JP5018436B2 - High strength steel - Google Patents

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本発明は、鋼の連続鋳造過程において金属元素を添加することにより微細介在物を分散形成させた鋳片を素材として製造された高強度鋼材、およびその鋼材用鋳片を鋳造するための連続鋳造方法に関する。   The present invention relates to a high-strength steel material produced by using a slab in which fine inclusions are dispersed and formed by adding metal elements in the continuous casting process of steel, and continuous casting for casting the slab for the steel material. Regarding the method.

高強度鋼材は、主として建築、土木、建設機械、造船、パイプ、タンク、海洋構造物などの構造用鋼材として使用されている。これらの構造物は、鋼材同士をボルト締め、あるいは溶接により固定して組み合わされている。このうち、溶接による固定では、鋼材自体に熱を付与することから、母材の強度や靭性などの機械的特性を劣化させるおそれがあり、これらに関して従来から多くの研究が行われてきた。特に、最近では、鋼板の厚肉化や工程省略のため、大入熱溶接が行われるようになったことから、機械的特性の一つである溶接熱影響部(以下、「HAZ」とも記す)の靱性低下への対応策が大きな課題となっている。   High-strength steel materials are mainly used as structural steel materials for construction, civil engineering, construction machinery, shipbuilding, pipes, tanks, marine structures and the like. These structures are combined by fixing steel materials by bolting or welding. Among these, in fixing by welding, heat is applied to the steel material itself, which may cause deterioration of mechanical properties such as strength and toughness of the base material. In particular, recently, large heat input welding has been performed to increase the thickness of the steel sheet and to omit the process. Therefore, the heat affected zone (hereinafter referred to as “HAZ”), which is one of mechanical characteristics, is also described. ) Countermeasures against toughness reduction are a major issue.

大入熱溶接時の鋼材HAZの靱性に注目した技術については、従来から多くの提案がなされている。   There have been many proposals for the technology that pays attention to the toughness of the steel material HAZ at the time of high heat input welding.

例えば、特許文献1には、TiNが固溶するように1250〜1400℃の温度範囲に加熱した後、圧延または鍛造加工するか、または、前記圧延または鍛造加工に次いで1150℃以下の温度で再加熱することにより、固溶TiNを微細なTiNとして分散再析出させ、HAZのオーステナイト粒を微細化して靱性を向上させる大入熱溶接用鋼材の製造方法が開示されている。しかしながら、Ti窒化物は、HAZの中で最高到達温度が1400℃を超える溶接金属との境界近傍ではほとんどが固溶するので、靱性向上効果が低下するという問題があり、大入熱溶接において要求される靱性を確保することが困難である。   For example, in Patent Document 1, after heating to a temperature range of 1250 to 1400 ° C. so that TiN is dissolved, rolling or forging is performed, or after the rolling or forging, the temperature is not higher than 1150 ° C. A method for producing a steel material for high heat input welding is disclosed in which solid-solution TiN is dispersed and reprecipitated as fine TiN by heating, and austenite grains of HAZ are refined to improve toughness. However, Ti nitride has a problem that the effect of improving toughness is reduced because it is almost dissolved in the vicinity of the boundary with the weld metal having a maximum ultimate temperature exceeding 1400 ° C in HAZ, and is required in high heat input welding. It is difficult to ensure toughness.

このような溶接部近傍の靱性を改善する技術として、例えば、特許文献2に開示されているように、TiO、Ti23のいずれか一種または二種の複合した結晶相を含む酸化物系介在物を含有させる方法が、鋼の大入熱溶接時のHAZの靱性向上に有効である。しかし、Ti酸化物は粗大化や凝集合体を生じやすいため、Ti酸化物系の粗大介在物が生成し、このような粗大な介在物が形成されると、逆にHAZの靱性が低下するという問題が生じる。 As a technique for improving the toughness in the vicinity of such a welded portion, for example, as disclosed in Patent Document 2, an oxide system containing one or two composite crystal phases of TiO and Ti 2 O 3 is used. The method of including inclusions is effective in improving the toughness of the HAZ during high heat input welding of steel. However, since Ti oxide tends to cause coarsening and aggregation and coalescence, Ti oxide-based coarse inclusions are generated, and when such coarse inclusions are formed, the toughness of HAZ is reduced. Problems arise.

この問題の解決技術として、例えば、特許文献3には、Ti−Mg系の酸化物を分散させる技術が開示されている。すなわち、0.5〜5μmの大きさでTiとMgの含有量の和が15重量%以上である酸化物が30個/mm2以上存在し、同時に0.05〜0.5μmの大きさの酸化物が5000個/mm2以上存在する溶接熱影響部靱性の優れた鋼板である。特許文献3によれば、Ti−Mg系の酸化物を分散させることができ、大入熱溶接時のHAZの靱性向上を達成できたとされている。しかしながら、最近の超大入熱溶接においては、HAZの温度が一層高温となることから、鋼材組織を微細に維持することが困難であり、この技術を用いても靱性の改善を充分に行うことはできない。 As a technique for solving this problem, for example, Patent Document 3 discloses a technique for dispersing a Ti—Mg-based oxide. That is, there are 30 oxides / mm 2 or more of oxides having a size of 0.5 to 5 μm and a total content of Ti and Mg of 15% by weight or more, and at the same time 0.05 to 0.5 μm in size. It is a steel plate with excellent weld heat-affected zone toughness containing 5,000 oxides / mm 2 or more. According to Patent Document 3, it is said that Ti—Mg-based oxides can be dispersed, and the HAZ toughness can be improved during high heat input welding. However, in recent ultra-high heat input welding, the temperature of the HAZ becomes even higher, so it is difficult to maintain a fine steel structure. Can not.

上述した技術は、溶鋼中に金属元素を添加して再加熱された鋼材のオーステナイト粒の粗大化を抑制することによりHAZの靭性改善を行うことを目的としている。そして、今後、入熱量のさらなる増大に対しても、オーステナイト粒径の粗大化を抑制することによりHAZの靭性向上を図る方向にある。   The technique mentioned above aims at improving the toughness of the HAZ by suppressing the coarsening of the austenite grains of the steel material reheated by adding a metal element to the molten steel. And in the future, it is in the direction which aims at the improvement of the toughness of HAZ by suppressing the coarsening of an austenite particle size also with respect to the further increase in heat input.

ところで、鋼材の機械的特性を支配する因子として鋼中に存在する水素(H)の影響が考えられるが、機械的特性の一つであるHAZの靭性向上に対する水素の影響について検討された例は見当たらない。鋼中に水素が過剰に存在すると、鋼中の炭素と水素とが反応してメタンガスが生成されることに起因してボイドが形成され、脱炭層の形成および割れが生じて、強度の低下と脆化が生じる。超大入熱溶接においては、このような反応が著しく進行するので水素の影響も考慮する必要がある。   By the way, the influence of hydrogen (H) existing in steel is considered as a factor governing the mechanical properties of steel materials, but examples of examining the influence of hydrogen on the toughness improvement of HAZ, which is one of the mechanical properties, are as follows. I can't find it. If excessive hydrogen is present in the steel, voids are formed due to the reaction of carbon and hydrogen in the steel and the production of methane gas, resulting in the formation and cracking of the decarburized layer, resulting in reduced strength. Embrittlement occurs. In the ultra-high heat input welding, such a reaction proceeds remarkably, so it is necessary to consider the influence of hydrogen.

連続鋳造プロセスにおいて合金元素を添加する場合に、合金元素の種類によっては、鋳片内に均一に分散するように前記元素を添加することが困難な場合が多い。溶鋼中に金属元素を添加する方法としては、塊状の金属元素を溶鋼表面に投入する方法、または金属元素単味で作製したワイヤー、それらの金属元素をアルミニウムや鋼などにより被覆したワイヤー、もしくはそれらの金属元素を含有する合金で作製したワイヤーにより添加する方法などが採用されている。しかしながら、これらの方法を用いて、Mgのように蒸気圧が高く、また融点の低い金属元素を精度良く安定して添加することは困難である。これらの蒸気圧の高い金属元素が溶鋼中に添加されると、溶鋼の湯面近傍において、金属元素が気化して大気中に放散されるため、溶鋼中への添加量を制御することが難しく、添加歩留りも低下して、均一に添加することが困難なためである。   When adding an alloy element in a continuous casting process, depending on the type of alloy element, it is often difficult to add the element so as to be uniformly dispersed in the slab. As a method of adding a metal element to the molten steel, a method in which a massive metal element is put on the surface of the molten steel, a wire made of a simple metal element, a wire in which these metal elements are coated with aluminum or steel, or the like A method of adding a wire made of an alloy containing any of the above metal elements is employed. However, using these methods, it is difficult to stably and accurately add a metal element having a high vapor pressure and a low melting point such as Mg. When these high vapor pressure metal elements are added to the molten steel, the metal elements are vaporized and diffused into the atmosphere near the molten steel surface, making it difficult to control the amount added to the molten steel. This is because the addition yield decreases and it is difficult to add uniformly.

また、これらの金属元素は、気化する際の体積膨張が大きいことから、溶鋼の湯面近傍で気化した場合には、溶鋼の飛散が激しく、操業上の安全の確保が困難である。さらに、添加金属元素の融点が低い場合には、溶鋼に到達する以前に溶鋼の輻射熱により軟化または溶融するので、所定量を添加することが困難となる。溶鋼よりも密度の小さい金属元素を添加する場合には、添加された金属が溶鋼の表層部のみに偏在して、溶鋼の内部にまで侵入しない。一方、密度の大きな金属元素を添加する場合には、添加された金属は添加位置から溶鋼下部に沈降するのみで、溶鋼全体に均一に混合させることは困難である。また、これらの金属は、連続鋳造時に使用する耐火物に付着して浸漬ノズルを閉塞させるおそれが大きく、これらの元素を含む溶鋼を用いて連続鋳造の安定操業を行うことは難しい。   In addition, since these metal elements have a large volume expansion when vaporized, when vaporized in the vicinity of the molten steel surface, the molten steel is severely scattered, making it difficult to ensure operational safety. Furthermore, when the melting point of the additive metal element is low, it becomes difficult to add a predetermined amount because it is softened or melted by the radiant heat of the molten steel before reaching the molten steel. When a metal element having a density lower than that of the molten steel is added, the added metal is unevenly distributed only in the surface layer portion of the molten steel and does not penetrate into the molten steel. On the other hand, when a metal element having a high density is added, the added metal only settles from the addition position to the bottom of the molten steel, and it is difficult to uniformly mix the entire molten steel. In addition, these metals are likely to adhere to the refractory used during continuous casting and block the immersion nozzle, and it is difficult to perform stable operation of continuous casting using molten steel containing these elements.

特許文献4には、取鍋を出てタンディッシュ内の溶鋼浴面へ移動中の溶鋼流にBiを添加するBi添加方法が開示されている。BiはMgと同様に沸点が低く、溶鋼流と接触すると爆発的に反応し、金属蒸気となって雰囲気中に飛散するため、添加歩留まりが低く、溶鋼中に均一に添加することが難しく、したがって、連続鋳造鋳片内に均一に分散させることが困難である。   Patent Document 4 discloses a Bi addition method in which Bi is added to a molten steel flow that is moving out of the ladle and moving to the molten steel bath surface in the tundish. Bi has a low boiling point like Mg and reacts explosively when it comes into contact with the molten steel stream, so that it becomes a metal vapor and scatters in the atmosphere, so the addition yield is low, and it is difficult to add uniformly into the molten steel. It is difficult to disperse uniformly in the continuous cast slab.

特公昭55−26164号公報(特許請求の範囲および8欄3行〜14欄12行)Japanese Patent Publication No. 55-26164 (claims and column 8, line 3 to column 14, line 12) 特開昭61−79745号公報(特許請求の範囲および4頁左上欄2行〜左下欄17行)JP 61-79745 A (claims and page 4, upper left column, line 2 to lower left column, line 17) 特開平11−124652号公報(特許請求の範囲および段落[0006])JP-A-11-124652 (Claims and paragraph [0006]) 特開2001−1116号公報(特許請求の範囲、段落[0013]および[0014])JP 2001-1116 A (claims, paragraphs [0013] and [0014]) 特開2004−249315号公報(特許請求の範囲および段落[0011]〜[0015])JP 2004-249315 A (claims and paragraphs [0011] to [0015]) 特開2005−169404号公報(特許請求の範囲および段落[0011]〜[0015])Japanese Patent Laying-Open No. 2005-169404 (Claims and paragraphs [0011] to [0015]) 特開2005−219072号公報(特許請求の範囲および段落[0013]〜[0017])Japanese Patent Laying-Open No. 2005-219072 (Claims and paragraphs [0013] to [0017]) 萬谷志郎、不破祐:鉄と鋼、vol.60(1974)、1299〜1309頁Sugaya Sugaya, Yu Fuwa: Iron and Steel, vol. 60 (1974), pages 1299 to 1309

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その第一の課題は、鋼材中に微細な酸化物が分散し、その酸化物により鋼中の水素を固定することが可能な高強度鋼材を提供することにある。また、第二の課題は、上記の高強度鋼材を得るために必要なMgを溶鋼中に効率よく添加し、Mg酸化物を連続鋳造スラブ内に均一に分散させることのできる連続鋳造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the first problem is that a fine oxide is dispersed in the steel material, and the oxide can fix hydrogen in the steel. It is to provide a strength steel material. The second problem is to provide a continuous casting method in which Mg necessary for obtaining the above high-strength steel material can be efficiently added to molten steel and Mg oxide can be uniformly dispersed in the continuous casting slab. There is to do.

鋼材中に過剰の水素が分散していると、鋼材中の炭素と水素とが反応してメタンガスを生成して体積膨張を伴いながらボイドを形成し、炭素の消費により脱炭層を形成するとともに、割れを生じて鋼板の強度および靭性を低下させる。特に、超大入熱溶接時の熱影響部は高温状態にあることから、鋼中の炭化物が分解して炭素がフリー状態となり水素との反応性が極めて高くなるので、上記の現象の発生が著しい。   When excess hydrogen is dispersed in the steel, carbon and hydrogen in the steel react to generate methane gas to form voids with volume expansion, forming a decarburized layer by consuming carbon, Cracks occur, reducing the strength and toughness of the steel sheet. In particular, since the heat-affected zone during super-high heat input welding is in a high-temperature state, carbides in the steel decompose and carbon becomes free and the reactivity with hydrogen becomes extremely high. .

従来、このような現象の発生を防止するために、鋼材を焼きなまし処理することにより炭化物を再形成させる方法がとられてきた。この方法は、焼きなまし処理が必要であり、工数および費用がかさむだけでなく、処理量および処理可能な対象物の大きさに限界があることから、巨大な構造物などの処理は困難となる場合もあった。さらに、水素原子は原子のサイズが小さいため、上記のような焼きなまし処理を施しても、鋼材の表面から内部に容易に侵入し、しかも、その拡散係数が極めて大きいことから、短時間のうちに鋼材全体の水素濃度が上昇してしまうという問題もあった。   Conventionally, in order to prevent the occurrence of such a phenomenon, a method has been employed in which carbide is reformed by annealing a steel material. This method requires annealing, which not only increases man-hours and costs, but also limits the amount of processing and the size of the object that can be processed, making it difficult to process large structures. There was also. Furthermore, since hydrogen atoms are small in size, even if the annealing treatment as described above is performed, they easily enter the inside from the surface of the steel material, and the diffusion coefficient is extremely large, so in a short time. There was also a problem that the hydrogen concentration of the entire steel material increased.

鋼材中に水素が全く含まれていなければメタンガス起因の割れや靭性低下は起こらないが、鋼材は大気雰囲気下で使用されることから、雰囲気中の水素が鋼材中に侵入して鋼材内を拡散し、鋼材中に水素が分布することになる。また、鋼材中の水素濃度をゼロにすることは技術的に困難である。   If the steel does not contain any hydrogen, cracks and toughness due to methane gas will not occur, but since the steel is used in an air atmosphere, hydrogen in the atmosphere penetrates into the steel and diffuses in the steel. As a result, hydrogen is distributed in the steel material. Moreover, it is technically difficult to make the hydrogen concentration in the steel material zero.

連続鋳造プロセスにおいて、成分調整された溶鋼は転炉から取鍋へ、さらにタンディッシュを介して鋳型に注湯されるが、この間に大気中の水素または耐火物中の水分から水素が溶鋼中に吸収される。溶鋼中に吸収される水素の量は、溶鋼の成分により影響を受けることが非特許文献1により公知である。例えば、一般的に靭性の向上を目的としてTiを添加した場合には、溶鋼中においてTiと水素との化学的親和力が大きいために溶鋼中の水素の溶解度は増大する。このように、溶鋼中に添加される金属元素に依存して溶解する水素量が変化し、鋼材中に残存する水素量も変化することとなるため、水素濃度の必要低減量は鋼種により相違する。したがって、鋼種に対応させて水素濃度を管理する必要がある。この水素濃度の管理のためには、鋼種毎に脱水素量を絶えず把握する必要があり、管理に多大な工数を要することから、水素濃度の適正範囲を拡大することのできる鋳造操業方法が望まれる。   In the continuous casting process, the molten steel whose components have been adjusted is poured from the converter into the ladle and then into the mold through the tundish. During this time, hydrogen is introduced into the molten steel from hydrogen in the atmosphere or moisture in the refractory. Absorbed. It is known from Non-Patent Document 1 that the amount of hydrogen absorbed in the molten steel is affected by the components of the molten steel. For example, in general, when Ti is added for the purpose of improving toughness, the chemical affinity between Ti and hydrogen is large in the molten steel, so the solubility of hydrogen in the molten steel increases. As described above, the amount of dissolved hydrogen changes depending on the metal element added to the molten steel, and the amount of hydrogen remaining in the steel also changes. Therefore, the required reduction amount of the hydrogen concentration differs depending on the steel type. . Therefore, it is necessary to manage the hydrogen concentration according to the steel type. In order to manage this hydrogen concentration, it is necessary to keep track of the amount of dehydrogenation for each steel type, which requires a large amount of man-hours for management. It is.

本発明者らは、鋼材中に微細なMg酸化物を分散させると、この酸化物の周囲に水素が集積し固定化されて結果的に水素が分散されることを経験的に見出した。Mg酸化物を含む領域を二次イオン質量分析法により分析した結果、水素(H)が検出された。酸化物が微細な場合には、その周囲に集積する水素量も増大するのみならず、酸化物が鋼材中で均一に分散していれば、水素もそれに付随して分散することになる。これにより、鋼材中に含有することのできる水素量を高めることができ、しかも鋼材中の炭素との反応を抑制することができ、従来、課題となっていた水素に起因する靭性の低下を抑制することができる。また、鋼材中に含有することのできる水素量を高めることができるので、水素濃度の適正範囲を拡大することができ、鋳造操業の制約を緩和することが可能である。   The present inventors have empirically found that when fine Mg oxide is dispersed in a steel material, hydrogen is accumulated and fixed around the oxide, and as a result, hydrogen is dispersed. As a result of analyzing the region containing Mg oxide by secondary ion mass spectrometry, hydrogen (H) was detected. When the oxide is fine, not only does the amount of hydrogen accumulated around it increase, but if the oxide is evenly dispersed in the steel, hydrogen is also dispersed. As a result, the amount of hydrogen that can be contained in the steel material can be increased, the reaction with the carbon in the steel material can be suppressed, and the reduction in toughness due to hydrogen, which has been a problem in the past, has been suppressed. can do. Moreover, since the amount of hydrogen that can be contained in the steel material can be increased, the appropriate range of the hydrogen concentration can be expanded, and the restrictions on the casting operation can be relaxed.

ところで、Mgのように蒸気圧の高い金属元素または融点が低い金属元素を溶鋼中に添加する場合、それらの添加金属は、溶鋼との接触または溶鋼からの輻射熱により、溶融または気化する。溶鋼中に添加する以前、あるいは添加した瞬間に金属元素が溶融または気化すると、これらの金属元素を溶鋼中に均一に歩留り良く添加することは困難である。したがい、連続鋳造鋳片内に金属元素を均一に添加するには、連続鋳造鋳型に近いタンディッシュ内、または連続鋳造鋳型内の溶鋼に添加する方法が最適である。   By the way, when a metal element having a high vapor pressure or a metal element having a low melting point, such as Mg, is added to the molten steel, the added metal is melted or vaporized by contact with the molten steel or radiant heat from the molten steel. If metal elements are melted or vaporized before or during the addition to the molten steel, it is difficult to uniformly add these metal elements to the molten steel with good yield. Therefore, in order to uniformly add the metal element into the continuous cast slab, the method of adding to the molten steel in the tundish near the continuous cast mold or in the continuous cast mold is optimal.

すでに、本発明者らは、特許文献5、特許文献6および特許文献7において、金属元素の蒸気あるいは金属元素の化合物をタンディッシュ内または連続鋳造鋳型内の溶鋼中に添加する方法を提案した。これらの方法により、金属元素あるいは金属元素の化合物を溶鋼中に均一に、しかも歩留り良く添加することが可能となった。   The present inventors have already proposed a method of adding a vapor of a metal element or a compound of a metal element into molten steel in a tundish or a continuous casting mold in Patent Document 5, Patent Document 6, and Patent Document 7. By these methods, it has become possible to add a metal element or a compound of a metal element to molten steel uniformly and with good yield.

本発明者らは、さらに、高強度鋼板を製造するにあたり、Mgを連続鋳造スラブ内に効率良く、しかも均一に添加するための連続鋳造方法を検討し、下記の(a)〜(c)の知見を得て、本発明を完成させた。   The present inventors further studied a continuous casting method for efficiently and uniformly adding Mg into a continuous casting slab in producing a high-strength steel sheet, and the following (a) to (c): Knowledge was obtained and the present invention was completed.

(a)高強度鋼材の機械的特性を向上させるには、鋼材中に微細な酸化物を分散させ、この酸化物の周囲に水素を集積させて固定することにより水素起因の機械的特性の低下を抑制することが効果的である。   (A) In order to improve the mechanical properties of high-strength steel materials, the mechanical properties due to hydrogen are reduced by dispersing fine oxides in the steel materials and collecting and fixing hydrogen around these oxides. It is effective to suppress this.

(b)上記(a)の効果をさらに高めるには、鋼材中に微細なMg酸化物を生成させ、その周囲に水素を集積させて固定することが有効である。   (B) In order to further enhance the effect of (a), it is effective to generate fine Mg oxide in the steel material and to collect and fix hydrogen around it.

(c)上記(a)および(b)にて述べたように、蒸気圧が高く沸点の低いMgを溶鋼中に添加する場合には、Mgは溶鋼と接触するかまたは溶鋼からの輻射熱を受けて溶融あるいは気化する。溶鋼中に添加される以前に、あるいは添加された瞬間にMgが溶融または気化すると、Mgを溶鋼中に均一に、かつ歩留り良く添加することは困難である。このような問題を解決し、連続鋳造鋳片内にMgを均一に添加するには、連続鋳造鋳型に近いタンディッシュ内、または連続鋳造鋳型内の溶鋼に、Mgの蒸気を添加する方法が最適である。   (C) As described in (a) and (b) above, when Mg having a high vapor pressure and a low boiling point is added to the molten steel, the Mg contacts with the molten steel or receives radiant heat from the molten steel. To melt or vaporize. If Mg is melted or vaporized before it is added to the molten steel or at the moment when it is added, it is difficult to add Mg to the molten steel uniformly and with a good yield. To solve this problem and add Mg uniformly into the continuous casting slab, the best method is to add Mg vapor to the molten steel in the tundish near the continuous casting mold or in the continuous casting mold. It is.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の示す高強度鋼材にある。 The present invention has been completed based on the above findings and has as its gist lies in shown to high-strength steel material below.

続鋳造された鋳片を素材として得られる高強度鋼材であって、質量%で、C:0.03〜0.20%、Si:0.005〜0.5%、Mn:0.1〜3.0%、P:0.02%以下、S:0.005%以下、Ti:0.003〜0.03%、N:0.002〜0.008%、Al:0.001〜0.01%、O:0.001〜0.008%、H:0.00001〜0.0002%、Mg:0.0001〜0.005%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、非水溶媒液を用いた定電位電解抽出法により前記鋳片幅方向の1/2幅、3/4幅および1/4幅の各位置で測定した場合に、単位体積(1mm 3 )当たりに存在する粒径1μm以下のMg酸化物の個数が1.0×10 7 個/mm 3 を超え、上記成分組成のうちMgを含有しない試験片のJIS Z 2242に規定するシャルピー試験による衝撃吸収エネルギーを基準(1.0)とする、当該指数が1.3以上であること特徴とする高強度鋼材。 A high-strength steel obtained by continuous cast slab as a material, in mass%, C: 0.03~0.20%, Si : 0.005~0.5%, Mn: 0.1 -3.0%, P: 0.02% or less, S: 0.005% or less, Ti: 0.003-0.03%, N: 0.002-0.008%, Al: 0.001- 0.01%, O: 0.001~0.008%, H: 0.00001~0.0002%, Mg: containing from 0.0001 to 0.005%, the balance being Fe and impurities, non Exists per unit volume (1 mm 3 ) when measured at each position of 1/2 width, 3/4 width, and 1/4 width in the slab width direction by a constant potential electrolytic extraction method using an aqueous solvent solution. the number particle size 1μm or less of Mg oxide exceeds 1.0 × 10 7 cells / mm 3, not containing Mg of the above component composition The impact absorption energy by Charpy test specified in JIS Z 2242 of test piece as a reference (1.0), high-strength steel material in which the index and this and wherein 1.3 or more.

本発明において、「Mg酸化物が微細分散した」とは、熱延鋼板から採取した試料を用いて、下記に示す非水溶媒中での定電位電解抽出試験を行って、単位体積当たりに存在する一定粒径以下の微小Mg酸化物の個数を調査し、一定量以上の個数の微小Mg酸化物が存在する場合と定義した。   In the present invention, “Mg oxide is finely dispersed” means that a sample collected from a hot-rolled steel sheet is present per unit volume by conducting a constant potential electrolytic extraction test in a non-aqueous solvent shown below. The number of fine Mg oxides having a certain particle size or less was investigated and defined as the case where a certain number or more of fine Mg oxides existed.

(抽出条件)
非水溶媒電解液:メタノール1000ml、トリエタノールアミン20mlおよびテトラメチルアンモニウムクロリド10gの混合液、
電解電位:−150mV、
電解電気量:100クーロン、
試料サイズ:幅20mm×長さ20mm×厚み5mm、
抽出濾過用フィルター:孔径0.05μm、
(Extraction condition)
Nonaqueous solvent electrolyte: 1000 ml of methanol, 20 ml of triethanolamine and 10 g of tetramethylammonium chloride,
Electrolytic potential: -150 mV,
Electrolytic quantity: 100 coulombs
Sample size: width 20 mm x length 20 mm x thickness 5 mm,
Filter for extraction filtration: pore size 0.05 μm,

抽出実験により得られたフィルターに白金−パラジウム合金の蒸着を施し、電界放射型のSEMを用いて、倍率が500〜10000倍で観察し、Mg酸化物の個数を計測した。電解抽出試験の前後での試料の質量差から、単位体積当たりの酸化物の粒径分布を算出した。そして、単位体積(1mm3)当たりに存在する粒径1μm以下のMg酸化物の個数が104個以上の場合を、「Mg酸化物が微細分散した」状態と定義した。 The filter obtained by the extraction experiment was subjected to vapor deposition of a platinum-palladium alloy, and observed using a field emission SEM at a magnification of 500 to 10,000 times, and the number of Mg oxides was measured. The particle size distribution of the oxide per unit volume was calculated from the difference in mass of the sample before and after the electrolytic extraction test. A case where the number of Mg oxides having a particle diameter of 1 μm or less present per unit volume (1 mm 3 ) was 10 4 or more was defined as “a finely dispersed Mg oxide” state.

また、「Mgの蒸気および/または粒子」とは、Mgの蒸気、および/または、蒸発が不十分なために液体または固体粒子として存在するMgの粒子、もしくはMgの蒸気が凝縮して形成される粒子を意味する。また、「Mg」とは、純金属のMgおよびMg合金のいずれをも含む。   “Mg vapor and / or particles” are formed by condensation of Mg vapor and / or Mg particles present as liquid or solid particles due to insufficient evaporation, or Mg vapor. Particle. “Mg” includes both pure metal Mg and Mg alloys.

「高強度鋼材」とは、引張強度が590MPa以上の鋼材を意味する。
なお、以下の説明では、鋼の成分組成についての「質量%」を、単に「%」とも表示する。
“High strength steel material” means a steel material having a tensile strength of 590 MPa or more.
In the following description, “mass%” for the component composition of steel is also simply expressed as “%”.

本発明の鋼材は、鋼材中にMg酸化物が均一に微細に分散され、その周囲に水素が集積しているので、強度および靱性などの機械的強度に優れ、土木建築、建設機械、造船、ラインパイプ、海洋構造物などの構造用鋼材の素材として好適である。また、本発明の連続鋳造方法は、上記の高強度鋼材を得るために必要な金属Mgの適正量を溶鋼中に効率良く添加し、連続鋳造鋳片内に均一に分散させることのできる最適の連続鋳造方法である。   In the steel material of the present invention, Mg oxide is uniformly and finely dispersed in the steel material, and hydrogen is accumulated around the steel material. Therefore, the steel material is excellent in mechanical strength such as strength and toughness. It is suitable as a material for structural steel materials such as line pipes and offshore structures. In addition, the continuous casting method of the present invention is an optimum method that can efficiently add an appropriate amount of metal Mg necessary for obtaining the above-mentioned high-strength steel material to the molten steel and uniformly disperse it in the continuous cast slab. It is a continuous casting method.

本発明の高強度鋼材および該鋼材製造用鋳片の連続鋳造方法について、以下にさらに詳細に説明する。   The high-strength steel material of the present invention and the continuous casting method of the steel material production slab will be described in more detail below.

(1)鋼材の成分組成の限定理由および好ましい範囲
C:0.03〜0.20%
Cは、鋼材の強度および靱性を確保するために有効な元素である。その含有率が0.03%未満では、上記の効果が充分に得られず、一方、その含有率が0.20%を超えて高くなると、母材およびHAZの靭性が低下する。そこで、Cの含有率の適正範囲を0.03〜0.20%とした。
(1) Reason for limitation of component composition of steel and preferred range C: 0.03 to 0.20%
C is an element effective for ensuring the strength and toughness of the steel material. If the content is less than 0.03%, the above effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the content exceeds 0.20%, the toughness of the base material and the HAZ decreases. Therefore, the appropriate range of the C content is set to 0.03 to 0.20%.

Si:0.005〜0.5%
Siは、強度を確保するために必要な元素である。その含有率が0.005%未満では母材の強度を確保することができないので、0.005%以上を含有させる必要がある。一方、Si含有率が0.5%を超えて高くなると溶接性が低下するので、その含有率は0.5%以下とする必要がある。上記の理由から、Si含有率の適正範囲を0.005〜0.5%とした。
Si: 0.005 to 0.5%
Si is an element necessary for ensuring strength. If the content is less than 0.005%, the strength of the base material cannot be secured, so 0.005% or more must be contained. On the other hand, if the Si content exceeds 0.5%, the weldability decreases, so the content needs to be 0.5% or less. For the above reason, the appropriate range of the Si content is set to 0.005 to 0.5%.

Mn:0.1〜3.0%
Mnは、鋼材の高強度化と靱性の確保のために有効な元素である。これらの効果を得るためには、その含有率を0.1%以上とする必要がある。しかし、Mn含有率が3.0%を超えて高くなると、靱性が損なわれる。このため、Mn含有率の適正範囲を0.1〜3.0%とした。
Mn: 0.1 to 3.0%
Mn is an element effective for increasing the strength of steel and ensuring toughness. In order to obtain these effects, the content must be 0.1% or more. However, if the Mn content exceeds 3.0%, the toughness is impaired. For this reason, the appropriate range of the Mn content is set to 0.1 to 3.0%.

P:0.02%以下
Pは、本発明においては不純物元素であり、その含有率は低ければ低いほどよい。鋼材の延性および靱性ならびに加工性を劣化させる元素である。このため、その含有率を0.02%以下に制限した。
P: 0.02% or less P is an impurity element in the present invention, and its content is preferably as low as possible. It is an element that deteriorates the ductility and toughness and workability of steel. For this reason, the content rate was limited to 0.02% or less.

S:0.005%以下
Sは、不純物元素であり、その含有率は低いほどよい。鋼材中においてMnS介在物などを形成して鋼材の延性を低下させる。このため、その含有率を0.005%以下とした。
S: 0.005% or less S is an impurity element, and the lower the content, the better. MnS inclusions are formed in the steel material to reduce the ductility of the steel material. For this reason, the content rate was made into 0.005% or less.

Ti:0.003〜0.03%
Tiは、主として炭窒化物を析出し、その析出強化作用により母材強度の向上に寄与する元素である。Ti含有率が0.003%未満では、上記の効果は充分には得られない。一方、その含有率が0.03%を超えて高くなると、鋼中に粗大な析出物や介在物を形成して、鋼の靱性を低下させる。上記の理由から、Ti含有率の適正範囲を0.003〜0.03%とした。
Ti: 0.003 to 0.03%
Ti is an element that mainly precipitates carbonitride and contributes to the improvement of the strength of the base metal by its precipitation strengthening action. If the Ti content is less than 0.003%, the above effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the content exceeds 0.03%, coarse precipitates and inclusions are formed in the steel, and the toughness of the steel is reduced. For the above reason, the appropriate range of Ti content is set to 0.003 to 0.03%.

N:0.002〜0.008%
Nは、Tiと反応してTiNを析出させるために必要な元素である。ただし、その含有率が0.008%を超えて高くなると、靭性が低下することから、含有率の上限を0.008%とした。一方、鋼中にTiNを析出させるためには、Nは0.002%以上含有させる必要がある。
N: 0.002 to 0.008%
N is an element necessary for reacting with Ti to precipitate TiN. However, when the content rate exceeds 0.008% and the toughness decreases, the upper limit of the content rate is set to 0.008%. On the other hand, in order to precipitate TiN in steel, N needs to be contained by 0.002% or more.

Al:0.001〜0.01%
Alは、溶鋼の脱酸元素であり、Ti含有酸化物の生成を抑制するので、その含有率は低い方が好ましい。そして、その含有率が0.01%を超えて高くなると、Ti含有酸化物やMg含有酸化物の生成量が減少するため、含有率を0.01%以下とした。一方、溶鋼中の溶存酸素をある程度残した状態で靭性を確保するためには、Al含有率を0.001%以上とする必要がある。上記の理由から、Al含有率の適正範囲を0.001〜0.01%とした。
Al: 0.001 to 0.01%
Since Al is a deoxidizing element of molten steel and suppresses the formation of Ti-containing oxides, its content is preferably low. And when the content rate exceeds 0.01%, the generation amount of Ti-containing oxide and Mg-containing oxide decreases, so the content rate was set to 0.01% or less. On the other hand, in order to ensure toughness while leaving some dissolved oxygen in the molten steel, the Al content needs to be 0.001% or more. For the above reason, the appropriate range of the Al content is set to 0.001 to 0.01%.

O(酸素):0.001〜0.008%
Oは、酸化物系介在物中に含有される酸素、および溶鋼中の溶存酸素を含めた全酸素を意味し、全酸素含有率(T.[O])は、主として介在物量の指標となる濃度である。その含有率が0.008%を超えて高いと、介在物量が多くなりすぎて、高強度鋼の清浄度が低下し、靱性の向上を阻害する。一方、O含有率を0.001%未満まで低下させるためには、鋼中介在物を除去するための清浄化処理を要し、精錬コストが上昇する。そこで、O含有率の適正範囲を0.001〜0.008%とした。
O (oxygen): 0.001 to 0.008%
O means total oxygen including oxygen contained in oxide inclusions and dissolved oxygen in molten steel, and the total oxygen content (T. [O]) is mainly an indicator of the amount of inclusions. Concentration. When the content is higher than 0.008%, the amount of inclusions is excessively increased, the cleanliness of the high-strength steel is lowered, and the improvement in toughness is hindered. On the other hand, in order to reduce the O content to less than 0.001%, a cleaning process for removing inclusions in the steel is required, and the refining cost increases. Therefore, the appropriate range of the O content is set to 0.001 to 0.008%.

H:0.00001〜0.0002%
水素は、HAZの靭性を低下させる元素であることから極力低減させる必要がある。鋼中に水素が過剰に存在すると、鋼中の炭素と水素とが反応してメタンガスが生成されるためボイドが形成され、脱炭層が形成されるとともに割れが発生して、鋼材の強度低下および脆化が生じる。しかしながら、H含有率を低減するには精錬工程において多くの工数とコストを掛ける必要があり、経済性の面から制約がある。特に、H含有率を0.00001%未満とするには多大な処理時間と費用が発生し、製造コストを著しく上昇させることとなる。
H: 0.00001 to 0.0002%
Since hydrogen is an element that reduces the toughness of HAZ, it is necessary to reduce it as much as possible. If excessive hydrogen is present in the steel, the carbon in the steel reacts with hydrogen to generate methane gas, forming voids, forming a decarburized layer and cracking, reducing the strength of the steel and Embrittlement occurs. However, in order to reduce the H content, it is necessary to spend a lot of man-hours and costs in the refining process, and there are restrictions from the viewpoint of economy. In particular, if the H content is less than 0.00001%, a great amount of processing time and cost are generated, and the manufacturing cost is remarkably increased.

この点、鋼材中に微細なMg酸化物を分散させた場合には、微細なMg酸化物の周囲に水素を集積させ固定することが可能となるので、鋼材中のH含有率の必要低減量を緩和することができ、鋼材の強度低下を抑制し、また脆化の抑制に効果的である。   In this regard, when fine Mg oxide is dispersed in the steel material, it is possible to accumulate and fix hydrogen around the fine Mg oxide, so the necessary reduction amount of H content in the steel material Can be mitigated, and it is effective for suppressing a decrease in strength of the steel material and suppressing embrittlement.

そこで、上記のH含有率の低減に要する処理時間および費用と、Mg酸化物による水素の固定効果を考慮し、H含有率の下限を0.00001%とした。一方、鋼材中のH含有率が0.0002%を超えて高くなると、鋼材の靭性が低下することから、H含有率の上限を0.0002%とした。経済性を高め、鋼材の靱性をさらに一層向上させる観点からは、H含有率を0.00005〜0.00015%の範囲とすることが好ましい。   Therefore, the lower limit of the H content is set to 0.00001% in consideration of the processing time and cost required for the reduction of the H content and the effect of fixing hydrogen by the Mg oxide. On the other hand, since the toughness of the steel material decreases when the H content in the steel material exceeds 0.0002%, the upper limit of the H content is set to 0.0002%. From the viewpoint of improving economic efficiency and further improving the toughness of the steel material, the H content is preferably in the range of 0.00005 to 0.00015%.

Mg:0.0001〜0.005%
Mgは本発明において最も重要な成分元素である。溶鋼中の酸素とMgとが反応してMg酸化物を生成する。Mg酸化物としては、MgO単独の他にMgOとAl23、SiO2、Ti23などの1種以上を含有する酸化物が生成される。これらを生成させるためにはMgを0.0001%以上含有させる必要がある。しかし、その含有率が0.005%を超えて高くなると、鋼中の粗大な酸化物系介在物量が増大し鋼材の靭性が低下する。上記の理由から、Mg含有率の適正範囲を0.0001〜0.005%とした。精錬コストを低減し、鋼材の靱性をさらに一層向上させるには、Mg含有率の範囲を0.0005〜0.003%とすることが好ましい。
Mg: 0.0001 to 0.005%
Mg is the most important component element in the present invention. Oxygen in molten steel reacts with Mg to produce Mg oxide. As the Mg oxide, an oxide containing MgO and one or more of Al 2 O 3 , SiO 2 , Ti 2 O 3 in addition to MgO alone is generated. In order to produce these, it is necessary to contain Mg 0.0001% or more. However, when the content rate exceeds 0.005%, the amount of coarse oxide inclusions in the steel increases and the toughness of the steel material decreases. For the above reason, the appropriate range of the Mg content is set to 0.0001 to 0.005%. In order to reduce the refining cost and further improve the toughness of the steel material, it is preferable to set the range of the Mg content to 0.0005 to 0.003%.

(2)連続鋳造方法
鋼材製造用鋳片の連続鋳造方法は、前記のとおり、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、添加金属であるMgの蒸気および/もしくは金属粒子、またはMgを含有するワイヤーもしくはロッドをキャリアガスとともに溶鋼中に供給することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。
(2) Continuous casting method As described above, the continuous casting method of the slab for manufacturing steel materials is made of Mg, which is an added metal, through an immersion lance immersed in molten steel in a tundish or an immersion lance immersed in molten steel in a mold. This is a continuous casting method for steel, characterized in that a wire or rod containing vapor and / or metal particles of Mg or a Mg-containing wire or rod is supplied into molten steel together with a carrier gas.

また、上記の連続鋳造方法を実施するための装置としては、例えば、後述する実施例にて説明するとおり、タンディッシュと、タンディッシュ下部に設けられタンディッシュ内の溶鋼を鋳型に供給するための浸漬ノズルと、タンディッシュの下方に位置する鋳型と、タンディッシュ内の溶鋼にワイヤーもしくはロッドを供給するための浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼にワイヤーもしくはロッドを供給するための浸漬ランスと、浸漬ランスの孔内にワイヤーまたはロッドを供給するためのワイヤーまたはロッド供給装置と、浸漬ランス内にキャリアガスを供給するガス供給装置とを有する連続鋳造装置が好適である。   In addition, as an apparatus for carrying out the above continuous casting method, for example, as described in the examples to be described later, for supplying the mold to the tundish and molten steel in the tundish provided at the lower part of the tundish An immersion nozzle; a mold located below the tundish; an immersion lance for supplying a wire or rod to the molten steel in the tundish; or an immersion lance for supplying a wire or rod to the molten steel in the mold; A continuous casting apparatus having a wire or rod supply device for supplying a wire or rod into the holes of the gas and a gas supply device for supplying a carrier gas into the immersion lance is suitable.

本発明の鋼材および鋼材製造用鋳片の連続鋳造方法の効果を確認するため、以下に示す試験を実施して、その結果を評価した。   In order to confirm the effect of the continuous casting method of the steel material and the steel material production slab of the present invention, the following tests were conducted and the results were evaluated.

1.試験条件
溶 鋼:後述する表1に記載の成分組成を有する溶鋼
溶鋼温度:1570℃
鋳型サイズ:幅1200mm×厚さ250mm
鋳造速度:1.0m/分
添加金属:Mg
添加方法:直径3mmφの純Mg金属ワイヤーを使用
ワイヤーの供給速度:1.5〜13.0m/分
添加位置:タンディッシュ内
浸漬ランスの浸漬深さ:250mm
キャリアガス:アルゴンガス10L/分
ガス圧力:0.03MPa
1. Test conditions Molten steel: Molten steel having the composition shown in Table 1 described later Molten steel temperature: 1570 ° C
Mold size: 1200mm width x 250mm thickness
Casting speed: 1.0 m / min Addition metal: Mg
Addition method: Pure Mg metal wire with a diameter of 3 mmφ is used Wire feed rate: 1.5-13.0 m / min Addition position: in tundish Immersion depth of immersion lance: 250 mm
Carrier gas: Argon gas 10 L / min Gas pressure: 0.03 MPa

本試験においては、溶鋼中のMg含有率を変化させた連続鋳造鋳片を製造するため、Mgワイヤーの供給速度を変えることによりタンディッシュ内の溶鋼に添加するMg蒸気の添加速度を変化させた。また、溶鋼中のH含有率は、RH真空脱ガス処理の処理時間を変えることにより変化させた。これらの操作を行って製造された連続鋳造鋳片を圧延することにより、試験溶接用の鋼材を作製し、シャルピー試験機を用いてその靭性の評価を行った。   In this test, in order to produce continuous cast slabs with varying Mg content in the molten steel, the addition rate of Mg vapor added to the molten steel in the tundish was varied by changing the supply rate of the Mg wire. . Further, the H content in the molten steel was changed by changing the treatment time of the RH vacuum degassing treatment. By rolling the continuous cast slab produced by performing these operations, steel materials for test welding were produced, and their toughness was evaluated using a Charpy tester.

図1に、Mgの金属ワイヤーをタンディッシュ内の溶鋼に供給しながら連続鋳造する方法を示す。取鍋3からタンディッシュ2に供給された溶鋼1は、浸漬ノズル6を経由して鋳型8内に注入され、下方に引き抜かれながら凝固シェル7を形成して鋳片となる。添加金属元素Mgを含有するMg金属ワイヤー50が、タンディッシュ2内の溶融金属1中に浸漬された浸漬ランス4の孔内に所定の速度で挿入され、添加金属元素のMgは最終的にMgの金属蒸気となってタンディッシュ2内の溶融金属1中に供給される。   FIG. 1 shows a method of continuous casting while supplying Mg metal wire to molten steel in a tundish. The molten steel 1 supplied from the ladle 3 to the tundish 2 is poured into the mold 8 through the immersion nozzle 6 and forms a solidified shell 7 while being drawn downward to form a slab. The Mg metal wire 50 containing the additive metal element Mg is inserted into the hole of the immersion lance 4 immersed in the molten metal 1 in the tundish 2 at a predetermined speed, and the additive metal element Mg is finally Mg. The metal vapor is supplied into the molten metal 1 in the tundish 2.

浸漬ランス4の上端部はワイヤー供給機5に接続されている。金属ワイヤー供給機5にはワイヤーリール51が装填されており、金属ワイヤー50は、ワイヤー繰出し速度制御装置53によりその繰出し速度を制御されたワイヤー繰出しロール52により、浸漬ランス4内に挿入供給される。金属ワイヤー供給機5には、流量圧力制御装置57の指令により作動する流量制御弁56および圧力指示調節弁55により流量および圧力を制御されたキャリアガス54が導入され、Mg金属ワイヤー50とともに浸漬ランス4内に供給される。   The upper end of the immersion lance 4 is connected to the wire feeder 5. A wire reel 51 is loaded in the metal wire feeder 5, and the metal wire 50 is inserted and supplied into the immersion lance 4 by a wire feeding roll 52 whose feeding speed is controlled by a wire feeding speed control device 53. . The metal wire feeder 5 is introduced with a carrier gas 54 whose flow rate and pressure are controlled by a flow rate control valve 56 and a pressure indicating control valve 55 that are operated according to a command of the flow rate pressure control device 57, and is immersed together with the Mg metal wire 50. 4 is supplied.

一方、比較例の試験として、Mgの上記を添加しない条件で連続鋳造を行い、Mg蒸気を添加した場合と同様の試験および調査を行った。    On the other hand, as a test of the comparative example, continuous casting was performed under the condition where the above Mg was not added, and the same tests and investigations were performed as when Mg vapor was added.

連続鋳造により得られた連続鋳造鋳片(スラブ)を下記の条件で再加熱後熱間圧延し、熱延鋼板を得た。
連鋳スラブの再加熱温度:1250℃
再加熱時間:4時間
熱間圧延仕上げ温度:850〜900℃
熱延鋼板の板厚:10mm
巻き取り温度:400〜500℃
A continuous cast slab (slab) obtained by continuous casting was hot-rolled after reheating under the following conditions to obtain a hot-rolled steel sheet.
Continuous heating slab reheating temperature: 1250 ° C
Reheating time: 4 hours Hot rolling finishing temperature: 850-900 ° C
Hot rolled steel sheet thickness: 10mm
Winding temperature: 400-500 ° C

2.試験結果
表1に、試験に用いた鋼の成分組成および鋼材の靱性についての調査結果を示す。
2. Test results Table 1 shows the results of investigations on the composition of steel used in the test and the toughness of the steel.

Figure 0005018436
Figure 0005018436

表1において、靱性の調査はシャルピー試験の結果を評価することによりにより行った。シャルピー試験は、JIS Z 2242に記載の方法にしたがい、Vノッチ試験片を用いて行った。また、試験温度は−40℃とし、試験結果は、比較例の試験番号C1における衝撃吸収エネルギーを基準(1.0)として指数化し評価した。   In Table 1, toughness was investigated by evaluating the results of the Charpy test. The Charpy test was performed using a V-notch test piece according to the method described in JIS Z 2242. The test temperature was −40 ° C., and the test results were evaluated by indexing the impact absorption energy in the test number C1 of the comparative example as the standard (1.0).

また、表2には、本発明例の試験番号H1について調査したMg酸化物の微細分散状況の調査結果を示す。   Table 2 shows the results of investigation on the fine dispersion state of Mg oxide investigated for test number H1 of the present invention.

Figure 0005018436
Figure 0005018436

表2は、鋳片幅方向の1/2幅、3/4幅および1/4幅の位置から試料を採取し、前記したとおりの非水溶媒液を用いた定電位電解抽出法により測定した結果を示している。   In Table 2, samples were taken from positions of ½ width, ¾ width and ¼ width in the slab width direction, and measured by a constant potential electrolytic extraction method using a nonaqueous solvent liquid as described above. Results are shown.

試験番号H1〜H8は、本発明で規定する条件を満足する本発明例についての試験であり、試験番号C1〜C5は、Mg金属元素を含有しないか、またはその含有率が本発明で規定する範囲を超えて高い比較例についての試験である。   The test numbers H1 to H8 are tests for the present invention examples that satisfy the conditions specified in the present invention, and the test numbers C1 to C5 do not contain Mg metal elements or the content ratios are specified in the present invention. It is a test for a comparative example that is high beyond the range.

前記の表2に示された本発明例の試験番号H1におけるMg酸化物個数の調査結果に見られるとおり、104個/mm3を遥かに超える107個/mm3の個数の粒径1μm以下の微細なMg酸化物が、鋳片幅方向の各位置で良好に分散していることが確認された。 As can be seen from the examination result of the number of Mg oxides in the test number H1 of the present invention example shown in Table 2 above, the particle size of 1 μm with the number of 10 7 pieces / mm 3 far exceeding 10 4 pieces / mm 3 It was confirmed that the following fine Mg oxide was well dispersed at each position in the slab width direction.

また、表1に示されたとおり、本発明例である試験番号H1〜H8では、比較例の試験番号C1〜C5に比して、シャルピー衝撃吸収エネルギー指数が大きい結果が得られている。これらの結果は、鋼中に水素が存在しても、Mg酸化物が微細分散していることにより、水素がそれらの微細なMg酸化物の周囲の固定された結果、高い靱性が確保されたことを示すものである。   Moreover, as shown in Table 1, the test numbers H1 to H8, which are examples of the present invention, have a larger Charpy impact absorption energy index than the test numbers C1 to C5 of the comparative example. These results show that even when hydrogen is present in the steel, high toughness is ensured as a result of the hydrogen being fixed around the fine Mg oxide due to the fine dispersion of the Mg oxide. It shows that.

これらに対して、比較例である試験番号C1〜C5では、Mg酸化物の微細分散が生じていないことから、鋼中水素が微細酸化物の周囲に固定されず、したがって、シャルピー衝撃吸収エネルギー指数も劣った結果となっている。   On the other hand, in the test numbers C1 to C5 which are comparative examples, since the fine dispersion of the Mg oxide does not occur, hydrogen in the steel is not fixed around the fine oxide, and therefore, the Charpy impact absorption energy index The results are also inferior.

本発明の鋼材は、鋼材中にMg酸化物が均一に微細に分散され、その周囲に水素が集積しているので、強度および靱性などの機械的強度に優れ、土木建築、建設機械、造船、ラインパイプ、海洋構造物などの構造用鋼材の素材として好適である。また、本発明の連続鋳造方法は、上記の高強度鋼材を得るために必要な金属Mgの適正量を溶鋼中に効率良く添加し、連続鋳造鋳片内に均一に分散させることのできる最適の連続鋳造方法である。したがって、本発明の鋼材は、強度および靱性に優れた機械構造用鋼材として広く利用でき、また、本発明の鋳造方法は、上記鋼材製造用鋳片を製造するための連続鋳造方法として、鋳造分野において広範に適用できる。   In the steel material of the present invention, Mg oxide is uniformly and finely dispersed in the steel material, and hydrogen is accumulated around the steel material. Therefore, the steel material is excellent in mechanical strength such as strength and toughness. It is suitable as a material for structural steel materials such as line pipes and offshore structures. In addition, the continuous casting method of the present invention is an optimum method that can efficiently add an appropriate amount of metal Mg necessary for obtaining the above-mentioned high-strength steel material to the molten steel and uniformly disperse it in the continuous cast slab. It is a continuous casting method. Therefore, the steel material of the present invention can be widely used as a mechanical structural steel material having excellent strength and toughness, and the casting method of the present invention can be used as a continuous casting method for producing the above-described steel material production slab. Can be widely applied.

金属ワイヤーを浸漬ランスを通してタンディッシュ内の溶鋼に供給しながら連続鋳造する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of continuously casting, supplying a metal wire to the molten steel in a tundish through an immersion lance.

符号の説明Explanation of symbols

1:溶鋼、 2:タンディッシュ、 3:取鍋、 4:浸漬ランス、
5:金属ワイヤー供給機、 50:Mg金属ワイヤー、 51:ワイヤーリール、
52:ワイヤー繰出しロール、 53:ワイヤー繰出し速度制御装置、
54:キャリアガス、 55:圧力指示調節弁、56:流量制御弁、
57:流量圧力制御装置、 6:浸漬ノズル、 7:凝固シェル、 8:連続鋳造鋳型
1: molten steel, 2: tundish, 3: ladle, 4: immersion lance,
5: Metal wire feeder, 50: Mg metal wire, 51: Wire reel,
52: Wire feeding roll, 53: Wire feeding speed control device,
54: Carrier gas, 55: Pressure indicating control valve, 56: Flow control valve,
57: Flow rate pressure control device, 6: Immersion nozzle, 7: Solidified shell, 8: Continuous casting mold

Claims (1)

連続鋳造された鋳片を素材として得られる高強度鋼材であって、
質量%で、C:0.03〜0.20%、Si:0.005〜0.5%、Mn:0.1〜3.0%、P:0.02%以下、S:0.005%以下、Ti:0.003〜0.03%、N:0.002〜0.008%、Al:0.001〜0.01%、O:0.001〜0.008%、H:0.00001〜0.0002%、Mg:0.0001〜0.005%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、
非水溶媒液を用いた定電位電解抽出法により前記鋳片幅方向の1/2幅、3/4幅および1/4幅の各位置で測定した場合に、単位体積(1mm 3 )当たりに存在する粒径1μm以下のMg酸化物の個数が1.0×10 7 個/mm 3 を超え、
上記成分組成のうちMgを含有しない試験片のJIS Z 2242に規定するシャルピー試験による衝撃吸収エネルギーを基準(1.0)とする、当該指数が1.3以上であること特徴とする高強度鋼材。
It is a high-strength steel material obtained using a continuously cast slab as a raw material,
In mass%, C: 0.03 to 0.20%, Si: 0.005 to 0.5%, Mn: 0.1 to 3.0%, P: 0.02% or less, S: 0.005 %: Ti: 0.003-0.03%, N: 0.002-0.008%, Al: 0.001-0.01%, O: 0.001-0.008%, H: 0 0.0001 to 0.0002%, Mg: 0.0001 to 0.005%, with the balance being Fe and impurities,
When measured at each position of 1/2 width, 3/4 width, and 1/4 width in the slab width direction by a constant potential electrolytic extraction method using a non-aqueous solvent liquid, per unit volume (1 mm 3 ) The number of Mg oxides with a particle size of 1 μm or less present exceeds 1.0 × 10 7 / mm 3 ,
Among the above component compositions, a high strength steel material whose index is 1.3 or more, based on the shock absorption energy by the Charpy test specified in JIS Z 2242 of a test piece not containing Mg. .
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