JP5713135B1 - steel sheet - Google Patents

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Abstract

【課題】製造コストが低く、且つ生産性が高い、母材の脆性き裂伝播停止性能と大入熱溶接時の溶接熱影響部の靭性とに優れた鋼板を提供する。【解決手段】所定の化学成分を有し、炭素当量が0.30〜0.40質量%、SOLBが−0.0015〜+0.0015質量%、板厚1/2部では、結晶粒の粒径の加重平均値DAVEが3.0〜17.0μm、板厚1/2部では、圧延方向に垂直な面に対して15?以内の角度をなす{100}面の面積率が2.0〜20.0%、板厚1/4部では、0.5〜2.0μmの円相当径をそれぞれ有するTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の個数密度の合計が20〜200個/mm2、板厚1/4部では、1〜10μmの円相当径を有する酸化物粒子の個数密度が20〜200個/mm2、板厚が10〜35mm、降伏応力が300〜500MPaである。【選択図】なしThe present invention provides a steel sheet that is low in manufacturing cost and high in productivity, and has excellent brittle crack propagation stopping performance of a base material and toughness of a weld heat affected zone during high heat input welding. In the case of having a predetermined chemical component, a carbon equivalent of 0.30 to 0.40 mass%, a SOLB of −0.0015 to +0.0015 mass%, and a plate thickness of 1/2 part, When the weighted average value DAVE of the diameter is 3.0 to 17.0 μm and the thickness is 1/2 part, the area ratio of the {100} plane that forms an angle within 15 ° with respect to the plane perpendicular to the rolling direction is 2.0. ˜20.0%, with a plate thickness of ¼ part, the total number density of TiN particles, MnS particles, and composite particles each having an equivalent circle diameter of 0.5 to 2.0 μm is 20 to 200 particles / mm 2, In the plate thickness 1/4 part, the number density of oxide particles having an equivalent circle diameter of 1 to 10 μm is 20 to 200 particles / mm 2, the plate thickness is 10 to 35 mm, and the yield stress is 300 to 500 MPa. [Selection figure] None

Description

本発明は、溶接を行った場合に溶接熱影響部の靭性と母材の脆性き裂伝播停止性能とに優れる鋼板に関する。   The present invention relates to a steel sheet that is excellent in the toughness of the heat affected zone and the brittle crack propagation stopping performance of the base metal when welding is performed.

造船、建築、タンク、海洋構造物、およびラインパイプなどの構造物に用いられる厚鋼板には、構造物の脆性破壊を抑制するために、溶接継手からの脆性き裂の発生を抑制する性能(以下、継手靭性)が求められる。また、万一脆性破壊が溶接継手箇所にて発生した場合でも、脆性き裂の伝播を母材にて停止させる性能(以下、アレスト性)も、上述のような構造物用厚鋼板には求められる。特に、近年、石油および天然ガス等のエネルギー資源の埋蔵量が大きい、氷海域などの寒冷地における油田開発が活発化していることから、船舶、および海洋構造物に係る技術分野では、例えば−60℃の極低温環境下においても、上記の耐破壊性能が求められている。このような部材には、降伏応力が300〜500MPa、板厚が10〜35mmの厚鋼板を使用するケースが多い。加えて、船舶に係る技術分野において用いられる鋼板には、耐破壊性能に加えて引張強さ、降伏応力なども求められる。例えば、近年実用化された、船体構造と球状LNGタンクの外装とを一体化した構造を有するLNG船において用いられる球状LNGタンク外装用鋼板は、450〜620MPa、好ましくは490〜620MPaの引張強さ(TS)と、300〜500MPa、好ましくは355〜500MPaの降伏応力(YP)と、10〜35mm、好ましくは15〜30mmの板厚とを有する必要がある。さらに、球状LNGタンク外装用鋼板は、−60℃でのアレスト靭性値Kcaが4000N/mm1.5以上となる母材アレスト性をも有する必要がある。加えて、球状LNGタンク外装用鋼板を非常に大きい溶接入熱条件(例えば、50〜200kJ/cm)下において溶接することにより得られる溶接継手の溶接熱影響部(HAZ)において、高い低温靱性(例えば、−60℃におけるシャルピー吸収エネルギーの平均値が100J以上となる低温靱性)が得られるようにする必要がある。
しかし、上記した耐破壊性能は、一般に極低温下では著しく低下する傾向にある。さらに溶接施工効率を向上させ、コストを削減するために、1パスで溶接可能な大入熱溶接の適用が求められており、この場合の継手靭性は、組織粗大化が起り易いので、より一層低下する。このため、上記厚鋼板において、−60℃での継手靭性、及びアレスト性を向上させる技術が望まれている。なお、1パス大入熱溶接における溶接入熱は、板厚によって変化し、板厚が10〜35mmの範囲では、50〜200kJ/cmである。
For steel plates used in structures such as shipbuilding, architecture, tanks, offshore structures, and line pipes, the ability to suppress the occurrence of brittle cracks from welded joints in order to suppress brittle fracture of structures ( Hereinafter, joint toughness) is required. In addition, even if brittle fracture occurs at the welded joint location, the structural steel plate as described above is also required to stop the propagation of brittle cracks in the base metal (hereinafter referred to as arrestability). It is done. In particular, in recent years, oil fields have been actively developed in cold regions such as ice seas where reserves of energy resources such as oil and natural gas are large, so in the technical field related to ships and offshore structures, for example, −60 Even in an extremely low temperature environment of ° C., the above-described fracture resistance is required. Such members often use thick steel plates having a yield stress of 300 to 500 MPa and a plate thickness of 10 to 35 mm. In addition, steel sheets used in the technical field related to ships are required to have tensile strength, yield stress and the like in addition to fracture resistance. For example, a steel sheet for a spherical LNG tank exterior used in an LNG ship having a structure in which a hull structure and a spherical LNG tank exterior are integrated in practical use in recent years has a tensile strength of 450 to 620 MPa, preferably 490 to 620 MPa. (TS), yield stress (YP) of 300-500 MPa, preferably 355-500 MPa, and plate thickness of 10-35 mm, preferably 15-30 mm. Furthermore, the spherical LNG tank exterior steel plate must also have a base metal arrestability such that the arrest toughness value Kca at −60 ° C. is 4000 N / mm 1.5 or more. In addition, in a weld heat affected zone (HAZ) of a welded joint obtained by welding a spherical LNG tank exterior steel plate under very large welding heat input conditions (for example, 50 to 200 kJ / cm), high low temperature toughness (HAZ) For example, it is necessary to obtain a low temperature toughness in which the average value of Charpy absorbed energy at −60 ° C. is 100 J or more.
However, the above-mentioned fracture resistance generally tends to be significantly reduced at extremely low temperatures. Furthermore, in order to improve welding construction efficiency and reduce costs, it is required to apply large heat input welding that can be welded in one pass. In this case, the joint toughness is likely to cause coarsening of the structure, so that descend. For this reason, in the said thick steel plate, the technique which improves the joint toughness and arrestability in -60 degreeC is desired. In addition, the welding heat input in 1-pass large heat input welding changes with plate | board thickness, and is 50-200 kJ / cm in the range whose plate | board thickness is 10-35 mm.

継手靭性を向上させる方法として、例えば溶接熱影響部(以下、HAZ)において結晶粒径を制御する方法、脆化第二相を制御する方法、及び鋼に高靭性を付与する元素であるNiを添加する方法が知られている。   As a method for improving the joint toughness, for example, a method for controlling the crystal grain size in a welding heat affected zone (hereinafter referred to as HAZ), a method for controlling an embrittlement second phase, and Ni which is an element imparting high toughness to steel. Methods of adding are known.

結晶粒径を制御する方法として、微細なピン止め粒子を鋼中に多量に分散させることによって、溶接の加熱過程でのオーステナイト粒の粗大化を抑制する方法(以下、ピン止め技術と称す)が例示される。また、結晶粒径を制御する別の方法として、フェライト変態の核となる粒子を鋼中に分散させることによって、溶接の冷却過程での粒内変態を促進し、粒内を細分化する方法(以下、粒内変態技術と称す)も例示される。   As a method for controlling the crystal grain size, there is a method for suppressing the austenite grain coarsening in the heating process of welding by dispersing a large amount of fine pinning particles in the steel (hereinafter referred to as pinning technology). Illustrated. In addition, as another method for controlling the crystal grain size, a method of promoting intragranular transformation in the cooling process of welding by dispersing particles that become the core of ferrite transformation in steel, and subdividing the grain ( Hereinafter, an intragranular transformation technique) is also exemplified.

ピン止め技術として、特許文献1〜10に記載された技術が例示される。   As the pinning technique, techniques described in Patent Documents 1 to 10 are exemplified.

特許文献1に記載された技術では、再加熱によりTiNを0.004%以上固溶させ、その後の冷却過程でTiNを微細析出、および分散させることによって、HAZ組織を微細化し、継手靭性を高めている。   In the technique described in Patent Document 1, TiN is dissolved in 0.004% or more by reheating, and TiN is finely precipitated and dispersed in the subsequent cooling process to refine the HAZ structure and increase joint toughness. ing.

特許文献2に記載された技術では、Ti含有量をN含有量で割った値を1.0〜6.0とすることで、粒子径が0.01〜0.1μmのTiNを5×10〜5×10個/mm存在させ、これによりHAZ組織を微細化し、継手CTOD特性を向上させる。 In the technique described in Patent Document 2, the value obtained by dividing the Ti content by the N content is 1.0 to 6.0, so that TiN having a particle diameter of 0.01 to 0.1 μm is 5 × 10 5. 5 to 5 × 10 6 pieces / mm 2 are present to thereby refine the HAZ structure and improve the joint CTOD characteristics.

特許文献3〜6に記載された技術では、製鋼工程で、Siとの平衡反応を利用して溶鋼中の溶存酸素量を所定の値に調整し、次いで脱酸元素であるTi、さらにAlを順に添加することで、Ti−Al複合系酸化物を均一微細分散させる。これにより、特許文献3〜6に記載された技術では、HAZ組織を微細化し、継手靭性を向上させる。このTi−Al複合系酸化物は、Ti組成比が5%以上、Al組成比が95%以下であり、粒子径が0.01〜1.0μm、粒子数が5×10〜1×10個/mmであることが、特許文献6に記載されている。 In the techniques described in Patent Documents 3 to 6, in the steelmaking process, the amount of dissolved oxygen in the molten steel is adjusted to a predetermined value using an equilibrium reaction with Si, and then Ti, which is a deoxidizing element, and Al are further added. By adding in order, the Ti-Al composite oxide is uniformly and finely dispersed. Thereby, in the techniques described in Patent Documents 3 to 6, the HAZ structure is refined and the joint toughness is improved. This Ti—Al composite oxide has a Ti composition ratio of 5% or more and an Al composition ratio of 95% or less, a particle diameter of 0.01 to 1.0 μm, and a particle number of 5 × 10 3 to 1 × 10. Patent Document 6 describes that the number is 5 / mm 2 .

特許文献7に記載された技術では、溶鋼をTi、およびAlで脱酸した後で、0.0010%以下のMgを添加する。これにより、粒子径が0.01〜1.0μm、および粒子数が1×10〜2×10個/mmの、Al−Ti−Mgを主体とした複合系酸化物を均一に微細分散させ、HAZ組織を微細化し、継手靭性を高めている。 In the technique described in Patent Document 7, 0.0010% or less of Mg is added after deoxidizing molten steel with Ti and Al. Thereby, a composite oxide mainly composed of Al—Ti—Mg having a particle diameter of 0.01 to 1.0 μm and a number of particles of 1 × 10 4 to 2 × 10 5 particles / mm 2 is uniformly fine. Disperse to refine the HAZ structure and increase joint toughness.

特許文献8、9に記載された技術では、円相当径が0.005〜2.0μmのCa、Al、Oの元素からなる酸化物粒子を鋼中に分散させる。これにより、HAZ組織を微細化し、継手靭性を向上させる。特許文献8に記載の酸化物粒子は、個数密度が100〜5000個/mmであり、Oを除いた化学組成が、Ca:5質量%以上、およびAl:5質量%以上である。特許文献9に記載の酸化物粒子は、個数密度が100〜3000個/mmであり、Oを除いた化学組成が、Ca:3質量%以上、Al:1質量%以上である。 In the techniques described in Patent Documents 8 and 9, oxide particles made of Ca, Al, and O elements having an equivalent circle diameter of 0.005 to 2.0 μm are dispersed in steel. This refines the HAZ structure and improves joint toughness. The oxide particles described in Patent Document 8 have a number density of 100 to 5000 / mm 2 , and the chemical composition excluding O is Ca: 5 mass% or more and Al: 5 mass% or more. The oxide particles described in Patent Document 9 have a number density of 100 to 3000 / mm 2 , and the chemical composition excluding O is Ca: 3 mass% or more and Al: 1 mass% or more.

特許文献10に記載された技術では、脱酸工程で溶鋼中の溶存酸素量を0.0010〜0.0050%に調整し、先ずTi、次いでAlを添加して脱酸し、さらにCa、Mg、およびREMのうち1種類以上の元素を添加する。これにより、円相当径が0.005〜0.5μmの酸化物を、100個/mm以上分散させて、HAZ組織を微細化し、継手靭性を高めている。 In the technique described in Patent Document 10, the amount of dissolved oxygen in the molten steel is adjusted to 0.0010 to 0.0050% in the deoxidation step, first Ti and then Al are added to deoxidize, and further Ca, Mg And one or more elements of REM are added. This disperses 100 oxides / mm 2 or more of an oxide having an equivalent circle diameter of 0.005 to 0.5 μm, refines the HAZ structure, and improves joint toughness.

粒内変態技術としては、特許文献11〜17に記載された技術が例示される。   As the intragranular transformation technique, techniques described in Patent Documents 11 to 17 are exemplified.

特許文献11に記載された技術では、VNを核とした粒内フェライトを溶接後の冷却過程にて生成させることにより、HAZ組織を微細化し、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 11, the HAZ structure is refined and the joint toughness is improved by generating intragranular ferrite with VN as a nucleus in the cooling process after welding.

特許文献12に記載された技術では、ボンド近傍でTiNおよび/またはBN粒子が微細に分散するとともに、粒径50μm以下のフェライトの面積分率が60%以上である金属組織を得ることによって、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Literature 12, TiN and / or BN particles are finely dispersed in the vicinity of the bond, and a metal structure having an area fraction of ferrite having a particle size of 50 μm or less is 60% or more is obtained. Improve toughness.

特許文献13に記載された技術では、Bを溶接金属からHAZに拡散させて、HAZ内でBNを析出させ、そのBNを核として微細フェライトを生成させることによって、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 13, B is diffused from the weld metal into the HAZ, BN is precipitated in the HAZ, and fine ferrite is generated using the BN as a nucleus to improve joint toughness.

特許文献14に記載された技術では、鋼の化学組成を、冷却速度が2℃/s以下のCCT曲線における変態点が670℃以上となる化学組成とし、且つN−Ti−Bの含有量比を制御する。これにより、BNを核とした粒内フェライトを生成させて、HAZ組織を微細化し、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 14, the chemical composition of steel is a chemical composition in which the transformation point in a CCT curve with a cooling rate of 2 ° C./s or less is 670 ° C. or more, and the content ratio of N—Ti—B. To control. Thereby, the intragranular ferrite which made BN the nucleus is produced | generated, HAZ structure | tissue is refined | miniaturized and joint toughness is improved.

特許文献15に記載された技術では、溶製工程にてCa添加時の溶存酸素量を0.0010〜0.0030%に調整し、且つCa、S、およびOの添加量を適切に制御する。これにより、CaS上にMnSが析出したものである複合硫化物が鋼中に生成し、この複合硫化物がフェライト変態核として機能し、HAZ組織を微細化し、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 15, the amount of dissolved oxygen at the time of Ca addition is adjusted to 0.0010 to 0.0030% in the melting step, and the addition amounts of Ca, S, and O are appropriately controlled. . Thereby, the composite sulfide in which MnS is precipitated on CaS is generated in the steel, and this composite sulfide functions as a ferrite transformation nucleus, refines the HAZ structure, and improves joint toughness.

特許文献16に記載された技術では、Ti酸化物中にBNを析出させた複合介在物を鋼中に生成させる。この複合介在物を粒内変態核とすることで、粒界フェライト分率が5%以下かつアシキュラーフェライトサイズが円相当径で10μm以下の微細なHAZ組織を形成させ、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 16, a composite inclusion in which BN is precipitated in Ti oxide is generated in steel. By using this composite inclusion as an intragranular transformation nucleus, a fine HAZ structure having a grain boundary ferrite fraction of 5% or less and an acicular ferrite size of 10 μm or less in equivalent circle diameter is formed, and joint toughness is improved.

特許文献17に記載された技術では、Tiを用いて溶鋼を脱酸した後に、Alを添加する。これにより生成したTi−Al複合酸化物を核として、TiN、MnS、B系析出物をさらに複合析出させたものをフェライト変態核とすることで、HAZ組織を微細化し、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 17, Al is added after deoxidizing molten steel using Ti. By using the Ti—Al composite oxide thus formed as a nucleus and further depositing TiN, MnS, and B-based precipitates as ferrite transformation nuclei, the HAZ structure is refined and joint toughness is improved.

また、継手靱性を向上させるために脆化第二相を制御する方法としては、特許文献18〜20に記載された技術がある。   Moreover, there exists a technique described in patent documents 18-20 as a method of controlling an embrittlement 2nd phase in order to improve joint toughness.

特許文献18に記載された技術では、C:0.03%未満、Mn:0.6〜1.2%、Ni:1.0〜2.3%である化学成分を有し、かつNi≦−2×Mn+4.0を満足する鋼を用いて溶接継手を作成する。これにより、島状マルテンサイトの生成を抑制することによって、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 18, the chemical component is C: less than 0.03%, Mn: 0.6 to 1.2%, Ni: 1.0 to 2.3%, and Ni ≦ A weld joint is prepared using steel satisfying −2 × Mn + 4.0. Thereby, joint toughness is improved by suppressing the production | generation of island-like martensite.

特許文献19に記載された技術では、Mnを鋼中に積極的に添加するとともに、不純物元素であるPの含有量を0.008質量%以下にまで低減する。これにより、大入熱溶接後の冷却中に生成する島状の未変態オーステナイトが分解してセメンタイトとなることを促進し、島状マルテンサイトの面積率を1%以下に抑制することによって、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 19, Mn is positively added to steel, and the content of P which is an impurity element is reduced to 0.008% by mass or less. As a result, the island-like untransformed austenite generated during cooling after high heat input welding is promoted to decompose and become cementite, and the area ratio of island-like martensite is suppressed to 1% or less, thereby reducing the joint. Improve toughness.

特許文献20に記載された技術では、Mn,NiおよびCrを鋼中に適正量添加し、さらにC含有量を低減する。これにより、多層溶接時に2相域に加熱される部分に形成される島状マルテンサイトの平均面積を3μm以下に抑制することによって、継手靭性を向上させる。 In the technique described in Patent Document 20, appropriate amounts of Mn, Ni and Cr are added to steel, and the C content is further reduced. Thereby, joint toughness is improved by suppressing the average area of the island-like martensite formed in the part heated to a two-phase region at the time of multilayer welding to 3 μm 2 or less.

また、溶接継手の靱性を向上させるために高靭性元素であるNiを添加する方法としては、特許文献21、および22に記載された技術が例示される。   Moreover, as a method of adding Ni which is a high toughness element in order to improve the toughness of the welded joint, techniques described in Patent Documents 21 and 22 are exemplified.

特許文献21に記載された技術では、Ni含有量を4.0〜7.5%とし、且つマルテンサイト変態開始温度(Ms)を370℃以下とする。これにより、マルテンサイト組織の構成単位であるラス幅を微細化して、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 21, the Ni content is set to 4.0 to 7.5%, and the martensite transformation start temperature (Ms) is set to 370 ° C. or lower. Thereby, the lath width which is a structural unit of a martensitic structure is refined, and joint toughness is improved.

特許文献22に記載された技術では、Ni含有量を4.0〜6.0%とし、且つ所定の式で表わされる炭素当量を0.40%未満にする。これにより、HAZの硬さを低下させて、継手靭性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 22, the Ni content is set to 4.0 to 6.0%, and the carbon equivalent represented by the predetermined formula is set to less than 0.40%. Thereby, the hardness of HAZ is reduced and joint toughness is improved.

アレスト性を向上させる方法として、例えば結晶粒径を制御する方法、脆化第二相を制御する方法、集合組織を制御する方法、及び高靭性元素であるNiを添加する方法が知られている。   As a method for improving the arrestability, for example, a method of controlling the crystal grain size, a method of controlling the embrittlement second phase, a method of controlling the texture, and a method of adding Ni which is a tough element are known. .

アレスト性を向上させるために結晶粒径を制御する方法としては、特許文献23〜25に記載された技術が例示される。   As a method of controlling the crystal grain size in order to improve arrestability, techniques described in Patent Documents 23 to 25 are exemplified.

特許文献23に記載された技術では、フェライトを母相とし、このフェライトを細粒化することにより、アレスト性を向上させる。そのような細粒フェライトを得るために、鋼板の製造の際に、板厚方向に沿って鋼片厚(鋳片厚又はスラブ厚)の1/8以上がAr3点以下となるように鋼片を冷却し、極低温域で圧延を行い、その後Ac3点を越える温度まで復熱させることにより、フェライトを再結晶させる必要がある。   In the technique described in Patent Document 23, the arrestability is improved by using ferrite as a parent phase and making the ferrite finer. In order to obtain such fine-grained ferrite, a steel slab such that, during the production of the steel sheet, 1/8 or more of the steel slab thickness (slab thickness or slab thickness) becomes Ar3 point or less along the thickness direction. It is necessary to recrystallize the ferrite by cooling the steel, rolling in a cryogenic region, and then reheating to a temperature exceeding the Ac3 point.

特許文献24、および25に記載された技術では、フェライトを母相とし、鋼片の表層部を一旦Ar1以下に冷却し、その後表層部が復熱するまでの間に圧延を行うことにより、微細なフェライト再結晶粒を有する鋼板を得る。   In the techniques described in Patent Documents 24 and 25, ferrite is used as a parent phase, the surface layer portion of the steel slab is once cooled to Ar1 or less, and then rolled until the surface layer portion is reheated. A steel plate having ferrite recrystallized grains is obtained.

また、アレスト性を向上させるために脆化第二相を制御する方法としては、特許文献26に記載された技術が例示される。   Moreover, the technique described in patent document 26 is illustrated as a method of controlling an embrittlement 2nd phase in order to improve arrestability.

特許文献26に記載された技術では、母相となるフェライト中に微細な脆化第二相(例えばマルテンサイト)を分散させる。これにより、脆性き裂の先端部における脆化第二相に微小き裂を発生させて、き裂先端部の応力状態を緩和させる。   In the technique described in Patent Document 26, a fine embrittled second phase (for example, martensite) is dispersed in ferrite as a parent phase. As a result, a microcrack is generated in the brittle second phase at the tip of the brittle crack, and the stress state at the tip of the crack is relaxed.

また、アレスト性を向上させるために集合組織を制御する方法としては、特許文献27〜39に記載された技術がある。   Moreover, there exists a technique described in patent documents 27-39 as a method of controlling a texture in order to improve arrestability.

特許文献27〜39に記載された技術では、集合組織としてX線面強度比を例えば表層部、板厚1/4部、板厚1/2部の各板厚位置で制御することによって、き裂の伝播方向を変化させ、アレスト性を向上させる。   In the techniques described in Patent Documents 27 to 39, the X-ray plane intensity ratio as a texture is controlled by, for example, the surface thickness part, the plate thickness 1/4 part, and the plate thickness 1/2 part. Change the direction of crack propagation and improve arrestability.

さらに、アレスト性を向上させるために結晶粒径および集合組織の両方を制御する方法としては、特許文献40〜42に記載された技術が例示される。   Furthermore, as a method of controlling both the crystal grain size and the texture in order to improve arrestability, techniques described in Patent Documents 40 to 42 are exemplified.

特許文献40に記載された技術では、板厚1/2部のフェライト分率を80%以上とし、且つ結晶粒径とX線面強度比とを制御することにより、圧延方向に対して45°方向のアレスト性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 40, the ferrite fraction at 1/2 part of the plate thickness is set to 80% or more, and the crystal grain size and the X-ray plane intensity ratio are controlled, whereby 45 ° with respect to the rolling direction. Improve the direction arrestability.

特許文献41に記載された技術では、表層および板厚1/2部の結晶粒径と、X線で測定した集合組織強度比とを制御することにより、アレスト性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 41, the arrestability is improved by controlling the crystal grain size of the surface layer and ½ part of the plate thickness and the texture strength ratio measured by X-ray.

特許文献42に記載された技術では、表層および板厚1/2部の結晶粒径と、外部応力に対し垂直な{100}面の面積率とを制御することにより、アレスト性を向上させる。   In the technique described in Patent Document 42, the arrestability is improved by controlling the crystal grain size of the surface layer and half the plate thickness and the area ratio of the {100} plane perpendicular to the external stress.

また、アレスト性を向上させるために高靭性元素であるNiを添加する方法としては、特許文献43に記載された技術がある。特許文献43に記載された技術では、Ni含有量を5.0超〜10.0%未満とし、且つ15°以上の大角粒界で囲まれる結晶粒の円相当粒径の平均値を板厚1/4位置で5.5μm以下にすることにより、アレスト性を向上させる。   Moreover, as a method of adding Ni which is a high toughness element in order to improve arrestability, there is a technique described in Patent Document 43. In the technique described in Patent Document 43, the average value of the circle-equivalent grain sizes of the crystal grains surrounded by the large-angle grain boundaries of 15 ° or more with Ni content of more than 5.0 to less than 10.0% is the plate thickness. Arrestability is improved by setting it to 5.5 μm or less at the ¼ position.

日本国特公昭55−26164号公報Japanese Patent Publication No. 55-26164 日本国特開2001−164333号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-164333 日本国特開平6−293936号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-293936 日本国特開平7−242985号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-242985 日本国特開平7−242925号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-242925 日本国特開平9−003597号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-003597 日本国特開平9−003598号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-003598 日本国特開2001−342537号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-342537 日本国特開2003−313629号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-313629 日本国特開2005−320624号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-320624 日本国特開平5−186848号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-186848 日本国特開平9−324238号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-324238 日本国特開2003−211268号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-212268 日本国特開2005−008967号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-008967 日本国特開2005−068519号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-068519 日本国特開2007−277681号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-2777681 日本国特開平5−239528号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-239528 日本国特開2002−060891号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-060891 日本国特開2011−032519号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-032519 日本国特開2012−172243号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-172243 日本国特開平6−136483号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-136383 日本国特開平6−192729号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-192729 日本国特開昭61−235534号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-235534 日本国特開2003−221619号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-221619 日本国特開平5−148542号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-148542 日本国特開昭59−47323号公報Japanese Patent Publication No. 59-47323 日本国特開2008−045174号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-045174 日本国特開2008−069380号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-069380 日本国特開2008−111165号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-111165 日本国特開2008−111166号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-111166 日本国特開2008−169467号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-169467 日本国特開2008−169468号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-169468 日本国特開2008−214652号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-214652 日本国特開2008−214653号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-214653 日本国特開2008−214654号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-214654 日本国特開2009−185343号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-185343 日本国特開2009−221585号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-221585 日本国特開2009−235458号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-235458 日本国特開2010−047805号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-0478805 日本国特開2011−068952号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-068952 日本国特開2011−214116号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-214116 日本国特開2007−302993号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-302993 日本国特開2011−219848号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-211988

特許文献1〜10に記載の技術では、鋼中にピン止め粒子を大量に分散させる必要がある。−60℃の極低温下では、そのピン止め粒子が脆性破壊の発生起点となり易いので、このような特徴を有する鋼の溶接継手の靭性は低下する。従って、特許文献1〜10に記載の技術から安定的に高い継手靭性を得ることは困難である。特に、特許文献4〜10に記載の技術のように、酸化物粒子をピン止め粒子として用いる場合には、熱的に安定な微細粒子が得られるが、酸化物粒子は高温で生成するという性質を有するので、粗大粒子も生成することが避けられない。その粗大粒子は、破壊の起点となり、継手靭性を低下させる。特許文献8〜10に記載の技術のように、板厚が厚い高強度の鋼を200kJ/cm超の大きな溶接入熱で溶接する場合であり、且つ比較的高い温度の靭性だけが評価される場合には、特許文献1〜10に記載の技術は有効な技術であるが、これら技術によって本発明で対象としている−60℃での継手靭性を向上させることは、極めて困難である。また、ピン止め技術は、溶接工程で加熱された際のオーステナイト粒を微細化することはできるが、粒内の微細化は行えない。溶接部の金属組織の最終的な粒径はオーステナイト粒径に依存するので、ピン止め技術による微細化には限界がある。したがって、ピン止め技術は、HAZ組織微細化効果としては粒内変態技術よりも劣位である。   In the techniques described in Patent Documents 1 to 10, it is necessary to disperse a large amount of pinning particles in steel. At an extremely low temperature of −60 ° C., the pinned particles are likely to be the starting point of brittle fracture, so the toughness of a steel welded joint having such characteristics is lowered. Therefore, it is difficult to stably obtain high joint toughness from the techniques described in Patent Documents 1 to 10. In particular, as in the techniques described in Patent Documents 4 to 10, when oxide particles are used as pinning particles, thermally stable fine particles can be obtained, but oxide particles are generated at a high temperature. Therefore, it is inevitable that coarse particles are also produced. The coarse particles serve as a starting point for fracture and reduce joint toughness. As in the techniques described in Patent Documents 8 to 10, this is a case where high-strength steel with a large plate thickness is welded with a large welding heat input exceeding 200 kJ / cm, and only toughness at a relatively high temperature is evaluated. In this case, the techniques described in Patent Documents 1 to 10 are effective techniques, but it is extremely difficult to improve the joint toughness at −60 ° C. targeted by the present invention by these techniques. In addition, the pinning technique can refine the austenite grains when heated in the welding process, but cannot refine the grains. Since the final particle size of the metal structure of the welded part depends on the austenite particle size, there is a limit to refinement by the pinning technique. Therefore, the pinning technique is inferior to the intragranular transformation technique in terms of the HAZ microstructure refinement effect.

特許文献11に記載の技術では、溶接工程後の冷却時に析出するVNを粒内変態核として用いている。しかし、本発明で対象としている溶接条件(板厚、溶接入熱)でのVNの利用は困難である。VNは、析出の駆動力が小さいので、特許文献11の実施例で記載されているような、溶接入熱が1000kJ/cmであるような溶接条件(冷却速度が極めて小さい条件)で溶接を行った場合にしか析出できない。さらに、VNは単独では、他の粒子に比べて劣るフェライト核生成能しか有しない。したがって、特許文献11に記載の技術は、本発明に求められる条件下では適用できない技術である。   In the technique described in Patent Document 11, VN that precipitates during cooling after the welding process is used as an intragranular transformation nucleus. However, it is difficult to use VN under the welding conditions (plate thickness, welding heat input) targeted in the present invention. Since VN has a small driving force for precipitation, welding is performed under welding conditions (conditions where the cooling rate is extremely low) such that the welding heat input is 1000 kJ / cm as described in the example of Patent Document 11. Can only be deposited. Furthermore, VN alone has only a ferrite nucleation ability that is inferior to other particles. Therefore, the technique described in Patent Document 11 cannot be applied under the conditions required for the present invention.

特許文献12に記載の技術では、Al含有量を0.005%以下という極めて低い水準まで制御しなければならないので、脱酸が不十分となり、粗大な酸化物が大量に生成し易くなる。この粗大な酸化物は、破壊の起点となり、著しく靭性を低下させてしまう。また、TiN−BNの複合粒子のフェライト核生成能は小さいので、TiN−BNの複合粒子を用いて十分な微細組織を得るのは困難である。   In the technique described in Patent Document 12, since the Al content must be controlled to an extremely low level of 0.005% or less, deoxidation becomes insufficient, and a large amount of coarse oxide is easily generated. This coarse oxide serves as a starting point of fracture and significantly reduces toughness. In addition, since the ferrite nucleation ability of the TiN—BN composite particles is small, it is difficult to obtain a sufficient microstructure using the TiN—BN composite particles.

特許文献13に記載の技術では、Bを溶接金属からHAZに拡散させることが必要であるが、拡散は種々の条件に影響されるので、フェライト変態核としてのBNの析出量を安定的に高く保つことは困難である。拡散に影響する種々の条件のうちの1つ目は、溶接入熱である。溶接入熱が低く、これにより高温滞留時間が短かったり、または冷却速度が大きかったりする場合は、Bを十分に拡散させることはできない。したがって、溶接入熱が低い溶接条件で行われる溶接には、特許文献13に記載の技術を適用できない。拡散に影響する種々の条件のうちの2つ目は、NbおよびTiの含有量である。Bの拡散は、空孔を介して生じるので、空孔との結合力が強いNbおよびTi等の元素が添加されている場合には、Bの拡散速度が低下して、十分にBを拡散させることができない。従って、NbおよびTiの含有が必要とされる鋼に、特許文献13に記載の技術を適用することはできない。   In the technique described in Patent Document 13, it is necessary to diffuse B from the weld metal to the HAZ. However, since the diffusion is affected by various conditions, the amount of precipitation of BN as a ferrite transformation nucleus is stably increased. It is difficult to keep. The first of the various conditions that affect diffusion is welding heat input. When the welding heat input is low, and thus the high temperature residence time is short or the cooling rate is high, B cannot be sufficiently diffused. Therefore, the technique described in Patent Document 13 cannot be applied to welding performed under welding conditions with low welding heat input. The second of the various conditions that affect diffusion is the Nb and Ti content. Since the diffusion of B occurs through the vacancies, when an element such as Nb or Ti that has a strong binding force to the vacancies is added, the diffusion rate of B decreases and the B is sufficiently diffused. I can't let you. Therefore, the technique described in Patent Document 13 cannot be applied to steel that needs to contain Nb and Ti.

特許文献14に記載の技術では、BNを金属組織中に分散させ、BNを核とした粒内フェライトを生成させて、HAZ組織を微細化し、継手靭性を向上させる。しかし、BNの分散だけでは、フェライトを十分に生成させることはできない。さらに、特許文献14ではBNの分散状態が限定されていないので、特許文献14に記載の内容から、HAZ組織制御による継手靭性向上を安定的に図ることは難しい。また、特許文献14に開示されている、板厚が厚く且つ強度が高い実施例を用いて溶接継手を作成した場合、その化学成分に鑑みて、HAZが硬くなりすぎるとともに、脆化相であるMA(Martensite−Austenite constituent)が生成し易くなり、−60℃での継手靭性を向上させることは到底できないと考えられる。さらに、特許文献14に開示された実施例では、溶接入熱条件を340〜530kJ/cmとしているが、この溶接入熱条件下で溶接を行った場合、−60℃の継手靭性を向上させるほどのHAZ組織の微細化は極めて困難である。   In the technique described in Patent Document 14, BN is dispersed in a metal structure, intragranular ferrite having BN as a nucleus is generated, the HAZ structure is refined, and joint toughness is improved. However, ferrite cannot be sufficiently generated only by dispersion of BN. Furthermore, since the dispersion state of BN is not limited in Patent Document 14, it is difficult to stably improve joint toughness by HAZ structure control from the contents described in Patent Document 14. In addition, when a welded joint is prepared using an example having a large plate thickness and high strength disclosed in Patent Document 14, in view of its chemical composition, HAZ becomes too hard and is an embrittled phase. MA (Martensite-Austenite constituent) is easily generated, and it is considered impossible to improve joint toughness at -60 ° C. Furthermore, in the Example disclosed in Patent Document 14, the welding heat input condition is set to 340 to 530 kJ / cm. However, when welding is performed under this welding heat input condition, the joint toughness of −60 ° C. is improved. It is very difficult to refine the HAZ structure.

特許文献15に記載の技術では、CaS上にMnSが析出したものである複合硫化物をフェライト変態核として利用することにより、HAZ組織が微細化される。しかし、複合硫化物のフェライト変態能は低いので、溶接入熱が小さい場合には、複合硫化物の効果は十分に発現できない。このため、溶接入熱が400kJ/cmであり(この溶接入熱は、本技術分野においては比較的高いとみなされる)、冷却速度が小さい溶接条件を、特許文献15は対象としている。このような溶接条件では、フェライトが生成しやすい。従って、別の溶接条件に、特許文献15の技術を適用することはできない。また、上述した特許文献14と同様に、特許文献15に開示された強度が高い実施例を用いて溶接継手を作成した場合、その化学成分では、HAZが硬くなりすぎるとともに、脆化相であるMAが生成し易くなるので、−60℃での継手靭性を向上させることは極めて困難であると考えられる。   In the technique described in Patent Document 15, the HAZ structure is refined by using a composite sulfide in which MnS is precipitated on CaS as a ferrite transformation nucleus. However, since the ferrite transformation ability of the composite sulfide is low, the effect of the composite sulfide cannot be sufficiently exhibited when the welding heat input is small. For this reason, the welding heat input is 400 kJ / cm (this welding heat input is considered to be relatively high in this technical field), and Patent Document 15 targets welding conditions with a low cooling rate. Under such welding conditions, ferrite is easily generated. Therefore, the technique of Patent Document 15 cannot be applied to other welding conditions. Similarly to Patent Document 14 described above, when a welded joint is created using an embodiment disclosed in Patent Document 15 with high strength, HAZ becomes too hard and the embrittlement phase is present in the chemical component. Since it becomes easy to produce MA, it is considered extremely difficult to improve the joint toughness at −60 ° C.

特許文献16に記載の技術では、Al含有量を、極めて低い水準である0.005%未満まで制御しなければならない。これにより、特許文献16に記載の鋼では、脱酸が不十分となり、粗大な酸化物が大量に生成し易くなる。この粗大な酸化物は破壊の起点となるので、著しく靭性を低下させる。また、Ti酸化物を多量に分散させることは困難であるので、Ti酸化物をHAZ組織の微細化のために用いる特許文献16では、フェライトの核生成サイトが少なく、HAZ組織を十分微細化できない。特許文献16が対象としている、低い溶接入熱で多層溶接する場合には、特許文献16に開示された技術も微細化効果を発揮できると考えられるが、本発明が対象とする1パス溶接には、特許文献16に開示された技術を適用できない。   In the technique described in Patent Document 16, the Al content must be controlled to an extremely low level of less than 0.005%. Thereby, in the steel of patent document 16, deoxidation becomes inadequate and it becomes easy to produce | generate a large amount of coarse oxides. Since this coarse oxide becomes a starting point of fracture, toughness is remarkably lowered. In addition, since it is difficult to disperse a large amount of Ti oxide, in Patent Document 16 in which Ti oxide is used for refining the HAZ structure, there are few ferrite nucleation sites, and the HAZ structure cannot be sufficiently refined. . In the case of multi-layer welding with low welding heat input, which is targeted by Patent Document 16, it is considered that the technique disclosed in Patent Document 16 can also exert a miniaturization effect. Cannot apply the technique disclosed in Patent Document 16.

特許文献17に記載の技術では、酸化物をフェライト変態核として用いている。しかし、上述したように、この場合熱的に安定な微細粒子は得られるが、酸化物粒子は高温で生成する性質を有するので、酸化物粒子を十分に得ようとする場合、粗大粒子の生成が避けられない。その粗大粒子が破壊の起点となり、継手靭性が低下する。また、酸化物粒子を高密度に分散させることはできないので、特許文献17に記載の技術からは微細なHAZ組織が得られ難い。   In the technique described in Patent Document 17, an oxide is used as a ferrite transformation nucleus. However, as described above, in this case, thermally stable fine particles can be obtained, but oxide particles have the property of being generated at high temperatures, so if sufficient oxide particles are to be obtained, coarse particles are generated. Is inevitable. The coarse particles serve as a starting point for fracture, and joint toughness decreases. In addition, since the oxide particles cannot be dispersed at high density, it is difficult to obtain a fine HAZ structure from the technique described in Patent Document 17.

特許文献18に記載の技術は、C含有量を、極めて低い水準である0.03%未満に制御し、且つ1.0〜2.0%のNiを添加する必要があるので、極めて合金コストが高いという問題点を有する。さらに、Niは、高温脆化により鋳造時のスラブ割れを多発させることから、特許文献18に記載の技術は、スラブ精製コストも大幅に増加するという問題を有する。また、HAZの組織微細化制御を行わず、島状マルテンサイトの制御のみを行ったとしても、−60℃での継手靭性を向上させることは困難である。   Since the technique described in Patent Document 18 needs to control the C content to less than 0.03%, which is a very low level, and to add 1.0 to 2.0% Ni, the alloy cost is extremely high. Has the problem of high. Furthermore, since Ni frequently causes slab cracking during casting due to high temperature embrittlement, the technique described in Patent Document 18 has a problem that slab refining costs also increase significantly. Moreover, even if the control of refinement of the HAZ structure is not performed and only the island martensite is controlled, it is difficult to improve the joint toughness at −60 ° C.

特許文献19、および20に記載の技術も、上記特許文献18と同様に、HAZ中の島状マルテンサイトの生成を抑制する。しかし、組織微細化制御をしない限り、−60℃での継手靭性を十分に向上させることはできない。また、特許文献18は、降伏応力が460MPa以上の鋼に溶接入熱が300kJ/cm以上の多層溶接を行って得られる溶接継手を対象とし、特許文献19は、降伏応力が630MPa以上の鋼に溶接入熱が50kJ/cmの多層溶接を行って得られる溶接継手を対象としている。これら条件下では、本発明が有する金属組織を達成することはできない。したがって、特許文献19、および20に記載の技術を用いて−60℃での継手靭性を向上させることは極めて困難である。   The techniques described in Patent Documents 19 and 20 also suppress the generation of island martensite in the HAZ, similar to Patent Document 18. However, the joint toughness at −60 ° C. cannot be sufficiently improved unless microstructure refinement control is performed. Patent Document 18 targets a welded joint obtained by performing multi-layer welding with a heat input of 300 kJ / cm or more on steel having a yield stress of 460 MPa or more, and Patent Document 19 discloses a steel having a yield stress of 630 MPa or more. It is intended for welded joints obtained by performing multi-layer welding with a welding heat input of 50 kJ / cm. Under these conditions, the metal structure of the present invention cannot be achieved. Therefore, it is extremely difficult to improve joint toughness at −60 ° C. using the techniques described in Patent Documents 19 and 20.

特許文献21、22に記載の技術では、4.0%以上もの多量のNiを添加することが必要とされる。極めてコストが高いので、特許文献21、22に記載の技術は産業利用上採用できない。また、特許文献21、22に記載の技術では、マルテンサイトを得る必要があるので、溶接入熱を20kJ/cm程度まで低くしなければならない。本発明が対象とする溶接入熱下で溶接を行ったとしても、上述の金属組織を得ることができないので、特許文献21、22に記載の技術を用いて継手靭性を向上させることは困難である。   In the techniques described in Patent Documents 21 and 22, it is necessary to add a large amount of Ni of 4.0% or more. Since the cost is extremely high, the techniques described in Patent Documents 21 and 22 cannot be employed for industrial use. Further, in the techniques described in Patent Documents 21 and 22, since it is necessary to obtain martensite, the welding heat input must be reduced to about 20 kJ / cm. Even if welding is performed under the welding heat input targeted by the present invention, it is difficult to improve joint toughness using the techniques described in Patent Documents 21 and 22, because the above-described metal structure cannot be obtained. is there.

特許文献23〜25に記載の技術では、鋼板の表裏層部のフェライトの再結晶を利用してフェライトを超微細化させるために、冷却、圧延、および復熱工程を経て鋼板を製造する必要がある。この技術では、製造プロセスが複雑になるので、安定した材質を有する鋼板を得るのは極めて困難であり、さらに、低温圧延が必要とされるので生産性が低い。さらに、このような製造プロセスでは、鋼板面の冷却の度合いが不均一になることに起因した形状不良が鋼板に生じやすい。形状不良が生じた場合、形状矯正を行うために多大なコストを要する。   In the techniques described in Patent Documents 23 to 25, it is necessary to manufacture a steel sheet through cooling, rolling, and reheating processes in order to make the ferrite ultrafine by utilizing recrystallization of ferrite in the front and back layer portions of the steel sheet. is there. This technique complicates the manufacturing process, so that it is extremely difficult to obtain a steel plate having a stable material, and further low temperature rolling is required, so that productivity is low. Further, in such a manufacturing process, a shape defect due to non-uniform cooling of the steel sheet surface is likely to occur in the steel sheet. When a shape defect occurs, a large cost is required to correct the shape.

また、特許文献26に記載の技術では、フェライト中にマルテンサイトを分散させているので、脆性き裂発生を抑制する特性が、著しく劣化してしまう。また、脆化第二相の制御のみでは、−60℃でのアレスト性を向上させることは困難である。   In the technique described in Patent Document 26, since martensite is dispersed in ferrite, the characteristics for suppressing the occurrence of brittle cracks are significantly deteriorated. Moreover, it is difficult to improve the arrestability at −60 ° C. only by controlling the embrittlement second phase.

また、特許文献27〜39に記載の技術では、アレスト性を向上させるために最も効果的な因子である結晶粒径の制御が行われていない。すなわち、集合組織の制御だけでは、−60℃でのアレスト性を飛躍的に向上させることができない。また、X線面強度比は局所的な集合組織を表しているものであり、鋼板全体の特性を示すものではない。X線面強度比の制御のみを行うことによって集合組織が制御された鋼板では、集合組織のばらつきが大きい場合がある。また、これらの技術は、板厚が厚く、強度が高い鋼を対象としているが、本発明が対象とする板厚、および強度を有する鋼板のアレスト性を向上させ、かつこの鋼板の熱間圧延時に高い生産性が得られる技術ではない。そもそも、特許文献27〜30及び33の技術は、板厚方向のアレスト性を高める技術であり、本発明のような圧延方向と垂直、または平行な方向のアレスト性の向上に係る技術ではないので、本発明が対象とする鋼に適用することはできない。   Further, in the techniques described in Patent Documents 27 to 39, control of the crystal grain size, which is the most effective factor for improving arrestability, is not performed. That is, the arrestability at −60 ° C. cannot be dramatically improved only by controlling the texture. Further, the X-ray plane intensity ratio represents a local texture, and does not indicate the characteristics of the entire steel sheet. In a steel sheet whose texture is controlled only by controlling the X-ray surface intensity ratio, there may be a large variation in texture. Further, these techniques are intended for steel having a large thickness and high strength, but the arrestability of the steel sheet having the thickness and strength targeted by the present invention is improved, and hot rolling of the steel sheet is performed. It is not a technology that can sometimes provide high productivity. In the first place, the techniques of Patent Documents 27 to 30 and 33 are techniques for increasing the arrestability in the plate thickness direction, and are not techniques for improving the arrestability in a direction perpendicular to or parallel to the rolling direction as in the present invention. The present invention is not applicable to steel.

また、特許文献40、および41には、結晶粒径と集合組織とを制御することにより、高いアレスト性を得るための技術が開示されている。しかし、特許文献40および41に記載の技術は、板厚が50mm以上の極厚鋼板を対象としている。本発明が対象とする板厚を有する鋼板の製造では、圧延温度および冷却速度が特許文献40および41に記載の条件とは異なる。従って、特許文献40および41の技術によって、同様の結晶粒径と集合組織とを有する鋼板を得ることは困難である。また、集合組織制御のために特許文献40および41にて用いられているX線面強度比は、局所的な集合組織を表しているものであるので、ばらつきが大きく、アレスト性を向上させる因子としては適していない。また、特許文献40および41に記載の技術では、所望の集合組織を形成させるために、低温での圧延が不可欠であるが、このことは、生産性を著しく低下させる。さらに、特許文献40は、圧延方向に対して45°の角度のアレスト性を向上させるための技術であり、本発明のような圧延方向と垂直、または平行な方向のアレスト性の向上に係る技術ではない。   Patent Documents 40 and 41 disclose techniques for obtaining high arrestability by controlling the crystal grain size and texture. However, the techniques described in Patent Documents 40 and 41 are intended for extra-thick steel plates having a thickness of 50 mm or more. In the production of a steel sheet having a thickness intended by the present invention, the rolling temperature and the cooling rate are different from the conditions described in Patent Documents 40 and 41. Therefore, it is difficult to obtain a steel sheet having the same crystal grain size and texture by the techniques of Patent Documents 40 and 41. Moreover, since the X-ray surface intensity ratio used in Patent Documents 40 and 41 for texture control represents a local texture, there is a large variation and a factor that improves arrestability. Not suitable for. In the techniques described in Patent Documents 40 and 41, rolling at a low temperature is indispensable in order to form a desired texture. This significantly reduces productivity. Further, Patent Document 40 is a technique for improving the arrestability at an angle of 45 ° with respect to the rolling direction, and a technique relating to improvement of arrestability in a direction perpendicular to or parallel to the rolling direction as in the present invention. is not.

特許文献42に記載の技術では、表層と板厚1/2部とにおける結晶粒径及び集合組織を制御しており、板厚が厚い鋼板のアレスト性の向上には有効である。しかし、本発明が対象とする板厚が10〜35mmの場合では、製造時の圧延、および冷却条件が異なることから、表層と板厚1/2部とにおける結晶粒径及び集合組織を明確に分離して制御し、同様の組織を得ることは困難である。   The technique described in Patent Document 42 controls the crystal grain size and texture in the surface layer and ½ part of the plate thickness, and is effective in improving the arrestability of a steel plate having a large plate thickness. However, when the plate thickness targeted by the present invention is 10 to 35 mm, the rolling and cooling conditions during production are different, so the crystal grain size and texture in the surface layer and 1/2 part of the plate thickness are clearly defined. It is difficult to separate and control and obtain a similar tissue.

特許文献43に記載の技術は、5.0%超もの多量のNi添加を必要とし、極めてコストが高く、このことは産業利用上好ましくない。また、Niを多量に添加するので、特許文献43に記載の鋼板の強度は高い。1パスの大入熱溶接では、HAZが硬くなることによって、継手靭性が低下するので、特許文献43に記載の技術によって、継手靭性とアレスト性とを両立させた鋼板を得ること極めて困難である。   The technique described in Patent Document 43 requires a large amount of Ni addition exceeding 5.0% and is extremely expensive, which is not preferable for industrial use. Moreover, since Ni is added in a large amount, the strength of the steel sheet described in Patent Document 43 is high. In 1-pass high heat input welding, since the HAZ becomes hard and the joint toughness decreases, it is extremely difficult to obtain a steel sheet that has both joint toughness and arrestability by the technique described in Patent Document 43. .

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、製造コストが低く、且つ生産性が高い、母材の脆性き裂伝播停止性能と大入熱溶接時の溶接熱影響部の靭性とに優れた鋼板を提供することにある。具体的には、母材の降伏応力が300〜500MPaであり、母材の−80℃での平均シャルピー吸収エネルギーが100J以上であり、母材の−60℃でのアレスト性(Kca)が4000N/mm1.5以上であり、溶接入熱が50〜200kJ/cmである溶接を行った場合に良好な靭性(例えば、−60℃での平均シャルピー吸収エネルギーが100J以上となる靱性)を有する溶接熱影響部が得られる鋼板を得ることが、本発明の課題である。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and the purpose thereof is low manufacturing cost and high productivity, and the brittle crack propagation stopping performance of the base metal and welding during high heat input welding. It is providing the steel plate excellent in the toughness of a heat affected zone. Specifically, the yield stress of the base material is 300 to 500 MPa, the average Charpy absorbed energy at −80 ° C. of the base material is 100 J or more, and the arrestability (Kca) of the base material at −60 ° C. is 4000 N. / Mm 1.5 or more, and has good toughness (for example, toughness with an average Charpy absorbed energy at −60 ° C. of 100 J or more) when welding with a heat input of 50 to 200 kJ / cm is performed. It is an object of the present invention to obtain a steel plate from which a weld heat affected zone can be obtained.

上記課題を解決するための本発明の要旨は、以下の通りである。   The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.

(1)本発明の一態様に係る鋼板は、化学組成が、質量%で、C:0.040〜0.090%、Si:0.01〜0.20%、Mn:1.30〜1.80%、P:0.020%以下、S:0.001〜0.010%、Al:0.005〜0.100%、Nb:0.003〜0.030%、Ti:0.003〜0.030%、B:0.0003〜0.0040%、N:0.0020〜0.0080%、O:0.0005〜0.0040%、Cu:0〜1.00%、Ni:0〜1.00%、Cr:0〜1.00%、Mo:0〜0.500%、V:0〜0.100%、Ca:0〜0.0050%、Mg:0〜0.0050%、REM:0〜0.0050%、および残部:鉄および不純物であり、A式によって定義される炭素当量CEが0.30〜0.40質量%であり、B式によって定義されるSOLBが−0.0015〜+0.0015質量%であり、金属組織が、フェライト及びベイナイトを含む混合組織、又は前記フェライト、パーライト及び前記ベイナイトを含む混合組織であり、前記フェライトの面積率が50〜90%、前記ベイナイトの面積率が10〜50%、かつ前記パーライトの面積率が0〜10%であり、前記金属組織中のMAの面積率が0〜5%であり、板厚1/2部では、互いの結晶方位差が15°以上である、隣り合う結晶の間の境界を結晶粒界と定義し、前記結晶粒界によって囲まれた領域を結晶粒と定義し、分割数Nを、10以上の整数に設定した場合に、E式によって定義される前記結晶粒の粒径の加重平均値DAVEが3.0〜17.0μmであり、前記板厚1/2部では、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率が2.0〜20.0%であり、板厚1/4部では、1質量%以上のTiと1質量%未満のOと1質量%以上のNとを含む粒子をTiN粒子と定義し、1質量%以上のMnと1質量%以上のSと1質量%未満のOとを含む粒子をMnS粒子と定義し、前記TiN粒子の定義と前記MnS粒子の定義とを同時に満たす粒子を複合粒子と定義した場合に、0.5〜2.0μmの円相当径をそれぞれ有する前記TiN粒子、前記MnS粒子、及び前記複合粒子の個数密度の合計が20〜200個/mmであり、前記板厚1/4部では、1質量%以上のOを含む粒子を酸化物粒子と定義した場合に、1〜10μmの円相当径を有する前記酸化物粒子の個数密度が20〜200個/mmであり、板厚が10〜35mmであり、降伏応力が300〜500MPaである。
CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ・・・(A)
SOLB=0.226×Ti+B−0.772×N ・・・(B)
p=(DMAX−DMIN)/N ・・・(C)
=DMIN+p×(k−1/2) ・・・(D)
AVE=(Σ[k=1、N](D×S))/(Σ[k=1、N]S) ・・・(E)
式中に記載された元素記号は、各成分の前記鋼板中での含有量を単位質量%で示し、DMAXは、最大の前記結晶粒の前記粒径を単位μmで示し、DMINは、最小の前記結晶粒の前記粒径を単位μmで示し、kは1以上N以下の整数であり、Sは、(DMIN+p×(k−1))μm以上(DMIN+p×k)μm未満の円相当径を有する前記結晶粒の合計面積率を単位%で示す。
(1) As for the steel plate which concerns on 1 aspect of this invention, a chemical composition is the mass%, C: 0.040-0.090%, Si: 0.01-0.20%, Mn: 1.30-1 80%, P: 0.020% or less, S: 0.001 to 0.010%, Al: 0.005 to 0.100%, Nb: 0.003 to 0.030%, Ti: 0.003 -0.030%, B: 0.0003-0.0040%, N: 0.0020-0.0080%, O: 0.0005-0.0040%, Cu: 0-1.00%, Ni: 0 to 1.00%, Cr: 0 to 1.00%, Mo: 0 to 0.500%, V: 0 to 0.100%, Ca: 0 to 0.0050%, Mg: 0 to 0.0050 %, REM: 0 to 0.0050%, and the balance: iron and impurities, and the carbon equivalent CE defined by the formula A is 0.30 to 0 40 mass%, SOLB defined by the formula B is −0.0015 to +0.0015 mass%, and the metal structure is a mixed structure including ferrite and bainite, or a mixture including the ferrite, pearlite, and the bainite. a tissue area ratio 50-90% of the ferrite area ratio is 10% to 50% of the previous SL bainite, and the area ratio of 0 to 10% of the pearlite area ratio of MA of the metal structure Is 0 to 5%, and in the plate thickness 1/2 part, the boundary between adjacent crystals whose crystal orientation difference is 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, and is surrounded by the crystal grain boundary. Defined as a crystal grain, and when the number of divisions N is set to an integer of 10 or more, the weighted average value D AVE of the grain size of the crystal grain defined by the E formula is 3.0 to 17.0 μm. And before In the plate thickness 1/2 part, the area ratio of the {100} plane that forms an angle within 15 ° with respect to the plane perpendicular to the rolling direction is 2.0 to 20.0%. Particles containing 1% by mass or more of Ti, less than 1% by mass of O and 1% by mass or more of N are defined as TiN particles, and 1% by mass or more of Mn, 1% by mass or more of S and less than 1% by mass. When the particle containing O is defined as MnS particle, and the particle satisfying both the definition of TiN particle and the definition of MnS particle is defined as a composite particle, an equivalent circle diameter of 0.5 to 2.0 μm is obtained. The total number density of the TiN particles, the MnS particles, and the composite particles that each have is 20 to 200 particles / mm 2 , and particles containing 1 mass% or more of O are oxidized at the thickness of 1/4 part. The number of oxide particles having an equivalent circle diameter of 1 to 10 μm when defined as product particles Degree is 20 to 200 pieces / mm 2, thickness is 10~35Mm, yield stress is 300~500MPa.
CE = C + Mn / 6 + (Cu + Ni) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5 (A)
SOLB = 0.226 × Ti + B−0.772 × N (B)
p = (D MAX −D MIN ) / N (C)
D k = D MIN + p × (k−1 / 2) (D)
D AVE = (Σ [k = 1, N] (D k × S k )) / (Σ [k = 1, N] S k ) (E)
The element symbol described in the formula indicates the content of each component in the steel sheet in unit mass%, D MAX indicates the particle size of the largest crystal grain in unit μm, and D MIN is The grain size of the smallest crystal grain is expressed in μm, k is an integer of 1 or more and N or less, and S k is (D MIN + p × (k−1)) μm or more (D MIN + p × k) The total area ratio of the crystal grains having a circle-equivalent diameter of less than μm is shown in unit%.

(2)上記(1)に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Si:0.01〜0.10%であってもよい。 (2) In the steel plate according to (1), the chemical composition may be% by mass and Si: 0.01 to 0.10%.

(3)上記(1)または(2)に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Al:0.015〜0.060%であってもよい。 (3) As for the steel plate as described in said (1) or (2), the said chemical composition may be mass% and Al: 0.015-0.060%.

(4)上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Mo:0〜0.010%であってもよい。 (4) In the steel sheet according to any one of (1) to (3), the chemical composition may be mass% and Mo may be 0 to 0.010%.

(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Ti:0.005〜0.018%であってもよい。 (5) In the steel sheet according to any one of (1) to (4), the chemical composition may be mass% and Ti: 0.005 to 0.018%.

(6)上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、B:0.0005〜0.0020%であってもよい。 (6) In the steel plate according to any one of (1) to (5), the chemical composition may be% by mass and B: 0.0005 to 0.0020%.

(7)上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、N:0.0025〜0.0060%であってもよい。 (7) In the steel sheet according to any one of (1) to (6), the chemical composition may be% by mass and N: 0.0025 to 0.0060%.

(8)上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、O:0.0010〜0.0030%であってもよい。 (8) As for the steel plate as described in any one of said (1)-(7), the said chemical composition may be mass% and O: 0.0010-0.0030%.

(9)上記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記SOLBが、−0.0010〜+0.0005%であってもよい。 (9) In the steel sheet according to any one of (1) to (8), the SOLB may be -0.0010 to + 0.0005%.

(10)上記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記結晶粒の前記加重平均値DAVEが3.0〜13.0μmであってもよい。 (10) In the steel plate according to any one of (1) to (9), the weighted average value D AVE of the crystal grains may be 3.0 to 13.0 μm.

(11)上記(1)〜(10)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記円相当径がそれぞれ0.5〜2.0μmの前記TiN粒子、前記MnS粒子、及び前記複合粒子の前記個数密度の前記合計が50〜140個/mmであってもよい。 (11) In the steel sheet according to any one of (1) to (10), the TiN particles, the MnS particles, and the composite particles each having an equivalent circle diameter of 0.5 to 2.0 μm. The total number density may be 50 to 140 pieces / mm 2 .

(12)上記(1)〜(11)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記円相当径が1〜10μmの前記酸化物粒子の前記個数密度が20〜150個/mmであってもよい。 (12) In the steel sheet according to any one of (1) to (11), the number density of the oxide particles having an equivalent circle diameter of 1 to 10 μm is 20 to 150 particles / mm 2. Also good.

(13)上記(1)〜(12)のいずれか一項に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量%で、Cu:0.10〜1.00%、Ni:0.10〜1.00%、Cr:0〜0.10%、Mo:0〜0.100%、V:0〜0.005%であってもよい。 (13) In the steel sheet according to any one of (1) to (12), the chemical composition is mass%, Cu: 0.10 to 1.00%, Ni: 0.10 to 1. 00%, Cr: 0 to 0.10%, Mo: 0 to 0.100%, V: 0 to 0.005%.

本発明に係る鋼板を用いて溶接継手を製造した場合、−60℃での溶接熱影響部の靭性と母材の脆性き裂伝播停止性能とが極めて優れた溶接継手が得られる。本発明に係る鋼板を用いれば、寒冷地、および氷海域などの低温環境において用いられる溶接鋼構造物の低コスト化および安全性向上を図ることが可能となる。   When a welded joint is manufactured using the steel sheet according to the present invention, a welded joint is obtained that is extremely excellent in the toughness of the weld heat affected zone at −60 ° C. and the brittle crack propagation stopping performance of the base material. By using the steel plate according to the present invention, it is possible to reduce the cost and improve the safety of a welded steel structure used in a low temperature environment such as a cold region and an ice sea region.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究し、その結果、鋼板の化学組成、金属組織、硬さ、析出粒子の径および個数密度、結晶粒径、ならびに集合組織を制御することにより、コストが低く、熱間圧延時の生産性が高い鋼板が得られることを見出した。さらに本発明者らは、この鋼板を用いて溶接継手を製造した場合に、溶接継手の−60℃での継手靱性(HAZ靭性)と母材アレスト性とを向上させることができることを見出した。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems, and as a result, by controlling the chemical composition, metal structure, hardness, diameter and number density of precipitated particles, crystal grain size, and texture of the steel sheet. It was found that a steel sheet with low cost and high productivity during hot rolling can be obtained. Furthermore, the present inventors have found that when a welded joint is produced using this steel sheet, the joint toughness (HAZ toughness) and base metal arrestability at −60 ° C. of the welded joint can be improved.

以下、上述の知見に基づきなされた本発明の一実施形態に係る鋼板について説明する。なお、以下の記載において、「母材」および「熱影響部」との用語は、断りが無い限り、本実施形態に係る鋼板を用いて製造された溶接継手の母材および溶接熱影響部(HAZ)をそれぞれ示す。鋼板の構成および特性は、母材の構成および特性と同一であると見なすことができる。   Hereinafter, a steel sheet according to an embodiment of the present invention made based on the above knowledge will be described. In the following description, the terms “base metal” and “heat-affected zone” refer to the base material and weld heat-affected zone of a welded joint manufactured using the steel plate according to the present embodiment (unless otherwise noted). HAZ) respectively. The configuration and characteristics of the steel sheet can be considered the same as the configuration and characteristics of the base material.

(鋼板の金属組織)
本実施形態に係る鋼板は、フェライト及びベイナイトを含む混合組織、又は、フェライト、パーライト及びベイナイトを含む混合組織であり、フェライトの面積率が50〜90%、かつベイナイトの面積率が10〜50%である金属組織を有する。
(Metal structure of steel sheet)
The steel sheet according to the present embodiment is a mixed structure containing ferrite and bainite, or a mixed structure containing ferrite, pearlite and bainite, and the area ratio of ferrite is 50 to 90% and the area ratio of bainite is 10 to 50%. Has a metallographic structure.

(鋼板のフェライト面積率:50〜90%)
鋼板のフェライト面積率が50%未満である場合、平均結晶粒径を17.0μm以下として、これによりアレスト性を向上させることが困難である。フェライト面積率が90%超である場合、鋼板の降伏応力を270MPa以上とすることが困難である。所望の板厚、および強度(引張強さおよび降伏応力)を有する鋼板を得ることができるのであれば、フェライトの残部としてベイナイト、又はパーライト及びベイナイトをさらに含むことが可能である。フェライト面積率の下限値を、55%、60%、65%又は69%としてもよい。フェライト面積率の上限値を、86%、83%、80%又は77%としてもよい。
(Ferrite area ratio of steel sheet: 50 to 90%)
When the ferrite area ratio of the steel sheet is less than 50%, it is difficult to improve the arrestability by setting the average grain size to 17.0 μm or less. When the ferrite area ratio is more than 90%, it is difficult to set the yield stress of the steel sheet to 270 MPa or more. If a steel sheet having a desired plate thickness and strength (tensile strength and yield stress) can be obtained, bainite or pearlite and bainite can be further included as the balance of ferrite. The lower limit value of the ferrite area ratio may be 55%, 60%, 65%, or 69%. The upper limit of the ferrite area ratio may be 86%, 83%, 80%, or 77%.

(鋼板のベイナイト面積率:10〜50%)
ベイナイトは、鋼板の強度、平均結晶粒径、及び集合組織に大きく影響する。ベイナイト面積率が10%未満である場合、鋼板の降伏応力を270MPa以上とすることが困難である。ベイナイト面積率が50%超である場合、鋼板の平均結晶粒径を17.0μm以下とし、且つ、後述するように圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面積率を鋼板の板厚1/2部にて20%以下とすることによって、鋼板のアレスト性を向上させることが困難である。ベイナイト面積率の下限値を15%、18%、20%又は23%としてもよい。ベイナイト面積率の上限値を45%、40%、35%、31%又は28%としてもよい。
(Bainite area ratio of steel sheet: 10 to 50%)
Bainite greatly affects the strength, average crystal grain size, and texture of the steel sheet. When the bainite area ratio is less than 10%, it is difficult to set the yield stress of the steel sheet to 270 MPa or more. When the bainite area ratio is more than 50%, the average crystal grain size of the steel sheet is 17.0 μm or less and, as will be described later, an {100} area that forms an angle of 15 ° or less with respect to a plane perpendicular to the rolling direction It is difficult to improve the arrestability of the steel sheet by setting the rate to 20% or less at the plate thickness ½ part of the steel sheet. The lower limit of the bainite area ratio may be 15%, 18%, 20%, or 23%. The upper limit of the bainite area ratio may be 45%, 40%, 35%, 31%, or 28%.

(鋼板のパーライト面積率:好ましくは10%以下)
パーライトは、所望の板厚、および強度を有する鋼板が得ることができるのであれば、鋼板中に含まれてもよい。従って、パーライト面積率は規定されない。しかしながら、パーライトは鋼板の耐破壊特性を低下させる場合があるので、パーライト面積率を、10%以下、5%以下、又は3%以下に制限してもよい。パーライト面積率の下限値は0%である。
(Perlite area ratio of steel sheet: preferably 10% or less)
The pearlite may be contained in the steel sheet as long as a steel sheet having a desired thickness and strength can be obtained. Therefore, the pearlite area ratio is not specified. However, since pearlite may deteriorate the fracture resistance of the steel sheet, the pearlite area ratio may be limited to 10% or less, 5% or less, or 3% or less. The lower limit value of the pearlite area ratio is 0%.

(鋼板のMA面積率:0〜5%)
フェライト、パーライト及びベイナイト以外に、微細なMA(Martensite−Austenite−consituent)が鋼板の金属組織中に存在していてもよい。しかしながら、MAは鋼板の耐破壊特性を低下させる場合があるので、MA面積率を0〜5%にする。MA面積率の上限値を3%、2%又は1%にしてもよい。MA面積率は、0%とすることが最も望ましい。
(MA area ratio of steel sheet: 0 to 5%)
In addition to ferrite, pearlite, and bainite, fine MA (Martensite-Austenite-constituent) may be present in the metal structure of the steel sheet. However, since MA may reduce the fracture resistance of the steel sheet, the MA area ratio is set to 0 to 5%. The upper limit value of the MA area ratio may be 3%, 2%, or 1%. The MA area ratio is most preferably 0%.

フェライト、ベイナイト、パーライト、およびMA以外の金属組織(金属組織の残部)の面積率を規定する必要はない。鋼板の化学成分を以下に示す範囲内とし、且つフェライト、ベイナイトおよびパーライトの面積率を上述の規定範囲内とするように鋼板を製造した場合、上述の金属組織以外の金属組織は生成しないと考えられる。また、仮に上述の金属組織以外の金属組織が生成したとしても、生成量は鋼板の特性に影響を及ぼさない程度に小さい。フェライト、ベイナイト、パーライト、およびMA以外の金属組織の面積率を合計で1%以下に制限しても差し支えない。   It is not necessary to define the area ratio of the metal structure (the remainder of the metal structure) other than ferrite, bainite, pearlite, and MA. When the steel sheet is manufactured so that the chemical composition of the steel sheet is within the following range and the area ratio of ferrite, bainite and pearlite is within the above specified range, it is considered that no metal structure other than the above metal structure is generated. It is done. Further, even if a metal structure other than the above-described metal structure is generated, the generation amount is small enough not to affect the characteristics of the steel sheet. The area ratio of metal structures other than ferrite, bainite, pearlite, and MA may be limited to 1% or less in total.

(鋼板の平均結晶粒径:3.0〜17.0μm)
鋼板および溶接熱影響部のアレスト性を主に支配する因子は、結晶粒界の量(面積)である。結晶粒界が脆性き裂伝播の障害となるからである。すなわち、結晶粒界を挟む隣接結晶粒は、互いに結晶方位が異なるので、結晶粒界ではき裂が伝播する方向が変化する。このため、結晶粒界では未破断領域が生じ、この未破断領域によって応力が分散され、き裂閉口応力が生じる。従って、金属組織中の結晶粒界の量が多い場合、き裂伝播の駆動力が低下し、アレスト性が向上する。また、結晶粒界では、未破断領域が最終的に延性破壊するので、脆性破壊に要するエネルギーが吸収される。このため、結晶粒界の量を増加させると、アレスト性が向上する。
(Average crystal grain size of steel sheet: 3.0 to 17.0 μm)
The factor that mainly controls the arrestability of the steel plate and the weld heat affected zone is the amount (area) of the grain boundary. This is because the crystal grain boundary becomes an obstacle to brittle crack propagation. In other words, since adjacent crystal grains sandwiching the crystal grain boundary have different crystal orientations, the direction in which the crack propagates changes at the crystal grain boundary. For this reason, an unbroken region is generated at the crystal grain boundary, and the stress is dispersed by the unbroken region to generate a crack closing stress. Therefore, when the amount of crystal grain boundaries in the metal structure is large, the driving force for crack propagation is reduced and the arrestability is improved. In addition, at the crystal grain boundary, since the unbroken region finally undergoes ductile fracture, energy required for brittle fracture is absorbed. For this reason, increasing the amount of grain boundaries improves the arrestability.

結晶粒界の量を増加させるためには、結晶粒径を微細にすることが必要である。本実施形態に係る鋼板においては、互いの結晶方位差が15°以上である、隣り合う結晶の間の境界を結晶粒界と定義し、結晶粒界によって囲まれた領域を結晶粒と定義し、分割数Nを10以上の整数に設定した場合に、3式によって定義される結晶粒の粒径の加重平均値DAVEが、板厚1/2部において3.0〜17.0μmである。
p=(DMAX−DMIN)/N …(1式)
=DMIN+p×(k−1/2) …(2式)
AVE=(Σ[k=1、N](D×S))/(Σ[k=1、N]S) …(3式)
MAXは、最大の結晶粒の粒径を単位μmで示し、DMINは、最小の結晶粒の粒径を単位μmで示し、kは1以上N以下の整数であり、Sは、(DMIN+p×(k−1))μm以上(DMIN+p×k)μm未満の円相当径を有する結晶粒の合計面積率を単位%で示す。
In order to increase the amount of crystal grain boundaries, it is necessary to make the crystal grain size fine. In the steel sheet according to the present embodiment, a boundary between adjacent crystals having a crystal orientation difference of 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, and a region surrounded by the crystal grain boundary is defined as a crystal grain. When the division number N is set to an integer of 10 or more, the weighted average value D AVE of the grain sizes of the crystal grains defined by the formula 3 is 3.0 to 17.0 μm at the plate thickness of ½ part. .
p = (D MAX -D MIN) / N ... (1 type)
D k = D MIN + p × (k−1 / 2) (Expression 2)
D AVE = (Σ [k = 1, N] (D k × S k )) / (Σ [k = 1, N] S k ) (Expression 3)
D MAX indicates the maximum grain size in μm, D MIN indicates the minimum crystal grain size in μm, k is an integer of 1 to N, and S k is ( D MIN + p × (k−1)) μm or more (D MIN + p × k) The total area ratio of crystal grains having an equivalent circle diameter of less than μm is shown in unit%.

上述の通り、本実施形態における「結晶粒界」とは、「互いの結晶方位差が15°以上である、隣り合う結晶の間の境界」を意味する。結晶方位差が15°未満である結晶粒界は、脆性き裂伝播の障害とはなり難く、大きなアレスト性向上効果を有しないので、本実施形態では考慮されない。本実施形態における「板厚1/X部」とは、鋼板表面から板厚の約1/Xの深さにある領域を示す。   As described above, the “crystal grain boundary” in the present embodiment means “a boundary between adjacent crystals whose crystal orientation difference is 15 ° or more”. A crystal grain boundary having a crystal orientation difference of less than 15 ° is not considered to be a hindrance to brittle crack propagation and does not have a great arrestability improving effect, and thus is not considered in this embodiment. The “plate thickness 1 / X portion” in the present embodiment indicates a region at a depth of about 1 / X of the plate thickness from the steel plate surface.

本実施形態においては、結晶粒径を規定するために、結晶粒径の加重平均値を用いる。加重平均値は、上述の1式、2式および3式によって算出される。「p」は、分割範囲の幅であり、結晶粒径の最大値DMAXと最小値DMINとの差(全ての結晶粒径分布の幅)を分割数Nで割ることにより得られる(1式参照)。「k」は、1以上N以下の任意の整数である。「D」は、k番目の分割範囲の中央値である(2式参照)。加重平均値DAVEは、先ずk番目の分割範囲の中央値Dと、k番目の分割範囲内にある結晶粒径を有する結晶粒の量S(単位%)とを掛けた値(D×S)を算出し、次いで、D×S〜D×Sを合計することにより得られる(3式参照)。
加重平均値は、少数の粗大粒子の存在(異常値の存在)を評価する指標として優れている。アレスト性は、少数の粗大な粒子に影響されるので、加重平均値と良好な相関を示す。これに対し、結晶粒径の評価方法として通常最もよく用いられる結晶粒径の算術平均値は、測定視野の面積を、測定視野中の結晶粒の個数で割った値の平方根を算出することによって得られる。算術平均によって結晶粒径を評価した場合、少数の粗大粒子の存在が最終的に得られる算術平均値に十分に反映されないので、算術平均値とアレスト性とは良好な相関を示さない。
結晶粒径の加重平均値は、結晶粒径の算術平均値の2倍程度になる場合もある。さらに、結晶粒径のばらつきが大きいベイナイトが金属組織中に含まれる場合、結晶粒径の加重平均値は、結晶粒径の算術平均値の3〜10倍になりうる。本実施形態では、「平均結晶粒径」との用語は、特に断りが無い限り「結晶粒径の加重平均値」を意味する。
なお、ここで結晶粒径の算術平均とは、JIS G0551:2013の表1にて定義された平均結晶粒径(単位:mm)である。具体的には、観察した試験面の1mm当たりの結晶粒の個数をmとしたときに、1/√mで求められる粒径である。
In the present embodiment, a weighted average value of crystal grain sizes is used to define the crystal grain size. The weighted average value is calculated by the above-described formulas 1, 2, and 3. “P” is the width of the division range, and is obtained by dividing the difference between the maximum value D MAX and the minimum value D MIN of the crystal grain size (the width of all crystal grain size distributions) by the division number N (1 See formula). “K” is an arbitrary integer of 1 or more and N or less. “D k ” is the median value of the k-th division range (see Formula 2). The weighted average value D AVE is first a value obtained by multiplying the median value D k of the kth division range by the amount S k (unit%) of crystal grains having a crystal grain size within the kth division range (D K × S K ), and then D 1 × S 1 to D N × S N is obtained (see Equation 3).
The weighted average value is excellent as an index for evaluating the presence of a small number of coarse particles (existence of abnormal values). Arrest is influenced by a small number of coarse particles and thus shows a good correlation with the weighted average value. On the other hand, the arithmetic average value of the crystal grain size that is usually most commonly used as a method for evaluating the crystal grain size is obtained by calculating the square root of the value obtained by dividing the area of the measurement visual field by the number of crystal grains in the measurement visual field. can get. When the crystal grain size is evaluated by the arithmetic average, the presence of a small number of coarse particles is not sufficiently reflected in the finally obtained arithmetic average value, so that the arithmetic average value and arrestability do not show a good correlation.
The weighted average value of the crystal grain size may be about twice the arithmetic average value of the crystal grain size. Further, when bainite having a large variation in crystal grain size is included in the metal structure, the weighted average value of the crystal grain size can be 3 to 10 times the arithmetic average value of the crystal grain size. In this embodiment, the term “average crystal grain size” means “weighted average value of crystal grain size” unless otherwise specified.
Here, the arithmetic average of the crystal grain size is an average crystal grain size (unit: mm) defined in Table 1 of JIS G0551: 2013. Specifically, the grain size is 1 / √m, where m is the number of crystal grains per 1 mm 2 of the observed test surface.

鋼板の平均結晶粒径が、板厚1/2部にて3.0〜17.0μmである場合、−60℃における鋼板のアレスト靭性値(Kca)が4000N/mm1.5以上となる。さらに安定的にアレスト性を向上させるためには、平均結晶粒径を15.0μm以下、13.0μm以下、11.0μm以下、10.0μm又は9.0μm以下としてもよい。平均結晶粒径が17.0μmを上回る場合、鋼板のアレスト性が不足する。 When the average crystal grain size of the steel sheet is 3.0 to 17.0 μm at 1/2 part of the plate thickness, the arrest toughness value (Kca) of the steel sheet at −60 ° C. is 4000 N / mm 1.5 or more. In order to further improve the arrestability, the average crystal grain size may be 15.0 μm or less, 13.0 μm or less, 11.0 μm or less, 10.0 μm or 9.0 μm or less. When the average crystal grain size exceeds 17.0 μm, the arrestability of the steel sheet is insufficient.

鋼板の各種特性を向上させるために、鋼板の平均結晶粒径の下限値を規定する必要はない。しかしながら、平均結晶粒径を微細にするほどアレスト性は向上するが、過度の微細化は圧延の負荷を増大させ、生産性を低下させてしまう。従って、平均結晶粒径の下限値を、3.0μmとすることが好ましい。この下限値は、4.0μm、5.0μm、または6.0μmにしてもよい。   In order to improve various properties of the steel sheet, it is not necessary to define a lower limit value of the average crystal grain size of the steel sheet. However, the arrestability improves as the average crystal grain size becomes finer, but excessive refinement increases the rolling load and lowers the productivity. Therefore, the lower limit value of the average crystal grain size is preferably 3.0 μm. This lower limit may be 4.0 μm, 5.0 μm, or 6.0 μm.

鋼板の平均結晶粒径を板厚1/2部で規定する理由は、板厚が10〜35mmの鋼板のアレスト性は主に板厚1/2部の平均結晶粒径によって支配されるので、板厚1/2部の平均結晶粒径を、その鋼板の平均結晶粒径の代表値とすることができるからである。なお、板厚1/2部の平均結晶粒径を主に制御する後述の製造方法によれば、板厚1/2部以外の板厚位置では、必然的に温度が低くなり、冷却速度が大きくなり、結晶粒が微細化する傾向になる。従って、板厚1/2部以外の板厚位置では、平均結晶粒径を特に規定する必要はない。   The reason for prescribing the average crystal grain size of the steel sheet by 1/2 part thickness is that the arrestability of the steel sheet having a thickness of 10 to 35 mm is mainly governed by the average crystal grain diameter of 1/2 part thickness. This is because the average crystal grain size of ½ part of the plate thickness can be a representative value of the average crystal grain size of the steel plate. In addition, according to the manufacturing method described later that mainly controls the average crystal grain size of 1/2 part of the plate thickness, the temperature is inevitably lowered at the plate thickness positions other than 1/2 part of the plate thickness, and the cooling rate is It becomes larger and the crystal grains tend to become finer. Accordingly, it is not necessary to particularly define the average crystal grain size at plate thickness positions other than 1/2 plate thickness.

鋼板の結晶粒径の測定には、結晶方位の情報を広い視野で精度良く測定できるEBSD(Electron Back Scatter Diffraction pattern)法を用いることが好ましい。EBSD法を用いれば、ベイナイトのような複雑な組織の結晶粒径の測定も可能である。   For the measurement of the crystal grain size of the steel sheet, it is preferable to use an EBSD (Electron Back Scatter Diffraction Pattern) method capable of accurately measuring crystal orientation information with a wide field of view. If the EBSD method is used, the crystal grain size of a complex structure such as bainite can be measured.

より詳細には、結晶粒径は以下の方法によって求められる。先ず、EBSD法により板厚1/2部の500μm×500μmの領域を測定することを、測定位置を1μmずつ動かしながら繰り返し行う。ここで、隣接粒との結晶方位差が15°以上の境界を結晶粒界と定義し、この結晶粒界の円相当径を結晶粒径と定義し、上述の測定結果から平均結晶粒径を求める。   More specifically, the crystal grain size is determined by the following method. First, the measurement of a 500 μm × 500 μm area of ½ part of the plate thickness by the EBSD method is repeated while moving the measurement position by 1 μm. Here, the boundary where the crystal orientation difference between adjacent grains is 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, the equivalent circle diameter of this crystal grain boundary is defined as the crystal grain diameter, and the average crystal grain diameter is calculated from the above measurement results. Ask.

(鋼板の、板厚1/2部における、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率:2.0〜20.0%)
平均結晶粒径の制御のみでは、−60℃の極低温環境下のアレスト性を安定的に向上させることが難しい。集合組織を活用したき裂伝播方向の制御が、本実施形態に係る鋼板には必要とされる。鋼板が外部応力を受けた際に該鋼板に発生する脆性き裂は、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面のへき開面に沿って伝播することを本発明者らは見出した。すなわち、外部応力に対して垂直な面に{100}面集合組織が発達すれば、平均結晶粒径を3.0〜17.0μmに制御することにより得られるアレスト性向上効果が減少してしまうことが判明した。外部応力とは、鋼構造物に外的に付与される応力のことである。脆性き裂は、最も大きい外部応力の方向に対して垂直な方向に発生し、伝播する場合が多い。したがって、ここでは、鋼構造物に外的に付与される応力のうち最も大きいものを外部応力と定義する。一般的に外部応力は、鋼板の主圧延方向に対してほぼ平行に付与される。このため、外部応力に対して垂直な面を、鋼板の主圧延方向に対して垂直な面と見なすことができる。
(Area ratio of {100} plane that forms an angle of 15 ° or less with respect to the plane perpendicular to the rolling direction in the sheet thickness 1/2 part of the steel sheet: 2.0 to 20.0%)
Only by controlling the average crystal grain size, it is difficult to stably improve the arrestability in an extremely low temperature environment of −60 ° C. Control of the crack propagation direction utilizing the texture is required for the steel sheet according to this embodiment. This indicates that a brittle crack generated in a steel sheet when the steel sheet is subjected to external stress propagates along a {100} cleaved surface that forms an angle of 15 ° or less with respect to a plane perpendicular to the rolling direction. The inventors have found. That is, if a {100} plane texture develops in a plane perpendicular to external stress, the effect of improving arrestability obtained by controlling the average crystal grain size to 3.0 to 17.0 μm is reduced. It has been found. The external stress is a stress applied externally to the steel structure. Brittle cracks often occur and propagate in a direction perpendicular to the direction of the largest external stress. Therefore, here, the largest stress among externally applied stresses to the steel structure is defined as external stress. In general, the external stress is applied substantially parallel to the main rolling direction of the steel sheet. For this reason, a plane perpendicular to the external stress can be regarded as a plane perpendicular to the main rolling direction of the steel sheet.

鋼板の主圧延方向は、例えば、鋼板表面をピクリン酸により腐食させ、旧オーステナイトのアスペクト比を測定することにより判別可能である。旧オーステナイトのアスペクト比が大きい方向を、鋼板の主圧延方向として判別することができる。   The main rolling direction of the steel sheet can be determined by, for example, corroding the steel sheet surface with picric acid and measuring the aspect ratio of prior austenite. The direction in which the aspect ratio of the prior austenite is large can be determined as the main rolling direction of the steel sheet.

鋼板の圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の集合組織が、板厚1/2部において面積率で2.0〜20.0%になるようにすれば、脆性き裂の伝播に対する抵抗力が増大し、アレスト性が向上できることが判明した。   The texture of the {100} plane that forms an angle of 15 ° or less with respect to the plane perpendicular to the rolling direction of the steel sheet is adjusted so that the area ratio is 2.0 to 20.0% at 1/2 part of the plate thickness. It has been found that the resistance to the propagation of brittle cracks can be increased and the arrestability can be improved.

上述の知見に基づき、本実施形態に係る鋼板においては、板厚1/2部において、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を2.0〜20.0%とする。   Based on the above knowledge, in the steel sheet according to the present embodiment, the area ratio of the {100} plane, which forms an angle of 15 ° or less with respect to the plane perpendicular to the rolling direction, is 2.0 in the plate thickness 1/2 part. ˜20.0%.

板厚1/2部において、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率は、小さい方が望ましい。しかしながら、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を2.0%未満とするためには、鋼板の金属組織を、フェライトの面積率が90%を超える金属組織にする必要が生じる。この場合、降伏応力を270MPa以上とすることが困難となる。従って、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率の下限値を2.0%とした。圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率が20.0%超である場合、平均結晶粒径を微細に制御してもアレスト性が低下する。したがって、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率の上限値を20.0%とした。圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率の下限値を、3.0%、4.0%又は5.0%としてもよい。また、上記の{100}面の面積率の上限値を、17.0%、15.0%、12.0%又は10.0%としてもよい。   It is desirable that the area ratio of the {100} plane, which forms an angle of 15 ° or less with respect to the plane perpendicular to the rolling direction, in the sheet thickness ½ part is smaller. However, in order to make the area ratio of the {100} plane that forms an angle within 15 ° with respect to the plane perpendicular to the rolling direction less than 2.0%, the metal structure of the steel sheet has a ferrite area ratio of 90%. It is necessary to make the metal structure exceed. In this case, it becomes difficult to set the yield stress to 270 MPa or more. Therefore, the lower limit of the area ratio of the {100} plane that forms an angle within 15 ° with respect to the plane perpendicular to the rolling direction is set to 2.0%. When the area ratio of the {100} plane forming an angle of 15 ° or less with respect to the plane perpendicular to the rolling direction is more than 20.0%, the arrestability is lowered even if the average crystal grain size is finely controlled. Therefore, the upper limit of the area ratio of the {100} plane that forms an angle within 15 ° with respect to the plane perpendicular to the rolling direction is set to 20.0%. The lower limit value of the area ratio of the {100} plane that forms an angle within 15 ° with respect to the plane perpendicular to the rolling direction may be 3.0%, 4.0%, or 5.0%. Further, the upper limit of the area ratio of the {100} plane may be 17.0%, 15.0%, 12.0%, or 10.0%.

鋼板の集合組織はEBSD法により測定することが好ましい。EBSD法により測定する場合、X線による測定に比べて、より広い視野の集合組織を精度良く測定することが可能である。   The texture of the steel plate is preferably measured by the EBSD method. When measuring by the EBSD method, it is possible to measure a texture having a wider field of view with higher accuracy than measurement by X-rays.

より詳細には、EBSD法により、板厚1/2部において、鋼板の主圧延方向に対し垂直な面に対し15°以内の角度をなす{100}面のマップを作成し、その総面積を測定面積で除することによって、それらの面積率を求めることができる。   More specifically, a map of {100} planes forming an angle of 15 ° or less with respect to a plane perpendicular to the main rolling direction of the steel sheet at a thickness of 1/2 part is created by the EBSD method, and the total area is By dividing by the measurement area, the area ratio can be obtained.

上記のようなアレスト性向上のための方策は、降伏応力が300〜500MPa、及び板厚が10〜35mmの鋼板に適用される。降伏応力が300MPa未満、又は板厚が10mm未満の鋼板は、アレスト性が必要とされる部材の材料として用いられることは殆どない。また、降伏応力が500MPa超、板厚が35mm超の鋼板では、本実施形態で規定する平均結晶粒径及び集合組織を形成しても、力学的条件が厳しくなり、−60℃におけるアレスト靭性値(Kca)が4000N/mm1.5以上の高アレスト性を付与することが難しい場合があるからである。降伏応力の下限値を320MPa、340MPa又は360MPaに、上限値を480MPa、460MPa又は440MPaに制限してもよい。板厚の下限値を12mm、14mm又は16mmに、上限値を30mm、26mm又は22mmに制限してもよい。
引張強さを特に規定する必要はないが、450〜700MPaとしても差し支えない。必要があれば、引張強さの下限値を490MPaにしてもよく、また、引張強さの上限値を650MPa又は600MPaにしてもよい。
The measures for improving the arrestability as described above are applied to a steel plate having a yield stress of 300 to 500 MPa and a plate thickness of 10 to 35 mm. A steel plate having a yield stress of less than 300 MPa or a thickness of less than 10 mm is rarely used as a material for a member that requires arrestability. Moreover, even if the average crystal grain size and texture defined in the present embodiment are formed in a steel plate having a yield stress of over 500 MPa and a plate thickness of over 35 mm, the mechanical condition becomes severe, and the arrest toughness value at −60 ° C. This is because it may be difficult to impart a high arrestability of (Kca) of 4000 N / mm 1.5 or more. The lower limit value of the yield stress may be limited to 320 MPa, 340 MPa, or 360 MPa, and the upper limit value may be limited to 480 MPa, 460 MPa, or 440 MPa. The lower limit value of the plate thickness may be limited to 12 mm, 14 mm, or 16 mm, and the upper limit value may be limited to 30 mm, 26 mm, or 22 mm.
Although it is not necessary to specify the tensile strength, it may be set to 450 to 700 MPa. If necessary, the lower limit value of the tensile strength may be 490 MPa, and the upper limit value of the tensile strength may be 650 MPa or 600 MPa.

(鋼板における、0.5〜2.0μmの円相当径をそれぞれ有するTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の個数密度の合計:20〜200個/mm
鋼板に含まれる析出物、または介在物等の粒子は、溶接熱影響部の靭性に大きく影響する。TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子は、溶接によって鋼板が加熱される際に、オーステナイト粒の成長をピン止め効果によって抑制したり、溶接後に鋼板が冷却される際に、フェライトが変態する核となったりすることによって、組織を微細化して溶接継手の靭性を向上させることができる。しかしながら、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子が脆性破壊の発生起点となり、鋼板の靭性が低下する場合もある。従って、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の個数を緻密に制御することが必要となる。また、溶接継手においてHAZ組織を微細化させることにより継手靭性を向上させるためには、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子をフェライト変態核として利用することが望ましい。これは、上述のピン止め効果だけを利用した場合、オーステナイト粒内でのフェライト変態による金属組織の細分化が不十分になり、これにより、金属組織の微細化が不十分となるからである。その上、金属組織を十分に微細化するためにピン止め効果だけを利用する場合、多量のTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子を分散させる必要があるが、これにより脆性破壊の発生起点となり得る箇所が増加し、溶接継手の靱性が低下する。
(Total number density of TiN particles, MnS particles, and composite particles each having an equivalent circle diameter of 0.5 to 2.0 μm in the steel sheet: 20 to 200 particles / mm 2 )
Particles such as precipitates or inclusions contained in the steel plate greatly affect the toughness of the weld heat affected zone. TiN particles, MnS particles, and composite particles, when steel plates are heated by welding, suppress the growth of austenite grains by the pinning effect, and when the steel plates are cooled after welding, the ferrite transforms As a result, the structure can be refined and the toughness of the welded joint can be improved. However, TiN particles, MnS particles, and composite particles may become the starting point of brittle fracture, and the toughness of the steel sheet may be reduced. Therefore, it is necessary to precisely control the number of TiN particles, MnS particles, and composite particles. In order to improve joint toughness by refining the HAZ structure in a welded joint, it is desirable to use TiN particles, MnS particles, and composite particles as ferrite transformation nuclei. This is because when only the above-described pinning effect is used, the metal structure is not sufficiently subdivided by ferrite transformation in the austenite grains, and thus the metal structure is not sufficiently refined. In addition, when only the pinning effect is used to sufficiently refine the metal structure, it is necessary to disperse a large amount of TiN particles, MnS particles, and composite particles, which can be a starting point for brittle fracture. The number of points increases and the toughness of the welded joint decreases.

上記知見に基づいて、本実施形態に係る鋼板は、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子をフェライト変態核として利用するために、以下のような構成を有するものとされる。1質量%以上のTiと1質量%未満のOと1質量%以上のNとを含む析出物または介在物を本実施形態におけるTiN粒子と定義し、1質量%以上のMnと1質量%以上のSと1質量%未満のOとを含む析出物または介在物を本実施形態におけるMnS粒子と定義し、TiN粒子の定義とMnS粒子の定義とを同時に満たす析出物または介在物を本実施形態における複合粒子と定義する(以降、特に断りが無い限り、「TiN粒子」、「MnS粒子」、及び「複合粒子」との用語は、上述した定義を満たす粒子を示す)。この場合に、0.5〜2.0μmの円相当径をそれぞれ有するTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の個数密度の合計を20〜200個/mmとする。 Based on the above knowledge, the steel sheet according to the present embodiment has the following configuration in order to use TiN particles, MnS particles, and composite particles as ferrite transformation nuclei. A precipitate or inclusion containing 1% by mass or more of Ti, less than 1% by mass of O and 1% by mass or more of N is defined as TiN particles in the present embodiment, and 1% by mass or more of Mn and 1% by mass or more. The precipitates or inclusions containing S and less than 1% by mass of O are defined as MnS particles in this embodiment, and the precipitates or inclusions that simultaneously satisfy the definition of TiN particles and the definition of MnS particles are defined in this embodiment. (Hereinafter, unless otherwise specified, the terms “TiN particles”, “MnS particles”, and “composite particles” refer to particles that satisfy the above definition). In this case, the total number density of TiN particles, MnS particles, and composite particles each having an equivalent circle diameter of 0.5 to 2.0 μm is set to 20 to 200 particles / mm 2 .

本実施形態におけるTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子は、フェライト変態核となる。また、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子は別のフェライト変態核であるBN(窒化ホウ素)の析出核にもなる。フェライト変態核としてTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子を選択した理由は、以下の通りである。TiN粒子は、フェライトとの界面エネルギーが小さい(すなわち、格子整合性が良い)。MnS粒子は、マトリックスとの界面近傍にMnの欠乏層を生じさせてフェライト変態の駆動力を高める。また、TiN粒子およびMnS粒子は、オーステナイトとの界面エネルギーを高めることによって、フェライト変態およびBN析出の核となる性能が高く、HAZ組織の微細化に大きく寄与する。
TiNおよびMnSは、それぞれが単独で存在するよりも、複合粒子(TiN粒子の定義とMnS粒子の定義とを同時に満たす粒子)となって存在する方が好ましい。複合粒子は、上記の効果をより高める。しかし、TiNおよびMnSの共存が組織微細化に及ぼす影響は、粒子径および個数密度が組織微細化に及ぼす影響と比較すれば無視できるほど小さい。従って、TiN粒子およびMnS粒子のうちいずれか1種以上存在すれば良い。
TiN particles, MnS particles, and composite particles in the present embodiment serve as ferrite transformation nuclei. Further, TiN particles, MnS particles, and composite particles also serve as precipitation nuclei for BN (boron nitride), which is another ferrite transformation nucleus. The reason for selecting TiN particles, MnS particles, and composite particles as ferrite transformation nuclei is as follows. TiN particles have low interfacial energy with ferrite (that is, good lattice matching). The MnS particles generate a Mn-deficient layer in the vicinity of the interface with the matrix to enhance the driving force for ferrite transformation. Further, TiN particles and MnS particles have high performance as the core of ferrite transformation and BN precipitation by increasing the interfacial energy with austenite, and greatly contribute to the refinement of the HAZ structure.
It is preferable that TiN and MnS exist as composite particles (particles satisfying both the definition of TiN particles and the definition of MnS particles) rather than each of them alone. The composite particles further enhance the above effect. However, the influence of the coexistence of TiN and MnS on the refinement of the structure is negligibly small as compared with the influence of the particle diameter and the number density on the refinement of the structure. Therefore, any one or more of TiN particles and MnS particles may be present.

TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の円相当径を0.5〜2.0μmと規定し、且つ個数密度を20〜200個/mmと規定した理由は、以下の通りである。TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の粒子径が0.5μm、及び/または個数密度が20個/mm未満である場合、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子とオーステナイトとの間の界面エネルギーを十分大きくすることができなくなり、これら粒子の変態核としての能力が小さくなり、核生成サイト量が小さくなるので、溶接熱影響部の平均結晶粒径を80μm以下にすることができなくなる場合がある。TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の粒子径が2.0μm、及び/または個数密度が200個/mm超である場合、これら粒子が脆性破壊の発生起点になり易く、鋼板の靭性が低下してしまう場合がある。TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子それぞれの円相当径の下限値を、0.6μm、0.7μm又は0.8μmとしてもよい。また、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子それぞれの円相当径の上限値を1.8μm、1.5μm又は1.3μmとしてもよい。靭性向上のために、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子それぞれの個数密度の下限値を30個/mm、40個/mm、50個/mm又は60個/mmとしてもよい。また、各粒子の個数密度の現実的な範囲に鑑み、TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子それぞれの個数密度の上限値を180個/mm、160個/mm、140個/mm又は120/mmとしてもよい。なお、粒子径が2.0μm超であるTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子(粗大粒子)は、脆性破壊の発生起点となり、継手靭性を低下させる場合がある。このため、粒子径が2.0μm超である各粒子の個数密度は50個/mm以下又は20個/mm以下であることが好ましい。粒子径が0.5μm未満であるTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の個数密度は、フェライトの核生成能が低く、金属組織への影響が小さい。したがって、粒子径が0.5μm未満である各粒子の個数密度を特に規定する必要はない。
TiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の個数および粒径を規定する位置を限定する必要はない。粒子の個数および粒径に、位置が及ぼす影響は比較的小さいからである。本実施形態では、板厚1/4部におけるTiN粒子、MnS粒子、及び複合粒子の個数および粒径を、鋼板を代表する値として用いた。
The reason why the equivalent circle diameter of the TiN particles, MnS particles, and composite particles is defined as 0.5 to 2.0 μm and the number density is defined as 20 to 200 particles / mm 2 is as follows. When the particle diameter of TiN particles, MnS particles, and composite particles is 0.5 μm and / or the number density is less than 20 particles / mm 2 , the interfacial energy between TiN particles, MnS particles, composite particles, and austenite Cannot be made sufficiently large, the ability of these particles as transformation nuclei is reduced, and the amount of nucleation sites is reduced, so that the average crystal grain size of the weld heat affected zone may not be 80 μm or less. is there. When the particle diameter of TiN particles, MnS particles, and composite particles is 2.0 μm and / or the number density exceeds 200 particles / mm 2 , these particles are likely to be the starting point of brittle fracture, and the toughness of the steel sheet is reduced. May end up. The lower limit value of the equivalent circle diameter of each of the TiN particles, the MnS particles, and the composite particles may be 0.6 μm, 0.7 μm, or 0.8 μm. Further, the upper limit value of the equivalent circle diameter of each of the TiN particles, the MnS particles, and the composite particles may be 1.8 μm, 1.5 μm, or 1.3 μm. For improving toughness, TiN particles, MnS particles, and 30 the lower limit of the composite particles each number density / mm 2, 40 pieces / mm 2, may be 50 / mm 2 or 60 / mm 2. In view of the practical range of the number density of each particle, the upper limit of the number density of each of the TiN particles, MnS particles, and composite particles is 180 particles / mm 2 , 160 particles / mm 2 , 140 particles / mm 2, or It may be 120 / mm 2 . Note that TiN particles, MnS particles, and composite particles (coarse particles) having a particle diameter of more than 2.0 μm may be the starting point of brittle fracture and may reduce joint toughness. Therefore, the number density of each particle diameter is 2.0μm greater is preferably 50 pieces / mm 2 or less or 20 / mm 2 or less. The number density of TiN particles, MnS particles, and composite particles having a particle diameter of less than 0.5 μm has low ferrite nucleation ability and little influence on the metal structure. Therefore, it is not necessary to particularly define the number density of each particle having a particle diameter of less than 0.5 μm.
It is not necessary to limit the positions that define the number and particle size of TiN particles, MnS particles, and composite particles. This is because the position has a relatively small influence on the number and particle size of the particles. In the present embodiment, the numbers and particle sizes of TiN particles, MnS particles, and composite particles at a thickness of 1/4 part are used as representative values for steel plates.

(1〜10μmの円相当径を有する酸化物粒子の個数密度:20〜200個/mm
さらに、本実施形態に係る鋼板においては、板厚1/4部における円相当径1〜10μmの酸化物粒子の個数密度を20〜200個/mmとすることが好ましい。
(Number density of oxide particles having an equivalent circle diameter of 1 to 10 μm: 20 to 200 / mm 2 )
Furthermore, in the steel plate according to the present embodiment, it is preferable that the number density of oxide particles having a circle-equivalent diameter of 1 to 10 μm at a thickness of ¼ part is 20 to 200 particles / mm 2 .

酸化物粒子は、ピン止め粒子および/またはフェライト変態核として用いない。さらに、酸化物粒子は、脆性破壊の発生起点となり、継手靭性を低下させる。したがって酸化物粒子の個数密度を極力低減した方が好ましい。しかしながら、酸化物粒子の個数密度を過剰に減少させると、鋼板製造コストが大きくなるなどの不都合が生じ、産業利用上好ましくない。   The oxide particles are not used as pinning particles and / or ferrite transformation nuclei. Furthermore, the oxide particles serve as a starting point for brittle fracture and reduce joint toughness. Therefore, it is preferable to reduce the number density of the oxide particles as much as possible. However, if the number density of the oxide particles is excessively reduced, problems such as an increase in steel sheet manufacturing cost occur, which is not preferable for industrial use.

産業利用上許容できる範囲で最大限脱酸工程を行った場合に、不純物として存在する酸化物粒子の円相当径は約1μmであり、個数密度は約20個/mmである。従って、酸化物粒子の円相当径の下限値を1μmとし、酸化物粒子の個数密度の下限値を20個/mmとする。酸化物粒子の個数密度の下限値を0個/mm、10個/mm、20個/mm、40個/mm、又は60個/mmとしても良い。1μm未満の円相当径を有する酸化物粒子の存在は許容される。何故なら、1μm未満の円相当径を有する酸化物粒子は、靱性にほとんど影響を及ぼさないからである。したがって、1μm未満の円相当径を有する酸化物粒子の個数密度を規定する必要はない。 When the deoxidation step is performed to the maximum extent acceptable for industrial use, the equivalent circle diameter of the oxide particles present as impurities is about 1 μm, and the number density is about 20 particles / mm 2 . Therefore, the lower limit of the equivalent circle diameter of the oxide particles is 1 μm, and the lower limit of the number density of the oxide particles is 20 particles / mm 2 . The lower limit of the number density of the oxide particles may be 0 / mm 2 , 10 / mm 2 , 20 / mm 2 , 40 / mm 2 , or 60 / mm 2 . Presence of oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 1 μm is acceptable. This is because oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 1 μm hardly affect the toughness. Therefore, it is not necessary to define the number density of oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 1 μm.

酸化物粒子の円相当径が10μm超であり、および/または個数密度が200個/mm超である場合、酸化物粒子は脆性破壊の発生起点となり、鋼板の靭性を低下させるおそれがある。したがって、酸化物粒子の円相当径の上限値を10μmとし、酸化物粒子の個数密度の上限値を200個/mmとした。好ましい酸化物粒子の個数密度の上限値は、150個/mmであり、さらに好ましくは100個/mmである。特に破壊の起点になりやすい酸化物粒子を低減させるために、酸化物粒子の上限値を8μm又は6μmとしてもよい。10μm超の円相当径を有する酸化物粒子(粗大粒子)は、鋼板中に含有されないことが好ましい。しかしながら、1〜10μmの円相当径を有する酸化物粒子の個数密度を上述のように低減させた場合、10μm超の円相当径を有する酸化物粒子も十分に除去されていると考えられるので、10μm超の円相当径を有する酸化物粒子の個数密度を規定する必要はない。 When the equivalent circle diameter of the oxide particles is more than 10 μm and / or the number density is more than 200 pieces / mm 2 , the oxide particles become a starting point of brittle fracture and may reduce the toughness of the steel sheet. Therefore, the upper limit of the equivalent circle diameter of the oxide particles was 10 μm, and the upper limit of the number density of the oxide particles was 200 particles / mm 2 . The upper limit of the number density of preferable oxide particles is 150 / mm 2 , and more preferably 100 / mm 2 . In particular, the upper limit of the oxide particles may be set to 8 μm or 6 μm in order to reduce oxide particles that are likely to be the starting point of destruction. Oxide particles (coarse particles) having an equivalent circle diameter of more than 10 μm are preferably not contained in the steel plate. However, when the number density of the oxide particles having an equivalent circle diameter of 1 to 10 μm is reduced as described above, it is considered that the oxide particles having an equivalent circle diameter of more than 10 μm are sufficiently removed. It is not necessary to define the number density of oxide particles having an equivalent circle diameter of more than 10 μm.

酸化物粒子の個数および粒径を規定する位置を限定する必要はない。酸化物粒子の個数および粒径に、位置が及ぼす影響は比較的小さいからである。本実施形態では、板厚1/4部における酸化物粒子の個数および粒径を、鋼板を代表する値として用いた。   There is no need to limit the position for defining the number and particle size of the oxide particles. This is because the position has a relatively small influence on the number and particle size of the oxide particles. In the present embodiment, the number of oxide particles and the particle size at a ¼ part thickness are used as representative values of the steel plate.

酸化物粒子の個数密度および粒径の測定のためには、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、広い視野で測定することが好ましい。   In order to measure the number density and particle size of the oxide particles, it is preferable to measure with a wide field of view using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope).

より詳細には、1mm×1mmの領域において、反射電子像で酸化物粒子を識別し、SEMに含まれるEDS(Energy Dispersive X−ray Spectrometer)によって組成を分析し酸化物粒子を同定する。また、酸化物粒子像を撮影し、画像解析によって円相当径を求め、さらには個数をカウントすることで、酸化物粒子の個数密度を求める。この酸化物粒子測定は、自動で連続的に行うことができるSEMに付属のソフトを用いて、測定しても良い。測定する際の板厚位置は任意で良いが、板厚1/4部を代表として測定する。   More specifically, in a 1 mm × 1 mm region, oxide particles are identified by a backscattered electron image, and the composition is analyzed by EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometer) included in the SEM to identify the oxide particles. Further, an oxide particle image is taken, an equivalent circle diameter is obtained by image analysis, and the number density of the oxide particles is obtained by counting the number. You may measure this oxide particle using the software attached to SEM which can be performed automatically and continuously. The plate thickness position at the time of measurement may be arbitrary, but the thickness is measured with 1/4 part of the plate thickness as a representative.

(化学組成)
以下、本実施形態に係る鋼板の化学組成について説明する。成分についての「%」は質量%を意味する。
(Chemical composition)
Hereinafter, the chemical composition of the steel sheet according to the present embodiment will be described. “%” For a component means mass%.

(C:0.040〜0.090%)
Cは、母材の強度を確保するために0.040%以上含有させる。Cの含有量が0.090%を超えると、セメンタイトおよびMA等の脆化相が増加し、継手靭性を確保することが困難になるので、Cの含有量は、0.090%以下とする。従って、C含有量の下限値は0.040%であり、好ましくは0.050%、より好ましくは0.060%である。C含有量の上限値は0.090%であり、好ましくは0.080%、より好ましくは0.070%である。
(C: 0.040-0.090%)
C is contained by 0.040% or more in order to ensure the strength of the base material. If the C content exceeds 0.090%, the embrittled phase such as cementite and MA increases, and it becomes difficult to ensure joint toughness. Therefore, the C content is set to 0.090% or less. . Therefore, the lower limit of the C content is 0.040%, preferably 0.050%, and more preferably 0.060%. The upper limit of the C content is 0.090%, preferably 0.080%, more preferably 0.070%.

(Si:0.01〜0.20%)
Siは、脱酸元素、及び強化元素として有効であるので、0.01%以上含有させる。Siの含有量が0.20%を超えると、MAが増加し、継手靭性が大きく劣化するので、Siの含有量は0.20%以下とする。Si含有量の下限値は0.01%であり、好ましくは0.03%、より好ましくは0.05%である。Si含有量の上限値は0.20%であり、好ましくは0.15%、より好ましくは0.10%である。
(Si: 0.01-0.20%)
Since Si is effective as a deoxidizing element and a strengthening element, it is contained in an amount of 0.01% or more. If the Si content exceeds 0.20%, MA increases and the joint toughness deteriorates greatly, so the Si content is 0.20% or less. The lower limit of the Si content is 0.01%, preferably 0.03%, more preferably 0.05%. The upper limit of the Si content is 0.20%, preferably 0.15%, more preferably 0.10%.

(Mn:1.30〜1.80%)
Mnは、厚手母材の強度と靭性とを確保するために1.30%以上含有させる。Mnの含有量が1.80%を超えると、Mnの中心偏析が顕著となり、中心偏析が生じた部分における母材およびHAZの靭性が劣化するので、Mnの含有量は、1.80%以下とする。Mn含有量の下限値は1.30%であり、好ましくは1.35%、より好ましくは1.40%である。Mn含有量の上限値は1.80%であり、好ましくは1.70%、より好ましくは1.60%である。
(Mn: 1.30 to 1.80%)
Mn is contained in an amount of 1.30% or more in order to ensure the strength and toughness of the thick base material. If the Mn content exceeds 1.80%, the center segregation of Mn becomes prominent, and the toughness of the base metal and the HAZ in the portion where the center segregation has occurred deteriorates, so the Mn content is 1.80% or less. And The lower limit of the Mn content is 1.30%, preferably 1.35%, more preferably 1.40%. The upper limit of the Mn content is 1.80%, preferably 1.70%, more preferably 1.60%.

(P:0.020%以下に制限)
Pは、不純物元素の一つである。継手靭性を安定的に確保するために、Pの含有量を0.020%以下に制限する。好ましくは、P含有量は0.015%以下、さらに好ましくは、0.010%以下である。P含有量は少なければ少ないほど好ましいので、P含有量の下限値は0%である。しかし、P含有量を低減させるためのコストを考慮し、0.0005%をP含有量の下限値としてもよい。
(P: limited to 0.020% or less)
P is one of impurity elements. In order to ensure joint toughness stably, the P content is limited to 0.020% or less. Preferably, the P content is 0.015% or less, more preferably 0.010% or less. The smaller the P content, the better. Therefore, the lower limit of the P content is 0%. However, considering the cost for reducing the P content, 0.0005% may be set as the lower limit of the P content.

(S:0.001〜0.010%)
Sは、不純物元素の一つであるが、MnS粒子を生成するために必要な元素である。MnS粒子を生成させ、継手靭性を確保するために、0.001%以上のSを含有させる。しかし、Sの含有量が0.010%を超えると、粗大なMnS粒子が増加し、継手靭性が低下するので、Sの含有量は0.010%以下とする。S含有量の下限値は0.001%であり、好ましくは0.0015%、より好ましくは0.002%である。S含有量の上限値は0.010%であり、好ましくは0.008%、より好ましくは0.006%又は0.005%である。
(S: 0.001 to 0.010%)
S is one of the impurity elements, but is an element necessary for generating MnS particles. In order to generate MnS particles and ensure joint toughness, 0.001% or more of S is contained. However, if the S content exceeds 0.010%, coarse MnS particles increase and the joint toughness decreases, so the S content is set to 0.010% or less. The lower limit of the S content is 0.001%, preferably 0.0015%, more preferably 0.002%. The upper limit of the S content is 0.010%, preferably 0.008%, more preferably 0.006% or 0.005%.

(Al:0.005〜0.100%)
Alは、鋼を脱酸する役割を有し、不純物元素の一つであるOを低減する。Al以外に、SiおよびMnも脱酸に寄与するが、SiおよびMnが添加される場合でも、Alの含有量が0.005%未満では、安定的にOを低減することはできない。しかし、Alの含有量が0.1%を超えると、アルミナ系の粗大酸化物、および粗大酸化物のクラスターが金属組織中に生成し、母材およびHAZの靭性が損なわれる。したがって、Alの含有量は0.100%以下とする。Al含有量の下限値は0.005%であり、好ましくは0.010%、より好ましくは0.020%である。Al含有量の上限値は0.100%であり、好ましくは0.080%、より好ましくは0.060%又は0.050%である。
(Al: 0.005-0.100%)
Al has a role of deoxidizing steel and reduces O which is one of impurity elements. In addition to Al, Si and Mn also contribute to deoxidation. However, even when Si and Mn are added, if the Al content is less than 0.005%, O cannot be stably reduced. However, when the Al content exceeds 0.1%, alumina-based coarse oxides and clusters of coarse oxides are generated in the metal structure, and the toughness of the base material and the HAZ is impaired. Therefore, the Al content is 0.100% or less. The lower limit of the Al content is 0.005%, preferably 0.010%, more preferably 0.020%. The upper limit of the Al content is 0.100%, preferably 0.080%, more preferably 0.060% or 0.050%.

(Nb:0.003〜0.030%)
Nbは、本実施形態において重要な元素である。所定の平均結晶粒径および集合組織を形成させるためには、圧延温度を未再結晶オーステナイト域(未再結晶オーステナイトが金属組織中に保たれる温度域)に設定した圧延を行って鋼板を製造することが必要となる。Nbは、未再結晶オーステナイト域を拡大させるために有効な元素である。未再結晶オーステナイト域が拡大された場合、圧延温度を上昇させることができ、生産性向上に寄与する。この効果を得るためには、Nbを0.003%以上含有させる必要がある。しかし、Nbの含有量が0.030%を超えると、HAZの硬度が過剰に増大し、継手靭性が低下するので、Nbの含有量は、0.030%以下とする。Nb含有量の下限値は0.003%であり、好ましくは0.004%、より好ましくは0.005%である。Nb含有量の上限値は0.020%であり、好ましくは0.015%、より好ましくは0.010%である。
(Nb: 0.003-0.030%)
Nb is an important element in the present embodiment. In order to form a predetermined average crystal grain size and texture, a steel sheet is manufactured by performing rolling with the rolling temperature set to an unrecrystallized austenite region (a temperature region where unrecrystallized austenite is maintained in the metal structure). It is necessary to do. Nb is an element effective for expanding the non-recrystallized austenite region. When the non-recrystallized austenite region is expanded, the rolling temperature can be raised, which contributes to productivity improvement. In order to acquire this effect, it is necessary to contain Nb 0.003% or more. However, if the Nb content exceeds 0.030%, the hardness of the HAZ excessively increases and the joint toughness decreases, so the Nb content is set to 0.030% or less. The lower limit of the Nb content is 0.003%, preferably 0.004%, and more preferably 0.005%. The upper limit of Nb content is 0.020%, preferably 0.015%, more preferably 0.010%.

(Ti:0.003〜0.030%)
Tiは、本発明において重要な元素である。Tiを含有させることにより、鋼板中にTiN粒子を形成する。TiN粒子は、鋼板加熱時にオーステナイト粒径が大きくなることを、ピン止め効果によって抑制する。オーステナイト粒径が大きくなると、変態組織の平均結晶粒径も大きくなるので、所定の平均結晶粒径を得ることが困難となり、鋼板の靭性、およびアレスト性が低下する。また、母材でピン止め効果に用いた微細なTiN粒子は、溶接の加熱時に大部分が固溶するが、粗大なTiN粒子はHAZ内に溶け残り、BN粒子の析出核およびフェライトの変態核として機能し、HAZ組織の微細化に寄与する。TiN粒子が含まれない場合、所定の平均結晶粒径を得ることが困難となり、継手靭性が低下する。必要な平均結晶粒径を得て、靭性、アレスト性、および継手靭性を向上させるためには、Tiを0.003%以上含有させる必要がある。しかし、Tiの含有量が0.030%を超えると、脆性破壊の起点となり得る粗大なTiN粒子およびTiC粒子が形成され、鋼板の靭性、および継手靭性が低下する。したがって、Tiの含有量は0.030%以下とする。Ti含有量の下限値は0.003%であり、好ましくは0.005%、より好ましくは0.007%である。Ti含有量の上限値は0.030%であり、好ましくは0.020%、より好ましくは0.015%である。
(Ti: 0.003-0.030%)
Ti is an important element in the present invention. By containing Ti, TiN particles are formed in the steel sheet. The TiN particles suppress the austenite particle size from increasing when the steel plate is heated by the pinning effect. When the austenite grain size is increased, the average crystal grain size of the transformed structure is also increased, so that it becomes difficult to obtain a predetermined average crystal grain size, and the toughness and arrestability of the steel sheet are lowered. In addition, the fine TiN particles used for the pinning effect in the base material are mostly dissolved during the heating of welding, but the coarse TiN particles remain undissolved in the HAZ, and the nuclei of precipitation of BN particles and the transformation nuclei of ferrite And contributes to the refinement of the HAZ structure. When TiN particles are not included, it is difficult to obtain a predetermined average crystal grain size, and joint toughness is reduced. In order to obtain a necessary average crystal grain size and improve toughness, arrestability, and joint toughness, it is necessary to contain 0.003% or more of Ti. However, if the Ti content exceeds 0.030%, coarse TiN particles and TiC particles that can become the starting point of brittle fracture are formed, and the toughness and joint toughness of the steel sheet are lowered. Therefore, the Ti content is 0.030% or less. The lower limit of the Ti content is 0.003%, preferably 0.005%, more preferably 0.007%. The upper limit of the Ti content is 0.030%, preferably 0.020%, more preferably 0.015%.

(B:0.0003〜0.0040%)
Bは、本発明において重要な元素である。HAZにおいて、Bは、BN粒子を形成する。BN粒子はフェライトの変態核としての機能を有するので、B含有はHAZ組織微細化に寄与する。この効果を得るためには、0.0003%以上のBを含有させる必要がある。しかし、Bの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、0.0040%をB含有量の上限値とする。Bの含有量が0.0040%を超えると、脆性破壊の起点となり得る粗大なBN粒子が形成されたり、固溶Bが増加して過度に焼入れ性が高まることによってHAZの硬さが過剰に大きくなったりすることで、継手靭性が低下する。したがって、Bの含有量は、0.0040%以下とする。B含有量の下限値は0.0003%であり、好ましくは0.0005%、より好ましくは0.0007%である。B含有量の上限値は0.0040%であり、好ましくは0.0030%、より好ましくは0.0020%又は0.0016%である。
(B: 0.0003 to 0.0040%)
B is an important element in the present invention. In HAZ, B forms BN particles. Since the BN particles have a function as a ferrite transformation nucleus, the B content contributes to the refinement of the HAZ structure. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.0003% or more of B. However, if the B content is too large, joint toughness and weldability deteriorate, so 0.0040% is made the upper limit of the B content. If the content of B exceeds 0.0040%, coarse BN particles that may become the starting point of brittle fracture are formed, or the hardness of the HAZ becomes excessive due to excessive increase in hardenability by increasing the solid solution B. The joint toughness decreases due to the increase. Therefore, the B content is 0.0040% or less. The lower limit of the B content is 0.0003%, preferably 0.0005%, and more preferably 0.0007%. The upper limit of the B content is 0.0040%, preferably 0.0030%, more preferably 0.0020% or 0.0016%.

(N:0.0020〜0.0080%)
Nは、本発明において重要な元素である。上記したようにTiN粒子およびBN粒子を形成し、靭性、アレスト性、および継手靭性を向上させるために、0.0020%以上のNを含有させる必要がある。しかし、Nの含有量が0.0080%を超えると、鋼板が脆化するので、Nの含有量は、0.0080%以下とする。N含有量の下限値は0.0020%であり、好ましくは0.0025%、より好ましくは0.0030%である。N含有量の上限値は0.0080%であり、好ましくは0.0070%、より好ましくは0.0060%又は0.0050%である。
(N: 0.0020 to 0.0080%)
N is an important element in the present invention. In order to form TiN particles and BN particles as described above and improve toughness, arrestability, and joint toughness, it is necessary to contain 0.0020% or more of N. However, if the N content exceeds 0.0080%, the steel sheet becomes brittle, so the N content is set to 0.0080% or less. The lower limit of the N content is 0.0020%, preferably 0.0025%, more preferably 0.0030%. The upper limit of the N content is 0.0080%, preferably 0.0070%, more preferably 0.0060% or 0.0050%.

(O:0.0005〜0.0040%)
Oは、不純物元素の一つである。粗大な酸化物粒子の生成を抑制し、継手靭性を安定的に確保するために、Oの含有量を0.0040%以下に制限する。好ましくは、0.0030%以下、さらに好ましくは、0.0020%以下である。下限値は、O含有量を低減させるためのコストを考慮し、0.0005%、好ましくは0.0010%、より好ましくは0.0015%である。
(O: 0.0005-0.0040%)
O is one of impurity elements. In order to suppress the generation of coarse oxide particles and to ensure joint toughness stably, the O content is limited to 0.0040% or less. Preferably, it is 0.0030% or less, More preferably, it is 0.0020% or less. The lower limit value is 0.0005%, preferably 0.0010%, more preferably 0.0015% in consideration of the cost for reducing the O content.

本実施形態に係る鋼板の化学組成において、上述した元素の残部はFe及び不純物であればよい。ただし、本実施形態に係る鋼板の化学組成は、必要に応じてCu、Ni、Cr、Mo、V、Ca、Mg、およびREMのうち少なくとも1種を含有してもよい。また、これらの元素が不純物レベルで微量含有されていても本実施形態では許容できる。以下、それぞれの元素の添加効果および含有量について説明する。これらの元素が意図的に添加されていたとしても、不純物として混入したとしても、これら元素の含有量が規定範囲内の鋼板は、本実施形態に係る鋼板であるとみなす。   In the chemical composition of the steel sheet according to the present embodiment, the balance of the elements described above may be Fe and impurities. However, the chemical composition of the steel sheet according to the present embodiment may contain at least one of Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ca, Mg, and REM as necessary. Moreover, even if these elements are contained in trace amounts at the impurity level, it is acceptable in this embodiment. Hereinafter, the addition effect and content of each element will be described. Even if these elements are intentionally added, even if they are mixed as impurities, the steel sheet whose content of these elements is within the specified range is regarded as the steel sheet according to the present embodiment.

(Cu:0〜1.00%)
Cuを含有させることにより、母材の強度、及び靭性を向上することができる。その効果を得るためには、0.10%以上のCuを含有させてもよい。ただし、Cuの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、1.00%をCu含有量の上限値とする。Cu含有量の下限値は0%であり、母材の強度及び靭性の向上のために、0.10%、0.15%、又は0.20%としてもよい。継手靭性および溶接性の向上のために、Cu含有量の上限値は1.00%であり、必要に応じて、0.80%、0.50%、又は0.30%に制限してもよい。
(Cu: 0 to 1.00%)
By containing Cu, the strength and toughness of the base material can be improved. In order to obtain the effect, 0.10% or more of Cu may be contained. However, when there is too much content of Cu, joint toughness and weldability will deteriorate, so 1.00% is made the upper limit of Cu content. The lower limit of the Cu content is 0%, and may be 0.10%, 0.15%, or 0.20% in order to improve the strength and toughness of the base material. In order to improve joint toughness and weldability, the upper limit of the Cu content is 1.00%, and if necessary, even if limited to 0.80%, 0.50%, or 0.30% Good.

(Ni:0〜1.00%)
Niを含有させることにより、母材の強度、及び靭性を向上させることができる。その効果を得るためには、0.10%以上のNを含有させてもよい。ただし、Niの含有量が多すぎると、製造コストが高くなり、さらに継手靭性および溶接性が悪化する。したがって、1%をNi含有量の上限値とする。Ni含有量の下限値は0%であり、母材の強度及び靭性の向上のために、0.15%、又は0.20%としてもよい。コスト削減、および/または継手靭性および溶接性の向上のために、Ni含有量の上限値は1.00%であり、必要に応じて、0.70%、0.50%、又は0.30%に制限してもよい。
(Ni: 0 to 1.00%)
By containing Ni, the strength and toughness of the base material can be improved. In order to obtain the effect, 0.10% or more of N may be included. However, when there is too much content of Ni, manufacturing cost will become high and also joint toughness and weldability will deteriorate. Therefore, 1% is taken as the upper limit of the Ni content. The lower limit of the Ni content is 0%, and may be 0.15% or 0.20% in order to improve the strength and toughness of the base material. In order to reduce costs and / or improve joint toughness and weldability, the upper limit of the Ni content is 1.00%, depending on necessity, 0.70%, 0.50%, or 0.30. % May be limited.

(Cr:0〜1.00%)
Crを含有させることにより、母材の強度、及び靭性を向上することができる。その効果を得るために、0.10%以上のCrを含有させてもよい。しかし、Crの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、1.00%をCr含有量の上限値とする。従って、Cr含有量の下限値は0.05%又は0.10%である。Crの上限値は、必要に応じて、1.00%、0.80%、0.50%、0.30%、0.20%又は0.12%であってもよい。
(Cr: 0 to 1.00%)
By containing Cr, the strength and toughness of the base material can be improved. In order to obtain the effect, 0.10% or more of Cr may be included. However, if the Cr content is too high, joint toughness and weldability deteriorate, so 1.00% is made the upper limit of the Cr content. Therefore, the lower limit of the Cr content is 0.05% or 0.10%. The upper limit of Cr may be 1.00%, 0.80%, 0.50%, 0.30%, 0.20%, or 0.12% as necessary.

(Mo:0〜0.50%)
Moを含有させることにより、母材の強度、及び靭性を向上することができる。その効果を得るために、0.01%以上のMoを含有させてもよい。ただし、Moの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、0.50%をMo含有量の上限値とする。Mo含有量の下限値は0%であり、0.01%、0.02%、または0.03%としてもよい。Mo含有量の上限値は0.50%であり、必要に応じて、0.30%、0.20%、0.10%又は0.06%であってもよい。
(Mo: 0 to 0.50%)
By containing Mo, the strength and toughness of the base material can be improved. In order to obtain the effect, 0.01% or more of Mo may be contained. However, if the Mo content is too large, joint toughness and weldability deteriorate, so 0.50% is made the upper limit of the Mo content. The lower limit of the Mo content is 0%, and may be 0.01%, 0.02%, or 0.03%. The upper limit of the Mo content is 0.50%, and may be 0.30%, 0.20%, 0.10%, or 0.06% as necessary.

(V:0〜0.1%)
Vを含有させることにより、母材の強度、及び靭性を向上することができる。その効果を得るためには、0.01%以上のVを含有させてもよい。ただし、Vの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、0.10%をV含有量の上限値とする。V含有量の下限値は0%であり、0.01%、0.015%、または0.02%としてもよい。V含有量の上限値は0.10%であり、必要に応じて、0.08%、0.06%、又は0.04%であってもよい。
(V: 0 to 0.1%)
By containing V, the strength and toughness of the base material can be improved. In order to obtain the effect, 0.01% or more of V may be contained. However, if the V content is too high, joint toughness and weldability deteriorate, so 0.10% is made the upper limit of the V content. The lower limit of the V content is 0%, and may be 0.01%, 0.015%, or 0.02%. The upper limit of the V content is 0.10%, and may be 0.08%, 0.06%, or 0.04% as necessary.

(Ca:0〜0.0050%)
Caを含有させることにより、継手靭性が向上する。その効果を得るために、0.0003%以上のCaを含有させてもよい。ただし、Caの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、0.0050%をCa含有量の上限値とする。Ca含有量の下限値は0%であり、0.0003%、0.0005%、または0.0007%としてもよい。Ca含有量の上限値は0.0050%であり、必要に応じて、0.0040%、0.0030%、又は0.0020%であってもよい。
(Ca: 0 to 0.0050%)
By containing Ca, joint toughness is improved. In order to obtain the effect, 0.0003% or more of Ca may be contained. However, when there is too much content of Ca, joint toughness and weldability deteriorate, so 0.0050% is made the upper limit of Ca content. The lower limit of the Ca content is 0%, and may be 0.0003%, 0.0005%, or 0.0007%. The upper limit of the Ca content is 0.0050%, and may be 0.0040%, 0.0030%, or 0.0020% as necessary.

(Mg:0〜0.0050%)
Mgを含有させることにより、継手靭性が向上する。その効果を得るために、0.0003%以上のMgを含有させてもよい。ただし、Mgの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、0.0050%をMg含有量の上限値とする。Mg含有量の下限値は0%であり、0.0003%、0.0005%、または0.0007%としてもよい。Mg含有量の上限値は0.0050%であり、必要に応じて、0.0050%、0.0040%、0.0030%、又は0.0020%であってもよい。
(Mg: 0 to 0.0050%)
By containing Mg, joint toughness is improved. In order to obtain the effect, 0.0003% or more of Mg may be contained. However, if the Mg content is too high, joint toughness and weldability deteriorate, so 0.0050% is made the upper limit of the Mg content. The lower limit of the Mg content is 0%, and may be 0.0003%, 0.0005%, or 0.0007%. The upper limit of the Mg content is 0.0050%, and may be 0.0050%, 0.0040%, 0.0030%, or 0.0020% as necessary.

(REM:0〜0.0050%)
「REM」との用語は、Sc、Yおよびランタノイドからなる合計17元素を指し、「REMの含有量」とは、これらの17元素の合計含有量を意味する。REMを含有させることにより、継手靭性が向上する。その効果を得るためには、0.0003%以上のREMを含有させてもよい。ただし、REMの含有量が多すぎると、継手靭性および溶接性が悪化するので、0.0050%をREM含有量の上限値とする。REM含有量の下限値は0%であり、0.0003%、0.0005%、または0.0007%であってもよい。REM含有量の上限値は0.0050%であり、必要に応じて、0.0040%、0.0030%、又は0.0020%であってもよい。
(REM: 0-0.0050%)
The term “REM” refers to a total of 17 elements composed of Sc, Y and lanthanoid, and “REM content” means the total content of these 17 elements. By including REM, joint toughness is improved. In order to obtain the effect, 0.0003% or more of REM may be contained. However, if the content of REM is too large, joint toughness and weldability deteriorate, so 0.0050% is made the upper limit of the REM content. The lower limit of the REM content is 0%, and may be 0.0003%, 0.0005%, or 0.0007%. The upper limit of the REM content is 0.0050%, and may be 0.0040%, 0.0030%, or 0.0020% as necessary.

鋼板および溶接継手の強度、及び靭性向上などのために、上述の選択元素を意図的に含有させることができる。しかし、合金コスト低減などのために、これらの選択元素を何ら含有させなくても、差し支えない。したがって、上述の選択元素の含有量の下限値は全て0%である。しかし、意図的に添加しない場合であっても、不純物として、Cu:0.10%未満、Ni:0.10%未満、Cr:0.10%未満、Mo:0.010%未満、V:0.010%未満、Ca:0.0003%未満、Mg:0.0003%未満、REM:0.0003%未満が、鋼中に含有され得る。これらの元素は、鋼中に不純物として含有された場合であっても、本実施形態に係る鋼板の特性には何ら影響しない。
本実施形態に係る鋼板は、上記必須成分を含有し、さらに上記選択成分の含有量が制限され、残部がFeおよび不純物を含む。しかしながら、本実施形態に係る溶接鋼材は、上記成分の他に、鋼材自体の強度、靭性等を一段と改善する目的で、あるいはスクラップ等の副原料からの不純物として、以下の合金元素を含有してもよい。
Sbは継手靭性を損なう。従って、Sb含有量[Sb]は、0.010%以下であることが好ましく、0.005%以下であることがより好ましく、0.003%以下であることが最も好ましい。
Snは継手靭性を損なう。従って、Sn含有量[Sn]は、0.010%以下であることが好ましく、0.005%以下であることがより好ましく、0.003%以下であることが最も好ましい。
Asは継手靭性を損なう。従って、As含有量[As]は、0.010%以下であることが好ましく、0.005%以下であることがより好ましく、0.003%以下であることが最も好ましい。
また、上記した必須成分および選択成分が有する上記効果を十分に発揮させるために、Zr、Co、Zn及びWそれぞれの含有量を、0.01%以下又は0.005%以下に制限することが好ましい。
Sb、Sn、As、Zr、Co、Zn及びWの下限値を制限する必要はなく、各元素の含有量の下限値は0%である。また、下限値の規定がない合金元素(例えば、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Ca、Mg、REM、Sb、Sn、As、Zr、Co、Zn及びW)が意図的に添加されたとしても、または不純物として混入したとしても、その含有量が規定範囲内にあれば、その鋼材は本実施形態に係る鋼材であると判断される。
In order to improve the strength and toughness of the steel plate and the welded joint, the above-mentioned selective elements can be intentionally included. However, there is no problem even if these selective elements are not included in order to reduce alloy costs. Therefore, the lower limit values for the contents of the above-mentioned selective elements are all 0%. However, even when not intentionally added, as impurities, Cu: less than 0.10%, Ni: less than 0.10%, Cr: less than 0.10%, Mo: less than 0.010%, V: Less than 0.010%, Ca: less than 0.0003%, Mg: less than 0.0003%, REM: less than 0.0003% may be contained in the steel. Even if these elements are contained as impurities in the steel, they do not affect the properties of the steel sheet according to this embodiment.
The steel sheet according to the present embodiment contains the essential components, the content of the selective components is limited, and the balance contains Fe and impurities. However, the welded steel material according to the present embodiment contains the following alloy elements in addition to the above components, for the purpose of further improving the strength, toughness, etc. of the steel material itself, or as impurities from auxiliary materials such as scrap. Also good.
Sb impairs joint toughness. Accordingly, the Sb content [Sb] is preferably 0.010% or less, more preferably 0.005% or less, and most preferably 0.003% or less.
Sn impairs joint toughness. Accordingly, the Sn content [Sn] is preferably 0.010% or less, more preferably 0.005% or less, and most preferably 0.003% or less.
As deteriorates joint toughness. Accordingly, the As content [As] is preferably 0.010% or less, more preferably 0.005% or less, and most preferably 0.003% or less.
Moreover, in order to fully exhibit the above-described effects of the essential component and the selection component, the contents of Zr, Co, Zn, and W may be limited to 0.01% or less or 0.005% or less. preferable.
There is no need to limit the lower limit of Sb, Sn, As, Zr, Co, Zn, and W, and the lower limit of the content of each element is 0%. In addition, alloy elements (for example, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ca, Mg, REM, Sb, Sn, As, Zr, Co, Zn, and W) that do not have a lower limit are intentionally added. Even if it is mixed as an impurity, if the content is within the specified range, it is determined that the steel material is a steel material according to the present embodiment.

(炭素当量CE:0.30〜0.40%)
本実施形態に係る鋼板では、下記4式により求められる炭素当量CEを、0.30〜0.40%とする。
CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5・・・(4式)
ここで、式中に記載された元素記号は、鋼板中に含有されている各成分の含有量を質量%で示す。含有量が0%の成分がある場合には、上記4式で当該成分の含有量として0%を代入して計算するものとする。
(Carbon equivalent CE: 0.30 to 0.40%)
In the steel plate according to the present embodiment, the carbon equivalent CE obtained by the following four formulas is set to 0.30 to 0.40%.
CE = C + Mn / 6 + (Cu + Ni) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5 (4 formulas)
Here, the element symbol described in the formula indicates the content of each component contained in the steel sheet in mass%. When there is a component having a content of 0%, the calculation is performed by substituting 0% as the content of the component in the above four formulas.

鋼板の炭素当量が0.30%未満になると、300MPa以上の降伏強度、−60℃でのアレスト性、および継手靭性に関し要求を満たす鋼板が得られない。炭素当量が0.40%を超えると、−60℃でのアレスト性、および継手靭性に関し要求を満たす鋼板が得られない。従って、鋼板の炭素当量の下限値は0.30%、好ましくは0.31%、より好ましくは0.32%、更に好ましくは0.33%であり、炭素当量の上限値は0.40%、好ましくは0.39%、より好ましくは0.38%、更に好ましくは0.37%又は0.36%である。   When the carbon equivalent of the steel sheet is less than 0.30%, a steel sheet that satisfies the requirements regarding yield strength of 300 MPa or more, arrestability at −60 ° C., and joint toughness cannot be obtained. When the carbon equivalent exceeds 0.40%, a steel sheet that satisfies the requirements regarding the arrestability at −60 ° C. and the joint toughness cannot be obtained. Therefore, the lower limit value of the carbon equivalent of the steel sheet is 0.30%, preferably 0.31%, more preferably 0.32%, still more preferably 0.33%, and the upper limit of the carbon equivalent is 0.40%. , Preferably 0.39%, more preferably 0.38%, still more preferably 0.37% or 0.36%.

(SOLB:−0.0015〜+0.0015%)
本実施形態に係る鋼板では、下記5式により求められるSOLB(Solute B)を、−0.0015〜+0.0015%とする。
SOLB=0.226Ti+B−0.772N ・・・(5式)
ここで、式中に記載された元素記号は、鋼板中に含有されている各成分の含有量を質量%で示す。
SOLBは、HAZの平均結晶粒径および硬さを所定の範囲に制御し、継手靭性を確保するための指標である。鋼板のSOLBが−0.0015%未満になると、HAZの平均結晶粒径が粗大化し、−60℃での継手靭性を満足できない。SOLBが+0.0015%を超えると、Bが過剰に存在することによって、鋼板の焼入れ性が急激に増加し、HAZの平均粒径を80μm以下にし、且つHAZのビッカース硬さを190以下にすることができなくなるので、−60℃での継手靭性を満足できない。従って、SOLBの下限値は−0.0015%、好ましくは−0.0010%、より好ましくは−0.0005%、更に好ましくは0%であり、SOLBの上限値は+0.0015%、好ましくは+0.0013%、より好ましくは+0.0010%、更に好ましくは+0.0008%である。
(SOLB: -0.0015 to + 0.0015%)
In the steel plate according to the present embodiment, the SOLB (Solution B) obtained by the following formula 5 is set to -0.0015 to + 0.0015%.
SOLB = 0.226Ti + B−0.772N (5 formulas)
Here, the element symbol described in the formula indicates the content of each component contained in the steel sheet in mass%.
SOLB is an index for controlling the average crystal grain size and hardness of HAZ within a predetermined range and ensuring joint toughness. If the SOLB of the steel sheet is less than -0.0015%, the average crystal grain size of HAZ becomes coarse and the joint toughness at -60 ° C cannot be satisfied. When SOLB exceeds + 0.0015%, the presence of B excessively increases the hardenability of the steel sheet, makes the average particle size of HAZ 80 μm or less, and makes HAV Vickers hardness 190 or less. The joint toughness at −60 ° C. cannot be satisfied. Therefore, the lower limit value of SOLB is -0.0015%, preferably -0.0010%, more preferably -0.0005%, still more preferably 0%, and the upper limit value of SOLB is + 0.0015%, preferably + 0.0013%, more preferably + 0.0010%, still more preferably + 0.0008%.

次に、本実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法について説明する。   Next, the preferable manufacturing method of the steel plate which concerns on this embodiment is demonstrated.

(溶製工程)
まず、所望の化学組成に調整した溶鋼を、転炉等を用いた公知の溶製方法で溶製する。ただし、脱酸および化学組成の調整は、溶製工程中に、以下に示すように行う必要がある。
RH法による二次精錬にて、先ず、強い脱酸力を低コストで得られるAlを用いて、鋼中の溶存酸素量を40ppm以下に抑制する。次いで、Arの吹き込みと還流とを5分以上行い、これにより鋼中の溶存酸素量を20ppm以下に抑制する。上述の水準まで脱酸を行うことによって、脆性破壊の発生起点となる円相当径1〜10μmの酸化物粒子の個数密度を200個/mm以下に減少させることができ、これにより継手靭性の低下を防止できる。RH法による二次精錬にてArの吹き込みを行う理由は、アルミナ等の粗大酸化物を浮上させて除去する効果があるからである。
溶鋼の化学成分を調整するためには、溶製工程にて合金元素を投入する必要がある。TiおよびBは、Al脱酸後に投入することが好ましい。また、Ca、Mg、およびREMも、もし鋼板に含有させる場合、Al脱酸後に投入することが好ましい。Ti、B、Ca、Mg、およびREMは酸化物を形成するので、Al脱酸前に投入された場合、脱酸反応を妨げ、歩留まりを低下させるおそれがある。その他の元素は、脱酸前に投入しても脱酸後に投入してもよいが、脱酸後に投入されるのが通常である。なお、SiおよびMnは脱酸効果を有するので、Al脱酸の前に投入された場合、脱酸をさらに効率的に行うことができる。しかし、SiおよびMnが脱酸後に添加されたとしても、鋼板の特性が低下することはない。
(Melting process)
First, molten steel adjusted to a desired chemical composition is melted by a known melting method using a converter or the like. However, deoxidation and adjustment of the chemical composition must be performed as shown below during the melting process.
In the secondary refining by the RH method, first, the amount of dissolved oxygen in the steel is suppressed to 40 ppm or less by using Al that provides a strong deoxidizing power at low cost. Next, Ar is blown and refluxed for 5 minutes or more, thereby suppressing the amount of dissolved oxygen in the steel to 20 ppm or less. By performing deoxidation to the above-mentioned level, the number density of oxide particles having an equivalent circle diameter of 1 to 10 μm, which is the starting point of brittle fracture, can be reduced to 200 particles / mm 2 or less. Decline can be prevented. The reason why Ar is blown in secondary refining by the RH method is that there is an effect of floating and removing coarse oxides such as alumina.
In order to adjust the chemical composition of the molten steel, it is necessary to input an alloy element in the melting process. Ti and B are preferably added after Al deoxidation. Ca, Mg, and REM are also preferably added after Al deoxidation if they are contained in the steel sheet. Since Ti, B, Ca, Mg, and REM form oxides, if added before Al deoxidation, the deoxidation reaction may be hindered and the yield may be reduced. Other elements may be added before or after deoxidation, but are usually added after deoxidation. Since Si and Mn have a deoxidizing effect, deoxidation can be performed more efficiently when introduced before Al deoxidation. However, even if Si and Mn are added after deoxidation, the properties of the steel sheet are not deteriorated.

さらに、連続鋳造等の公知の鋳造方法によって、溶鋼を鋼片(鋳片、スラブ)とする。ただし、鋳造時の鋼片の板厚1/4部の900〜1300℃の範囲における冷却速度を0.05〜5.00℃/sとする。これは、TiN粒子、MnS粒子、および複合粒子を析出させるためである。HAZでフェライト変態核として用いるTiN粒子、MnS粒子、および複合粒子は、鋼片製造段階での析出制御を適切に行わなければ、以降の工程における再加熱の際に、溶解、又は粗大化してしまう。溶解または粗大化が生じた場合、所定の粒子径と個数密度とを有するTiN粒子、MnS粒子、および複合粒子を含む鋼板を得ることができなくなる。好ましい冷却条件は、950〜1250℃の範囲において冷却速度を0.1〜4℃/sにすることであり、さらに好ましい冷却条件は、1000〜1200℃の範囲において冷却速度を0.2〜3.0℃/sにすることである。
鋼片は、鋼片の板厚1/2部が700℃以下になるまで冷却することが望ましい。即ち、鋼片の板厚1/2部の冷却停止温度を700℃以下とすることが望ましい。鋼片の板厚1/2部の冷却停止温度が700℃超である場合、冷却中に生じるオーステナイトからフェライトへの変態が完了しないので、後工程での加熱時に、フェライトからオーステナイトへの逆変態を利用した細粒化効果が得られにくくなる。細粒化効果が得られない場合、オーステナイト粒が粗大となり、圧延後に結晶粒径を微細化させることが困難になる。冷却停止温度は、好ましくは、650℃以下であり、さらに好ましくは600℃以下である。ただし、後工程での加熱温度が1100℃以下であり、かつ粗圧延の圧下率を30%以上とすることができる場合は、再結晶によってオーステナイト粒を微細化することが可能であるので、鋼片の板厚1/2部の冷却停止温度を700℃超とすることは許容できる。
Further, the molten steel is made into a steel piece (slab, slab) by a known casting method such as continuous casting. However, the cooling rate in the range of 900-1300 degreeC of the steel plate 1/4 thickness at the time of casting shall be 0.05-5.00 degreeC / s. This is for precipitating TiN particles, MnS particles, and composite particles. TiN particles, MnS particles, and composite particles used as ferrite transformation nuclei in HAZ will melt or become coarse during reheating in subsequent steps unless the precipitation control in the steel slab manufacturing stage is performed appropriately. . When dissolution or coarsening occurs, it becomes impossible to obtain a steel sheet containing TiN particles, MnS particles, and composite particles having a predetermined particle size and number density. A preferable cooling condition is that the cooling rate is 0.1 to 4 ° C./s in the range of 950 to 1250 ° C., and a more preferable cooling condition is 0.2 to 3 in the range of 1000 to 1200 ° C. .0 ° C./s.
It is desirable that the steel slab is cooled until the half thickness of the steel slab becomes 700 ° C. or less. That is, it is desirable that the cooling stop temperature of the slab thickness 1/2 part is 700 ° C. or less. Since the transformation from austenite to ferrite that occurs during cooling is not completed when the cooling stop temperature of the slab thickness of 1/2 part exceeds 700 ° C, the reverse transformation from ferrite to austenite during heating in the subsequent process It is difficult to obtain a fine graining effect using. When the effect of refinement cannot be obtained, austenite grains become coarse, and it becomes difficult to refine the crystal grain size after rolling. The cooling stop temperature is preferably 650 ° C. or lower, and more preferably 600 ° C. or lower. However, when the heating temperature in the subsequent process is 1100 ° C. or less and the rolling reduction of rough rolling can be 30% or more, the austenite grains can be refined by recrystallization. It is permissible to set the cooling stop temperature of half the thickness of the piece to more than 700 ° C.

(再加熱および均熱保持工程)
鋼片を鋼板の製造のために再加熱する際は、均熱帯の雰囲気温度が1000〜1150℃である加熱炉内で、板厚中心温度を950〜1100℃とした状態で20〜90分間均熱保持する。
(Reheating and soaking process)
When the slab is reheated for the production of a steel plate, the steel plate is soaked for 20 to 90 minutes in a state where the plate thickness center temperature is 950 to 1100 ° C in a heating furnace having a soaking atmosphere at 1000 to 1150 ° C. Keep heat.

均熱帯の雰囲気温度が1000℃未満では、鋼片を十分加熱できず、溶体化が不十分となる。雰囲気温度が1150℃を超えると、鋼片のオーステナイト粒が粗大化し、その後の圧延工程で結晶粒を微細化させることが困難となる。   If the atmospheric temperature in the soaking zone is less than 1000 ° C., the steel slab cannot be heated sufficiently and the solution is insufficient. When the atmospheric temperature exceeds 1150 ° C., the austenite grains of the steel slab become coarse, and it becomes difficult to refine the crystal grains in the subsequent rolling process.

均熱保持時の板厚中心温度が950℃未満では、溶体化が不十分になり、かつオーステナイト粒が微細化することにより焼入れ性が低下するので、所定の強度を満足する鋼板にすることが困難である。均熱保持時の板厚中心温度が1100℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化し、その後の圧延過程で結晶粒を微細化させることが困難となり、さらに、圧延を開始するための温度まで鋳片温度が低下することを待つ時間が生じるので、生産性が低くなる。   If the sheet thickness center temperature during soaking is less than 950 ° C., solutionization becomes insufficient, and the austenite grains become finer and hardenability decreases, so that a steel sheet satisfying a predetermined strength can be obtained. Have difficulty. When the plate thickness center temperature during soaking is over 1100 ° C., the austenite grains become coarse, and it becomes difficult to refine the crystal grains in the subsequent rolling process. Further, the slab is heated to a temperature for starting rolling. Since there is a time to wait for the temperature to drop, productivity is lowered.

均熱保持時の保持時間が20分未満では、溶体化が不十分となり、90分超では、オーステナイト粒が粗大化するとともに、TiN粒子、MnS粒子および複合粒子が溶解して、所定の粒子径と個数密度が得られない。   If the holding time during soaking is less than 20 minutes, the solution is insufficient, and if it exceeds 90 minutes, the austenite grains become coarse and the TiN particles, MnS particles and composite particles are dissolved, and a predetermined particle diameter is obtained. And number density is not obtained.

(粗圧延工程)
次いで、累積圧下率が30〜90%である粗圧延を施す。累積圧下率が30%未満になると、オーステナイトの再結晶による微細化が困難となり、累積圧下率が90%を超えると、オーステナイトの微細化効果が飽和するとともに、パス数が増加して生産性が低下する。
(Rough rolling process)
Next, rough rolling with a cumulative rolling reduction of 30 to 90% is performed. If the cumulative reduction ratio is less than 30%, it becomes difficult to refine by austenite recrystallization. If the cumulative reduction ratio exceeds 90%, the austenite refinement effect is saturated, and the number of passes increases to increase productivity. descend.

(仕上圧延工程)
次いで、圧延開始時の板厚中心温度が760℃〜880℃であり、平均1パス圧下率が10〜25%であり、且つ累積圧下率が60〜85%である仕上圧延を施す。仕上圧延終了時の温度は760℃〜840℃とする。
(Finish rolling process)
Next, finish rolling is performed in which the sheet thickness center temperature at the start of rolling is 760 ° C. to 880 ° C., the average one-pass rolling reduction is 10 to 25%, and the cumulative rolling reduction is 60 to 85%. The temperature at the end of finish rolling is set to 760 ° C to 840 ° C.

仕上圧延の際の板厚中心温度が880℃を超えると、鋼片温度が未再結晶領域に十分に達せず、転位の増加が抑制され、結晶粒を微細化することができない。板厚中心温度が760℃未満となると、生産性が低下し、さらに加工フェライトが金属組織中に生じるので、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を20%以下とすることが困難となる。   When the plate thickness center temperature during finish rolling exceeds 880 ° C., the steel slab temperature does not sufficiently reach the non-recrystallized region, the increase in dislocation is suppressed, and the crystal grains cannot be refined. When the sheet thickness center temperature is less than 760 ° C., the productivity decreases, and further processed ferrite is generated in the metal structure. Therefore, the area of the {100} plane forming an angle of 15 ° or less with respect to the plane perpendicular to the rolling direction. It becomes difficult to make the rate 20% or less.

仕上圧延の際の平均1パス圧下率を10〜25%とする理由は以下の通りである。平均1パス圧下率が10%未満である場合、板厚1/2部において{100}集合組織が発達し、鋼板の圧延方向の垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を20%以下とすることが困難となる。平均1パス圧下率を25%超とすることは、圧延機の負担が極めて大きくなるため、実現が困難である。   The reason why the average one-pass reduction ratio during finish rolling is 10 to 25% is as follows. When the average 1-pass rolling reduction is less than 10%, {100} texture develops at the thickness 1/2 part, and forms an angle within 15 ° with respect to a plane perpendicular to the rolling direction of the steel plate {100} It becomes difficult to make the area ratio of the surface 20% or less. Setting the average one-pass rolling reduction to more than 25% is difficult to realize because the burden on the rolling mill becomes extremely large.

仕上圧延の際の累積圧下率を60〜85%とする理由は、以下の通りである。仕上圧延の際の累積圧下率が60%未満では、転位の蓄積によって結晶粒微細化および所定の集合組織の発達を行うことが困難となる。仕上圧延の際の累積圧下率が85%超では、転位の蓄積による結晶粒微細化効果が飽和し、さらに生産性が低下する。結晶粒の微細化のため、仕上圧延終了時の温度を840℃以下とする。   The reason why the cumulative rolling reduction during finish rolling is 60 to 85% is as follows. When the cumulative rolling reduction during finish rolling is less than 60%, it becomes difficult to refine crystal grains and develop a predetermined texture due to the accumulation of dislocations. If the cumulative rolling reduction during finish rolling exceeds 85%, the effect of grain refinement due to the accumulation of dislocations is saturated, and the productivity is further reduced. In order to refine crystal grains, the temperature at the end of finish rolling is set to 840 ° C. or lower.

(加速冷却工程)
上記の熱間圧延に続いて、板厚中心温度が740℃以上から550℃以下になるまで、15〜60℃/sの板厚中心冷却速度で加速冷却を施す。
(Accelerated cooling process)
Subsequent to the above hot rolling, accelerated cooling is performed at a sheet thickness center cooling rate of 15 to 60 ° C./s until the sheet thickness center temperature becomes 740 ° C. or more to 550 ° C. or less.

加速冷却開始時の板厚中心温度(加速冷却開始温度)が740℃未満になると、フェライト変態が進行し、金属組織が粗粒化するので、結晶粒を微細化させることが困難である。加速冷却の板厚中心冷却速度が15℃/s未満になると、結晶粒を微細化させることが困難になる。加速冷却開始時の板厚中心冷却速度が60℃/sを超える場合、フェライト面積率が50%未満となり、所定の平均結晶粒径、および集合組織とするのが困難になる。加速冷却開始時の板厚中心温度(加速冷却停止温度)が550℃を超えると、結晶粒を微細化させることが困難になる。加速冷却停止温度の下限値を規定する必要はないが、水温以下の温度にはできないので、水温または室温(例えば約25℃)を下限値とする。加速冷却の板厚中心冷却速度の上限値を規定する必要はないが、装置の冷却能力を考慮すると、70℃/sが加速冷却の板厚中心冷却速度の上限値となる。   If the plate thickness center temperature at the start of accelerated cooling (accelerated cooling start temperature) is less than 740 ° C., the ferrite transformation proceeds and the metal structure becomes coarser, so it is difficult to refine the crystal grains. When the plate thickness center cooling rate of accelerated cooling is less than 15 ° C./s, it becomes difficult to make crystal grains fine. When the plate thickness center cooling rate at the start of accelerated cooling exceeds 60 ° C./s, the ferrite area ratio becomes less than 50%, and it becomes difficult to obtain a predetermined average crystal grain size and texture. If the plate thickness center temperature at the start of accelerated cooling (accelerated cooling stop temperature) exceeds 550 ° C., it becomes difficult to make crystal grains fine. Although it is not necessary to specify the lower limit value of the accelerated cooling stop temperature, it cannot be a temperature lower than the water temperature, so the water temperature or room temperature (for example, about 25 ° C.) is set as the lower limit value. Although it is not necessary to specify the upper limit value of the plate thickness center cooling rate for accelerated cooling, considering the cooling capacity of the apparatus, 70 ° C./s is the upper limit value of the plate thickness center cooling rate for accelerated cooling.

鋼片および鋼板の板厚中心温度を制御対象とすることにより、本実施形態に係る鋼板を製造することができる。鋼板の表面温度を制御対象とするよりも、鋼板の板厚中心温度を制御対象とすることが好ましい。鋼板の板厚中心温度を制御対象とすることにより、板厚が変化した場合などにも適切に製造条件を制御することができ、材質のばらつきが小さい、品質のよい鋼板を効率よく製造することができる。   The steel plate according to the present embodiment can be manufactured by setting the center thickness of the steel slab and the steel plate to be controlled. It is preferable to control the plate thickness center temperature of the steel sheet as the control object rather than the surface temperature of the steel sheet as the control object. By controlling the center temperature of the steel sheet, the manufacturing conditions can be controlled appropriately even when the sheet thickness changes, etc., and high-quality steel sheets with small variations in materials are efficiently manufactured. Can do.

圧延工程では、通常、加熱から圧延までの間、鋼板の表面温度等を測定しながら鋼板内部の温度分布を計算し、その温度分布の計算結果から圧延反力などを予測しながら、圧延の制御を行っている。このように、圧延中に鋼板中心温度を容易に求めることができる。加速冷却を行う場合も、同様に板厚内部の温度分布を予測しながら、加速冷却の制御を行っている。   In the rolling process, usually the temperature distribution inside the steel sheet is calculated while measuring the surface temperature of the steel sheet from heating to rolling, and the rolling control is performed while predicting the rolling reaction force from the calculation result of the temperature distribution. It is carried out. Thus, the steel plate center temperature can be easily obtained during rolling. In the case of performing accelerated cooling, the accelerated cooling is controlled while predicting the temperature distribution inside the plate thickness.

加速冷却を施した後、必要に応じて300〜650℃で焼戻しを行ってもよい。   After performing accelerated cooling, you may temper at 300-650 degreeC as needed.

300℃未満での焼戻しでは、焼戻しの効果が得られにくい。焼戻し温度が650℃を超えると、軟化量が大きくなり、強度、靭性の確保が困難になる。焼戻し温度は、好ましくは400〜600℃であり、さらに好ましくは450〜550℃である。   When tempering at less than 300 ° C., the effect of tempering is difficult to obtain. When the tempering temperature exceeds 650 ° C., the amount of softening increases, and it becomes difficult to ensure strength and toughness. The tempering temperature is preferably 400 to 600 ° C, more preferably 450 to 550 ° C.

本実施形態に係る鋼板の製造方法は、上述の製造方法に限定されない。鋼板の製造方法が上述以外の製造方法であっても、その鋼材の含有量および組織などが規定範囲内にあれば、その鋼板は、本実施形態に係る鋼板であると見なされる。   The manufacturing method of the steel plate which concerns on this embodiment is not limited to the above-mentioned manufacturing method. Even if the manufacturing method of a steel plate is a manufacturing method other than the above, if the content and structure of the steel material are within the specified range, the steel plate is regarded as the steel plate according to the present embodiment.

以下、実施例に基づいて、本発明の効果について説明する。   The effects of the present invention will be described below based on examples.

製鋼工程において溶鋼の化学組成を調整し、その後、連続鋳造によって鋼片A〜AIを製造した。鋼片A〜Oが発明鋼であり、鋼片P〜AIが比較鋼である。   In the steel making process, the chemical composition of the molten steel was adjusted, and then the steel pieces A to AI were produced by continuous casting. Steel slabs A to O are invention steels, and steel slabs P to AI are comparative steels.

実施例1〜20、及び比較例21〜53では、先ず鋼片A〜AIを再加熱し、さらに、鋼片A〜AIに圧延を施して厚さが10〜38mmの鋼板とし、続いて、鋼板を水冷した。その後、必要に応じて鋼板に熱処理を行った。   In Examples 1 to 20 and Comparative Examples 21 to 53, the steel pieces A to AI are first reheated, and further the steel pieces A to AI are rolled to form steel plates having a thickness of 10 to 38 mm. The steel plate was water cooled. Thereafter, the steel sheet was heat-treated as necessary.

表1A及び表1Bに鋼片A〜AIの化学組成を示す。表1A及び表1B中の下線は、その下線が付された数値が本発明の規定範囲外であることを示し、斜体は、不純物として含まれた量の分析値を示す。   Tables 1A and 1B show chemical compositions of the steel pieces A to AI. The underline in Table 1A and Table 1B indicates that the underlined numerical value is outside the specified range of the present invention, and the italic type indicates the analytical value of the amount contained as an impurity.

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表2A〜表2Dに、鋼板の製造方法を示す。表2A〜表2D中の下線は、その下線が付された数値が好ましくない製造条件であることを示す。なお、製造方法における温度及び冷却速度は、板厚中心位置の値である。この値は、実測された表面温度から、公知の差分法による熱伝導解析により求めた。   Tables 2A to 2D show steel sheet manufacturing methods. The underline in Table 2A to Table 2D indicates that the numerical value with the underline is an unfavorable manufacturing condition. The temperature and the cooling rate in the manufacturing method are values at the center position of the plate thickness. This value was obtained from the measured surface temperature by heat conduction analysis using a known difference method.

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製造した各鋼板について、Al添加後の溶存酸素量、還流後の溶存酸素量、各金属組織相の面積分率、集合組織、平均結晶粒径、各粒子の個数密度、及び機械的性質を測定した。   For each steel plate produced, the amount of dissolved oxygen after Al addition, the amount of dissolved oxygen after reflux, the area fraction of each metallographic phase, texture, average crystal grain size, number density of each particle, and mechanical properties were measured. did.

Al添加後の溶鋼の溶存酸素量、および還流後の溶鋼の溶存酸素量は、例えば「起電力測定による転炉炉中溶鋼酸素の迅速分析」(井樋田等、鉄と鋼、社団法人日本鉄鋼協会、1972年第10号、P125〜132)に記載されているような、公知の起電力測定法によって求めた。   The amount of dissolved oxygen in the molten steel after the addition of Al and the amount of dissolved oxygen in the molten steel after the reflux are, for example, “rapid analysis of molten steel oxygen in the converter furnace by electromotive force measurement” (Imuta et al., Iron and Steel, Japan Steel) It was calculated | required by the well-known electromotive force measuring method as described in an association, 1972 No. 10, P125-132).

各金属組織相の面積分率(フェライト面積率、パーライト面積率、およびベイナイト面積率、MA面積率)は、先ず光学顕微鏡により板厚1/2部の金属組織を500倍の倍率で撮影し、次に画像解析により撮影像中の各相の総面積を求め、さらに各相の総面積を撮影像全体の面積で除することによって求めた。   The area fraction of each metallographic phase (ferrite area ratio, pearlite area ratio, and bainite area ratio, MA area ratio) was first photographed with a magnification of 500 times the metal structure of 1/2 plate thickness with an optical microscope, Next, the total area of each phase in the photographed image was obtained by image analysis, and the total area of each phase was further divided by the area of the whole photographed image.

平均結晶粒径は、以下の方法によって求めた。先ず、EBSD法により、板厚1/2部の500μm×500μmの領域を測定することを、測定位置を1μmずつ動かしながら繰り返し行った。ここで、隣接粒との結晶方位差が15°以上の境界を結晶粒界と定義し、この結晶粒界の円相当径を結晶粒径と定義し、上述の測定結果から結晶粒径を求めた。次いで、結晶粒径の個数分布を求め、この個数分布から、結晶粒の加重平均値を求め、これを平均結晶粒径とした。加重平均値を求める際の分割数Nは20とした。   The average crystal grain size was determined by the following method. First, by measuring the area of 500 μm × 500 μm with a thickness of 1/2 part by the EBSD method, the measurement position was repeatedly moved by 1 μm. Here, a boundary where the crystal orientation difference between adjacent grains is 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, a circle equivalent diameter of this crystal grain boundary is defined as a crystal grain diameter, and a crystal grain diameter is obtained from the above measurement result. It was. Next, the number distribution of crystal grain sizes was determined, and from this number distribution, the weighted average value of crystal grains was determined, and this was used as the average crystal grain size. The number of divisions N when determining the weighted average value was 20.

集合組織を示す{100}面積率は、先ず鋼板の板厚1/2部中の、主圧延方向に垂直な面に対し15°以内の角度をなす{100}面のマップを作成し、次いでその{100}面の総面積を測定面積で除することによって求めた。   The {100} area ratio indicating the texture is prepared by first creating a map of {100} plane that forms an angle of 15 ° or less with respect to the plane perpendicular to the main rolling direction in the 1/2 thickness of the steel sheet. It was determined by dividing the total area of the {100} plane by the measured area.

各粒子の個数密度(粒径0.5〜2.0μmのTiN粒子、MnS粒子および複合粒子の個数密度の合計、および粒径1〜10μmの酸化物の粒子の個数密度)の測定は、以下の手順により行われた。まず、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、板厚1/2部の1mm×1mmの領域において、反射電子像を撮影し、画像解析により反射電子像中の粒子(粒径0.5〜2.0μmのTiN粒子、MnS粒子および複合粒子、ならびに粒径1〜10μmの酸化物粒子の両方を含む種々の粒子)を識別した。次に、EDSによって各粒子の組成を分析し、1質量%以上のTiと1質量%未満のOと1質量%以上のNとを含む粒子をTiN粒子と判断し、1質量%以上のMnと1質量%以上のSと1質量%未満のOとを含む粒子をMnS粒子と判断し、TiN粒子の定義とMnS粒子の定義とを同時に満たす粒子を複合粒子と判断し、1質量%以上のOを含む粒子を酸化物粒子と判断した。さらに、粒子像を撮影し、画像解析によって各粒子の円相当径及び個数を求めることで、粒径0.5〜2.0μmのTiN粒子、MnS粒子および複合粒子の個数密度の合計、および粒径1〜10μmの酸化物の粒子の個数密度を求めた。   Measurement of the number density of each particle (total number density of TiN particles having a particle diameter of 0.5 to 2.0 μm, MnS particles and composite particles, and number density of oxide particles having a particle diameter of 1 to 10 μm) is as follows. The procedure was performed. First, using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope), a reflected electron image was photographed in a 1 mm × 1 mm region of ½ part thickness, and particles (particle size) in the reflected electron image were analyzed by image analysis. Various particles including both 0.5-2.0 μm TiN particles, MnS particles and composite particles, and oxide particles with a particle size of 1-10 μm). Next, the composition of each particle was analyzed by EDS, and particles containing 1% by mass or more of Ti, less than 1% by mass of O and 1% by mass or more of N were determined as TiN particles, and 1% by mass or more of Mn And 1% by mass or more of S and less than 1% by mass of O are determined as MnS particles, and a particle that simultaneously satisfies the definition of TiN particles and the definition of MnS particles is determined as composite particles. The particles containing O were determined as oxide particles. Further, by taking a particle image and obtaining the equivalent circle diameter and number of each particle by image analysis, the total number density of TiN particles, MnS particles and composite particles having a particle diameter of 0.5 to 2.0 μm, and The number density of oxide particles having a diameter of 1 to 10 μm was determined.

機械的性質のうち、母材の降伏応力、およびシャルピー吸収エネルギーは、板厚中心部から採取した試験片に試験を行い、その結果を各鋼板の代表値とすることによって得られた。   Among the mechanical properties, the yield stress and Charpy absorbed energy of the base material were obtained by conducting tests on test pieces taken from the center of the plate thickness and setting the results as representative values of each steel plate.

降伏応力を求めるための引張試験は、JIS Z 2241(2011年)の「金属材料引張試験方法」に準拠し、1B号試験片を用いて行われた。1試料に対して2本の試験片を採取して試験測定し、2つの測定値の平均値を求めて、この平均値を降伏応力として表3Cおよび表3Dに示した。   The tensile test for determining the yield stress was performed using a No. 1B test piece in accordance with “Metal material tensile test method” of JIS Z 2241 (2011). Two test pieces were collected from one sample for test measurement, and an average value of the two measurement values was obtained. The average value was shown in Tables 3C and 3D as yield stress.

シャルピー吸収エネルギーを求めるためのシャルピー衝撃試験は、2mmVノッチシャルピー衝撃試験片を用いて、JIS Z 2242(2005年)の「金属材料のシャルピー衝撃試験方法」に準拠して行われた。1試料に対して3つの試験片を採取して、試験温度を−80℃とした状態で試験を行い、3つの吸収エネルギー測定値の平均値を求めてこの平均値をシャルピー吸収エネルギーとして、表3Cおよび表3Dに示した。   The Charpy impact test for obtaining Charpy absorbed energy was performed in accordance with “Charpy impact test method for metal material” of JIS Z 2242 (2005) using a 2 mm V notch Charpy impact test piece. Three test pieces were collected from one sample, the test was conducted at a test temperature of −80 ° C., the average value of the three measured absorption energy values was determined, and this average value was used as Charpy absorbed energy. Shown in 3C and Table 3D.

母材のアレスト性を求めるための試験は、NK船級協会 鋼船規則検査要領 K編 付属書 K3.12.2−1.(2012年)の「脆性亀裂伝播停止靭性値Kca試験方法に関する検査要領」に準拠し、元厚及び板幅が500mmのESSO試験片を用いて行われた。試験により、−60℃におけるアレスト靭性値Kcaを求めた。   The test to determine the arrestability of the base material is the NK Classification Society Steel Ship Rules Inspection Procedure K, Appendix K3.12.2-1. (2012) “Inspection Procedure for Brittle Crack Propagation Stop Toughness Value Kca Test Method” was performed using an ESSO test piece having an original thickness and a sheet width of 500 mm. By the test, the arrest toughness value Kca at −60 ° C. was determined.

継手靭性は、以下のようにして求めた。先ず、溶接入熱が58〜216kJ/cmのサブマージアーク、またはエレクトロガスアーク溶接法による溶接を試験No.1〜53の鋼板に実施して、1パスの突き合わせ溶接継手を作製した。次に、各溶接継手からシャルピー衝撃試験片を30個ずつ採取した。この際に、板厚1/4部における溶融線(FL)に沿って、2mmVノッチシャルピー衝撃試験片のノッチを形成した。これら試験片に対してシャルピー衝撃試験を実施して、−60℃での吸収エネルギーの平均値を求めた。さらに、吸収エネルギー値の分布が正規分布に従うと仮定して統計解析を行い、各試験No.1〜53の鋼板の、吸収エネルギーが50J以下となる確率を求めた。シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242(2005年)の「金属材料のシャルピー衝撃試験方法」に準拠した。   Joint toughness was determined as follows. First, welding with a submerged arc with a welding heat input of 58 to 216 kJ / cm, or electrogas arc welding, was tested. 1-53 butt welded joints were made on steel plates 1 to 53. Next, 30 Charpy impact test pieces were collected from each weld joint. At this time, a notch of a 2 mmV notch Charpy impact test piece was formed along the melting line (FL) at a thickness of 1/4 part. A Charpy impact test was performed on these test pieces, and an average value of absorbed energy at −60 ° C. was obtained. Furthermore, statistical analysis was performed assuming that the distribution of absorbed energy values follows a normal distribution. The probability that the absorbed energy of steel plates 1 to 53 was 50 J or less was determined. The Charpy impact test was based on “Charpy impact test method for metal materials” of JIS Z 2242 (2005).

実施例1〜20及び比較例21〜53の鋼板に対するこれらの測定結果を、表3A〜表3Dに示す。母材の−80℃での平均シャルピー吸収エネルギーが100J以上である場合、母材靱性が良好であると判断された。母材のKcaが4000N/mm1.5以上である場合、母材アレスト性が良好であると判断された。溶接継手の熱影響部の−60℃での平均シャルピー吸収エネルギーが100J以上であり、且つシャルピー吸収エネルギーが50J以下となる確率が10%以下である場合、継手靱性が良好であると判断した。表3A〜3Dの下線は、その下線が付された数値が本発明の規定範囲外であること、または上述の合否基準に鑑みて不合格であることを示す。 These measurement results for the steel plates of Examples 1 to 20 and Comparative Examples 21 to 53 are shown in Tables 3A to 3D. When the average Charpy absorbed energy at −80 ° C. of the base material was 100 J or more, it was judged that the base material toughness was good. When Kca of the base material was 4000 N / mm 1.5 or more, it was judged that the base material arrestability was good. When the average Charpy absorbed energy at −60 ° C. of the heat-affected zone of the welded joint was 100 J or more and the probability that the Charpy absorbed energy was 50 J or less was 10% or less, the joint toughness was judged to be good. Underlined in Tables 3A to 3D indicates that the numerical value with the underline is outside the specified range of the present invention, or is rejected in view of the above pass / fail criteria.

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実施例1〜20は、本発明の条件を全て満足するので、母材強度、母材靭性、母材アレスト性、および継手靭性の全てが良好であった。   Since Examples 1 to 20 satisfied all the conditions of the present invention, the base material strength, base material toughness, base material arrestability, and joint toughness were all good.

比較例21〜53は、下線が付された数値が本発明の規定範囲から外れていたので、良好な結果が得られなかった。以下に、具体的に説明する。   In Comparative Examples 21 to 53, the numerical value underlined was out of the specified range of the present invention, so that good results were not obtained. This will be specifically described below.

比較例21〜40は、化学成分が本発明の規定範囲から外れるので、母材強度、母材靭性、母材アレスト性、および継手靭性の少なくとも一つに問題があった。   In Comparative Examples 21 to 40, since the chemical components deviated from the specified range of the present invention, there was a problem in at least one of the base material strength, base material toughness, base material arrestability, and joint toughness.

比較例41では、加熱炉の雰囲気温度が高すぎたので、母材の平均結晶粒径が大きく、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。また比較例41では、TiN粒子、MnS粒子、およびそれらの複合粒子の粒子個数密度が小さかったので、継手靭性が低かった。   In Comparative Example 41, since the atmospheric temperature of the heating furnace was too high, the average crystal grain size of the base material was large, and the base material toughness and the base material arrestability were low. In Comparative Example 41, the joint number toughness was low because the particle number density of the TiN particles, MnS particles, and their composite particles was small.

比較例42では、加熱炉での均熱保持温度が高すぎたので、母材の平均結晶粒径が大きく、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 42, since the soaking temperature in the heating furnace was too high, the average crystal grain size of the base material was large, and the base material toughness and base material arrestability were low.

比較例43では、加熱炉の雰囲気温度、及び均熱保持温度の両方が高すぎたので、母材のフェライト分率が低く、ベイナイト分率が高く、母材の平均結晶粒径および母材の{100}面積率が大きくなった。これにより、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。また比較例43では、TiN粒子、MnS粒子、およびそれらの複合粒子の粒子個数密度が小さかったので、継手靭性が低かった。   In Comparative Example 43, since both the atmosphere temperature of the heating furnace and the soaking temperature were too high, the ferrite fraction of the base material was low, the bainite fraction was high, the average crystal grain size of the base material and the base material The {100} area ratio increased. Thereby, the base material toughness and the base material arrestability were low. In Comparative Example 43, the joint number toughness was low because the particle number density of the TiN particles, MnS particles, and their composite particles was small.

比較例44では、加熱炉での均熱保持時間が長すぎたので、母材の平均結晶粒径が大きく、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。また、TiN粒子、MnS粒子、およびそれらの複合粒子の粒子個数密度が小さかったので、継手靭性が低かった。   In Comparative Example 44, since the soaking time in the heating furnace was too long, the average crystal grain size of the base material was large, and the base material toughness and base material arrestability were low. Further, since the particle number density of TiN particles, MnS particles, and composite particles thereof was small, joint toughness was low.

比較例45では、粗圧延の累積圧下率が小さすぎたので、母材のフェライト分率が低く、母材のベイナイト分率が高く、母材の平均結晶粒径および母材の{100}面積率が大きかった。これにより、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 45, since the cumulative rolling reduction of rough rolling was too small, the ferrite fraction of the base material was low, the bainite fraction of the base material was high, the average crystal grain size of the base material, and the {100} area of the base material The rate was great. Thereby, the base material toughness and the base material arrestability were low.

比較例46では、仕上圧延温度が高すぎたので、母材の平均結晶粒径が大きく、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 46, since the finish rolling temperature was too high, the average crystal grain size of the base material was large, and the base material toughness and the base material arrestability were low.

比較例47では、仕上圧延温度が低すぎたので、母材の{100}面積率が大きく、これにより母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 47, since the finish rolling temperature was too low, the {100} area ratio of the base material was large, and thus the base material toughness and the base material arrestability were low.

比較例48では、仕上圧延の平均1パス圧下率が小さすぎたので、母材の{100}面積率が大きく、これにより母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 48, since the average rolling reduction ratio for finish rolling was too small, the {100} area ratio of the base material was large, and thereby the base material arrestability was low.

比較例49では、仕上圧延の累積圧下率が小さすぎたので、母材の平均結晶粒径が大きく、これにより母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 49, since the cumulative rolling reduction of finish rolling was too small, the average crystal grain size of the base material was large, and thereby the base material toughness and the base material arrestability were low.

比較例50では、板厚が大きすぎたので、母材の平均結晶粒径が大きく、これにより母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。また、板厚が大きいゆえに、溶接入熱が大きすぎたので、継手靭性が低かった。   In Comparative Example 50, since the plate thickness was too large, the average crystal grain size of the base material was large, and thus the base material toughness and the base material arrestability were low. Further, since the plate thickness was large, the welding heat input was too large, so the joint toughness was low.

比較例51では、冷却開始温度が低すぎたので、母材のフェライト分率が大きく、母材のベイナイト分率が低く、母材の平均結晶粒径が大きく、これにより母材強度、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 51, since the cooling start temperature was too low, the ferrite fraction of the base material was large, the bainite fraction of the base material was low, and the average crystal grain size of the base material was large, thereby increasing the base material strength and the base material. Toughness and base metal arrestability were low.

比較例52では、冷却速度が小さすぎたので、母材のフェライト分率が大きく、母材のベイナイト分率が低く、母材の平均結晶粒径が大きく、これにより母材強度、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 52, since the cooling rate was too low, the ferrite fraction of the base material was large, the bainite fraction of the base material was low, and the average crystal grain size of the base material was large, thereby the base material strength and base material toughness. And, the base metal arrestability was low.

比較例53では、冷却停止温度が高すぎたので、母材のフェライト分率が大きく、母材のベイナイト分率が低く、母材の平均結晶粒径が大きく、これにより母材強度、母材靭性、及び母材アレスト性が低かった。   In Comparative Example 53, since the cooling stop temperature was too high, the ferrite fraction of the base material was large, the bainite fraction of the base material was low, and the average crystal grain size of the base material was large, thereby increasing the base material strength and the base material. Toughness and base metal arrestability were low.

以上の実施例から、本発明を適用することにより、製造コストが低く、生産性が高く、強度が高く、板厚が厚く、かつ継手靭性の劣化がない、アレスト性に優れた高強度鋼板を提供できることが確認された。   From the above examples, by applying the present invention, a high-strength steel sheet excellent in arrestability with low manufacturing cost, high productivity, high strength, thick plate thickness, and no deterioration in joint toughness. It was confirmed that it could be provided.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明によれば、製造コストが低く、生産性が高い、溶接熱影響部の靭性と母材の脆性き裂伝播停止性能に優れた鋼板、及び溶接熱影響部の靭性に優れた溶接継手を提供することができる。   According to the present invention, a steel plate having a low manufacturing cost and high productivity, a toughness of a weld heat-affected zone and a brittle crack propagation stopping performance of a base material, and a welded joint having an excellent toughness of a weld heat-affected zone. Can be provided.

Claims (13)

化学組成が、質量%で、
C:0.040〜0.090%、
Si:0.01〜0.20%、
Mn:1.30〜1.80%、
P:0.020%以下、
S:0.001〜0.010%、
Al:0.005〜0.100%、
Nb:0.003〜0.030%、
Ti:0.003〜0.030%、
B:0.0003〜0.0040%、
N:0.0020〜0.0080%、
O:0.0005〜0.0040%、
Cu:0〜1.00%、
Ni:0〜1.00%、
Cr:0〜1.00%、
Mo:0〜0.500%、
V:0〜0.100%、
Ca:0〜0.0050%、
Mg:0〜0.0050%、
REM:0〜0.0050%、および
残部:鉄および不純物であり、
A式によって定義される炭素当量CEが0.30〜0.40質量%であり、
B式によって定義されるSOLBが−0.0015〜+0.0015質量%であり、
金属組織が、フェライト及びベイナイトを含む混合組織、又は前記フェライト、パーライト及び前記ベイナイトを含む混合組織であり、
前記フェライトの面積率が50〜90%、前記ベイナイトの面積率が10〜50%、かつ前記パーライトの面積率が0〜10%であり、
前記金属組織中のMAの面積率が0〜5%であり、
板厚1/2部では、互いの結晶方位差が15°以上である、隣り合う結晶の間の境界を結晶粒界と定義し、前記結晶粒界によって囲まれた領域を結晶粒と定義し、分割数Nを、10以上の整数に設定した場合に、E式によって定義される前記結晶粒の粒径の加重平均値DAVEが3.0〜17.0μmであり、
前記板厚1/2部では、圧延方向に垂直な面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率が2.0〜20.0%であり、
板厚1/4部では、1質量%以上のTiと1質量%未満のOと1質量%以上のNとを含む粒子をTiN粒子と定義し、1質量%以上のMnと1質量%以上のSと1質量%未満のOとを含む粒子をMnS粒子と定義し、前記TiN粒子の定義と前記MnS粒子の定義とを同時に満たす粒子を複合粒子と定義した場合に、0.5〜2.0μmの円相当径をそれぞれ有する前記TiN粒子、前記MnS粒子、及び前記複合粒子の個数密度の合計が20〜200個/mmであり、
前記板厚1/4部では、1質量%以上のOを含む粒子を酸化物粒子と定義した場合に、1〜10μmの円相当径を有する前記酸化物粒子の個数密度が20〜200個/mmであり、
板厚が10〜35mmであり、
降伏応力が300〜500MPaである
ことを特徴とする鋼板。
CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ・・・(A)
SOLB=0.226×Ti+B−0.772×N ・・・(B)
p=(DMAX−DMIN)/N ・・・(C)
=DMIN+p×(k−1/2) ・・・(D)
AVE=(Σ[k=1、N](D×S))/(Σ[k=1、N]S) ・・・(E)
式中に記載された元素記号は、各成分の前記鋼板中での含有量を単位質量%で示し、DMAXは、最大の前記結晶粒の前記粒径を単位μmで示し、DMINは、最小の前記結晶粒の前記粒径を単位μmで示し、kは1以上N以下の整数であり、Sは、(DMIN+p×(k−1))μm以上(DMIN+p×k)μm未満の円相当径を有する前記結晶粒の合計面積率を単位%で示す。
Chemical composition is mass%,
C: 0.040-0.090%,
Si: 0.01-0.20%,
Mn: 1.30 to 1.80%,
P: 0.020% or less,
S: 0.001 to 0.010%,
Al: 0.005 to 0.100%,
Nb: 0.003-0.030%,
Ti: 0.003-0.030%,
B: 0.0003 to 0.0040%,
N: 0.0020 to 0.0080%,
O: 0.0005 to 0.0040%,
Cu: 0 to 1.00%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cr: 0 to 1.00%,
Mo: 0 to 0.500%,
V: 0 to 0.100%,
Ca: 0 to 0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0-0.0050%, and the balance: iron and impurities,
The carbon equivalent CE defined by the formula A is 0.30 to 0.40% by mass,
SOLB defined by the formula B is -0.0015 to +0.0015 mass%,
The metal structure is a mixed structure containing ferrite and bainite, or a mixed structure containing the ferrite, pearlite and the bainite,
Area ratio 50-90% of the ferrite, the area ratio is 10-50% of the previous SL bainite, and the area ratio of the pearlite 0-10%,
The area ratio of MA in the metal structure is 0 to 5%,
In the plate thickness 1/2 part, the boundary between adjacent crystals having a crystal orientation difference of 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, and a region surrounded by the crystal grain boundary is defined as a crystal grain. When the division number N is set to an integer of 10 or more, the weighted average value D AVE of the grain sizes of the crystal grains defined by the E formula is 3.0 to 17.0 μm,
In the plate thickness ½ part, the area ratio of the {100} plane forming an angle within 15 ° with respect to the plane perpendicular to the rolling direction is 2.0 to 20.0%.
In a thickness of 1/4 part, particles containing 1% by mass or more of Ti, less than 1% by mass of O and 1% by mass or more of N are defined as TiN particles, and 1% by mass or more of Mn and 1% by mass or more. When particles containing S and less than 1% by mass of O are defined as MnS particles, and particles satisfying both the definition of TiN particles and the definition of MnS particles are defined as composite particles, 0.5-2 The total number density of the TiN particles, the MnS particles, and the composite particles each having an equivalent circle diameter of 0.0 μm is 20 to 200 particles / mm 2 ;
In the case where the plate thickness is 1/4 part, the number density of the oxide particles having a circle-equivalent diameter of 1 to 10 μm is 20 to 200 / particles when particles containing 1 mass% or more of O are defined as oxide particles. mm 2
The plate thickness is 10 to 35 mm,
A steel sheet characterized by a yield stress of 300 to 500 MPa.
CE = C + Mn / 6 + (Cu + Ni) / 15 + (Cr + Mo + V) / 5 (A)
SOLB = 0.226 × Ti + B−0.772 × N (B)
p = (D MAX −D MIN ) / N (C)
D k = D MIN + p × (k−1 / 2) (D)
D AVE = (Σ [k = 1, N] (D k × S k )) / (Σ [k = 1, N] S k ) (E)
The element symbol described in the formula indicates the content of each component in the steel sheet in unit mass%, D MAX indicates the particle size of the largest crystal grain in unit μm, and D MIN is The grain size of the smallest crystal grain is expressed in μm, k is an integer of 1 or more and N or less, and S k is (D MIN + p × (k−1)) μm or more (D MIN + p × k) The total area ratio of the crystal grains having a circle-equivalent diameter of less than μm is shown in unit%.
前記化学組成が、質量%で、Si:0.01〜0.10%であることを特徴とする請求項1に記載の鋼板。   The steel sheet according to claim 1, wherein the chemical composition is Si: 0.01 to 0.10% in terms of mass%. 前記化学組成が、質量%で、Al:0.015〜0.060%であることを特徴とする請求項1または2に記載の鋼板。   The said chemical composition is the mass% and is Al: 0.015-0.060%, The steel plate of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記化学組成が、質量%で、Mo:0〜0.010%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼板。   The said chemical composition is the mass% and is Mo: 0-0.010%, The steel plate of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記化学組成が、質量%で、Ti:0.005〜0.018%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の鋼板。   The said chemical composition is the mass% and is Ti: 0.005-0.018%, The steel plate of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記化学組成が、質量%で、B:0.0005〜0.0020%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の鋼板。   The said chemical composition is the mass% and is B: 0.0005-0.0020%, The steel plate of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記化学組成が、質量%で、N:0.0025〜0.0060%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の鋼板。   The said chemical composition is the mass% and is N: 0.0025-0.0060%, The steel plate of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記化学組成が、質量%で、O:0.0010〜0.0030%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の鋼板。   The said chemical composition is the mass% and is O: 0.0010 to 0.0030%, The steel plate of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 前記SOLBが、−0.0010〜+0.0005質量%であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の鋼板。   The steel plate according to any one of claims 1 to 8, wherein the SOLB is -0.0010 to +0.0005 mass%. 前記結晶粒の前記加重平均値DAVEが3.0〜13.0μmであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の鋼板。 The steel plate according to any one of claims 1 to 9, wherein the weighted average value D AVE of the crystal grains is 3.0 to 13.0 µm. 前記円相当径がそれぞれ0.5〜2.0μmの前記TiN粒子、前記MnS粒子、及び前記複合粒子の前記個数密度の前記合計が50〜140個/mmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の鋼板。 The total number of the number densities of the TiN particles, the MnS particles, and the composite particles each having an equivalent circle diameter of 0.5 to 2.0 μm is 50 to 140 particles / mm 2. The steel plate according to any one of 1 to 10. 前記円相当径が1〜10μmの前記酸化物粒子の前記個数密度が20〜150個/mmであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の鋼板。 The steel sheet according to any one of claims 1 to 11, wherein the number density of the oxide particles having an equivalent circle diameter of 1 to 10 µm is 20 to 150 particles / mm 2 . 前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.10〜1.00%、
Ni:0.10〜1.00%、
Cr:0〜0.10%、
Mo:0〜0.100%、
V:0〜0.005%
であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の鋼板。
The chemical composition is mass%,
Cu: 0.10 to 1.00%,
Ni: 0.10 to 1.00%,
Cr: 0 to 0.10%,
Mo: 0 to 0.100%,
V: 0 to 0.005%
The steel sheet according to any one of claims 1 to 12, wherein the steel sheet is a steel sheet.
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