JP6070642B2 - Hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness and method for producing the same - Google Patents

Hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、スパイラル鋼管、電縫鋼管等の素材として好適な、高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板高強度熱延鋼板およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a high-strength hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness that is suitable as a material for spiral steel pipes, ERW steel pipes, and the like, and a method for producing the same.

近年、構造物の大型化にともない鋼管素材の高強度厚肉化の要求が高まっているが、厚肉化による造管時の歪の増加により低温靭性が劣化することが懸念され、強度と低温靭性のバランスに優れた鋼管素材が求められている。   In recent years, with the increase in size of structures, there has been an increasing demand for high-strength and thick-walled steel pipe materials. There is a demand for a steel pipe material with an excellent balance of toughness.

上記を受けて、鋼管用の熱延素材に関しては、様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、板厚1/4位置における全組織に対するベイナイト相面積率が80%以上である強度と低温靭性のバランスに優れた高強度鋼板の製造方法およびその制御方法が開示されている。   In response to the above, various technologies have been proposed for hot-rolling materials for steel pipes. For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a high-strength steel sheet excellent in the balance between strength and low-temperature toughness, with a bainite phase area ratio of 80% or more with respect to the entire structure at a thickness of 1/4, and a control method thereof. ing.

特許文献2には、平均粒径10μm以下のベイニティックフェライト相を主相とし、アスペクト比5.0未満の塊状マルテンサイト相を面積率で1.4〜15%を含む低温靭性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a high strength hot rolling excellent in low temperature toughness that includes a bainitic ferrite phase with an average particle size of 10 μm or less as a main phase and a bulk martensite phase with an aspect ratio of less than 5.0 and an area ratio of 1.4 to 15%. A steel plate and a manufacturing method thereof are disclosed.

特許文献3には、熱間圧延終了後に、第一段冷却、第二段冷却、第一段冷却(繰り返し)、第二段冷却(繰り返し)、第三段冷却を行うことにより、表面から板厚方向に1mmの位置における組織が焼戻マルテンサイト単相組織またはベイナイト相と焼戻マルテンサイト相の混合組織のいずれかであり、板厚中央位置における組織がベイナイト相および/またはベイニティックフェライト相を主相とし、体積%で2%以下の第二相からなる組織を有し、表面から板厚方向に1mmの位置におけるビッカース硬さHv1mmと板厚中央位置におけるビッカース硬さHv1/2tとの差△Hvが50ポイント以下である低温靭性に優れた厚肉高張力熱延鋼板およびその製造方法が開示されている。   In Patent Document 3, after the hot rolling is finished, the first stage cooling, the second stage cooling, the first stage cooling (repetition), the second stage cooling (repetition), and the third stage cooling are performed, so that the plate is removed from the surface. The structure at the position of 1 mm in the thickness direction is either a tempered martensite single phase structure or a mixed structure of bainite and tempered martensite phases, and the structure at the center of the thickness is bainite phase and / or bainitic ferrite. The phase is the main phase and has a structure consisting of 2% or less of the second phase by volume. Vickers hardness Hv1mm at the position of 1mm from the surface in the thickness direction and Vickers hardness Hv1 / 2t at the center position of the thickness. A thick high-tensile hot-rolled steel sheet excellent in low-temperature toughness having a difference ΔHv of 50 points or less and a method for producing the same are disclosed.

特許文献4には、初析フェライト分率が3%以上20%以下で他が低温変態生成物であり、初析フェライトの粒径を代表している個数平均結晶粒径、および連続冷却変態組織の粒径を代表しているエリア平均粒径の両方を個別に制御したスパイラルパイプ用高強度熱延鋼板およびその製造方法が記載されている。   Patent Document 4 discloses that the pro-eutectoid ferrite fraction is 3% or more and 20% or less, the other is a low-temperature transformation product, the number-average crystal grain size representing the grain size of pro-eutectoid ferrite, and the continuous cooling transformation structure. A high-strength hot-rolled steel sheet for spiral pipes, in which both of the area average particle diameters representing the particle diameters of the steel sheet are individually controlled, and a method for producing the same are described.

特開2013−7101号公報JP2013-7101A 特開2012−188731号公報JP 2012-188731 A 特開2010−196164号公報JP 2010-196164 A 特開2013−173998号公報JP 2013-173998 A

しかしながら、上記の従来技術ではいずれも、鋼管用素材として好適な高強度、かつ低温靭性に優れた高強度熱延鋼板を得ることは極めて困難である。特許文献1に開示された技術では、結晶粒径、形状に関する知見がないベイナイト相主体の組織であり低温靭性と強度バランスの向上に懸念がある。   However, it is extremely difficult to obtain a high-strength hot-rolled steel sheet excellent in high strength and low-temperature toughness suitable as a steel pipe material in any of the above-described conventional techniques. The technique disclosed in Patent Document 1 is a structure mainly composed of a bainite phase that has no knowledge about the crystal grain size and shape, and there is concern about improvement in low temperature toughness and strength balance.

特許文献2に開示された技術では、熱延終了後の冷却速度が遅く、焼入れ性を確保するために高価な元素であるMo、Niを必須で含有しておりコストに課題がある。また、ベイニティックフェライトの平均粒径のみ制御しており、平均粒径が同じでも個々の結晶粒の形状が異なる場合の低温靭性に関する知見はなく、強度と低温靭性のバランスの向上に課題がある。   The technique disclosed in Patent Document 2 has a slow cooling rate after the end of hot rolling, and contains Mo and Ni, which are expensive elements, in order to ensure hardenability and has a problem in cost. Moreover, only the average grain size of bainitic ferrite is controlled, and there is no knowledge about low temperature toughness when the shape of individual crystal grains is different even though the average grain size is the same, and there is a problem in improving the balance between strength and low temperature toughness. is there.

特許文献3に記載された技術では、熱間圧延後の冷却工程が複雑となり、量産安定性に課題がある。また、コイル幅、長手方向における冷却ムラに起因する特性バラツキの懸念がある。また、表層1mm位置では焼戻マルテンサイト相主体、板厚中央位置ではベイナイト相主体であり、板厚方向に組織が変化しており、そのため板厚方向の特性の均一性に課題があり、安定して優れた低温靭性と強度のバランスを確保することが困難である。   In the technique described in Patent Document 3, the cooling process after hot rolling becomes complicated, and there is a problem in mass production stability. Moreover, there is a concern about variation in characteristics due to coil width and cooling unevenness in the longitudinal direction. In addition, the surface layer is mainly tempered martensite phase, and the center of the plate thickness is mainly bainite phase, and the structure changes in the plate thickness direction. Therefore, it is difficult to ensure an excellent balance between low temperature toughness and strength.

特許文献4に記載された技術では、平均結晶粒径、標準偏差を考慮しているが、軟質な初析フェライト相と硬質な低温変態相から構成されており、より単一な相から構成されている組織と比較すると軟質相と硬質相の界面が多く存在する。そのため、ボイドが発生しやすく、亀裂も伝播しやすいので、優れた靭性を確保することが困難である。   The technique described in Patent Document 4 considers the average crystal grain size and standard deviation, but is composed of a soft pro-eutectoid ferrite phase and a hard low-temperature transformation phase, and is composed of a single phase. There are many interfaces between the soft phase and the hard phase as compared with the texture. For this reason, voids are easily generated and cracks are also easily propagated, so that it is difficult to ensure excellent toughness.

本発明は、かかる課題を解決し、高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such problems and to provide a hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness and a method for producing the hot-rolled steel sheet.

本発明者らは、上記の目的を達成するために、高強度と優れた低温靭性を両立した、すなわち、引張強さ:650MPa以上という高強度を維持した状態で、低温靭性が向上した熱延鋼板を得るために鋭意研究した。その結果、熱延条件と熱延終了後の冷却条件を制御し、ベイニティックフェライト相の平均結晶粒径を微細化すること、結晶粒の形状(圧延方向最大長さa、アスペクト比a/b)を最適化すること、マルテンサイト相、ベイナイト相、および残留オーステナイト相の面積比率の総和を制御することにより、高強度を維持した状態で優れた低温靭性を有する熱延鋼板を得ることが可能であるという知見を得た。   In order to achieve the above object, the present inventors have achieved both hot strength and excellent low temperature toughness, that is, hot rolling with improved low temperature toughness while maintaining a high strength of tensile strength: 650 MPa or more. In order to obtain a steel plate, it was studied earnestly. As a result, the hot rolling conditions and the cooling conditions after the hot rolling are controlled, the average crystal grain size of the bainitic ferrite phase is refined, the crystal grain shape (maximum length a in the rolling direction a, aspect ratio a / By optimizing b) and controlling the sum of the area ratios of the martensite phase, bainite phase, and residual austenite phase, it is possible to obtain a hot-rolled steel sheet having excellent low-temperature toughness while maintaining high strength The knowledge that it was possible was obtained.

本発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、以下を要旨とするものである。
[1]質量%で、C:0.02%以上0.12%以下、Si:0.05%以上0.45%以下、Mn:1.0%以上2.0%以下、P:0.001%以上0.020%以下、S:0.0001%以上0.0050%以下、Al:0.005%以上0.050%以下、N:0.0010%以上0.0060%以下、Nb:0.020%以上0.080%以下、Ti:0.005%以上0.050%以下、Ca:0.0005%以上0.0050%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、下記を満足し面積比率が90〜98%のベイニティックフェライト相と、マルテンサイト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相のいずれか一つ以上を合計面積比率で2〜10%含有する組織を有することを特徴とする高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板。
前記ベイニティックフェライト相は、平均結晶粒径が0.5〜5.0μmであり、結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaが100μm以下および結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaと板厚方向に平行な最大長さbの比である結晶粒のアスペクト比a/bが3以上10以下である。
[2]前記成分組成に加えて、更に、質量%で、V:0.001%以上0.10%以下、Cu:0.01%以上0.50%以下、Ni:0.01%以上0.50%以下、Cr:0.01%以上0.50%以下、Mo:0.01%以上0.50%以下、B:0.0001%以上0.0040%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする上記[1]に記載の高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板。
[3]上記[1]または[2]に記載の熱延鋼板を製造する方法であって、鋼素材を、加熱温度:1050℃以上1250℃以下、加熱温度×加熱時間:1000℃・時間以上10000℃・時間以下で再加熱し、粗圧延を施し、次いで、仕上圧延開始温度:900℃以下、仕上圧延開始温度と仕上圧延終了温度の差:100℃以下、仕上圧延圧下率:50%以上70%以下で仕上圧延を行い、仕上圧延終了後1秒以上10秒以内に冷却を開始し、鋼板表面温度:750℃以下650℃以上の温度域における平均冷却速度が50℃/s以上500℃/s以下で冷却し、鋼板表面温度400℃以上600℃以下の温度域で巻取ることを特徴とする高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板の製造方法。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%はすべて質量%である。
また、本発明において、高強度熱延鋼板とは、引張強さ(TS)が650MPa以上である熱延鋼板である。
This invention is made | formed based on the above knowledge, and makes the following a summary.
[1] By mass%, C: 0.02% to 0.12%, Si: 0.05% to 0.45%, Mn: 1.0% to 2.0%, P: 0.001% to 0.020%, S: 0.0001% to 0.0050% In the following, Al: 0.005% to 0.050%, N: 0.0010% to 0.0060%, Nb: 0.020% to 0.080%, Ti: 0.005% to 0.050%, Ca: 0.0005% to 0.0050%, The balance is composed of Fe and inevitable impurities. The bainitic ferrite phase has an area ratio of 90 to 98% and martensite phase, bainite phase, and retained austenite phase. A hot-rolled steel sheet having a structure containing 2 to 10% in total area ratio and having high strength and excellent low-temperature toughness.
The bainitic ferrite phase has an average crystal grain size of 0.5 to 5.0 μm, a maximum length a parallel to the rolling direction of the crystal grains of 100 μm or less, and a maximum length a parallel to the rolling direction of the crystal grains and the plate The aspect ratio a / b of the crystal grains, which is the ratio of the maximum length b parallel to the thickness direction, is 3 or more and 10 or less.
[2] In addition to the above component composition, further, in mass%, V: 0.001% to 0.10%, Cu: 0.01% to 0.50%, Ni: 0.01% to 0.50%, Cr: 0.01% to 0.50% The high strength and low temperature described in [1] above, which contains one or more selected from Mo: 0.01% to 0.50%, B: 0.0001% to 0.0040% Hot rolled steel sheet with excellent toughness.
[3] A method for producing a hot-rolled steel sheet according to [1] or [2] above, wherein the steel material is heated at a temperature of 1050 ° C. to 1250 ° C., heating temperature × heating time: 1000 ° C. · hour or more. Reheat at 10000 ° C / hour or less, perform rough rolling, then finish rolling start temperature: 900 ° C or less, difference between finish rolling start temperature and finish rolling end temperature: 100 ° C or less, finish rolling reduction: 50% or more Finish rolling is performed at 70% or less, cooling is started within 1 second to 10 seconds after finish rolling, and the average cooling rate in the temperature range of steel sheet surface temperature: 750 ° C or lower and 650 ° C or higher is 50 ° C / s or higher and 500 ° C A method for producing a hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness, wherein the steel sheet is cooled at / s or less and wound in a temperature range of a steel sheet surface temperature of 400 ° C to 600 ° C.
In addition, in this specification, all% which shows the component of steel is the mass%.
In the present invention, the high-strength hot-rolled steel sheet is a hot-rolled steel sheet having a tensile strength (TS) of 650 MPa or more.

本発明によれば、高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板が得られる。そして、このような熱延鋼板は既存の熱延設備により安定して製造することができる。
また、本発明の熱延鋼板は、スパイラル鋼管、電縫鋼管等の素材として好適である。
以上のように、本発明は、産業上極めて有用な発明である。
According to the present invention, a hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness can be obtained. And such a hot-rolled steel plate can be stably manufactured by the existing hot-rolling equipment.
Moreover, the hot-rolled steel sheet of the present invention is suitable as a material for spiral steel pipes, ERW steel pipes and the like.
As described above, the present invention is an industrially extremely useful invention.

以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明の高強度熱延鋼板の成分組成の限定理由について説明する。なお、以下の成分組成を表す%は、特に断らない限り質量%を意味するものとする。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
First, the reasons for limiting the component composition of the high-strength hot-rolled steel sheet of the present invention will be described. In addition,% showing the following component composition shall mean the mass% unless there is particular notice.

C :0.02%以上0.12%以下
Cは強度の向上に寄与する。Cが0.02%に満たない場合、強度確保が困難となる。一方、0.12%を超えて含有すると、素材靭性または溶接部靭性の劣化を招く。したがって、Cは0.02%以上0.12%以下とする。
C: 0.02% to 0.12%
C contributes to strength improvement. When C is less than 0.02%, it is difficult to ensure strength. On the other hand, if the content exceeds 0.12%, the material toughness or welded portion toughness is deteriorated. Therefore, C is 0.02% or more and 0.12% or less.

Si:0.05%以上0.45%以下
Siは強度に関与する。Siを0.05%以上含有すると強度の向上が認められる。一方、0.45%を超えて含有すると、溶接部にSi酸化物が残存し、溶接部靭性が低下する。したがってSiは0.05%以上0.45%以下とする。
Si: 0.05% or more and 0.45% or less
Si is related to strength. Strength improvement is recognized when 0.05% or more of Si is contained. On the other hand, if it exceeds 0.45%, Si oxide remains in the weld and the weld zone toughness decreases. Therefore, Si is made 0.05% to 0.45%.

Mn:1.0%以上2.0%以下
Mnは焼入れ性向上効果を通じ強度向上に寄与する。所望の強度を得るにはMnを1.0%以上含有することが必要である。一方、2.0%を超えて含有すると、硬質なマルテンサイト相が過剰に生成するので、靭性が大きく低下する。したがってMnは1.0%以上2.0%以下とする。
Mn: 1.0% to 2.0%
Mn contributes to strength improvement through the effect of improving hardenability. In order to obtain a desired strength, it is necessary to contain 1.0% or more of Mn. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, a hard martensite phase is excessively generated, and the toughness is greatly reduced. Therefore, Mn is 1.0% or more and 2.0% or less.

P :0.001%以上0.020%以下
Pは靭性および溶接部靭性に悪影響を及ぼすため、低ければ低いほど好ましいが、0.020%以下であれば許容できる。一方でPを必要以上に低減することは脱P工程の長時間化など生産性を阻害するので、Pの下限は0.001%とする。したがってPは0.001%以上0.020%以下とする。
P: 0.001% to 0.020%
Since P adversely affects toughness and welded portion toughness, the lower the value, the better. However, 0.020% or less is acceptable. On the other hand, reducing P more than necessary inhibits productivity, such as lengthening the de-P process, so the lower limit of P is 0.001%. Therefore, P is 0.001% or more and 0.020% or less.

S :0.0001%以上0.0050%以下、
熱延鋼板において、Sは粗大なMnSを形成し、熱間圧延中に展伸し、靭性に悪影響をおよぼす。Sは少なければ少ないほど好ましいが、0.0050%以下であれば許容できる。一方でSを必要以上に低減することは脱S工程の長時間化など生産性を阻害するので、Sの下限は0.0001%とする。したがってSは0.0001%以上0.0050%以下とする。
S: 0.0001% or more and 0.0050% or less,
In hot-rolled steel sheets, S forms coarse MnS and expands during hot rolling, which adversely affects toughness. The smaller the S, the better. However, 0.0050% or less is acceptable. On the other hand, reducing S more than necessary hinders productivity, such as lengthening the de-S step, so the lower limit of S is set to 0.0001%. Therefore, S is 0.0001% or more and 0.0050% or less.

Al:0.005%以上0.050%以下
Alは脱酸剤として用いられ、0.005%以上の含有で脱酸効果が得られる。一方、0.050%を超えて含有すると、介在物として鋼中に存在し、素材および溶接して用いる場合の溶接部の靭性に悪影響をおよぼす。したがってAlは0.005%以上0.050%以下とする。
Al: 0.005% to 0.050%
Al is used as a deoxidizing agent, and a deoxidizing effect can be obtained with a content of 0.005% or more. On the other hand, if it exceeds 0.050%, it is present in the steel as inclusions, which adversely affects the toughness of the material and the welded part when used by welding. Therefore, Al is made 0.005% or more and 0.050% or less.

N:0.0010%以上0.0060%以下
Nは、鋼中でAl、TiおよびNbの析出物として存在し結晶粒を微細化することにより靭性を向上させるのに有効であり、0.0010%以上含有する必要がある。一方で0.0060%を超えて多量に含有すると靭性が劣化する。したがって、Nは0.0010%以上0.0060%以下とする。
N: 0.0010% or more and 0.0060% or less
N exists as a precipitate of Al, Ti and Nb in the steel and is effective for improving the toughness by refining crystal grains, and it is necessary to contain 0.0010% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.0060%, the toughness deteriorates. Therefore, N is 0.0010% or more and 0.0060% or less.

Nb:0.020%以上0.080%以下
Nbは結晶粒径の細粒化により強度および靭性の向上に寄与する。Nbを0.020%以上含有することで上記効果が得られる。一方で0.080%を超えて含有すると、熱間圧延中の変形抵抗が高くなり過ぎ、熱間圧延が困難となる。したがってNbは0.020%以上0.080%以下とする。
Nb: 0.020% to 0.080%
Nb contributes to improvement of strength and toughness by reducing the crystal grain size. The said effect is acquired by containing 0.020% or more of Nb. On the other hand, if the content exceeds 0.080%, the deformation resistance during hot rolling becomes too high, and hot rolling becomes difficult. Therefore, Nb is made 0.020% or more and 0.080% or less.

Ti:0.005%以上0.050%以下
Tiは析出強化により強度の向上に寄与する。その効果を得るにはTiを0.005%以上含有することが必要である。一方、0.050%を超えてTiを過剰に含有すると素材または溶接部の靭性が劣化する。したがって、Tiは0.005%以上0.050%以下とする。
Ti: 0.005% to 0.050%
Ti contributes to strength improvement by precipitation strengthening. In order to obtain the effect, it is necessary to contain 0.005% or more of Ti. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.050% and the Ti content is excessive, the toughness of the material or welded portion deteriorates. Therefore, Ti is made 0.005% or more and 0.050% or less.

Ca:0.0005%以上0.0050%以下
Caは靭性を劣化させるMnSの析出形態を変化させ、靭性の向上に寄与する。Caを0.0005%以上含有することで上記効果が得られる。一方、0.0050%を超えて含有すると鋼中にCa系介在物が過剰に存在し、鋼板の清浄度を低下させる。したがって、Caは0.0005%以上0.0050%以下とする。
Ca: 0.0005% or more and 0.0050% or less
Ca changes the precipitation form of MnS, which deteriorates toughness, and contributes to the improvement of toughness. The said effect is acquired by containing 0.0005% or more of Ca. On the other hand, if the content exceeds 0.0050%, Ca-based inclusions are excessively present in the steel, and the cleanliness of the steel sheet is lowered. Therefore, Ca is 0.0005% or more and 0.0050% or less.

本発明において、上記以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Sb、Sn、Co、W等が挙げられ、これらの含有量はSb:0.01%以下、Sn:0.1%以下、Co:0.01%以下、W:0.01%以下であれば許容できる。   In the present invention, the balance other than the above is Fe and inevitable impurities. Inevitable impurities include Sb, Sn, Co, W, etc. These contents are acceptable if Sb: 0.01% or less, Sn: 0.1% or less, Co: 0.01% or less, W: 0.01% or less it can.

以上が本発明の高強度熱延鋼板の基本成分であるが、本発明の熱延鋼板は、例えば靭性向上や高強度化を目的として、必要に応じてV:0.001%以上0.10%以下、Cu:0.01%以上0.50%以下、Ni:0.01%以上0.50%以下、Cr:0.01%以上0.50%以下、Mo:0.01%以上0.50%以下、B:0.0001%以上0.0040%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することができる。   The above is the basic component of the high-strength hot-rolled steel sheet of the present invention. The hot-rolled steel sheet of the present invention is, for example, for the purpose of improving toughness and increasing strength, V: 0.001% or more and 0.10% or less, Cu : 0.01% to 0.50%, Ni: 0.01% to 0.50%, Cr: 0.01% to 0.50%, Mo: 0.01% to 0.50%, B: 0.0001% to 0.0040% Or 2 or more types can be contained.

V :0.001%以上0.10%以下
Vは強度の向上に寄与する。その効果を得るためには、Vを0.001%以上含有することが必要である。一方、0.10%を超えてVを過剰に含有すると靭性および溶接性が劣化する場合がある。したがって、Vを含有する場合は0.001%以上0.10%以下とする。
V: 0.001% to 0.10%
V contributes to improvement in strength. In order to acquire the effect, it is necessary to contain V 0.001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10% and excessively contains V, the toughness and weldability may deteriorate. Therefore, when it contains V, it is 0.001% or more and 0.10% or less.

Cu:0.01%以上0.50%以下
Cuは強度の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Cuを0.01%以上含有することが必要である。一方、0.50%を超えて含有すると熱間脆性、表面欠陥の要因となる場合がある。したがって、Cuを含有する場合は0.01%以上0.50%以下とする。
Cu: 0.01% to 0.50%
Cu contributes to strength improvement. In order to acquire such an effect, it is necessary to contain 0.01% or more of Cu. On the other hand, if it exceeds 0.50%, it may cause hot brittleness and surface defects. Therefore, when it contains Cu, it is 0.01% or more and 0.50% or less.

Ni:0.01%以上0.50%以下
Niは強度および靭性向上に寄与する。このような効果を得るためには、Niを0. 01%以上含有する必要がある。一方、0.50%を超えて含有しても構わないが、その効果は飽和する傾向にある。したがって、Niを含有する場合は0. 01%以上0.50%以下とする。
Ni: 0.01% or more and 0.50% or less
Ni contributes to improvement of strength and toughness. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 0.01% or more of Ni. On the other hand, the content may exceed 0.50%, but the effect tends to be saturated. Therefore, when it contains Ni, it is 0.01% or more and 0.50% or less.

Cr:0.01%以上0.50%以下
Crは焼入性向上により強度に関与する。パーライト相、フェライト相の生成を抑制し、所望のマルテンサイト相または残留オーステナイト相を得るためには、Crを0.01%以上含有することが必要である。一方、0.50%を超えて含有すると溶接性が大きく低下する場合がある。したがって、Crを含有する場合は0.01%以上0.50%以下とする。
Cr: 0.01% to 0.50%
Cr is related to strength by improving hardenability. In order to suppress the formation of a pearlite phase and a ferrite phase and obtain a desired martensite phase or residual austenite phase, it is necessary to contain 0.01% or more of Cr. On the other hand, if the content exceeds 0.50%, weldability may be greatly reduced. Therefore, when it contains Cr, it is 0.01% or more and 0.50% or less.

Mo:0.01%以上0.50%以下
Moは強度の向上に寄与する。焼入性を向上させ、パーライト相、フェライト相の生成を抑制し、所望のマルテンサイト相および残留オーステナイト相を得るためには、Moの0.01%以上の含有が必要である。一方、0.50%を超えて含有すると過度にマルテンサイト相が生成し、靭性が大きく低下する場合がある。したがって、Moを含有する場合は0.01%以上0.50%以下とする。
Mo: 0.01% or more and 0.50% or less
Mo contributes to strength improvement. In order to improve hardenability, suppress the formation of a pearlite phase and a ferrite phase, and obtain a desired martensite phase and a retained austenite phase, it is necessary to contain 0.01% or more of Mo. On the other hand, when the content exceeds 0.50%, a martensite phase is excessively generated, and the toughness may be greatly reduced. Therefore, when it contains Mo, it is 0.01% or more and 0.50% or less.

B :0.0001%以上0.0040%以下
Bは焼入れ性を向上させ強度の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Bを0.0001%以上含有する必要がある。一方、0.0040%を超えて含有すると、溶接部靭性に悪影響をおよぼす場合がある。したがって、Bを含有する場合は0.0001%以上0.0040%以下とする。
B: 0.0001% or more and 0.0040% or less
B improves the hardenability and contributes to the improvement of strength. In order to acquire such an effect, it is necessary to contain B 0.0001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.0040%, the weld joint toughness may be adversely affected. Therefore, when it contains B, it is 0.0001% or more and 0.0040% or less.

次に、本発明の高強度熱延鋼板の組織の限定理由について説明する。
本発明の高強度熱延鋼板は、平均結晶粒径0.5〜5.0μmであり、結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaが100μm以下および結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaと板厚方向に平行な最大長さbの比である結晶粒のアスペクト比a/bが3以上10以下である面積比率90〜98%のベイニティックフェライト相と、マルテンサイト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相のいずれか一つ以上を合計面積比率で2〜10%含有する組織を有することを特徴とする。
Next, the reason for limiting the structure of the high-strength hot-rolled steel sheet of the present invention will be described.
The high-strength hot-rolled steel sheet of the present invention has an average crystal grain size of 0.5 to 5.0 μm, a maximum length a parallel to the rolling direction of the crystal grains is 100 μm or less, and a maximum length a parallel to the rolling direction of the crystal grains Bainitic ferrite phase with an area ratio of 90 to 98% in which the aspect ratio a / b of the crystal grains, which is the ratio of the maximum length b parallel to the plate thickness direction, is 3 to 10, and the martensite phase, bainite phase, It has a structure containing 2 to 10% of the total area ratio of any one or more of the retained austenite phases.

ベイニティックフェライト相
ベイニティックフェライト相の平均結晶粒径が大きい場合、衝撃試験において亀裂の伝播抵抗が小さくなり、クラックの進展が容易となり、良好な靭性の確保が困難となる。したがって組織を微細均一に制御することが重要である。平均結晶粒径が5.0μmを超えると靭性に悪影響をおよぼす。平均結晶粒径は小さくても構わないが、生産性、コストの観点から下限は0.5μmとする。したがって、ベイニティックフェライト相の平均結晶粒径は0.5〜5.0μmとする。同じ平均結晶粒径であっても、均一なサイズ、結晶粒径の組織の場合より、様々なサイズ、結晶粒径が混在する組織の場合のほうが、局在する粗大粒が亀裂の伝播箇所となり低温靭性が悪い場合がある。この点から、平均結晶粒径に加えて個々の結晶粒の形状制御も重要である。
Bainitic ferrite phase When the average crystal grain size of the bainitic ferrite phase is large, the propagation resistance of cracks in the impact test becomes small, the crack progresses easily, and it becomes difficult to ensure good toughness. Therefore, it is important to control the structure finely and uniformly. When the average crystal grain size exceeds 5.0 μm, the toughness is adversely affected. The average grain size may be small, but the lower limit is 0.5 μm from the viewpoint of productivity and cost. Therefore, the average crystal grain size of the bainitic ferrite phase is 0.5 to 5.0 μm. Even in the case of the same average crystal grain size, localized coarse grains are the propagation points of cracks in the case of a structure in which various sizes and crystal grain sizes are mixed, compared to a structure having a uniform size and crystal grain size. Low temperature toughness may be poor. From this point, in addition to the average crystal grain size, shape control of individual crystal grains is also important.

圧延方向に平行な最大長さaが100μmを超えると、衝撃試験において亀裂の伝播抵抗が小さくなり、クラックの進展が容易となる場所となり、良好な靭性の確保が困難となる。また、圧延方向に平行な最大長さaと板厚方向に平行な最大長さbの比である結晶粒のアスペクト比a/bが3より小さい場合、扁平していない楕円状の結晶粒が存在し、衝撃試験において亀裂の伝播抵抗が小さくなり、クラックの進展が容易となり、良好な靭性の確保が困難となる。一方、粗圧延、および仕上げ圧延工程での多パス圧延、大圧下率圧延などを経て、圧延方向に展伸し、十分扁平したアスペクト比a/b が10より大きい結晶粒の場合、クラックの進展は容易ではなくなるが、その効果は飽和する傾向にある。したがって、結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaは100μm以下、結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaと板厚方向に平行な最大長さbの比である結晶粒のアスペクト比a/bは3以上10以下とする。   When the maximum length a parallel to the rolling direction exceeds 100 μm, the crack propagation resistance is reduced in the impact test, and the crack progresses easily, making it difficult to ensure good toughness. In addition, when the aspect ratio a / b of the crystal grain, which is the ratio of the maximum length a parallel to the rolling direction and the maximum length b parallel to the plate thickness direction, is smaller than 3, elliptical crystal grains that are not flat are In the impact test, the crack propagation resistance becomes small, the crack progresses easily, and it becomes difficult to ensure good toughness. On the other hand, after rough rolling, multi-pass rolling in the finish rolling process, rolling at a large rolling reduction, etc., and spreading in the rolling direction, and sufficiently flattened crystal grains with an aspect ratio a / b greater than 10, the progress of cracks Is not easy, but its effect tends to saturate. Therefore, the maximum length a parallel to the rolling direction in the crystal grain is 100 μm or less, and the aspect ratio of the crystal grain is the ratio of the maximum length a parallel to the rolling direction and the maximum length b parallel to the plate thickness direction in the crystal grain. a / b is 3 or more and 10 or less.

衝撃試験時に、ベイニティックフェライト相(母相)とマルテンサイト相などの硬質相が存在する混合組織の場合、軟質な母相と硬質相の界面、または硬質相自身が起点となり、亀裂が進展し靭性が低下する。そのため、靭性向上のためには各組織の面積比率の制御は重要である。板厚1/4位置においてベイニティックフェライト相の面積比率を90%以上98%以下とすることにより、板厚内部において均一な組織が得られ、優れた靭性を確保できる。ベイニティックフェライト相の面積比率が90%に満たない場合、ベイニティックフェライト相より強度が高いマルテンサイト相などのその他の相が過剰に混在し、靭性は劣化する。一方、ベイニティックフェライト相の面積比率が98%を超える場合、YR=YS/TS(YR:降伏比、YS:降伏強さ、TS:引張強さ)が過度に高くなり、加工硬化能が小さく、変形時の歪分散能に劣り、鋼管敷設時の局部座屈のリスクがあり好ましくない。したがってベイニティックフェライト相の面積比率は90〜98%とする。   In an impact test, in the case of a mixed structure in which a hard phase such as a bainitic ferrite phase (matrix phase) and a martensite phase exists, the crack propagates from the interface between the soft matrix phase and the hard phase, or the hard phase itself. The toughness is reduced. Therefore, control of the area ratio of each structure is important for improving toughness. By setting the area ratio of the bainitic ferrite phase to 90% or more and 98% or less at the 1/4 position of the plate thickness, a uniform structure can be obtained inside the plate thickness and excellent toughness can be secured. When the area ratio of the bainitic ferrite phase is less than 90%, other phases such as a martensite phase having higher strength than the bainitic ferrite phase are excessively mixed and the toughness is deteriorated. On the other hand, when the area ratio of bainitic ferrite phase exceeds 98%, YR = YS / TS (YR: Yield ratio, YS: Yield strength, TS: Tensile strength) becomes excessively high, and work hardening ability is increased. It is small and inferior in strain dispersibility at the time of deformation, and there is a risk of local buckling at the time of steel pipe laying, which is not preferable. Therefore, the area ratio of the bainitic ferrite phase is 90 to 98%.

マルテンサイト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相のいずれか一つ以上の合計面積比率:2〜10%
ベイニティックフェライト相以外の残部は、マルテンサイト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相のいずれか一つ以上の相からなる。オーステナイトから変態生成するベイナイト相、マルテンサイト相および残留オーステナイト相は硬質であり、熱延鋼板の強度の向上に寄与する。このような効果を発揮させるためには、ベイナイト相、マルテンサイト相および残留オーステナイト相の合計面積比率は2%以上必要である。一方、ベイナイト相、マルテンサイト相および残留オーステナイト相の合計面積比率が10%を超えると、これらの相が亀裂の伝播経路として働き、靭性が劣化する。したがって、ベイナイト相、マルテンサイト相および残留オーステナイト相の合計面積比率は2%以上10%以下とする。
Total area ratio of one or more of the martensite phase, bainite phase, and retained austenite phase: 2 to 10%
The balance other than the bainitic ferrite phase is composed of at least one of a martensite phase, a bainite phase, and a retained austenite phase. The bainite phase, the martensite phase, and the retained austenite phase that are transformed from austenite are hard and contribute to improving the strength of the hot-rolled steel sheet. In order to exert such an effect, the total area ratio of the bainite phase, the martensite phase, and the retained austenite phase needs to be 2% or more. On the other hand, when the total area ratio of the bainite phase, the martensite phase, and the retained austenite phase exceeds 10%, these phases function as a propagation path of cracks and the toughness deteriorates. Therefore, the total area ratio of the bainite phase, the martensite phase, and the retained austenite phase is 2% or more and 10% or less.

なお、上記平均結晶粒径、結晶粒における圧延方向に平行な最大長さa、結晶粒における板厚方向に平行な最大長さb、各相の面積比率は後述する実施例の方法にて測定することができる。   The average crystal grain size, the maximum length a of the crystal grains parallel to the rolling direction, the maximum length b of the crystal grains parallel to the plate thickness direction, and the area ratio of each phase are measured by the methods of the examples described later. can do.

次に、本発明の高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板の製造方法について説明する。   Next, a method for producing a hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness according to the present invention will be described.

本発明の高強度熱延鋼板は、上記した組成の鋼素材を、加熱温度:1050℃以上1250℃以下、加熱温度×加熱時間:1000℃・時間以上10000℃・時間以下で再加熱し、粗圧延を施し、次いで、仕上圧延開始温度:900℃以下、仕上圧延開始温度と仕上圧延終了温度の差:100℃以下、仕上圧延圧下率:50%以上70%以下で仕上圧延を行い、仕上圧延終了後1秒以上10秒以内に冷却を開始し、鋼板表面温度:750℃以下650℃以上の温度域における平均冷却速度50℃/s以上500℃/s以下で冷却し、鋼板表面温度400℃以上600℃以下の温度域で巻取ることで製造することができる。   The high-strength hot-rolled steel sheet of the present invention is obtained by reheating a steel material having the above composition at a heating temperature of 1050 ° C. to 1250 ° C., a heating temperature × heating time of 1000 ° C. · hour to 10000 ° C. · hour, Next, finish rolling is performed at a finish rolling start temperature of 900 ° C. or less, a difference between the finish rolling start temperature and the finish rolling end temperature: 100 ° C. or less, and a finish rolling reduction ratio of 50% to 70%. Cooling is started within 1 second to 10 seconds after completion, and the steel sheet surface temperature is 750 ° C or lower and the average cooling rate in the temperature range of 650 ° C or higher is 50 ° C / s or higher and 500 ° C / s or lower, and the steel plate surface temperature is 400 ° C. It can be manufactured by winding in a temperature range of 600 ° C. or lower.

以下、詳細に説明する。   Details will be described below.

鋼素材の製造方法は、特に限定する必要はなく、上記した組成を有する溶鋼を、転炉等で溶製し、連続鋳造等の鋳造方法でスラブ等の鋼素材とする、常用の方法がいずれも適用できる。なお、造塊−分塊方法を用いてもよい。   The manufacturing method of the steel material is not particularly limited, and any conventional method in which the molten steel having the above composition is melted in a converter or the like and is made into a steel material such as a slab by a casting method such as continuous casting. Is also applicable. Note that the ingot-making / bundling method may be used.

再加熱:加熱温度1050℃以上1250℃以下、加熱温度×加熱時間:1000℃・時間以上10000℃・時間以下
加熱条件は平均結晶粒径、個々の結晶粒の形状制御に重要である。加熱温度が1250℃、または加熱温度×加熱時間が10000℃・時間を超えると、加熱中のオーステナイト粒が粗大化し、熱延後に最終的に得られる平均結晶粒径が粗大化し、靭性が劣化する。一方、1050℃未満、または加熱温度×加熱時間が1000℃・時間に満たない場合、Ti、Nbなど析出強化元素の固溶が不十分となり、所望の強度確保が困難となる。したがって加熱温度は1050℃以上1250℃以下、加熱温度×加熱時間は1000℃・時間以上10000℃・時間以下とする。
Reheating: heating temperature 1050 ° C. or more and 1250 ° C. or less, heating temperature × heating time: 1000 ° C. · hour or more and 10000 ° C. · hour or less The heating conditions are important for controlling the average crystal grain size and the shape of individual crystal grains. If the heating temperature is 1250 ° C, or if the heating temperature x heating time exceeds 10000 ° C / hour, the austenite grains during heating become coarse, the average crystal grain size finally obtained after hot rolling becomes coarse, and the toughness deteriorates. . On the other hand, when the temperature is lower than 1050 ° C., or when the heating temperature × heating time is less than 1000 ° C. · hour, solid solution of precipitation strengthening elements such as Ti and Nb becomes insufficient, and it becomes difficult to secure desired strength. Therefore, the heating temperature is from 1050 ° C. to 1250 ° C., and the heating temperature × heating time is from 1000 ° C. · hour to 10000 ° C. · hour.

仕上圧延:仕上圧延開始温度900℃以下、仕上圧延開始温度と仕上圧延終了温度の差が100℃以下、仕上圧延圧下率50%以上70%以下
仕上圧延条件は、オーステナイトからのベイニティックフェライト変態の核生成サイトを増加させ、最終的に微細な結晶粒を得る点から重要である。また、結晶粒を扁平させ、衝撃試験において亀裂の伝播抵抗を大きくし、クラックの進展が容易とならないようにし、優れた靭性を確保する点からも重要である。仕上圧延開始温度が900℃を超えると結晶粒が粗大化し、靭性が劣化する。仕上圧延開始温度と終了温度の差が100℃を超えると、仕上圧延中のパス間時間が長時間化し、パス間での歪の回復が生じ、圧延中に十分な歪が蓄積せず、加工されたオーステナイトから変態生成するベイニティックフェライトが粗大化する。加えて、個々の結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaが長くなり、靭性が劣化する。したがって仕上圧延開始温度は900℃以下、仕上圧延温度と仕上圧延終了温度の差は100℃以下とする。
仕上圧延圧下率が50%に満たない場合、加工されたオーステナイトから変態生成するベイニティックフェライトが粗大化する。加えて、個々の結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaが長くなり、靭性が劣化する。微細粒を得るには、圧下率が高いほうが好ましいが、圧下率が70%を超えると変形抵抗が高くなり、圧延が困難となる。したがって、仕上圧延圧下率は50%以上70%以下とする。
Finish rolling: The finish rolling start temperature is 900 ° C or less, the difference between the finish rolling start temperature and the finish rolling finish temperature is 100 ° C or less, and the finish rolling reduction ratio is 50% or more and 70% or less. This is important from the viewpoint of increasing the number of nucleation sites and finally obtaining fine crystal grains. It is also important in terms of flattening the crystal grains, increasing the propagation resistance of cracks in the impact test, preventing the cracks from progressing easily, and ensuring excellent toughness. When the finish rolling start temperature exceeds 900 ° C., the crystal grains become coarse and the toughness deteriorates. If the difference between the finish rolling start temperature and finish temperature exceeds 100 ° C, the time between passes during finish rolling becomes longer, and strain recovery between passes occurs, so that sufficient strain does not accumulate during rolling and processing. The bainitic ferrite transformed from the austenite formed is coarsened. In addition, the maximum length a parallel to the rolling direction in each crystal grain becomes longer, and the toughness is deteriorated. Therefore, the finish rolling start temperature is 900 ° C. or less, and the difference between the finish rolling temperature and the finish rolling end temperature is 100 ° C. or less.
When the finish rolling reduction is less than 50%, bainitic ferrite that is transformed from the processed austenite is coarsened. In addition, the maximum length a parallel to the rolling direction in each crystal grain becomes longer, and the toughness is deteriorated. In order to obtain fine grains, a higher rolling reduction is preferable. However, if the rolling reduction exceeds 70%, deformation resistance increases and rolling becomes difficult. Therefore, the finish rolling reduction is set to 50% to 70%.

熱間圧延(仕上圧延)終了後の冷却開始時間:1秒以上10秒以内
仕上圧延終了後、冷却開始までの時間が10秒を超えると、圧延終了後の放冷中に結晶粒が粗大化し、微細な組織が得られず、靭性が低下する。仕上圧延終了後の冷却開始時間は早ければ早いほど好ましいが、生産性、コストの観点から下限は1秒とする。したがって、冷却開始は仕上圧延終了後1秒以上10秒以内とする。
Cooling start time after hot rolling (finish rolling): 1 second or more and within 10 seconds When finishing rolling finishes and the time to start cooling exceeds 10 seconds, the crystal grains become coarse during cooling after the end of rolling. , A fine structure cannot be obtained, and toughness decreases. The earlier the cooling start time after finishing rolling is, the better. However, the lower limit is set to 1 second from the viewpoint of productivity and cost. Accordingly, the cooling starts from 1 second to 10 seconds after finishing rolling.

鋼板表面温度750℃以下650℃以上の温度域における平均冷却速度:50℃/s以上500℃/s以下
転位密度の少ないポリゴナルフェライト相およびパーライト相の生成を抑制し、ベイニティックフェライト相を所望量確保し、優れた低温靭性を得るためには、750℃以下650℃以上の温度域の平均冷却速度が50℃/s以上であることが必要である。冷却速度は速くても構わないが、冷却速度が500℃/sを超えると効果は飽和する傾向にある。750℃以下650℃以上の温度域は、冷却速度が遅い場合、連続冷却中にオーステナイトからポリゴナルフェライトおよびパーライトが変態生成する温度域であり、当該温度域の平均冷却速度を制御することで所望量のベイニティックフェライト相を確保することが可能となる。したがって、鋼板表面において、750℃以下650℃以上の温度域の平均冷却速度は50℃/s以上500℃/s以下、とする。
Average cooling rate in the temperature range of steel sheet surface temperature 750 ° C or lower and 650 ° C or higher: 50 ° C / s or higher and 500 ° C / s or lower Suppresses the formation of polygonal ferrite phase and pearlite phase with low dislocation density, and bainitic ferrite phase In order to secure the desired amount and obtain excellent low temperature toughness, the average cooling rate in the temperature range of 750 ° C. or lower and 650 ° C. or higher is required to be 50 ° C./s or higher. The cooling rate may be high, but the effect tends to saturate when the cooling rate exceeds 500 ° C./s. The temperature range of 750 ° C or lower and 650 ° C or higher is the temperature range where polygonal ferrite and pearlite are transformed from austenite during continuous cooling when the cooling rate is slow, and it is desired by controlling the average cooling rate in that temperature range. An amount of bainitic ferrite phase can be secured. Therefore, the average cooling rate in the temperature range of 750 ° C. or lower and 650 ° C. or higher on the steel sheet surface is 50 ° C./s or higher and 500 ° C./s or lower.

巻取時の鋼板表面温度:鋼板表面温度400℃以上600℃以下の温度域
巻取温度が600℃を超えると、ポリゴナルフェライト相およびパーライト相が生成し、所望の組織が得られず、優れた靭性が得られない。一方、400℃未満の場合、所望のベイニティックフェライト相の確保が困難となり、優れた靭性が得られない。したがって、鋼板表面温度400℃以上600℃以下の温度域で巻取ることとする。
Steel sheet surface temperature during winding: Temperature range of steel sheet surface temperature of 400 ° C or higher and 600 ° C or lower If the coiling temperature exceeds 600 ° C, a polygonal ferrite phase and a pearlite phase are generated, and the desired structure cannot be obtained. High toughness cannot be obtained. On the other hand, when the temperature is lower than 400 ° C., it becomes difficult to secure a desired bainitic ferrite phase, and excellent toughness cannot be obtained. Therefore, the steel sheet surface temperature is taken up in a temperature range of 400 ° C to 600 ° C.

巻取り後は、常法にしたがい、調質圧延を施してもよく、また、酸洗を施して表面に形成されたスケールを除去してもよい。或いはさらに、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき等のめっき処理や、化成処理を施してもよい。   After winding, temper rolling may be performed according to a conventional method, or the scale formed on the surface may be removed by pickling. Alternatively, a plating treatment such as hot dip galvanization or electrogalvanization or chemical conversion treatment may be performed.

表1に示す組成のスラブ(連続鋳造鋳片)(スラブ厚:220mm)を用いて、表2に示す熱間圧延条件で熱間圧延を施し、熱間圧延終了後、表2に示す冷却条件で冷却し、表2に示す巻取温度で所定の寸法のコイルに巻取り、10〜25mmの板厚の熱延鋼板(鋼帯)とした。
以上により得られた熱延鋼板から試験片を採取し、組織観察、引張試験、衝撃試験を実施した。組織観察方法および各種試験方法は以下の通りである。
Using the slab (continuous cast slab) (slab thickness: 220 mm) having the composition shown in Table 1, hot rolling is performed under the hot rolling conditions shown in Table 2, and after the hot rolling is finished, the cooling conditions shown in Table 2 are given. Then, it was wound around a coil having a predetermined size at a winding temperature shown in Table 2 to obtain a hot rolled steel sheet (steel strip) having a thickness of 10 to 25 mm.
Test pieces were collected from the hot-rolled steel sheet obtained as described above, and subjected to structure observation, tensile test, and impact test. The tissue observation method and various test methods are as follows.

(1)組織観察
各組織の面積率
熱延鋼板の板厚1/4位置における組織を、走査型電子顕微鏡SEM(倍率:1000〜5000倍)を用いて3視野以上観察して撮像し、板厚1/4位置における、ベイニティックフェライト相の面積比率、およびベイナイト相、マルテンサイト相、残留オーステナイト相の合計面積比率を求めた。
また、熱延鋼板の板厚1/4位置における組織を、SEM(倍率:2000倍)を用いて3視野以上観察して撮像し、ベイニティックフェライト相の平均結晶粒径を求めた。
(1) Structure observation The area ratio of each structure of the hot rolled steel sheet at the 1/4 thickness position of the structure is observed and imaged using a scanning electron microscope SEM (magnification: 1000 to 5000 times) over 3 fields of view. The area ratio of the bainitic ferrite phase at the 1/4 thickness position and the total area ratio of the bainite phase, martensite phase, and retained austenite phase were determined.
Further, the structure of the hot-rolled steel sheet at the 1/4 thickness position was imaged by observing 3 or more fields of view using SEM (magnification: 2000 times), and the average crystal grain size of the bainitic ferrite phase was obtained.

ベイナイト相、マルテンサイト相、残留オーステナイト相の合計面積比率は、撮像したSEM写真上で塊状かつ表面が平滑な領域をマルテンサイト相と残留オーステナイト相の合計とし、微細炭化物が観察される領域をベイナイト相と判定し、これらの相の面積を合計し、観察した面積に対する比率として求めた。また、残部をベイニティックフェライト相として、その面積比率を求めた。   The total area ratio of the bainite phase, martensite phase, and retained austenite phase is defined as the sum of the martensite phase and retained austenite phase on the SEM photograph taken and the area where fine carbides are observed. The phases were determined, and the areas of these phases were summed and determined as a ratio to the observed area. Moreover, the area ratio was calculated | required by making remainder the bainitic ferrite phase.

ベイニティックフェライト相の平均結晶粒径は、撮像したSEM写真を用いてベイニティックフェライト相の粒を数え、ベイニティックフェライト相の面積比率を用いて平均粒面積Aを算出し、粒径d=√Aとする求積法により求めた。
個々の結晶粒における圧延方向に平行な最大長さa、板厚方向に平行な最大長さbは、光学顕微鏡(倍率:400〜1000倍)を用いて、板厚1/4位置において3視野以上観察して撮像した光顕写真を用いて、任意の複数個の粗大な結晶粒についてそれぞれa、bを測定し、測定した中で最も長い値を最大長さとして求めた。
The average crystal grain size of the bainitic ferrite phase is calculated by counting the grains of the bainitic ferrite phase using an imaged SEM photograph and calculating the average grain area A using the area ratio of the bainitic ferrite phase. Obtained by the quadrature method with d = √A.
The maximum length a parallel to the rolling direction and the maximum length b parallel to the plate thickness direction for each crystal grain are 3 fields at the 1/4 position of the plate thickness using an optical microscope (magnification: 400 to 1000 times). Using the optical micrographs observed and imaged above, a and b were measured for each of a plurality of coarse crystal grains, and the longest value among the measured values was determined as the maximum length.

(2)引張試験
得られた熱延鋼板の板幅の1/4の位置から、圧延方向に直交する方向(C方向)が長手方向となるように、平板状の全厚引張試験片(板厚:全厚、平行部長さ:60mm、ゲージ間距離:50mm、ゲージ部幅:38mm)を採取し、ASTM E8M−04の規定に準拠して、室温で引張試験を実施し、引張強さTSを求めた。熱延鋼板の引張強さが650MPa以上である場合を、「高強度熱延鋼板」と評価した。
(2) Tensile test A flat full-thickness tensile test piece (plate) so that the direction perpendicular to the rolling direction (C direction) is the longitudinal direction from the position of 1/4 of the plate width of the obtained hot-rolled steel sheet. Thickness: total thickness, parallel part length: 60 mm, distance between gauges: 50 mm, gauge part width: 38 mm), and a tensile test at room temperature in accordance with ASTM E8M-04 regulations. Asked. The case where the tensile strength of the hot-rolled steel sheet was 650 MPa or more was evaluated as “high-strength hot-rolled steel sheet”.

(3)シャルピー衝撃試験
得られた熱延鋼板の板幅の1/4の位置、板厚表層1mm下の位置から、圧延方向に直交する方向(C方向)が長手方向となるようにVノッチ試験片(長さ55mm×高さ10mm×幅10mm)を採取し、JIS Z 2242の規定に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、延性−脆性破面遷移温度(℃)を求めた。なお、試験片は3本とし、得られた延性−脆性破面遷移温度の算術平均をもとめ、その鋼板の延性−脆性破面遷移温度(vTrs)とした。vTrsが−120℃以下である場合を「靭性が良好である」と評価した。
(3) Charpy impact test V notch so that the direction perpendicular to the rolling direction (C direction) is the longitudinal direction from the position of 1/4 of the sheet width of the hot-rolled steel sheet obtained and the position 1 mm below the sheet thickness surface layer. A test piece (length 55 mm × height 10 mm × width 10 mm) was collected and subjected to a Charpy impact test in accordance with the provisions of JIS Z 2242 to obtain a ductile-brittle fracture surface transition temperature (° C.). The number of test pieces was three, and the arithmetic average of the obtained ductile-brittle fracture surface transition temperature was determined to obtain the ductile-brittle fracture surface transition temperature (vTrs) of the steel sheet. The case where vTrs was −120 ° C. or lower was evaluated as “good toughness”.

以上により得られた結果を表3に示す。   The results obtained as described above are shown in Table 3.

Figure 0006070642
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表3に示すように、本発明例では、引張強さが650MPa以上であり、靭性(低温靭性)も良好であった。すなわち、高強度と優れた低温靭性を両立した高強度熱延鋼板が得られていた。これに対し、比較例は、十分な靭性(低温靭性)が得られなかった。一部の比較例では、引張強さが650MPa未満であった。   As shown in Table 3, in the inventive examples, the tensile strength was 650 MPa or more, and the toughness (low temperature toughness) was also good. That is, a high-strength hot-rolled steel sheet that has both high strength and excellent low-temperature toughness has been obtained. On the other hand, in the comparative example, sufficient toughness (low temperature toughness) was not obtained. In some comparative examples, the tensile strength was less than 650 MPa.

Claims (3)

質量%で、C:0.02%以上0.12%以下、Si:0.05%以上0.45%以下、Mn:1.0%以上2.0%以下、P:0.001%以上0.020%以下、S:0.0001%以上0.0050%以下、Al:0.005%以上0.050%以下、N:0.0010%以上0.0060%以下、Nb:0.020%以上0.080%以下、Ti:0.005%以上0.050%以下、Ca:0.0005%以上0.0050%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
下記を満足し面積比率が90〜98%のベイニティックフェライト相と、マルテンサイト相、ベイナイト相、残留オーステナイト相のいずれか一つ以上を合計面積比率で2〜10%含有する組織を有することを特徴とする高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板。
前記ベイニティックフェライト相は、平均結晶粒径が0.5〜5.0μmであり、結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaが100μm以下および結晶粒における圧延方向に平行な最大長さaと板厚方向に平行な最大長さbの比である結晶粒のアスペクト比a/bが3以上10以下である。
In mass%, C: 0.02% to 0.12%, Si: 0.05% to 0.45%, Mn: 1.0% to 2.0%, P: 0.001% to 0.020%, S: 0.0001% to 0.0050%, Al : 0.005% to 0.050%, N: 0.0010% to 0.0060%, Nb: 0.020% to 0.080%, Ti: 0.005% to 0.050%, Ca: 0.0005% to 0.0050%, with the balance being Fe And having a component composition consisting of inevitable impurities,
Have a structure that satisfies the following and contains a bainitic ferrite phase with an area ratio of 90 to 98% and one or more of a martensite phase, a bainite phase, and a retained austenite phase in a total area ratio of 2 to 10%. Hot-rolled steel sheet with high strength and excellent low-temperature toughness.
The bainitic ferrite phase has an average crystal grain size of 0.5 to 5.0 μm, a maximum length a parallel to the rolling direction of the crystal grains of 100 μm or less, and a maximum length a parallel to the rolling direction of the crystal grains and the plate The aspect ratio a / b of the crystal grains, which is the ratio of the maximum length b parallel to the thickness direction, is 3 or more and 10 or less.
前記成分組成に加えて、更に、質量%で、V:0.001%以上0.10%以下、Cu:0.01%以上0.50%以下、Ni:0.01%以上0.50%以下、Cr:0.01%以上0.50%以下、Mo:0.01%以上0.50%以下、B:0.0001%以上0.0040%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板。   In addition to the above component composition, in addition, by mass, V: 0.001% to 0.10%, Cu: 0.01% to 0.50%, Ni: 0.01% to 0.50%, Cr: 0.01% to 0.50%, Mo The high-strength and low-temperature toughness according to claim 1, characterized by containing one or more selected from: 0.01% or more and 0.50% or less, B: 0.0001% or more and 0.0040% or less Hot rolled steel sheet. 請求項1または2に記載の熱延鋼板を製造する方法であって、
鋼素材を、加熱温度:1050℃以上1250℃以下、加熱温度×加熱時間:1000℃・時間以上10000℃・時間以下で再加熱し、粗圧延を施し、
次いで、仕上圧延開始温度:900℃以下、仕上圧延開始温度と仕上圧延終了温度の差:100℃以下、仕上圧延圧下率:50%以上70%以下で仕上圧延を行い、
仕上圧延終了後1秒以上10秒以内に冷却を開始し、鋼板表面温度:750℃以下650℃以上の温度域における平均冷却速度が50℃/s以上500℃/s以下で冷却し、鋼板表面温度400℃以上600℃以下の温度域で巻取ることを特徴とする高強度でかつ低温靭性に優れた熱延鋼板の製造方法。
A method for producing a hot-rolled steel sheet according to claim 1 or 2,
The steel material is reheated at a heating temperature of 1050 ° C to 1250 ° C, heating temperature x heating time: 1000 ° C · hour to 10000 ° C · hour, and subjected to rough rolling.
Next, finish rolling start temperature: 900 ° C. or less, difference between finish rolling start temperature and finish rolling end temperature: 100 ° C. or less, finish rolling reduction: 50% to 70%,
Cooling starts within 1 second to 10 seconds after finishing rolling, and the steel sheet surface temperature is cooled at an average cooling rate of 50 ° C / s to 500 ° C / s in the temperature range of 750 ° C or lower to 650 ° C or higher. A method for producing a hot-rolled steel sheet having high strength and excellent low-temperature toughness, characterized by winding in a temperature range of 400 ° C to 600 ° C.
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