JP7201136B1 - Steel sheet pile and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

高強度かつ高靭性である鋼矢板を、安定的にかつ高い生産性を以て提供する。該鋼矢板は、所定の成分組成と、フェライトの面積分率が70%以上および島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であるミクロ組織と、フェライトの面積分率が70%以上および島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であり、粒径が10nm以下であるV炭窒化物、Nb炭窒化物並びに、VおよびNb複合炭窒化物の合計面積率が2.6%以上であり、所定の粒径d(nm)を有するV炭窒化物、Nb炭窒化物およびそれら複合析出物の面積率が0.3%以上であるミクロ組織と、を有し、前記フェライトの平均粒径が15μm以下かつ最大粒径が40μm以下であるものとする。To stably provide high-strength and high-toughness steel sheet piles with high productivity. The steel sheet pile has a predetermined chemical composition, a microstructure having a ferrite area fraction of 70% or more and an island martensite area fraction of 1.0% or less, and a ferrite area fraction of 70% or more and Total area ratio of V carbonitride, Nb carbonitride, and V and Nb composite carbonitride having an area ratio of island martensite of 1.0% or less and a grain size of 10 nm or less is 2.6% and a microstructure in which the area ratio of V carbonitride, Nb carbonitride, and composite precipitates thereof having a predetermined grain size d (nm) is 0.3% or more, and the ferrite The average particle size is 15 μm or less and the maximum particle size is 40 μm or less.

Description

本発明は、土木、建築分野において、永久構造物あるいは仮設構造物に適用される鋼矢板及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel sheet pile applied to permanent or temporary structures in the fields of civil engineering and construction, and a method for manufacturing the same.

鋼矢板は、岸壁や土留めに用いられる場合に高い負荷を受けることから、高い強度や靭性が要求される。例えば、降伏強度(以下、YPとする)が290MPa以上、さらには390MPa以上の鋼矢板が用いられる。より一層厳しい環境下では、YP440MPa以上の強度を有する鋼矢板が必須となる場合がある。 Steel sheet piles are required to have high strength and toughness because they are subjected to high loads when used for quays and earth retaining walls. For example, a steel sheet pile having a yield strength (hereinafter referred to as YP) of 290 MPa or more, and further 390 MPa or more is used. Steel sheet piles having a strength of YP440 MPa or more may be essential under even more severe environments.

高強度でかつ高靭性である鋼材製品を製造する際、合金元素の添加やオーステナイトの未再結晶温度域での圧延が一般的な手法になる。ところが、複雑な形状を有する鋼矢板の製造では、成形性の観点からより変形抵抗の小さい高温での圧延・成形が志向されるとともに、変形抵抗を上昇させ得る合金の添加が制限されることがある。 Addition of alloying elements and rolling in the non-recrystallization temperature range of austenite are common methods for manufacturing high-strength and high-toughness steel products. However, in the production of steel sheet piles with complicated shapes, from the standpoint of formability, rolling and forming at high temperatures with lower deformation resistance are preferred, and addition of alloys that can increase deformation resistance is restricted. be.

鋼矢板のJIS規格(SYW)では、0℃でのシャルピー吸収エネルギーについて規定されているものの、日本の寒冷期など0℃を下回る環境下でも鋼矢板は用いられるため、今後は更なる高靭性の鋼矢板が要求されることが予想される。 Although the JIS standard (SYW) for steel sheet piles stipulates the Charpy absorbed energy at 0°C, steel sheet piles are used even in environments below 0°C, such as during the cold season in Japan. It is expected that steel sheet piles will be required.

以上の背景の下、高強度かつ高靭性である鋼矢板の研究開発が行われている。
すなわち、特許文献1には、Nbを0.05%超添加した成分組成とすることによりYP440MPa以上でありかつ高靭性とした、鋼矢板の提案がなされている。
Under the above background, research and development of high-strength and high-toughness steel sheet piles are being conducted.
That is, Patent Document 1 proposes a steel sheet pile having a YP of 440 MPa or more and high toughness by adding more than 0.05% of Nb to the composition.

特許文献2では、VとともにNbを0.030%以上添加する成分組成とし、1000℃以下での圧下率を制御することによって、フェライトの平均粒径や島状マルテンサイトの面積率および析出物の個数密度を適正化してYP440MPa以上でありかつ高靭性とした、鋼矢板について提案がなされている。 In Patent Document 2, the component composition is such that 0.030% or more of Nb is added together with V, and the rolling reduction at 1000° C. or less is controlled to reduce the average grain size of ferrite, the area ratio of island-shaped martensite, and the precipitates. Proposals have been made for steel sheet piles having a YP of 440 MPa or more and high toughness by optimizing the number density.

特許文献3では、Cが0.005~0.030%の低炭素鋼にNbおよびBを添加する成分組成とし、高強度、高靭性および水中溶接性に優れた鋼矢板について提案がなされている。 Patent Document 3 proposes a steel sheet pile having a chemical composition in which Nb and B are added to a low carbon steel containing 0.005 to 0.030% C, and which has high strength, high toughness, and excellent underwater weldability. .

また、特許文献4では、VあるいはNbを1種または2種を添加する成分組成とし、900℃以下すなわち未再結晶温度域における圧下率を制御し、圧延終了後加速冷却を行うことで高靭性とした、鋼矢板の提案がなされている。 In addition, in Patent Document 4, a component composition in which one or two types of V or Nb are added is used, the reduction ratio in the non-recrystallization temperature range is controlled at 900 ° C. or less, and accelerated cooling is performed after the completion of rolling to achieve high toughness. Steel sheet piles have been proposed.

一方で、特許文献5では、不可避的不純物中のNbを0.005%以下に制限することでYP340MPa以上でありかつ高靭性とした、鋼矢板の提案がなされている。 On the other hand, Patent Document 5 proposes a steel sheet pile having a YP of 340 MPa or more and high toughness by limiting Nb in the inevitable impurities to 0.005% or less.

特許文献6および7では、熱間圧延中あるいは圧延終了後所定の箇所を水冷することでYP440MPa以上でありかつvTrsが-10℃以下である鋼矢板の提案がなされている。 Patent Documents 6 and 7 propose a steel sheet pile having a YP of 440 MPa or more and a vTrs of −10° C. or less by water-cooling a predetermined portion during or after hot rolling.

特開2018-83963号公報JP 2018-83963 A 特開2018-90845号公報JP 2018-90845 A 特開2000-17378号公報JP-A-2000-17378 特開2006-249513号公報JP 2006-249513 A 特開2002-294392号公報JP-A-2002-294392 特開2007-332414号公報JP 2007-332414 A 特開2008-221318号公報JP 2008-221318 A

特許文献1、2に記載の技術は、Nbを0.030%以上添加した成分組成とすることで高強度かつ高靭性である鋼矢板としているが、固溶あるいは析出状態に限らずNbは熱間圧延時の変形抵抗を上昇させる傾向があり、熱間圧延時の形状制御を厳密に行う必要がある。 In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, steel sheet piles having high strength and high toughness are obtained by adding 0.030% or more of Nb to the composition. It tends to increase the deformation resistance during hot rolling, and it is necessary to strictly control the shape during hot rolling.

特許文献3に記載の技術では、C量が0.005~0.030%と低い成分組成であるため、鋼の溶製時における脱炭工程が長くなり、精錬過程での生産性が低いという問題がある。 In the technique described in Patent Document 3, the amount of C is as low as 0.005 to 0.030%, so the decarburization process during steel smelting takes a long time, and the productivity in the refining process is low. There's a problem.

また、特許文献4に記載の技術では、高靭性の鋼矢板を得るために未再結晶温度域の圧下率が20%以上必要であり、熱間圧延時の形状制御が厳密である必要があるとともに、圧延終了後に所定部分の加速冷却が必要となるため、曲がりや反りなどの形状変化が不可避であることが問題である。 In addition, in the technique described in Patent Document 4, in order to obtain a steel sheet pile with high toughness, the rolling reduction in the non-recrystallization temperature range must be 20% or more, and the shape control during hot rolling must be strict. In addition, since accelerated cooling of a predetermined portion is required after completion of rolling, there is a problem that shape change such as bending and warping is unavoidable.

一方で、特許文献5に記載の技術では、圧延温度や最終パスの圧下率を制限することでオーステナイトの完全再結晶を促進し、また均一な組織を得ることでYP340MPa以上でありかつ高靭性とした、鋼矢板の提案がなされているが、YPは440MPa未満であり、さらなるYPの向上が求められている。 On the other hand, the technique described in Patent Document 5 promotes complete recrystallization of austenite by limiting the rolling temperature and the rolling reduction of the final pass, and by obtaining a uniform structure, a YP of 340 MPa or more and high toughness. However, the YP is less than 440 MPa, and further improvement of YP is required.

特許文献6または7に記載の技術では、YP440MPa以上でありかつvTrsが-10℃以下である鋼矢板を得るためには所定部分の水冷が必須となるため、曲がりや反りなどの形状変化が不可避であることが問題である。 In the technique described in Patent Document 6 or 7, in order to obtain a steel sheet pile having a YP of 440 MPa or more and a vTrs of −10° C. or less, water cooling of a predetermined portion is essential, so shape changes such as bending and warping are unavoidable. The problem is that

本発明は、上述の課題を解決するものであり、高強度かつ高靭性である鋼矢板を、安定的にかつ高い生産性を以て提供することを目的とする。ここに、高強度であるとは、例えばYPが440MPa以上であることを指し、また高靭性であるとは、延性破面率が50%となる破面遷移温度(以下、vTrsとする)が-10℃以下であることを指す。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide steel sheet piles with high strength and high toughness stably and with high productivity. Here, high strength means that YP is 440 MPa or more, and high toughness means that the fracture surface transition temperature (hereinafter referred to as vTrs) at which the ductile fracture surface ratio becomes 50% is -10°C or less.

高靭性を確保するためには、結晶粒の微細化による破壊単位の減少が有効な手段である。結晶粒の微細化の手段のひとつとして、旧オーステナイト粒内あるいは粒界に存在する析出物をフェライトの生成核として用いることで結晶粒の微細化を図る方法がある。本発明者らは、析出物による結晶粒の微細化についてメカニズムを調査したところ、析出物がフェライト粒の微細化に寄与するには、析出物が一定以上の粒径を有する必要のあることがわかった。また、その臨界粒径はフェライト変態開始温度の低下に伴って減少する傾向にあることが分かった。 Reducing the number of fracture units by refining grains is an effective means of ensuring high toughness. As one means for refining crystal grains, there is a method for refining crystal grains by using precipitates present in prior austenite grains or at grain boundaries as ferrite generation nuclei. The present inventors investigated the mechanism of grain refinement by precipitates, and found that the precipitates must have a certain grain size or more in order for the precipitates to contribute to the refinement of ferrite grains. have understood. It was also found that the critical grain size tends to decrease as the ferrite transformation initiation temperature decreases.

また、高強度を確保するためには、析出物による析出分散強化が有効な手段のひとつであり、析出物の粒径は同一面積率を仮定すると析出物の粒径が微細なほど強度上昇は顕著となる。 In order to secure high strength, precipitation dispersion strengthening by precipitates is one of the effective means. become conspicuous.

高靭性を確保するためには一定以上の粒径を有する析出物が必要である一方で、高強度を確保するためには微細な析出物が有効である。これら二つは二律背反の関係にあり、従来では析出物を活用することにより高強度と高靭性を両立するのは困難であった。このことを解決するには、加速冷却によるフェライト変態開始温度の低下が一案であるが、曲がりや反りを生じる可能性があるので好ましくない。また、未再結晶温度域での圧延を積極的に行うことも有効な手段のひとつであるが、形状制御を厳密に行う必要がある。 In order to secure high toughness, precipitates having a certain grain size or more are necessary, while fine precipitates are effective in securing high strength. These two are in an antinomic relationship, and conventionally it has been difficult to achieve both high strength and high toughness by utilizing precipitates. One way to solve this problem is to lower the ferrite transformation starting temperature by accelerated cooling, but this is not preferable because it may cause bending or warping. Further, positive rolling in the non-recrystallization temperature range is one of the effective means, but it is necessary to strictly control the shape.

ところで、析出物による結晶粒の微細化を図るうえで、Vを含む成分組成とすることが有効である。すなわち、VはV炭窒化物として比較的高温域でオーステナイト中に析出するとともにフェライトと整合界面を有するため、フェライトの生成核としての寄与度が大きいことが特徴である。また、高強度を確保するためには、Nbを含む成分組成とすることが有効である。すなわち、Nbは主に歪誘起によりNb炭窒化物としてオーステナイト中に数nmオーダーの粒径で微細に析出するため、析出物による分散強化が期待される。 By the way, it is effective to use a component composition containing V in order to refine crystal grains by precipitates. That is, V precipitates in austenite as V carbonitride in a relatively high temperature range and has a coherent interface with ferrite, so it is characterized in that it greatly contributes to the formation of ferrite nuclei. Moreover, in order to ensure high strength, it is effective to use a component composition containing Nb. That is, since Nb finely precipitates in austenite as Nb carbonitrides with grain sizes on the order of several nanometers mainly due to strain induction, dispersion strengthening by the precipitates is expected.

これらを踏まえて、本発明者らは、VとNbを複合添加する成分組成とし、析出物の制御を行うべくVとNbの成分組成比について検討を行った。その結果、V炭窒化物あるいはVとNbとの複合炭窒化物をフェライトの生成核として用いることによる結晶粒の微細化と、析出物による分散強化とを両立するには、VとNbの成分組成比に適正な範囲があることを見出した。 Based on these facts, the present inventors made a component composition in which V and Nb are added in combination, and investigated the component composition ratio of V and Nb in order to control precipitates. As a result, in order to achieve both refinement of crystal grains by using V carbonitrides or composite carbonitrides of V and Nb as ferrite nuclei and dispersion strengthening by precipitates, the components of V and Nb It was found that there is an appropriate range for the composition ratio.

また、VとNbの成分組成比の適正化のみでは不十分であり、高い生産性を確保するとともに高強度並びに高靭性を確保しうる圧延条件を検討したところ、未再結晶温度域直上での圧延を効果的に行うことが有効であることが分かった。すなわち、Nb炭窒化析出物あるいはVとNbとの複合炭窒化物を歪誘起により析出させることが肝要である。これにより、従来のような広い温度域にわたる圧延条件の制約やオーステナイトの未再結晶温度域での圧下率(以下、CR率ともいう)の緩和が可能となるとともに、曲がりや反りの発生に影響を及ぼす加速冷却を行う必要がなくなる。 In addition, just optimizing the component composition ratio of V and Nb is not enough, and when we examined rolling conditions that can ensure high productivity and high strength and high toughness, we found that It has been found that effective rolling is effective. That is, it is important to precipitate Nb carbonitride precipitates or composite carbonitrides of V and Nb by strain induction. This makes it possible to relax the restrictions on rolling conditions over a wide temperature range as in the past and the reduction rate (hereinafter also referred to as the CR rate) in the non-recrystallization temperature range of austenite, and also affects the occurrence of bending and warping. There is no need to perform accelerated cooling that affects the

本発明者らは、V析出物およびNb析出物、さらにはそれらの複合析出物について、強度、靭性を効果的に向上させるためには、強度上昇に寄与し得る微細な粒径の析出物とフェライトの生成核として寄与し得る粗大な粒径の析出物について、一定以上の面積率が必要であることを見出した。 In order to effectively improve the strength and toughness of V precipitates, Nb precipitates, and composite precipitates thereof, the present inventors have found that fine particle size precipitates that can contribute to an increase in strength It has been found that a certain or more area ratio is required for precipitates with coarse grains that can contribute to the formation of ferrite nuclei.

以上より、本発明者らは、V炭窒化物、Nb炭窒化物またはそれらの複合析出物による分散強化や組織の均一な微細化によって、YP440MPa以上という高強度であり、vTrsが-10℃以下という高靭性である、鋼矢板を提供するための方途を見出した。本発明の要旨は、以下に示すとおりである。 From the above, the present inventors have found that due to dispersion strengthening and uniform refinement of the structure by V carbonitride, Nb carbonitride, or composite precipitates thereof, high strength of YP440 MPa or more and vTrs of -10 ° C. or less We have found a way to provide a steel sheet pile with a high toughness. The gist of the present invention is as follows.

1.質量%で、
C:0.05~0.18%、
Si:0.05~0.55%、
Mn:1.00~1.65%、
sol.Al:0.080%以下、
V:0.005~0.250%、
Nb:0.005%以上0.030%未満および
N:0.0010~0.0060%
を下記式(1)を満足する範囲で含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、該不可避的不純物としてのP、SおよびBは、P:0.025%以下、S:0.020%以下およびB:0.0003%以下である成分組成と、
フェライトの面積分率が70%以上および島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であり、粒径が10nm以下であるV炭窒化物、Nb炭窒化物並びにVおよびNb複合炭窒化物の合計面積率が2.6%以上であり、下記式(2)を満足する粒径d(nm)を有するV炭窒化物、Nb炭窒化物並びにVおよびNb複合析出物の合計面積率が0.30%以上であるミクロ組織と、を有し、
前記フェライトの平均粒径が15μm以下かつ最大粒径が40μm以下であり、
降伏強度が440MPa以上かつvTrsが-10℃以下である、鋼矢板。

-0.010≦[%Nb]-0.1[%V]≦0.020 ・・・(1)
ここで、[%V]、[%Nb]はそれぞれ、鋼中のVおよびNbの含有量(質量%)である。
d≧5[(Ae-Ar)/Ae]-0.63 ・・・(2)
ここで、Ae:平衡変態時のフェライト変態開始温度(℃)
Ar:冷却時のフェライト変態開始温度(℃)
1. in % by mass,
C: 0.05 to 0.18%,
Si: 0.05 to 0.55%,
Mn: 1.00-1.65%,
sol. Al: 0.080% or less,
V: 0.005 to 0.250%,
Nb: 0.005% or more and less than 0.030% and N: 0.0010 to 0.0060%
in a range that satisfies the following formula (1), the balance being Fe and unavoidable impurities, and P, S and B as the unavoidable impurities are: P: 0.025% or less, S: 0.020 % or less and B: 0.0003% or less,
V carbonitride, Nb carbonitride, and V and Nb composite carbonitride having a ferrite area fraction of 70% or more, an island martensite area fraction of 1.0% or less, and a grain size of 10 nm or less is 2.6% or more, and the total area ratio of V carbonitride, Nb carbonitride, and V and Nb composite precipitates having a grain size d (nm) that satisfies the following formula (2) is a microstructure that is greater than or equal to 0.30%;
The ferrite has an average grain size of 15 μm or less and a maximum grain size of 40 μm or less,
A steel sheet pile having a yield strength of 440 MPa or more and a vTrs of -10°C or less.
Note -0.010 ≤ [% Nb] - 0.1 [% V] ≤ 0.020 (1)
Here, [%V] and [%Nb] are the contents (% by mass) of V and Nb in the steel, respectively.
d≧5[(Ae 3 −Ar 3 )/Ae 3 ] −0.63 (2)
Here, Ae 3 : Ferrite transformation start temperature (°C) during equilibrium transformation
Ar 3 : ferrite transformation start temperature during cooling (°C)

なお、上記のAeおよびArは、それぞれ以下に示す式(3)および(4)に従って求められる。

Figure 0007201136000001
Ar=910-310[%C]-80[%Mn]-20[%Cu]-15[%Cr]-55[%Ni]-80[%Mо] ・・・(4)
ここで、[%C]、[%Si]、[%Mn]、[%Cu]、[%Cr]、[%Ni]および[%Mо]はそれぞれ、鋼中のC、Si、Mn、Cu、Cr、NiおよびMoの含有量(質量%)である。The above Ae 3 and Ar 3 are obtained according to the following equations (3) and (4), respectively.
Figure 0007201136000001
Ar 3 =910-310[%C]-80[%Mn]-20[%Cu]-15[%Cr]-55[%Ni]-80[%Mo] (4)
Here, [%C], [%Si], [%Mn], [%Cu], [%Cr], [%Ni] and [%Mo] are respectively C, Si, Mn, Cu , Cr, Ni and Mo contents (% by mass).

2.前記成分組成は、さらに質量%で、
Cu:0.50%以下、
Ni:0.50%以下、
Cr:0.50%以下、
Mo:0.30%以下、
Ca:0.0050%以下、
Ti:0.025%以下および
REM:0.005%以下
のうちの1種または2種以上を含有する、前記1に記載の鋼矢板。
2. The component composition is further mass %,
Cu: 0.50% or less,
Ni: 0.50% or less,
Cr: 0.50% or less,
Mo: 0.30% or less,
Ca: 0.0050% or less,
2. The steel sheet pile according to 1 above, containing one or more of Ti: 0.025% or less and REM: 0.005% or less.

3.前記1または2に記載の成分組成を有する鋼素材を1200℃~1350℃に加熱し、粗圧延、中間圧延および仕上圧延を含む熱間圧延を、900℃~1000℃における累積圧下率が20%以上、オーステナイトの未再結晶温度域での圧下率が10%以上20%未満および前記中間圧延の終了温度が650℃~900℃として行う、降伏強度が440MPa以上かつvTrsが-10℃以下である鋼矢板の製造方法。 3. A steel material having the chemical composition described in 1 or 2 above is heated to 1200° C. to 1350° C. and subjected to hot rolling including rough rolling, intermediate rolling and finish rolling at a cumulative rolling reduction of 20% at 900° C. to 1000° C. As described above, the rolling reduction in the austenite non-recrystallization temperature range is 10% or more and less than 20%, and the end temperature of the intermediate rolling is 650 ° C. to 900 ° C., the yield strength is 440 MPa or more and vTrs is -10 ° C. or less. A method for manufacturing steel sheet piles.

本発明によれば、YP440MPa以上およびvTrsが-10℃以下という、高強度かつ高靭性の鋼矢板を、安定的にかつ高い生産性の下に提供できるため、産業上非常に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, high-strength and high-toughness steel sheet piles having a YP of 440 MPa or more and a vTrs of -10° C. or less can be stably provided with high productivity, which is very useful industrially.

鋼矢板の断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of a steel sheet pile. ハット形鋼矢板の熱間圧延工程における代表的な孔型を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a typical caliber in a hot rolling process of a hat-shaped steel sheet pile. 式(2)を満たす析出物の面積率とvTrsとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the area ratio of precipitates satisfying formula (2) and vTrs. 10nm以下のサイズを有する析出物の面積率と降伏強度の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the area ratio of precipitates having a size of 10 nm or less and yield strength.

鋼矢板の形態としては、図1(a)に示すハット形鋼矢板1が典型例であり、その他、図1(b)に示す直線形鋼矢板9もあり、いずれも、図2に示す孔型を介して最終形状が与えられる。この形態や、製造手順について、詳しくは後述する。
<鋼矢板>
以下、本発明の鋼矢板について、その成分組成およびミクロ組織を詳しく述べる。
[成分組成]
先ず、本発明の鋼矢板の成分組成についての限定理由を述べる。なお、以下の説明において各元素の含有量の「%」表示は、特に断らない限り、全て「質量%」を意味する。
また本明細書において、V炭窒化物を「V析出物」又は「V(C,N)」、Nb炭窒化物を「Nb析出物」又は「Nb(C,N)」、VおよびNb複合炭窒化物を「それら(の)複合析出物」又は「(V,Nb)(C,N)」とも表記する。
As a form of the steel sheet pile, the hat-shaped steel sheet pile 1 shown in FIG. 1(a) is a typical example, and there is also the straight steel sheet pile 9 shown in FIG. The final shape is given through a mold. This form and manufacturing procedure will be described later in detail.
<Steel sheet pile>
The chemical composition and microstructure of the steel sheet pile of the present invention will be described in detail below.
[Composition]
First, the reason for limiting the chemical composition of the steel sheet pile of the present invention will be described. In the following description, "%" of the content of each element means "% by mass" unless otherwise specified.
In this specification, V carbonitride is "V precipitate" or "V (C, N)", Nb carbonitride is "Nb precipitate" or "Nb (C, N)", V and Nb composite Carbonitrides are also referred to as "(their) composite precipitates" or "(V,Nb)(C,N)".

C:0.05~0.18%
Cは、鋼中でV、NbおよびNと結合し、V(C,N)、Nb(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)といった炭窒化物として析出し母材の強度と靭性を安定に確保するために必須な元素であり、0.05%以上で添加する必要がある。一方で、0.18%を超えると島状マルテンサイトを含むベイナイトが生成し、島状マルテンサイトの増加により靭性を大きく低下させるとともに、析出物が過剰となって靭性が低下する。そのため、本発明ではC含有量を0.05~0.18%とする。さらに、C含有量は0.10%以上とすることが好ましい。また、C含有量は0.16%以下とすることが好ましい。
C: 0.05-0.18%
C combines with V, Nb and N in steel, precipitates as carbonitrides such as V(C,N), Nb(C,N) or (V,Nb)(C,N), and increases the strength of the base material. Ni is an essential element for stably securing toughness and must be added in an amount of 0.05% or more. On the other hand, if it exceeds 0.18%, bainite containing island-shaped martensite is generated, and the increase in island-shaped martensite significantly reduces the toughness, and excessive precipitates reduce the toughness. Therefore, in the present invention, the C content is made 0.05 to 0.18%. Furthermore, the C content is preferably 0.10% or more. Also, the C content is preferably 0.16% or less.

Si:0.05~0.55%
Siは、固溶強化により母材の強度を高める元素であり、0.05%以上で含有される必要がある。一方で、Si含有量が過剰であると、靭性を低下させる島状マルテンサイトの生成を助長するため、Si含有量を0.55%以下とする。従って、Si含有量を0.05~0.55%とする。さらに、Si含有量は0.10%以上とすることが好ましい。また、Si含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Si: 0.05-0.55%
Si is an element that enhances the strength of the base material by solid solution strengthening, and should be contained in an amount of 0.05% or more. On the other hand, if the Si content is excessive, it promotes the formation of island-shaped martensite that reduces the toughness, so the Si content is made 0.55% or less. Therefore, the Si content should be 0.05 to 0.55%. Furthermore, the Si content is preferably 0.10% or more. Also, the Si content is preferably 0.50% or less.

Mn:1.00~1.65%
Mnは、Si同様、鋼の強度を高める効果のある比較的安価な元素であるため、高強度化には必要な元素である。しかし、Mnの含有量が1.00%未満となると、その効果は小さくなる。一方で、1.65%を超えると、島状マルテンサイトを含む上部ベイナイトの生成を助長し靭性を大きく損ねることになる。そのため、Mn含有量を1.00~1.65%とする。さらに、Mn含有量は1.10%以上とすることが好ましい。また、Mn含有量は1.60%以下とすることが好ましい。
Mn: 1.00-1.65%
Like Si, Mn is a relatively inexpensive element that has the effect of increasing the strength of steel, so it is an element necessary for increasing the strength. However, when the Mn content is less than 1.00%, the effect is reduced. On the other hand, if it exceeds 1.65%, it promotes the formation of upper bainite including island-shaped martensite and greatly impairs the toughness. Therefore, the Mn content is set to 1.00 to 1.65%. Furthermore, the Mn content is preferably 1.10% or more. Also, the Mn content is preferably 1.60% or less.

sol.Al:0.080%以下
Alは、脱酸剤として添加される元素である。しかし、Alの脱酸剤としての効果はsol.Alとして0.080%を超えると飽和するため、sol.Alを0.080%以下とした。下限については特に限定されないが、脱酸のためには0.001%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.003%以上である。また、0.060%以下であることが好ましい。
sol. Al: 0.080% or less Al is an element added as a deoxidizing agent. However, the effect of Al as a deoxidizing agent is sol. Since it is saturated when it exceeds 0.080% as Al, sol. Al is set to 0.080% or less. Although the lower limit is not particularly limited, it is preferably 0.001% or more for deoxidation. More preferably, it is 0.003% or more. Moreover, it is preferable that it is 0.060% or less.

V:0.005~0.250%
Vは、圧延中または冷却中にV(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)としてオーステナイト中に析出してフェライトの核生成サイトとして寄与し、結晶粒を微細化する効果を有する重要な元素である。また、Vは析出物としての分散強化により母材強度を高める役割を有しており、強度と靭性を確保するためには必須の元素である。上述の効果を得るためには、V含有量を0.005%以上とする必要がある。一方で、V含有量が0.250%を超えると、析出脆化を助長し、母材靭性を大きく損ねることになる。そのため、V含有量を0.005~0.250%とする。さらに、V含有量は0.075%以上とすることが好ましい。さらに好ましくは、0.080%超である。また、V含有量は0.200%以下とすることが好ましい。
V: 0.005-0.250%
V precipitates in austenite as V (C, N) or (V, Nb) (C, N) during rolling or cooling, contributes as a ferrite nucleation site, and has the effect of refining crystal grains. is an important element possessing Moreover, V has a role of increasing the strength of the base material by dispersion strengthening as a precipitate, and is an essential element for ensuring strength and toughness. In order to obtain the above effects, the V content must be 0.005% or more. On the other hand, if the V content exceeds 0.250%, it promotes precipitation embrittlement and greatly impairs the toughness of the base material. Therefore, the V content is set to 0.005 to 0.250%. Furthermore, the V content is preferably 0.075% or more. More preferably, it exceeds 0.080%. Also, the V content is preferably 0.200% or less.

Nb:0.005%以上0.030%未満
Nbは、圧延中に主に歪誘起析出によりNb(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)としてオーステナイト中に数nmオーダーのサイズで析出し、オーステナイトの再結晶を抑制し、結晶粒を微細化する効果がある。また、Nbは析出物としての分散強化により母材強度を高める役割を有しており、強度と靭性を確保するためには必須の元素である。このような効果を得るには、Nbが0.005%以上含有されている必要がある。好ましくは、0.010%以上である。一方で、Nbは熱間の変形抵抗を上昇させるとともに含有量が0.030%以上となると析出脆化により靭性が低下しがちとなるため、Nbの含有量を0.030%未満とする。好ましくは、0.025%以下である。
Nb: 0.005% or more and less than 0.030% Nb is mainly strain-induced precipitation during rolling to form Nb (C, N) or (V, Nb) (C, N) in austenite with a size on the order of several nm. It has the effect of suppressing recrystallization of austenite and refining crystal grains. Moreover, Nb has a role of increasing the strength of the base material by dispersion strengthening as a precipitate, and is an essential element for ensuring strength and toughness. To obtain such effects, the Nb content must be 0.005% or more. Preferably, it is 0.010% or more. On the other hand, Nb increases hot deformation resistance and, if the content is 0.030% or more, precipitation embrittlement tends to reduce toughness, so the Nb content is set to less than 0.030%. Preferably, it is 0.025% or less.

N:0.0010~0.0060%
Nは、鋼中でV、NbおよびCと結合し、V(C,N)、Nb(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)として母材強度と靭性を向上させるのに有用な元素であり、0.0010%以上の含有を必要とする。しかし、N含有量が0.0060%を超えると、析出脆化により母材靭性を大きく損なうことになる。そのため、本発明ではN含有量を0.0010~0.0060%とする。さらに、N含有量は0.0015%以上とすることが好ましい。また、N含有量は0.0055%以下とすることが好ましい。
N: 0.0010 to 0.0060%
N combines with V, Nb and C in steel, and forms V(C,N), Nb(C,N) or (V,Nb)(C,N) to improve base material strength and toughness. Ni is a useful element and should be contained in an amount of 0.0010% or more. However, if the N content exceeds 0.0060%, the toughness of the base material is greatly impaired due to precipitation embrittlement. Therefore, in the present invention, the N content is made 0.0010 to 0.0060%. Furthermore, the N content is preferably 0.0015% or more. Also, the N content is preferably 0.0055% or less.

さらに、本発明では、各々の元素が上記の範囲を満足することに加えて、VおよびNbについては、VおよびNbの含有量(質量%)をそれぞれ[%V]および[%Nb]として、次の(1)式の関係を満足することが重要である。
-0.010≦[%Nb]-0.1[%V]≦0.020 ・・・(1)
Furthermore, in the present invention, in addition to each element satisfying the above range, for V and Nb, the contents (% by mass) of V and Nb are respectively [%V] and [%Nb], It is important to satisfy the relationship of the following formula (1).
−0.010≦[%Nb]−0.1[%V]≦0.020 (1)

発明者らは、上記範囲の鋼成分を有する種々の鋼矢板を用いて、強度および靭性を評価した結果、優れた強度および靭性を得るためには、析出V(C,N)、Nb(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)量のバランスが重要であるとの知見を得た。具体的には、[%Nb]-0.1[%V]で算出される値が-0.010未満のとき、つまりVが過多の場合は、VはV(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)として高温で多量に析出し粗大化するのに加えて、微細なNb(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)の歪誘起析出量が減少するため、強度が低下することが分かった。 The inventors evaluated the strength and toughness using various steel sheet piles having steel compositions within the above range. , N) or (V, Nb) (C, N) was found to be important. Specifically, when the value calculated by [%Nb]-0.1 [%V] is less than -0.010, that is, when V is excessive, V is V (C, N) or (V , Nb) (C, N) precipitates in large quantities at high temperatures and coarsens, and the strain-induced precipitation amount of fine Nb (C, N) or (V, Nb) (C, N) decreases. Therefore, it was found that the strength decreased.

すなわち、VおよびNbの含有量に基づくパラメータである、上記式で算出される値を-0.010以上に制御することにより、Vがフェライトの核生成サイトとして寄与し組織を均一に微細化することで靭性の向上に寄与する十分なサイズおよび量の析出V(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)を確保することが出来るとともに、強度の上昇に寄与する十分な量の微細析出Nb(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)を確保することができる。一方、値[%Nb]-0.1[%V]が0.020超のとき、つまりNbが過多の場合には、フェライトの核生成サイトとなって靭性の向上に寄与する、十分なサイズおよび量の析出V(C,N)あるいは(V,Nb)(C,N)が減少し母材靭性を損なうことになる。そのため、本発明では、[%Nb]-0.1[%V]で算出される値を-0.010~0.020の範囲とする。なお、上記式により算出される値は-0.005以上であることが好ましい。また、0.015以下であることが好ましい。 That is, by controlling the value calculated by the above formula, which is a parameter based on the content of V and Nb, to −0.010 or more, V contributes as a ferrite nucleation site and uniformly refines the structure. As a result, it is possible to secure a sufficient size and amount of precipitates V (C, N) or (V, Nb) (C, N) that contribute to the improvement of toughness, and a sufficient amount that contributes to the increase in strength. Finely precipitated Nb(C,N) or (V,Nb)(C,N) can be secured. On the other hand, when the value [%Nb]-0.1 [%V] is more than 0.020, that is, when Nb is excessive, it becomes a ferrite nucleation site and contributes to the improvement of toughness. and the amount of precipitated V(C,N) or (V,Nb)(C,N) decreases, impairing the toughness of the base material. Therefore, in the present invention, the value calculated by [%Nb]-0.1[%V] is in the range of -0.010 to 0.020. The value calculated by the above formula is preferably -0.005 or more. Moreover, it is preferable that it is 0.015 or less.

本発明における化学組成において、以上の元素以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。該不可避的不純物のうち、P、S、Bについては以下に示すように含有量の上限を設ける。 In the chemical composition of the present invention, the balance other than the above elements is Fe and unavoidable impurities. Among the unavoidable impurities, the upper limit of the content of P, S, and B is set as shown below.

P:0.025%以下
Pは、鋼中に不可避的不純物として存在するが、Pの含有量が過剰であると鋼の靭性が低下するため、Pは0.025%以下とする。Pの含有量は少ないほど好ましく、0%であってもよいが、過度なP含有量の低減は精錬工程の長時間化により生産性の低下を招くため、Pの含有量は0.005%以上とすることが好ましい。
P: 0.025% or less P is present as an unavoidable impurity in steel, but if the P content is excessive, the toughness of the steel is lowered, so P is made 0.025% or less. The P content is preferably as small as possible, and may be 0%, but an excessive reduction in the P content leads to a decrease in productivity due to a prolonged refining process, so the P content is 0.005%. It is preferable to set it as above.

S:0.020%以下
Sは、Pと同様に鋼中に不可避的不純物として含有されるとともに、A系介在物として存在する。Sの含有量が過剰であると、A系介在物量が過剰に増加し鋼の靭性が低下するため、Sの含有量を0.020%以下とする。Sの含有量は少ないほど好ましく、0%であってもよいが、過度なS含有量の低減は精錬工程の長時間化により生産性の低下を招くため、Sの含有量は0.002%以上とすることが好ましい。
S: 0.020% or less S, like P, is contained in steel as an unavoidable impurity and also exists as A-based inclusions. If the S content is excessive, the amount of A-based inclusions increases excessively and the toughness of the steel deteriorates, so the S content is made 0.020% or less. The S content is preferably as small as possible, and may even be 0%. It is preferable to set it as above.

B:0.0003%以下
Bは、鋼中で粒界に偏析し、粒界強度を上昇させる効果のある元素である。低品質な原料を用いた場合には、鋼中にBが0.0003%より多く含有されている場合がある。この場合、粗大な粒界析出物を形成するとともに、焼き入れ性が上昇することで島状マルテンサイトの生成を助長し靭性が低下するため、Bの含有量を0.0003%以下とする。さらに、0.0002%以下とすることが好ましい。
B: 0.0003% or less B is an element that segregates at grain boundaries in steel and has the effect of increasing grain boundary strength. When low-quality raw materials are used, the steel may contain more than 0.0003% of B. In this case, coarse grain boundary precipitates are formed, and the hardenability increases, which promotes the formation of island-shaped martensite and lowers the toughness. Furthermore, it is preferable to make it 0.0002% or less.

以上が本発明において基本となる成分組成であるが、必要に応じて以下の元素を1種または2種以上含有してもよい。
Cu:0.50%以下、
Ni:0.50%以下、
Cr:0.50%以下、
Mo:0.30%以下、
Ca:0.0050%以下、
Ti:0.025%以下および
REM:0.005%以下
Although the above is the basic component composition in the present invention, one or more of the following elements may be contained as necessary.
Cu: 0.50% or less,
Ni: 0.50% or less,
Cr: 0.50% or less,
Mo: 0.30% or less,
Ca: 0.0050% or less,
Ti: 0.025% or less and REM: 0.005% or less

Cu:0.50%以下
Cuは、固溶強化により鋼の更なる高強度化を図ることができる元素である。このような効果を得るためには、Cuが0.01%以上で含有されていることが好ましい。ただし、含有量が0.50%を超えると、Cu割れを生じやすくなる。よって鋼の成分組成としてCuを含有する場合は、含有量を0.50%以下とすることが好ましい。
Cu: 0.50% or less Cu is an element capable of further increasing the strength of steel through solid-solution strengthening. In order to obtain such effects, it is preferable that the Cu content is 0.01% or more. However, when the content exceeds 0.50%, Cu cracks are likely to occur. Therefore, when Cu is contained as a chemical composition of steel, the content is preferably 0.50% or less.

Ni:0.50%以下
Niは、Cuと同様に、鋼中に固溶して延性や靭性を劣化させずに鋼の高強度化を図ることができる元素である。このような効果を得るためには、Niが0.01%以上で含有されていることが好ましい。特に、NiはCuと複合添加することでCu割れを抑制することが好ましい。一方で、Ni含有量が過剰であると島状マルテンサイトの生成を助長するのに加え、Niは高価な元素であるため、これらの観点から、Niの含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Ni: 0.50% or less Like Cu, Ni is an element that dissolves in the steel and increases the strength of the steel without degrading the ductility and toughness. In order to obtain such effects, it is preferable that the Ni content is 0.01% or more. In particular, it is preferable to suppress Cu cracking by adding Ni in combination with Cu. On the other hand, an excessive Ni content promotes the formation of island-shaped martensite, and Ni is an expensive element. From these points of view, the Ni content is set to 0.50% or less. is preferred.

Cr:0.50%以下
Crは、固溶強化により鋼の更なる高強度化を図ることができる元素である。このような効果を得るには、Crが0.01%以上含有されていることが好ましい。一方で、Cr含有量が過剰であると島状マルテンサイトの生成を助長するため、Crの含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Cr: 0.50% or less Cr is an element capable of further increasing the strength of steel through solid-solution strengthening. In order to obtain such effects, it is preferable that the Cr content is 0.01% or more. On the other hand, an excessive Cr content promotes the formation of island martensite, so the Cr content is preferably 0.50% or less.

Mo:0.30%以下
Moは、固溶強化により鋼の更なる高強度化を図ることができる元素である。このような効果を得るためには、Moが0.01%以上含有されていることが好ましい。一方で、Mo含有量が過剰であると、島状マルテンサイトの生成を助長するため、Moの含有量は0.30%以下とすることが好ましい。
Mo: 0.30% or less Mo is an element capable of further increasing the strength of steel through solid-solution strengthening. In order to obtain such effects, the Mo content is preferably 0.01% or more. On the other hand, an excessive Mo content promotes the formation of island-shaped martensite, so the Mo content is preferably 0.30% or less.

Ca:0.0050%以下
Caは、SやOと結合して鋼中のMnSを減少させることにより、鋼の靭性および延性の向上を図ることができる。このような効果を得るためには、Caが0.0005%以上含有されていることが好ましい。一方で、Ca含有量が0.0050%を超えると、清浄度が低下して靭性が低下しがちになるため、Caの含有量を0.0050%以下とすることが好ましい。
Ca: 0.0050% or less Ca combines with S and O to reduce MnS in the steel, thereby improving the toughness and ductility of the steel. In order to obtain such effects, it is preferable that the Ca content is 0.0005% or more. On the other hand, if the Ca content exceeds 0.0050%, the cleanliness tends to decrease and the toughness tends to decrease, so the Ca content is preferably 0.0050% or less.

Ti:0.025%以下
Tiは、TiNとしてオーステナイト中に析出し結晶粒を微細化する効果がある。このような効果を得るには、Tiが0.001%以上含有されていることが好ましい。一方で、Ti含有量が過剰であると、析出したTiNが粗大となるとともに結晶粒が粗大化するため、靭性が低下しがちとなる。そのため、Tiの含有量を0.025%以下とすることが好ましい。
Ti: 0.025% or less Ti precipitates as TiN in austenite and has the effect of refining crystal grains. In order to obtain such effects, it is preferable that the Ti content is 0.001% or more. On the other hand, if the Ti content is excessive, the precipitated TiN becomes coarse and the crystal grains become coarse, which tends to lower the toughness. Therefore, it is preferable to set the Ti content to 0.025% or less.

REM:0.005%以下
REM(希土類元素)は、Caと同様にSやOと結合して鋼中のMnSを減少させることで鋼の靭性、延性を図ることができる。このような効果を得るためには、REMが0.001%以上含有されていることが好ましい。一方で、Ca含有量が0.005%を超えると、清浄度が低下して靭性が低下しがちになるため、REMの含有量を0.005%以下とすることが好ましい。
REM: 0.005% or less Like Ca, REM (rare earth element) combines with S and O to reduce MnS in the steel, thereby improving the toughness and ductility of the steel. In order to obtain such effects, it is preferable that the REM content is 0.001% or more. On the other hand, if the Ca content exceeds 0.005%, the cleanliness tends to decrease and the toughness tends to decrease, so the REM content is preferably 0.005% or less.

次に、本発明における鋼矢板のミクロ組織について説明する。なお、本発明では、鋼矢板のウェブ部のミクロ組織を規定すればよい。なぜなら、ウェブ部は、加工度が最も低く組織が粗大となり強度と靭性の確保が最も困難であるため、ウェブ部において後述の組織条件を満たしていれば、その他の部位においても後述の組織条件を満たすことになる。 Next, the microstructure of the steel sheet pile in the present invention will be explained. In addition, in the present invention, the microstructure of the web portion of the steel sheet pile may be specified. This is because the web portion has the lowest working degree and coarse structure, making it the most difficult to secure strength and toughness. will fulfill.

該ミクロ組織としては、フェライトの面積分率が70%以上および島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であり、フェライトの平均粒径が15μm以下かつ最大粒径が40μm以下であることが肝要である。 The microstructure has an area fraction of ferrite of 70% or more, an area fraction of island martensite of 1.0% or less, an average grain size of ferrite of 15 μm or less, and a maximum grain size of 40 μm or less. is essential.

[フェライト主体組織]
鋼矢板のミクロ組織は、フェライト主体組織とする。フェライト主体組織とは、フェライトの面積率が70%以上である組織を指す。フェライトの面積率が70%未満では硬質相が増加し靭性が低下する場合がある。フェライトの面積率の上限は、強度確保の観点から90%未満であることが好ましい。なお、第2相について特に限定しないが、パーライトや島状マルテンサイトを含むベイナナイト組織やマルテンサイトが挙げられる。ただし、島状マルテンサイトの面積率は後述にて限定する。
[Ferrite main organization]
The microstructure of the steel sheet pile is assumed to be a ferrite-based structure. A ferrite-based structure refers to a structure in which the area ratio of ferrite is 70% or more. If the ferrite area ratio is less than 70%, the hard phase may increase and the toughness may decrease. The upper limit of the area ratio of ferrite is preferably less than 90% from the viewpoint of ensuring strength. Although the second phase is not particularly limited, examples thereof include pearlite, bainite structure including island-shaped martensite, and martensite. However, the area ratio of island-shaped martensite will be limited later.

[フェライトの平均粒径が15μm以下、かつ最大粒径が40μm以下]
鋼矢板のミクロ組織において、フェライトの平均粒径を15μm以下、かつ最大粒径を40μm以下とする。フェライトの平均粒径が15μmより大きい或いは、最大粒径が40μmより大きい場合には、YPが低下するとともに靭性の確保が困難となる。さらに高い強度と靭性を得るためには、フェライトの平均粒径が12μm以下、かつ最大粒径が30μm以下であることが望ましい。なお、フェライトの平均粒径および最大粒径は、後述の実施例に記載の測定方法に従って測定することができる。
フェライトの平均粒径の下限は、特に限定されないが、引張強さを確保する観点から5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。またフェライトの最大粒径の下限は、特に限定されないが、同じく引張強さを確保する観点から20μm以上が好ましく、25μm以上がより好ましい。
[The average grain size of ferrite is 15 µm or less and the maximum grain size is 40 µm or less]
In the microstructure of the steel sheet pile, ferrite has an average grain size of 15 μm or less and a maximum grain size of 40 μm or less. If the average grain size of ferrite is larger than 15 μm or the maximum grain size is larger than 40 μm, YP will decrease and it will be difficult to ensure toughness. In order to obtain even higher strength and toughness, it is desirable that the ferrite has an average grain size of 12 μm or less and a maximum grain size of 30 μm or less. The average grain size and maximum grain size of ferrite can be measured according to the measuring method described in Examples below.
Although the lower limit of the average grain size of ferrite is not particularly limited, it is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, from the viewpoint of ensuring tensile strength. The lower limit of the maximum grain size of ferrite is not particularly limited, but is preferably 20 μm or more, more preferably 25 μm or more, from the viewpoint of securing tensile strength.

[島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下]
鋼矢板のミクロ組織において、島状マルテンサイトの面積率を1.0%以下とする。島状マルテンサイトの面積率が1.0%より多いと、靭性の確保が困難となる。より高い靭性を得るには、島状マルテンサイトの面積率を0.5%以下とすることが望ましい。島状マルテンサイトの面積率は少ないほど好ましく、0%でも構わないため、下限は特に設けない。なお、島状マルテンサイトの面積率は、後述の実施例に記載の測定方法に従って測定することができる。
[Area ratio of island martensite is 1.0% or less]
In the microstructure of the steel sheet pile, the area ratio of island-shaped martensite is set to 1.0% or less. If the area ratio of island-shaped martensite is more than 1.0%, it becomes difficult to ensure toughness. In order to obtain higher toughness, it is desirable to set the area ratio of island martensite to 0.5% or less. The smaller the area ratio of island-shaped martensite, the better. The area ratio of island-shaped martensite can be measured according to the measuring method described in Examples below.

さらに、高強度および高靭性の鋼矢板を得るには、析出物による分散強化および析出物による組織の均一な微細化が有効であるため、析出物の粒径、面積率についても検討を行った。
すなわち、本発明に従う上記した成分組成範囲内の種々の成分組成を有する、鋼素材に熱間圧延を施して種々の鋼矢板に成形した後、空冷(冷却速度:0.50℃/s)した。空冷後の各鋼矢板からサンプルを採取し、電解研磨法にて表面処理した後に透過電子顕微鏡(以下、TEM)で観察し、V炭窒化物、Nb炭窒化物並びに、VおよびNb複合炭窒化物からなる、析出物の粒径および面積率を測定した。なお、析出物の粒径および面積率の測定は後述の方法に従って行った。
Furthermore, in order to obtain high-strength and high-toughness steel sheet piles, dispersion strengthening by precipitates and uniform refinement of the structure by precipitates are effective, so the grain size and area ratio of precipitates were also investigated. .
That is, steel materials having various chemical compositions within the chemical composition ranges described above according to the present invention were hot-rolled to form various steel sheet piles, and then air-cooled (cooling rate: 0.50 ° C./s). . A sample was taken from each steel sheet pile after air cooling, surface-treated by an electrolytic polishing method, and then observed with a transmission electron microscope (hereinafter referred to as TEM). The particle size and area ratio of the precipitate, which consisted of a substance, were measured. The grain size and area ratio of precipitates were measured according to the method described later.

上記した種々の鋼矢板については、各鋼矢板からシャルピー衝撃試験片を採取し、延性破面率50%の破面遷移温度(vTrs)を求めた。なお、vTrsの測定は後述の実施例に記載の方法に従って行った。 For the various steel sheet piles described above, Charpy impact test specimens were taken from each steel sheet pile to determine the fracture surface transition temperature (vTrs) at a ductile fracture surface rate of 50%. In addition, vTrs was measured according to the method described in Examples below.

このvTrsの測定結果を、上記の析出物の面積率との関係として図3に示す。ここで、析出物について、次式(2)に従って整理することができる。
d≧5[(Ae-Ar)/Ae]-0.63 ・・・(2)
ここで、d、AeおよびArはそれぞれ、析出物の粒径(nm)、平衡変態時のフェライト変態開始温度(℃)および空冷時のフェライト変態開始温度(℃)である。AeおよびArはそれぞれ以下に示す式(3)および(4)で求められる。

Figure 0007201136000002
Ar=910-310[%C]-80[%Mn]-20[%Cu]-15[%Cr]-55[%Ni]-80[%Mо] ・・・(4)
ここで、[%C]、[%Si]、[%Mn]、[%Cu]、[%Cr]、[%Ni]および[%Mо]はそれぞれ、鋼中のC、Si、Mn、Cu、Cr、NiおよびMoの含有量(質量%)である。The measurement result of vTrs is shown in FIG. 3 as a relationship with the area ratio of the precipitates. Here, the precipitates can be arranged according to the following formula (2).
d≧5[(Ae 3 −Ar 3 )/Ae 3 ] −0.63 (2)
Here, d, Ae 3 and Ar 3 are the grain size (nm) of the precipitate, the ferrite transformation start temperature (°C) during equilibrium transformation, and the ferrite transformation start temperature (°C) during air cooling, respectively. Ae 3 and Ar 3 are determined by the following equations (3) and (4), respectively.
Figure 0007201136000002
Ar 3 =910-310[%C]-80[%Mn]-20[%Cu]-15[%Cr]-55[%Ni]-80[%Mo] (4)
Here, [%C], [%Si], [%Mn], [%Cu], [%Cr], [%Ni] and [%Mo] are respectively C, Si, Mn, Cu , Cr, Ni and Mo contents (% by mass).

図3に、式(2)を満足する析出物粒径を有するV炭窒化物、Nb炭窒化物およびそれら複合析出物の面積率と破面遷移温度(℃)(以下「vTrs」)との関係を示す。式(2)を満足する析出物粒径を有するV炭窒化物、Nb炭窒化物およびそれら複合析出物の合計面積率が0.30%以上となると、vTrs-10℃以下となることがわかる。該合計面積率は、好ましくは0.35%以上である。
該合計面積率の上限は、特に限定されないが、過度な析出脆化を抑制する観点から1.00%以下であることが好ましい。
FIG. 3 shows the area ratio of V carbonitrides, Nb carbonitrides and their composite precipitates having a precipitate grain size that satisfies the formula (2) and the fracture surface transition temperature (° C.) (hereinafter “vTrs”). Show relationship. It can be seen that when the total area ratio of V carbonitride, Nb carbonitride and their composite precipitates having a precipitate grain size that satisfies formula (2) is 0.30% or more, vTrs-10 ° C. or less. . The total area ratio is preferably 0.35% or more.
Although the upper limit of the total area ratio is not particularly limited, it is preferably 1.00% or less from the viewpoint of suppressing excessive precipitation embrittlement.

さらに、上記した種々の鋼矢板については、各鋼矢板から引張試験片を採取し、YP(0.2%耐力)を求めた。なお、YPの測定は後述の実施例に記載の方法に従って行った。この測定結果について、上記した析出物の粒径および面積率を測定結果から抽出した、粒径が10nm以下であるV炭窒化物、Nb炭窒化物およびそれら複合析出物の面積率との関係を、図4に示す。ここで、粒径が10nm以下であるV炭窒化物、Nb炭窒化物およびそれら複合析出物の面積率に着目した理由は、析出強化に関するオロワン応力は析出物の粒径に反比例することから、析出強化を活用する際の指標となるからである。図4より、粒径が10nm以下であるV炭窒化物、Nb炭窒化物およびそれら複合析出物の合計面積率が2.6%以上となることにより、YP440MPa以上となることがわかる。該合計面積率は、好ましくは4.0%以上である。
該合計面積率の上限は、特に限定されないが、過度な析出脆化を抑制する観点から10.0%以下であることが好ましい。
Furthermore, for the various steel sheet piles described above, tensile test pieces were taken from each steel sheet pile to determine YP (0.2% yield strength). YP was measured according to the method described in Examples below. Regarding this measurement result, the relationship with the area ratio of V carbonitride, Nb carbonitride and their composite precipitates having a particle size of 10 nm or less, extracted from the measurement results of the particle size and area ratio of the precipitates described above. , as shown in FIG. Here, the reason for focusing on the area ratio of V carbonitrides, Nb carbonitrides and their composite precipitates having a grain size of 10 nm or less is that the Orowan stress related to precipitation strengthening is inversely proportional to the grain size of the precipitates. It is because it becomes an index when utilizing precipitation strengthening. From FIG. 4, it can be seen that the YP is 440 MPa or more when the total area ratio of V carbonitrides, Nb carbonitrides and their composite precipitates with grain sizes of 10 nm or less is 2.6% or more. The total area ratio is preferably 4.0% or more.
Although the upper limit of the total area ratio is not particularly limited, it is preferably 10.0% or less from the viewpoint of suppressing excessive precipitation embrittlement.

<鋼矢板の製造方法>
次に、本発明の鋼矢板の製造方法について述べる。
鋼矢板は、上記した組成成分を有する、スラブ等の鋼素材を加熱炉で加熱後、粗圧延、中間圧延および仕上圧延を含む、熱間圧延によって製造される。
図1(a)に、鋼矢板の典型例であるハット形鋼矢板1を示す。ハット形鋼矢板1は、ウェブ2と、該ウェブ2の両端から傾斜して延在する一対のフランジ3および4と、両フランジ3および4のウェブ2とは反対側からウェブ2と平行に延在する腕部5および6と、腕部5および6の両端部にある爪部7および8と、を有する。
<Manufacturing method of steel sheet pile>
Next, the method for manufacturing the steel sheet pile of the present invention will be described.
A steel sheet pile is manufactured by heating a steel material such as a slab having the above compositional components in a heating furnace and then subjecting it to hot rolling including rough rolling, intermediate rolling and finish rolling.
FIG. 1(a) shows a hat-shaped steel sheet pile 1, which is a typical example of steel sheet piles. A hat-shaped steel sheet pile 1 includes a web 2, a pair of flanges 3 and 4 extending obliquely from both ends of the web 2, and extending parallel to the web 2 from opposite sides of the flanges 3 and 4. It has arms 5 and 6 that are present and claws 7 and 8 that are at the ends of arms 5 and 6 .

このハット形鋼矢板の製造を一例にとると、鋼素材を加熱後に、粗圧延、中間圧延および仕上圧延のそれぞれにおいて、図2に示すような孔型を最終的に通過して成形される。具体的には、最初の粗圧延において鋼素材を複数回圧延したのち、最終的に孔型13を通過し鋼矢板の概形が作られる。引き続く中間圧延では、ウェブ2、フランジ3および4、腕部5および6、爪部7および8となる部分の厚みの調整が行われつつ、最終的に孔型14を通過する。さらに、仕上圧延では、主に爪曲げ成形を含んだ形状制御が行われ、最終的に孔型15を通過し最終製品形状となる。 Taking the manufacture of this hat-shaped steel sheet pile as an example, after heating the steel material, the steel material is finally passed through a caliber as shown in FIG. 2 in each of rough rolling, intermediate rolling and finish rolling. Specifically, after the steel material is rolled a plurality of times in the initial rough rolling, it finally passes through the caliber 13 to form the rough shape of the steel sheet pile. In subsequent intermediate rolling, the web 2, the flanges 3 and 4, the arms 5 and 6, and the claws 7 and 8 are adjusted in thickness while finally passing through the groove 14. Furthermore, in the finish rolling, shape control including mainly claw bending forming is performed, and finally it passes through the caliber 15 to obtain the final product shape.

なお、上記に示したハット形鋼矢板以外の鋼矢板、例えば、図1(b)に示す直線形鋼矢板9のように、ウェブ厚や爪部を含む製品形状に違いがある鋼矢板では、熱間圧延における圧延パス数や圧延温度に差のある場合があるが、粗圧延、中間圧延および仕上圧延(爪曲げ成形を含む)によって製造されることに根本的な差異はなく、いずれも本発明の製造方法に含まれる。ここで、図1(b)に示す直線形鋼矢板9では、左右爪部11および12間に位置する直線の部分をウェブ10とする。 Steel sheet piles other than the hat-shaped steel sheet piles shown above, for example, steel sheet piles with different product shapes including web thickness and claw portions, such as the straight steel sheet pile 9 shown in FIG. There may be differences in the number of rolling passes and rolling temperature in hot rolling, but there is no fundamental difference in the production of rough rolling, intermediate rolling and finish rolling (including claw bending forming), all of which are Included in the manufacturing method of the invention. Here, in the straight steel sheet pile 9 shown in FIG.

前記鋼素材を1200℃~1350℃に加熱したのち、熱間圧延を、900℃~1000℃の累積圧下率が20%以上、オーステナイトの未再結晶域での圧下率(以下、CR率ともいう)が10%以上20%未満および中間圧延の仕上温度が650℃~900℃である、条件下に行うことが肝要である。 After heating the steel material to 1200 ° C. to 1350 ° C., hot rolling is performed at a cumulative rolling reduction of 20% or more at 900 ° C. to 1000 ° C., and a rolling reduction in the non-recrystallized austenite region (hereinafter also referred to as CR rate ) is 10% or more and less than 20% and the finishing temperature of intermediate rolling is 650°C to 900°C.

[鋼素材の加熱温度:1200℃~1350℃]
熱間圧延を行うに際して、鋼素材を1200℃~1350℃に加熱する必要がある。加熱温度が1200℃未満であると、鋼成分中のVおよびNbの固溶が不十分となり、析出物が粗大となって強度の確保が困難になるとともに、熱間の変形抵抗が上昇し圧延ロールが割損する、おそれがある。一方、加熱温度が1350℃を超えると、結晶粒が粗大となり靭性の確保が困難となるとともに、加熱時間が増大し生産性が低下する。従って、鋼素材の加熱温度は1200℃~1350℃とする。好ましくは、1250℃以上である。
[Heating temperature of steel material: 1200°C to 1350°C]
When performing hot rolling, it is necessary to heat the steel material to 1200°C to 1350°C. If the heating temperature is lower than 1200°C, the solid solution of V and Nb in the steel components becomes insufficient, and the precipitates become coarse, making it difficult to ensure strength, and the hot deformation resistance increases, resulting in an increase in rolling resistance. There is a risk that the roll will break. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1350° C., the crystal grains become coarse, making it difficult to ensure toughness, and the heating time increases, resulting in a decrease in productivity. Therefore, the heating temperature of the steel material is set to 1200°C to 1350°C. Preferably, it is 1250° C. or higher.

[900℃~1000℃における累積圧下率が20%以上]
900℃~1000℃における累積圧下率が20%以上であることが重要である。未再結晶温度域直上の圧下率を20%以上とすることにより、オーステナイト中に歪誘起により数nmオーダーのNb炭窒化物あるいはNbとVとの複合析出物が析出し、YPが顕著に向上する。好ましくは、25%以上である。なお、上限については特に限定する必要はないが、製造性の観点から30%以下とすることが好ましい。
[Cumulative rolling reduction at 900°C to 1000°C is 20% or more]
It is important that the cumulative rolling reduction at 900°C to 1000°C is 20% or more. By setting the reduction rate just above the non-recrystallization temperature range to 20% or more, Nb carbonitrides or composite precipitates of Nb and V of several nm order are precipitated in austenite due to strain induction, and YP is significantly improved. do. Preferably, it is 25% or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 30% or less from the viewpoint of manufacturability.

[CR率が10%以上20%未満]
上述に加えて、CR率が10%以上であることが重要である。CR率が10%未満となると、最終的にミクロ組織における粒径が粗粒となって、フェライトの平均粒径が15μmより大きく或いは最大粒径が40μmより大きくなり、靭性の確保が困難になる。また、圧延荷重が増大し形状制御を厳密に行う必要が生じるため、CR率は20%未満とする。好ましくは、13%以上であり、18%以下である。ここで、CR率は、通材時のロールギャップの増減によって調整することができる。
[CR rate is 10% or more and less than 20%]
In addition to the above, it is important that the CR rate is 10% or more. When the CR rate is less than 10%, the grain size in the microstructure eventually becomes coarse, and the average grain size of ferrite becomes larger than 15 μm or the maximum grain size becomes larger than 40 μm, making it difficult to secure toughness. . Moreover, since the rolling load increases and it becomes necessary to strictly control the shape, the CR ratio is set to less than 20%. Preferably, it is 13% or more and 18% or less. Here, the CR rate can be adjusted by increasing or decreasing the roll gap during feeding.

[中間圧延の終了温度が650℃~900℃]
上記した、ウェブやフランジを形成する中間圧延の終了温度は、650℃~900℃とする。900℃を超えると上記2つの圧延条件のいずかを満たすことが困難となり、最終的にミクロ組織におけるフェライトの平均粒径が15μmより大きく或いは最大粒径が40μmより大きくなり、靭性の確保が困難になる場合が生じ得る。好ましくは850℃以下である。一方、650℃未満となると、中間圧延での圧延荷重が高くなり中間圧延機における圧延ロール割損のリスクが高まる。好ましくは700℃以上である。なお、中間圧延とは、上述したように、鋼矢板の概形を与える粗圧延の後から爪曲げ圧延の前までの圧延のことを指し、主にウェブとなる部分を厚さ方向に圧下する圧延のことである。
[End temperature of intermediate rolling is 650°C to 900°C]
The end temperature of the intermediate rolling for forming the web and flanges is 650°C to 900°C. If the temperature exceeds 900°C, it becomes difficult to satisfy either of the above two rolling conditions, and finally the average grain size of ferrite in the microstructure becomes larger than 15 μm or the maximum grain size becomes larger than 40 μm, and toughness cannot be secured. Difficulties can arise. It is preferably 850° C. or less. On the other hand, if the temperature is lower than 650° C., the rolling load in the intermediate rolling increases, and the risk of roll breakage in the intermediate rolling mill increases. Preferably, it is 700°C or higher. As described above, intermediate rolling refers to rolling from rough rolling that gives the outline of the steel sheet pile to nail bending rolling, and mainly the portion that will become the web is rolled down in the thickness direction. It is about rolling.

本発明の鋼矢板は、強度および靭性の向上を目的とした圧延中あるいは爪曲げ圧延後の加速冷却を必要としない。加速冷却は、曲がりや反りといった形状変化が生じるため、生産上好ましくない。従って、爪曲げ圧延後は空冷することが望ましい。なお、圧延中の形状制御の観点から不可避的にかかる水や、冷却床でのミスト水といった冷却は、本発明の鋼矢板の特性に影響を与えることはない。 The steel sheet pile of the present invention does not require accelerated cooling during rolling or after claw bending rolling for the purpose of improving strength and toughness. Accelerated cooling is not preferable in terms of production because it causes shape changes such as bending and warping. Therefore, air cooling is desirable after nail bending rolling. From the viewpoint of shape control during rolling, water that is unavoidably applied and cooling such as mist water in the cooling bed do not affect the characteristics of the steel sheet pile of the present invention.

上記した条件に従う、成分調整、圧延および冷却を行うことにより、鋼矢板において、YP440MPa以上という高強度でかつvTrsが-10℃以下という、優れた機械的特性を得ることができる。なお、本発明で対象とする鋼矢板は、その断面形状によらずハット形、U形、それらの組合せおよび直線形等を含むとともに、ウェブ厚や爪部の形状が特に限定されることはない。 By performing component adjustment, rolling and cooling according to the above conditions, steel sheet piles can have excellent mechanical properties such as high strength of YP 440 MPa or more and vTrs of −10° C. or less. It should be noted that the steel sheet piles targeted by the present invention include hat-shaped, U-shaped, combinations thereof, straight-line, etc. regardless of the cross-sectional shape, and the thickness of the web and the shape of the claw portion are not particularly limited. .

以下、実施例に従って本発明の構成および作用効果をより具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲内において適宜変更することも可能であり、これらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。 Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described more specifically according to examples. It should be noted that the present invention is not limited by the following examples, and can be modified as appropriate within the scope compatible with the gist of the present invention, and any of these are included in the technical scope of the present invention. .

連続鋳造機にて、表1-1および表1-2に示す成分組成の鋼素材を用意し、表2-1および表2-2に示す条件にて加熱および熱間圧延を行い、図1に示した、ウェブ2と、ウェブ2の両端から傾斜し延長される一対のフランジ3および4がウェブ2を平行に左右へ広がる方向へ延長される腕部5および6と、腕部5および6の両端部にある爪部7および8とを有する、ハット形鋼矢板を製造した。 Using a continuous casting machine, prepare steel materials having the chemical compositions shown in Tables 1-1 and 1-2, and heat and hot-roll them under the conditions shown in Tables 2-1 and 2-2. 2, arm portions 5 and 6 extending in a direction in which a pair of flanges 3 and 4 extending obliquely from both ends of the web 2 extend in parallel to the left and right of the web 2, and the arms 5 and 6 A hat-shaped steel sheet pile was manufactured having claws 7 and 8 at both ends.

Figure 0007201136000003
Figure 0007201136000003
Figure 0007201136000004
Figure 0007201136000004

得られた鋼矢板について、鋼矢板のミクロ組織の観察、析出物の観察、引張試験および靭性試験を実施した。以下に、それぞれの評価方法について説明する。 Observation of the microstructure of the steel sheet pile, observation of precipitates, tensile test and toughness test were carried out on the obtained steel sheet pile. Each evaluation method will be described below.

<ミクロ組織の観察>
鋼矢板のウェブのウェブ厚1/4位置より試験片を採取し、ミクロ組織の観察に供した。ここで採取した試験片は、観察に先立って表面を研磨し、ナイタールで腐食した。そして、光学顕微鏡を用いて、ウェブの厚み方向断面を100倍にて観察して組織の種類を同定し、800μm×600μmの視野において、画像解析によりフェライト、パーライト、ベイナイトおよびマルテンサイトをそれぞれ白と黒と灰の3階調に変換する処理を行って区別し、各組織の面積率を得た。また、フェライトの平均粒径は、同じく分水嶺アルゴリズムによる画像解析により、上記視野中のフェライトの各結晶粒の面積を算出し、各結晶粒の円相当径をフェライトの粒径とし、上記視野内の平均値として求めた。フェライトの最大粒径は、上記視野内の円相当径のうち最大の値とした。さらに、島状マルテンサイトの観察については、上記と同一の試験片を電解腐食とナイタールの2段エッチング処理を行うことでセメンタイトを溶解し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率1000倍程度で無作為に10視野以上を観察し、上述同様の画像解析により島状マルテンサイトの面積率を求めた。
<Observation of microstructure>
A test piece was taken from the 1/4 position of the web thickness of the steel sheet pile web and used for observation of the microstructure. Prior to observation, the test pieces collected here were surface-polished and corroded with nital. Then, using an optical microscope, the cross section in the thickness direction of the web was observed at a magnification of 100 to identify the type of structure. Processing for conversion into three gradations of black and gray was performed for discrimination, and the area ratio of each tissue was obtained. Also, the average grain size of ferrite is obtained by calculating the area of each crystal grain of ferrite in the field of view by image analysis using the same watershed algorithm. It was obtained as an average value. The maximum grain size of ferrite was the maximum value among the circle-equivalent diameters within the field of view. Furthermore, regarding the observation of martensite islands, the cementite was dissolved by subjecting the same test piece as above to two-step etching treatment of electrolytic corrosion and nital, and a scanning electron microscope (SEM) was used at a magnification of about 1000 times. 10 or more fields of view were observed at random, and the area ratio of martensite islands was obtained by the same image analysis as described above.

<析出物の観察>
鋼矢板のウェブのウェブ厚1/4位置よりサンプルを採取し、電解研磨法で表面処理してから透過型電子顕微鏡(TEM)にて200000倍で30視野観察し、粒径が1nm以上の析出物について、暗視野法および質量分析器(EDS)を用いて、V炭窒化物、Nb炭窒化物およびそれらの複合析出物を特定し、各々の析出物を計数し、視野に占める析出物の合計面積率を算出した。ただし、析出物は楕円とみなし長径と短径の平均を粒径とした。
<Observation of deposits>
A sample is taken from the 1/4 position of the web thickness of the steel sheet pile web, surface treated by electrolytic polishing, and then observed with a transmission electron microscope (TEM) at 200,000 times for 30 fields of view, and a grain size of 1 nm or more precipitates. For objects, using a dark field method and a mass spectrometer (EDS), V carbonitrides, Nb carbonitrides and composite precipitates thereof are identified, each precipitate is counted, and the number of precipitates occupying the field of view A total area ratio was calculated. However, the precipitate was regarded as an ellipse, and the average of the major axis and the minor axis was used as the grain size.

<引張試験>
鋼矢板のウェブのウェブ厚1/4位置より、JIS Z2241に規定されたJIS 1A号引張試験片を引張方向が長手方向となるように採取し、JIS Z2241に準拠して引張試験を行い、降伏点(YP)、引張強さ(TS)を求めた。
<Tensile test>
A JIS No. 1A tensile test piece specified in JIS Z2241 is taken from the 1/4 position of the web thickness of the steel sheet pile web so that the tensile direction is the longitudinal direction, and a tensile test is performed in accordance with JIS Z2241 to yield. Points (YP) and tensile strength (TS) were obtained.

<靭性試験>
鋼矢板のウェブのウェブ厚1/4位置より、JIS Z2242に規定された2mmVノッチシャルピー衝撃試験片(Vノッチ深さ2mm)を採取し、JIS Z2242に準じてシャルピー衝撃試験を行った。なお、衝撃試験は、-80~40℃の温度範囲で行い、0℃における吸収エネルギー(vE)および延性破面率50%の破面遷移温度(vTrs)を求めた。
<Toughness test>
A 2 mm V-notch Charpy impact test piece (V notch depth 2 mm) specified in JIS Z2242 was taken from the web thickness 1/4 position of the steel sheet pile web, and a Charpy impact test was performed according to JIS Z2242. The impact test was conducted in a temperature range of -80 to 40°C, and the absorbed energy (vE 0 ) at 0°C and the fracture surface transition temperature (vTrs) at a ductile fracture surface ratio of 50% were determined.

表2-1および表2-2に、上記調査の結果を併せて示す。本発明に従う成分組成を満足する適合鋼を用いて、本発明に従う製造方法で作製した鋼矢板の試験結果(表2-1のNo.1~17)は何れも所望の特性(降伏強度YP:440MPa以上、延性破面率50%の破面遷移温度vTrs:-10℃以下)を満足していた。 Tables 2-1 and 2-2 also show the results of the above survey. Test results (No. 1 to 17 in Table 2-1) of steel sheet piles produced by the manufacturing method according to the present invention using compatible steel satisfying the chemical composition according to the present invention are all the desired properties (yield strength YP: 440 MPa or more and a fracture surface transition temperature vTrs with a ductile fracture surface ratio of 50%: −10° C. or less) were satisfied.

一方で、鋼矢板の鋼組成が本発明の条件を満足しないか、あるいは、本発明の製造方法の条件を満足しないか、または、上記いずれも満足しなかった、比較例(表2-2のNo.18~38、41)は降伏強度および延性破面率50%の破面遷移温度(vTrs)のいずれかの値が要求特性を満足していない。 On the other hand, the steel composition of the steel sheet pile does not satisfy the conditions of the present invention, or does not satisfy the conditions of the manufacturing method of the present invention, or does not satisfy any of the above. Nos. 18 to 38, 41) do not satisfy the required properties in either the yield strength or the fracture surface transition temperature (vTrs) at a ductile fracture surface ratio of 50%.

また、本発明の製造方法の条件を満足しない比較例(表2-2中のNo.39、40、42)はいずれも中間圧延時の圧延荷重が過大となり、ロールの耐荷重を超過したため圧延を中止した。 In addition, in all of the comparative examples (Nos. 39, 40, and 42 in Table 2-2) that do not satisfy the conditions of the production method of the present invention, the rolling load during intermediate rolling was excessive, and the load capacity of the rolls was exceeded. was discontinued.

Figure 0007201136000005
Figure 0007201136000005
Figure 0007201136000006
Figure 0007201136000006

1:ハット形鋼矢板
2:ウェブ
3:フランジ
4:フランジ
5:腕部
6:腕部
7:爪部
8:爪部
9:直線形鋼矢板
10:ウェブ
11:爪部
12:爪部
13:ハット形鋼矢板の粗圧延における最終パスの孔型
14:ハット形鋼矢板の中間圧延における最終パスの孔型
15:ハット形鋼矢板の仕上圧延における最終パスの孔型
1: Hat-shaped steel sheet pile 2: Web
3: Flange 4: Flange 5: Arm 6: Arm 7: Claw 8: Claw 9: Straight steel sheet pile 10: Web 11: Claw 12: Claw 13: Final rough rolling of hat-shaped steel sheet pile Pass caliber 14: Final pass caliber in intermediate rolling of hat-shaped steel sheet pile 15: Final pass caliber in finish rolling of hat-shaped steel sheet pile

Claims (3)

質量%で、
C:0.05~0.18%、
Si:0.05~0.55%、
Mn:1.00~1.65%、
sol.Al:0.080%以下、
V:0.005~0.250%、
Nb:0.005%以上0.030%未満および
N:0.0010~0.0060%
を下記式(1)を満足する範囲で含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、該不可避的不純物としてのP、SおよびBは、P:0.025%以下、S:0.020%以下およびB:0.0003%以下である成分組成と、
フェライトの面積分率が70%以上および島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であり、粒径が10nm以下であるV炭窒化物、Nb炭窒化物並びにVおよびNb複合炭窒化物の合計面積率が2.6%以上であり、下記式(2)を満足する粒径d(nm)を有するV炭窒化物、Nb炭窒化物並びにVおよびNb複合炭窒化物の合計面積率が0.30%以上であるミクロ組織と、を有し、
前記フェライトの平均粒径が15μm以下かつ最大粒径が40μm以下であり、
降伏強度が440MPa以上かつvTrsが-10℃以下である、鋼矢板。
-0.010≦[%Nb]-0.1[%V]≦0.020 ・・・(1)
ここで、[%V]、[%Nb]はそれぞれ、鋼中のVおよびNbの含有量(質量%)である。
d≧5[(Ae-Ar)/Ae]-0.63 ・・・(2)
ここで、Ae:平衡変態時のフェライト変態開始温度(℃)
Ar:冷却時のフェライト変態開始温度(℃)
in % by mass,
C: 0.05 to 0.18%,
Si: 0.05 to 0.55%,
Mn: 1.00-1.65%,
sol. Al: 0.080% or less,
V: 0.005 to 0.250%,
Nb: 0.005% or more and less than 0.030% and N: 0.0010 to 0.0060%
in a range that satisfies the following formula (1), the balance being Fe and unavoidable impurities, and P, S and B as the unavoidable impurities are: P: 0.025% or less, S: 0.020 % or less and B: 0.0003% or less,
V carbonitride, Nb carbonitride, and V and Nb composite carbonitride having a ferrite area fraction of 70% or more, an island martensite area fraction of 1.0% or less, and a grain size of 10 nm or less is 2.6% or more, and the total area ratio of V carbonitride, Nb carbonitride, and V and Nb composite carbonitride having a grain size d (nm) that satisfies the following formula (2) is 0.30% or more, and
The ferrite has an average grain size of 15 μm or less and a maximum grain size of 40 μm or less,
A steel sheet pile having a yield strength of 440 MPa or more and a vTrs of -10°C or less.
−0.010≦[%Nb]−0.1[%V]≦0.020 (1)
Here, [%V] and [%Nb] are the contents (% by mass) of V and Nb in the steel, respectively.
d≧5[(Ae 3 −Ar 3 )/Ae 3 ] −0.63 (2)
Here, Ae 3 : Ferrite transformation start temperature (°C) during equilibrium transformation
Ar 3 : ferrite transformation start temperature during cooling (°C)
前記成分組成は、さらに質量%で、
Cu:0.50%以下、
Ni:0.50%以下、
Cr:0.50%以下、
Mo:0.30%以下、
Ca:0.0050%以下、
Ti: 0.025%以下および
REM:0.005%以下
のうちの1種または2種以上を含有する、請求項1に記載の鋼矢板。
The component composition is further mass %,
Cu: 0.50% or less,
Ni: 0.50% or less,
Cr: 0.50% or less,
Mo: 0.30% or less,
Ca: 0.0050% or less,
The steel sheet pile according to claim 1, containing one or more of Ti: 0.025% or less and REM: 0.005% or less.
請求項1または2に記載の成分組成を有する鋼素材を1200℃~1350℃に加熱し、粗圧延、中間圧延および仕上圧延を含む熱間圧延を、900℃~1000℃における累積圧下率が20%以上、オーステナイトの未再結晶温度域での圧下率が10%以上20%未満および前記中間圧延の終了温度が650℃~900℃として行う、鋼矢板の製造方法であって、
前記中間圧延とは、ウェブとなる部分を厚さ方向に圧下する圧延であって、爪曲げ圧延の前までの圧延を指し、
降伏強度が440MPa以上かつvTrsが-10℃以下である請求項1または2に記載の鋼矢板の製造方法。
A steel material having the chemical composition according to claim 1 or 2 is heated to 1200 ° C. to 1350 ° C., and subjected to hot rolling including rough rolling, intermediate rolling and finish rolling at a cumulative rolling reduction of 20 at 900 ° C. to 1000 ° C. % or more, the rolling reduction in the non-recrystallization temperature range of austenite is 10% or more and less than 20%, and the end temperature of the intermediate rolling is 650 ° C. to 900 ° C. ,
The intermediate rolling refers to rolling that rolls down a portion to be a web in the thickness direction, and refers to rolling before nail bending rolling,
The method for manufacturing a steel sheet pile according to claim 1 or 2, wherein the yield strength is 440 MPa or more and vTrs is -10°C or less.
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