JP3399125B2 - Steel material with excellent toughness of weld heat affected zone - Google Patents

Steel material with excellent toughness of weld heat affected zone

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JP3399125B2
JP3399125B2 JP31523294A JP31523294A JP3399125B2 JP 3399125 B2 JP3399125 B2 JP 3399125B2 JP 31523294 A JP31523294 A JP 31523294A JP 31523294 A JP31523294 A JP 31523294A JP 3399125 B2 JP3399125 B2 JP 3399125B2
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、橋梁、造船、建築、海
洋構造物等で用いられる溶接用鋼、製管時に溶接施工の
必要となるラインパイプ用鋼材等に係わり、特に、優れ
た溶接熱影響部靱性が要求される場合に有効な溶接用鋼
材に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to welding steel used in bridges, shipbuilding, construction, marine structures, etc., and to steel products for line pipes that require welding at the time of pipe manufacturing, and particularly excellent welding. The present invention relates to a steel material for welding which is effective when heat affected zone toughness is required.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に鋼材を溶接すると、溶接金属に接
する母材部分(溶接熱影響部、以下HAZと記す)では
結晶粒が粗大化して靱性が劣化し、溶接構造物の性能を
低下させる事が知られている。特に、大入熱溶接を行っ
た場合、鋼中のTiNが粗大化しγ粒成長抑制効果が失
われるため、HAZ組織の粗大化防止・靱性確保は非常
に難しくなる。この、HAZ靱性を向上すべく、これま
でに数多くの試みがなされている。
2. Description of the Related Art Generally, when a steel material is welded, in the base metal portion (welding heat affected zone, hereinafter referred to as HAZ) in contact with the weld metal, the crystal grains become coarse and the toughness deteriorates, which deteriorates the performance of the welded structure. It has been known. In particular, when high heat input welding is performed, TiN in the steel becomes coarse and the effect of suppressing γ grain growth is lost, so it is very difficult to prevent coarsening and toughness of the HAZ structure. Many attempts have been made to improve the HAZ toughness.

【0003】その中で、特開昭 62-170459号公報記載の
大入熱溶接用高張力鋼板は、低Al化によるフェライト
析出の促進効果と、Ti、Bの複合添加、N量の制御を
組み合わせて、HAZ靱性の改善を行う事を特徴として
いる。この場合、BをHAZ部で冷却中にBNの形でγ
粒内に析出させ、γ粒内からのフェライト析出サイトと
して機能させる事により、HAZ組織を等粒状の微細な
粒内フェライト組織とする事が可能で、γ粒が著しく粗
大化する超大入熱溶接に際しても、良好なHAZ靱性を
確保する事が出来る。
Among them, the high-strength steel sheet for large heat input welding disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-170459 has a promoting effect of ferrite precipitation by lowering Al, a composite addition of Ti and B, and a control of N content. It is characterized by improving the HAZ toughness in combination. In this case, while cooling B in the HAZ part, γ in the form of BN
By precipitating in the grains and making it function as a ferrite precipitation site from within the γ grains, it is possible to make the HAZ structure into a fine intragranular ferrite structure with an even grain, and super-high heat input welding in which the γ grains become significantly coarse. Also in this case, good HAZ toughness can be secured.

【0004】また、特開昭57-51243号公報には、粒度5
μm以下のTiOX を0.004〜0.06%含む溶接
用鋼材が示されている。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 57-51243 discloses a grain size of 5
A steel material for welding containing 0.004 to 0.06% of TiO x having a size of μm or less is shown.

【0005】さらに、特開昭 59-185760号公報に開示さ
れている溶接用鋼材は、同じく低Al系成分の選択、T
iN利用に加えて、BNに代えてTiオキサイドもしく
はTiオキサイドとMnS等との複合体を分散させ、こ
れら分散質をフェライトの析出核として機能させる事に
より、HAZ組織を微細化し、HAZ靱性を向上させる
という、低Al−Tiオキサイド分散鋼とも呼べる溶接
用高靱性鋼である。
Further, the welding steel material disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-185760 has the same low Al-based component selection, T
In addition to using iN, Ti oxide or a complex of Ti oxide and MnS, etc. is dispersed in place of BN, and these dispersoids function as precipitation nuclei for ferrite, resulting in a finer HAZ structure and improved HAZ toughness. It is a high toughness steel for welding, which can be called low Al-Ti oxide dispersion steel.

【0006】中でも、特開昭59-185760 号公報、特開昭
61-79745号公報、特開昭61-117245号公報、特開平2-220
735号公報、の各公報で提案されている強靱鋼またはそ
の製造方法は、溶製時にTi脱酸を行って、その脱酸生
成物を分散させてそれを利用するか、このTi酸化物
に、TiNやMnSを複合析出させて、複合介在物とし
て利用するものである。
Among these, Japanese Patent Laid-Open Nos. 59-185760 and Sho
61-79745, JP 61-117245, JP 2-220
The high-strength steel or its manufacturing method proposed in each of Japanese Patent No. 735, 735 is that Ti deoxidation is performed during melting and the deoxidation product is dispersed and utilized, or , TiN and MnS are compositely deposited and used as composite inclusions.

【0007】更に、特開平5-255801号公報、および、特
開平5-271864号公報に示される微小粒子分散鋼は、Mn
−Si酸化物、または、Mnを5割以上含むMn−Al
酸化物を鋼中に形成させ、更にその上にMnSを析出さ
せ、フェライト核として利用する鋼である。
Further, the fine particle-dispersed steels disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-255801 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-271864 are Mn.
-Si oxide or Mn-Al containing 50% or more of Mn
It is a steel in which an oxide is formed in steel, MnS is further deposited on the oxide, and is used as a ferrite nucleus.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、HAZ
靱性の改善のために、鋼中の析出物もしくは介在物を利
用する事は公知であるが、これまでに提案されてきた分
散粒子を用いる場合には、次のような様々な問題があ
る。
As mentioned above, the HAZ
It is known to utilize precipitates or inclusions in steel for improving the toughness, but when using the dispersed particles proposed so far, there are various problems as described below.

【0009】まず、特開昭62-170459 号公報に記載され
た大入熱溶接用高張力鋼板であるが、HAZ靱性の確保
のために、TiNに加えて、BNを利用するため、Bの
添加が必須となり、sol.Al、Ti、N、B量のバラン
スを精度良くコントロールしなければ、固溶Bの為にH
AZが硬化するという困難が存在する。
First, the high-strength steel plate for large heat input welding described in JP-A-62-170459. However, in order to secure HAZ toughness, BN is used in addition to TiN. Addition is essential, and H must be present for solid solution B unless the balance of sol.Al, Ti, N, and B contents is accurately controlled.
The difficulty exists that the AZ hardens.

【0010】また、特開昭57-51243号公報に記載されて
いる溶接用鋼材は、鋼中に分散させるTiOX の酸素に
対する反応性が非常に高く、通常の製法によって製造し
た場合、鋼中に安定して存在させる事は極めて困難であ
り、経済的な観点から許される鋼材の生産コスト内でこ
れを鋼中に分散させ、HAZ組織微細化効果を発揮させ
る事は、非常に難しい。
Further, the steel for welding disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-51243 has a very high reactivity of oxygen of TiO x dispersed in the steel. It is extremely difficult to stably exist in the steel, and it is very difficult to disperse the steel in the steel within the production cost of the steel allowed from the economical point of view to exert the HAZ microstructure refinement effect.

【0011】また、TiOX ではなく、Ti2 3 を利
用する方法もある。このTi2 3を鋼中に形成させる
事は不可能とは言えないが、Ti2 3 自体はフェライ
ト核としての能力は殆ど無く、鋼材のHAZ靱性は向上
しない。
There is also a method of utilizing Ti 2 O 3 instead of TiO X. It cannot be said that it is impossible to form Ti 2 O 3 in steel, but Ti 2 O 3 itself has almost no ability as a ferrite nucleus, and the HAZ toughness of steel does not improve.

【0012】そこで、酸化物に核生成能を与えるため
に、Ti酸化物に、TiN、MnSを複合析出させフェ
ライト核として利用する方法が提案されている。また、
MnSと複合介在物を形成させる酸化物として、Mn−
Si酸化物、Mn−Al酸化物を利用する方法も提案さ
れている。
Therefore, in order to impart nucleation ability to the oxide, a method has been proposed in which TiN and MnS are compositely precipitated in Ti oxide and used as ferrite nuclei. Also,
As an oxide forming a complex inclusion with MnS, Mn-
Methods using Si oxide and Mn-Al oxide have also been proposed.

【0013】しかし、これら、酸化物とMnSとからな
る複合介在物を利用する方法では、MnSが必須となる
ため、鋼中にSをある程度含有せしめる事が必須とな
り、鋼の清浄度はある程度犠牲にせざるを得ない。特に
HIC発生の原因となるMnS系介在物の抑制は難しく
なり、適用範囲が限定される。
However, MnS is indispensable in these methods utilizing composite inclusions of oxides and MnS, so it is essential to contain S in steel to some extent, and the cleanliness of steel is sacrificed to some extent. I have no choice but to do it. In particular, it is difficult to suppress MnS-based inclusions that cause the generation of HIC, and the applicable range is limited.

【0014】また、上記の内の、Mn−Si酸化物、お
よびMn−Al酸化物は、MnOもしくは、他のMn酸
化物の形で、多量のMnを含有しなければならず、この
ような酸化物を鋼中に形成させる事は、実生産において
は非常な困難が伴い、経済的に量産する事は非常に難し
い。
The Mn-Si oxide and the Mn-Al oxide among the above must contain a large amount of Mn in the form of MnO or other Mn oxide. Forming an oxide in steel is very difficult in actual production, and it is very difficult to economically mass-produce it.

【0015】しかも、これらの困難を克服して、目的と
する酸化物- MnS複合介在物を鋼中に形成させたとし
ても、溶接熱影響を受けた場合、MnSのかなりの部分
は一旦鋼に固溶し、冷却中に再析出する過程を経るた
め、酸化物の周りには再析出できずに固溶したまま残存
するMnが生じ易い。このため、特に超大入熱溶接を行
った場合、複合介在物周辺の局所的な固溶Mn濃度は高
くなりがちで、介在物周辺の局所的な焼き入れ性が増
し、往々にして介在物は充分にフェライト核としては機
能しない結果を招く。
Moreover, even if these problems are overcome and the desired oxide-MnS composite inclusions are formed in the steel, a considerable part of MnS is once converted to steel when affected by welding heat. Since it undergoes a process of forming a solid solution and reprecipitating during cooling, Mn that cannot be reprecipitated and remains as a solid solution easily occurs around the oxide. Therefore, especially when ultra-high heat input welding is performed, the concentration of solid solution Mn locally around the composite inclusions tends to be high, the local hardenability around the inclusions increases, and the inclusions often form As a result, it does not function as a ferrite nucleus sufficiently.

【0016】このように、現状では、溶接熱影響部にお
けるフェライト析出核として満足な特性を有する分散粒
子は知られておらず、HAZ靱性改善のためにより優良
な分散粒子が必要とされている。
As described above, at present, dispersed particles having satisfactory properties as ferrite precipitation nuclei in the heat-affected zone of welding are not known, and excellent dispersed particles are required to improve HAZ toughness.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸化物組
成の積極的な制御を念頭に置き、Al、Ti、Mnより
なる酸化物を鋼中に形成させ、その場合の鋼の性能の調
査を行った。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have formed an oxide of Al, Ti, and Mn in steel with active control of the oxide composition in mind, and the performance of the steel in that case. Was conducted.

【0018】通常低合金鋼が含有する合金元素の内、酸
化物を作り得るものには、Si、Mn、Ti、Alなど
がある。Ca、Mgや希土類元素も添加される事がある
が、反応が激しく、酸化物組成を正確にコントロールす
る事が困難であるが、添加する場合は、その量は極力抑
制し、Al、Ti、Mn以外の酸化物粒子の金属元素に
占める割合が、耐火物やスラグ等からの混入分を含め
て、酸化物を構成する全金属元素の30 mol%以下とな
るようにした。また、AlやTiを、鋼の靱性が確保さ
れる程度にまで添加した場合、酸化物中にはSiは殆ど
含まれなくなるため、Si元素も検討には含めなかっ
た。
Among the alloying elements usually contained in low alloy steels, those capable of forming oxides include Si, Mn, Ti and Al. Although Ca, Mg and rare earth elements are sometimes added, the reaction is violent and it is difficult to control the oxide composition accurately. However, when added, the amount is suppressed as much as possible, Al, Ti, The ratio of the oxide particles other than Mn to the metal elements was set to 30 mol% or less of all the metal elements forming the oxide, including the mixed content from refractories, slag, and the like. Further, when Al or Ti was added to such an extent that the toughness of steel was secured, Si was hardly contained in the oxide, so the Si element was not included in the study.

【0019】このような理由からAl、Ti、Mnの3
元素からなる酸化物について鋭意研究を行った結果、下
記の知見を得るに至った。
For this reason, 3 of Al, Ti and Mn are used.
As a result of earnest research on oxides composed of elements, the following findings have been obtained.

【0020】1)鋼中に分散した酸化物が、溶接熱影響部
において粒内フェライト析出核として機能するか否か
は、分散する個々の酸化物組成に強く依存する。
1) Whether or not the oxide dispersed in the steel functions as an intragranular ferrite precipitation nucleus in the heat affected zone of welding depends strongly on the composition of each dispersed oxide.

【0021】2)鋼中の酸化物が、Al酸化物、Ti酸化
物、もしくはAl−Ti酸化物である場合、HAZ組織
改善等の有用な効果は殆ど得られない。
2) When the oxide in the steel is Al oxide, Ti oxide, or Al-Ti oxide, useful effects such as HAZ structure improvement are hardly obtained.

【0022】3)フェライト核として有効な酸化物は高電
導度の酸化物であり、後述する図1のA、B、二つの領
域に当てはまる組成を持つ酸化物であって、これら単
独、および複合体を形成する場合の何れでも、良好なフ
ェライト/アシキュラーフェライト核となる。
3) Oxides effective as ferrite nuclei are high conductivity oxides, which are oxides having compositions applicable to two regions A and B in FIG. In any case of forming a body, it becomes a good ferrite / acicular ferrite nucleus.

【0023】4)領域A、Bに相当する酸化物を、商業生
産に耐え得るほどに安定して形成させるためには、A
l、Mn、Ti以外の脱酸元素である、C及びSiに対
して、含有量に上限を設ける必要があり、C≦0.25
%、Si≦0.6%としなければならない。
4) In order to form the oxides corresponding to the regions A and B stably so as to withstand commercial production, A
For C and Si, which are deoxidizing elements other than 1, Mn, and Ti, it is necessary to set an upper limit for the content, and C ≦ 0.25.
%, Si ≦ 0.6%.

【0024】本発明は、これらの知見に基づいてなされ
たのであり、その要旨とするところは、「重量%にて、
C:0.01〜0.25%、Si:0.6%以下、M
n:0.3〜3%、P:0.03%以下、S:0.01
%以下、N:0.0005〜0.01%、O:0.00
1〜0.007%、Ti:0.003〜0.03%、A
l:0.02%以下を含有し、更に、B:0〜0.00
2%、Cr:0〜1.5%、Mo:0〜1.5%、C
u:0〜2%、Ni:0〜3%、Nb:0〜0.5%、
V:0〜0.5%、を含み、さらに必要によりZr:
0.02%以下、Ca:0.004%以下、Mg:0.
004%以下、Hf:0.02%以下、Y:0.02%
以下、希土類元素:0.02%以下の内の1種以上を含
有し、残部はFeと不可避的不純物からなる鋼材であっ
て、鋼材中に酸化物粒子が分散しており、この酸化物粒
子が、酸化物粒子中のTi、Mn、Alが下記に示す
〜式を満足する酸化物粒子と下記に示す、、式
を満足する酸化物粒子であり、その平均分散密度が1mm
2 あたり4個以上であることを特徴とする溶接熱影響部
靱性の優れた鋼材。
The present invention has been made on the basis of these findings, and the gist of the present invention is "in% by weight,
C: 0.01 to 0.25%, Si: 0.6% or less, M
n: 0.3 to 3%, P: 0.03% or less, S: 0.01
% Or less, N: 0.0005 to 0.01%, O: 0.00
1 to 0.007%, Ti: 0.003 to 0.03%, A
1: 0.02% or less, and further B: 0 to 0.00
2%, Cr: 0 to 1.5%, Mo: 0 to 1.5%, C
u: 0-2%, Ni: 0-3%, Nb: 0-0.5%,
V: 0 to 0.5%, and optionally Zr:
0.02% or less, Ca: 0.004% or less, Mg: 0.
004% or less, Hf: 0.02% or less, Y: 0.02%
Hereinafter, a rare earth element: a steel material containing at least one of 0.02% or less, the balance being Fe and unavoidable impurities, and oxide particles dispersed in the steel material. Is an oxide particle in which Ti, Mn, and Al in the oxide particle satisfy the following formula, and an oxide particle satisfying the following formula, the average dispersion density of which is 1 mm.
Steel material with excellent toughness in the weld heat-affected zone, characterized in that it is 4 or more per 2 pieces.

【0025】 mol比にて、(Ti+Mn+Al)>E×0.70・・・・・・ ここで、E=酸化物を構成する全金属元素とする 以下Ti+Mn+Al=100とした場合のmol比にて、 (Ti+Mn)≧80mol% ・・・・・・ 50mol%≧Mn≧7mol% ・・・・・・ (Al+Mn)≧40mol% ・・・・・・ 1≦(Al/Mn)≦ ・・・・・・」である。In terms of mol ratio, (Ti + Mn + Al)> E × 0.70 ... Here, E = total metal elements constituting the oxide. In the following molar ratio when Ti + Mn + Al = 100. , (Ti + Mn) ≧ 80 mol% ・ ・ ・ ・ ・ 50 mol% ≧ Mn ≧ 7 mol% ・ ・ ・ ・ ・ (Al + Mn) ≧ 40 mol% ・ ・ ・ ・ ・ 1 ≦ (Al / Mn) ≦ 5 ... ... ".

【0026】[0026]

【作用】次に、本発明の鋼材の成分組成、酸化物物粒子
を限定した理由及び作用につき以下に説明する。
Next, the component composition of the steel material of the present invention, the reason for limiting the oxide particles and the function thereof will be described below.

【0027】図1は、酸化物中のAl、Mn、Ti含有
量を示す3相図である。本発明の鋼材に分散させる酸化
物粒子は、酸化物中のAl、Mn、Tiが、 (1)(Ti+Mn+Al)>E×0.70(mol比)・・・・ ここで、E=酸化物を構成する全金属元素とする 以下、Ti+Mn+Al=100とした場合のmol比にて、 (Ti+Mn)≧80mol% ・・・・・・ 50mol%≧Mn≧7mol% ・・・・・・ の関係を満足する酸化物、すなわち、図1のBの領域に
ある酸化物であるか、 (2)mol比にて、(Ti+Mn+Al)>E×0.70・・・・ ここで、E=酸化物を構成する全金属元素とする 以下Ti+Mn+Al=100とした場合のmol比にて、 (Al+Mn)≧40mol% ・・・・・・ 1≦(Al/Mn)≦ ・・・・・・ の関係を満足する酸化物、すなわち図1のAの領域にあ
る酸化物と上記Bの領域にある酸化物とを複合した酸化
物である。
FIG. 1 is a three-phase diagram showing the contents of Al, Mn and Ti in the oxide. In the oxide particles to be dispersed in the steel material of the present invention, Al, Mn and Ti in the oxide are (1) (Ti + Mn + Al)> E × 0.70 (mol ratio) ... where E = oxide In the following molar ratio when Ti + Mn + Al = 100, the relationship of (Ti + Mn) ≧ 80 mol% ··· 50 mol% ≧ Mn ≧ 7 mol% ··· A satisfying oxide, that is, an oxide in the region B of FIG. 1, or (2) at a molar ratio of (Ti + Mn + Al)> E × 0.70 ... It is assumed that all metallic elements are composed. In the following molar ratio when Ti + Mn + Al = 100, the relationship of (Al + Mn) ≧ 40 mol% ··· 1 ≦ (Al / Mn) ≦ 5 ··· Satisfying oxides, that is, the oxide in the area A of FIG. An oxide was complex and an oxide that.

【0028】図1のA及びBの領域の酸化物は、不純物
元素を除くAl−Ti−Mnについて、Al+Ti+M
n=100とするときのモル比にて、HAZ組織微細化
に有効な酸化物の組成を示す。
The oxides in the regions A and B in FIG. 1 are Al + Ti + M for Al-Ti-Mn excluding the impurity elements.
The molar ratio when n = 100 shows the composition of the oxide which is effective for refining the HAZ structure.

【0029】領域Aは、Galaxite(Al2MnO4) を含むAl
−Mn−Ti3元素を主要な構成元素とする酸化物であ
る。領域Bは同じく3元素系酸化物で、よりTiの比率
の多い領域を含む。共通の物性として、絶縁体であるA
2 3 やTi2 3 に比して、遥かに高い電気伝導度
を持つことがあげられる。逆に、E、D、Cの領域で
は、酸化物の伝導度は低い。本発明者らは、高伝導度組
成の酸化物はフェライトまたはアシキュラーフェライト
核として有効であるという知見を得ているため、本発明
においてはD、Cの領域の酸化物は除外した。
Region A is an Al containing Galaxite (Al 2 MnO 4 ).
-Mn-Ti3 is an oxide containing a major element. Region B is also a three-element system oxide and includes a region having a higher proportion of Ti. Insulator A has common physical properties
It has a much higher electric conductivity than l 2 O 3 and Ti 2 O 3 . On the contrary, in the E, D and C regions, the conductivity of the oxide is low. The present inventors have found that oxides having a high conductivity composition are effective as ferrite or acicular ferrite nuclei, and therefore, the oxides in the D and C regions are excluded in the present invention.

【0030】領域Bに相当する組成を持つ酸化物は、単
独で分散している場合もあるが、領域Aに相当する酸化
物と複合粒子を形成している場合もある。このどちらの
場合も、酸化物粒子は良好なフェライト核またはアシキ
ュラーフェライト核として機能する。
The oxide having the composition corresponding to the region B may be dispersed alone, or may form the composite particles with the oxide corresponding to the region A. In both cases, the oxide particles function as good ferrite nuclei or acicular ferrite nuclei.

【0031】領域Bの粒子、もしくはB、Aの複合粒子
に、領域E、Cに相当する粒子が付着している場合があ
るが、この場合でも、核として機能する。ただし、領域
E、Cに相当する組成を持つ粒子だけでは、望ましい効
果を得る事は出来ない。
Particles corresponding to the areas E and C may be attached to the particles in the area B or the composite particles in the areas B and A, and even in this case, they function as nuclei. However, the desired effect cannot be obtained only with particles having a composition corresponding to the regions E and C.

【0032】また、領域F及びGの組成を持つ酸化物を
鋼中に形成させる為には、Mn添加量を過度に高めると
同時に、鋼中の全酸素量を高めなければならなくなるた
め、靱性が悪化し、特に厚鋼板等の用途に適用する事は
難しい。なお、領域Dに相当する組成の複合酸化物は、
理由は不明ながら鋼中に再現性良く形成させる事が難し
かった。よって、領域F、Gの酸化物も本発明の範囲か
らは除外した。
Further, in order to form the oxide having the composition of the regions F and G in the steel, it is necessary to excessively increase the Mn addition amount and simultaneously increase the total oxygen amount in the steel. Deteriorates, and it is difficult to apply it to applications such as thick steel plates. The composite oxide having a composition corresponding to the region D is
For unknown reasons, it was difficult to form it in steel with good reproducibility. Therefore, the oxides in the regions F and G are also excluded from the scope of the present invention.

【0033】Mn、Ti、Alはこの順に脱酸力が強
く、Alを含有させた後では、TiやMnは酸化物を形
成しない。そのため、図1の領域A、Bに相当する複合
酸化物を鋼中に形成させるためには、最終脱酸後、Mn
〜1%、Ti〜100 ppm、に制御し、なおかつ微量の
Alを溶鋼に制御して供給し、凝固させなければならな
い。この際、TiとAl量との比に応じて、領域AとB
の酸化物の形成量が変化する。
Mn, Ti, and Al have strong deoxidizing power in this order, and Ti and Mn do not form an oxide after Al is added. Therefore, in order to form a complex oxide corresponding to the regions A and B in FIG.
.About.1%, Ti.about.100 ppm, and a trace amount of Al must be controlled and supplied to the molten steel to solidify. At this time, depending on the ratio of Ti and Al amount, the regions A and B
The amount of oxide formation changes.

【0034】また、最終脱酸に至る途上の予備脱酸の段
階で、Al、Ca、Mg、Y、Zr、Hfといった強脱
酸元素を添加する事は、添加後のこれらの元素の溶鋼へ
の溶存量が5ppm 以下で、実質的に溶存しない状態を保
てる限りは、許容される。
In addition, adding a strong deoxidizing element such as Al, Ca, Mg, Y, Zr, and Hf in the preliminary deoxidizing step on the way to the final deoxidizing is to add molten elements of these elements to the molten steel. As long as the dissolved amount is 5ppm or less and it can be kept substantially undissolved, it is acceptable.

【0035】領域Bの酸化物は、Alを含有しないもの
は不安定で、安定して鋼中に分散させる事が難しくなる
傾向がある。このため、0.5mol %以上は含有してい
る事が望ましい。しかし、組織微細化に対しては、Al
の比率が0.5mol %未満の場合でも効果を発揮するた
め、領域Bの発明範囲には、Al量の下限は設けない。
The oxide in the region B is unstable if it does not contain Al, and it tends to be difficult to stably disperse it in the steel. For this reason, it is desirable to contain 0.5 mol% or more. However, for the refinement of the structure, Al
Since the effect is exhibited even when the ratio is less than 0.5 mol%, the lower limit of the amount of Al is not set in the invention range of the region B.

【0036】鋼材中の酸化物を構成する金属元素として
は、Al、Ti、Mnの他に、Ca、Mg、Y、Hf等
がある。しかし、Al、Ti、Mn以外の酸化物は、本
発明が規定するところの酸化物にとってはいわば不可避
的不純物である。このため、たとえAl、Ti、Mnの
比率が式〜を満足しても、Ca、Mg等の混入率が
増した場合、望ましい効果を得られなくなる場合があ
る。
As the metal elements constituting the oxide in the steel material, there are Ca, Mg, Y, Hf, etc. in addition to Al, Ti, Mn. However, oxides other than Al, Ti, and Mn are unavoidable impurities for the oxides defined by the present invention. Therefore, even if the ratios of Al, Ti, and Mn satisfy the expressions (1) to (5), the desired effect may not be obtained when the mixing ratio of Ca, Mg, or the like increases.

【0037】本発明においては、不純物元素混入の影響
は、30mol %までしか確認していない。そのため、式
の如く、Al、Ti、Mn以外の酸化物の不純物混入
率は、酸化物を構成する全金属元素の30mol %を上限
とした。
In the present invention, the effect of mixing the impurity element is confirmed only up to 30 mol%. Therefore, as shown in the formula, the upper limit of the impurity mixing ratio of oxides other than Al, Ti, and Mn is 30 mol% of all metal elements constituting the oxide.

【0038】図2は酸化物に混入する不純物(金属)元
素量を4面体の頂点に取って、本発明の組成範囲を表し
ている。
FIG. 2 shows the composition range of the present invention by plotting the amount of the impurity (metal) element mixed in the oxide at the apex of the tetrahedron.

【0039】次に、酸化物の分散個数は、凝固時の冷却
速度で調整する事が可能で、冷却速度を大きくするほど
分散個数は増える傾向にある。大型の鋼塊を鋳造する場
合には、冷却速度を大きく取る事は難しくなり、分散個
数は減少するが、4個/mm2以上分散させられれば、充
分なHAZ靱性を確保する事が出来る。この分散個数
は、連続鋳造設備によって鋳造した場合には、容易に達
成する事が出来る。
Next, the dispersed number of oxides can be adjusted by the cooling rate during solidification, and the dispersed number tends to increase as the cooling rate increases. When casting a large steel ingot, it is difficult to increase the cooling rate and the number of dispersed particles decreases, but if 4 or more particles / mm 2 are dispersed, sufficient HAZ toughness can be secured. This dispersed number can be easily achieved when cast by a continuous casting facility.

【0040】なお、AとBの領域の酸化物が結合した一
体の酸化物は1個として数える。
The integrated oxide in which the oxides in the regions A and B are bonded is counted as one.

【0041】本発明鋼は、実験室規模でも、実プロセス
でも製造可能である。特に、実プロセスにおける鋳造
は、連続鋳造法による事が望ましい。これは、インゴッ
トによるよりは、生産効率が高く経済的であるだけでな
く、凝固時の冷却速度が大きく、酸化物を分散させ易い
ためである。
The steel of the present invention can be manufactured in a laboratory scale or in an actual process. Particularly, it is desirable that the casting in the actual process is performed by the continuous casting method. This is because not only is the production efficiency higher and more economical than the ingot, but also the cooling rate during solidification is high and the oxide is easily dispersed.

【0042】こうして得られた鋳片に対して、通常の圧
延、制御圧延、更には制御圧延に制御冷却を組み合わせ
たもの、及び焼き入れ・焼き戻しまたは焼準および両者
を組み合わせたものであっても、本発明が規定する分散
酸化物の効果は何等の悪影響も受けない。
The slab thus obtained is subjected to normal rolling, controlled rolling, and controlled rolling in combination with controlled cooling, and quenching / tempering or normalizing and a combination of both. However, the effect of the dispersed oxide defined by the present invention is not adversely affected.

【0043】以下各成分の限定理由を述べる。The reasons for limiting each component will be described below.

【0044】:0.01〜0.25% Cは強度確保に必要な元素であり、0.01%は含有さ
せなければ、実用的な強度を有する鋼を生産する事は出
来ない。しかし、Cは脱酸元素であるため、多量に含有
させた場合、酸化物の形成に影響を与え、特にMnを含
有した酸化物の形成を阻害する。このため、Cの上限は
0.25%とする。
C : 0.01 to 0.25% C is an element necessary for securing strength, and if 0.01% is not contained, steel having practical strength cannot be produced. However, since C is a deoxidizing element, when it is contained in a large amount, it affects the formation of an oxide, and particularly inhibits the formation of an oxide containing Mn. Therefore, the upper limit of C is 0.25%.

【0045】Si:0.6%以下 Siは溶鋼の予備脱酸に有効な元素であるが、過剰な添
加はHAZ部での島状マルテンサイト生成を助長するだ
けでなく、0.6%を越えると、Mnを含有した酸化物
の形成を阻害する。このため、上限は0.6%とする。
Si : 0.6% or less Si is an element effective for preliminary deoxidation of molten steel, but excessive addition not only promotes island-like martensite formation in the HAZ part, but also 0.6%. If it exceeds, it hinders the formation of an oxide containing Mn. Therefore, the upper limit is set to 0.6%.

【0046】Mn:0.3〜3.0% Mnは強度確保に必要な元素であり、且つ、予備脱酸
や、本発明で利用する酸化物の形成にも必要であるた
め、0.3%以上は添加しなければならない。しかし、
過剰な添加はHAZ靱性の大幅な劣化をもたらすため、
3.0%を越えて添加すべきではない。
Mn : 0.3 to 3.0% Mn is an element necessary for ensuring strength, and is also necessary for preliminary deoxidation and formation of an oxide used in the present invention. % Or more must be added. But,
Since excessive addition causes a large deterioration of HAZ toughness,
It should not be added in excess of 3.0%.

【0047】:0.03%以下 Pは不可避的不純物であるが、HAZ部における粒界割
れの原因となる元素であるため、本発明においては0.
03%を上限とする。
P : 0.03% or less P is an unavoidable impurity, but since it is an element that causes intergranular cracking in the HAZ portion, in the present invention, it is 0.
The upper limit is 03%.

【0048】:0.01%以下 S不可避的不純物であり、多量に存在する場合、溶接割
れの原因となり、MnS等の割れの起点となり得る介在
物を形成するため、0.010%を越えて含有させては
ならない。HAZ靱性確保のためには、更に0.005
%未満である事が望ましい。
S : 0.01% or less S is an unavoidable impurity, and when it is present in a large amount, it causes weld cracking and forms inclusions such as MnS that can be the starting point of cracking, and therefore exceeds 0.010%. Must not be included. To secure HAZ toughness, 0.005
It is preferably less than%.

【0049】:0.0005%〜0.01% Nは多量に存在する場合、母材・HAZ共に靱性を悪化
させる。通常は、鋼にTiを添加してTiNの形で固定
して無害化しているが、Nが0.0100%を越えて鋼
中に存在する場合は、Tiの添加量に係わらず、HAZ
靱性は悪化する傾向を示す。よってNは0.0100%
を越えて含有させるべきではなく、この値を上限とす
る。
N : 0.0005% to 0.01% When a large amount of N is present, the toughness of both the base metal and HAZ deteriorates. Normally, Ti is added to steel to fix it in the form of TiN to render it harmless. However, when N exceeds 0.0100% and is present in the steel, HAZ is added regardless of the amount of Ti added.
Toughness tends to deteriorate. Therefore, N is 0.0100%
Should not be contained in excess of this value, and this value is the upper limit.

【0050】また、Nを0.0005%未満にまで低減
することは、実生産の上では非常に難しく、経済性の観
点からこの値を本発明における下限値とする。
Further, it is very difficult to reduce N to less than 0.0005% in actual production, and this value is set as the lower limit value in the present invention from the viewpoint of economical efficiency.

【0051】なお、TiNは、HAZ部においてγ粒の
成長を抑制し、HAZ組織を微細化するため、通常の溶
接用鋼では、その分散量を確保するために、Nはある程
度含有させる事が多い。
TiN suppresses the growth of γ grains in the HAZ portion and makes the HAZ structure finer. Therefore, in ordinary welding steel, N may be contained to some extent in order to secure the amount of dispersion. Many.

【0052】しかし、本発明のように大入熱溶接を行う
場合は、しばしばTiNは高温に曝されて溶失し、その
効力を失う。しかも、本発明では、アシキュラーフェラ
イト析出によってγ粒は実質的に微細化されるため、γ
粒の粗大化はあまり悪影響を与えなず、TiN分散のメ
リットは小さい。むしろ、高温延性を確保し、連続鋳造
等の製造を容易にするためには、N量は低くした方が好
ましく、0.0005%としても、問題は生じない。
However, when high heat input welding is carried out as in the present invention, TiN is often exposed to high temperature and is melted and lost, thus losing its effectiveness. Moreover, in the present invention, the γ grains are substantially refined due to the precipitation of acicular ferrite.
Coarsening of the grains does not have much adverse effect, and the merit of TiN dispersion is small. Rather, in order to secure high-temperature ductility and facilitate production such as continuous casting, it is preferable that the N content be low, and even if it is 0.0005%, no problem occurs.

【0053】:0.0010〜0.007% 本発明では、鋼中に分散した酸化物を利用するため、酸
素には下限が必要であり、0.001%以上は含有させ
る事とする。
O : 0.0010 to 0.007% In the present invention, an oxide dispersed in steel is used, so a lower limit is required for oxygen, and 0.001% or more is contained.

【0054】一方、酸素が0.007%を越えて含有す
る場合、Al、Ti等によって充分に酸素を固定して
も、鋼の清浄度劣化が著しくなるため、母材・HAZと
も、実用的な靱性を得る事が出来なくなる。
On the other hand, when the oxygen content exceeds 0.007%, the cleanliness of the steel is significantly deteriorated even if the oxygen is sufficiently fixed by Al, Ti, etc., so that both the base metal and HAZ are practical. Toughness cannot be obtained.

【0055】Ti:0.003%〜0.03%以下 Tiは、Nを固定して高温延性を確保するためと、分散
酸化物の構成元素として、必要である。
Ti : 0.003% to 0.03% or less Ti is necessary for fixing N to secure high temperature ductility and as a constituent element of the dispersed oxide.

【0056】これらの効果を得るためには、Ti含有量
は0.003%以上とする必要がある。
To obtain these effects, the Ti content needs to be 0.003% or more.

【0057】しかし、Tiが0.03%を越えて過度に
存在する場合、HAZにおけるTiC析出が増えて硬化
させ、靱性を劣化させて好ましくない。さらにその上
に、本発明で規定する所の導電性酸化物を形成させにく
くし、組織微細化効果を持たないTi2 3 を増やす。
このため、Ti含有量の上限は0.03%とした。
However, if Ti exceeds 0.03% and is excessively present, TiC precipitation in the HAZ increases and hardens, which deteriorates the toughness, which is not preferable. Furthermore, it is made difficult to form the conductive oxide defined in the present invention, and Ti 2 O 3 which does not have the effect of refining the structure is increased.
Therefore, the upper limit of the Ti content is 0.03%.

【0058】Al:0.02以下 Alは、過剰に含有させられた場合、鋼中酸化物をアル
ミナにしてしまうため、過剰な添加は行ってはならな
い。そのため、含有量は0.02%以下でなくてはなら
ない。
Al : 0.02 or less Al should not be added excessively because it causes the oxide in the steel to become alumina when it is contained in excess. Therefore, the content must be 0.02% or less.

【0059】:0.00005〜0.002% Bは、微量でもγ粒界の焼き入れ性を増し、母材強度を
高めるためには有効な元素であるが、HAZ部では、靱
性の低い硬化組織を形成させるため、通常、HAZ靱性
確保の観点からは好まれない。
B : 0.00005 to 0.002% B is an element effective for increasing the hardenability of the γ grain boundary and increasing the base metal strength even in a small amount, but in the HAZ part, the toughness is low. Since a hardened structure is formed, it is usually not preferred from the viewpoint of ensuring HAZ toughness.

【0060】しかしながら、本発明では、鋼中に核生成
サイト酸化物が分散しており、Bの有無に関わらず、ア
シキュラーフェライトの非常に有効な核生成サイトとし
て機能する。このため、Bの添加が容認され、添加量が
0.002%を越えなければ、HAZ靱性はたとえ劣化
したとしても許容出来るレベルに留まる。
However, in the present invention, the nucleation site oxide is dispersed in the steel and functions as a very effective nucleation site for acicular ferrite regardless of the presence or absence of B. Therefore, if the addition of B is acceptable and the addition amount does not exceed 0.002%, the HAZ toughness remains at an acceptable level even if it deteriorates.

【0061】また、Bは、γ粒界の焼き入れ性を選択的
に増すため、適切な粒内核生成サイトが存在する場合に
は、粒内フェライトの析出量を増加させる。本発明にお
ける酸化物が鋼中に分散する場合は、この効果は、B含
有率が0.0001%以下の場合でも観察される。この
ため、必要により製品性能を安定させるために、微量の
Bを制御して含有させる。このような観点からBを含有
せしめる場合の下限は、0.00005%とする。
Further, B selectively increases the hardenability of the γ grain boundary, and therefore increases the precipitation amount of the intragranular ferrite when an appropriate intragranular nucleation site exists. When the oxide according to the present invention is dispersed in steel, this effect is observed even when the B content is 0.0001% or less. Therefore, if necessary, a slight amount of B is controlled and contained in order to stabilize the product performance. From such a viewpoint, the lower limit of the content of B is 0.00005 %.

【0062】一方、0.002%を越える場合は、性能
劣化が避けられないため、この値を上限とする。
On the other hand, if it exceeds 0.002%, performance deterioration cannot be avoided, so this value is made the upper limit.

【0063】Cr、Mo、Cu、Ni、Nb、及びV これらの元素は、適正量を添加する事によって強度・靱
性の優れた鋼材を製造する事が可能となるだけでなく、
添加量が適正で有れば焼き入れ性を適度に増して、アシ
キュラーフェライトの析出を促進する。
Cr, Mo, Cu, Ni, Nb and V These elements not only make it possible to produce a steel material having excellent strength and toughness by adding appropriate amounts, but
If the addition amount is appropriate, the hardenability is moderately increased to promote the precipitation of acicular ferrite.

【0064】しかしながら、Crで1.5%、Moで
1.5%、Cuで2.0%、Niで3.0%、Nbで
0.5%、Vで0.5%を越えると、鋼の焼き入れ性を
過度に高め、HAZ靱性を損なう傾向が強くなる。この
ため、これらの値を越えて含有させられるべきではな
い。
However, when Cr exceeds 1.5%, Mo exceeds 1.5%, Cu exceeds 2.0%, Ni exceeds 3.0%, Nb exceeds 0.5%, and V exceeds 0.5%, The hardenability of steel is excessively increased and the HAZ toughness tends to be impaired. Therefore, it should not be contained in excess of these values.

【0065】Zr,Ca,Mg,Hf,Y及び希土類 これらの元素は、Al、Ti、Mnの添加に先立って溶
鋼に添加する事により、領域A、Bの酸化物の分散個数
を増す事が出来る。また、MgをのぞくZr、Ca、H
f、Y、希土類元素は、硫化物を形成する能力も高く、
過剰なSを固定する目的でも添加される。
Zr, Ca, Mg, Hf, Y and rare earths These elements can increase the number of oxides dispersed in the regions A and B by adding them to the molten steel prior to adding Al, Ti and Mn. I can. Zr, Ca, H except Mg
f, Y, and rare earth elements also have high ability to form sulfides,
It is also added for the purpose of fixing excess S.

【0066】この様な効果を得るためには、Zrで0.
02%以下、Caで0.004%以下、Mgで0.00
4%以下、Hfで0.02%以下、Yで0.02%以
下、及び希土類で0.02%以下としなければならな
い。なお、希土類は、例えばCe、Nd等を単独で用い
ても良い。
In order to obtain such an effect, Zr of 0.
02% or less, Ca 0.004% or less, Mg 0.00
4% or less, Hf 0.02% or less, Y 0.02% or less, and rare earth 0.02% or less. As the rare earth element, Ce, Nd, or the like may be used alone.

【0067】もし、これらの上限を越えて過剰に含有さ
せられる場合、Fig.1 で指定するところの所望の酸化物
を鋼中に形成させる事が難しくなるだけでなく、場合に
よっては鋼材の清浄度の低下によって、鋼質そのものの
劣化をもたらす。
If the content of these elements exceeds the upper limits, it becomes difficult not only to form the desired oxide in the steel specified in Fig. 1, but also to clean the steel material in some cases. The deterioration of the steel quality causes deterioration of the steel quality itself.

【0068】[0068]

【実施例】表1、2に示す成分の本発明鋼及び本発明鋼
とほぼ同一の成分で、分散酸化物が異なる比較鋼を溶製
した。これらの鋼の内、 No.1、3、6は実操業プロセ
スで溶製し、他は180kg試験用鋼塊を溶製した。実操
業プロセスにおいては、鋳造は全て連続鋳造法により鋳
造した。
EXAMPLES Steels of the present invention having the components shown in Tables 1 and 2 and comparative steels having substantially the same components as those of the present invention but having different dispersed oxides were prepared. Of these steels, Nos. 1, 3, and 6 were melted in the actual operation process, and the others were melted 180 kg test steel ingots. In the actual operation process, all castings were performed by the continuous casting method.

【0069】[0069]

【表1】 [Table 1]

【0070】[0070]

【表2】 [Table 2]

【0071】これらの鋳片、鋼塊を圧延して板厚40mm
の鋼板とした。
These cast slabs and steel ingots are rolled to have a plate thickness of 40 mm.
Steel plate.

【0072】溶接HAZ部靱性を調べるために再現HA
Z靱性試験により調査を行った。
Reproduced HA to investigate the toughness of the welded HAZ part
The investigation was conducted by a Z toughness test.

【0073】再現HAZ試験は、圧延後の鋼板より縦、
横各11mm、長さ60mmの試験片素材を採取し、最高加
熱温度1400℃とする加熱を行った後、引き続き80
0℃まで冷却し、更に厚鋼板の中入熱〜超大入熱溶接に
相当する冷却条件を付与するために、800〜500℃
間の冷却を30秒、60秒、120秒、180秒(この
冷却時間を△tとする)の4通りに変化させて冷却し
た。
The reproduced HAZ test was conducted in the longitudinal direction of the rolled steel plate,
After obtaining the test piece material of width 11mm and length 60mm and heating it up to the maximum heating temperature of 1400 ℃, continue to 80
In order to cool to 0 ° C. and to provide cooling conditions corresponding to medium heat input to ultra-high heat input welding of thick steel plates, 800 to 500 ° C.
The cooling was performed in four different ways, namely, 30 seconds, 60 seconds, 120 seconds, and 180 seconds (this cooling time is Δt).

【0074】こうして、熱履歴を与えた試験片は、JI
S4号シャルピー試験片に加工し衝撃試験に供した。
In this way, the test piece to which the heat history was given was JI
It processed into the No. S4 Charpy test piece and used for the impact test.

【0075】酸化物の分散状況については圧延後の鋼板
から試験片を採取し、表面から10mmの部分を調査し
た。分散酸化物の計数には、エネルギー分散型X線分析
装置(SEM−EDX)を使用した。
Regarding the dispersion state of the oxide, a test piece was taken from the rolled steel sheet, and a portion 10 mm from the surface was investigated. An energy dispersive X-ray analyzer (SEM-EDX) was used for counting the dispersed oxides.

【0076】本発明鋼においては、鋼中の酸化物には様
々の種類が存在し、しばしば2〜3相の酸化物からな
る、直径0.5〜10μm程度の大きさの複合体粒子と
して分散している。この複合体粒子を構成する各々の酸
化物の組成を、EDXにて調査した。
In the steel of the present invention, there are various kinds of oxides in the steel and they are often dispersed as composite particles having a diameter of 0.5 to 10 μm, which are composed of oxides of 2 to 3 phases. is doing. The composition of each oxide constituting the composite particles was investigated by EDX.

【0077】なお、Sが検出された場合は、全てMnS
を形成しているとみなし、Mnの測定値から、S分を差
し引いた値を、酸化物中のMn量とした。
When S is detected, all are MnS.
The value obtained by subtracting the S content from the measured value of Mn was taken as the amount of Mn in the oxide.

【0078】調査結果を表3、4に示す。表中酸化物粒
子分散数は20ヶ所の平均値を示す。
The survey results are shown in Tables 3 and 4. In the table, the oxide particle dispersion number shows an average value at 20 points.

【0079】[0079]

【表3】 [Table 3]

【0080】[0080]

【表4】 [Table 4]

【0081】本発明鋼(1〜8、17〜27)では、図
1の領域A、Bに対応する組成を有する酸化物が鋼中に
分散しており、高いHAZ靱性が確保されている。
In the steels of the present invention (1 to 8, 17 to 27), oxides having compositions corresponding to regions A and B in FIG. 1 are dispersed in the steel, and high HAZ toughness is secured.

【0082】領域A、B以外の組成を有する酸化物も見
つかるが、比較例で明らかな通り、領域A、Bの酸化物
が充分に分散しない限り、HAZ靱性は劣悪である。
Although oxides having a composition other than the regions A and B are found, the HAZ toughness is poor unless the oxides in the regions A and B are sufficiently dispersed, as is clear from the comparative example.

【0083】図3〜図9は No.21、8、4、18、1
0、14、11についての、鋼中酸化物の組成分析結果
をプロットした図であり、図3〜図6が本発明例、図7
〜9が比較例である。
3 to 9 are No. 21, 8, 4, 18, 1
It is the figure which plotted the composition analysis result of the oxide in steel about 0, 14, 11, and FIGS. 3-6 is this invention example, FIG.
9 to 9 are comparative examples.

【0084】図3〜図6においては、本発明範囲の組成
を有する酸化物が充分に形成されており、表3、4に示
したように優れたHAZ靱性を得ている。
In FIGS. 3 to 6, oxides having a composition within the range of the present invention are sufficiently formed, and excellent HAZ toughness is obtained as shown in Tables 3 and 4.

【0085】しかし、図7においては、Alを凝固前の
溶鋼の段階で添加してしまったため、Al中心の酸化物
となっており、HAZ靱性は劣悪である。また、図8
は、Al量が過少であったため、酸化物が絶縁体である
Ti2 3 に近い組成となっており、やはりHAZ靱性
は不良である。更に、図9はNo. 11の分析結果である
が、表1に示す如く、Ti添加量が本発明範囲を下回っ
ている上に、Al量も少ないため、Mn量の過度に高い
酸化物が形成されている。このため、この鋼は、脱酸不
足による靱性の低下がある上に、溶接HAZにおいて、
酸化物はフェライト核となっていないため、靱性は劣悪
である。
However, in FIG. 7, since Al was added in the stage of molten steel before solidification, it was an oxide of Al center and HAZ toughness was poor. Also, FIG.
Since the Al content was too small, the oxide had a composition close to that of Ti 2 O 3 , which is an insulator, and the HAZ toughness was also poor. Further, FIG. 9 shows the analysis results of No. 11, and as shown in Table 1, the Ti addition amount is below the range of the present invention, and the Al amount is small, so that an oxide having an excessively high Mn amount is present. Has been formed. For this reason, this steel has a decrease in toughness due to insufficient deoxidation, and in addition, in welding HAZ,
Since the oxide does not form a ferrite nucleus, the toughness is poor.

【0086】以上の如く、本発明が規定するところの酸
化物は、HAZ靱性の向上に非常に有効で、低強度成分
のみでなく、Mn、Nb、V等を多く含有した鋼におい
ても、HAZ靱性を向上させる。
As described above, the oxides defined by the present invention are very effective in improving the HAZ toughness, and not only in the low strength component but also in the steel containing a large amount of Mn, Nb, V, etc., the HAZ. Improves toughness.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明により、溶接用鋼材において、高
い母材靱性とHAZ靱性を確保する事が出来た。その結
果として、溶接用鋼材の溶接施工性、及び溶接構造物の
安全性を大きく向上させる事が可能となった。
According to the present invention, high base metal toughness and HAZ toughness can be secured in a welding steel material. As a result, it became possible to greatly improve the welding workability of the steel for welding and the safety of the welded structure.

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

【図1】本発明の規定する分散酸化物構成金属元素組成
範囲を示すAl−Mn−Tiについての3相図である。
FIG. 1 is a three-phase diagram for Al—Mn—Ti showing a composition range of metal elements constituting a dispersed oxide defined by the present invention.

【図2】Al−Mn−Tiに加えて、第4元素として、
Ca、Mg、Hf、Y、REMを加えた場合の、本発明
範囲を示した図である。
FIG. 2 shows the fourth element in addition to Al-Mn-Ti.
It is a figure showing the range of the present invention when Ca, Mg, Hf, Y, and REM are added.

【図3】鋼種21の分散酸化物の組成分析結果をプロッ
トした3相図である。
FIG. 3 is a three-phase diagram in which the results of composition analysis of dispersed oxides of steel type 21 are plotted.

【図4】鋼種8の分散酸化物の組成分析結果をプロット
した3相図である。
FIG. 4 is a three-phase diagram in which the results of composition analysis of dispersed oxides of steel type 8 are plotted.

【図5】鋼種4の分散酸化物の組成分析結果をプロット
した3相図である。
FIG. 5 is a three-phase diagram in which the composition analysis results of the dispersed oxide of steel type 4 are plotted.

【図6】鋼種18の分散酸化物の組成分析結果をプロッ
トした3相図である。
FIG. 6 is a three-phase diagram in which the composition analysis results of the dispersed oxide of steel type 18 are plotted.

【図7】鋼種10の分散酸化物の組成分析結果をプロッ
トした3相図である。
FIG. 7 is a three-phase diagram in which the composition analysis results of the dispersed oxide of steel type 10 are plotted.

【図8】鋼種14の分散酸化物の組成分析結果をプロッ
トした3相図である。
FIG. 8 is a three-phase diagram in which the composition analysis results of the dispersed oxide of steel type 14 are plotted.

【図9】鋼種11の分散酸化物の組成分析結果をプロッ
トした3相図である。
FIG. 9 is a three-phase diagram in which the composition analysis results of the dispersed oxide of steel type 11 are plotted.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】重量%にて、C:0.01〜0.25%、
Si:0.6%以下、Mn:0.3〜3%、P:0.0
3%以下、S:0.01%以下、N:0.0005〜
0.01%、O:0.001〜0.007%、Ti:
0.003〜0.03%、Al:0.02%以下を含有
、残部はFeと不可避的不純物からなる鋼材であっ
て、鋼材中に酸化物粒子が分散しており、この酸化物粒
子中のTi、Mn、Alが下記に示す〜式を満足
し、その平均分散密度が1mmあたり4個以上である
ことを特徴とする溶接熱影響部靱性の優れた鋼材。 mol比にて、(Ti+Mn+Al)>E×0.70・・・・・・・ ここで、E=酸化物を構成する全金属元素とする 以下Ti+Mn+Al=100とした場合のmol比にて、 (Ti+Mn)≧80mol% ・・・・・・・ 50mol%≧Mn≧7mol% ・・・・・・・
1. C: 0.01 to 0.25% by weight,
Si: 0.6% or less, Mn: 0.3 to 3%, P: 0.0
3% or less, S: 0.01% or less, N: 0.00055
0.01%, O: 0.001 to 0.007%, Ti:
0.003 to 0.03%, Al: contains 0.02% or less, the remaining portion is a steel consisting of Fe and unavoidable impurities, the oxide particles are dispersed in the steel material, the oxide A steel material having excellent weld heat affected zone toughness, characterized in that Ti, Mn, and Al in the particles satisfy the following formulas to have an average dispersion density of 4 or more per 1 mm 2 . In terms of mol ratio, (Ti + Mn + Al)> E × 0.70 ... Here, E = total metal elements constituting the oxide. Here, in the mol ratio when Ti + Mn + Al = 100, Ti + Mn) ≧ 80 mol% ··· 50 mol% ≧ Mn ≧ 7 mol% ···
【請求項2】 重量%にて、C:0.01〜0.25%、
Si:0.6%以下、Mn:0.3〜3%、P:0.0
3%以下、S:0.01%以下、N:0.0005〜
0.01%、O:0.001〜0.007%、Ti:
0.003〜0.03%、Al:0.02%以下を含有
し、更にB:0.00005〜0.002%、Cr:
0.05〜1.5%、Mo:0.07〜1.5%、C
u:0.02〜2%、Ni:0.01〜3%、Nb:
0.014〜0.5%およびV:0.015〜0.5%
のうちの1種以上を含み、残部はFeと不可避的不純物
からなる鋼材であって、鋼材中に酸化物粒子が分散して
おり、この酸化物粒子中のTi、Mn、Alが下記に示
す〜式を満足し、その平均分散密度が1mmあた
り4個以上であることを特徴とする溶接熱影響部靱性の
優れた鋼材。 mol比にて、(Ti+Mn+Al)>E×0.70・・・・・・・ ここで、E=酸化物を構成する全金属元素とする 以下Ti+Mn+Al=100とした場合のmol比にて、 (Ti+Mn)≧80mol% ・・・・・・・ 50mol%≧Mn≧7mol% ・・・・・・・
2. In % by weight, C: 0.01 to 0.25%,
Si: 0.6% or less, Mn: 0.3 to 3%, P: 0.0
3% or less, S: 0.01% or less, N: 0.00055
0.01%, O: 0.001 to 0.007%, Ti:
It contains 0.003 to 0.03%, Al: 0.02% or less, and further B: 0.00005 to 0.002%, Cr:
0.05 ~1.5%, Mo: 0.07 ~1.5 %, C
u: 0.02 to 2%, Ni: 0.01 to 3%, Nb:
0.014 to 0.5% and V: 0.015 to 0.5%
A steel material containing at least one of the above and the balance being Fe and unavoidable impurities, and oxide particles dispersed in the steel material. Ti, Mn, and Al in the oxide particles are shown below. A steel material having excellent toughness in the weld heat affected zone, which satisfies the expression (1) to (4) and has an average dispersion density of 4 or more per 1 mm 2 . In terms of mol ratio, (Ti + Mn + Al)> E × 0.70 ... Here, E = total metal elements constituting the oxide. Here, in the mol ratio when Ti + Mn + Al = 100, Ti + Mn) ≧ 80 mol% ··· 50 mol% ≧ Mn ≧ 7 mol% ···
【請求項3】 重量%にて、C:0.01〜0.25%、
Si:0.6%以下、Mn:0.3〜3%、P:0.0
3%以下、S:0.01%以下、N:0.0005〜
0.01%、O:0.001〜0.007%、Ti:
0.003〜0.03%、Al:0.02%以下を含有
、残部はFeと不可避的不純物からなる鋼材であっ
て、鋼材中に酸化物粒子が分散しており、この酸化物粒
子が、酸化物粒子中のTi、Mn、Alが下記に示す
〜式を満足する酸化物粒子と下記に示す、、式
を満足する酸化物粒子であり、その平均分散密度が1m
あたり4個以上であることを特徴とする溶接熱影響
部靱性の優れた鋼材。 mol比にて、(Ti+Mn+Al)>E×0.70・・・・・・・ ここで、E=酸化物を構成する全金属元素とする 以下Ti+Mn+Al=100とした場合のmol比にて、 (Ti+Mn)≧80mol% ・・・・・・・ 50mol%≧Mn≧7mol% ・・・・・・・ (Al+Mn)≧40mol% ・・・・・・・ 1≦(Al/Mn)≦5 ・・・・・・・
3. C: 0.01 to 0.25% by weight,
Si: 0.6% or less, Mn: 0.3 to 3%, P: 0.0
3% or less, S: 0.01% or less, N: 0.00055
0.01%, O: 0.001 to 0.007%, Ti:
0.003 to 0.03%, Al: contains 0.02% or less, the remaining portion is a steel consisting of Fe and unavoidable impurities, the oxide particles are dispersed in the steel material, the oxide The particles are oxide particles in which Ti, Mn, and Al in the oxide particles satisfy the following formulas and oxide particles satisfying the following formulas, and the average dispersion density thereof is 1 m.
Steel material with excellent toughness in the weld heat affected zone, characterized in that it is 4 or more per m 2 . In terms of mol ratio, (Ti + Mn + Al)> E × 0.70 ... Here, E = total metal elements constituting the oxide. Here, in the mol ratio when Ti + Mn + Al = 100, Ti + Mn) ≧ 80 mol% ··· 50 mol% ≧ Mn ≧ 7 mol% ··· (Al + Mn) ≧ 40 mol% ··· 1 ≦ (Al / Mn) ≦ 5 ·· ...
【請求項4】 重量%にて、C:0.01〜0.25%、
Si:0.6%以下、Mn:0.3〜3%、P:0.0
3%以下、S:0.01%以下、N:0.0005〜
0.01%、O:0.001〜0.007%、Ti:
0.003〜0.03%、Al:0.02%以下を含有
し、更にB:0.00005〜0.002%、Cr:
0.05〜1.5%、Mo:0.07〜1.5%、C
u:0.02〜2%、Ni:0.01〜3%、Nb:
0.014〜0.5%およびV:0.015〜0.5%
のうちの1種以上を含み、残部はFeと不可避的不純物
からなる鋼材であって、鋼材中に酸化物粒子が分散して
おり、この酸化物粒子が、酸化物粒子中のTi、Mn、
Alが下記に示す〜式を満足する酸化物粒子と下記
に示す、、式を満足する酸化物粒子であり、その
平均分散密度が1mmあたり4個以上であることを特
徴とする溶接熱影響部靱性の優れた鋼材。 mol比にて、(Ti+Mn+Al)>E×0.70・・・・・・・ ここで、E=酸化物を構成する全金属元素とする 以下Ti+Mn+Al=100とした場合のmol比にて、 (Ti+Mn)≧80mol% ・・・・・・・ 50mol%≧Mn≧7mol% ・・・・・・・ (Al+Mn)≧40mol% ・・・・・・・ 1≦(Al/Mn)≦5 ・・・・・・・
4. C: 0.01 to 0.25% by weight,
Si: 0.6% or less, Mn: 0.3 to 3%, P: 0.0
3% or less, S: 0.01% or less, N: 0.00055
0.01%, O: 0.001 to 0.007%, Ti:
It contains 0.003 to 0.03%, Al: 0.02% or less, and further B: 0.00005 to 0.002%, Cr:
0.05 ~1.5%, Mo: 0.07 ~1.5 %, C
u: 0.02 to 2%, Ni: 0.01 to 3%, Nb:
0.014 to 0.5% and V: 0.015 to 0.5%
A steel material containing at least one of the above and the balance being Fe and unavoidable impurities, and oxide particles dispersed in the steel material.
Welding heat effect, characterized in that Al is an oxide particle satisfying the formulas shown below and an oxide particle satisfying the formulas shown below, the average dispersion density of which is 4 or more per 1 mm 2. Steel material with excellent toughness. In terms of mol ratio, (Ti + Mn + Al)> E × 0.70 ... Here, E = total metal elements constituting the oxide. Here, in the mol ratio when Ti + Mn + Al = 100, Ti + Mn) ≧ 80 mol% ··· 50 mol% ≧ Mn ≧ 7 mol% ··· (Al + Mn) ≧ 40 mol% ··· 1 ≦ (Al / Mn) ≦ 5 ·· ...
【請求項5】 に重量%にて、Zr:0.02%以下、
Ca:0.004%以下、Mg:0.004%以下、H
f:0.02%以下、Y:0.02%以下、希土類元
素:0.02%以下の内の1種以上を含有することを特
徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の溶接熱影響部
靱性の優れた鋼材。
5. Further , in% by weight, Zr: 0.02% or less,
Ca: 0.004% or less, Mg: 0.004% or less, H
The welding according to any one of claims 1 to 4, which contains at least one of f: 0.02% or less, Y: 0.02% or less, and rare earth element: 0.02% or less. Heat-affected zone Steel with excellent toughness.
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