JP6662174B2 - Steel plate - Google Patents

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Description

本発明は、厚鋼板に関する。特に、海上での石油および天然ガス掘削設備などの海洋構造物に用いられる、溶接熱影響部(Heat Affected Zone:以下、「HAZ」という。)の低温靭性に優れた厚鋼板に関する。   The present invention relates to a thick steel plate. In particular, the present invention relates to a thick steel plate having excellent low-temperature toughness of a heat affected zone (hereinafter, referred to as “HAZ”) used in offshore structures such as oil and natural gas drilling equipment at sea.

建築、橋梁、造船、ラインパイプ、建設機械、海洋構造物、タンクなどの各種溶接鋼構造物に用いられる厚鋼板は、溶接部の破壊に対する安全性および信頼性を高める観点から、靭性に対する要求が年々厳しさを増しており、母材鋼板の靭性と同様に、HAZにおいてもより優れた靭性を確保することが要求されている。   Steel plates used in various welded steel structures such as buildings, bridges, shipbuilding, line pipes, construction machinery, marine structures, tanks, etc. have a demand for toughness from the viewpoint of improving the safety and reliability against fracture of welds. The severity is increasing year by year, and as with the toughness of the base steel sheet, it is required that the HAZ also ensure more excellent toughness.

HAZにおいては、溶融線に近づくほど溶接時の加熱温度は高くなり、特に溶融線近傍の1400℃以上に加熱される領域では、オーステナイト(γ)粒が著しく粗大化してしまい、冷却後のHAZ組織が粗大化して靭性が劣化する。この傾向は溶接入熱量が大きくなるほど顕著である。近年では、溶接パス数を減らし、溶接施工コストを低下させるため、溶接入熱を大きくした高能率溶接法を用いて、大入熱溶接施工が行われている。そのため、HAZ靭性が低下することは避けられないという問題点があった。   In the HAZ, the heating temperature during welding increases as the melting line is approached, and particularly in the region heated to 1400 ° C. or higher near the melting line, austenite (γ) grains are significantly coarsened, and the HAZ structure after cooling is reduced. Are coarsened and toughness is deteriorated. This tendency is more remarkable as the welding heat input increases. In recent years, in order to reduce the number of welding passes and reduce welding cost, large heat input welding is performed using a high efficiency welding method in which welding heat input is increased. Therefore, there is a problem that the HAZ toughness is inevitably reduced.

これらの問題を解決するため、大入熱溶接を行った場合にHAZ靭性を改善するための種々の対策が実施されてきた。   In order to solve these problems, various measures have been taken to improve HAZ toughness when large heat input welding is performed.

HAZ靭性を向上させる方法としては、例えば、HAZにおいて結晶粒径を制御する方法が知られている。結晶粒径を制御する方法として、具体的には、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、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などが挙げられる。   As a method of improving HAZ toughness, for example, a method of controlling the crystal grain size in HAZ is known. As a method of controlling the crystal grain size, specifically, a method of suppressing the coarsening of austenite grains in the heating process of welding by dispersing a large amount of fine pinning particles in steel, a core of ferrite transformation. By dispersing particles to be formed into steel, a method of promoting intragranular transformation in the cooling process of welding and subdividing the inside of the grains can be cited.

例えば、特許文献1では、Mg、MnおよびAlからなる酸化物と、MnSとからなる、粒径0.6μm未満の複合介在物を、鋼材中に1×10個/mm以上分散および生成させることにより、旧オーステナイト粒の粗大化を抑制し、その結果、300kJ/cm以上の大入熱溶接をした場合であっても、優れた靭性を確保することができる鋼材が開示されている。 For example, in Patent Literature 1, 1 × 10 6 / mm 3 or more of composite inclusions composed of an oxide composed of Mg, Mn, and Al and MnS and having a particle size of less than 0.6 μm are dispersed and generated in a steel material. This discloses a steel material capable of suppressing coarsening of prior austenite grains and consequently ensuring excellent toughness even when a large heat input welding of 300 kJ / cm or more is performed.

特許文献2では、鋼中に、MnS粒子の析出核となりやすいMn酸化物およびAl酸化物を微細かつ多数分散させることにより、大入熱(200kJ/cm)で溶接を行った場合であっても、HAZ靭性の良好な厚鋼板が開示されている。   In Patent Literature 2, even when welding is performed with a large heat input (200 kJ / cm), Mn oxides and Al oxides, which are likely to become precipitation nuclei of MnS particles, are finely and numerously dispersed in steel. , A thick steel plate having good HAZ toughness is disclosed.

特許文献3では、鋼板に含まれる0.5〜2.0μmの円相当径を有するTiN粒子、MnS粒子および複合粒子の個数密度の合計を20〜200個/mmに制御することにより、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、大入熱溶接時のHAZ靭性を向上させることが可能な、板厚10〜35mmの鋼板が開示されている。 In Patent Document 3, welding is performed by controlling the total number density of TiN particles, MnS particles, and composite particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm contained in a steel sheet to 20 to 200 particles / mm 2. When the steel sheet is heated by, the growth of austenite grains is suppressed by a pinning effect, or when the steel sheet is cooled after welding, it becomes a nucleus where ferrite is transformed, thereby refining the structure, A steel plate having a thickness of 10 to 35 mm capable of improving the HAZ toughness during large heat input welding is disclosed.

特開2014−5527号公報JP 2014-5527 A 特開平5−271864号公報JP-A-5-271864 特開2015−98642号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-98642

近年、海洋構造物などの溶接構造物に用いられる厚鋼板は、厚肉で、かつ、強度が高いことが求められている。しかしながら、このような厚鋼板は、溶接により組み立てられるため、溶接部の特性確保が課題となる。特に、板厚が50mm以上の厚鋼板では、溶接時の入熱量が増加するため、HAZの低温における靭性を確保することが困難であるという問題があった。   In recent years, thick steel plates used for welding structures such as marine structures are required to be thick and have high strength. However, since such a thick steel plate is assembled by welding, it is a problem to secure the characteristics of the welded portion. In particular, a thick steel plate having a thickness of 50 mm or more has a problem that it is difficult to secure the toughness of the HAZ at a low temperature because the heat input during welding increases.

本発明は、このような現状に鑑み、大入熱溶接時において、HAZの低温靭性に優れた厚鋼板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an object to provide a thick steel sheet excellent in low-temperature toughness of HAZ at the time of large heat input welding.

本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、下記の知見を得るに至った。   The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have obtained the following knowledge.

1400℃近傍まで加熱されると、HAZでは、結晶粒成長により粗大なγ粒が成長する。こうした粗大なγ粒が成長すると、靭性低下の一因となる。そのため、HAZ靭性を確保する手段としては、結晶粒を微細化させることにより、破壊単位を減少させることが有効である。結晶粒を微細化させる手法として、従来、(a)γ粒界成長をTiNなどで抑制するピン留め効果を活用する手法、および、(b)γ粒内に存在する介在物を起点に微細な粒内フェライトを成長させ、結晶粒微細化を図る手法が提案されている。   When heated to around 1400 ° C., coarse γ grains grow in the HAZ due to crystal grain growth. The growth of such coarse γ grains contributes to a decrease in toughness. Therefore, as a means for securing HAZ toughness, it is effective to reduce the number of fracture units by refining crystal grains. Conventionally, as a method for refining crystal grains, (a) a method utilizing a pinning effect of suppressing the γ grain boundary growth with TiN or the like, and (b) a fine method starting from inclusions existing in γ grains. A method has been proposed in which intragranular ferrite is grown and crystal grains are refined.

本発明者らは、製鋼過程において、Ti、Al、OおよびNバランスを制御する事により、微細なTiN粒子を鋼中に分散させた。その結果、TiN粒子は、HAZにてγ粒成長を抑制し(ピン留め効果)、粗大なγ粒成長を抑制する事が可能となった。   The present inventors have dispersed fine TiN particles in steel by controlling the balance of Ti, Al, O and N in the steel making process. As a result, it was possible for the TiN particles to suppress the γ grain growth in the HAZ (pinning effect) and to suppress the coarse γ grain growth.

一方、TiN粒子は、1400℃近傍では溶解しやすくなり、ピン留め効果が低下する。その結果、粗大なγ粒が成長しやすくなる。そこで、本発明者らは、介在物による粒内変態も併せて活用した。溶接時にγ粒内にて粒内フェライトを効果的に成長させるためには、粒内フェライト生成核となる介在物の制御が必須である。特に、板厚が50mm以上の厚鋼板では、表面および内部での冷却速度の差異により、板厚方向での介在物組成および個数制御が困難であるため、これらを制御する必要がある。そこで、粒内フェライト成長のメカニズムについて解明したところ、以下のことが分かった。   On the other hand, TiN particles are easily dissolved at around 1400 ° C., and the pinning effect is reduced. As a result, coarse gamma grains easily grow. Therefore, the present inventors also utilized intragranular transformation caused by inclusions. In order to effectively grow intragranular ferrite in γ grains during welding, it is essential to control inclusions that form intragranular ferrite generation nuclei. In particular, in the case of a thick steel plate having a thickness of 50 mm or more, it is difficult to control the composition and the number of inclusions in the thickness direction due to the difference in cooling rate between the surface and the inside. Then, when the mechanism of intragranular ferrite growth was clarified, the following was found.

[1]溶接冷却時に、介在物周囲にMnSが複合析出する際に形成されるMn濃度傾斜により、マトリックスから介在物内部へとMnが拡散する駆動力が生じる。   [1] At the time of welding cooling, a driving force for diffusing Mn from the matrix into the inclusion is generated due to the Mn concentration gradient formed when MnS is compositely precipitated around the inclusion.

[2]Ti系酸化物内部に存在する原子空孔へ、Mnが吸収される。   [2] Mn is absorbed into atomic vacancies existing inside the Ti-based oxide.

[3]介在物周囲にMn濃度が少なくなるMn欠乏層が形成され、この部分のフェライト成長開始温度が上昇する。   [3] A Mn-deficient layer having a reduced Mn concentration is formed around the inclusions, and the ferrite growth start temperature in this portion increases.

[4]冷却時に、介在物からフェライトが優先成長する。   [4] During cooling, ferrite grows preferentially from inclusions.

これらを前提として、本発明者らは、粒内フェライト核となる介在物のMnS複合量が、粒内フェライト成長に影響を及ぼすという知見を得た。すなわち、Mnを吸収するための空孔を内部に多数持ったTi系酸化物が介在物の核となる。そして、該介在物のMnS複合量が多いと、介在物周囲に、より大きなMn濃度勾配を形成することにより、Mn拡散駆動力を増加させ、その結果、Mn欠乏層を形成しやすくなる。一方、前記介在物のMnS複合量が少ないと、介在物周囲にMn濃度勾配が形成されにくくなり、その結果、Mn欠乏層が形成されにくくなる。   Based on these assumptions, the present inventors have found that the amount of MnS complex of inclusions serving as intragranular ferrite nuclei affects the growth of intragranular ferrite. That is, a Ti-based oxide having many vacancies therein for absorbing Mn becomes a core of the inclusion. When the amount of the MnS complex in the inclusion is large, a larger Mn concentration gradient is formed around the inclusion, so that the Mn diffusion driving force is increased, and as a result, a Mn deficiency layer is easily formed. On the other hand, if the amount of the MnS complex in the inclusions is small, it is difficult to form a Mn concentration gradient around the inclusions, and as a result, it is difficult to form a Mn-deficient layer.

以上のメカニズムに基づき、本発明では、TiN粒子により粗大粒成長を抑制するとともに、Ti系複合酸化物の複合形態を制御し、粒内にて介在物を起点に粒内フェライトの生成を促進させることにより、微細なHAZ組織を形成するに至った。   Based on the above mechanism, in the present invention, the coarse grain growth is suppressed by TiN particles, the composite form of the Ti-based composite oxide is controlled, and the generation of intragranular ferrite starting from inclusions in the grains is promoted. As a result, a fine HAZ structure was formed.

本発明は、前記の知見を基礎としてなされたものであり、その要旨は、下記(1)および(2)に示す厚鋼板にある。   The present invention has been made on the basis of the above findings, and the gist of the present invention lies in the following thick steel plates (1) and (2).

(1)板厚が50〜100mmの厚鋼板であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.01〜0.10%、
Si:0.10〜0.25%、
Mn:1.00〜2.50%、
P:0.0100%以下、
S:0.0010〜0.0100%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.003%以下、
Ni:0.50〜1.50%、
O:0.0010〜0.0050%、
N:0.0100%以下、
Cu:0〜0.50%、
Cr:0〜0.50%、
Mo:0〜0.50%、
V:0〜0.10%、
Nb:0〜0.05%、ならびに、
残部:Feおよび不純物であり、かつ、
鋼中に、Ti酸化物の周囲にMnSが存在する複合介在物を含み、
前記複合介在物の断面における前記MnSの面積率が、10%以上90%未満であり、
前記複合介在物の界面における前記MnSの割合が、10%以上であり、
粒径0.5〜5.0μmの前記複合介在物の個数密度が、10〜100個/mmであり、かつ、
下記(i)から求められるXが0.04〜9.70である、厚鋼板。
(1) A steel plate having a thickness of 50 to 100 mm,
Chemical composition in mass%
C: 0.01 to 0.10%,
Si: 0.10 to 0.25%,
Mn: 1.00 to 2.50%,
P: 0.0100% or less,
S: 0.0010 to 0.0100%,
Ti: 0.005 to 0.030%,
Al: 0.003% or less,
Ni: 0.50 to 1.50%,
O: 0.0010 to 0.0050%,
N: 0.0100% or less,
Cu: 0 to 0.50%,
Cr: 0 to 0.50%,
Mo: 0 to 0.50%,
V: 0 to 0.10%,
Nb: 0 to 0.05%, and
The balance: Fe and impurities, and
In the steel, including a composite inclusion in which MnS exists around the Ti oxide,
An area ratio of the MnS in a cross section of the composite inclusion is 10% or more and less than 90%,
The ratio of the MnS at the interface of the composite inclusion is 10% or more;
The number density of the composite inclusions having a particle size of 0.5 to 5.0 μm is 10 to 100 / mm 2 , and
A thick steel plate wherein X obtained from the following (i) is 0.04 to 9.70.

Figure 0006662174
Figure 0006662174

ただし、前記(i)式中、各記号の意味は次の通りである。
Ti_TiO(質量%):全Ti含有量のうち、Ti酸化物となるTi量
O(質量%):鋼中のO含有量
Mn_MnS(質量%):全Mn含有量のうち、MnSとなるMn量
R1(%):複合介在物の断面におけるMnSの面積率の平均値
R2(%):複合介在物の界面におけるMnSの割合の平均値
However, in the above formula (i), the meaning of each symbol is as follows.
Ti_TiO (mass%): Ti content of Ti oxide in total Ti content O (mass%): O content in steel Mn_MnS (mass%): Mn content of MnS in total Mn content R1 (%): average value of MnS area ratio in cross section of composite inclusion R2 (%): average value of MnS ratio at interface of composite inclusion

(2)前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.25〜0.5%、
Cr:0.01〜0.5%、
Mo:0.01〜0.5%、
V:0.03〜0.1%、および、
Nb:0.01〜0.05%、
から選択される1種以上を含有する、前記(1)に記載の厚鋼板。
(2) The chemical composition is represented by mass%
Cu: 0.25 to 0.5%,
Cr: 0.01-0.5%,
Mo: 0.01-0.5%,
V: 0.03 to 0.1%, and
Nb: 0.01-0.05%,
The steel plate according to the above (1), comprising at least one member selected from the group consisting of:

本発明によれば、大入熱溶接時において、HAZの低温靭性に優れた厚鋼板を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thick steel plate excellent in the low temperature toughness of HAZ at the time of large heat input welding can be provided.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

(A)化学組成について
各元素の作用効果と、含有量の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
(A) Chemical composition The effects of each element and the reasons for limiting the content are as follows. In the following description, “%” for the content means “% by mass”.

C:0.01〜0.10%
Cは、母材およびHAZの強度を高める作用を有する元素である。強度を確保するためには、C含有量を0.01%以上とする必要がある。一方、Cを過剰に含有させると、HAZが硬質組織を形成しやすくなるため、HAZの靭性が低下する。したがって、C含有量は0.10%以下とする。なお、母材およびHAZの強度を確保し、かつ、HAZの低温靭性を確保する観点から、C含有量は、0.02%以上であることが好ましく、0.08%以下であることが好ましい。
C: 0.01 to 0.10%
C is an element having an effect of increasing the strength of the base material and the HAZ. In order to ensure strength, the C content needs to be 0.01% or more. On the other hand, if C is excessively contained, the HAZ tends to form a hard structure, so that the toughness of the HAZ decreases. Therefore, the C content is set to 0.10% or less. From the viewpoint of securing the strength of the base material and the HAZ and securing the low-temperature toughness of the HAZ, the C content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.08% or less. .

Si:0.10〜0.25%
Siは、鋼材製造中に脱酸剤として作用することから、酸素量の制御に有効であるとともに、鋼中に固溶して強度を増加させる元素である。前記効果を得るため、Si含有量は0.10%以上とする。一方、Siを過剰に含有させると、母材の靭性が低下するとともに、HAZが硬質組織を形成しやすくなるため、HAZの靭性が低下する。したがって、Si含有量は0.25%以下とする。なお、適正な酸素量に制御し、かつ、HAZの低温靭性を確保する観点から、Si含有量は、0.13%以上であることが好ましく、0.18%以下であることが好ましい。
Si: 0.10 to 0.25%
Since Si acts as a deoxidizing agent during the production of steel, it is effective in controlling the amount of oxygen, and is an element that forms a solid solution in steel to increase the strength. To obtain the above effect, the Si content is set to 0.10% or more. On the other hand, when Si is excessively contained, the toughness of the base material is reduced, and the HAZ tends to form a hard structure, so that the toughness of the HAZ is reduced. Therefore, the Si content is set to 0.25% or less. The Si content is preferably 0.13% or more, and more preferably 0.18% or less, from the viewpoint of controlling the oxygen content to an appropriate value and securing the low-temperature toughness of the HAZ.

Mn:1.00〜2.50%
Mnは、強度を確保するために有効な元素である。前記効果を得るため、Mn含有量は、1.00%以上とする。一方、Mnを過剰に含有させると、Mnが偏析しやすくなり、HAZが局所的に硬質組織を形成しやすくなる。その結果、HAZの靭性が低下する。したがって、Mn含有量は2.50%以下とする。なお、粗大なフェライトの生成を抑制し、かつ、偏析を防止する観点から、Mn含有量は、1.20%以上であることが好ましく、2.00%以下であることが好ましい。
Mn: 1.00 to 2.50%
Mn is an element effective for securing strength. To obtain the above effect, the Mn content is set to 1.00% or more. On the other hand, if Mn is excessively contained, Mn is likely to segregate, and HAZ is likely to locally form a hard structure. As a result, the toughness of the HAZ decreases. Therefore, the Mn content is set to 2.50% or less. From the viewpoint of suppressing the formation of coarse ferrite and preventing segregation, the Mn content is preferably 1.20% or more, and more preferably 2.00% or less.

P:0.0100%以下
Pは、不純物元素である。P含有量の低減は、HAZにおいて粒界強度の低下を抑制する。したがって、P含有量は、0.0100%以下とする。
P: 0.0100% or less P is an impurity element. The reduction in the P content suppresses a decrease in grain boundary strength in HAZ. Therefore, the P content is set to 0.0100% or less.

S:0.0010〜0.0100%
Sは、MnSを複合析出させるための元素である。そのため、S含有量は、0.0010%以上とする。一方、Sを過剰に含有させると、粗大な単体MnSが析出するため、HAZの靭性が低下する。そのため、S含有量は、0.0100%以下とする。なお、MnSを複合析出させ、かつ、HAZの低温靭性を確保する観点から、S含有量は、0.0020%以上であることが好ましく、0.0050%以下であることが好ましい。
S: 0.0010-0.0100%
S is an element for complex precipitation of MnS. Therefore, the S content is set to 0.0010% or more. On the other hand, if S is excessively contained, coarse elemental MnS precipitates, so that the toughness of the HAZ decreases. Therefore, the S content is set to 0.0100% or less. The S content is preferably 0.0020% or more, and more preferably 0.0050% or less, from the viewpoint of complex precipitation of MnS and securing the low-temperature toughness of the HAZ.

Ti:0.005〜0.030%
Tiは、Ti系酸化物の生成に必須の元素である。充分な介在物密度を得るため、Ti含有量は、0.005%以上とする。一方、Tiを過剰に含有させると、TiCなどの炭化物が生成しやすくなるため、HAZの靭性が低下する。そのため、Ti含有量を0.030%以下とする。なお、充分な介在物密度を確保し、かつ、HAZの靭性を確保する観点から、Ti含有量は、0.009%以上であることが好ましく、0.020%以下であることが好ましい。
Ti: 0.005 to 0.030%
Ti is an element essential for generating a Ti-based oxide. In order to obtain a sufficient inclusion density, the Ti content is set to 0.005% or more. On the other hand, if Ti is contained excessively, carbides such as TiC are likely to be generated, so that the toughness of the HAZ decreases. Therefore, the Ti content is set to 0.030% or less. From the viewpoint of ensuring a sufficient inclusion density and securing the toughness of the HAZ, the Ti content is preferably 0.009% or more, and more preferably 0.020% or less.

Al:0.003%以下
Alは、不純物元素である。Al含有量が増加することにより、Ti系酸化物の生成が抑制される。そのため、Al含有量は、0.003%以下とする。
Al: 0.003% or less Al is an impurity element. By increasing the Al content, generation of a Ti-based oxide is suppressed. Therefore, the Al content is set to 0.003% or less.

Ni:0.50〜1.50%
Niは、靭性を向上させる元素である。低温靭性を確保する観点から、Ni含有量は、0.50%以上とする。一方、Niは、オーステナイト安定化元素であるため、過剰に含有させると、粒内フェライトが生成しにくくなる。したがって、Ni含有量は、1.50%以下とする。粒内変態核となる介在物個数が少なくても安定した靭性を確保するため、Ni含有量は、0.60%以上であることが好ましい。また、粒内フェライトの生成を促進させるため、Ni含有量は、1.00%以下であることが好ましい。
Ni: 0.50 to 1.50%
Ni is an element that improves toughness. From the viewpoint of ensuring low-temperature toughness, the Ni content is 0.50% or more. On the other hand, since Ni is an austenite stabilizing element, if it is contained excessively, it becomes difficult to generate intragranular ferrite. Therefore, the Ni content is set to 1.50% or less. The Ni content is preferably 0.60% or more in order to secure stable toughness even when the number of inclusions serving as intragranular transformation nuclei is small. In order to promote the formation of intragranular ferrite, the Ni content is preferably 1.00% or less.

O:0.0010〜0.0050%
Oは、Ti系複合酸化物の生成に必須の元素である。充分な介在物密度を得るため、O含有量は、0.0010%以上とする。一方、Oを過剰に含有させると、破壊起点となり得る粗大な酸化物を形成しやすくなる。そのため、O含有量は、0.0050%以下とする。また、粗大な介在物生成を抑制する観点から、O含有量は、0.0030%以下であることが好ましい。
O: 0.0010 to 0.0050%
O is an element indispensable for generating a Ti-based composite oxide. In order to obtain a sufficient inclusion density, the O content is 0.0010% or more. On the other hand, when O is excessively contained, it becomes easy to form a coarse oxide that can serve as a fracture starting point. Therefore, the O content is set to 0.0050% or less. Further, from the viewpoint of suppressing the formation of coarse inclusions, the O content is preferably 0.0030% or less.

N:0.0100%以下
Nは、Tiと結合してTiNを生成することにより、結晶粒の微細化に寄与する元素である。しかしながら、Nを過剰に含有させると、TiN析出に必要なTi量が増加し、Ti酸化物が形成されにくくなる。そのため、N含有量は、0.0100%以下とする。Ti酸化物を形成するTi量を安定して確保するため、N含有量は、0.0080%以下とであることが好ましい。
N: 0.0100% or less N is an element that contributes to refinement of crystal grains by combining with Ti to generate TiN. However, when N is excessively contained, the amount of Ti required for TiN precipitation increases, and it becomes difficult to form a Ti oxide. Therefore, the N content is set to 0.0100% or less. In order to stably secure the amount of Ti forming the Ti oxide, the N content is preferably 0.0080% or less.

Cu:0〜0.5%
Cuは、強度を高める作用があるので、含有させてもよい。しかしながら、Cuを過剰に含有させると、熱間脆化が生じ、スラブ表面の品質低下につながる。したがって、Cu含有量は、0.5%以下とする。Cu含有量は、強度をより高めるため、0.25%以上であることが好ましい。
Cu: 0 to 0.5%
Cu may be included because it has the effect of increasing the strength. However, when Cu is excessively contained, hot embrittlement occurs, which leads to deterioration in the quality of the slab surface. Therefore, the Cu content is set to 0.5% or less. The Cu content is preferably 0.25% or more to further increase the strength.

Cr:0〜0.50%
Crは、強度を高める作用があるため、含有させてもよい。しかしながら、Crを過剰に含有させると、HAZの靭性が低下する。したがって、Cr含有量は、0.50%以下とする。Cr含有量は、0.30%以下であることが好ましい。また、Cr含有量は、強度をより高めるため、0.01%以上であることが好ましく、0.10%以上であることがより好ましい。
Cr: 0 to 0.50%
Since Cr has an effect of increasing the strength, Cr may be contained. However, when Cr is contained excessively, the toughness of the HAZ decreases. Therefore, the Cr content is set to 0.50% or less. The Cr content is preferably 0.30% or less. Further, the Cr content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.10% or more, in order to further increase the strength.

Mo:0〜0.50%
Moは、少量の含有で強度が顕著に増加する元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Moを過剰に含有させると、HAZの靭性が著しく低下する。したがって、Mo含有量は、0.50%以下とする。Mo含有量は、0.30%以下であることが好ましい。また、Mo含有量は、強度をより高めるため、0.01%以上であることが好ましい。
Mo: 0 to 0.50%
Mo is an element whose strength is remarkably increased when contained in a small amount, and therefore may be contained. However, when Mo is excessively contained, the toughness of HAZ is significantly reduced. Therefore, the Mo content is set to 0.50% or less. The Mo content is preferably 0.30% or less. Further, the Mo content is preferably 0.01% or more to further increase the strength.

V:0〜0.10%
Vは、母材の強度および靭性の向上に有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Vを過剰に含有させると、VCなどの炭化物を形成し、靭性の低下につながる。したがって、V含有量は、0.10%以下とする。V含有量は、炭化物生成による靭性の低下を抑制する観点から、0.05%以下であることが好ましい。また、母材の強度および靭性をより向上させるため、V含有量は、0.03%以上であることが好ましい。
V: 0 to 0.10%
V is an element effective for improving the strength and toughness of the base material, and may be contained. However, when V is excessively contained, carbides such as VC are formed, leading to a decrease in toughness. Therefore, the V content is set to 0.10% or less. The V content is preferably 0.05% or less from the viewpoint of suppressing a decrease in toughness due to carbide formation. In order to further improve the strength and toughness of the base material, the V content is preferably 0.03% or more.

Nb:0〜0.05%
Nbは、母材の強度および靭性の向上に有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Nbを過剰に含有させると、NbCなどの炭化物を生成しやすくなり、靭性の低下につながる。したがって、Nb含有量は、0.05%以下とする。Nb含有量は、0.03%以下であることが好ましい。また、Nb含有量は、母材の強度および靭性をより向上させるため、0.01%以上であることが好ましい。
Nb: 0 to 0.05%
Nb is an element effective for improving the strength and toughness of the base material, and therefore may be contained. However, when Nb is excessively contained, carbides such as NbC are easily generated, which leads to a decrease in toughness. Therefore, the Nb content is set to 0.05% or less. The Nb content is preferably at most 0.03%. Further, the Nb content is preferably 0.01% or more in order to further improve the strength and toughness of the base material.

本発明の厚鋼板は、前記の元素を含有し、残部はFeおよび不純物である化学組成を有する。「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   The steel plate according to the present invention contains the above-mentioned elements, and the remainder has a chemical composition of Fe and impurities. “Impurities” are components that are mixed in due to various factors in ore, scrap, and other raw materials and manufacturing processes when steel is industrially manufactured, and are acceptable as long as they do not adversely affect the present invention. Means

(B)複合介在物
本発明の厚鋼板は、鋼中に、Ti酸化物の周囲にMnSが存在する複合介在物を含む。
(B) Composite Inclusion The thick steel plate of the present invention includes a composite inclusion in which MnS exists around a Ti oxide in steel.

複合介在物の断面におけるMnSの面積率:10%以上90%未満
本発明では、任意の切断面に現出した複合介在物を分析し、その複合介在物の断面積におけるMnSの面積率を測定することにより、複合介在物中のMnS量を規定している。複合介在物の断面におけるMnSの面積率が10%未満であると、複合介在物中のMnS量が少なく、充分なMn欠乏層を形成できない。その結果、粒内フェライトの生成が困難となる。一方、複合介在物の断面におけるMnSの割合が90%以上であると、複合介在物がMnS主体となり、Ti系酸化物の占める割合が低下する。その結果、Mn吸収能が低下し、充分なMn欠乏層を形成できないため、粒内フェライトの生成が困難となる。
Area ratio of MnS in cross section of composite inclusion: 10% or more and less than 90% In the present invention, a composite inclusion appearing on an arbitrary cut surface is analyzed, and the area ratio of MnS in the cross-sectional area of the composite inclusion is measured. By doing so, the amount of MnS in the composite inclusion is defined. If the area ratio of MnS in the cross section of the composite inclusion is less than 10%, the amount of MnS in the composite inclusion is small, and a sufficient Mn deficiency layer cannot be formed. As a result, it becomes difficult to generate intragranular ferrite. On the other hand, when the proportion of MnS in the cross section of the composite inclusion is 90% or more, the composite inclusion mainly comprises MnS, and the proportion of the Ti-based oxide decreases. As a result, the Mn absorption ability decreases, and a sufficient Mn deficiency layer cannot be formed, so that it is difficult to generate intragranular ferrite.

複合介在物の界面におけるMnSの割合:10%以上
MnSは、複合介在物の周囲からMnを吸収する必要があるため、複合介在物の界面に存在する必要がある。複合介在物の界面におけるMnSの割合が10%未満であると、複合介在物の周囲から充分にMnを吸収できないため、Mn欠乏層を形成できない。その結果、粒内フェライトの生成が困難となる。
MnS ratio at interface of composite inclusion: 10% or more Since MnS needs to absorb Mn from around the composite inclusion, it must be present at the interface of the composite inclusion. If the proportion of MnS at the interface of the composite inclusion is less than 10%, Mn cannot be sufficiently absorbed from the periphery of the composite inclusion, so that a Mn-deficient layer cannot be formed. As a result, it becomes difficult to generate intragranular ferrite.

複合介在物の粒径:0.5〜5.0μm
複合介在物の粒径が0.5μm未満では、複合介在物の周囲から吸収できるMn量が少なく、その結果、粒内フェライトの生成に必要なMn欠乏層の形成が困難となる。一方、複合介在物の粒径が5.0μmより大きいと、複合介在物が破壊の起点となる。
Particle size of composite inclusions: 0.5 to 5.0 μm
When the particle size of the composite inclusions is less than 0.5 μm, the amount of Mn that can be absorbed from the periphery of the composite inclusions is small, and as a result, it is difficult to form a Mn-deficient layer required for the generation of intragranular ferrite. On the other hand, when the particle size of the composite inclusion is larger than 5.0 μm, the composite inclusion becomes a starting point of fracture.

複合介在物の個数密度:10〜100個/mm
安定した粒内フェライトを生成させるためには、各複合介在物が旧γ内に少なくとも1つ程度含まれる必要がある。そのため、複合介在物の個数密度は、10個/mm以上とする。一方、複合介在物が過剰に多い場合は、破壊起点となりやすい。そのため、複合介在物の個数密度は、100個/mm以下とする。
Number density of composite inclusions: 10 to 100 / mm 2
In order to generate stable intragranular ferrite, it is necessary that at least one of each composite inclusion is contained in the old γ. Therefore, the number density of the composite inclusions is set to 10 pieces / mm 2 or more. On the other hand, if the amount of the composite inclusions is excessively large, it tends to be a fracture starting point. Therefore, the number density of the composite inclusions is set to 100 / mm 2 or less.

本発明の厚鋼板は、下記(i)式から求められるXが0.04〜9.70である。   In the thick steel plate of the present invention, X obtained from the following equation (i) is 0.04 to 9.70.

Figure 0006662174
Figure 0006662174

ただし、前記(i)式中、各記号の意味は次の通りである。
Ti_TiO(質量%):全Ti含有量のうち、Ti酸化物となるTi量
O(質量%):鋼中のO含有量
Mn_MnS(質量%):全Mn含有量のうち、MnSとなるMn量
R1(%):複合介在物の断面におけるMnSの面積率の平均値
R2(%):複合介在物の界面におけるMnSの割合の平均値
However, in the above formula (i), the meaning of each symbol is as follows.
Ti_TiO (mass%): Ti content of Ti oxide in total Ti content O (mass%): O content in steel Mn_MnS (mass%): Mn content of MnS in total Mn content R1 (%): average value of MnS area ratio in cross section of composite inclusion R2 (%): average value of MnS ratio at interface of composite inclusion

前記(i)式中、(Ti_TiO/O)で示される第一項は、Ti酸化物になるTi量およびO量のバランスを表す。前記第一項は、全Ti含有量から、鋼中のN含有量より算出されるTiN生成に必要なTi量を差し引くことにより、算出する。前記第一項の値が大きいほど、Ti酸化物が形成されやすくなる。本項の値が負になるときは、Ti酸化物が形成されない。   In the formula (i), the first term represented by (Ti_TiO / O) represents the balance between the amount of Ti and the amount of O to become a Ti oxide. The first term is calculated by subtracting, from the total Ti content, the Ti amount required for TiN generation calculated from the N content in the steel. The larger the value of the first term, the more easily a Ti oxide is formed. When the value in this section is negative, no Ti oxide is formed.

前記(i)式中、(Mn_MnS)で示される第二項は、MnSとなるMn量を表す。前記第二項は、鋼中のS含有量から算出する。前記第二項の値が大きいほど、MnSが多く複合しやすくなる。   In the formula (i), the second term represented by (Mn_MnS) represents the amount of Mn to be MnS. The second term is calculated from the S content in steel. The larger the value of the second term, the more MnS is likely to be compounded.

前記(i)式中、[(R1+R2)/100]で示される第三項において、R1は複合介在物の断面におけるMnSの面積率の平均値を表し、R2は複合介在物の界面におけるMnSの割合の平均値を表す。前記第三項の値が大きいほど、MnSが多く複合した介在物が多くなる。   In the formula (i), in the third term represented by [(R1 + R2) / 100], R1 represents the average value of the area ratio of MnS in the cross section of the composite inclusion, and R2 represents the MnS content at the interface of the composite inclusion. Indicates the average value of the ratio. The larger the value of the third term, the greater the number of MnS-composite inclusions.

前記(i)式から求められるXは、MnSを複合したTi酸化物の形成されやすさと、形成された複合介在物のMnS複合度合いを示した式である。Xの値が大きいほど、MnSが多く複合した複合介在物が形成され、溶接部で微細な組織が形成されやすくなる。その結果、靭性に優れた鋼材となる。   X obtained from the above formula (i) is a formula showing the easiness of forming a Ti oxide compounding MnS and the degree of MnS compounding of the formed composite inclusion. As the value of X is larger, a composite inclusion in which a larger amount of MnS is formed is formed, and a finer structure is more likely to be formed at the welded portion. As a result, a steel material having excellent toughness is obtained.

前記(i)式から求められるXが0.04未満であると、Ti酸化物形成に必要なTi量、MnS形成に必要なS量およびMn量、または、MnSの占める割合が不足している。すなわち、粒内変態に有効な介在物が形成されない状態である。そのため、有効なTi酸化物を形成する観点から、Xは0.04以上である必要がある。   If X obtained from the above formula (i) is less than 0.04, the Ti amount required for forming the Ti oxide, the S amount and Mn amount required for forming MnS, or the proportion of MnS is insufficient. . That is, a state in which inclusions effective for intragranular transformation are not formed. Therefore, from the viewpoint of forming an effective Ti oxide, X needs to be 0.04 or more.

前記(i)式から求められるXが9.70を超えると、過剰なTi酸化物が形成されることにより、凝集されやすくなる。その結果、粗大な介在物が形成されることにより、破壊起点となる。加えて、ほぼMnS単体の介在物が形成されやすくなるため、粒内変態が促進されなくなる。その結果、粗大なミクロ組織が増加し、CTOD特性悪化の要因となる。したがって、Xは9.70以下である必要がある。   If the value of X obtained from the formula (i) exceeds 9.70, an excessive amount of Ti oxide is formed, so that the particles are easily aggregated. As a result, coarse inclusions are formed and serve as fracture starting points. In addition, since inclusions of MnS alone are easily formed, intragranular transformation is not promoted. As a result, a coarse microstructure increases, which causes a deterioration in CTOD characteristics. Therefore, X needs to be 9.70 or less.

Ti系酸化物を安定に形成する観点から、Xは、0.50以上であることが好ましく、5.00以下であることが好ましい。さらに、Ti系酸化物を安定して形成し、MnSが占める割合を適正に制御する観点から、Xは、1.00以上であることがより好ましく、4.00以下であることがより好ましい。   From the viewpoint of stably forming a Ti-based oxide, X is preferably 0.50 or more, and more preferably 5.00 or less. Further, from the viewpoint of forming a Ti-based oxide stably and appropriately controlling the ratio of MnS, X is more preferably 1.00 or more, and more preferably 4.00 or less.

本発明の厚鋼板は、以上のような複合介在物を有するため、板厚が50mm以上であっても、HAZにおける低温靭性に優れる。すなわち、板厚が50mm以上の厚鋼板を低パス回数で溶接しようとすると、溶接時の入熱量を増加させる必要があるが、本発明の厚鋼板は、大入熱溶接を行ったときでも優れた低温HAZ靭性を有する。本発明の厚鋼板は、板厚が大きくても優れた低温HAZ靭性を有するが、板厚が大きいと複合介在物の制御が困難になる。その結果、本発明で規定する複合介在物を満足する厚鋼板を製造することが困難になる。したがって、厚鋼板の板厚は100mm以下とすることが好ましい。   Since the thick steel plate of the present invention has the above-described composite inclusions, even if the plate thickness is 50 mm or more, it is excellent in low-temperature toughness in HAZ. That is, when trying to weld a thick steel plate having a thickness of 50 mm or more with a low number of passes, it is necessary to increase the heat input during welding, but the thick steel plate of the present invention is excellent even when large heat input welding is performed. Low temperature HAZ toughness. The thick steel plate of the present invention has excellent low-temperature HAZ toughness even when the plate thickness is large, but when the plate thickness is large, control of the composite inclusion becomes difficult. As a result, it becomes difficult to manufacture a thick steel plate satisfying the composite inclusion defined in the present invention. Therefore, the thickness of the thick steel plate is preferably set to 100 mm or less.

なお、本発明の厚鋼板は、降伏応力(YP)が400〜500MPaとなる。   In addition, the thick steel plate of the present invention has a yield stress (YP) of 400 to 500 MPa.

本発明の厚鋼板は、引張強度(TS)が600〜700MPaとなる。   The steel plate of the present invention has a tensile strength (TS) of 600 to 700 MPa.

(C)製造方法
本発明に係る厚鋼板の製造方法については、特に制限は設けないが、例えば、前記で説明した化学組成を有するスラブを加熱した後、熱間圧延し、最後に冷却することにより製造することができる。
(C) Manufacturing Method There is no particular limitation on the method for manufacturing a steel plate according to the present invention. For example, a slab having the chemical composition described above is heated, then hot-rolled, and finally cooled. Can be manufactured.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<圧延母材の製造>
表1に示す試験No.実施例1〜31、および、比較例1〜13の化学組成を有する鋼を実製造プロセスにて溶製した。実製造では、RH前にArガスを上部より溶鋼内に吹き込み、溶鋼表面のスラグと溶鋼とを反応させることにより、スラグ内のトータルFe量を調整した。ここで、Arガスの流量は100〜200L/min、吹き込み時間は5〜15minの間で調節した。その後、RHにて各元素を添加して成分調整を行い、連続鋳造にて300mmの厚スラブを鋳造した。鋳造後のスラブは、加熱炉にて1000〜1100℃の範囲で加熱した。加熱後に、最終仕上げ板厚tに対し2tの厚さになるまで、760℃以上で圧延をした後、最終仕上げ板厚tまで730〜750℃の温度範囲で圧延した。圧延後に、200℃以下まで−2〜−3℃/secにて水冷し、供試材を作成した。
<Manufacture of rolled base material>
Test No. 1 shown in Table 1 Steels having the chemical compositions of Examples 1 to 31 and Comparative Examples 1 to 13 were melted in an actual manufacturing process. In actual production, before the RH, Ar gas was blown into the molten steel from above, and the slag on the molten steel surface reacted with the molten steel to adjust the total Fe amount in the slag. Here, the flow rate of Ar gas was adjusted to 100 to 200 L / min, and the blowing time was adjusted to 5 to 15 min. Thereafter, the components were adjusted by adding each element by RH, and a 300 mm thick slab was cast by continuous casting. The slab after casting was heated in a heating furnace in a range of 1000 to 1100 ° C. After the heating, rolling was performed at 760 ° C. or more until the thickness reached 2 t with respect to the final finished plate thickness t, and then, rolling was performed at a temperature range of 730 to 750 ° C. until the final finished plate thickness t. After the rolling, the sample was cooled with water at a temperature of −2 to −3 ° C./sec to 200 ° C. or less to prepare a test material.

<複合介在物の断面におけるMnS面積率の算出>
<複合介在物の界面におけるMnS割合の算出>
複合介在物分析用の試験片は、前記供試材の板厚をtとするときの1/4t部より採取したものを用いた。複合介在物は、電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)を用い、複合介在物を面分析したマッピング画像から、MnS面積率および複合介在物の界面におけるMnSの割合を測定した。より具体的には、MnS面積率は、複合介在物全体の断面積と複合介在物全体に占めるMnS部分の断面積とを画像から測定することにより算出した。複合介在物の界面におけるMnS割合は、複合介在物中のTi酸化物の周長とそのTi酸化物に接するMnS界面の長さとを画像から測定することにより算出した。なお、測定のばらつきを少なくするため、MnS面積率および複合介在物の界面におけるMnSの割合は、各供試材につき20個ずつEPMAによる分析を行い、平均値を算出することにより求めた。結果を表1に示す。
<Calculation of MnS area ratio in cross section of composite inclusion>
<Calculation of MnS ratio at interface of composite inclusion>
As the test piece for analyzing the composite inclusions, a sample taken from a tt portion when the plate thickness of the test material was t was used. For the composite inclusions, the area ratio of MnS and the ratio of MnS at the interface of the composite inclusions were measured from a mapping image obtained by plane analysis of the composite inclusions using an electron probe microanalyzer (EPMA). More specifically, the MnS area ratio was calculated by measuring the cross-sectional area of the entire composite inclusion and the cross-sectional area of the MnS portion occupying the entire composite inclusion from an image. The MnS ratio at the interface of the composite inclusion was calculated by measuring the peripheral length of the Ti oxide in the composite inclusion and the length of the MnS interface in contact with the Ti oxide from an image. In order to reduce the variation in the measurement, the MnS area ratio and the ratio of MnS at the interface of the composite inclusion were determined by analyzing 20 pieces of each test material by EPMA and calculating an average value. Table 1 shows the results.

<複合介在物の個数密度の算出>
複合介在物の個数は、SEM−EDXを組み合わせた自動介在物分析装置により行い、検出された複合介在物の形状測定データから、粒径が0.5〜5.0μmの範囲である複合介在物の個数を算出することにより、個数密度を算出した。結果を表1に示す。
<Calculation of number density of composite inclusion>
The number of composite inclusions was determined by an automatic inclusion analyzer combining SEM-EDX, and from the shape measurement data of the detected composite inclusions, the composite inclusions having a particle size in the range of 0.5 to 5.0 μm were determined. , The number density was calculated. Table 1 shows the results.

Figure 0006662174
Figure 0006662174

<引張試験>
作成した供試材の板厚をtとするときの1/4t部よりJIS 4号引張試験片を採取し、室温にて引張試験を実施し、圧延母材の降伏応力(YP)および引張強度(TS)を測定した。結果を表2に示す。
<Tensile test>
A JIS No. 4 tensile test piece was sampled from a 1/4 t portion where the thickness of the prepared test material is t, and a tensile test was performed at room temperature. The yield stress (YP) and tensile strength of the rolled base material (TS) was measured. Table 2 shows the results.

<CTOD試験>
作成した供試材からCTOD試験用の試験片をn=3で採取した。各試験片に開先加工を施し、サブマージアーク溶接(SAW)にて入熱5.0kJ/mmにて多層溶接を行った。作成した溶接継手のHAZにノッチ加工を施し、試験温度−40℃でBS7448規格準拠にて、CTOD試験を行った。試験結果の良否は、下記の基準に基づいて判定した。下記の基準のうち、判定が◎または○であった試験片を合格とした。結果を表2に示す。
◎:3本の試験片がすべてゲージオーバー
○:3本の試験片のうち、0〜2本がゲージオーバー、かつ、ゲージオーバーでない試験片すべてのCTOD値が0.4mm以上
×:3本の試験片のうち、1本以上の試験片のCTOD値が0.4mm未満
<CTOD test>
A test piece for CTOD test was collected from the prepared test material at n = 3. Each test piece was subjected to groove processing, and multi-layer welding was performed by submerged arc welding (SAW) at a heat input of 5.0 kJ / mm. Notch processing was performed on the HAZ of the created welded joint, and a CTOD test was performed at a test temperature of −40 ° C. in accordance with the BS7448 standard. The quality of the test results was determined based on the following criteria. Of the following criteria, a test piece with a judgment of ◎ or ○ was judged to be acceptable. Table 2 shows the results.
◎: All three test pieces are over-gauge :: Of the three test pieces, 0 to 2 are over-gauge and not over-gauge, all CTOD values are 0.4 mm or more ×: 3 CTOD value of one or more test specimens is less than 0.4 mm

なお、ゲージオーバーとは、取り付けたクリップゲージが限界まで開ききることをいう。また、通常要求される−40℃における継手のCTOD特性は、CTOD値が0.4mm以上であるため、CTOD値の基準を0.4mmとした。   Note that gauge over means that the attached clip gauge is fully opened to the limit. Further, the CTOD value of the joint at -40 ° C., which is normally required, is 0.4 mm or more because the CTOD value is 0.4 mm or more.

Figure 0006662174
Figure 0006662174

実施例1〜31は、本発明で規定される要件をすべて満たすため、CTOD試験の結果が合格であった。   In Examples 1 to 31, the results of the CTOD test passed since all the requirements defined in the present invention were satisfied.

実施例9は、CTOD試験結果は合格であるものの、C含有量が本発明で規定された下限値に近かったため、YPおよびTSが低位であった。   In Example 9, although the CTOD test result passed, the YP and TS were low because the C content was close to the lower limit specified in the present invention.

実施例10は、CTOD試験結果は合格であるものの、Si含有量が本発明で規定された下限値に近かったため、YPおよびTSが低位であった。   In Example 10, although the CTOD test result passed, the YP and TS were low because the Si content was close to the lower limit specified in the present invention.

実施例11は、CTOD試験結果は合格であるものの、Mn含有量が本発明で規定された下限値に近かったため、YPおよびTSが低位であった。   In Example 11, although the CTOD test result passed, the YP and TS were low because the Mn content was close to the lower limit specified in the present invention.

実施例13は、S含有量が本発明で規定された下限値に近かったため、MnS複合量が減少し、複合介在物の断面におけるMnS面積率および複合介在物の界面におけるMnS割合が低下した。その結果、CTOD試験において、試験片が1本だけゲージオーバーではなかった。   In Example 13, since the S content was close to the lower limit specified in the present invention, the MnS composite amount decreased, and the MnS area ratio in the cross section of the composite inclusion and the MnS ratio in the interface of the composite inclusion decreased. As a result, in the CTOD test, only one test piece did not exceed the gauge.

実施例14は、Ni含有量が本発明で規定された下限値に近かったため、靭性が低下した。その結果、CTOD試験において、試験片が1本だけゲージオーバーではなかった。   In Example 14, since the Ni content was close to the lower limit specified in the present invention, the toughness was reduced. As a result, in the CTOD test, only one test piece did not exceed the gauge.

実施例15は、Ti含有量が本発明で規定された下限値に近かったため、複合介在物の個数密度が低かった。その結果、CTOD試験において、試験片が1本だけゲージオーバーではなかった。   In Example 15, the number content of the composite inclusion was low because the Ti content was close to the lower limit specified in the present invention. As a result, in the CTOD test, only one test piece did not exceed the gauge.

実施例16は、O含有量が本発明で規定された下限値に近かったため、複合介在物の個数密度が低かった。その結果、CTOD試験において、試験片が1本だけゲージオーバーではなかった。   In Example 16, since the O content was close to the lower limit specified in the present invention, the number density of the composite inclusion was low. As a result, in the CTOD test, only one test piece did not exceed the gauge.

実施例17は、C含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、硬質組織が増加した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 17, since the C content was close to the upper limit specified in the present invention, the hard structure increased. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例18は、Si含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、硬質組織が増加した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 18, since the Si content was close to the upper limit specified in the present invention, the hard structure was increased. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例19は、Mn含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、偏析が生じた。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 19, segregation occurred because the Mn content was close to the upper limit specified in the present invention. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例20は、P含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、偏析により靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 20, since the P content was close to the upper limit specified in the present invention, the toughness was reduced due to segregation. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例21は、S含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、偏析により靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 21, since the S content was close to the upper limit specified in the present invention, the toughness was reduced due to segregation. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例22は、Ni含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、粒内変態フェライト生成が抑制されることにより靱性が低下した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 22, since the Ni content was close to the upper limit specified in the present invention, the formation of intragranular transformed ferrite was suppressed and the toughness was reduced. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例23は、Ti含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、TiC等の炭化物が増加することにより、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 23, since the Ti content was close to the upper limit specified in the present invention, the toughness was reduced due to an increase in carbides such as TiC. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例24は、Al含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、粒内フェライト生成核となる介在物が減少し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 24, since the Al content was close to the upper limit specified in the present invention, inclusions serving as nuclei for forming intragranular ferrite were reduced, and as a result, toughness was lowered. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例25は、N含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、TiNが増加し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 25, since the N content was close to the upper limit specified in the present invention, TiN was increased, and as a result, toughness was reduced. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例26は、O含有量が本発明で規定された上限値に近かったため、粗大な酸化物が増加することにより、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、すべての試験片がゲージオーバーではなかったものの、CTOD値は0.4mm以上となった。   In Example 26, since the O content was close to the upper limit specified in the present invention, the toughness was reduced due to an increase in coarse oxides. Therefore, in the CTOD test, all the test pieces were not over-gauge, but the CTOD value was 0.4 mm or more.

実施例27は、Cu含有量が本発明で規定された範囲内であるため、CTOD試験結果は合格であったものの、靭性が比較的低位であった。   In Example 27, since the Cu content was within the range specified in the present invention, the CTOD test result passed, but the toughness was relatively low.

実施例28は、Cr含有量が本発明で規定された範囲内であるため、CTOD試験結果は合格であったものの、靭性が比較的低位であった。   In Example 28, since the Cr content was within the range specified by the present invention, the CTOD test result passed, but the toughness was relatively low.

実施例29は、Mo含有量が本発明で規定された範囲内であるため、CTOD試験結果は合格であったものの、靭性が比較的低位であった。   In Example 29, since the Mo content was within the range specified in the present invention, the CTOD test result passed, but the toughness was relatively low.

実施例30は、V含有量が本発明で規定された範囲内であるため、CTOD試験結果は合格であったものの、靭性が比較的低位であった。   In Example 30, since the V content was within the range specified by the present invention, the CTOD test result passed, but the toughness was relatively low.

実施例31は、Nb含有量が本発明で規定された範囲内であるため、CTOD試験結果は合格であったものの、靭性が比較的低位であった。   In Example 31, since the Nb content was within the range specified in the present invention, the CTOD test result passed, but the toughness was relatively low.

比較例1は、C含有量が本発明で規定された範囲外であるため、硬質組織が増加し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 1, since the C content was outside the range specified in the present invention, the hard structure increased, and as a result, the toughness decreased. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例2は、Si含有量が本発明に規定された範囲外であるため、硬質組織が増加し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 2, since the Si content was outside the range specified in the present invention, the hard structure was increased, and as a result, the toughness was reduced. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例3は、Mn含有量が本発明に規定された範囲外であるため、偏析が増加し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 3, since the Mn content was outside the range specified in the present invention, segregation increased, and as a result, toughness decreased. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例4は、Ni含有量が本発明に規定された範囲外であるため、マトリックス靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 4, since the Ni content was outside the range specified in the present invention, the matrix toughness was reduced. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例5は、Ti含有量が本発明に規定された範囲外であるため、粗大なTiCが増加することにより、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 5, since the Ti content was out of the range specified in the present invention, the toughness decreased due to an increase in coarse TiC. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例6は、Al含有量が本発明に規定された範囲外であるため、粗大なAl増加により、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。 In Comparative Example 6, since the Al content was outside the range specified in the present invention, the toughness was lowered due to coarse Al 2 O 3 increase. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例7は、N含有量が本発明に規定された範囲外であるため、粗大なTiNの凝集が起こり、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 7, since the N content was outside the range specified in the present invention, coarse aggregation of TiN occurred, and as a result, the toughness was reduced. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例8は、O含有量が本発明に規定された範囲外であるため、粗大な酸化物が増加し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 8, since the O content was outside the range specified in the present invention, coarse oxides increased, and as a result, toughness was reduced. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例9は、Cu含有量が本発明に規定された範囲外であるため、強度が上昇し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 9, since the Cu content was outside the range specified in the present invention, the strength was increased, and as a result, the toughness was decreased. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例10は、Cr含有量が本発明に規定された範囲外であるため、強度が上昇し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 10, since the Cr content was out of the range specified in the present invention, the strength was increased, and as a result, the toughness was decreased. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例11は、Mo含有量が本発明に規定された範囲外であるため、強度が上昇し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 11, since the Mo content was outside the range specified in the present invention, the strength was increased, and as a result, the toughness was decreased. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例12は、V含有量が本発明に規定された範囲外であるため、強度が上昇したことに加え、VCが多く析出された。その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 12, since the V content was outside the range specified in the present invention, in addition to the increase in strength, a large amount of VC was precipitated. As a result, toughness decreased. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

比較例13は、Nb含有量が本発明に規定された範囲外であるため、NbCが多く析出し、その結果、靭性が低下した。そのため、CTOD試験において、CTOD値が0.4mm未満の試験片があった。   In Comparative Example 13, since the Nb content was outside the range specified in the present invention, a large amount of NbC was precipitated, and as a result, the toughness was reduced. Therefore, in the CTOD test, there was a test piece having a CTOD value of less than 0.4 mm.

本発明によれば、大入熱溶接時において、HAZの低温靭性に優れた厚鋼板を提供することができる。したがって、本発明の厚鋼板は、海洋構造物などの溶接構造物、特に、板厚が50〜100mmの厚鋼板に好適に用いることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thick steel plate excellent in the low temperature toughness of HAZ at the time of large heat input welding can be provided. Therefore, the steel plate of the present invention can be suitably used for a welded structure such as an offshore structure, in particular, a steel plate having a thickness of 50 to 100 mm.

Claims (2)

板厚が50〜100mmの厚鋼板であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.01〜0.10%、
Si:0.10〜0.25%、
Mn:1.00〜2.50%、
P:0.0100%以下、
S:0.0010〜0.0100%、
Ti:0.005〜0.030%、
Al:0.003%以下、
Ni:0.50〜1.50%、
O:0.0010〜0.0050%、
N:0.0100%以下、
Cu:0〜0.50%、
Cr:0〜0.50%、
Mo:0〜0.50%、
V:0〜0.10%、
Nb:0〜0.05%、ならびに、
残部:Feおよび不純物であり、かつ、
鋼中に、Ti酸化物の周囲にMnSが存在する複合介在物を含み、
前記複合介在物の断面における前記MnSの面積率が、10%以上90%未満であり、
前記複合介在物の界面における前記MnSの割合が、10%以上であり、
粒径0.5〜5.0μmの前記複合介在物の個数密度が、10〜100個/mmであり、かつ、
下記(i)式から求められるXが0.04〜9.70である、厚鋼板。
Figure 0006662174
ただし、前記(i)式中、各記号の意味は次の通りである。
Ti_TiO(質量%):全Ti含有量のうち、Ti酸化物となるTi量
O(質量%):鋼中のO含有量
Mn_MnS(質量%):全Mn含有量のうち、MnSとなるMn量
R1(%):複合介在物の断面におけるMnSの面積率の平均値
R2(%):複合介在物の界面におけるMnSの割合の平均値
A steel plate having a thickness of 50 to 100 mm,
Chemical composition in mass%
C: 0.01 to 0.10%,
Si: 0.10 to 0.25%,
Mn: 1.00 to 2.50%,
P: 0.0100% or less,
S: 0.0010 to 0.0100%,
Ti: 0.005 to 0.030%,
Al: 0.003% or less,
Ni: 0.50 to 1.50%,
O: 0.0010 to 0.0050%,
N: 0.0100% or less,
Cu: 0 to 0.50%,
Cr: 0 to 0.50%,
Mo: 0 to 0.50%,
V: 0 to 0.10%,
Nb: 0 to 0.05%, and
The balance: Fe and impurities, and
In the steel, including a composite inclusion in which MnS exists around the Ti oxide,
An area ratio of the MnS in a cross section of the composite inclusion is 10% or more and less than 90%,
The ratio of the MnS at the interface of the composite inclusion is 10% or more;
The number density of the composite inclusions having a particle size of 0.5 to 5.0 μm is 10 to 100 / mm 2 , and
A thick steel plate wherein X obtained from the following formula (i) is 0.04 to 9.70.
Figure 0006662174
However, in the above formula (i), the meaning of each symbol is as follows.
Ti_TiO (mass%): Ti content of Ti oxide in total Ti content O (mass%): O content in steel Mn_MnS (mass%): Mn content of MnS in total Mn content R1 (%): average value of MnS area ratio in cross section of composite inclusion R2 (%): average value of MnS ratio at interface of composite inclusion
前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.25〜0.5%、
Cr:0.01〜0.5%、
Mo:0.01〜0.5%、
V:0.03〜0.1%、および、
Nb:0.01〜0.05%、
から選択される1種以上を含有する、請求項1に記載の厚鋼板。
The chemical composition is expressed in mass%;
Cu: 0.25 to 0.5%,
Cr: 0.01-0.5%,
Mo: 0.01-0.5%,
V: 0.03 to 0.1%, and
Nb: 0.01-0.05%,
The thick steel plate according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of:
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