JP5147276B2 - High-tensile steel plate with excellent brittle cracking suppression / stop properties and low temperature toughness of weld heat affected zone - Google Patents

High-tensile steel plate with excellent brittle cracking suppression / stop properties and low temperature toughness of weld heat affected zone Download PDF

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Description

本発明は、主として船舶や橋梁等の素材としての鋼板を溶接するにあたり、熱影響を受ける部位(以下、「溶接熱影響部」または「HAZ」ということがある)の低温靭性と、脆性亀裂の発生を抑制する特性、若しくは発生した脆性亀裂の伝播を停止する特性を改善した高張力鋼板に関するものである。特に低温に曝される用途に使用される場合でも、HAZの靭性および母材(鋼材)の靭性に優れており、しかも良好な脆性亀裂発生抑制・停止特性を発揮する高張力鋼板に関するものである。尚、本発明は、上記鋼材の溶接方法まで限定するものではなく、サブマージアーク溶接、エレクトロガスアーク溶接等に適用できるが、以下では、HAZの靭性確保が困難であるといわれている大入熱の片面サブマージアーク溶接を施す場合を例に説明する。   The present invention mainly relates to the low temperature toughness of a portion affected by heat (hereinafter, sometimes referred to as “welding heat affected zone” or “HAZ”), and brittle cracks when welding steel plates as materials for ships, bridges and the like. The present invention relates to a high-strength steel sheet with improved properties for suppressing the generation or stopping the propagation of the generated brittle cracks. In particular, even when used in applications exposed to low temperatures, the present invention relates to a high-strength steel sheet that has excellent HAZ toughness and base metal (steel) toughness, and also exhibits excellent brittle cracking suppression and stopping characteristics. . The present invention is not limited to the above steel material welding method, and can be applied to submerged arc welding, electrogas arc welding, and the like. However, in the following, it is said that it is difficult to ensure the toughness of HAZ. A case where single-sided submerged arc welding is performed will be described as an example.

橋梁や船舶などに使用される鋼板に要求される特性は、近年益々厳しくなっており、とりわけ良好な靭性が求められている。これらの鋼板は、一般的に溶接にて接合されることが多いが、特にHAZは溶接時に熱影響を受けて靭性が劣化しやすいという問題がある。この靭性劣化は溶接時の入熱量が大きくなるほど顕著に現れ、その原因は溶接時の入熱量が大きくなるとHAZの冷却速度が遅くなり、焼入性が低下して粗大な島状マルテンサイトが生成することにあると考えられている。従ってHAZの靭性を改善するには、溶接時の入熱量を極力抑えればよいと考えられるが、溶接作業効率を高める上では、例えばエレクトロガス溶接、エレクトロスラグ溶接、サブマージ溶接などの大入熱溶接法の採用が望まれる。   The properties required for steel plates used in bridges and ships are becoming increasingly severe in recent years, and particularly good toughness is required. In general, these steel plates are often joined by welding. In particular, HAZ is affected by heat during welding and has a problem that toughness tends to deteriorate. This deterioration in toughness becomes more noticeable as the heat input during welding increases, and the cause is that the larger the heat input during welding, the slower the cooling rate of the HAZ, the lower the hardenability and the formation of coarse island martensite. It is thought that there is to do. Therefore, in order to improve the toughness of HAZ, it is considered that the heat input during welding should be suppressed as much as possible. However, in order to increase the welding work efficiency, for example, large heat input such as electrogas welding, electroslag welding, submerged welding, etc. Adoption of a welding method is desired.

近年では、海洋構造物やLPG等の液化ガスを貯蔵する低温用タンク等を短期間で製造すべく、例えば入熱量が50〜200kJ/cmにも及ぶ大入熱の片面サブマージアーク溶接施工が広く採用されている。しかし、該溶接は、施工の高能率化を実現できる反面、溶接により形成されるHAZの靭性を安定して確保することが難しく、低入熱による多層溶接を適用して製造しなければならないことも多々ある。従って、上記低温用タンク等の製造に、高能率施工が可能な上記大入熱溶接法が採用され、且つ−60℃程度の低温であっても、HAZの靭性に優れている鋼板が求められている。   In recent years, single-sided submerged arc welding with large heat input, for example, with a heat input of 50 to 200 kJ / cm, has been widely used to produce marine structures and low-temperature tanks for storing liquefied gas such as LPG in a short period of time. It has been adopted. However, while this welding can realize high efficiency in construction, it is difficult to stably secure the toughness of the HAZ formed by welding, and it must be manufactured by applying multilayer welding with low heat input. There are many. Accordingly, a steel sheet having high HAZ toughness is required for manufacturing the low-temperature tank and the like, in which the high heat input welding method capable of high-efficiency construction is adopted, and even at a low temperature of about −60 ° C. ing.

これまでにも、上記HAZの低温靭性を改善すべく種々の方法が提案されている。例えば特許文献1、特許文献2には、TiN、Alオキサイド等のピン止め粒子によりオーステナイト粒の粗大化を抑制することでHAZ靭性を改善する方法が提案されている。また、特許文献3、特許文献4には、オーステナイト粒内にフェライト変態核を多数存在させることにより結晶粒の微細化を図る技術が示されている。具体的には、TiN、MnS、BN、Tiオキサイド等をフェライト変態核として利用することにより結晶粒の微細化を達成し、HAZの低温靭性の改善を図っている。   Until now, various methods have been proposed to improve the low temperature toughness of the HAZ. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a method for improving HAZ toughness by suppressing the austenite grain coarsening by pinning particles such as TiN and Al oxide. Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a technique for miniaturizing crystal grains by making many ferrite transformation nuclei exist in austenite grains. Specifically, the use of TiN, MnS, BN, Ti oxide or the like as ferrite transformation nuclei achieves refinement of crystal grains and improves the low temperature toughness of HAZ.

しかし上記いずれの方法においても、大入熱の片面サブマージアーク溶接を行った場合には、TiN等の析出物がかなり固溶し、その後の結晶粒粗大化等を抑制することが難しいことから、−60℃程度での低温で優れたHAZの靭性(以下、「HAZの低温靭性」、または単に「HAZ靭性」ということがある)を確保するには、更なる改善が必要であると思われる。   However, in any of the above methods, when performing single-sided submerged arc welding with high heat input, precipitates such as TiN are considerably dissolved, and it is difficult to suppress subsequent grain coarsening, In order to secure excellent HAZ toughness (hereinafter sometimes referred to as “HAZ toughness” or simply “HAZ toughness”) at a low temperature of about −60 ° C., further improvement is considered necessary. .

一方、構造物としての安全性を確保するには、鋼材内で脆性破壊による亀裂が発生するのを抑制すること[以下、「脆性亀裂抑制特性」またはCTOD(Crack−Tip Opening Displacement)特性ということがある]が望まれる。脆性亀裂が発生すれば構造物自体が破壊するからである。ところが脆性亀裂の発生を抑制しつつ(以下、こうした特性を「脆性亀裂発生抑制特性」ということがある)、大入熱溶接時のHAZ靭性を向上させた高張力鋼板は今まで知られていない。   On the other hand, in order to ensure safety as a structure, it is necessary to suppress the occurrence of cracks due to brittle fracture in steel [hereinafter referred to as “brittle crack suppression characteristics” or CTOD (Crac-Tip Opening Displacement) characteristics. Is desired]. This is because if a brittle crack occurs, the structure itself is destroyed. However, a high-strength steel sheet that has improved the HAZ toughness during high heat input welding while suppressing the occurrence of brittle cracks (hereinafter, these characteristics are sometimes referred to as “brittle crack occurrence suppression characteristics”) has not been known so far. .

また脆性亀裂が発生しても脆性亀裂の伝播を停止させ、脆性亀裂の伝播領域を最小限に抑えること(以下、「脆性亀裂停止特性」ということがある)も重要な要件である。発生した脆性亀裂が広範囲に亘って伝播すれば、構造物自体の破壊につながるからである。ところが発生した脆性亀裂の伝播を抑制しつつ、大入熱溶接時のHAZ靭性を向上させた高張力鋼板についても今まで知られていない。   In addition, even if a brittle crack occurs, it is also an important requirement to stop the propagation of the brittle crack and to minimize the propagation region of the brittle crack (hereinafter, sometimes referred to as “brittle crack stop characteristic”). This is because if the generated brittle crack propagates over a wide range, the structure itself is destroyed. However, a high-tensile steel sheet that has improved the HAZ toughness during high heat input welding while suppressing the propagation of the brittle cracks that have occurred is not known.

こうしたことから、大入熱溶接後のHAZ靭性と、脆性亀裂発生抑制特性若しくは脆性亀裂停止特性に優れた鋼板の実現が望まれているのが実情である。
特公昭55−026164号公報 特許第2950076号公報 特公平07−068577号公報 特公平05−017300号公報
For these reasons, there is a demand for the realization of a steel sheet having excellent HAZ toughness after high heat input welding and brittle crack initiation suppressing characteristics or brittle crack stopping characteristics.
Japanese Patent Publication No. 55-026164 Japanese Patent No. 2950076 Japanese Patent Publication No. 07-068577 Japanese Patent Publication No. 05-017300

本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、大入熱で溶接を行った場合にもHAZおよび母材の低温靭性に優れると共に、母材(鋼板)の脆性亀裂発生抑制特性若しくは脆性亀裂停止特性にも優れた高張力鋼板を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the purpose thereof is excellent in low temperature toughness of HAZ and base metal even when welding is performed with high heat input, and brittleness of base material (steel plate). An object of the present invention is to provide a high-strength steel sheet that is excellent in crack generation suppressing characteristics or brittle crack stopping characteristics.

上記目的を達成し得た本発明の高張力鋼板とは、C:0.03〜0.09%(「質量%」の意味、以下同じ)、Si:0.01〜0.25%、Mn:1.20〜1.60%、P:0.010%以下(0%を含まない)、S:0.003%以下(0%を含まない)、Al:0.02〜0.04%、Nb:0.005〜0.016%、B:0.0006〜0.0020%、N:0.0045〜0.0090%、Ti:0.008〜0.020%を夫々含有すると共に、下記式(1)を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、且つ厚みt(mm)の鋼板の圧延方向に平行で、鋼板表面に対して垂直な面の金属組織を観察したときに、下記(a)〜(c)を満足する点に要旨を有するものであり、こうした要件を満足させることによって溶接熱影響部の低温靭性と共に脆性亀裂発生抑制特性も優れた高張力鋼板が実現できる。
(a)フェライト面積率が75%以上、
(b)t/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径が20.0μm以下、
(c)t/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が1.6以下。
−20≦(B−NT/1.3)≦10 …(1)
{式中、BはB含有量(質量ppm)を示す。
またNTは、
N(N含有量、単位:質量ppm)とTi(Ti含有量、単位:質量ppm)の関係が、
(N−Ti/3.4)≧0である場合には、NT=(N−Ti/3.4)、
(N−Ti/3.4)<0である場合には、NT=0を示す}
The high-strength steel sheet of the present invention that has achieved the above object is C: 0.03 to 0.09% (meaning “mass%”, the same shall apply hereinafter), Si: 0.01 to 0.25%, Mn : 1.20 to 1.60%, P: 0.010% or less (not including 0%), S: 0.003% or less (not including 0%), Al: 0.02 to 0.04% Nb: 0.005-0.016%, B: 0.0006-0.0020%, N: 0.0045-0.0090%, Ti: 0.008-0.020%, When the following microstructure (1) is satisfied, the balance is iron and inevitable impurities, and the metal structure of the plane perpendicular to the steel sheet surface is observed in parallel with the rolling direction of the steel sheet having a thickness t (mm), It has a gist in the point of satisfying (a) to (c), and welding heat is satisfied by satisfying these requirements. High tensile steel brittle cracking inhibiting properties were also excellent with low temperature toughness of the sounding portion can be realized.
(A) The ferrite area ratio is 75% or more,
(B) The average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position is 20.0 μm or less,
(C) The average aspect ratio of ferrite grains at the t / 4 position is 1.6 or less.
−20 ≦ (B-NT / 1.3) ≦ 10 (1)
{In formula, B shows B content (mass ppm).
NT is
The relationship between N (N content, unit: mass ppm) and Ti (Ti content, unit: mass ppm) is
When (N-Ti / 3.4) ≧ 0, NT = (N-Ti / 3.4),
(N-Ti / 3.4) <0 indicates NT = 0}

上記目的を達成し得る本発明の高張力鋼板の他の構成は、上記のような化学成分組成を満足し[前記式(1)の要件も満足する]、且つ厚みt(mm)の鋼材の金属組織を観察したときに、鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径が25μm以下である点に要旨を有するものであり、こうした要件を満足させることによって溶接熱影響部の低温靭性と共に脆性亀裂停止特性をも優れた高張力鋼板が実現できる。   Another structure of the high-strength steel sheet of the present invention that can achieve the above object satisfies the above-mentioned chemical composition (which satisfies the requirement of the above formula (1)) and has a thickness t (mm). When observing the metal structure, it has a gist in that the average grain size of the ferrite grains in the region from the steel sheet surface to the t / 100 position is 25 μm or less. It is possible to realize a high-tensile steel sheet having excellent low-temperature toughness and brittle crack stopping characteristics.

本発明の鋼材には、必要によって、更に、Cu:0.5%以下(0%を含まない)、Ni:0.8%以下(0%を含まない)、およびV:0.05%以下(0%を含まない)よりなる群から選択される1種以上を、下記式(2)を満たすように含んでいてもよく、更にはCa:0.003%以下(0%を含まない)を含んでいてもよい。
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4 …(2)
{式中、Cu、Ni、Nb、Vは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}
In the steel material of the present invention, if necessary, Cu: 0.5% or less (not including 0%), Ni: 0.8% or less (not including 0%), and V: 0.05% or less One or more selected from the group consisting of (not including 0%) may be included so as to satisfy the following formula (2), and further Ca: 0.003% or less (not including 0%) May be included.
(Cu + Ni + 60Nb + 20V) ≦ 1.4 (2)
{Wherein Cu, Ni, Nb, and V represent the content (% by mass) of each element}

本発明によれば、鋼板に大入熱の溶接を施した場合でも、HAZは約−60℃で優れた靭性を示すことから、海洋構造物やLPG等の液化ガスを貯蔵する低温用タンク等の製造に、例えば大入熱の片面サブマージアーク溶接法を採用でき、上記海洋構造物等をより短期間で製造することができ、しかも脆性亀裂発生抑制・停止特性にも優れるので構造部材の安全性を高めることができる。   According to the present invention, even when high heat input welding is performed on a steel plate, HAZ exhibits excellent toughness at about −60 ° C., and therefore, a low temperature tank for storing liquefied gas such as offshore structures and LPG, etc. For example, a single-sided submerged arc welding method with high heat input can be used for the manufacture of the above, and the above-mentioned offshore structures and the like can be manufactured in a shorter period of time. Can increase the sex.

本発明者は、大入熱の溶接を施した場合に、特にHAZの低温靭性に優れる高張力鋼板を得るべく鋭意研究を行った。
その結果、
(i)Cを0.09%以下、Siを0.25%以下と比較的低めに設定した上で、規定量のB、NおよびTiのバランスを最適化し、且つ一定量のNbを添加すれば、オーステナイト粒界からの粗大なフェライト(以下、単に「粒界フェライト」ということがある)の生成が十分に抑制され、オーステナイト粒内の結晶粒微細化を達成できる、
(ii)更には、強度をより高めるべくCu、Ni、Vを添加する場合に、このCu、Ni、VとNbの含有量を総合的に制御すれば、HAZ靭性の劣化を抑制できる、
との着想のもとでその具体的方法を見出した。
The present inventor has intensively studied to obtain a high-strength steel sheet that is particularly excellent in low temperature toughness of HAZ when welding with high heat input is performed.
as a result,
(I) The balance of C, 0.09% or less and Si, 0.25% or less are set relatively low, the balance between the specified amount of B, N and Ti is optimized, and a certain amount of Nb is added. For example, the generation of coarse ferrite from the austenite grain boundary (hereinafter sometimes simply referred to as “grain boundary ferrite”) is sufficiently suppressed, and the grain refinement within the austenite grain can be achieved.
(Ii) Furthermore, when Cu, Ni, and V are added to further increase the strength, if the contents of the Cu, Ni, V, and Nb are comprehensively controlled, deterioration of the HAZ toughness can be suppressed.
The specific method was found based on the idea.

まず本発明では、個々の規定量のB、NおよびTiのバランスを最適化して固溶B量の最適化を厳密に図ることにより、オーステナイト粒内の結晶粒を微細化でき、その結果としてHAZの低温靭性を格段に高めることができた点に特徴がある。   First, in the present invention, by optimizing the balance of individual prescribed amounts of B, N, and Ti and rigorously optimizing the amount of dissolved B, the crystal grains in the austenite grains can be refined, and as a result, HAZ It is characterized in that the low-temperature toughness of can be greatly improved.

図1は、0.06%C−0.20%Si−1.4%Mn−0.03%Al−0.010%Nbを基本成分とし、B、NおよびTiをそれぞれ後述する規定範囲内で変化させ、(B−NT/1.3){BはB含有量(質量ppm)、NTは、N(N含有量、単位:質量ppm)とTi(Ti含有量、単位:質量ppm)の関係が、
(N−Ti/3.4)≧0である場合には、NT=(N−Ti/3.4)、
(N−Ti/3.4)<0である場合には、NT=0を示す。
以下、式(1)についても同じ}
を種々の値とした鋼板を用いて、熱サイクル試験を行い、HAZの低温靭性(vE-60)を後述する実施例の通り測定し、これらの結果を整理したものである。尚、熱サイクル試験は、溶接入熱:60kJ/cm(板厚12mm)を想定して、1400℃×5秒に加熱保持後、800℃から500℃までを150秒で冷却した。
FIG. 1 shows that 0.06% C-0.20% Si-1.4% Mn-0.03% Al-0.010% Nb is a basic component, and B, N, and Ti are within the specified ranges described later. (B-NT / 1.3) {B is B content (mass ppm), NT is N (N content, unit: mass ppm) and Ti (Ti content, unit: mass ppm) Relationship
When (N-Ti / 3.4) ≧ 0, NT = (N-Ti / 3.4),
When (N-Ti / 3.4) <0, NT = 0 is indicated.
The same applies to equation (1) below}
A heat cycle test was performed using steel sheets having various values of and the low temperature toughness (vE- 60 ) of HAZ was measured as described in the examples described later, and these results were organized. In the thermal cycle test, welding heat input: 60 kJ / cm (plate thickness 12 mm) was assumed, and after heating and holding at 1400 ° C. × 5 seconds, cooling from 800 ° C. to 500 ° C. was performed in 150 seconds.

この図1より、HAZの低温靭性として、vE-60:100J以上を達成させるには、下記式(1)に示す通り、(B−NT/1.3)の値が−20ppm以上、10ppm以下の範囲に収まるようにする必要があることが分かる。
−20≦(B−NT/1.3)≦10 …(1)
From FIG. 1, in order to achieve a low temperature toughness of HAZ of vE- 60 : 100 J or more, as shown in the following formula (1), the value of (B-NT / 1.3) is -20 ppm or more and 10 ppm or less. It is understood that it is necessary to make it fall within the range.
−20 ≦ (B-NT / 1.3) ≦ 10 (1)

上記式(1)の通り、B、NおよびTiのバランスを最適化することで、オーステナイト粒内の粒界に存在する固溶Bにより、粒界フェライトの粗大化を抑制し、且つ粒界からのフェライトサイドプレートの生成も抑制するといった効果、およびBNのフェライト変態核としての効果を最大限に発揮し得たものと考えられる。   As shown in the above formula (1), by optimizing the balance of B, N and Ti, the solid solution B existing at the grain boundary in the austenite grain suppresses the coarsening of the grain boundary ferrite, and from the grain boundary. It is considered that the effect of suppressing the formation of the ferrite side plate and the effect of BN as the ferrite transformation nucleus could be maximized.

上記の通りB、NおよびTiのバランスを最適化してHAZの低温靭性を確実に高めると共に、母材(鋼板)の強度等を確保するには、上記B、N、Tiの含有量をそれぞれ所定の範囲内とする必要がある。   As described above, in order to optimize the balance of B, N, and Ti to reliably increase the low temperature toughness of HAZ and to ensure the strength of the base material (steel plate), the contents of B, N, and Ti are respectively specified. Must be within the range.

本発明の鋼板では、その鋼材としての基本的特性を満足させるために、C、Si、Mn、P、S、Al等の基本成分の他、前記式(1)に関与する成分であるB、N、Ti等も適切に調整する必要があるが、まずB,N,Ti等の範囲限定理由は次の通りである。   In the steel sheet of the present invention, in order to satisfy the basic characteristics as the steel material, in addition to basic components such as C, Si, Mn, P, S, and Al, B, which is a component related to the formula (1), N, Ti, etc. need to be adjusted appropriately. The reasons for limiting the range of B, N, Ti, etc. are as follows.

[B:0.0006〜0.0020%]
Bは、BNを生成することによりHAZ靭性に有害な固溶Nを固定する上、粒内フェライトの生成を促進する作用を有する。また固溶Bは、粒界フェライトの粗大化およびフェライトサイドプレートの生成を抑制し、オーステナイト粒内の結晶粒を微細化する効果も有する。該作用効果を十分発揮させるには、Bを0.0006%以上含有させる必要がある。一方、Bが多過ぎると、過剰の固溶Bの作用により結晶が一定方向に形成され、HAZ靭性が却って劣化する。よってB含有量は、0.0020%以下に抑える。尚、B含有量の好ましい下限は0.0008%であり、好ましい上限は0.0018%である。
[B: 0.0006 to 0.0020%]
B fixes solute N which is harmful to HAZ toughness by generating BN, and also has an effect of promoting the formation of intragranular ferrite. Solid solution B also has the effect of suppressing the coarsening of grain boundary ferrite and the formation of ferrite side plates, and making the crystal grains in the austenite grains finer. In order to fully exhibit this effect, it is necessary to contain B 0.0006% or more. On the other hand, when there is too much B, a crystal | crystallization is formed in a fixed direction by the effect | action of excess solute B, and HAZ toughness deteriorates on the contrary. Therefore, the B content is limited to 0.0020% or less. In addition, the minimum with preferable B content is 0.0008%, and a preferable upper limit is 0.0018%.

[N:0.0045〜0.0090%]
Nは、TiやAl等の元素と窒化物を形成してHAZ靭性を向上させる元素であるため、0.0045%以上(好ましくは0.0060%以上)含んでいてもよい。尚、固溶Nは、HAZ靭性を劣化させる原因となる。全窒素量の増加により、先述の窒化物は増加するが固溶Nも過剰となるため、本発明ではN含有量を0.0090%以下に抑える。
[N: 0.0045 to 0.0090%]
N is an element that forms nitrides with elements such as Ti and Al to improve the HAZ toughness, and therefore may be contained in an amount of 0.0045% or more (preferably 0.0060% or more). In addition, solid solution N becomes a cause of degrading HAZ toughness. By increasing the total nitrogen amount, the above-mentioned nitride increases, but solid solution N also becomes excessive. Therefore, in the present invention, the N content is suppressed to 0.0090% or less.

[Ti:0.008〜0.020%]
Tiは、TiN系析出物を生成して粒内フェライトの生成を促進すると共に、オーステナイト粒の粗大化抑制にも有効な元素である。また、高強度化に寄与する元素でもある。こうした作用を有効に発揮させるには、Tiを0.008%以上含有させる必要があり、好ましくは0.012%以上である。しかし、Tiを過剰に含有させると、却ってHAZ靭性の低下を招くため0.020%以下とする。
[Ti: 0.008 to 0.020%]
Ti is an element that generates TiN-based precipitates and promotes the formation of intragranular ferrite, and is also effective in suppressing austenite grain coarsening. It is also an element contributing to high strength. In order to exert such an action effectively, it is necessary to contain Ti by 0.008% or more, and preferably 0.012% or more. However, if Ti is excessively contained, the HAZ toughness is reduced instead, so the content is made 0.020% or less.

本発明では、上記の通り、個々の規定量のB、Ti、Nのバランスを最適化すると共に、一定量のNbを添加する。Nbは、粗大な粒界フェライトの生成を十分に抑制し、オーステナイト粒内の結晶粒微細化を達成させるのに有用な元素である。本発明では、この様な効果を十分発揮させるべくNbを0.005%以上含有させる。しかし過剰に含まれていると、硬質相のMA(Martensite−Austenite constituent)が生成し易く、また結晶が一定方向に形成され、HAZ靭性の劣化を招くので、0.016%以下に抑える。   In the present invention, as described above, the balance of individual prescribed amounts of B, Ti, and N is optimized, and a certain amount of Nb is added. Nb is an element useful for sufficiently suppressing the formation of coarse grain boundary ferrite and achieving crystal grain refinement in the austenite grains. In the present invention, Nb is contained in an amount of 0.005% or more in order to sufficiently exhibit such an effect. However, if contained excessively, hard phase MA (Martensite-Austenite constituent) is easily generated, crystals are formed in a certain direction, and the HAZ toughness is deteriorated, so that it is suppressed to 0.016% or less.

HAZの低温靭性をより確実に高めるには、更にC、Siを低減させることが有効である。本発明では、硬質相であるMAのHAZにおける生成を抑制し、約−60℃でのHAZ靭性を確保すべく、C量を0.09%以下に抑える。一方、Cは、鋼板の強度確保に必須の元素でもあることから、0.03%以上含有させる。   In order to increase the low temperature toughness of HAZ more reliably, it is effective to further reduce C and Si. In this invention, in order to suppress the production | generation in HAZ of MA which is a hard phase, and to ensure the HAZ toughness at about -60 degreeC, C amount is suppressed to 0.09% or less. On the other hand, C is an element essential for securing the strength of the steel sheet, so 0.03% or more is contained.

更に、Siも0.25%以下に低減することにより、MAの生成を十分に抑制でき、HAZの低温靭性を容易に確保することができる。一方、Siは、溶鋼の脱酸に使用されると共に強度向上に有効に作用する元素であるため、0.01%以上含まれていてもよく、好ましくは0.05%以上含有させる。   Furthermore, by reducing Si to 0.25% or less, the formation of MA can be sufficiently suppressed, and the low temperature toughness of HAZ can be easily ensured. On the other hand, since Si is an element that is used for deoxidation of molten steel and effectively acts to improve the strength, it may be contained in an amount of 0.01% or more, preferably 0.05% or more.

尚、上記の通りHAZ靭性を確実に高めると共に、母材(鋼板)の強度や靭性等その他の特性を具備させるには、上記以外の成分の含有量を下記範囲内とする必要がある。   In addition, as described above, in order to reliably increase the HAZ toughness and to have other properties such as strength and toughness of the base material (steel plate), it is necessary to set the content of components other than the above within the following range.

[Mn:1.20〜1.60%]
Mnは、SをMnSとして捕捉し、SによるHAZ靭性の劣化を抑制するのに有用な元素である。また、焼入れ性を高めて鋼板の高強度化(高引張強度TS化と高降伏強度YS化)に寄与する元素でもある。こうした作用を有効に発揮させるには、Mnを1.20%以上含有させる必要がある。しかし、Mn含有量が過剰になるとHAZ靭性が却って劣化するため、1.60%以下に抑える。
[Mn: 1.20 to 1.60%]
Mn is an element useful for capturing S as MnS and suppressing degradation of HAZ toughness due to S. It is also an element that contributes to increasing the hardenability (high tensile strength TS and high yield strength YS) by increasing the hardenability. In order to exhibit such an action effectively, it is necessary to contain 1.20% or more of Mn. However, if the Mn content is excessive, the HAZ toughness deteriorates on the contrary, so it is suppressed to 1.60% or less.

[P:0.010%以下(0%を含まない)]
Pは、HAZ靭性を劣化させる元素であるため極力低減する必要があり、本発明では0.010%以下に抑える。
[P: 0.010% or less (excluding 0%)]
P is an element that deteriorates the HAZ toughness, so it is necessary to reduce it as much as possible. In the present invention, P is suppressed to 0.010% or less.

[S:0.003%以下(0%を含まない)]
Sは、粗大な硫化物を生成してHAZ靭性を劣化させる元素である。よって極力低減する必要があり、本発明では0.003%以下に抑える。
[S: 0.003% or less (excluding 0%)]
S is an element that generates coarse sulfides and degrades the HAZ toughness. Therefore, it is necessary to reduce as much as possible, and in the present invention, it is suppressed to 0.003% or less.

[Al:0.02〜0.04%]
Alは、脱酸剤として使用されると共に、AlN系析出物を生成して大入熱溶接時のHAZ靭性を向上させる元素であり、本発明では0.02%以上含有させる。しかし、Al含有量が過剰になると、アルミナ等の酸化物系介在物が増大すると共に、MAの生成が促進されHAZ靭性が劣化するので、0.04%以下に抑える。
[Al: 0.02-0.04%]
Al is an element that is used as a deoxidizer and that also generates AlN-based precipitates to improve the HAZ toughness during high heat input welding. In the present invention, Al is contained in an amount of 0.02% or more. However, when the Al content is excessive, oxide inclusions such as alumina increase and MA formation is promoted to deteriorate the HAZ toughness. Therefore, the Al content is suppressed to 0.04% or less.

本発明で規定する含有元素は上記の通りであって、残部は鉄および不可避不純物であり、該不可避不純物として、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素の混入が許容され得る。また、更に下記元素を積極的に含有させることも可能である。   The contained elements specified in the present invention are as described above, and the balance is iron and unavoidable impurities, and as the unavoidable impurities, mixing of elements brought in depending on the situation of raw materials, materials, manufacturing facilities, etc. can be allowed. Further, it is possible to further contain the following elements.

[Cu:0.5%以下(0%を含まない)、Ni:0.8%以下(0%を含まない)、およびV:0.05%以下(0%を含まない)よりなる群から選択される1種以上(但し、下記式(2)の範囲内とする)]
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4 …(2)
{式中、Cu,Ni,NbおよびVは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}
[From the group consisting of Cu: 0.5% or less (not including 0%), Ni: 0.8% or less (not including 0%), and V: 0.05% or less (not including 0%) 1 or more types selected (however, within the range of the following formula (2))]
(Cu + Ni + 60Nb + 20V) ≦ 1.4 (2)
{Wherein Cu, Ni, Nb and V represent the content (mass%) of each element}

Cu、NiおよびVは、いずれも鋼板の強度確保に有用な元素である。Cuは、固溶強化および析出強化により強度(引張強さTSと降伏強さYS)を高めるのに有効な元素である。しかし、過剰に含有させると、熱間加工性を阻害させるため0.5%以下に抑える。   Cu, Ni and V are all useful elements for securing the strength of the steel sheet. Cu is an element effective for increasing the strength (tensile strength TS and yield strength YS) by solid solution strengthening and precipitation strengthening. However, if excessively contained, the hot workability is inhibited, so the content is suppressed to 0.5% or less.

Niは、鋼板の強度と靭性を同時に向上させる元素である。こうした作用を有効に発揮させるには、0.2%以上含有させることが好ましい。しかし、過剰に含有させるとコストアップとなるため0.8%以下に抑える。   Ni is an element that simultaneously improves the strength and toughness of the steel sheet. In order to exhibit such an action effectively, it is preferable to contain 0.2% or more. However, if it is excessively contained, the cost is increased, so the content is suppressed to 0.8% or less.

Vは、鋼板の焼入れ性を高めて高強度を確保すると共に、焼戻し軟化抵抗を高めるのに有用な元素である。しかし、過剰に含有させると、HAZ靭性が劣化するため0.05%以下に抑える。   V is an element useful for enhancing the hardenability of the steel sheet to ensure high strength and for increasing the temper softening resistance. However, if excessively contained, the HAZ toughness deteriorates, so the content is limited to 0.05% or less.

また本発明では、前述の通りNbを0.016%以下に抑制すると共に、Cu、Ni、NbおよびVの含有量を下記式(2)の通り制限することにより、Cu、NiおよびVよりなる群から選択される1種以上を含有させる場合であっても、優れたHAZ靭性を確保することができる。   Further, in the present invention, as described above, Nb is suppressed to 0.016% or less, and the contents of Cu, Ni, Nb and V are restricted as shown in the following formula (2), thereby comprising Cu, Ni and V. Even when one or more selected from the group is contained, excellent HAZ toughness can be ensured.

図2は、0.06%C−0.20%Si−1.4%Mn−0.03%Al−0.014Ti−0.0014%B−0.0065%Nを基本成分とし、Cu:0.5%以下、Ni:0.8%以下、およびV:0.05%以下よりなる群から選択される1種以上と規定量のNbを、(Cu+Ni+60Nb+20V)が種々の値となるよう含んだ鋼板を用いて、熱サイクル試験を行い、HAZの低温靭性(vE-60)を後述する実施例の通り測定し、これらの結果を整理したものである。尚、熱サイクル試験は、溶接入熱:60kJ/cm(板厚12mm)を想定して、1400℃×5秒に加熱保持後、800℃から500℃までを150秒で冷却したものである。 FIG. 2 shows that 0.06% C-0.20% Si-1.4% Mn-0.03% Al-0.014Ti-0.0014% B-0.0065% N as a basic component, Cu: One or more selected from the group consisting of 0.5% or less, Ni: 0.8% or less, and V: 0.05% or less, and a specified amount of Nb, including (Cu + Ni + 60Nb + 20V) having various values. A heat cycle test was conducted using a steel plate, and the low temperature toughness (vE- 60 ) of HAZ was measured as described in Examples below, and these results were arranged. The heat cycle test was conducted by heating at 1400 ° C. × 5 seconds and then cooling from 800 ° C. to 500 ° C. in 150 seconds assuming welding heat input: 60 kJ / cm (plate thickness 12 mm).

この図2より、Cu:0.5%以下、Ni:0.8%以下およびV:0.05%以下よりなる群から選択される1種以上を含有させる場合、HAZの低温靭性としてvE-60:100J以上を達成させるには、下記式(2)に示す通り、(Cu+Ni+60Nb+20V)の値が1.4%以下となるようにする必要があることが分かる。Nbを0.016%以下に抑制すると共に、上記の通りCu、Ni、Nb、Vの含有量を総合的に制限することにより、硬質相であるMAの生成を抑制して、優れたHAZ靭性を確保することができる。
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4(%) …(2)
{式中、Cu、Ni、Nb、Vは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}
From FIG. 2, when one or more selected from the group consisting of Cu: 0.5% or less, Ni: 0.8% or less, and V: 0.05% or less is contained, vE as the low temperature toughness of HAZ. It can be seen that in order to achieve 60 : 100 J or more, the value of (Cu + Ni + 60Nb + 20V) needs to be 1.4% or less as shown in the following formula (2). While suppressing Nb to 0.016% or less and comprehensively limiting the contents of Cu, Ni, Nb, and V as described above, the formation of MA, which is a hard phase, is suppressed and excellent HAZ toughness is achieved. Can be secured.
(Cu + Ni + 60Nb + 20V) ≦ 1.4 (%) (2)
{Wherein Cu, Ni, Nb, and V represent the content (% by mass) of each element}

[Ca:0.003%以下(0%を含まない)]
Caは、HAZ靭性に悪影響を及ぼすSをCaSとして固定すると共に、非金属介在物を粒状に形態制御して靭性を向上させるのに有効な元素である。この様な効果を十分発揮させるには、Caを0.0010%以上含有させることが好ましいが、過剰に含有させても、これらの効果は飽和しHAZ靭性が却って劣化する。よってCa含有量は、0.003%以下とすることが好ましい。
[Ca: 0.003% or less (excluding 0%)]
Ca is an element effective for fixing S, which adversely affects HAZ toughness, as CaS, and for improving the toughness by controlling the form of nonmetallic inclusions in a granular form. In order to exert such effects sufficiently, it is preferable to contain 0.0010% or more of Ca, but even if Ca is contained excessively, these effects are saturated and the HAZ toughness deteriorates. Therefore, the Ca content is preferably 0.003% or less.

上記のように化学成分組成を満足する鋼板では、HAZ靭性が良好になるのであるが、こうしたHAZ靭性を劣化させることなく、脆性亀裂の発生を抑制する特性を改善するための要件についても検討した。その結果、厚みt(mm)の鋼材について、圧延方向に平行で且つ鋼材表面に対して垂直な面の金属組織を観察したときに、(a)フェライト面積率が75%以上で、(b)t/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径が20.0μm以下で、(c)t/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が2.0以下であれば、鋼板の脆性亀裂の発生を抑制する特性を改善することができると共に、上記HAZ靭性も劣化させないことが明らかになった。以下、このように規定した理由について詳述する。   As described above, the steel sheet satisfying the chemical composition has good HAZ toughness. However, the requirements for improving the characteristics for suppressing the occurrence of brittle cracks without degrading the HAZ toughness were also examined. . As a result, for a steel material having a thickness t (mm), when the metal structure of the plane parallel to the rolling direction and perpendicular to the steel material surface was observed, (a) the ferrite area ratio was 75% or more, (b) If the average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position is 20.0 μm or less and (c) the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 4 position is 2.0 or less, the occurrence of brittle cracks in the steel sheet is suppressed. It has been clarified that the above-described properties can be improved and the HAZ toughness is not deteriorated. Hereinafter, the reason for this definition will be described in detail.

本発明に係る高張力鋼板の金属組織は、鋼板の強度を確保するためにフェライトを主体とする。フェライト主体とは、鋼板に占めるフェライト分率が75面積%以上であることを意味し、鋼板断面の金属組織を観察したときに、フェライトの面積率が75%以上であればよい。フェライトの面積率は、好ましくは80%以上であり、より好ましくは85%以上である。   The metal structure of the high-tensile steel plate according to the present invention is mainly composed of ferrite in order to ensure the strength of the steel plate. “Ferrite main body” means that the ferrite fraction in the steel sheet is 75% by area or more, and when the metal structure of the cross section of the steel sheet is observed, the ferrite area ratio may be 75% or more. The area ratio of ferrite is preferably 80% or more, and more preferably 85% or more.

上記金属組織の残部は、第二相として、パーライトやベイナイト、マルテンサイト等が生成していればよく、その種類は特に限定されない。第二相の面積率は25%未満であればよく、好ましくは20%未満、より好ましくは15%未満である。   The remainder of the metal structure is not particularly limited as long as pearlite, bainite, martensite, or the like is generated as the second phase. The area ratio of the second phase may be less than 25%, preferably less than 20%, more preferably less than 15%.

上記鋼板の金属組織は、フェライトを主体とする他、CTOD特性を改善するには、フェライト粒の円相当径とアスペクト比の両方を適切に調整することが重要である。即ち、本発明者らが、種々実験を繰返した結果、t/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径が20.0μm以下で、t/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が2.0以下であることが必要であることが判明した。   The metal structure of the steel sheet is mainly composed of ferrite, and in order to improve the CTOD characteristics, it is important to appropriately adjust both the equivalent circle diameter and the aspect ratio of the ferrite grains. That is, as a result of repeating various experiments by the present inventors, the average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position is 20.0 μm or less, and the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 4 position is 2.0 or less. It turned out to be necessary.

このことは後述する実施例から明らかであり、図3は、鋼板のt/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径とアスペクト比がCTOD特性に与える影響を示している。図3中、X軸はt/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径、Y軸はCTOD特性(δc-60℃)を示しており、□はt/2位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が1.6以下、○はt/2位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が1.6を超えて、2.0以下、△は同平均アスペクト比が2.0を超えるときの結果を夫々示している。 This is clear from the examples described later, and FIG. 3 shows the influence of the average equivalent circle diameter and aspect ratio of the ferrite grains on the CTOD characteristics at the t / 2 position of the steel sheet. In FIG. 3, the X axis shows the average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position, the Y axis shows the CTOD characteristics (δc- 60 ° C. ), and □ shows the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 2 position. 1.6 or less, ○ indicates that the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 2 position exceeds 1.6 and 2.0 or less, and Δ indicates the results when the average aspect ratio exceeds 2.0, respectively. Yes.

図4は、鋼板のt/4位置におけるフェライト粒の平均円相当径とアスペクト比がCTOD特性に与える影響を示している。図4中、X軸はt/4位置におけるフェライト粒の平均円相当径、Y軸はCTOD特性(δc-60℃)を示しており、○はt/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が2.0以下、●はt/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が2.0を超えるときの結果を夫々示している。 FIG. 4 shows the influence of the average equivalent circle diameter and aspect ratio of ferrite grains on the CTOD characteristics at the t / 4 position of the steel sheet. In FIG. 4, the X-axis shows the average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 4 position, the Y-axis shows the CTOD characteristics (δc- 60 ° C. ), and ◯ shows the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 4 position. 2.0 or less and ● indicate the results when the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 4 position exceeds 2.0, respectively.

図5は、鋼板中心部(t/2位置)からの相対位置とCTOD特性(δc-60℃)との関係を示したものである。図5中、X軸は鋼板中心部(t/2位置)を0%としたときの相対位置を示しており、例えば相対位置が25%とは、t/4位置を示すことになる。 FIG. 5 shows the relationship between the relative position from the center of the steel plate (t / 2 position) and the CTOD characteristics (δc -60 ° C ). In FIG. 5, the X-axis indicates the relative position when the steel plate center portion (t / 2 position) is 0%. For example, a relative position of 25% indicates the t / 4 position.

これらの結果から明らかなように、(1)t/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径が小さくなるほど、CTOD特性が改善される傾向(δc-60℃の数値が大きくなる傾向)を示すこと、(2)t/4位置におけるフェライト粒の平均円相当径が20.0μm以下で、且つ平均アスペクト比が2.0以下であれば、δc-60℃が0.20mm以上となり、CTOD特性を確実に改善できること、および(3)CTOD特性は鋼材中心部で低くなる傾向があるので、鋼板中心部でCTOD特性を管理すれば良いこと、等が分かる。 As is clear from these results, (1) CTOD characteristics tend to be improved (the value of δc- 60 ° C. tends to increase) as the average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position decreases. (2) If the average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 4 position is 20.0 μm or less and the average aspect ratio is 2.0 or less, δc −60 ° C. becomes 0.20 mm or more, and the CTOD characteristic is It can be seen that it can be reliably improved, and (3) the CTOD characteristics tend to be low at the center of the steel material, so that the CTOD characteristics should be managed at the center of the steel sheet.

こうした現象が生じる理由については次のように考えられる。即ち、脆性破壊では、結晶粒と結晶粒の境界(結晶粒界)が亀裂伝播の抵抗となるため、結晶粒界が密に存在していれば、脆性破壊自体が発生し難くなるし、微小な脆性破壊が発生したとしても亀裂が進展する方向に結晶粒界が密に存在していれば、亀裂の伝播も防止できる。ところがフェライト粒は圧延工程において圧延方向に伸びるため、フェライト粒のアスペクト比は大きくなる。そのため圧延方向にはフェライト粒の長径が揃い、板厚方向には短径が揃い易い。   The reason why this phenomenon occurs is considered as follows. That is, in brittle fracture, the boundary between crystal grains (crystal grain boundary) serves as resistance to crack propagation. Therefore, if the grain boundaries exist densely, brittle fracture itself is less likely to occur, Even if a brittle fracture occurs, the propagation of cracks can be prevented if the grain boundaries are densely present in the direction in which the cracks propagate. However, since the ferrite grains extend in the rolling direction in the rolling process, the aspect ratio of the ferrite grains increases. Therefore, the major axis of the ferrite grains is aligned in the rolling direction, and the minor axis is easily aligned in the plate thickness direction.

従って、板厚方向には結晶粒界が密に存在することになるが、圧延方向における結晶粒界は疎になるため、結晶粒界の密度にバラツキが生じ易く、脆性破壊が発生し易くなる。また、脆性破壊が一旦発生すると、粒界に沿って圧延方向に亀裂が伝播し易くなる。これに対し、フェライト粒の平均円相当径を小さくし、且つ平均アスペクト比を小さくすれば、結晶粒界の密度のバラツキは殆ど無くなるため、脆性破壊は発生し難く、たとえ発生したとしても結晶粒界が抵抗となり亀裂の伝播を防止することができる。   Therefore, although the crystal grain boundaries are densely present in the plate thickness direction, the crystal grain boundaries in the rolling direction are sparse, so the density of the crystal grain boundaries is likely to vary, and brittle fracture is likely to occur. . Further, once brittle fracture occurs, cracks easily propagate along the grain boundary in the rolling direction. On the other hand, if the average equivalent circle diameter of the ferrite grains is reduced and the average aspect ratio is reduced, there is almost no variation in the density of the crystal grain boundaries, so that brittle fracture hardly occurs. The boundary acts as a resistance and can prevent crack propagation.

本発明の鋼板では、フェライト粒の平均円相当径を20.0μm以下とし、フェライト粒の平均アスペクト比を2.0以下とする。平均円相当径を制御する位置は、鋼材の厚みをtとしたとき、t/2位置とする。脆性破壊は板厚の中央部付近で発生することが一般的に知られているため(前記図5参照)、t/2位置における組織を適切に制御することによって脆性破壊の発生を抑制できる。また平均アスペクト比を制御する位置は、鋼材の厚みをtとしたとき、t/4位置とする。これは、鋼板の平均的な特性を示す位置として選んだものである。   In the steel sheet of the present invention, the average equivalent circle diameter of the ferrite grains is 20.0 μm or less, and the average aspect ratio of the ferrite grains is 2.0 or less. The position where the average equivalent circle diameter is controlled is the t / 2 position where the thickness of the steel material is t. Since it is generally known that brittle fracture occurs near the center of the plate thickness (see FIG. 5), the occurrence of brittle fracture can be suppressed by appropriately controlling the structure at the t / 2 position. Further, the position where the average aspect ratio is controlled is the t / 4 position where the thickness of the steel material is t. This is selected as a position showing the average characteristics of the steel sheet.

板厚が厚くなるほど鋼板のt/2位置における温度やt/2位置に導入される歪みと、鋼材の表面近傍(例えば、t/4位置)における温度や導入される歪みに差が大きくなるため、t/2位置における温度を管理し、t/2位置における組織を適切に制御することによって、脆性亀裂の発生を抑制できる。   As the plate thickness increases, the difference between the temperature at the t / 2 position of the steel sheet and the strain introduced at the t / 2 position and the temperature near the surface of the steel material (for example, the t / 4 position) and the introduced strain increase. By controlling the temperature at the t / 2 position and appropriately controlling the structure at the t / 2 position, the occurrence of brittle cracks can be suppressed.

上記t/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径は、17.5μm以下であることが好ましく、より好ましくは16μm以下である。フェライト粒の平均円相当径の下限は特に規定されず、小さいほど好ましいが、小さくするには限界があるため、通常は7μm程度以上(特に10μm以上)である。尚、円相当径とは、フェライト粒を同一面積の円に換算したときの円の直径を意味する。   The average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position is preferably 17.5 μm or less, and more preferably 16 μm or less. The lower limit of the average equivalent circle diameter of the ferrite grains is not particularly specified and is preferably as small as possible, but is usually about 7 μm or more (particularly 10 μm or more) because there is a limit to the reduction. The equivalent circle diameter means the diameter of a circle when ferrite grains are converted into a circle having the same area.

一方、上記t/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比は、1.9以下であることが好ましく、より好ましくは1.8以下である。尚、フェライト粒のアスペクト比とは、フェライト粒の圧延方向における粒径(Dl)と板厚方向における粒径(Dt)の比(Dl/Dt)を意味する。   On the other hand, the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 4 position is preferably 1.9 or less, more preferably 1.8 or less. The aspect ratio of the ferrite grain means the ratio (Dl / Dt) of the grain diameter (Dl) in the rolling direction of the ferrite grain to the grain diameter (Dt) in the plate thickness direction.

上記フェライト粒の平均円相当径と平均アスペクト比は、例えば次に示す手順で算出できる。まず、鋼材のおもて面と裏面を含むと共に、圧延方向に平行で且つ鋼材表面(鋼材のおもて面)に対して垂直な面が露出するようにサンプルを切り出し、この露出面を研磨して鏡面仕上げする。   The average equivalent circle diameter and average aspect ratio of the ferrite grains can be calculated, for example, by the following procedure. First, a sample is cut out so that a surface that includes the front and back surfaces of the steel material is parallel to the rolling direction and is perpendicular to the steel surface (the front surface of the steel material), and this exposed surface is polished. And mirror finish.

露出面の研磨方法は特に限定されず、例えば、#150〜#1000までの湿式エメリー研磨紙を用いて研磨するか、それと同等の機能を有する研磨方法を用いて研磨すればよい。また、鏡面仕上げを行なう際には、ダイヤモンドスラリーなどの研磨剤を用いればよい。   The method for polishing the exposed surface is not particularly limited. For example, polishing may be performed using a wet emery polishing paper of # 150 to # 1000 or a polishing method having an equivalent function. In addition, when performing mirror finish, an abrasive such as diamond slurry may be used.

鏡面仕上げしたサンプルは3%ナイタール溶液を用いて腐食し、フェライト組織の結晶粒界を現出させた後、倍率を100倍または400倍として写真撮影し、画像解析装置に取り込む。いずれの倍率においても領域が1mm×1mm以上に相当するように画像を取り込む。   The mirror-finished sample is corroded using a 3% nital solution to reveal the grain boundary of the ferrite structure, and then photographed at a magnification of 100 or 400 and taken into an image analyzer. The image is captured so that the area corresponds to 1 mm × 1 mm or more at any magnification.

次に、画像解析装置において、粒界に囲まれたフェライト粒の領域(面積)を同等の面積を有する円に換算し、換算された円の直径をフェライト粒の円相当径と定義して円相当径を測定する。これを全ての観察視野について測定し、結果を平均することで平均円相当径を算出する。   Next, in the image analysis device, the ferrite grain region (area) surrounded by the grain boundary is converted into a circle having an equivalent area, and the diameter of the converted circle is defined as the equivalent circle diameter of the ferrite grain. Measure the equivalent diameter. This is measured for all observation visual fields, and the average is calculated by averaging the results.

一方、フェライト粒のアスペクト比については、上記粒界に囲まれたフェライト粒について、圧延方向の粒径Dlと板厚方向の粒径Dtを測定し、DlとDtの比(Dl/Dt)をアスペクト比として算出する。これを全ての観察視野について行い、結果を平均することで平均アスペクト比を算出する。   On the other hand, as for the aspect ratio of the ferrite grains, for the ferrite grains surrounded by the grain boundaries, the grain size Dl in the rolling direction and the grain size Dt in the plate thickness direction are measured, and the ratio of Dl to Dt (Dl / Dt) is determined. Calculate as aspect ratio. This is performed for all observation fields, and the average aspect ratio is calculated by averaging the results.

本発明の鋼板の金属組織をフェライト主体とすると共に、t/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径を20.0μm以下とし、t/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比を2.0以下にするには、鋳造して得られたスラブを1000〜1200℃に加熱した後、粗圧延し、次いでオーステナイト未再結晶温度域で仕上げ圧延すればよい。以下、順を追って説明する。   The metal structure of the steel sheet of the present invention is mainly composed of ferrite, the average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position is 20.0 μm or less, and the average aspect ratio of the ferrite grains at the t / 4 position is 2.0 or less. For this purpose, the slab obtained by casting is heated to 1000 to 1200 ° C., then roughly rolled, and then finish rolled in the austenite non-recrystallization temperature range. In the following, description will be given in order.

スラブを加熱する温度は1000〜1200℃とすることが好ましい。粗圧延およびそれに続く冷却後(自然放冷あるいは強制水冷)に得られるフェライト組織を微細化するためには、オーステナイト組織を圧延して再結晶させるのが有効である。オーステナイトの再結晶温度の下限は鋼材の化学成分組成にもよるが、通常850〜900℃であるため、この下限温度以上でオーステナイト組織を圧延して再結晶させるために、加熱温度は1000℃以上とするのがよい。しかし、1200℃を超えて加熱すると、初期のオーステナイト組織が粗大化し過ぎるため、こうしたオーステナイト組織を圧延して再結晶させてもオーステナイト組織を充分に微細化することが困難となる。従って加熱温度は1200℃以下とするのがよい。   It is preferable that the temperature which heats a slab shall be 1000-1200 degreeC. In order to refine the ferrite structure obtained after rough rolling and subsequent cooling (natural cooling or forced water cooling), it is effective to roll and recrystallize the austenite structure. Although the lower limit of the recrystallization temperature of austenite depends on the chemical composition of the steel material, it is usually 850 to 900 ° C. Therefore, in order to roll and recrystallize the austenite structure above this lower temperature, the heating temperature is 1000 ° C. or higher. It is good to do. However, if the temperature exceeds 1200 ° C., the initial austenite structure becomes too coarse, and it is difficult to sufficiently refine the austenite structure even if the austenite structure is rolled and recrystallized. Therefore, the heating temperature is preferably 1200 ° C. or lower.

加熱したスラブは、オーステナイトの再結晶温度域で累積圧下率を40%以上として粗圧延すればよい。オーステナイトの再結晶温度域で累積圧下率を40%以上として粗圧延することで、再結晶と圧下によりフェライト組織を微細化且つ等粒に近いオーステナイト組織にでき、その結果として圧延後、微細且つ等粒に近いフェライト組織にできる。再結晶温度域での累積圧下率が40%未満であれば、再結晶温度域での圧下による微細化が不十分になるため、圧延後、粗大なオーステナイト粒が混在する。そのため、最終的に得られる金属組織も粗大なフェライト粒と微細なフェライト粒が混在した混粒状態となりやすい。このように金属組織が混粒状態になると脆性亀裂抑制特性のばらつきが発生しやすくなる傾向がある。そのため、オーステナイトの再結晶温度域においてオーステナイト組織を充分に微細化するには、オーステナイト再結晶温度域での累積圧下率を40%以上とすることが推奨される。オーステナイト再結晶温度域は、化学成分組成によって多少変化するが、本発明では900〜1000℃程度とした。   The heated slab may be roughly rolled at a cumulative reduction ratio of 40% or more in the austenite recrystallization temperature range. By rough rolling at a cumulative reduction ratio of 40% or more in the recrystallization temperature range of austenite, the ferrite structure can be refined by recrystallization and reduction to an austenite structure close to uniform grains. A ferrite structure close to grains can be formed. If the cumulative reduction ratio in the recrystallization temperature range is less than 40%, refinement by reduction in the recrystallization temperature range becomes insufficient, and therefore coarse austenite grains are mixed after rolling. Therefore, the finally obtained metal structure tends to be in a mixed grain state in which coarse ferrite grains and fine ferrite grains are mixed. As described above, when the metal structure is in a mixed grain state, there is a tendency that variations in brittle crack suppression characteristics are likely to occur. Therefore, in order to sufficiently refine the austenite structure in the austenite recrystallization temperature range, it is recommended that the cumulative rolling reduction in the austenite recrystallization temperature range be 40% or more. The austenite recrystallization temperature range varies somewhat depending on the chemical composition, but is set to about 900 to 1000 ° C. in the present invention.

上記累積圧下率はできるだけ大きくするのが好ましく、累積圧下率の増加に伴ってフェライト粒の円相当径は約25〜30μm程度にまで微細化できる。しかしオーステナイトの再結晶温度域における累積圧下率を、70%を超えて大きくしてもその効果はほぼ飽和するため、該累積圧下率は70%程度以下とすればよい。   The cumulative rolling reduction is preferably as large as possible, and as the cumulative rolling reduction increases, the equivalent circle diameter of the ferrite grains can be reduced to about 25 to 30 μm. However, even if the cumulative reduction rate in the recrystallization temperature range of austenite exceeds 70%, the effect is almost saturated, so the cumulative reduction rate may be about 70% or less.

上記累積圧下率は、鋼材のt/2位置における温度(計算値)が1000℃のときの厚みをt0、鋼材のt/2位置における温度(計算値)が900℃のときの厚みをt1としたとき、下記式(3)式で算出できる。
累積圧下率(%)=[(t0−t1)/t0]×100 …(3)
The cumulative reduction rate, t 0 the thickness at the temperature (calculated value) is 1000 ° C. at t / 2 position of the steel material, the thickness at a temperature at t / 2 position of the steel material (calculated value) of 900 ° C. t When set to 1 , it can be calculated by the following equation (3).
Cumulative rolling reduction (%) = [(t 0 −t 1 ) / t 0 ] × 100 (3)

但し、粗圧延開始温度が1000℃を下回る場合には、粗圧延開始時における鋼材厚みをt0とし、粗圧延開始温度が1000℃を超える場合には、鋼材のt/2位置における温度が1000℃での鋼材厚みをt0として上記累積圧下率を算出する。一方、粗圧延終了温度が900℃に達しない場合(900℃を超える場合)には、粗圧延終了時における鋼材厚みをt1とし、粗圧延終了温度が900℃より下回る場合には、900℃での鋼材厚みをt1として上記累積圧下率を算出する。 However, when the rough rolling start temperature is lower than 1000 ° C., the steel thickness at the start of the rough rolling is t 0, and when the rough rolling start temperature exceeds 1000 ° C., the temperature at the t / 2 position of the steel is 1000. The cumulative rolling reduction is calculated with the steel material thickness at 0 ° C. as t 0 . On the other hand, when the rough rolling end temperature does not reach 900 ° C. (when it exceeds 900 ° C.), the steel material thickness at the end of rough rolling is t 1, and when the rough rolling end temperature is lower than 900 ° C., 900 ° C. The cumulative rolling reduction is calculated with the steel material thickness at 1 as t 1 .

粗圧延するときの温度は、プロセスコンピュータを用いてt/2位置における温度を計算して算出した温度を基準とするのがよい。t/2位置における金属組織を適切に制御するためである。なお、t/2位置の温度(計算値)に比べて鋼板表面の温度(実測値)は、鋼材の厚みが150mmの場合には約50〜70℃低くなり、鋼材の厚みが100mmの場合には約40〜50℃低くなる。従って上記粗圧延を行なう温度は、こうした温度差を考慮して、鋼板表面の温度(実測値)を基準として用いて温度管理しても構わない。   The temperature at the time of rough rolling is preferably based on the temperature calculated by calculating the temperature at the t / 2 position using a process computer. This is for appropriately controlling the metal structure at the t / 2 position. In addition, compared with the temperature of t / 2 position (calculated value), the temperature of the steel sheet surface (actually measured value) is lower by about 50 to 70 ° C. when the steel material thickness is 150 mm, and when the steel material thickness is 100 mm. Is about 40-50 ° C. lower. Therefore, the temperature at which the rough rolling is performed may be controlled using the temperature of the steel sheet surface (actually measured value) as a reference in consideration of such a temperature difference.

オーステナイトの再結晶温度域で累積圧下率を40%以上として粗圧延した後は、オーステナイト未再結晶温度域まで冷却し、当該オーステナイト未再結晶温度域で真ひずみを0.5以上として仕上げ圧延することが推奨される。オーステナイト未再結晶温度域で仕上げ圧延することで、フェライト粒を一層微細化できるからである。即ち、オーステナイト再結晶温度域で圧延して得られる金属組織は、平均粒径が約25〜30μmのオーステナイト組織であるため、この鋼材をそのまま空冷するか、或いは強制冷却しても得られるフェライト粒の平均円相当粒径はせいぜい25μm程度にしかならない。そのためCTOD特性は充分に改善できない。これに対し、オーステナイト未再結晶温度域で仕上げ圧延してやれば、フェライト粒にひずみが導入されるため、フェライト粒を一段と微細化できる。   After rough rolling with a cumulative reduction ratio of 40% or more in the recrystallization temperature range of austenite, cooling to the austenite non-recrystallization temperature range, and finish rolling to a true strain of 0.5 or more in the austenite non-recrystallization temperature range. It is recommended. This is because the ferrite grains can be further refined by finish rolling in the austenite non-recrystallization temperature range. That is, since the metal structure obtained by rolling in the austenite recrystallization temperature range is an austenite structure having an average particle size of about 25 to 30 μm, ferrite grains obtained by air cooling the steel material as it is or by forced cooling. The average equivalent-circle particle diameter of is no more than about 25 μm. Therefore, CTOD characteristics cannot be improved sufficiently. On the other hand, if the finish rolling is performed in the austenite non-recrystallization temperature range, strain is introduced into the ferrite grains, so that the ferrite grains can be further refined.

この仕上げ圧延では、真ひずみ量を0.5以上として圧延するのがよい。真ひずみ量が0.5未満では、フェライト粒の微細化が不充分になることがあり、CTOD特性を充分に改善できないことがある。真ひずみ量は多くするほど好ましく、多くすればフェライト粒を小さくできる。   In this finish rolling, the true strain is preferably 0.5 or more. If the true strain amount is less than 0.5, the ferrite grains may be insufficiently refined, and the CTOD characteristics may not be sufficiently improved. The larger the true strain amount, the better. The larger the amount, the smaller the ferrite grains.

尚、上記オーステナイト未再結晶温度域とは、鋼材を圧延してもオーステナイト組織が再結晶しない温度域である。この温度域は鋼材の化学成分組成によって多少変化するが、本発明では、鋼材のt/2位置における温度が850℃以下の領域で導入する真ひずみ量を0.5以上として仕上げ圧延する。但し、仕上げ圧延の温度域が低くなり過ぎると、フェライト粒の扁平率(即ち、アスペクト比)が著しく大きくなり易いため、CTOD特性が劣化する傾向がある。従って仕上げ圧延終了温度は、「Ar3変態点+10℃」以上とするのがよい。Ar3変態点の温度は、鋼材に含まれる化学成分の含有量に基づいて下記式(4)式で算出できる。但し、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を示している。
Ar3変態点(℃)=868−369×[C]+24.6×[Si]−68.1×[Mn]−36.1×[Ni]−20.7×[Cu]−24.8×[Cr]+190×[V]
…(4)
The austenite non-recrystallization temperature range is a temperature range where the austenite structure does not recrystallize even when the steel material is rolled. Although this temperature range varies somewhat depending on the chemical composition of the steel material, in the present invention, finish rolling is performed by setting the true strain amount to be 0.5 or more in the region where the temperature at the t / 2 position of the steel material is 850 ° C. or less. However, if the temperature range of finish rolling becomes too low, the flatness (ie, aspect ratio) of the ferrite grains tends to be extremely large, and the CTOD characteristics tend to deteriorate. Therefore, the finish rolling end temperature is preferably “Ar 3 transformation point + 10 ° C.” or higher. The temperature of the Ar 3 transformation point can be calculated by the following formula (4) based on the content of chemical components contained in the steel material. However, [] has shown content (mass%) of each element.
Ar 3 transformation point (° C.) = 868−369 × [C] + 24.6 × [Si] −68.1 × [Mn] −36.1 × [Ni] −20.7 × [Cu] −24.8 × [Cr] + 190 × [V]
... (4)

上記真ひずみ量は、鋼材のt/2位置における温度(計算値)が850℃のときの厚みをt2、鋼材のt/2位置における温度(計算値)が仕上げ圧延終了温度での厚みをt3としたとき、下記式(5)式で算出できる。
真ひずみ量=ln(t2/t3) …(5)
The true strain amount is, t 2 thickness when the temperature (calculated) of 850 ° C. at t / 2 position of the steel material, the thickness of the temperature (calculated value) of the finish rolling end temperature of t / 2 position of the steel material when the t 3, can be calculated by the following equation (5) below.
True strain = ln (t 2 / t 3 ) (5)

但し、仕上げ圧延開始温度が850℃を下回る場合には、仕上げ圧延開始時における鋼材厚みをt2とし、仕上げ圧延開始温度が850℃を超える場合には、鋼材のt/2位置における温度が850℃での鋼材厚みをt2として上記真ひずみを算出する。一方、仕上げ圧延終了温度が「Ar3変態点+10℃」に達しない場合(「Ar3変態点+10℃」を超える場合)には、仕上げ圧延終了時における鋼材厚みをt3とし、仕上げ圧延終了温度が「Ar3変態点+10℃」より下回る場合には、「Ar3変態点+10℃」での鋼材厚みをt3として上記真ひずみを算出する。 However, when the finish rolling start temperature is lower than 850 ° C., the thickness of the steel material at the start of finish rolling is t 2, and when the finish rolling start temperature exceeds 850 ° C., the temperature at the t / 2 position of the steel material is 850. The true strain is calculated with the steel material thickness at ° C. being t 2 . On the other hand, when the finish rolling end temperature is not reached "Ar 3 transformation point + 10 ° C." (if more than "Ar 3 transformation point + 10 ° C."), the steel thickness during the finish rolling end and t 3, the finish rolling end If the temperature falls below "Ar 3 transformation point + 10 ° C." calculates the true strain steel thickness in the "Ar 3 transformation point + 10 ° C." as t 3.

上記仕上げ圧延するときの温度は、プロセスコンピュータを用いてt/2位置における温度を夫々計算して算出した温度を基準とする。   The temperature at which the finish rolling is performed is based on the temperature calculated by calculating the temperature at the t / 2 position using a process computer.

仕上げ圧延するときの温度は、鋼材の厚みをt(mm)としたとき、プロセスコンピュータを用いてt/2位置における温度を計算して算出した温度を基準とするのがよい。t/2位置における金属組織を適切に制御するためである。なお、鋼材の厚みが40〜80mm程度の場合には、鋼板内部の温度(t/2位置における温度)と鋼板の表面温度との温度差はせいぜい10〜40℃程度であるため、こうした温度差を考慮して、鋼板の表面温度(実測値)を基準として管理しても差し支えない(例えば、「850℃−温度差」、「Ar3変態点+10℃−温度差」)。 The temperature at the time of finish rolling is preferably based on the temperature calculated by calculating the temperature at the t / 2 position using a process computer when the thickness of the steel material is t (mm). This is for appropriately controlling the metal structure at the t / 2 position. When the thickness of the steel material is about 40 to 80 mm, the temperature difference between the temperature inside the steel plate (temperature at the t / 2 position) and the surface temperature of the steel plate is at most about 10 to 40 ° C. In view of the above, the surface temperature (actually measured value) of the steel sheet may be used as a reference (for example, “850 ° C.−temperature difference”, “Ar 3 transformation point + 10 ° C.−temperature difference”).

仕上げ圧延終了後は、常法に従って冷却すればよい。冷却方法は特に限定されず、空冷してもよいし、強制冷却してもよい。このときの冷却速度も特に限定されないが、4℃/秒以下程度であれば、フェライト粒の大きさに影響を及ぼさないことを本発明者らは確認している。   What is necessary is just to cool in accordance with a conventional method after completion | finish of finish rolling. The cooling method is not particularly limited, and air cooling or forced cooling may be used. The cooling rate at this time is not particularly limited, but the present inventors have confirmed that the size of the ferrite grains is not affected as long as it is about 4 ° C./second or less.

本発明者らは、HAZ靭性を劣化させることなく、脆性亀裂停止特性を改善するための要件についても検討を重ねた。その結果、厚みt(mm)の鋼板の金属組織を観察したときに、鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径が25μm以下であれば、鋼材の脆性亀裂停止特性を改善することができ、上記HAZ靭性も劣化させないことが明らかになった。   The present inventors have also studied the requirements for improving the brittle crack stopping characteristics without degrading the HAZ toughness. As a result, when observing the metal structure of a steel sheet having a thickness t (mm), if the average grain size of ferrite grains in the region from the steel sheet surface to the t / 100 position is 25 μm or less, the brittle crack stopping characteristics of the steel material It can be improved and the HAZ toughness is not deteriorated.

このことは後述する実施例から明らかであり、特に図6には、鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径と脆性亀裂停止特性(−60℃でのKca値)との関係を示している。この図6によれば、鋼材表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径が小さいほど脆性亀裂停止特性が改善(−60℃でのKca値が大きく)されていることが分かる。   This is clear from the examples described later. In particular, FIG. 6 shows the average grain size of ferrite grains and brittle crack stopping characteristics (Kca value at −60 ° C.) in the region from the steel sheet surface to the t / 100 position. Shows the relationship. According to FIG. 6, it can be seen that the smaller the average grain size of the ferrite grains in the region from the steel surface to the t / 100 position, the more the brittle crack stopping characteristics are improved (the Kca value at −60 ° C. is increased). .

このように鋼板表面におけるフェライト粒の平均粒径を小さくすれば脆性亀裂停止特性が改善できる理由については次のように考えられる。即ち、脆性亀裂の伝播は、結晶粒と結晶粒の境界(結晶粒界)が亀裂伝播の抵抗となるため、結晶粒界が密に存在していれば、脆性破壊自体が発生し難くなるし、微小な脆性亀裂が発生したとしても亀裂の伝播が停止されると考えられる。そのためフェライト粒を微細化すれば、発生した脆性亀裂の伝播を停止できる。   The reason why the brittle crack stopping characteristic can be improved by reducing the average grain size of the ferrite grains on the surface of the steel sheet is considered as follows. In other words, the propagation of brittle cracks is because the boundary between crystal grains (grain boundaries) becomes resistance to crack propagation, so if the grain boundaries exist densely, brittle fracture itself is less likely to occur. Even if a minute brittle crack is generated, it is considered that the propagation of the crack is stopped. Therefore, if the ferrite grains are refined, the propagation of the generated brittle cracks can be stopped.

本発明では、上記平均粒径を25μm以下とすることで、脆性破壊伝播停止試験(詳細については実施例参照)において−60℃でのKca:5900N/mm1.5以上を確保することができ、脆性亀裂停止特性を改善できる。上記平均粒径は、20μm以下であることが好ましい。 In the present invention, by setting the average particle size to 25 μm or less, it is possible to ensure Kca: 5900 N / mm 1.5 or more at −60 ° C. in a brittle fracture propagation stop test (refer to Examples for details), and brittleness The crack stop characteristics can be improved. The average particle size is preferably 20 μm or less.

上記フェライト粒の平均粒径は、前述した方法(フェライトの平均円相当径の測定方法)に準じて算出できる。尚、上記フェライト粒の平均粒径は、鋼材表面からt/100位置までの領域において観察する。鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の粒径が適切に制御されていれば、鋼板表面部のみならず、鋼板全体の脆性亀裂停止特性が向上することが本発明者らの検討により明らかになったからである。   The average particle diameter of the ferrite grains can be calculated according to the method described above (method for measuring the average equivalent circle diameter of ferrite). The average grain size of the ferrite grains is observed in a region from the steel surface to the t / 100 position. If the ferrite grain size in the region from the steel sheet surface to the t / 100 position is appropriately controlled, the present inventors consider that the brittle crack stopping characteristics of the entire steel sheet as well as the steel sheet surface part are improved. This is because it became clear.

鋼材表面からt/100位置までの領域における金属組織は、フェライトを主体とする。フェライト主体とは、前述した鋼板と基本的に同様に意味であるが、フェライトの分率が50面積%以上であってもよい。上記金属組織の残部は、第二相として、パーライトやベイナイト、マルテンサイト等が生成していればよく、その種類は特に限定されない。第二相の面積率は50%未満であればよく、好ましくは45%未満、より好ましくは40%未満である。   The metal structure in the region from the steel surface to the t / 100 position is mainly composed of ferrite. The term “ferrite main body” means basically the same as the steel sheet described above, but the ferrite fraction may be 50 area% or more. The remainder of the metal structure is not particularly limited as long as pearlite, bainite, martensite, or the like is generated as the second phase. The area ratio of the second phase may be less than 50%, preferably less than 45%, more preferably less than 40%.

鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径を25μm以下にするには、鋳造して得られたスラブを加熱して粗圧延した後、仕上げ圧延の温度域を調整するために空冷または強制冷却し、次いでオーステナイト再結晶温度域、オーステナイト未再結晶温度域または二相温度域で、真ひずみ量0.5以上として仕上げ圧延すればよい。仕上げ圧延の温度域を、適切な温度域とすることで、フェライト粒を微細化できるからである。即ち、温度管理せずに常法に従って圧延した後、空冷または強制冷却して得られる金属組織は、平均粒径がせいぜい約35μm以上のフェライト組織であるため、脆性亀裂停止特性を充分に改善できない。これに対し、適切な温度域で仕上げ圧延してやれば、フェライト粒を一段と微細化できる。特に、2相温度域で仕上げ圧延すれば、フェライト粒を直接変形させることができるため、真ひずみが大きく導入され、フェライト粒を一層微細化できる。   To adjust the average grain size of the ferrite grains in the region from the steel sheet surface to the t / 100 position to 25 μm or less, to adjust the temperature range of finish rolling after heating and rough rolling the slab obtained by casting. May be air-cooled or forcibly cooled, and then finish-rolled in an austenite recrystallization temperature range, an austenite non-recrystallization temperature range, or a two-phase temperature range with a true strain amount of 0.5 or more. This is because the ferrite grains can be refined by setting the temperature range of the finish rolling to an appropriate temperature range. That is, the metal structure obtained by air cooling or forced cooling after rolling according to a conventional method without temperature control is a ferrite structure having an average grain size of about 35 μm or more, and therefore the brittle crack stopping property cannot be sufficiently improved. . On the other hand, if the finish rolling is performed in an appropriate temperature range, the ferrite grains can be further refined. In particular, if the finish rolling is performed in a two-phase temperature range, the ferrite grains can be directly deformed, so that a large true strain is introduced and the ferrite grains can be further refined.

仕上げ圧延で真ひずみ量を0.5以上とするには、真ひずみ量が0.5未満では、フェライト粒の微細化が不十分になることがあり、脆性亀裂停止特性を充分に改善できないことがあるからである。真ひずみ量は多くするほど好ましく、多くすればフェライト粒が小さくなる。   In order to make the true strain amount 0.5 or more in finish rolling, if the true strain amount is less than 0.5, the ferrite grains may not be sufficiently refined, and the brittle crack stopping property cannot be sufficiently improved. Because there is. The larger the true strain amount, the better. The larger the amount, the smaller the ferrite grains.

上記仕上げ圧延を行なう温度域は鋼材の化学成分組成によって多少変化する。そこで本発明では、鋼板の表面温度が900℃以下の領域で導入する真ひずみ量を0.5以上として仕上げ圧延するのが好ましい。但し、仕上げ圧延の温度域が低くなり過ぎると、フェライト組織の加工脆化が著しくなり、脆性亀裂停止特性が低下する傾向がある。従って仕上げ圧延終了温度は、「Ar3変態点−40℃」以上とするのがよい。Ar3変態点の温度は、鋼材に含まれる化学成分の含有量に基づいて前記式(4)で算出できる。上記温度は、鋼材表面からt/100位置までの温度を上記範囲で制御すればよい。 The temperature range at which the finish rolling is performed varies somewhat depending on the chemical composition of the steel material. Therefore, in the present invention, it is preferable to finish-roll with the true strain introduced in the region where the surface temperature of the steel sheet is 900 ° C. or less being 0.5 or more. However, if the temperature range of finish rolling becomes too low, the work embrittlement of the ferrite structure becomes remarkable, and the brittle crack stopping property tends to be lowered. Therefore, the finish rolling finish temperature is preferably “Ar 3 transformation point −40 ° C.” or higher. The temperature of the Ar 3 transformation point can be calculated by the above formula (4) based on the content of chemical components contained in the steel material. The said temperature should just control the temperature from a steel material surface to t / 100 position in the said range.

上記真ひずみ量は、鋼材の表面温度が900℃での鋼片厚みをt4、仕上げ圧延終了温度での鋼片厚みをt5としたとき、下記式(6)で算出できる。
真ひずみ量=ln(t4/t5) …(6)
The true strain amount can be calculated by the following equation (6), where t 4 is the thickness of a steel slab when the surface temperature of the steel is 900 ° C., and t 5 is the thickness of the steel slab at the finish rolling finish temperature.
True strain amount = ln (t 4 / t 5 ) (6)

但し、仕上げ圧延開始温度が900℃を下回る場合には、仕上げ圧延開始時における鋼材厚みをt4として上記真ひずみを算出する。なお、仕上げ圧延開始温度が900℃を超える場合には、鋼材の表面温度が900℃での鋼片厚みをt4とする。 However, when the finish rolling start temperature is lower than 900 ° C., the true strain is calculated with the steel material thickness at the start of finish rolling as t 4 . When the finish rolling start temperature exceeds 900 ° C., the thickness of the steel slab when the surface temperature of the steel material is 900 ° C. is t 4 .

仕上げ圧延終了後は、常法に従って冷却すればよい。冷却方法は特に限定されず、空冷してもよいし、強制冷却してもよい。   What is necessary is just to cool in accordance with a conventional method after completion | finish of finish rolling. The cooling method is not particularly limited, and air cooling or forced cooling may be used.

上記のようにして得られる本発明の各種鋼板は、例えば橋梁や高層建造物、船舶などの構造物の材料として使用でき、小〜中入熱溶接はもとより大入熱溶接(例えば、40kJ/mm以上)においても、溶接熱影響部の靭性劣化を防ぐことができると共に、脆性亀裂抑制特性または脆性亀裂停止特性にも優れたものとなる。また、本発明の鋼板は、いわゆる厚鋼板に有利に適用できる。このときの板厚は、約7mm以上であり、上限は特に限定されないが、通常40mm以下程度である。   The various steel plates of the present invention obtained as described above can be used as materials for structures such as bridges, high-rise buildings, ships, etc., and can be used not only for small to medium heat input welding but also for large heat input welding (for example, 40 kJ / mm). Also in the above, it is possible to prevent toughness deterioration of the weld heat affected zone and to have excellent brittle crack suppression characteristics or brittle crack stop characteristics. Moreover, the steel plate of the present invention can be advantageously applied to so-called thick steel plates. The plate thickness at this time is about 7 mm or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 40 mm or less.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例
によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. It is also possible to implement, and they are all included in the technical scope of the present invention.

[実施例1]
下記表1、2に示す化学成分組成の各種鋼スラブを用い[Ar3変態点は前記式(4)に基づいて計算したもの]、下記表3、4に示す製造条件(スラブ加熱温度、粗圧延条件、仕上げ圧延条件)にて各種鋼板を製作した。尚、このときの温度については、t/2位置、t/4位置(tは板厚)における温度で管理したものであり、詳細な温度管理の手順は下記の通りである。
[Example 1]
Using various steel slabs having the chemical composition shown in the following Tables 1 and 2 [Ar 3 transformation point was calculated based on the above formula (4)], the manufacturing conditions shown in Tables 3 and 4 (slab heating temperature, coarse Various steel plates were produced under the rolling conditions and finish rolling conditions. The temperature at this time is managed by the temperature at the t / 2 position and the t / 4 position (t is the plate thickness), and the detailed temperature management procedure is as follows.

Figure 0005147276
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[温度管理の手順]
1.プロセスコンピュータを用い、加熱開始から加熱終了までの雰囲気温度や在炉時間に基づいて鋼片の表面から裏面までの位置(t/4またはt/2位置)の加熱温度を算出する。
2.算出した加熱温度を用い、圧延中の圧延パススケジュールやパス間の冷却方法(水冷あるいは空冷)のデータに基づいて、板厚方向の任意の位置における圧延温度を差分法など計算に適した方法を用いて計算しつつ圧延を実施する。
3.鋼板の表面温度は圧延ライン上に設置された放射型温度計を用いて実測する。但し、プロセスコンピュータでも理論値を計算しておく。
4.粗圧延開始時、粗圧延終了時、仕上げ圧延開始時にそれぞれ実測した鋼板の表面温度を、プロセスコンピュータから算出される計算温度と照合する。
5.計算温度と実測温度の差が±30℃以上の場合は、計算表面温度が実測温度と一致するように再計算してプロセスコンピュータ上の計算温度とし、±30℃未満の場合は、プロセスコンピュータから算出された計算温度をそのまま用いる。
6.上記算出された計算温度を用い、制御対象としている領域の圧延温度を管理する。
[Temperature management procedure]
1. Using the process computer, the heating temperature at the position (t / 4 or t / 2 position) from the front surface to the back surface of the steel slab is calculated based on the atmospheric temperature from the start of heating to the end of heating and the in-furnace time.
2. Using the calculated heating temperature, based on the rolling pass schedule during rolling and the data of the cooling method (water cooling or air cooling) between passes, a method suitable for calculation such as the difference method is used to calculate the rolling temperature at any position in the plate thickness direction. The rolling is carried out while using the calculation.
3. The surface temperature of the steel sheet is measured using a radiation type thermometer installed on the rolling line. However, the theoretical value is also calculated in the process computer.
4). The surface temperature of the steel sheet measured at the start of rough rolling, at the end of rough rolling, and at the start of finish rolling is collated with a calculated temperature calculated from a process computer.
5. If the difference between the calculated temperature and the measured temperature is ± 30 ° C or more, recalculate the calculated surface temperature so that it matches the measured temperature to obtain the calculated temperature on the process computer. The calculated temperature is used as it is.
6). Using the calculated temperature calculated above, the rolling temperature in the region to be controlled is managed.

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上記の様にして得られた各鋼板について、鋼板(母材)およびHAZの靭性の評価を、それぞれ下記の要領で実施した。   About each steel plate obtained as mentioned above, the steel plate (base material) and the toughness evaluation of HAZ were implemented in the following manner, respectively.

[母材靭性の評価]
各鋼板の表面側から1mm削った部位から、圧延方向にJIS Z 2202のVノッチ試験片を採取して、JIS Z 2242の要領でシャルピー衝撃試験を行い、試験温度:−60℃での吸収エネルギー(vE-60)を測定した。そして、該吸収エネルギー(vE-60)が100J以上のものを優れた母材靭性を具備していると評価した。
[Evaluation of base metal toughness]
A V-notch test piece of JIS Z 2202 is taken in the rolling direction from a part cut from the surface side of each steel plate, and subjected to a Charpy impact test according to the procedure of JIS Z 2242, and the absorbed energy at a test temperature of −60 ° C. (VE- 60 ) was measured. And it was evaluated that the absorbed energy (vE- 60 ) is 100 J or more and has excellent base material toughness.

[HAZ靭性の評価]
上記鋼板を用いた片面サブマージアーク溶接をFCB法で実施した。FCB法は銅板の上に裏当てフラックスを敷き、開先裏面に押し当て、表面片側から裏ビードを形成しながら溶接を完了させる方法であり、造船等の板継ぎ溶接で一般的に適用されている。開先形状を図7[(a)は板厚12mmの場合、(b)は板厚30mmの場合]に示す。溶接材料は、下記の低温用鋼溶接材料(神戸製鋼所製)を使用し、図8および表5の溶接条件で溶接継手を作製した。
[Evaluation of HAZ toughness]
Single-sided submerged arc welding using the steel plate was performed by the FCB method. The FCB method is a method of laying a backing flux on a copper plate, pressing it against the back of the groove, and completing the welding while forming a back bead from one side of the surface. Yes. The groove shape is shown in FIG. 7 [(a) when the plate thickness is 12 mm, (b) when the plate thickness is 30 mm]. As the welding material, the following low-temperature steel welding material (manufactured by Kobe Steel) was used, and welded joints were produced under the welding conditions shown in FIG. 8 and Table 5.

[溶接材料]
・ワイヤ;US−255
・表フラックス;PFI−50LT
・裏当てフラックス;MF−1R
[Welding material]
・ Wire; US-255
・ Front flux; PFI-50LT
・ Backing flux; MF-1R

Figure 0005147276
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そして、表面側から1mm削り、HAZ(ボンド部、ボンド部+1mm(母材側に1mmの箇所)[HAZ1mm])の位置に板表面に垂直に切欠きを入れたJIS Z 2202のVノッチ試験片を、それぞれ3個採取し、JIS Z 2242の要領でシャルピー衝撃試験を行った。そして、―60℃での吸収エネルギー(vE-60)の平均値が100J以上のものを、HAZの低温靭性に優れると評価した。 Then, a V-notch test piece of JIS Z 2202 with a notch perpendicular to the surface of the plate at a position of HAZ (bond portion, bond portion + 1 mm (location of 1 mm on the base metal side) [HAZ1 mm]) cut from the surface side. Three of each were collected and subjected to a Charpy impact test in accordance with JIS Z 2242. And the thing whose average value of the absorbed energy (vE- 60 ) in -60 degreeC was 100 J or more was evaluated that it was excellent in the low temperature toughness of HAZ.

また各鋼板における金属組織の観察(フェライト粒の円相当径およびアスペクト比)および脆性亀裂抑制特性を下記の手順で測定した。   In addition, the observation of the metal structure (equivalent circle diameter and aspect ratio of ferrite grains) and brittle crack suppression characteristics of each steel plate were measured by the following procedure.

[金属組織の観察(円相当径とアスペクト比の測定手順)]
鋼板のおもて面と裏面を含むと共に、圧延方向に平行で且つ鋼材表面(鋼材のおもて面)に対して垂直な面が露出するようにサンプルを切り出し、この露出面を研磨して鏡面仕上げした。露出面の研磨には#150〜#1000までの湿式エメリー研磨紙を用いて研磨した後、研磨剤としてダイヤモンドスラリーを用いて鏡面仕上げした。
[Observation of metal structure (measurement of equivalent circle diameter and aspect ratio)]
A sample is cut out so that a surface including the front surface and the back surface of the steel plate is parallel to the rolling direction and perpendicular to the steel surface (the front surface of the steel material), and the exposed surface is polished. Mirror finish. The exposed surface was polished using # 150 to # 1000 wet emery polishing paper and then mirror-finished using diamond slurry as an abrasive.

鏡面仕上げしたサンプルは3%ナイタール溶液を用いて腐食し、フェライト組織の結晶粒界を現出させた後、倍率400倍で撮影し、6cm×8cmの写真とした(即ち、400倍では150μm×200μmに相当する)。写真の6cmの辺は板厚方向に対応し、8cmの辺は圧延方向に対応している。これをいずれの倍率においても領域が1mm×1mm以上に相当するように画像解析装置に取り込んだ。   The mirror-finished sample was corroded using a 3% nital solution to reveal the grain boundary of the ferrite structure, and then photographed at a magnification of 400 × to obtain a photograph of 6 cm × 8 cm (that is, 150 μm × 400 ×) Equivalent to 200 μm). The 6 cm side of the photo corresponds to the plate thickness direction, and the 8 cm side corresponds to the rolling direction. This was taken into the image analysis apparatus so that the area corresponds to 1 mm × 1 mm or more at any magnification.

次に、画像解析装置において、粒界に囲まれたフェライト粒の領域(面積)を同等の面積を有する円に換算し、換算された円の直径をフェライト粒の円相当径と定義して円相当径を測定した。これを全ての観察視野について測定し、結果を平均することで平均円相当径を算出した。   Next, in the image analysis device, the ferrite grain region (area) surrounded by the grain boundary is converted into a circle having an equivalent area, and the diameter of the converted circle is defined as the equivalent circle diameter of the ferrite grain. The equivalent diameter was measured. This was measured for all observation visual fields, and the average equivalent circle diameter was calculated by averaging the results.

一方、フェライト粒のアスペクト比については、上記粒界に囲まれたフェライト粒について、圧延方向の粒径Dlと板厚方向の粒径Dtを測定し、DlとDtの比(Dl/Dt)をアスペクト比として算出した。これを全ての観察視野について行い、結果を平均することで平均アスペクト比を算出した。   On the other hand, as for the aspect ratio of the ferrite grains, for the ferrite grains surrounded by the grain boundaries, the grain size Dl in the rolling direction and the grain size Dt in the plate thickness direction are measured, and the ratio of Dl to Dt (Dl / Dt) is determined. Calculated as aspect ratio. This was performed for all observation visual fields, and the average aspect ratio was calculated by averaging the results.

尚、フェライト粒の円相当径とアスペクト比の測定位置は、鋼材の厚みをt(mm)としたとき、t/2位置、t/4位置とした。また、観察視野数は35枚とした。フェライト粒の平均円相当径とアスペクト比を算出する際に、金属組織に占めるフェライト面積率も併せて測定した。   The measurement positions of the equivalent circle diameter and aspect ratio of the ferrite grains were t / 2 position and t / 4 position when the thickness of the steel material was t (mm). The number of observation fields was 35. When calculating the average equivalent circle diameter and aspect ratio of the ferrite grains, the ferrite area ratio in the metal structure was also measured.

[脆性亀裂抑制特性の評価]
脆性破壊発生特性は、社団法人日本溶接協会(WES)発行のWES1108(1995年2月1日制定)で規定される「亀裂先端開口変位試験(CTOD試験)」に基づいて亀裂先端開口変位試験を行い、不安定破壊開始時の開口変位(δc)を測定し、この結果に基づいて評価した。尚、亀裂先端開口変位試験を行う際には、WES1109(1995年4月1日制定)で規定される「溶接熱影響部CTOD試験方法に関する指針」も参酌した。
[Evaluation of brittle crack suppression properties]
The brittle fracture initiation characteristics are determined based on the crack tip opening displacement test based on the “crack tip opening displacement test (CTOD test)” defined by WES1108 (established on February 1, 1995) issued by the Japan Welding Association (WES). The opening displacement (δc) at the start of unstable fracture was measured and evaluated based on this result. In conducting the crack tip opening displacement test, the “Guidelines on the Welding Heat Affected Zone CTOD Test Method” defined by WES1109 (established on April 1, 1995) was also taken into consideration.

試験片は、WES1108(1995年2月1日制定)のP.6の図6に示されている「標準三点曲げ試験片」を用いた。試験温度は−60℃とし、δc-60℃(mm)を測定した。本発明では、δc-60℃が0.20mm以上の場合を合格とする。 The test piece is a P.S. of WES1108 (established on February 1, 1995). 6 “standard three-point bending test piece” shown in FIG. 6 was used. The test temperature was −60 ° C., and δc− 60 ° C. (mm) was measured. In this invention, the case where (delta) c- 60 degreeC is 0.20 mm or more is set as a pass.

各鋼板におけるt/2位置若しくはt/4位置での組織[フェライト(α)の平均円相当径およびアスペクト比]、およびフェライト分率を下記表6に、母材特性(板厚、vE-60およびδc-60℃)およびHAZ靭性を、実溶接施工条件(施工法、入熱量)と共に、下記表7、8に示す。 Table 6 shows the structure [average equivalent circular diameter and aspect ratio of ferrite (α)] and ferrite fraction at the t / 2 position or t / 4 position in each steel sheet, and the matrix characteristics (plate thickness, vE -60 And δc −60 ° C. ) and HAZ toughness are shown in Tables 7 and 8 below together with actual welding conditions (construction method and heat input).

Figure 0005147276
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これらの結果から、次の様に考察することができる(尚、下記No.は、表中の実験No.を示す)。   From these results, it can be considered as follows (note that the following No. indicates the experiment No. in the table).

本発明で規定する要件を満たすNo.3、5、6、12、14、15、18、20、21の鋼板は、HAZの低温靭性に優れていると共に、母材特性(靭性、脆性亀裂発生抑制特性)も優れた鋼板であり、該鋼板を、大入熱片面サブマージアーク溶接法で溶接し、低温条件の用途に用いる場合にも優れた特性を発揮する。   No. satisfying the requirements defined in the present invention. Steel plates of 3, 5, 6, 12, 14, 15, 18, 20, 21 are steel plates with excellent low temperature toughness of HAZ and excellent base material properties (toughness, brittle cracking suppression properties), The steel sheet is welded by a high heat input single-sided submerged arc welding method, and exhibits excellent characteristics even when used for low temperature conditions.

これに対し、本発明の規定を満足しないNo.1、2、4、7〜11、13、16、17、19、22〜41は、本発明で規定する要件のいずれかの要件を満足しないものであり、HAZ靭性、脆性亀裂発生抑制特性の少なくともいずれかの特性に劣っている。   On the other hand, No. which does not satisfy the provisions of the present invention. 1, 2, 4, 7 to 11, 13, 16, 17, 19, 22 to 41 do not satisfy any of the requirements defined in the present invention, and have HAZ toughness and brittle cracking suppression characteristics. At least one of the characteristics is inferior.

[実施例2]
前記表1、2に示した化学成分組成の各鋼材を転炉で溶製し、連続鋳造により製造した各種鋼スラブ(鋼種No.1〜38)を用い、加熱後、粗圧延し、空冷または強制冷却した後、仕上げ圧延を行って各種鋼板を製作した。仕上げ圧延の終了温度(表面温度)、圧延後の冷却条件(冷却方法、冷却速度)および900℃以下での真ひずみ量を下記表9、10に示す。尚、表9、10に示した冷却速度は冷却開始から500℃までの平均値(平均冷却速度)である。
[Example 2]
Each steel material having the chemical composition shown in Tables 1 and 2 was melted in a converter, and various steel slabs (steel types No. 1 to 38) manufactured by continuous casting were used. After heating, roughly rolled, air-cooled or After forced cooling, finish rolling was performed to produce various steel plates. Tables 9 and 10 below show finish rolling finishing temperature (surface temperature), cooling conditions after rolling (cooling method, cooling rate), and true strain amount at 900 ° C. or less. The cooling rates shown in Tables 9 and 10 are average values (average cooling rate) from the start of cooling to 500 ° C.

Figure 0005147276
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上記の様にして得られた各鋼板について、実施例1と同様にしてHAZ靭性の評価を行うと共に、下記の方法で脆性亀裂停止特性を評価した。   Each steel plate obtained as described above was evaluated for HAZ toughness in the same manner as in Example 1, and the brittle crack stopping property was evaluated by the following method.

[脆性亀裂停止特性の評価]
脆性亀裂停止特性は、社団法人日本溶接協会(WES)発行の鋼種認定試験方法(2003年3月31日制定)で規定される「脆性破壊伝播停止試験」に準じて行った。試験は、脆性破壊伝播停止試験方法の図7.2に示されている形状の試験片を用い、該試験片に−190℃〜+60℃の範囲から選ばれる任意の温度範囲で温度勾配をつけて4試験体分行った。Kca値は下記式(7)で算出した。下記式(7)中、cは伝播部入口から脆性亀裂先端までの長さ、Tは脆性亀裂先端の温度(単位はK)、σは伝播部のグロス応力、Wは伝播部幅を示している。X軸を1/T、Y軸を算出したKca値として1/TとKca値の相関関係を示すグラフを作成し、4点の近似曲線と213Kとの交点を−60℃でのKca値とした。本発明では、−60℃でのKcaが5900N/mm1.5以上の場合を合格(脆性亀裂停止特性に優れる)とする。
[Evaluation of brittle crack stopping properties]
The brittle crack stop property was performed according to the “brittle fracture propagation stop test” defined by the steel type qualification test method (established on March 31, 2003) published by the Japan Welding Association (WES). In the test, a test piece having the shape shown in FIG. 7.2 of the brittle fracture propagation stop test method is used, and a temperature gradient is applied to the test piece in an arbitrary temperature range selected from the range of −190 ° C. to + 60 ° C. A total of 4 specimens were used. The Kca value was calculated by the following formula (7). In the following formula (7), c is the length from the propagation portion entrance to the brittle crack tip, T is the temperature at the brittle crack tip (unit is K), σ is the gross stress of the propagation portion, and W is the propagation portion width. Yes. A graph showing the correlation between 1 / T and Kca value is created using 1 / T on the X axis and Kca value on the Y axis, and the intersection of 4 approximate curves and 213K is expressed as the Kca value at −60 ° C. did. In the present invention, a case where Kca at −60 ° C. is 5900 N / mm 1.5 or more is regarded as acceptable (excellent in brittle crack stopping characteristics).

Figure 0005147276
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また各鋼板における金属組織の観察(表層部からt/100位置でフェライトの平均粒径についても実施例1に示した手順に従って測定した。フェライト粒の平均粒径を算出する際に、鋼材表面からt/100位置までの領域における金属組織を観察し、フェライト面積率も同時に測定した。その結果、金属組織に占めるフェライトの面積率は50%以上であった。尚、倍率が100倍の場合は、観察視野数を少なくとも6枚とし、400倍の場合は、観察視野数を少なくとも35枚とした。   In addition, the observation of the metal structure in each steel sheet (the average particle diameter of ferrite at the position t / 100 from the surface layer was also measured in accordance with the procedure shown in Example 1. When calculating the average particle diameter of the ferrite grains, The metal structure in the region up to the t / 100 position was observed and the ferrite area ratio was also measured at the same time, and as a result, the area ratio of ferrite occupying the metal structure was 50% or more. The number of observation fields is at least 6, and in the case of 400 times, the number of observation fields is at least 35.

これらの結果を、下記表11、12に示す。尚、HAZ靭性と脆性亀裂停止特性の両方の特性を満足している例を本発明例(○)とし、少なくとも一方の特性を満足しない例を比較例(×)として総合判定した。   These results are shown in Tables 11 and 12 below. Note that an example satisfying both the HAZ toughness and the brittle crack stopping characteristics was determined as an example of the present invention (◯), and an example not satisfying at least one of the characteristics was comprehensively determined as a comparative example (x).

Figure 0005147276
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これらの結果から次のように考察できる。No.42〜46、48〜50、52、54、56〜58、60〜66、68、70〜73は、本発明で規定する要件を満たすものであり、HAZの低温靭性に優れていると共に、母材特性(脆性亀裂停止特性)も優れた鋼板であり、該鋼板を、大入熱片面サブマージアーク溶接法で溶接し、低温条件の用途に用いる場合にも優れた特性を発揮する。   These results can be considered as follows. No. 42 to 46, 48 to 50, 52, 54, 56 to 58, 60 to 66, 68, and 70 to 73 satisfy the requirements defined in the present invention, and are excellent in the low temperature toughness of HAZ. The steel sheet is also excellent in material characteristics (brittle crack stopping characteristics), and exhibits excellent characteristics even when the steel sheet is welded by a high heat input single-sided submerged arc welding method and used for low temperature conditions.

これに対し、本発明で規定する要件を満足しないNo.47、51、53、55、59、67、69、74〜93は、本発明で規定する要件のいずれかの要件を満足しないものであり、HAZ靭性、脆性亀裂停止特性の少なくともいずれかの特性に劣っている。   On the other hand, No. which does not satisfy the requirements defined in the present invention. 47, 51, 53, 55, 59, 67, 69, and 74 to 93 do not satisfy any of the requirements defined in the present invention, and are at least one of HAZ toughness and brittle crack stopping properties. It is inferior to.

鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径と脆性亀裂停止特性との関係を図9に示すが、真ひずみ量を0.5以上に制御すれば、鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径を25μm以下に制御できることが分かる。   FIG. 9 shows the relationship between the average grain size of the ferrite grains and the brittle crack stopping characteristics in the region from the steel sheet surface to the t / 100 position. If the true strain amount is controlled to 0.5 or more, t / It can be seen that the average grain size of ferrite grains in the region up to 100 positions can be controlled to 25 μm or less.

(B−NT/1.3)とHAZのvE-60との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (B-NT / 1.3) and vE- 60 of HAZ. (Cu+Ni+60Nb+20V)とHAZのvE-60との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (Cu + Ni + 60Nb + 20V) and vE- 60 of HAZ. 鋼板のt/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径とアスペクト比がCTOD特性(δc-60℃)に与える影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence which the average equivalent circular diameter and aspect ratio of a ferrite grain have on CTOD characteristics (δc -60 ° C ) at the t / 2 position of a steel plate. 鋼板のt/4位置におけるフェライト粒の平均円相当径とアスペクト比がCTOD特性(δc-60℃)に与える影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence which the average equivalent circle diameter and aspect ratio of a ferrite grain have on CTOD characteristics (δc -60 ° C ) at the t / 4 position of a steel plate. 鋼板中心部(t/2位置)からの相対位置とCTOD特性(δc-60℃)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the relative position from a steel plate center part (t / 2 position), and CTOD characteristic ((delta) c- 60 degreeC). 鋼板のt/100位置におけるフェライト粒の平均粒径と脆性亀裂停止特性(−60℃でのKca値)との関係をグラフである。It is a graph about the relationship between the average particle diameter of the ferrite grain in a t / 100 position of a steel plate, and a brittle crack stop characteristic (Kca value in -60 degreeC). 実施例での溶接における開先形状の断面図を示す。Sectional drawing of the groove shape in the welding in an Example is shown. FCB溶接時の電極配置の模式図を示す。The schematic diagram of the electrode arrangement | positioning at the time of FCB welding is shown. 鋼材表面からt/100位置までの領域における真ひずみ量とフェライト粒の平均粒径との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the true strain amount and the average particle diameter of a ferrite grain in the area | region from a steel material surface to t / 100 position.

Claims (4)

C:0.03〜0.09%(「質量%」の意味、以下同じ)、Si:0.01〜0.25%、Mn:1.20〜1.60%、P:0.010%以下(0%を含まない)、S:0.003%以下(0%を含まない)、Al:0.02〜0.04%、Nb:0.005〜0.016%、B:0.0006〜0.0020%、N:0.0045〜0.0090%、Ti:0.008〜0.020%を夫々含有すると共に、下記式(1)を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、且つ厚みt(mm)の鋼板の圧延方向に平行で、鋼板表面に対して垂直な面の金属組織を観察したときに、下記(a)〜(c)を満足することを特徴とする脆性亀裂発生抑制特性および溶接熱影響部の低温靭性に優れた高張力鋼板。
(a)フェライト面積率が75%以上、
(b)t/2位置におけるフェライト粒の平均円相当径が20.0μm以下、
(c)t/4位置におけるフェライト粒の平均アスペクト比が2.0以下。
−20≦(B−NT/1.3)≦10 …(1)
{式中、BはB含有量(質量ppm)を示す。
またNTは、
N(N含有量、単位:質量ppm)とTi(Ti含有量、単位:質量ppm)の関係が、
(N−Ti/3.4)≧0である場合には、NT=(N−Ti/3.4)、
(N−Ti/3.4)<0である場合には、NT=0を示す}
C: 0.03 to 0.09% (meaning “mass%”, the same applies hereinafter), Si: 0.01 to 0.25%, Mn: 1.20 to 1.60%, P: 0.010% Or less (excluding 0%), S: 0.003% or less (not including 0%), Al: 0.02 to 0.04%, Nb: 0.005 to 0.016%, B: 0.00. 0006 to 0.0020%, N: 0.0045 to 0.0090%, Ti: 0.008 to 0.020%, respectively, satisfy the following formula (1), the balance is iron and inevitable impurities And the brittleness characterized by satisfying the following (a) to (c) when observing the metal structure of the plane parallel to the rolling direction of the steel sheet of thickness t (mm) and perpendicular to the steel sheet surface: High-tensile steel plate with excellent crack-inhibiting properties and low-temperature toughness of weld heat affected zone.
(A) The ferrite area ratio is 75% or more,
(B) The average equivalent circle diameter of the ferrite grains at the t / 2 position is 20.0 μm or less,
(C) The average aspect ratio of ferrite grains at the t / 4 position is 2.0 or less.
−20 ≦ (B-NT / 1.3) ≦ 10 (1)
{In formula, B shows B content (mass ppm).
NT is
The relationship between N (N content, unit: mass ppm) and Ti (Ti content, unit: mass ppm) is
When (N-Ti / 3.4) ≧ 0, NT = (N-Ti / 3.4),
(N-Ti / 3.4) <0 indicates NT = 0}
C:0.03〜0.09%、Si:0.01〜0.25%、Mn:1.20〜1.60%、P:0.010%以下(0%を含まない)、S:0.003%以下(0%を含まない)、Al:0.02〜0.04%、Nb:0.005〜0.016%、B:0.0006〜0.0020%、N:0.0045〜0.0090%、Ti:0.008〜0.020%を夫々含有すると共に、下記式(1)を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、且つ厚みt(mm)の鋼板の金属組織を観察したときに、鋼板表面からt/100位置までの領域におけるフェライト粒の平均粒径が25μm以下であることを特徴とする脆性亀裂停止特性および溶接熱影響部の低温靭性に優れた高張力鋼板。
−20≦(B−NT/1.3)≦10 …(1)
{式中、BはB含有量(質量ppm)を示す。
またNTは、
N(N含有量、単位:質量ppm)とTi(Ti含有量、単位:質量ppm)の関係が、
(N−Ti/3.4)≧0である場合には、NT=(N−Ti/3.4)、
(N−Ti/3.4)<0である場合には、NT=0を示す}
C: 0.03 to 0.09%, Si: 0.01 to 0.25%, Mn: 1.20 to 1.60%, P: 0.010% or less (excluding 0%), S: 0.003% or less (excluding 0%), Al: 0.02 to 0.04%, Nb: 0.005 to 0.016%, B: 0.0006 to 0.0020%, N: 0.00. 0045-0.0090%, Ti: 0.008-0.020% respectively, satisfying the following formula (1), the balance being iron and inevitable impurities, and the metal of the steel sheet having a thickness t (mm) When the structure is observed, the average grain size of ferrite grains in the region from the steel sheet surface to the t / 100 position is 25 μm or less, which is excellent in brittle crack stopping characteristics and low temperature toughness of the heat affected zone of welding Tensile steel plate.
−20 ≦ (B-NT / 1.3) ≦ 10 (1)
{In formula, B shows B content (mass ppm).
NT is
The relationship between N (N content, unit: mass ppm) and Ti (Ti content, unit: mass ppm) is
When (N-Ti / 3.4) ≧ 0, NT = (N-Ti / 3.4),
(N-Ti / 3.4) <0 indicates NT = 0}
更に、Cu:0.5%以下(0%を含まない)、Ni:0.8%以下(0%を含まない)、およびV:0.05%以下(0%を含まない)よりなる群から選択される1種以上を、下記式(2)を満たすように含む請求項1または2に記載の高張力鋼板。
(Cu+Ni+60Nb+20V)≦1.4 …(2)
{式中、Cu、Ni、Nb、Vは、それぞれの元素の含有量(質量%)を示す}
Further, Cu: 0.5% or less (not including 0%), Ni: 0.8% or less (not including 0%), and V: 0.05% or less (not including 0%) The high-tensile steel sheet according to claim 1 or 2, comprising at least one selected from the group consisting of:
(Cu + Ni + 60Nb + 20V) ≦ 1.4 (2)
{Wherein Cu, Ni, Nb, and V represent the content (% by mass) of each element}
更に、Ca:0.003%以下(0%を含まない)を含む請求項1〜3のいずれかに記載の高張力鋼板。   Furthermore, the high-tensile steel plate according to any one of claims 1 to 3, further comprising Ca: 0.003% or less (not including 0%).
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