or lower. This is because if the heating is performed at 1000 ° C. or less, a sufficient heating time can be secured, and a more uniform steel ingot can be obtained.

このように、加熱工程は鋼の組織を最も左右する工程であるため、厳密な制御が必要である。   Thus, since the heating process is the process that most affects the steel structure, strict control is required.

(D−2)圧延工程(工程2)
熱間圧延工程では、加熱した鋼塊の圧延を行う。具体的には、粗圧延と仕上圧延に分けて圧延すればよい。
(D-2) Rolling process (process 2)
In the hot rolling process, the heated steel ingot is rolled. Specifically, the rolling may be divided into rough rolling and finish rolling.

加熱した鋼塊に対する粗圧延においては、粗圧延終了時の鋼塊厚さが成品厚さ(鋼材厚さ)の3〜8倍になるまで圧下するのが好ましい。粗圧延終了後の鋼塊厚さを成品厚さの3倍以上となるように圧下すると、つづく仕上圧延において十分な圧下をすることができるので、成品厚鋼板の靱性を向上させることができる。一方、粗圧延終了後の鋼塊厚さを成品厚さの8倍以下となるように圧下すると、つづく仕上圧延での仕上温度(仕上圧延が終了する温度)を750℃以上に制御しやすくなる。   In rough rolling on a heated steel ingot, it is preferable to reduce the steel ingot thickness until the thickness of the steel ingot at the end of the rough rolling is 3 to 8 times the product thickness (steel material thickness). When the steel ingot thickness after rough rolling is reduced to 3 times or more of the product thickness, sufficient reduction can be performed in the subsequent finish rolling, so that the toughness of the product thick steel plate can be improved. On the other hand, when the ingot thickness after rough rolling is reduced to 8 times or less than the product thickness, the finishing temperature in the subsequent finishing rolling (temperature at which finishing rolling ends) can be easily controlled to 750 ° C. or more. .

仕上圧延では、このようにして粗圧延が行われた鋼塊に対し、冷却することなく引き続き、圧下を行って所定の板厚の成品とする。この仕上圧延では、仕上温度が750℃以下となるようにして圧延を行う。仕上圧延温度を750℃以下とするのは、圧延時に変形帯を積極的に組織中に導入することにより最終組織の有効結晶粒径を微細化するためである。また、仕上温度は650℃以上とすることが好ましい。仕上温度が650℃以上であれば、変形抵抗が小さく圧延し易いからである。なお、圧延中の温度は被圧延材である鋼塊または鋼材の表面温度を測定すればよい。圧延工程で最も重要なのは、最終仕上パスの圧下量の規定である。最終仕上パスの圧下量を大きくすれば、変形帯の導入が積極的になされ、最終的に生成する残留γを多く残し、アスペクト比を小さくするのに効果的である。そのため、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように圧延する。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
In finish rolling, the steel ingot subjected to rough rolling in this way is continuously reduced without cooling to a product with a predetermined plate thickness. In this finish rolling, the finish temperature is 750 ° C. or lower. The reason why the finish rolling temperature is set to 750 ° C. or less is to refine the effective crystal grain size of the final structure by positively introducing a deformation band into the structure during rolling. The finishing temperature is preferably 650 ° C. or higher. This is because if the finishing temperature is 650 ° C. or higher, the deformation resistance is small and rolling is easy. In addition, what is necessary is just to measure the surface temperature of the steel ingot which is a to-be-rolled material, or steel materials as the temperature in rolling. The most important factor in the rolling process is the regulation of the amount of reduction in the final finishing pass. Increasing the amount of reduction in the final finishing pass is effective in actively introducing the deformation band, leaving a large amount of finally generated residual γ and reducing the aspect ratio. Therefore, rolling is performed so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the expression (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.

(D−3)冷却工程(工程3、工程3’)
冷却工程では、仕上圧延をした圧延後の鋼材を冷却する。圧延後の鋼材の冷却速度は速い方が良い。具体的には、圧延後の冷却時の冷却速度が遅くなることにより、最終組織の有効結晶粒径が粗大化することを防ぐために、次の(5)式を満足する冷却速度RA(℃/s)で鋼材を室温まで冷却するのが好ましい。
RA≧3・・・・・・・・・(5)式
ここで、RAは冷却時の板厚中心部、すなわち、板厚tの(1/2)t位置における冷却速度(℃/s)を表す。
(D-3) Cooling step (step 3, step 3 ′)
In the cooling step, the rolled steel material that has been finish-rolled is cooled. A faster cooling rate of the steel material after rolling is better. Specifically, in order to prevent the effective crystal grain size of the final structure from becoming coarse due to a slow cooling rate during cooling after rolling, a cooling rate RA (° C./°C) that satisfies the following equation (5): It is preferable to cool the steel to room temperature in s).
RA ≧ 3 ······················································································································ (5) where RA is the cooling center (° C / s) at the (1/2) t position of the thickness t at the time of cooling Represents.

なお、後述する焼入工程(D−5)を実施する場合、焼入れ時の板厚中心部における冷却速度RHを3℃/s以上とすれば、極低温用鋼材として十分な量の残留γ量を得ることができるので、この冷却工程での板厚中心部における冷却速度RAは3℃/s未満でもよい。   In addition, when the quenching step (D-5) described later is performed, if the cooling rate RH at the center of the plate thickness at the time of quenching is 3 ° C./s or more, a sufficient amount of residual γ as a steel material for cryogenic use Therefore, the cooling rate RA at the center of the plate thickness in this cooling step may be less than 3 ° C./s.

(D−4)再加熱工程(工程3’’)
後述する焼入工程(D−5)を実施する場合には、鋼材を焼入温度まで再加熱する必要がある。焼入れ温度は、Ac点以上かつ900℃以下の温度とするのが好ましい。Ac点以上とすることによって残留γの増加を見込むことができるが、900℃を超える温度で加熱すると組織が粗大化するからである。ここで、Ac点とは、パーライトからオーステナイトへの変態が完了する温度である。なお、焼入れ工程を実施しない場合には、再加熱工程は不要である。
(D-4) Reheating step (step 3 ″)
When performing the hardening process (D-5) mentioned later, it is necessary to reheat steel materials to hardening temperature. The quenching temperature is preferably a temperature of Ac 1 point or higher and 900 ° C. or lower. The increase in residual γ can be expected by setting Ac to 1 point or more, but the structure becomes coarse when heated at a temperature exceeding 900 ° C. Here, Ac 1 point is a temperature at which transformation from pearlite to austenite is completed. In addition, when not performing a hardening process, a reheating process is unnecessary.

(D−5)焼入工程(工程3’’’、工程3’’’’)
焼入工程は必要に応じて実施することができる。上述した再加熱工程を経た後に焼入れをすることになるが、その組織を微細化し、初期残留γを増加させるために、次の(6)式を満足する冷却速度RH(℃/s)で鋼材を焼入れするのが好ましい。
RH≧3・・・・・・・・・(6)式
ここで、RHは焼入れ時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
(D-5) Quenching process (process 3 ''', process 3'''')
A quenching process can be implemented as needed. After the reheating process described above, quenching is performed, but in order to refine the structure and increase the initial residual γ, the steel material at a cooling rate RH (° C./s) that satisfies the following equation (6): It is preferable to quench.
RH ≧ 3 (6) where RH represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during quenching.

なお、冷却工程での冷却では、冷却速度RAを3℃/s以上とすることができない場合があるが、このような場合には、焼入工程での冷却速度RHを3℃/s以上とすることが残留γ量を増加させるための有効な手段となる。   In the cooling in the cooling process, the cooling rate RA may not be 3 ° C./s or more. In such a case, the cooling rate RH in the quenching process is 3 ° C./s or more. This is an effective means for increasing the amount of residual γ.

一方、冷却工程での冷却で、板厚中心部における冷却速度RAを3℃/s以上とした場合には、極低温用鋼材として十分な量の残留γ量を得ることができているので、この焼入工程での板厚中心部における冷却速度RHは3℃/s未満でもよい。   On the other hand, in the cooling in the cooling process, when the cooling rate RA at the center of the plate thickness is 3 ° C./s or more, a sufficient amount of residual γ can be obtained as a cryogenic steel material. The cooling rate RH at the center of the plate thickness in this quenching step may be less than 3 ° C./s.

焼入処理の方法はスプレー法など手段を問わない。また、冷却停止温度は200℃以下とすることが好ましい。   The quenching treatment method may be any means such as a spray method. The cooling stop temperature is preferably 200 ° C. or lower.

(D−6)焼戻工程(工程4)
焼戻し工程は必要に応じて実施することができる。焼戻しにより鋼材に生じたマルテンサイト中の歪みを除去することができる。焼戻しを実施する場合には、[Ac点+80℃]以下の温度で行う。焼戻しをこの温度域で行うのは、マルテンサイト組織を高靭性化することと残留γ量を増加させることができるためである。なお、効果的に歪み除去効果を得るためには、500℃以上とすることが好ましい。
(D-6) Tempering step (step 4)
A tempering process can be implemented as needed. The distortion in the martensite produced in the steel material by tempering can be removed. When tempering is performed, it is performed at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower. The reason why the tempering is performed in this temperature range is because the martensite structure can be made tough and the amount of residual γ can be increased. In order to effectively obtain the distortion removal effect, the temperature is preferably 500 ° C. or higher.

表1に示す化学組成を有する41種類の鋼種からなる厚さ300mmの鋼塊(スラブ)を準備し、表2に示す条件にて、加熱・圧延・加速冷却などをおこなって仕上げ、その後、場合により熱処理を実施している。板厚は6〜50mmの鋼材である。得られた各鋼材からは、JISZ2201に規定される10号引張試験片もしくは5号引張試験片または板厚tの(1/4)tの位置より4号試験片を採取した。方向は圧延直角方向である。また、JISZ2202に規定されるVノッチ試験片を圧延方向より採取した。板厚が10mm以下のものについては、サブサイズ試験を用いた。常温および−165℃での引張試験と−196℃におけるシャルピー衝撃試験を行い、引張強さ(TS:MPa)、降伏強さ(YS:MPa)および吸収エネルギー(vE-196:J(3本の平均値))を調べた。吸収エネルギーについてはサブサイズ試験片とフルサイズ試験片の比較を容易にするため、単位面積あたりの吸収エネルギーに換算した。 A steel ingot (slab) with a thickness of 300 mm consisting of 41 types of steel having the chemical composition shown in Table 1 is prepared and finished under the conditions shown in Table 2 by heating, rolling, accelerated cooling, etc. The heat treatment is carried out. The plate thickness is a steel material of 6 to 50 mm. From each steel material obtained, No. 10 tensile test piece or No. 5 tensile test piece prescribed in JISZ2201 or No. 4 test piece was taken from the position of (1/4) t of the plate thickness t. The direction is the direction perpendicular to rolling. Moreover, the V notch test piece prescribed | regulated to JISZ2202 was extract | collected from the rolling direction. The sub-size test was used for the plate thickness of 10 mm or less. Perform Charpy impact test in a tensile test and -196 ° C. at normal temperature and -165 ° C., a tensile strength (TS: MPa), yield strength (YS: MPa) and the absorbed energy (vE -196: J (3 pieces of The average value)) was examined. Absorbed energy was converted to absorbed energy per unit area in order to facilitate comparison between the sub-size test piece and the full-size test piece.

Figure 2013014811
Figure 2013014811

Figure 2013014811
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さらに、脆性き裂伝ぱ特性を評価するため、図1に示す三面スリットシャルピー試験片を板厚tの(1/2)tの位置より採取した。板厚が10mm以下の材料については、Vノッチと同様のサブサイズ試験片に加工した。吸収エネルギーはVノッチ試験片同様単位面積あたりの数値に換算している。   Further, in order to evaluate the brittle crack propagation characteristics, a three-surface slit Charpy test piece shown in FIG. 1 was taken from the position of (1/2) t of the plate thickness t. The material with a plate thickness of 10 mm or less was processed into a sub-size test piece similar to the V notch. The absorbed energy is converted to a numerical value per unit area, as with the V-notch specimen.

脆性破壊発生特性を調べるため、BS7448 part1に準拠したCTOD試験片もL方向より採取した。板厚は全厚試験片であり、B×2B試験片を用い、試験方法などもBS規格に準拠している。   In order to investigate the brittle fracture occurrence characteristics, CTOD specimens according to BS7448 part 1 were also collected from the L direction. The plate thickness is a full-thickness test piece, a B × 2B test piece is used, and the test method conforms to the BS standard.

残留γについては、板厚tの(1/4)t位置から、残留γ測定用試験片を採取しX線回折により、残留γ量(体積%)を測定した。また、アスペクト比は、L方向およびZ方向に平行で、かつC方向に垂直な面で、光学顕微鏡を用いて残留γ粒の大きさを鋼材のZ方向およびL方向にそれぞれ、平均切片長さとして測定し、「L方向での平均切片長さ/Z方向での平均切片長さ」から求めた。アスペクト比は、残留γ粒を電子写真として取り込み、画像解析装置で処理することによって算出することができる。   For residual γ, a test piece for residual γ measurement was taken from the (1/4) t position of the plate thickness t, and the residual γ amount (% by volume) was measured by X-ray diffraction. Further, the aspect ratio is a plane parallel to the L direction and the Z direction and perpendicular to the C direction. Using an optical microscope, the size of the residual γ grains is averaged in the Z direction and the L direction of the steel material, respectively. And obtained from “average intercept length in L direction / average intercept length in Z direction”. The aspect ratio can be calculated by capturing residual γ grains as an electrophotographic photograph and processing the image with an image analysis apparatus.

以上の試験結果を表3にまとめて示す。   The above test results are summarized in Table 3.

Figure 2013014811
Figure 2013014811

なお、特性良否の判断基準は以下の通りである。
YS:590MPa以上、
TS:690MPa以上、
単位面積あたりのVノッチシャルピー吸収エネルギー:1.25J/mm2以上、
単位面積あたりの三面スリットシャルピー吸収エネルギー:0.125J/mm2以上、
限界CTOD値:0.1mm以上。
The criteria for determining whether the characteristics are good or bad are as follows.
YS: 590MPa or more,
TS: 690 MPa or more
V-notch Charpy absorbed energy per unit area: 1.25J / mm 2 or more,
Per unit area trihedral slit Charpy absorbed energy: 0.125J / mm 2 or more,
Limit CTOD value: 0.1mm or more.

表3に示す特性評価結果からわかるように、化学組成が本発明で規定する範囲内である鋼No.1〜35を使用し適切な条件で製造を行ったTest No.1-a〜1-eおよび2〜35の鋼材は、室温下の降伏強度に対する極低温下での降伏強度の上昇率が大きく、残留γ量を3.0体積%以上に調整することが可能で、塑性変形を受けても残留γ量の減少率は小さい。このため、強度、脆性き裂発生特性(Vノッチシャルピー吸収エネルギー、限界CTOD値)、アレスト特性(三面スリットシャルピー吸収エネルギー)が目標範囲を満足する。   As can be seen from the results of characteristic evaluation shown in Table 3, the steel No. having a chemical composition within the range defined by the present invention. Steel Nos. 1-a to 1-e and 2-35 manufactured under appropriate conditions using 1 to 35 have a large increase in yield strength at cryogenic temperatures relative to yield strength at room temperature. The residual γ amount can be adjusted to 3.0% by volume or more, and the decrease rate of the residual γ amount is small even when subjected to plastic deformation. For this reason, strength, brittle crack initiation characteristics (V-notch Charpy absorbed energy, critical CTOD value), and arrest characteristics (three-plane slit Charpy absorbed energy) satisfy the target ranges.

これらに対して、Test No.1-fの鋼材は製造方法が適切でなく、最終仕上げパスの形状比が1未満だったため、残留γ量も少なく、変形後の残留γ量の減少量が大きく、さらに室温下の降伏強度に対する極低温下での降伏強度の上昇率が小さくなった。このため、強度を満足できず、さらにアレスト特性(三面スリットシャルピー吸収エネルギー)と脆性亀裂発生特性(限界CTOD値)も低いものとなった。   On the other hand, the steel No. 1-f was not manufactured properly and the final finish pass had a shape ratio of less than 1. Therefore, the amount of residual γ was small and the amount of decrease in residual γ after deformation was large Furthermore, the rate of increase in yield strength at cryogenic temperatures relative to the yield strength at room temperature was reduced. For this reason, the strength could not be satisfied, and the arrest characteristics (three-plane slit Charpy absorbed energy) and brittle crack generation characteristics (limit CTOD value) were also low.

Test No.1-gの鋼材は製造方法が適切でなく、(1)式で示される値が1.3を下回ったため、変形後の残留γ量の減少量が大きく、室温下の降伏強度に対する極低温下での降伏強度の上昇率が小さくなった。このため、降伏強度を満足できず、脆性亀裂発生特性(限界CTOD値)も低いものとなった。   Test No. 1-g steel material is not suitable for manufacturing, and the value shown in equation (1) is less than 1.3, so the amount of residual γ after deformation is large and the cryogenic temperature at room temperature is very low. The rate of increase in yield strength underneath was reduced. For this reason, the yield strength could not be satisfied, and the brittle crack initiation characteristics (limit CTOD value) were also low.

Test No.1-hの鋼材は製造方法が適切でなく、(1)式で示される値が1.3を下回ったため、残留γ量も少なく、変形後の残留γ量の減少量が大きく、さらに室温下の降伏強度に対する極低温下での降伏強度の上昇率が小さくなった。このため、脆性亀裂発生特性(限界CTOD値)が低いものとなった。   Test No. 1-h steel is not suitable for manufacturing, and the value shown in equation (1) is less than 1.3, so the amount of residual γ is small, the amount of decrease in residual γ after deformation is large, and the room temperature The rate of increase in yield strength at very low temperatures relative to the lower yield strength decreased. For this reason, the brittle crack initiation characteristic (limit CTOD value) was low.

Test No.36の鋼材はC含有量が、Test No.37の鋼材はSi含有量が、Test No.38の鋼材はMn含有量が、それぞれ高すぎるため、変形後の残留γ量の減少量が大きく、室温下の降伏強度に対する極低温下での降伏強度の上昇率が小さくなった。このため、アレスト特性(三面スリットシャルピー吸収エネルギー)と脆性亀裂発生特性(限界CTOD値)も低いものとなった。   Test No. 36 steel has C content, Test No. 37 steel has Si content, and Test No. 38 steel has Mn content which is too high. The increase in yield strength at cryogenic temperatures relative to the yield strength at room temperature was small. For this reason, arrest characteristics (three-surface slit Charpy absorbed energy) and brittle crack initiation characteristics (limit CTOD value) were also low.

Test No.39の鋼材はNi含有量が高すぎるので、仕上圧延温度も高くなり、変形後の残留γ量の減少量が大きく、室温下の降伏強度に対する極低温下での降伏強度の上昇率が小さくなった。このため、アレスト特性(三面スリットシャルピー吸収エネルギー)と脆性亀裂発生特性(限界CTOD値)も低いものとなった。   The steel of Test No.39 has too high Ni content, so the finish rolling temperature is also high, the amount of decrease in residual γ after deformation is large, and the rate of increase in yield strength at cryogenic temperatures relative to the yield strength at room temperature Became smaller. For this reason, arrest characteristics (three-surface slit Charpy absorbed energy) and brittle crack initiation characteristics (limit CTOD value) were also low.

Test No.40の鋼材はAl含有量が、そしてTest No.41の鋼材はN含有量が高すぎるため、残留γ量も少なく、変形後の残留γ量の減少量が大きく、さらに室温下の降伏強度に対する極低温下での降伏強度の上昇率が小さくなった。このため、引張強度を満足できず、さらにアレスト特性(三面スリットシャルピー吸収エネルギー)と脆性亀裂発生特性(限界CTOD値)も低いものとなった。   Test No. 40 steel has an Al content, and Test No. 41 steel has an N content that is too high. Therefore, the amount of residual γ is small, and the amount of residual γ after deformation is large. The rate of increase in yield strength at very low temperatures relative to the yield strength was reduced. For this reason, the tensile strength could not be satisfied, and the arrest characteristics (three-plane slit Charpy absorbed energy) and brittle crack generation characteristics (limit CTOD value) were also low.

本発明にかかる極低温用鋼材は、レベル2地震動を受けてもタンクの内槽の液密性及び機密性が保持されることができるだけの破壊靭性に優れている。すなわち、極低温下であっても、脆性破壊が発生しにくい特性に加えて、万が一、脆性き裂が発生しても構造物全体の崩壊を阻止するために、き裂伝ぱを停止させる特性(アレスト特性)を有している。そして、本発明にかかる極低温用鋼材は、LNGタンク、特にLNGタンクの内槽部材やアニュラープレートに好適に使用でき、LNPタンクの信頼性を上げることができる。   The cryogenic steel material according to the present invention has excellent fracture toughness that can maintain the liquid tightness and confidentiality of the inner tank of the tank even when subjected to level 2 earthquake motion. In other words, in addition to the property that brittle fracture does not easily occur even at extremely low temperatures, in order to prevent the entire structure from collapsing even if a brittle crack occurs, the property that stops crack propagation ( Arrest characteristics). And the steel material for cryogenic temperature concerning this invention can be used conveniently for the inner tank member and annular plate of an LNG tank, especially an LNG tank, and can raise the reliability of an LNP tank.

Claims (12)

質量%で、C:0.01〜0.12%、Si:0.01〜0.3%、Mn:0.4〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.008%以下、Ni:5.0%を超え10.0%未満、Al:0.002〜0.08%、N:0.0015〜0.0040%を含有し、残部はFeおよび不純物からなる鋼材であって、板厚tの(1/4)t位置での残留γ量が3.0体積%以上であり、かつ次の(1)式で示される値が1.3以上であり、さらに1%の塑性歪を−165℃の環境下で受けたときの残留γ量の減少率が25%以下であることを特徴とする極低温用鋼材。
σy,−165℃/σy,RT ・・・・・・(1)式
ここで、σy,−165℃は−165℃における降伏強度[MPa]を、そして、σy,RTは常温における降伏強度[MPa]を、それぞれ表す。
In mass%, C: 0.01 to 0.12%, Si: 0.01 to 0.3%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: 0.008 %, Ni: more than 5.0% and less than 10.0%, Al: 0.002 to 0.08%, N: 0.0015 to 0.0040%, the balance being Fe and impurities steel The amount of residual γ at the (1/4) t position of the thickness t is 3.0% by volume or more, and the value expressed by the following formula (1) is 1.3 or more, and further 1% plasticity. A steel material for cryogenic temperature characterized in that the reduction rate of the residual γ amount when strain is received in an environment of −165 ° C. is 25% or less.
σ y, −165 ° C./σ y, RT (1) equation where σ y, −165 ° C. is the yield strength [MPa] at −165 ° C., and σ y, RT is the normal temperature Yield strength [MPa] is shown respectively.
Feの一部に代えて、質量%で、Cu:2.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下およびB:0.005%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の極低温用鋼材。   Instead of a part of Fe, by mass%, Cu: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 0.5% or less, V: 0.1% or less, and B: 0.005% The steel material for cryogenic temperature according to claim 1, comprising one or more of the following. Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.1%以下およびTi:0.1%以下のうちの1種又は2種を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の極低温用鋼材。   It replaces with a part of Fe and contains 1 type or 2 types of Nb: 0.1% or less and Ti: 0.1% or less in the mass%, The claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Steel material for cryogenic described. Feの一部に代えて、質量%で、Sn:0.50%以下を含有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれかに記載の極低温用鋼材。   The steel material for cryogenic temperature according to any one of claims 1 to 3, characterized by containing Sn: 0.50% or less in mass% instead of part of Fe. Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.004%以下、Mg:0.002%以下およびREM:0.002%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれかに記載の極低温用鋼材。   Instead of a part of Fe, by mass%, it contains one or more of Ca: 0.004% or less, Mg: 0.002% or less, and REM: 0.002% or less. The steel material for cryogenic temperature according to any one of claims 1 to 4. 板厚tの(1/4)t位置での残留γの平均アスペクト比が3.5以下であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれかに記載の極低温用鋼材。   The steel material for cryogenic temperature according to any one of claims 1 to 5, wherein the average aspect ratio of the residual γ at the (1/4) t position of the plate thickness t is 3.5 or less. 請求項1から5までのいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3]次の(5)式を満足する冷却速度RA(℃/s)で鋼材を室温まで冷却する工程。
RA≧3・・・・・・・・・(5)式
ここで、RAは冷却時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
The manufacturing method of the steel material for cryogenic temperature characterized by performing the following process to the steel ingot which has the chemical composition as described in any one of Claim 1-5.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3] A step of cooling the steel to room temperature at a cooling rate RA (° C./s) that satisfies the following equation (5).
RA ≧ 3 (5) where RA represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during cooling.
請求項1から5までのいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3]次の(5)式を満足する冷却速度RA(℃/s)で鋼材を室温まで冷却する工程。
RA≧3・・・・・・・・・(5)式
ここで、RAは冷却時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
[工程4][Ac点+80℃]以下の温度で鋼材を焼戻す工程。
The manufacturing method of the steel material for cryogenic temperature characterized by performing the following process to the steel ingot which has the chemical composition as described in any one of Claim 1-5.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3] A step of cooling the steel to room temperature at a cooling rate RA (° C./s) that satisfies the following equation (5).
RA ≧ 3 (5) where RA represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during cooling.
[Step 4] A step of tempering the steel at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower.
請求項1から5までのいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3’]鋼材を室温まで冷却する工程。
[工程3’’]Ac点以上かつ900℃以下の温度で鋼材を再加熱する工程。
[工程3’’’]次の(6)式を満足する冷却速度RH(℃/s)で鋼材を焼入れする工程。
RH≧3・・・・・・・・・(6)式
ここで、RHは焼入れ時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
[工程4][Ac点+80℃]以下の温度で鋼材を焼戻す工程。
The manufacturing method of the steel material for cryogenic temperature characterized by performing the following process to the steel ingot which has the chemical composition as described in any one of Claim 1-5.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3 ′] A step of cooling the steel material to room temperature.
[Step 3 ″] A step of reheating the steel material at a temperature of Ac 1 point or higher and 900 ° C. or lower.
[Step 3 ′ ″] A step of quenching the steel material at a cooling rate RH (° C./s) that satisfies the following equation (6).
RH ≧ 3 (6) where RH represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during quenching.
[Step 4] A step of tempering the steel at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower.
請求項1から5までのいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊に、下記の工程を施すことを特徴とする極低温用鋼材の製造方法。
[工程1]鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の(2)式および(3)式を満足するように鋼塊を加熱する工程。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・(2)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
[工程2]750℃以下の仕上温度にて、最終仕上パスの形状比Γが(4)式を満足するように鋼塊を圧延して鋼材を得る工程。
Γ=2×(R×(H1−H2))1/2/(H1+H2)≧1.0 ・・・(4)式
ここで、Γは最終仕上パスの形状比、Rは下側ワークロールの半径、H1は入側肉厚、そしてH2は出側肉厚を、それぞれ表す。
[工程3]次の(5)式を満足する冷却速度RA(℃/s)で鋼材を室温まで冷却する工程。
RA≧3・・・・・・・・・(5)式
ここで、RAは冷却時の板厚中心部における冷却速度(℃/s)を表す。
[工程3’’]Ac点以上かつ900℃以下の温度で鋼材を再加熱する工程。
[工程3’’’’]鋼材を焼入れする工程。
[工程4][Ac点+80℃]以下の温度で鋼材を焼戻す工程。
The manufacturing method of the steel material for cryogenic temperature characterized by performing the following process to the steel ingot which has the chemical composition as described in any one of Claim 1-5.
[Step 1] A step of heating the ingot such that the ingot heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) satisfy the following equations (2) and (3).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ········ (2) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (3) formula, where, Tr is the steel ingot The heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) of the steel ingot, and Ac 3 represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
[Step 2] A step of rolling a steel ingot to obtain a steel material at a finishing temperature of 750 ° C. or less so that the shape ratio Γ of the final finishing pass satisfies the formula (4).
Γ = 2 × (R × (H1−H2)) 1/2 /(H1+H2)≧1.0 (4) where Γ is the shape ratio of the final finishing pass, and R is the lower work roll. The radius, H1 represents the incoming wall thickness, and H2 represents the outgoing wall thickness.
[Step 3] A step of cooling the steel to room temperature at a cooling rate RA (° C./s) that satisfies the following equation (5).
RA ≧ 3 (5) where RA represents the cooling rate (° C./s) at the center of the plate thickness during cooling.
[Step 3 ″] A step of reheating the steel material at a temperature of Ac 1 point or higher and 900 ° C. or lower.
[Step 3 ''''] A step of quenching the steel material.
[Step 4] A step of tempering the steel at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower.
請求項1から6までのいずれかに記載の極低温用鋼材を内槽部材に適用したことを特徴とするLNGタンク。 An LNG tank, wherein the cryogenic steel material according to any one of claims 1 to 6 is applied to an inner tank member. 請求項1から6までのいずれかに記載の極低温用鋼材をアニュラープレートに適用したことを特徴とするLNGタンク。 An LNG tank, wherein the cryogenic steel material according to any one of claims 1 to 6 is applied to an annular plate.
JP2011149684A 2011-07-06 2011-07-06 Cryogenic steel and method for producing the same Active JP5673399B2 (en)

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