JP7248896B2 - High strength steel plate for high heat input welding - Google Patents

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Description

本発明は、大入熱溶接が適用される高強度鋼板に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-strength steel plate to which high heat input welding is applied.

近年、高層建築に代表される溶接構造物の鉄骨に対する要求は、建築物の大型化、建造の高能率化、地震時の破壊に対する安全性(耐震性)の向上の観点から、高度化している。そして、溶接構造物の鉄骨に使用される厚鋼板は、高強度化、厚手化に加えて、大入熱溶接HAZの靭性の確保が求められている。なお、「大入熱溶接HAZ」とは、大入熱溶接によって形成された溶接熱影響部(Heat Affected Zone、HAZ)のことを意味する。以下、大入熱溶接HAZを単に、大入熱HAZという場合がある。大入熱溶接とは、大入熱の溶接であり、高能率なエレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接などが例として挙げられる。 In recent years, the requirements for the steel frames of welded structures typified by high-rise buildings have been increasing from the viewpoint of increasing the size of buildings, increasing the efficiency of construction, and improving safety against destruction during earthquakes (earthquake resistance). . Thick steel plates used for the steel frames of welded structures are required to have high strength and thickness, as well as to ensure the toughness of the high heat input welding HAZ. The “high heat input welding HAZ” means a weld heat affected zone (HAZ) formed by high heat input welding. Hereinafter, the large heat input welding HAZ may be simply referred to as the large heat input HAZ. High heat input welding is welding with a high heat input, and examples thereof include highly efficient electroslag welding and submerged arc welding.

従来、高強度厚鋼板に上述の大入熱溶接を適用する場合、HAZにおいて良好な靱性を確保することは困難であるとされていた。例えば、引張強度780MPa級厚鋼板におけるエレクトロスラグ溶接部のHAZ靱性が非特許文献1及び非特許文献2に示されている。非特許文献1の図6によれば、溶融線(Fusion Line、FL)、FLから1mm(HAZ1)、FLから3mm(HAZ3)、及びFLから5mm(HAZ5)のノッチ位置におけるシャルピー吸収エネルギーの平均値は40J以下である。また、非特許文献2の図3及び図5によれば、FLのノッチ位置におけるシャルピー吸収エネルギーの平均値は50J以下である。 Conventionally, when applying the above-described high heat input welding to high-strength thick steel plates, it has been considered difficult to ensure good toughness in the HAZ. For example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 show the HAZ toughness of an electroslag welded portion of a steel plate having a tensile strength of 780 MPa. According to FIG. 6 of Non-Patent Document 1, the fusion line (Fusion Line, FL), 1 mm from FL (HAZ1), 3 mm from FL (HAZ3), and the average of Charpy absorbed energy at notch positions 5 mm from FL (HAZ5) The value is 40J or less. 3 and 5 of Non-Patent Document 2, the average value of Charpy absorbed energy at the notch position of FL is 50 J or less.

このような問題に対して、特許文献1では、微細なCの濃化領域を分散させることによってHAZでのマルテンサイト・オーステナイト混合相(Martensite - Austenite constituent、MA)の生成を抑制し、HAZ靱性を向上させる技術が開示されている。特許文献1では、鋼に含まれるSi及びPの含有量を低減し、熱間圧延後の加速冷却及び熱処理の条件を制御して、セメンタイト及びパーライトの生成を抑制している。 In response to such a problem, in Patent Document 1, by dispersing fine C-enriched regions, the generation of a martensite-austenite mixed phase (Martensite-Austenite constituent, MA) in the HAZ is suppressed, and the HAZ toughness is improved. is disclosed. In Patent Document 1, the content of Si and P contained in steel is reduced, and the conditions for accelerated cooling and heat treatment after hot rolling are controlled to suppress the formation of cementite and pearlite.

また、特許文献2では、Ti、Al、OおよびNの含有量のバランスを制御することで結晶粒を微細化し、HAZの靱性を向上させる技術が開示されている。この技術は、粗大なオーステナイト粒の成長を、鋼中に分散させた微細なTiN粒子によって抑制する効果と、Ti含有介在物を変態核として粒内フェライトの析出を促進する効果とを重畳している。 Further, Patent Document 2 discloses a technique for refining crystal grains by controlling the balance of the contents of Ti, Al, O and N and improving the toughness of the HAZ. This technology combines the effect of suppressing the growth of coarse austenite grains with fine TiN particles dispersed in the steel and the effect of promoting the precipitation of intragranular ferrite using Ti-containing inclusions as transformation nuclei. there is

特開2017-155333号公報JP 2017-155333 A 国際公開第2017/183720号WO2017/183720

徳納一成、他7名「建築用大入熱溶接型予熱低減780N/mm2級高張力鋼板」、新日鉄技報、1997年、No.365、p.37~43Tokuno Kazunari, and 7 others, "Large heat input welding type preheating reduction 780 N/mm2 class high tensile strength steel plate for construction", Nippon Steel Technical Report, 1997, No. 365, p. 37-43 廣田実、他5名、「オンライン製造プロセスによる建築構造用低降伏比780N/mm2級鋼材 その3 大入熱溶接部継手特性」、日本建築学会大会学術講演梗概集、2012年、No.1017Minoru Hirota, 5 others, "Low Yield Ratio 780 N/mm Grade 2 Steel Material for Building Structures by Online Manufacturing Process Part 3: Large Heat Input Weld Joint Properties", Summaries of Technical Papers of Annual Meeting of Architectural Institute of Japan, 2012, No. 1017

鋼板の高強度化を図るためには、鋼の焼入れ性の指標である炭素当量CeqWESを高めることが有効である。しかし、MnやNiなどの合金元素の含有量を増加させると、大入熱HAZは粗大なベイナイトが主体の硬化組織となり、脆化相であるマルテンサイト・オーステナイト混合相(Martensite - Austenite constituent、MA)の生成が促進される。MAの生成は、鋼板に含まれるMnやNiなどの合金元素が局所的に濃化して形成されたミクロ偏析部に起因する。ミクロ偏析部は、溶接熱影響によって加熱され、冷却された後、相変態によってMAとなる。MAは硬い相であり、破壊の起点となってHAZ靱性を低下させる。 In order to increase the strength of steel sheets, it is effective to increase the carbon equivalent CeqWES, which is an index of the hardenability of steel. However, when the contents of alloying elements such as Mn and Ni are increased, the high heat input HAZ becomes a hardened structure mainly composed of coarse bainite, and a martensite-austenite mixed phase (MA), which is an embrittlement phase. ) is promoted. The generation of MA results from micro-segregation formed by local concentration of alloying elements such as Mn and Ni contained in the steel sheet. The micro-segregations are heated by the welding heat effect, cooled, and then become MA through a phase transformation. MA is a hard phase and acts as a starting point for fracture to lower HAZ toughness.

また、大入熱HAZは高温に加熱されるため、オーステナイトの粒成長が促進され、鋼の結晶粒が粗大化する。更に、合金元素の含有量を増加させるとHAZが硬化する。これらもHAZの靭性を低下させる原因となる。このように、鋼板を強度化するために炭素当量CeqWESを高めると、大入熱HAZにはMAが生成した粗大なベイナイト主体の組織が形成されて靭性が低下しやすくなる。 In addition, since the high heat input HAZ is heated to a high temperature, the grain growth of austenite is promoted and the grains of the steel are coarsened. Furthermore, increasing the content of alloying elements hardens the HAZ. These also cause a decrease in HAZ toughness. As described above, when the carbon equivalent CeqWES is increased in order to strengthen the steel sheet, a coarse bainite-based structure formed by MA is formed in the high heat input HAZ, and the toughness tends to decrease.

以上のように、強度を高める合金元素であるMn及びNiを含有する厚鋼板の場合、大入熱溶接HAZ靱性は、ミクロ偏析に起因するMAの形成、旧オーステナイトの粗大化、ベイナイトの硬化によって著しく低下する。そのため、従来の厚鋼板の成分設計の指針に基づいて鋼板(母材)高強度化と、大入熱HAZの靭性の確保とを両立させることは困難であった。
本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、新たな成分設計の指針を提案し、これに基づいて、大入熱溶接用厚鋼板を提供することを課題とするものである。
As described above, in the case of steel plates containing Mn and Ni, which are alloying elements that increase strength, the HAZ toughness of high heat input welding is affected by the formation of MA due to microsegregation, coarsening of prior austenite, and hardening of bainite. significantly lower. Therefore, it has been difficult to achieve both high strength of the steel plate (base material) and ensuring toughness of the high heat input HAZ based on the conventional guideline for chemical composition design of the thick steel plate.
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to propose a new guideline for composition design and to provide a thick steel plate for high heat input welding based on this.

本発明者らは、高強度鋼板の大入熱HAZを著しく脆化させるMAの生成を抑制し、HAZ組織の微細化を図るという視点から、鋼板(母材)の高強度化と大入熱HAZの靭性の確保とを両立させるために検討を行った。その結果、鋼成分のMn/Niを0.80以下に制御することが、ミクロ偏析部におけるMAの低減に有効であるという知見を得た。更に、粒内変態の生成核として作用するTi系酸化物は、HAZの結晶粒を顕著に微細化させ、結果としてMAのサイズも小さくなることがわかった。 The inventors of the present invention suppress the formation of MA, which significantly embrittles the high heat input HAZ of high strength steel sheets, and refine the HAZ structure. A study was conducted in order to ensure the toughness of the HAZ. As a result, the inventors have found that controlling the Mn/Ni ratio of the steel components to 0.80 or less is effective in reducing the MA in the micro-segregation part. Furthermore, it was found that Ti-based oxides acting as nuclei for intragranular transformation significantly refine the HAZ crystal grains, resulting in a smaller size of MA.

また、大入熱HAZの結晶粒は、鋼板の焼入れ性を一定以上に高めること、具体的には、炭素当量CeqIIWを0.65%以上とし、好ましくは焼入れ性倍数DIを10.0inch以上とすることにより、顕著に微細化することがわかった。特に、Cuは、焼入れ性を高め、HAZ靭性に及ぼす悪影響が小さいことから、Cuの含有量の増加によってHAZ靭性が顕著に向上するという知見も得られた。そして、HAZの硬化の抑制にはCの含有量の制限が有効である。また、Bの含有量を制限すると、鋼板(母材)の表面と板厚方向の内部との硬度差が小さくなり、表面性状や加工性などが優位となることがわかった。 In addition, the crystal grains of the large heat input HAZ increase the hardenability of the steel sheet to a certain level or more, specifically, the carbon equivalent CeqIIW is 0.65% or more, and the hardenability multiple DI is preferably 10.0 inches or more. It was found that by In particular, Cu enhances the hardenability and has a small adverse effect on the HAZ toughness, so it was also found that an increase in the Cu content significantly improves the HAZ toughness. Limiting the content of C is effective in suppressing hardening of the HAZ. Also, it was found that when the B content is restricted, the difference in hardness between the surface of the steel sheet (base material) and the interior in the sheet thickness direction becomes smaller, and the surface properties and workability become superior.

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。 The present invention was made based on such findings, and the gist thereof is as follows.

[1] 質量%で、
C :0.030%以上、0.080%以下、
Mn:0.3%以上、1.3%以下、
Ni:1.3%以上、7.0%以下、
Cu:0.60%以上、2.00%以下、
Ti:0.005%以上、0.020%以下、
O :0.0010%以上、0.0040%以下、
Cr:0%以上、1.0%以下、
Mo:0%以上、1.0%以下、
W :0%以上、1.0%以下、
Co:0%以上、1.0%以下、
Nb:0%以上、0.10%以下、
V :0%以上、0.10%以下、
B :0%以上、0.0050%以下、
Ca:0%以上、0.005%以下、
Mg:0%以上、0.005%以下、
REM:0%以上、0.005%以下、
Zr:0%以上、0.005%以下
を含有し、
Si:0.10%以下、
P :0.010%以下、
S :0.005%以下、
Al:0.003%以下、
N :0.0060%以下、
に制限され、
残部がFe及び不純物からなり、
Mnの含有量とNiの含有量との比であるMn/Niが0.80以下であり、
下記(1)式で計算される炭素当量CeqWESが0.45%以上、0.70%以下、
下記(2)式で計算される炭素当量CeqIIWが0.65%以上、0.90%以下
である、大入熱溶接用高強度鋼板。
CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
・・・(1)
CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5
・・・(2)
ここで、上記(1)式、(2)式中のC、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cuは、質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
[2] 下記(3)式で計算される焼入れ性倍数DIが10.0inch以上、21.0inch以下
である、上記[1]に記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
DI(inch)=0.5×fB×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)
・・・(3)
ここで、上記(3)式中のC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Moは、質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。fBは、Bが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
[3] 更に、質量%で、
Cr:0.1%以上、1.0%以下、
Mo:0.1%以上、1.0%以下、
W :0.1%以上、1.0%以下、
Co:0.1%以上、1.0%以下、
Nb:0.005%以上、0.10%以下、
V :0.005%以上、0.10%以下、
の1種以上を含有する、上記[1]または[2]に記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
[4] 更に、質量%で、
B:0%以上、0.0004%以下
を含有する、上記[1]~[3]のいずれかに記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
[5] 更に、質量%で、
Ca:0.0001%以上、0.005%以下、
Mg:0.0001%以上、0.005%以下、
REM:0.0001%以上、0.005%以下、
Zr:0.0001%以上、0.005%以下、
の1種以上を含有する、上記[1]~[4]のいずれかに記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
[1] in % by mass,
C: 0.030% or more and 0.080% or less,
Mn: 0.3% or more and 1.3% or less,
Ni: 1.3% or more and 7.0% or less,
Cu: 0.60% or more and 2.00% or less,
Ti: 0.005% or more and 0.020% or less,
O: 0.0010% or more and 0.0040% or less,
Cr: 0% or more and 1.0% or less,
Mo: 0% or more and 1.0% or less,
W: 0% or more and 1.0% or less,
Co: 0% or more and 1.0% or less,
Nb: 0% or more and 0.10% or less,
V: 0% or more and 0.10% or less,
B: 0% or more and 0.0050% or less,
Ca: 0% or more and 0.005% or less,
Mg: 0% or more and 0.005% or less,
REM: 0% or more and 0.005% or less,
Zr: containing 0% or more and 0.005% or less,
Si: 0.10% or less,
P: 0.010% or less,
S: 0.005% or less,
Al: 0.003% or less,
N: 0.0060% or less,
is limited to
The balance consists of Fe and impurities,
Mn/Ni, which is the ratio of the Mn content to the Ni content, is 0.80 or less,
Carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (1) is 0.45% or more and 0.70% or less,
A high-strength steel plate for large heat input welding, having a carbon equivalent CeqIIW calculated by the following formula (2) of 0.65% or more and 0.90% or less.
CeqWES (%) = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14
... (1)
CeqIIW (%) = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5
... (2)
Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, and Cu in the above formulas (1) and (2) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass%, and are not contained 0 is substituted for the element term.
[2] The high-strength steel sheet for large heat input welding according to [1] above, wherein the hardenability factor DI calculated by the following formula (3) is 10.0 inches or more and 21.0 inches or less.
DI (inch) = 0.5 x fB x C0.5 x (1 + 0.64 x Si) x (1 + 4.1 x Mn) x (1 + 0.27 x Cu) x (1 + 0.52 x Ni) x (1 + 2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)
... (3)
Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, and Mo in the above formula (3) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass%, and 0 is entered in the term of the element not contained. substitute. fB is 1.0 when B is less than or equal to 0.0004% and 1.3 when B is greater than 0.0004%.
[3] Furthermore, in % by mass,
Cr: 0.1% or more and 1.0% or less,
Mo: 0.1% or more and 1.0% or less,
W: 0.1% or more and 1.0% or less,
Co: 0.1% or more and 1.0% or less,
Nb: 0.005% or more and 0.10% or less,
V: 0.005% or more and 0.10% or less,
The high-strength steel sheet for large heat input welding according to the above [1] or [2], containing one or more of
[4] Furthermore, in % by mass,
B: The high-strength steel sheet for large heat input welding according to any one of [1] to [3], containing 0% or more and 0.0004% or less.
[5] Furthermore, in mass %,
Ca: 0.0001% or more and 0.005% or less,
Mg: 0.0001% or more and 0.005% or less,
REM: 0.0001% or more and 0.005% or less,
Zr: 0.0001% or more and 0.005% or less,
The high-strength steel sheet for large heat input welding according to any one of [1] to [4] above, containing one or more of

本発明によれば、新たな成分設計の指針に基づく大入熱溶接用高強度鋼板を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high strength steel plate for large heat input welding based on the guideline of a new component design can be provided.

エレクトロスラグ溶接T字継手におけるシャルピー試験片の採取要領を示す図である。It is a figure which shows the collection point of the Charpy test piece in an electroslag welding T-shaped joint.

以下、本発明の一実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板について説明する。まず、本発明を完成するに至った本発明者らの検討結果や、得られた新たな知見について詳述する。 A high-strength steel sheet for large heat input welding according to one embodiment of the present invention will be described below. First, the study results of the present inventors who have completed the present invention and the new findings obtained will be described in detail.

本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板(以下、単に「鋼板」とも称する。)は、焼入れ性を高める合金元素であるC、Mn、Ni、Cuを含有する。そして、本実施形態に係る鋼板は、鋼を溶製、鋳造して得られた鋼片に熱間圧延を施すことで製造される。このようにして製造される鋼板は、上述したように、鋳造時の凝固によって凝固組織の界面に形成されるミクロ偏析部を有する。このミクロ偏析部のMn、Niなどの合金元素の濃化は、溶接の熱影響のような短時間の加熱では解消され難い。そのため、C、Mn、Niを含有する鋼板に大入熱溶接を適用した場合、ミクロ偏析部は大入熱HAZに残存しやすい。このようにして局所的に形成されるHAZのミクロ偏析部は、加熱によってCが濃化した残留オーステナイトとなり、冷却後に硬質のMAとなる。このようなMAは破壊の起点となってHAZ靭性を低下させるので、安定なオーステナイトの残留、換言すると残留オーステナイトの生成を抑制することが望ましい。そして、本発明者らは、鋭意検討の結果、MnはNiに比較して大入熱HAZの冷却時における残留オーステナイトの分解を遅延させるという新たな知見を得た。 The high-strength steel sheet for large heat input welding (hereinafter also simply referred to as "steel sheet") according to the present embodiment contains C, Mn, Ni, and Cu, which are alloying elements that improve hardenability. The steel plate according to the present embodiment is manufactured by subjecting a steel slab obtained by melting and casting steel to hot rolling. A steel sheet manufactured in this way has micro segregation formed at the interface of the solidified structure due to solidification during casting, as described above. The concentration of alloying elements such as Mn and Ni in the micro-segregated parts is difficult to be eliminated by short-time heating such as the heat effect of welding. Therefore, when high heat input welding is applied to a steel plate containing C, Mn, and Ni, micro-segregation tends to remain in the high heat input HAZ. The HAZ micro-segregation part locally formed in this manner becomes C-enriched retained austenite by heating, and becomes hard MA after cooling. Since such MA becomes a starting point of fracture and lowers the HAZ toughness, it is desirable to suppress the formation of stable residual austenite, in other words, the generation of residual austenite. As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have obtained a new finding that Mn retards the decomposition of retained austenite during cooling of the high heat input HAZ compared to Ni.

上述したように、大入熱HAZの冷却時において、ミクロ偏析部の残留オーステナイトが分解されずに大入熱HAZが室温まで冷却されると、この残留オーステナイトがMAとなってHAZの靱性を劣化させる。Mnは、Niと比較すると、残留オーステナイトの分解を遅延させることから、MAの増加を招きやすいと考えられる。換言するに、NiはMnよりも大入熱HAZの靭性に及ぼす悪影響が小さいと考えられる。そこで、本発明者らは、鋼中のMnの含有量とNiの含有量とのバランスに着眼し、両者の比率の適正化を図ることによって鋼の焼入れ性を高めつつMAの生成量を抑制できると考えた。具体的には、本発明者らは、鋼中のMnの含有量をNiの含有量で除した比であるMn/Niが0.80以下になると、大入熱HAZにおけるMAの生成量が低減する現象を見出した。この現象は、加熱時にミクロ偏析部にCが濃化して生成する残留オーステナイトが分解される際、すなわち残留オーステナイトがフェライトとセメンタイトとに変態する際の異相界面におけるC原子の分配挙動に及ぼすMn原子とNi原子との影響の違いに起因すると推察される。 As described above, when the high heat input HAZ is cooled, when the high heat input HAZ is cooled to room temperature without decomposition of the retained austenite in the micro-segregation part, this retained austenite becomes MA and deteriorates the toughness of the HAZ. Let Mn retards the decomposition of retained austenite as compared with Ni, and is therefore likely to increase MA. In other words, Ni is considered to have less adverse effect on the toughness of the high heat input HAZ than Mn. Therefore, the present inventors focused on the balance between the content of Mn and the content of Ni in the steel, and by optimizing the ratio of the two, the hardenability of the steel is improved and the amount of MA generated is suppressed. I thought I could. Specifically, the present inventors found that when Mn/Ni, which is the ratio obtained by dividing the Mn content in the steel by the Ni content, is 0.80 or less, the amount of MA produced in the high heat input HAZ We found a phenomenon to reduce This phenomenon is due to the decomposition of retained austenite, which is generated by the concentration of C in the micro-segregation zone during heating, that is, when the retained austenite transforms into ferrite and cementite. and Ni atoms.

また、本発明者らは、ミクロ偏析部の残留オーステナイトの分解開始時のCの濃度は、鋼板全体のCの含有量よりも鋼板に含まれるMnやNiなどの合金元素の種類や量に影響されることを見出した。つまり、本発明者らは、鋼成分のCの含有量を低減するほどベイナイト変態が促進され、MAとなる残留オーステナイトの量が減り、そのサイズも微細化する傾向があることを見出した。この現象は、ベイナイトの不完全変態の機構と関連していると推察される。また、本発明者らは、さらに検討を進めた結果、鋼成分においてMn/Niを0.80以下に制限し、かつCの含有量を0.080%以下に制限することによって、ミクロ偏析部におけるMAの生成を抑制できることを見出した。 In addition, the present inventors have found that the concentration of C at the start of decomposition of retained austenite in the micro-segregated part affects the type and amount of alloying elements such as Mn and Ni contained in the steel plate rather than the content of C in the entire steel plate. found to be In other words, the present inventors found that the lower the C content in the steel component, the more accelerated the bainite transformation, the smaller the amount of retained austenite that becomes MA, and the smaller the size of retained austenite. This phenomenon is presumed to be related to the mechanism of incomplete transformation of bainite. Further, as a result of further studies, the present inventors found that by limiting the Mn/Ni ratio to 0.80 or less in the steel composition and limiting the C content to 0.080% or less, the micro segregation part It was found that the production of MA in can be suppressed.

また、大入熱溶接用高強度鋼板では、HAZの硬化及び結晶粒の粗大化が大入熱HAZの靱性を劣化させる原因となる。HAZの硬化の抑制には、Cの含有量の制限が有効である。一方、HAZの結晶粒の粗大化を抑制する有効な方法の一つは、Ti系酸化物を生成核とする粒内変態の利用である。本発明者らは、大入熱溶接を模擬した再現熱サイクルを付与した鋼に対して、金属組織と靱性との関係を調査した。その結果、鋼中に分散させたTi系酸化物によって粒内変態を促進させることで結晶粒を微細化すると共に、Mn/Niを0.80以下に制限してMAの生成を抑制することによって、大入熱HAZの靱性を顕著に向上し得ることを見出した。 In addition, in high-strength steel sheets for high heat input welding, hardening of the HAZ and coarsening of grains cause deterioration of the toughness of the high heat input HAZ. Limiting the content of C is effective for suppressing HAZ hardening. On the other hand, one effective method for suppressing the coarsening of HAZ crystal grains is the use of intragranular transformation using Ti-based oxides as nuclei. The present inventors investigated the relationship between the metal structure and toughness of steel subjected to a simulated heat cycle simulating high heat input welding. As a result, the Ti-based oxides dispersed in the steel promote the intragranular transformation to refine the crystal grains, and limit the Mn/Ni to 0.80 or less to suppress the formation of MA. , It was found that the toughness of the large heat input HAZ can be significantly improved.

このように、本発明者らは、鋼板のTiの含有量を0.005%以上とすることによってTi系酸化物を分散させ、大入熱HAZの結晶粒の微細化を図った。そして、Ti系酸化物による結晶粒の微細化を図るために、Alの含有量を制限する。これは、鋼板中のAlの含有量が増えると、鋼板中のO(酸素)がAl系酸化物の生成のために消費されやすくなり、Ti系酸化物の生成が抑制されるためである。したがって、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板に含まれるAlの量は0.003%以下に制限される。一方、ミクロンサイズの粗大なTiNの生成は、Tiの含有量を0.02%以下に制限することで、回避できる。また、HAZ靭性に影響を及ぼすような粗大な介在物が生成しないように、Oの含有量は0.0040%以下に制限される。 In this way, the present inventors made the Ti content of the steel sheet 0.005% or more to disperse the Ti-based oxides and refine the crystal grains of the high heat input HAZ. Then, in order to refine the crystal grains by the Ti-based oxide, the Al content is restricted. This is because when the Al content in the steel sheet increases, O (oxygen) in the steel sheet is likely to be consumed for the generation of Al-based oxides, and the generation of Ti-based oxides is suppressed. Therefore, the amount of Al contained in the high-strength steel sheet for high heat input welding according to this embodiment is limited to 0.003% or less. On the other hand, generation of micron-sized coarse TiN can be avoided by limiting the Ti content to 0.02% or less. Also, the O content is limited to 0.0040% or less so as not to form coarse inclusions that affect the HAZ toughness.

更に、本発明では、Cu及びNiの含有量を高め、焼入れ性を十分に確保することによっても結晶粒の微細化が図られる。具体的には、炭素当量CeqWES及びCeqIIWの下限が適切に設定され、好ましくは焼入れ性倍数DIの下限が適正に設定される。一方、延性が極端に低下したり、吸収エネルギーが低下したりすることを抑制するため、CeqWES及びCeqIIWの上限が適切に設定され、好ましくはDIの上限が適切に設定される。炭素当量CeqWES及びCeqIIW、並びにDIは、C、Mn、Si、Cu、Ni、Cr、Mo、Vの含有量によって制御される。本発明者らは、鋭意検討の結果、下記(1)式によって求められる炭素当量CeqWESを0.45%以上、0.70%以下、下記(2)式によって求められるCeqIIWを0.65%以上、0.90%以下に制御すれば、大入熱HAZの靭性が確保されるという知見を得た。好ましくは、結晶粒の微細化のために、下記(3)式によって求められる焼入れ性倍数DIは10.0inch以上、21.0inch以下の範囲内に制御される。 Furthermore, in the present invention, the crystal grains can be made finer by increasing the contents of Cu and Ni to ensure sufficient hardenability. Specifically, the lower limits of the carbon equivalents CeqWES and CeqIIW are appropriately set, and preferably the lower limit of the hardenability multiple DI is appropriately set. On the other hand, the upper limits of CeqWES and CeqIIW are appropriately set, and preferably the upper limit of DI is set appropriately, in order to prevent an extreme decrease in ductility and a decrease in absorbed energy. The carbon equivalents CeqWES and CeqIIW and DI are controlled by the C, Mn, Si, Cu, Ni, Cr, Mo, V content. As a result of intensive studies, the present inventors have found that the carbon equivalent CeqWES determined by the following formula (1) is 0.45% or more and 0.70% or less, and the CeqIIW determined by the following formula (2) is 0.65% or more. , is controlled to 0.90% or less, the toughness of the large heat input HAZ is ensured. Preferably, the hardenability multiple DI determined by the following formula (3) is controlled within the range of 10.0 inches or more and 21.0 inches or less for grain refinement.

CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
・・・(1)
CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5
・・・(2)
DI(inch)=0.5×fB×C0.5× (1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)
・・・(3)
ここで、上記(1)式、(2)式、(3)式中のC、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cuは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。fBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
CeqWES (%) = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14
... (1)
CeqIIW (%) = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5
... (2)
DI (inch) = 0.5 x fB x C0.5 x (1 + 0.64 x Si) x (1 + 4.1 x Mn) x (1 + 0.27 x Cu) x (1 + 0.52 x Ni) x (1 + 2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)
... (3)
Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, and Cu in the above formulas (1), (2), and (3) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass%. 0 is substituted for elements not contained. fB is 1.0 when B is 0.0004% or less, and 1.3 when B is greater than 0.0004%.

次に、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板の化学成分(鋼組成)について説明する。なお、以下の化学成分の説明では、質量%を単に%と表記する。 Next, the chemical composition (steel composition) of the high-strength steel sheet for high heat input welding according to this embodiment will be described. In addition, in the following explanation of the chemical components, mass % is simply expressed as %.

(C:0.030%以上、0.080%以下)
Cは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素である。本実施形態では、Cの含有量は0.030%以上である。Cの含有量は、好ましくは0.035%以上であり、より好ましくは0.040%以上である。一方、HAZの硬化を抑制して靱性を確保するという観点から、Cの含有量は0.080%以下である。Cの含有量は、好ましくは0.075%以下であり、より好ましくは0.070%以下である。
(C: 0.030% or more and 0.080% or less)
C is an element that enhances the hardenability of steel and contributes to high strength. In this embodiment, the C content is 0.030% or more. The content of C is preferably 0.035% or more, more preferably 0.040% or more. On the other hand, the C content is 0.080% or less from the viewpoint of suppressing HAZ hardening and ensuring toughness. The C content is preferably 0.075% or less, more preferably 0.070% or less.

(Mn:0.30%以上、1.30%以下)
Mnは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、本実施形態ではMnの含有量は0.30%以上である。Mnの含有量は、好ましくは0.40%以上であり、より好ましくは0.50%以上である。一方、大入熱HAZにおけるMAの過度な生成を抑制するという観点から、本実施形態では、Mnの含有量は1.30%以下である。Mnの含有量は、好ましくは1.20%以下であり、より好ましくは1.10%以下である。
(Mn: 0.30% or more and 1.30% or less)
Mn is an element that enhances the hardenability of steel and contributes to high strength. In this embodiment, the Mn content is 0.30% or more. The Mn content is preferably 0.40% or more, more preferably 0.50% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing excessive generation of MA in the high heat input HAZ, the Mn content is 1.30% or less in the present embodiment. The Mn content is preferably 1.20% or less, more preferably 1.10% or less.

(Ni:1.30%以上、7.00%以下)
Niは、鋼の焼入れ性を高めて高強度化に寄与する元素であり、同時に、大入熱HAZの靱性を高める元素である。強度および靭性を確保するという観点から、本実施形態において、Niの含有量は1.30%以上である。Niの含有量は、好ましくは1.80%以上であり、より好ましくは2.00%以上であり、さらに好ましくは2.50%以上である。一方、Niは高価な元素であり、製造コストの上昇を抑制するという観点から、本実施形態では、Niの含有量は7.00%以下である。Niの含有量は、好ましくは6.50%以下であり、より好ましくは6.00%以下であり、さらに好ましくは5.50%以下である。
(Ni: 1.30% or more and 7.00% or less)
Ni is an element that enhances the hardenability of steel and contributes to high strength, and at the same time, it is an element that enhances the toughness of the high heat input HAZ. From the viewpoint of ensuring strength and toughness, the Ni content is 1.30% or more in the present embodiment. The Ni content is preferably 1.80% or more, more preferably 2.00% or more, and still more preferably 2.50% or more. On the other hand, Ni is an expensive element, and from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing cost, the Ni content is 7.00% or less in the present embodiment. The Ni content is preferably 6.50% or less, more preferably 6.00% or less, and still more preferably 5.50% or less.

(Mn/Ni:0.80以下)
Mn及びNiはともに鋼の高強度化に寄与する元素であるが、大入熱HAZにおいて、MnはNiに比べてMAの生成を促進しやすいことから、Mnの含有量はNiの含有量よりも少ないことが好ましい。大入熱HAZの高強度化を図りつつ靱性を確保するという観点から、本実施形態の鋼板において、鋼中のMnの含有量をNiの含有量で除した比であるMn/Niは0.80以下である。Mn/Niは、好ましくは0.70以下であり、より好ましくは0.60以下である。なお、Mn/Niは、Mnの含有量の下限をNiの含有量の上限で除した比を下限としてもよく、すなわち、0.04以上であってもよい。Mn/Niは0.10以上であってもよく、0.20以上であってもよい。
(Mn/Ni: 0.80 or less)
Both Mn and Ni are elements that contribute to increasing the strength of steel. is preferably less. From the viewpoint of ensuring toughness while increasing the strength of the high heat input HAZ, in the steel sheet of the present embodiment, Mn/Ni, which is the ratio obtained by dividing the Mn content in the steel by the Ni content, is 0.5. 80 or less. Mn/Ni is preferably 0.70 or less, more preferably 0.60 or less. The lower limit of Mn/Ni may be a ratio obtained by dividing the lower limit of the Mn content by the upper limit of the Ni content, that is, it may be 0.04 or more. Mn/Ni may be 0.10 or more, or may be 0.20 or more.

(Cu:0.60%以上、2.00%以下)
Cuは、溶接性やHAZの靱性に対する悪影響が小さく、鋼の焼入れ性を高めて母材の強度や靱性を向上させる元素である。強度および靭性を確保するという観点から、本実施形態の鋼板において、Cuの含有量は0.60%以上である。Cuの含有量は、好ましくは0.70%以上であり、より好ましくは0.80%以上である。一方、鋼板の熱間圧延時おけるCuクラックの発生抑制の観点から、本実施形態では、Cuの含有量は2.00%以下である。Cuの含有量は、好ましくは1.90%以下であり、より好ましくは1.80%以下である。
(Cu: 0.60% or more and 2.00% or less)
Cu is an element that has a small adverse effect on weldability and HAZ toughness and increases the hardenability of steel to improve the strength and toughness of the base material. From the viewpoint of ensuring strength and toughness, the steel sheet of the present embodiment has a Cu content of 0.60% or more. The Cu content is preferably 0.70% or more, more preferably 0.80% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the generation of Cu cracks during hot rolling of the steel sheet, the Cu content is 2.00% or less in the present embodiment. The Cu content is preferably 1.90% or less, more preferably 1.80% or less.

(Ti:0.005%以上、0.020%以下)
Tiは、Ti酸化物及びTiNを形成する元素である。TiNはピン止め効果によってγ粒の粗大化を抑制し、Ti酸化物は粒内変態核となってHAZの結晶粒の細粒化に寄与する。また、Tiは、TiNを形成してBNの生成を抑制するため、焼入れ性を向上させる固溶Bの確保にも有効である。大入熱HAZの靭性を確保するため、本実施形態において、Tiの含有量は0.005%以上である。Tiの含有量は、好ましくは0.007%以上である。一方、母材及びHAZの靭性の劣化や鋳片の表面品質の劣化を抑制するという観点から、本実施形態では、Tiの含有量は0.020%以下である。Tiの含有量は、好ましくは0.018%以下であり、より好ましくは0.016%以下である。
(Ti: 0.005% or more and 0.020% or less)
Ti is an element that forms Ti oxide and TiN. TiN suppresses coarsening of γ grains by a pinning effect, and Ti oxides serve as intragranular transformation nuclei and contribute to refinement of HAZ crystal grains. In addition, since Ti forms TiN to suppress the formation of BN, it is also effective in ensuring solid solution B that improves hardenability. In order to ensure the toughness of the high heat input HAZ, the Ti content is 0.005% or more in this embodiment. The content of Ti is preferably 0.007% or more. On the other hand, in the present embodiment, the Ti content is 0.020% or less from the viewpoint of suppressing the deterioration of the toughness of the base metal and HAZ and the deterioration of the surface quality of the slab. The Ti content is preferably 0.018% or less, more preferably 0.016% or less.

(O:0.0010%以上、0.0040%以下)
Oは、Tiなどの脱酸元素と結合して、酸化物を形成する。Ti酸化物は、粒内変態核として作用し、結晶粒の微細化に寄与する。この効果を得るため、本実施形態の鋼板において、Oの含有量は0.0010%以上である。ただし、鋼の清浄度が低下して母材及びHAZの靭性が劣化することを抑制する観点から、Oの含有量は0.0040%以下である。Oの含有量は、好ましくは0.0030%以下である。
(O: 0.0010% or more and 0.0040% or less)
O combines with a deoxidizing element such as Ti to form an oxide. Ti oxides act as intragranular transformation nuclei and contribute to grain refinement. In order to obtain this effect, the O content in the steel sheet of the present embodiment is 0.0010% or more. However, the content of O is 0.0040% or less from the viewpoint of suppressing the deterioration of the toughness of the base metal and HAZ due to the deterioration of the cleanliness of the steel. The content of O is preferably 0.0030% or less.

(Si:0.10%以下)
Siは、脱酸や高強度化のために鋼に含有される元素である。一方、Siは、MAの生成を促進させる元素でもあり、本発明者らは、大入熱HAZのミクロ偏析部におけるMAの生成にSiが極めて大きな影響を及ぼすという知見を得ている。したがって、大入熱HAZの靭性を確保するため、Siの含有量の制限が必要であり、本実施形態では、Siの含有量は0.10%以下である。Siの含有量は、好ましくは0.08%以下であり、より好ましくは0.05%以下である。Siの含有量の下限は特に限定されないが、製造コストの観点から、Siの含有量は0.01%以上であってもよい。
(Si: 0.10% or less)
Si is an element contained in steel for deoxidizing and increasing strength. On the other hand, Si is also an element that promotes the formation of MA, and the inventors of the present invention have obtained knowledge that Si greatly affects the formation of MA in the micro-segregation part of the high heat input HAZ. Therefore, in order to ensure the toughness of the high heat input HAZ, it is necessary to limit the Si content, and in the present embodiment, the Si content is 0.10% or less. The Si content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less. Although the lower limit of the Si content is not particularly limited, the Si content may be 0.01% or more from the viewpoint of manufacturing cost.

(P:0.010%以下)
Pは、靭性に有害な不純物である。Pの含有量は、大入熱HAZの靱性を安定的に確保するために制限する必要があり、本実施形態では、0.010%以下である。Pの含有量は、好ましくは0.008%以下である。Pの含有量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Pの含有量は0.001%以上であってもよい。
(P: 0.010% or less)
P is an impurity harmful to toughness. The P content must be limited in order to stably ensure the toughness of the high heat input HAZ, and is 0.010% or less in the present embodiment. The P content is preferably 0.008% or less. Although the lower limit of the P content is not limited, the P content may be 0.001% or more from the viewpoint of manufacturing cost.

(S:0.005%以下)
Sは、不純物であり、鋼中に多量に含有されると粗大な介在物を形成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Sの含有量は、大入熱HAZの靱性を安定的に確保するために制限する必要があり、本実施形態では、Sは0.005%以下である。Sの含有量は、好ましくは0.004%以下である。S量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Sの含有量は0.0001%以上であってもよい。Sの含有量は0.001%以上であってもよい。
(S: 0.005% or less)
S is an impurity, and if it is contained in a large amount in steel, it may form coarse inclusions and lower the toughness. Therefore, the S content needs to be limited in order to stably ensure the toughness of the high heat input HAZ, and in this embodiment, the S content is 0.005% or less. The S content is preferably 0.004% or less. Although the lower limit of the amount of S is not limited, the content of S may be 0.0001% or more from the viewpoint of manufacturing cost. The S content may be 0.001% or more.

(Al:0.003%以下)
Alは、酸化物を形成する元素であり、脱酸に用いられる。しかし、Alの含有量の増加に伴ってTi系酸化物の生成が抑制される。したがって、Alの含有量は、Ti系酸化物の生成を促進するという観点から、本実施形態において、0.003%以下である。Alの含有量は、好ましくは0.002%以下であり、より好ましくは0.001%以下である。上述のように、Alは脱酸元素であるが、Si、Mn、Tiによる脱酸が可能であり、Alの含有量は0%であってもよい。
(Al: 0.003% or less)
Al is an element that forms an oxide and is used for deoxidation. However, as the Al content increases, the formation of Ti-based oxides is suppressed. Therefore, the content of Al is 0.003% or less in the present embodiment from the viewpoint of promoting the formation of Ti-based oxides. The Al content is preferably 0.002% or less, more preferably 0.001% or less. As described above, Al is a deoxidizing element, but deoxidation is possible with Si, Mn, and Ti, and the Al content may be 0%.

(N:0.0060%以下)
Nは、TiNを構成する元素である。微細なTiNは、ピン止めによってγ粒の粗大化を抑制するが、粗大なTiNは、HAZにおいて破壊起点となり、靱性を低下させる場合がある。粗大なTiNの形成を抑制し、HAZ靭性を確保するという観点から、本実施形態では、Nの含有量は0.0060%以下である。Nの含有量は、好ましくは0.0040%以下である。本実施形態では、Nの含有量の下限は限定されないが、製造コストの観点から、Nの含有量は0.0001%以上であってもよい。HAZにおいてγ粒の成長を抑制する効果を発現させるという観点から、Nの含有量は、好ましくは0.0010%以上である。
(N: 0.0060% or less)
N is an element that constitutes TiN. Fine TiN suppresses the coarsening of γ grains by pinning, but coarse TiN may act as fracture initiation points in the HAZ and reduce toughness. From the viewpoint of suppressing the formation of coarse TiN and ensuring HAZ toughness, the N content is 0.0060% or less in the present embodiment. The N content is preferably 0.0040% or less. Although the lower limit of the N content is not limited in the present embodiment, the N content may be 0.0001% or more from the viewpoint of manufacturing cost. From the viewpoint of exhibiting the effect of suppressing the growth of γ grains in the HAZ, the N content is preferably 0.0010% or more.

(炭素当量CeqWES:0.45%以上、0.70%以下)
炭素当量CeqWESは、鋼板(母材)の強度及びHAZの結晶粒径に大きな影響を及ぼす焼入れ性の指標である。鋼の焼入れ性を高め、母材の強度を確保し、HAZの結晶粒を細粒化させるという観点から、炭素当量CeqWESは、本実施形態では0.45%以上である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.50%以上であり、より好ましくは0.55%以上である。一方、大入熱HAZの硬化を抑制して、靱性を確保するという観点から、炭素当量CeqWESは、本実施形態では0.70%以下である。炭素当量CeqWESは、好ましくは0.65%以下である。なお、炭素当量CeqWESは、合金元素の含有量によって下記(1)式で計算される。
(Carbon equivalent CeqWES: 0.45% or more and 0.70% or less)
The carbon equivalent CeqWES is an index of hardenability that greatly affects the strength of the steel sheet (base material) and the grain size of the HAZ. In the present embodiment, the carbon equivalent CeqWES is 0.45% or more from the viewpoint of increasing the hardenability of the steel, ensuring the strength of the base material, and refining the crystal grains of the HAZ. Carbon equivalent CeqWES is preferably 0.50% or more, more preferably 0.55% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing hardening of the high heat input HAZ and ensuring toughness, the carbon equivalent CeqWES is 0.70% or less in the present embodiment. The carbon equivalent CeqWES is preferably 0.65% or less. The carbon equivalent CeqWES is calculated by the following formula (1) depending on the contents of alloying elements.

CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
・・・・(1)
ここで、上記(1)式中のC、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、Vは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
CeqWES (%) = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14
(1)
Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, and V in the above formula (1) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass %, and 0 is substituted for the element not contained. do.

(炭素当量CeqIIW:0.65%以上、0.90%以下)
炭素当量CeqIIWは、鋼板(母材)の強度及びHAZの結晶粒径に大きな影響を及ぼす焼入れ性の指標である。本実施形態に係る鋼板は、Cuが含まれることから、炭素当量CeqIIWは重要な指標である。鋼の焼入れ性を高め、母材の強度を確保し、HAZの結晶粒を細粒化させるという観点から、炭素当量CeqIIWは、本実施形態では0.65%以上である。炭素当量CeqIIWは、好ましくは0.70%以上であり、より好ましくは0.75%以上である。一方、大入熱HAZの硬化を抑制して、靱性を確保するという観点から、炭素当量CeqIIWは、本実施形態では0.90%以下である。炭素当量CeqIIWは、好ましくは0.89%以下であり、より好ましくは0.85%以下である。なお、炭素当量CeqWESは、合金元素の含有量によって下記(2)式で計算される。
(Carbon equivalent CeqIIW: 0.65% or more and 0.90% or less)
The carbon equivalent CeqIIW is an index of hardenability that greatly affects the strength of the steel sheet (base material) and the grain size of the HAZ. Since the steel sheet according to the present embodiment contains Cu, the carbon equivalent CeqIIW is an important index. In the present embodiment, the carbon equivalent CeqIIW is 0.65% or more from the viewpoint of enhancing the hardenability of the steel, ensuring the strength of the base material, and refining the crystal grains of the HAZ. The carbon equivalent CeqIIW is preferably 0.70% or more, more preferably 0.75% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing hardening of the high heat input HAZ and ensuring toughness, the carbon equivalent CeqIIW is 0.90% or less in the present embodiment. The carbon equivalent CeqIIW is preferably 0.89% or less, more preferably 0.85% or less. The carbon equivalent CeqWES is calculated by the following formula (2) depending on the contents of alloying elements.

CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5
・・・・(2)
ここで、上記(2)式中のC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Vは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
CeqIIW (%) = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5
... (2)
Here, C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, and V in the above formula (2) are the contents in the steel sheet of each element expressed in mass%, and 0 is substituted for the elements not contained. do.

(焼入れ性倍数DI:10.0inch以上、21.0inch以下)
焼入れ性倍数DIは、鋼板(母材)の強度及びHAZの結晶粒径に影響を及ぼす焼入れ性の指標である。鋼の焼入れ性を高め、母材の強度を確保し、HAZの結晶粒を細粒化させるという観点から、焼入れ性倍数DIは、好ましくは10.0inch以上である。焼入れ性倍数DIは、より好ましくは12.0inch以上であり、さらに好ましくは14.0inch以上である。一方、大入熱HAZの硬化を抑制して、靱性を確保するという観点から、焼入れ性倍数DIは、好ましくは21.0inch以下である。焼入れ性倍数DIは、より好ましくは20.0inch以下であり、さらに好ましくは19.0inch以下である。なお、焼入れ性倍数DIは、合金元素の含有量によって下記(3)式で計算される。fBは、焼入れ性に及ぼすBの影響を示す係数であり、Bの含有量によって変化する。Bの含有量が0.0004%以下の場合、焼入れ性に及ぼすBの影響は考慮されず、fBは1.0である。Bの含有量が0.0004%超の場合、焼入れ性に及ぼすBの影響が考慮され、fBは1.3である。
(Hardenability multiple DI: 10.0 inch or more and 21.0 inch or less)
The hardenability factor DI is an index of hardenability that affects the strength of the steel sheet (base material) and the grain size of the HAZ. The hardenability multiple DI is preferably 10.0 inches or more from the viewpoint of enhancing the hardenability of the steel, ensuring the strength of the base material, and refining the crystal grains of the HAZ. The hardenability multiple DI is more preferably 12.0 inches or more, and still more preferably 14.0 inches or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing hardening of the high heat input HAZ and ensuring toughness, the hardenability multiple DI is preferably 21.0 inches or less. The hardenability multiple DI is more preferably 20.0 inches or less, and still more preferably 19.0 inches or less. The hardenability factor DI is calculated by the following formula (3) depending on the contents of alloying elements. fB is a coefficient indicating the effect of B on hardenability, and varies depending on the B content. When the content of B is 0.0004% or less, the effect of B on hardenability is not considered and fB is 1.0. When the content of B exceeds 0.0004%, the effect of B on hardenability is taken into account, and fB is 1.3.

DI(inch)=0.5×fB×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)
・・・・(3)
ここで、上記(3)式中のC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Moは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、後述する選択元素Cr、Moを含有しない場合は各項に0を代入する。fBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
DI (inch) = 0.5 x fB x C0.5 x (1 + 0.64 x Si) x (1 + 4.1 x Mn) x (1 + 0.27 x Cu) x (1 + 0.52 x Ni) x (1 + 2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)
... (3)
Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, and Mo in the above formula (3) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass%, and do not contain the selective elements Cr and Mo described later. 0 is substituted for each term. fB is 1.0 when B is 0.0004% or less, and 1.3 when B is greater than 0.0004%.

本実施形態に係る鋼板の化学組成の残部は、鉄(Fe)及び不純物である。不純物とは、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料やその他の要因により混入する成分であって、本実施形態に係る鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。ただし、不純物のうち、P及びSについては上述のように含有量の上限値が制限される。 The rest of the chemical composition of the steel sheet according to this embodiment is iron (Fe) and impurities. The term "impurities" refers to components that are mixed from raw materials such as ores, scraps, and other factors when steel sheets are manufactured industrially, and are permissible within a range that does not adversely affect the steel sheet according to the present embodiment. means. However, among the impurities, the upper limit of the content of P and S is restricted as described above.

本実施形態の鋼板には、鋼板(母材)の強度や靭性を向上させるため、必要に応じて、下記に示す選択元素Cr、Mo、W、Co、Nb、V、Bの1種又は2種以上を含有させてもよい。 In order to improve the strength and toughness of the steel sheet (base material), the steel sheet of the present embodiment may optionally contain one or two of the selective elements Cr, Mo, W, Co, Nb, V, and B shown below. More than one seed may be included.

(Cr:0%以上、1.0%以下)
Crは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Crの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Crは、母材の強度を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Crの含有量は0.1%以上であってもよい。Crの含有量は、好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制の観点から、本実施形態では、Crの含有量は、1.0%以下である。Crの含有量は、好ましくは0.8%以下であり、より好ましくは0.5%以下である。
(Cr: 0% or more and 1.0% or less)
Cr is an element that may be mixed into a steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the Cr content is not limited, and may be 0%. Cr is also an element that improves the strength of the base material. Therefore, in this embodiment, the Cr content may be 0.1% or more. The Cr content is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more. However, from the viewpoint of suppressing deterioration of the toughness and weldability of the large heat input HAZ, the Cr content is 1.0% or less in the present embodiment. The Cr content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.5% or less.

(Mo:0%以上、1.0%以下)
Moは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Moの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Moは、母材の強度及び靱性を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Moの含有量は0.1%以上であってもよい。Moの含有量は、好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制、合金コストの上昇抑制の観点から、本実施形態では、Moの含有量は1.0%以下である。Moの含有量は、好ましくは0.5%以下である。
(Mo: 0% or more, 1.0% or less)
Mo is an element that may be mixed into a steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the Mo content is not limited, and may be 0%. Mo is also an element that improves the strength and toughness of the base material. Therefore, in this embodiment, the Mo content may be 0.1% or more. The Mo content is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more. However, in the present embodiment, the content of Mo is 1.0% or less from the viewpoint of suppressing the deterioration of the toughness and weldability of the high heat input HAZ and suppressing the increase of the alloy cost. The Mo content is preferably 0.5% or less.

(W:0%以上、1.0%以下)
Wは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Wの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Wは、母材の強度及び靱性をさせる元素でもある。そのため、本実施形態では、Wの含有量は0.1%以上であってもよい。Wの含有量は、好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは0.3%以上である。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制、合金コストの上昇抑制の観点から、本実施形態では、Wの含有量は1.0%以下である。Wの含有量は、好ましくは0.5%以下である。
(W: 0% or more, 1.0% or less)
W is an element that may be mixed into the steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the W content is not limited, and may be 0%. W is also an element that increases the strength and toughness of the base material. Therefore, in this embodiment, the W content may be 0.1% or more. The W content is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more. However, in the present embodiment, the W content is 1.0% or less from the viewpoint of suppressing deterioration of the toughness and weldability of the high heat input HAZ and suppressing an increase in alloy cost. The content of W is preferably 0.5% or less.

(Co:0%以上、1.0%以下)
Coは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Coの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Coは、溶接性やHAZの靱性に対する悪影響が小さく、母材の強度や靱性を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Coの含有量は0.1%以上であってもよい。ただし、合金コストの上昇抑制の観点から、Coの含有量は1.0%以下である。Coの含有量は、好ましくは0.5%以下である。
(Co: 0% or more, 1.0% or less)
Co is an element that may be mixed into a steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the Co content is not limited, and may be 0%. Co is also an element that has little adverse effect on weldability and HAZ toughness and improves the strength and toughness of the base material. Therefore, in this embodiment, the Co content may be 0.1% or more. However, the Co content is 1.0% or less from the viewpoint of suppressing an increase in alloy cost. The Co content is preferably 0.5% or less.

(Nb:0%以上、0.10%以下)
Nbは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Nbの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Nbは、母材の強度及び靱性を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Nbの含有量は0.005%以上であってもよい。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制の観点から、Nbの含有量は0.10%以下である。Nbの含有量は、好ましくは0.05%以下であり、より好ましくは0.03%以下である。
(Nb: 0% or more and 0.10% or less)
Nb is an element that may be mixed into a steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the Nb content is not limited, and may be 0%. Nb is also an element that improves the strength and toughness of the base material. Therefore, in this embodiment, the Nb content may be 0.005% or more. However, the content of Nb is 0.10% or less from the viewpoint of suppressing deterioration of toughness and weldability in the high heat input HAZ. The Nb content is preferably 0.05% or less, more preferably 0.03% or less.

(V:0%以上、0.10%以下)
Vは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Vの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。また、Vは、母材の強度を向上させる元素でもある。そのため、本実施形態では、Vの含有量は0.005%以上であってもよい。ただし、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化抑制、合金コストの上昇抑制の観点から、Vの含有量は、0.10%以下である。Vの含有量は、好ましくは0.08%以下であり、より好ましくは0.06%以下である。
(V: 0% or more, 0.10% or less)
V is an element that may be mixed into a steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the V content is not limited, and may be 0%. V is also an element that improves the strength of the base material. Therefore, in the present embodiment, the V content may be 0.005% or more. However, the V content is 0.10% or less from the viewpoint of suppressing deterioration of the toughness and weldability of the high heat input HAZ and suppressing an increase in alloy cost. The V content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.06% or less.

(B:0%以上、0.0050%以下)
Bは、スクラップ等から不純物として鋼板に混入する場合がある元素である。しかし、Bの含有量の下限値は限定されず、0%であってもよい。Bは、鋼の焼入れ性を大幅に向上させる元素であり、微量でも鋼の焼入れ性を顕著に向上させることから、Bの含有量は好ましくは0.0003%以上である。一方、大入熱HAZの靱性や溶接性の劣化を抑制するという観点から、本実施形態では、Bの含有量は0.0050%以下である。Bの含有量は、好ましくは0.0030%以下、より好ましくは0.0020%以下である。ただし、鋼板の表層の硬度上昇を抑制し、表面性状や加工性などの劣化を防止するという観点から、Bの含有量は0.0004%以下であってもよい。
(B: 0% or more, 0.0050% or less)
B is an element that may be mixed into the steel sheet as an impurity from scrap or the like. However, the lower limit of the content of B is not limited, and may be 0%. B is an element that significantly improves the hardenability of steel. Even a very small amount significantly improves the hardenability of steel, so the B content is preferably 0.0003% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing deterioration of the toughness and weldability of the high heat input HAZ, the B content is 0.0050% or less in the present embodiment. The content of B is preferably 0.0030% or less, more preferably 0.0020% or less. However, the B content may be 0.0004% or less from the viewpoint of suppressing an increase in the hardness of the surface layer of the steel sheet and preventing deterioration of surface properties, workability, and the like.

さらに、本実施形態に係る鋼板は、介在物の形態を制御するため、必要に応じて、下記に示す選択元素Ca、Mg、REM、Zrの1種又は2種以上を含有することができる。 Furthermore, the steel sheet according to the present embodiment can contain one or more of the selective elements Ca, Mg, REM, and Zr shown below, if necessary, in order to control the form of inclusions.

(Ca:0%以上、0.005%以下)
Caは、酸化物や硫化物、酸硫化物を形成して粗大介在物の生成を抑制し、母材及びHAZの靱性を高める元素である。そのため、本実施形態では、Caの含有量は0.0001%以上であってもよい。ただし、脆性破壊の発生起点として作用するCa系介在物の増加を抑制するという観点から、本実施形態では、Caの含有量は0.005%以下である。Caの含有量は、好ましくは0.004%以下である。なお、Caの含有量は0%であってもよい。
(Ca: 0% or more, 0.005% or less)
Ca is an element that forms oxides, sulfides, and oxysulfides, suppresses the formation of coarse inclusions, and increases the toughness of the base metal and HAZ. Therefore, in this embodiment, the content of Ca may be 0.0001% or more. However, in the present embodiment, the Ca content is 0.005% or less from the viewpoint of suppressing an increase in Ca-based inclusions that act as starting points for brittle fracture. The content of Ca is preferably 0.004% or less. Note that the Ca content may be 0%.

(Mg:0%以上、0.005%以下)
Mgは、Caと同様に、酸化物や硫化物、酸硫化物を形成して粗大介在物の生成を抑制し、母材及びHAZの靱性を高める元素である。そのため、本実施形態では、Mgの含有量は0.0001%以上であってもよい。ただし、脆性破壊の発生起点として作用するMg系介在物の増加を抑制するという観点から、本実施形態では、Mgの含有量は0.005%以下である。Mgの含有量は、好ましくは0.003%以下である。なお、Mgの含有量は0%であってもよい。
(Mg: 0% or more, 0.005% or less)
Mg, like Ca, is an element that forms oxides, sulfides, and oxysulfides, suppresses the formation of coarse inclusions, and increases the toughness of the base metal and HAZ. Therefore, in this embodiment, the content of Mg may be 0.0001% or more. However, in the present embodiment, the Mg content is 0.005% or less from the viewpoint of suppressing an increase in Mg-based inclusions that act as starting points for brittle fracture. The content of Mg is preferably 0.003% or less. Note that the content of Mg may be 0%.

(REM:0%以上、0.005%以下)
REM(希土類元素)とは、Sc、Yの2元素と、La、CeやNdなどのランタノイド15元素の総称を意味する。本実施形態でいうREMとは、これら希土類元素から選択される1種以上で構成されるものであり、以下に説明するREMの含有量とは、希土類元素の含有量の合計である。
REMは、CaやMgと同様に、酸化物や硫化物、酸硫化物を形成して粗大介在物の生成を抑制し、母材及びHAZの靱性を高める元素である。そのため、REMの含有量は0.0001%以上であってもよい。ただし、脆性破壊の発生起点として作用するREM系介在物の増加を抑制するという観点から、本実施形態では、REMの含有量は0.005%以下である。REMの含有量は、好ましくは0.003%以下である。なお、REMの含有量は0%であってもよい。
(REM: 0% or more, 0.005% or less)
REM (rare earth element) is a general term for two elements, Sc and Y, and fifteen lanthanoid elements, such as La, Ce, and Nd. The REM referred to in this embodiment is composed of one or more selected from these rare earth elements, and the REM content described below is the total content of the rare earth elements.
REM, like Ca and Mg, is an element that forms oxides, sulfides, and oxysulfides, suppresses the formation of coarse inclusions, and increases the toughness of the base metal and HAZ. Therefore, the content of REM may be 0.0001% or more. However, in the present embodiment, the REM content is 0.005% or less from the viewpoint of suppressing an increase in REM inclusions that act as starting points for brittle fracture. The REM content is preferably 0.003% or less. Note that the content of REM may be 0%.

(Zr:0%以上、0.005%以下)
Zrは、CaやMgやREMと同様に、酸化物や硫化物や酸硫化物を形成して粗大介在物の生成を抑制し、母材及びHAZの靱性を高める元素である。そのため、Zrの含有量は0.0001%以上であってもよい。ただし、脆性破壊の発生起点として作用するZr系介在物の増加を抑制するという観点から、本実施形態では、Zrの含有量は0.005%以下である。Zrの含有量は、好ましくは0.003%以下である。なお、Zrの含有量は0%であってもよい。
(Zr: 0% or more and 0.005% or less)
Zr, like Ca, Mg, and REM, is an element that forms oxides, sulfides, and oxysulfides, suppresses the formation of coarse inclusions, and increases the toughness of the base metal and HAZ. Therefore, the Zr content may be 0.0001% or more. However, in the present embodiment, the Zr content is 0.005% or less from the viewpoint of suppressing an increase in Zr-based inclusions that act as starting points for brittle fracture. The Zr content is preferably 0.003% or less. Note that the Zr content may be 0%.

本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板は、高強度で厚手の厚鋼板が必要とされる用途に好適である。本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板は、特に、溶接施工能率の高い大入熱溶接が施され、HAZの靭性に対する要求レベルが高い用途に好適である。具体的には、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板は、建築鉄骨用の四面ボックス柱など、ダイヤフラム溶接(エレクトロスラグ溶接)が施され、HAZの靱性が要求される高強度厚鋼板に好適である。
建築物の大型化、建造の高能率化、要求される安全性の向上に伴い、溶接構造物用の厚鋼板に対する要求が高度化している。そのため、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板において、強度の観点から、板厚は50mm以上、100mm以下、降伏強度は630MPa以上であることが好ましい。降伏強度の上限は限定されず、例えば、降伏強度は750MPa以下であってもよい。また、耐震性の観点から、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板の降伏比は85%以下であることが好ましい。降伏比の下限は限定されず、例えば、降伏比は70%以上であってもよい。さらに、建造の高能率化や耐震性の観点から、大入熱溶接部のHAZにおけるシャルピー吸収エネルギー(試験温度0℃)の平均値は70J以上であることが好ましい。なお、大入熱溶接とは、例えば、エレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接が挙げられる。
The high-strength steel sheet for large heat input welding according to the present embodiment is suitable for applications that require a high-strength and thick steel sheet. The high-strength steel sheet for large heat input welding according to the present embodiment is particularly suitable for applications in which large heat input welding with high welding work efficiency is performed and the required level of HAZ toughness is high. Specifically, the high-strength steel plate for large heat input welding according to the present embodiment is subjected to diaphragm welding (electroslag welding) such as four-sided box columns for building steel frames, and has a high-strength thickness that requires HAZ toughness. Suitable for steel plates.
Demands for thick steel plates for welded structures are becoming more sophisticated as buildings become larger, construction becomes more efficient, and safety is required to be improved. Therefore, in the high-strength steel sheet for high heat input welding according to the present embodiment, it is preferable that the plate thickness is 50 mm or more and 100 mm or less and the yield strength is 630 MPa or more from the viewpoint of strength. The upper limit of the yield strength is not limited, and the yield strength may be 750 MPa or less, for example. Moreover, from the viewpoint of earthquake resistance, the yield ratio of the high-strength steel sheet for large heat input welding according to the present embodiment is preferably 85% or less. The lower limit of the yield ratio is not limited, and the yield ratio may be 70% or more, for example. Furthermore, from the viewpoint of high efficiency of construction and earthquake resistance, the average value of the Charpy absorbed energy (test temperature 0° C.) in the HAZ of the large heat input weld is preferably 70 J or more. The high heat input welding includes, for example, electroslag welding and submerged arc welding.

次に、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing a high-strength steel sheet for high heat input welding according to this embodiment will be described.

本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板は、鋼を溶製し、鋳造して鋼片を製造し、得られた鋼片に熱間圧延を施して製造される。鋼片の製法は限定されず、公知の方法で製造すればよい。例えば、鋼片は、転炉、電気炉等の通常の精錬プロセスで溶製した後、連続鋳造法、造塊-分塊法等の方法で製造される。鋼片は、熱間圧延を施された後、そのまま水冷等の制御冷却を施されるか、又は空冷された後、熱処理を施されてもよい。また、鋼片は、鋼の溶製及び鋳造によって製造された後、そのまま熱間圧延を施されてもよい。ただし、後述するように、鋼片は、好ましくは、鋳造後に冷却され、Ac3以上の温度に再加熱されて、熱間圧延を施される。 The high-strength steel sheet for high heat input welding according to the present embodiment is manufactured by melting steel, casting it to manufacture a steel slab, and hot rolling the obtained steel slab. The manufacturing method of the steel slab is not limited, and it may be manufactured by a known method. For example, steel slabs are produced by a method such as continuous casting, ingot casting-slabbing, or the like after being melted by a normal refining process such as a converter or an electric furnace. After being hot rolled, the billet may be directly subjected to controlled cooling such as water cooling, or may be subjected to heat treatment after air cooling. Also, the steel slab may be hot-rolled as it is after being manufactured by smelting and casting steel. However, as will be described later, the billet is preferably cooled after casting, reheated to a temperature of Ac3 or above, and subjected to hot rolling.

以下、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板の好ましい製造条件について説明する。 Preferred manufacturing conditions for the high-strength steel sheet for high heat input welding according to the present embodiment will be described below.

上述した化学成分から構成され、連続鋳造法によって製造された厚み200mm以上の鋼片は、一旦、400℃以下に冷却される。その後、鋼片は、900℃以上、1250℃以下の温度域に加熱され、熱間圧延を施されて、板厚が50mm以上、100mm以下の鋼板が製造される。鋼板は、必要に応じて各種の熱処理が施される。 A steel slab having a thickness of 200 mm or more, which is composed of the chemical components described above and is manufactured by a continuous casting method, is once cooled to 400° C. or less. After that, the billet is heated to a temperature range of 900° C. or higher and 1250° C. or lower and subjected to hot rolling to produce a steel plate having a thickness of 50 mm or higher and 100 mm or lower. The steel plate is subjected to various heat treatments as required.

連続鋳造後の鋼片は、400℃以下に冷却されずにホットチャージで加熱炉に装入されると、鋳造時に生成した粗大なγ組織が加熱後の鋼片にも残存し、鋼板の組織が十分に微細化せず低温靱性が劣化する場合がある。そのため、連続鋳造後の鋼片は、一旦、400℃以下まで冷却されることが好ましい。 If the steel slab after continuous casting is hot-charged into a heating furnace without being cooled to 400°C or less, the coarse γ structure generated during casting will remain in the steel slab after heating, and the structure of the steel sheet will deteriorate. may not be sufficiently refined, resulting in deterioration of low-temperature toughness. Therefore, it is preferable that the steel slab after continuous casting is once cooled to 400° C. or lower.

鋼片の加熱温度は、鋳造後の鋼片に析出した炭化物や窒化物を溶体化し、熱間圧延におけるTiNの形成を促進するために、好ましくは900℃以上である。特に、Bを含む場合、加熱された鋼片中のNは、熱間圧延時にTiNを形成し、BNの生成が抑制される。その結果、鋼板において、鋼の焼入れ性を向上させる固溶B及び粒成長を抑制するTiNが十分に確保される。一方、鋼片の加熱温度は、γ粒の粗大化を抑制して、熱間圧延後の金属組織を微細化させて、低温靱性の劣化を抑制するという観点から、1250℃以下であることが好ましい。加熱温度は、より好ましくは1200℃以下である。
なお、熱間圧延後に直接焼入れする場合は、熱間圧延の終了温度(仕上げ温度)は、オーステナイト(γ)単相域、すなわちフェライト変態が開始するAr変態点以上であることが好ましい。このとき、熱間圧延終了時に鋼板の表層部の温度がオーステナイト(γ)/フェライト(α)の二相域であっても、板厚方向中心部の温度がγ単相域であれば問題はない。熱間圧延の終了温度は、750℃以上であってもよい。熱間圧延の終了温度は、金属組織の微細化とういう観点から、好ましくは900℃以下である。Ar変態点(℃)は下記(4)式によって求めることができる。
The heating temperature of the steel slab is preferably 900° C. or higher in order to dissolve carbides and nitrides precipitated on the steel slab after casting and promote the formation of TiN during hot rolling. In particular, when B is included, N in the heated billet forms TiN during hot rolling, suppressing the formation of BN. As a result, in the steel sheet, solid-solution B, which improves the hardenability of steel, and TiN, which suppresses grain growth, are sufficiently secured. On the other hand, the heating temperature of the billet is preferably 1250° C. or less from the viewpoint of suppressing coarsening of γ grains, refining the metal structure after hot rolling, and suppressing deterioration of low temperature toughness. preferable. The heating temperature is more preferably 1200° C. or less.
When quenching is performed directly after hot rolling, the end temperature (finishing temperature) of hot rolling is preferably in the austenite (γ) single phase region, that is, the Ar 3 transformation point at which ferrite transformation starts or higher. At this time, even if the surface layer temperature of the steel sheet is in the austenite (γ)/ferrite (α) two-phase region at the end of hot rolling, there is no problem if the temperature at the center in the thickness direction is in the γ single-phase region. do not have. The finishing temperature of hot rolling may be 750° C. or higher. The finishing temperature of hot rolling is preferably 900° C. or lower from the viewpoint of refinement of the metal structure. The Ar 3 transformation point (°C) can be obtained by the following formula (4).

Ar変態点=868-396×C+24.6×Si-68.1×Mn-36.1×Ni-20.7×Cu-24.8×Cr+29.1×Mo ・・・(4)
ここで、上記(4)式中のC、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Moは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
Ar 3 transformation point=868−396×C+24.6×Si−68.1×Mn−36.1×Ni−20.7×Cu−24.8×Cr+29.1×Mo (4)
Here, C, Si, Mn, Ni, Cu, Cr, and Mo in the above formula (4) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass%, and 0 is substituted for the element not contained. do.

さらに、熱間圧延後に直接焼入れする場合は、熱間圧延をγ単相域で終え、鋼板の材質を調整するために、引き続き、水冷が施される。一方、熱間圧延後に空冷される場合、鋼板は、γ単相域への再加熱とこれに続く焼入れ(γ再加熱焼入れ)が施される。また、熱間圧延後、直接焼入れまたはγ再加熱焼入れが施された鋼板は、材質を調整するために、各種の熱処理が施される場合がある。 Furthermore, when quenching is performed directly after hot rolling, hot rolling is finished in the γ single-phase region, and water cooling is subsequently performed to adjust the quality of the steel sheet. On the other hand, when the steel sheet is air-cooled after hot rolling, it is subjected to reheating to the γ single phase region and subsequent quenching (γ reheating and quenching). Further, steel sheets that have been subjected to direct quenching or γ reheating quenching after hot rolling may be subjected to various heat treatments in order to adjust the material properties.

これらの焼入れ処理(直接焼入れまたはγ再加熱焼入れ)が施された鋼板は、降伏比を低下させるために、オーステナイト(γ)とフェライト(α)とが共存する二相域への再加熱とこれに続く焼入れ(γ/α再加熱焼入れ)が施される場合がある。ここで二相域とはAc変態点以上Ac変態点未満であり、Ac変態点及びAc変態点は、それぞれ、下記(5)式及び(6)式によって求めることができる。 Steel sheets subjected to these quenching treatments (direct quenching or γ reheating quenching) are reheated to a two-phase region in which austenite (γ) and ferrite (α) coexist, and then reheated to reduce the yield ratio. In some cases, subsequent quenching (γ/α reheating quenching) is applied. Here, the two-phase region is the Ac 1 transformation point or more and less than the Ac 3 transformation point, and the Ac 1 transformation point and the Ac 3 transformation point can be obtained by the following equations (5) and (6), respectively.

Ac変態点=750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23.0Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+232.4Nb-169.4Al-894.7B ・・・(5)
Ac変態点=910-203√C+44.7Si-30Mn-400Al-15.2Ni+104V+31.5Mo+13.1W+11Cr+20Cu-700P-400Ti ・・・(6)
ここで、上記(5)式及び(6)式中のC、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Ti、Nb、Al、B、W、Pは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
Ac 1 transformation point=750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23.0Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+232.4Nb-169.4Al-894.7B .・(5)
Ac 3 transformation point=910-203√C+44.7Si-30Mn-400Al-15.2Ni+104V+31.5Mo+13.1W+11Cr+20Cu-700P-400Ti (6)
Here, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, Nb, Al, B, W, and P in the above formulas (5) and (6) are expressed in mass%. is the content in the steel sheet, and 0 is substituted for elements that are not contained.

さらに、鋼板の強度、降伏比、靱性を最終的に調整するために、鋼板は、焼戻しが施される場合がある。焼戻しを実施する場合、焼戻し温度は、好ましくは350℃以上、600℃以下である。 In addition, the steel sheet may be tempered in order to finally adjust the strength, yield ratio and toughness of the steel sheet. When tempering is performed, the tempering temperature is preferably 350°C or higher and 600°C or lower.

ここで、上述した熱間圧延の仕上げ温度、γ再加熱焼入れ温度、γ/α再加熱焼入れ温度、および焼戻し温度はすべて、板厚方向中心部での温度を指す。板厚方向中心部の温度は、放射温度計で測定した鋼板表面の温度から、伝熱計算によって求めることができる。 Here, the finishing temperature of hot rolling, the γ reheating quenching temperature, the γ/α reheating quenching temperature, and the tempering temperature all refer to the temperature at the center in the plate thickness direction. The temperature at the center in the plate thickness direction can be obtained by heat transfer calculation from the temperature of the steel plate surface measured with a radiation thermometer.

以上の製法によって本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板を製造することができる。 The high-strength steel sheet for large heat input welding according to the present embodiment can be manufactured by the manufacturing method described above.

本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板は、エレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接など、溶接入熱量が50kJ/mmを超えるような大入熱溶接が施されても、良好なHAZ靭性が確保される。 The high-strength steel sheet for high heat input welding according to the present embodiment has good HAZ toughness even when subjected to high heat input welding such as electroslag welding and submerged arc welding, in which the welding heat input exceeds 50 kJ / mm. Secured.

また、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板は、好ましくは、降伏強度が630MPa以上、大入熱溶接部(例えば、エレクトロスラグ溶接部)のHAZにおけるシャルピー吸収エネルギー(試験温度0℃)の平均値が70J以上である。そのため、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板は建築鉄骨に好適であり、本実施形態に係る大入熱溶接用高強度鋼板によって、建築物の高層化や大スパン化の進行を促進させることができ、さらに建設効率及び耐震安全性の向上を図ることができる。 In addition, the high-strength steel sheet for large heat input welding according to the present embodiment preferably has a yield strength of 630 MPa or more, and Charpy absorbed energy (test temperature 0 ° C. ) is 70 J or more. Therefore, the high-strength steel sheet for large heat input welding according to the present embodiment is suitable for building steel frames, and the high-strength steel sheet for large heat input welding according to the present embodiment contributes to the progress of tall buildings and large spans. In addition, construction efficiency and seismic safety can be improved.

以下に本発明の実施例を示す。ただし、以下に示す実施例は本発明の一例であり、本発明は以下に説明する実施例に制限されるものではない。 Examples of the present invention are shown below. However, the examples shown below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the examples described below.

転炉による鋼の溶製、連続鋳造によって製造された鋼片の厚さは300mmである。なお、鋼片は、連続鋳造後、室温まで冷却されており、1000℃以上、1200℃以下の温度範囲内に再加熱され、熱間圧延が施された。なお、熱間圧延の仕上げ温度は、750℃以上、900℃以下である。熱間圧延後の鋼板に直接焼入れが施される場合は、熱間圧延の仕上げ温度は、γ単相域(Ar変態点以上)である。
次に、熱間圧延後の鋼板は、表3、表4に示す条件にて熱処理が施された。表3及び表4において、「γ再加熱焼入れ温度」とは、熱間圧延後に空冷された鋼板に、γ再加熱焼入れが施された場合の加熱温度である。一方、「γ/α再加熱焼入れ温度」とは、熱間圧延後に直接焼入れまたはγ再加熱焼入れが施され、更に、γ/α再加熱焼入れが施された場合の加熱温度である。
Steel smelting and continuous casting in a converter have a thickness of 300 mm. After the continuous casting, the steel slab was cooled to room temperature, reheated to a temperature range of 1000° C. or higher and 1200° C. or lower, and hot rolled. The finishing temperature of hot rolling is 750° C. or higher and 900° C. or lower. When the hot-rolled steel sheet is directly quenched, the hot-rolling finishing temperature is in the γ single-phase region (Ar 3 transformation point or higher).
Next, the steel sheets after hot rolling were heat-treated under the conditions shown in Tables 3 and 4. In Tables 3 and 4, "γ reheating and quenching temperature" is the heating temperature when a steel sheet air-cooled after hot rolling is subjected to γ reheating and quenching. On the other hand, the "γ/α reheating quenching temperature" is the heating temperature when direct quenching or γ reheating quenching is performed after hot rolling, and then γ/α reheating quenching is performed.

このようにして製造された厚鋼板から試料が採取され、化学分析が行われた。各厚鋼板の化学成分は表1及び表2に示されており、板厚は表5及び6に示されている。なお、表1及び表2に示されている炭素当量CeqWES、CeqIIW、DIは、それぞれ下記(1)式、(2)式、(3)式により求められた。 Samples were taken from the steel plates thus produced and chemical analysis was carried out. The chemical composition of each steel plate is shown in Tables 1 and 2, and the plate thickness is shown in Tables 5 and 6. The carbon equivalents CeqWES, CeqIIW, and DI shown in Tables 1 and 2 were determined by the following formulas (1), (2), and (3), respectively.

CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
・・・(1)
CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5
・・・(2)
DI(inch)=0.5×fB×C0.5× (1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)
・・・(3)
ここで、上記式(1)、式(2)、式(3)中のC、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cuは質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入した。式(3)中のfBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
CeqWES (%) = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14
... (1)
CeqIIW (%) = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5
... (2)
DI (inch) = 0.5 x fB x C0.5 x (1 + 0.64 x Si) x (1 + 4.1 x Mn) x (1 + 0.27 x Cu) x (1 + 0.52 x Ni) x (1 + 2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)
... (3)
Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, and Cu in the above formulas (1), (2), and (3) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass%. 0 is substituted for elements not contained. fB in the formula (3) is 1.0 when B is 0.0004% or less, and 1.3 when it exceeds 0.0004%.

Figure 0007248896000001
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Figure 0007248896000002
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Figure 0007248896000003
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Figure 0007248896000004
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<母材の機械的性質>
母材の機械特性の評価、すなわち、引張試験及びシャルピー衝撃試験に用いた試験片は、厚鋼板の板厚の1/4の位置から採取された。
引張試験は、JIS Z 2241:2011に準拠し、2本の試験片を用いて室温で行われた。YS(0.2%降伏強度)及びTS(引張強度)は、それぞれ2本の試験片の平均値である。YR(降伏比)は、TSに対するYSの割合であり、百分率、すなわち、100×(YS/TS)で表される。YR(降伏比)の単位は%である。
シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242:2018に準拠し、3本のVノッチ試験片を用いて行われ、吸収エネルギーが測定された。試験温度は0℃である。母材の吸収エネルギー(KV(0℃))は、このようにして測定された3本の試験片の吸収エネルギーの平均値(相加平均)である。
<Mechanical Properties of Base Material>
The test piece used for the evaluation of the mechanical properties of the base metal, that is, the tensile test and the Charpy impact test, was taken from a position of 1/4 of the plate thickness of the thick steel plate.
The tensile test was performed at room temperature using two test pieces in accordance with JIS Z 2241:2011. YS (0.2% yield strength) and TS (tensile strength) are each average values of two test pieces. YR (yield ratio) is the ratio of YS to TS and is expressed as a percentage, ie, 100*(YS/TS). The unit of YR (yield ratio) is %.
The Charpy impact test was performed using three V-notch test pieces in accordance with JIS Z 2242:2018, and absorbed energy was measured. The test temperature is 0°C. The absorbed energy (KV 2 (0° C.)) of the base material is the average value (arithmetic mean) of the absorbed energies of the three test pieces thus measured.

鋼板の圧延方向に平行な板厚断面(L断面)に機械研磨が施された試料を準備し、JIS Z 2244:2009に準拠してビッカース硬さが測定された。ビッカース硬さの測定が行われた部位は、鋼板表面から板厚方向に3mm以内の位置、及び、鋼板表面から板厚方向に1/4厚の位置である。ビッカース硬さの測定荷重は10kgfであり、それぞれの位置で3点の測定が行われた。鋼板表面から板厚方向に3mm以内の位置における測定結果の平均値を表層硬度Hvsとした。また、鋼板表面から板厚方向に1/4厚の位置における測定結果の平均値をHvqとした。硬度差ΔHvは、下記(7)式にて計算される。 A sample was prepared by mechanically polishing a plate thickness section (L section) parallel to the rolling direction of the steel sheet, and the Vickers hardness was measured according to JIS Z 2244:2009. The positions where the Vickers hardness was measured were positions within 3 mm in the plate thickness direction from the steel plate surface and positions 1/4 thickness from the steel plate surface in the plate thickness direction. The Vickers hardness measurement load was 10 kgf, and three measurements were performed at each position. The average value of the measurement results at positions within 3 mm in the plate thickness direction from the steel plate surface was taken as the surface layer hardness Hvs. Also, Hvq was the average value of the measurement results at a position 1/4 thickness from the steel plate surface in the plate thickness direction. The hardness difference ΔHv is calculated by the following formula (7).

ΔHv = Hvs - Hvq ・・・(7) ΔHv = Hvs - Hvq (7)

<溶接継手のHAZ靭性>
溶接継手のHAZ靭性の評価は、エレクトロスラグ溶接法(ESW)によって作製された各厚鋼板の溶接継手を用いて行われた。
エレクトロスラグ溶接法(ESW)によって、図1に例示されるT字継手が作製された。溶接は1パスで行われ、溶接入熱量が70kJ/mm以上、150kJ/mm以下である大入熱溶接が適用された。入熱量は、図1に示すT字継手の溶接全長における入熱量の平均値である。
図1のT字継手は、ESWによって次のようにして作製される。まず、厚鋼板からなるスキンプレート1に対して間隙をあけてT字状に、厚鋼板からなるダイヤフラム2が配置される。次に、ダイヤフラム2に沿わせて、スキンプレート1の長手方向から前記間隙を挟むように、裏当金3、4が配置される。この裏当金3、4により、溶接時の溶融スラグ及び溶融金属が溶接部から流れ出ないように、前記間隙が囲まれる。そして、この間隙の内部において、溶融したスラグ浴の中に溶接ワイヤが供給される。溶接ワイヤは、主として溶融スラグの抵抗熱によって溶融され、溶接金属部5が形成されることで、T字継手が作製される。
このT字継手の溶接部において、ダイヤフラム2の板厚中心線に沿ってシャルピー衝撃試験用の試験片7が採取された。具体的には、図1に示すように、溶接金属部5から溶解融線(FL)を超えてスキンプレート1側の溶接熱影響部(HAZ)6を通過してスキンプレート1の内部側に至る部位から試験片7が採取された。図1には、ノッチの位置がFLから1mmであるシャルピー試験片の採取位置が示されている。また、図示されていないが、ノッチの位置がFLであるシャルピー試験片も採取された。スキンプレート1及びダイヤフラム2は同鋼種であり、両者の板厚も同一である。
<HAZ toughness of welded joint>
Evaluation of HAZ toughness of welded joints was performed using welded joints of each thick steel plate produced by electroslag welding (ESW).
The tee joint illustrated in FIG. 1 was made by electroslag welding (ESW). Welding was performed in one pass, and high heat input welding with a welding heat input of 70 kJ/mm or more and 150 kJ/mm or less was applied. The amount of heat input is the average value of the amount of heat input over the entire welding length of the T-shaped joint shown in FIG.
The tee joint of FIG. 1 is made by ESW as follows. First, a diaphragm 2 made of a thick steel plate is arranged in a T-shape with a gap from a skin plate 1 made of a thick steel plate. Next, backing metals 3 and 4 are arranged along the diaphragm 2 so as to sandwich the gap from the longitudinal direction of the skin plate 1 . The backing metals 3, 4 surround the gap so that molten slag and molten metal during welding do not flow out of the weld. A welding wire is then fed into the molten slag bath within this gap. The welding wire is melted mainly by the resistance heat of the molten slag to form a welded metal portion 5, thereby producing a T-shaped joint.
A test piece 7 for a Charpy impact test was taken along the plate thickness center line of the diaphragm 2 at the welded portion of this T-shaped joint. Specifically, as shown in FIG. 1 , from the weld metal portion 5 , it passes through the welding heat affected zone (HAZ) 6 on the side of the skin plate 1 beyond the fusion line (FL) to the inside of the skin plate 1 . Test pieces 7 were collected from various sites. FIG. 1 shows the sampling position of a Charpy test piece in which the position of the notch is 1 mm from FL. In addition, although not shown, a Charpy test piece with a notch position FL was also collected. The skin plate 1 and the diaphragm 2 are made of the same steel type and have the same plate thickness.

このようにして作製された試験片7は、溶解融線(FL)から1mm離れたHAZ部分にノッチを入れたVノッチ試験片、及び、FL上にノッチを入れたVノッチ試験片であり、これらを用いた試験結果は、表5及び表6において、それぞれ、「FL+1mm」及び「FL」と示される。各Vノッチ試験片を用いて、0℃と-20℃で、JIS Z 2242:2018に準拠してシャルピー衝撃試験が行われた。一つのノッチ位置と一つの試験温度について、それぞれ3本のVノッチ試験片用いてシャルピー衝撃試験が行われ、各条件における吸収エネルギーの平均値(相加平均)が評価結果として採用された。表5及び表6には、厚鋼板の板厚、母材の機械的性質、エレクトロスラグ溶接における入熱量、エレクトロスラグ溶接継手のHAZ靭性が示される。KV(0℃)およびKV(-20℃)は、それぞれ、0℃での吸収エネルギーおよび-20℃での吸収エネルギーである。 The test piece 7 thus prepared is a V-notch test piece with a notch in the HAZ part 1 mm away from the melting line (FL), and a V-notch test piece with a notch on the FL, The test results using these are indicated as "FL+1 mm" and "FL" in Tables 5 and 6, respectively. Using each V-notch test piece, a Charpy impact test was performed at 0° C. and −20° C. in accordance with JIS Z 2242:2018. A Charpy impact test was performed using three V-notch test pieces for each notch position and one test temperature, and the average value (arithmetic mean) of absorbed energy under each condition was adopted as the evaluation result. Tables 5 and 6 show the plate thickness of the thick steel plate, the mechanical properties of the base material, the heat input in electroslag welding, and the HAZ toughness of the electroslag welded joint. KV 2 (0° C.) and KV 2 (−20° C.) are the absorbed energies at 0° C. and −20° C., respectively.

Figure 0007248896000005
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Figure 0007248896000006
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表5に示されるように、本発明の鋼板は、板厚が50mm以上100mm以下である場合において、630MPa以上の降伏強度(YS)と、85%以下の降伏比(YR)とを有する。さらに、本発明の鋼板を用いて作製されたESW継手は、0℃で70J以上の優れたHAZ靱性を有する。また、本発明の鋼板を用いて作製されたESW継手は、試験温度-20℃とした場合でも、27J以上の非常に優れたHAZ靱性を有する。 As shown in Table 5, the steel sheet of the present invention has a yield strength (YS) of 630 MPa or more and a yield ratio (YR) of 85% or less when the thickness is 50 mm or more and 100 mm or less. Furthermore, the ESW joint produced using the steel plate of the present invention has an excellent HAZ toughness of 70 J or more at 0°C. In addition, the ESW joint produced using the steel plate of the present invention has a very excellent HAZ toughness of 27 J or more even when the test temperature is -20°C.

一方、表6に示されるように、従来の鋼板(比較鋼)は化学成分が本発明の範囲から外れているため、母材の機械的性質、ESW継手のHAZ靭性が劣る。 On the other hand, as shown in Table 6, the chemical composition of the conventional steel plate (comparative steel) is out of the range of the present invention, so the mechanical properties of the base metal and the HAZ toughness of the ESW joint are inferior.

符号B1はC量が低すぎために降伏強度が劣り、符号B2はC量が高すぎるために、HAZ靱性が劣る。符号B3はMn量が低すぎるために降伏強度が劣り、符号B4はMn量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号B5はNi量が低すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号B6はCu量が低すぎるために、符号B7はCu量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号B8はTi量が低すぎるために、符号B9はTi量が多すぎるために、符号B10はN量が高すぎるために、符号B11はO量が低すぎるために、符号B12はO量が高すぎるためにHAZ靱性が劣る。符号B13は、Si量が高すぎるために、符号B14はP量が高すぎるために、符号B15はS量が高すぎるために、符号B16はAl量が高すぎるために、HAZ靱性が劣る。 Code B1 has too low a C content, resulting in poor yield strength. Code B2 has too high a C content, resulting in poor HAZ toughness. Code B3 has an excessively low Mn content, resulting in poor yield strength. Code B4 has an excessively high Mn content, resulting in poor HAZ toughness. Code B5 is inferior in HAZ toughness because the amount of Ni is too low. Code B6 has a too low Cu content, and code B7 has a too high Cu content, resulting in poor HAZ toughness. Code B8 has too low Ti content, Code B9 has too much Ti content, Code B10 has too high N content, Code B11 has too low O content, and Code B12 has too low O content. HAZ toughness is poor because it is too high. B13 has an excessively high Si content, B14 has an excessively high P content, B15 has an excessively high S content, and B16 has an excessively high Al content, resulting in poor HAZ toughness.

符号B17はCeqIIWが高すぎるために、符号B18はCeqWESが高すぎるために、HAZ靱性が劣る。符号B19はCeqWESが低すぎるために、符号B20はCeqIIWが低すぎるために、降伏強度及びHAZ靭性が劣る。符号B21はMn/Niが高すぎるために、HAZ靱性が劣る。 Code B17 has too high CeqIIW and code B18 has too high CeqWES, resulting in poor HAZ toughness. Code B19 has too low CeqWES and Code B20 has too low CeqIIW, resulting in poor yield strength and HAZ toughness. Code B21 is inferior in HAZ toughness because Mn/Ni is too high.

1・・・スキンプレート
2・・・ダイヤフラム
3、4・・・裏当金
5・・・溶接金属部
6・・・溶接熱影響部(HAZ)
7・・・試験片
Reference Signs List 1 Skin plate 2 Diaphragm 3, 4 Backing plate 5 Weld metal part 6 Weld heat affected zone (HAZ)
7 ... test piece

本発明は、鉄鋼業において製造される厚鋼板に適用され、厚鋼板以外の鉄鋼製品、たとえば形鋼などへ適用することも可能である。本発明を適用した高強度で厚手の厚鋼板は、主に高層建築の鉄骨として使用され、特に、4枚のスキンプレートと内部に配置されたダイヤフラムで概略構成され四面ボックス柱の鉄骨として好適である。四面ボックス柱の各部材の接合では、溶接入熱の大きい、いわゆる大入熱溶接が行われる。例えば、ダイヤフラムをスキンプレートに取り付けるダイヤフラム溶接や、スキンプレートを組み立てる角溶接には、それぞれエレクトロスラグ溶接やサブマージアーク溶接などの高能率な大入熱溶接が適用される。また、本発明に係る大入熱溶接用高強度鋼板は、橋梁、造船、タンク、海洋構造物、ラインパイプなどの溶接構造物に使用することも可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to thick steel plates manufactured in the steel industry, and can also be applied to steel products other than thick steel plates, such as shaped steel. The high-strength and thick steel plate to which the present invention is applied is mainly used as the steel frame of high-rise buildings, and is particularly suitable as the steel frame of a four-sided box column that is roughly composed of four skin plates and a diaphragm placed inside. be. In the joining of the members of the four-sided box column, so-called high heat input welding, in which the welding heat input is large, is performed. For example, high-efficiency large heat input welding such as electroslag welding and submerged arc welding is applied to diaphragm welding for attaching a diaphragm to a skin plate and corner welding for assembling skin plates, respectively. Moreover, the high-strength steel plate for large heat input welding according to the present invention can also be used for welded structures such as bridges, shipbuilding, tanks, offshore structures, and line pipes.

本発明に係る鋼板は、高強度で厚手の厚鋼板に対して、溶接施工能率の高い大入熱溶接を施し、HAZ靭性の要求レベルが高い場合に好適である。具体的には、本発明に係る鋼板は、降伏強度が630MPa以上、板厚が50mm以上、100mm以下、エレクトロスラグ溶接部のHAZにおけるシャルピー吸収エネルギー(試験温度0℃)の平均値が100J以上である、大入熱溶接用厚鋼板である。したがって、本発明に係る鋼板は、エレクトロスラグ溶接などの大入熱が適用される建築鉄骨四面ボックス柱ダイヤフラムのように、大入熱溶接HAZの靱性が要求される高強度厚鋼板に好適である。 The steel plate according to the present invention is suitable for a high-strength, thick steel plate subjected to high heat input welding with high welding work efficiency, and when the required level of HAZ toughness is high. Specifically, the steel sheet according to the present invention has a yield strength of 630 MPa or more, a thickness of 50 mm or more and 100 mm or less, and an average value of Charpy absorbed energy (test temperature 0 ° C.) in the HAZ of the electroslag welded part of 100 J or more. It is a thick steel plate for high heat input welding. Therefore, the steel plate according to the present invention is suitable for high-strength thick steel plates that require the toughness of a large heat input welding HAZ, such as a building steel four-sided box column diaphragm to which a large heat input such as electroslag welding is applied. .

Claims (5)

質量%で、
C :0.030%以上、0.080%以下、
Mn:0.30%以上、1.30%以下、
Ni:1.30%以上、7.00%以下、
Cu:0.60%以上、2.00%以下、
Ti:0.005%以上、0.020%以下、
O :0.0010%以上、0.0040%以下、
Cr:0%以上、1.0%以下、
Mo:0%以上、1.0%以下、
W :0%以上、1.0%以下、
Co:0%以上、1.0%以下、
Nb:0%以上、0.10%以下、
V :0%以上、0.10%以下、
B :0%以上、0.0050%以下、
Ca:0%以上、0.005%以下、
Mg:0%以上、0.005%以下、
REM:0%以上、0.005%以下、
Zr:0%以上、0.005%以下
を含有し、
Si:0.10%以下、
P :0.010%以下、
S :0.005%以下、
Al:0.003%以下、
N :0.0060%以下、
に制限され、
残部がFe及び不純物からなり、
前記Mnの含有量と前記Niの含有量との比であるMn/Niが0.80以下であり、
下記(1)式で計算される炭素当量CeqWESが0.45%以上、0.70%以下、
下記(2)式で計算される炭素当量CeqIIWが0.65%以上、0.90%以下
である、大入熱溶接用高強度鋼板。
CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
・・・(1)
CeqIIW(%)=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5
・・・(2)
ここで、上記(1)式及び(2)式中のC、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cuは、質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。
in % by mass,
C: 0.030% or more and 0.080% or less,
Mn: 0.30% or more and 1.30% or less,
Ni: 1.30% or more and 7.00% or less,
Cu: 0.60% or more and 2.00% or less,
Ti: 0.005% or more and 0.020% or less,
O: 0.0010% or more and 0.0040% or less,
Cr: 0% or more and 1.0% or less,
Mo: 0% or more and 1.0% or less,
W: 0% or more and 1.0% or less,
Co: 0% or more and 1.0% or less,
Nb: 0% or more and 0.10% or less,
V: 0% or more and 0.10% or less,
B: 0% or more and 0.0050% or less,
Ca: 0% or more and 0.005% or less,
Mg: 0% or more and 0.005% or less,
REM: 0% or more and 0.005% or less,
Zr: containing 0% or more and 0.005% or less,
Si: 0.10% or less,
P: 0.010% or less,
S: 0.005% or less,
Al: 0.003% or less,
N: 0.0060% or less,
is limited to
The balance consists of Fe and impurities,
Mn/Ni, which is the ratio of the Mn content to the Ni content, is 0.80 or less;
Carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (1) is 0.45% or more and 0.70% or less,
A high-strength steel plate for large heat input welding, having a carbon equivalent CeqIIW calculated by the following formula (2) of 0.65% or more and 0.90% or less.
CeqWES (%) = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14
... (1)
CeqIIW (%) = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5
... (2)
Here, C, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, and Cu in the above formulas (1) and (2) are the contents in the steel sheet of each element represented by mass%, and are not contained 0 is substituted for the element term.
下記(3)式で計算される焼入れ性倍数DIが10.0inch以上、21.0inch以下である、請求項1に記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
DI(inch)=0.5×fB×C0.5×(1+0.64×Si)×(1+4.1×Mn)×(1+0.27×Cu)×(1+0.52×Ni)×(1+2.33×Cr)×(1+3.14×Mo)
・・・(3)
ここで、上記式(3)中のC、Si、Mn、Si、Cu、Ni、Cr、Moは、質量%で表した各元素の鋼板中の含有量であり、含有しない元素の項には0を代入する。fBはBが0.0004%以下の場合は1.0であり、0.0004%超の場合は1.3である。
The high-strength steel sheet for large heat input welding according to claim 1, wherein the hardenability multiple DI calculated by the following formula (3) is 10.0 inches or more and 21.0 inches or less.
DI (inch) = 0.5 x fB x C0.5 x (1 + 0.64 x Si) x (1 + 4.1 x Mn) x (1 + 0.27 x Cu) x (1 + 0.52 x Ni) x (1 + 2 .33×Cr)×(1+3.14×Mo)
... (3)
Here, C, Si, Mn, Si, Cu, Ni, Cr, and Mo in the above formula (3) are the contents in the steel sheet of each element expressed in mass%, and the elements not contained are Substitute 0. fB is 1.0 when B is 0.0004% or less, and 1.3 when B is greater than 0.0004%.
更に、質量%で、
Cr:0.1%以上、1.0%以下、
Mo:0.1%以上、1.0%以下、
W :0.1%以上、1.0%以下、
Co:0.1%以上、1.0%以下、
Nb:0.005%以上、0.10%以下、
V :0.005%以上、0.10%以下、
の1種以上を含有する、請求項1または請求項2に記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
Furthermore, in mass %,
Cr: 0.1% or more and 1.0% or less,
Mo: 0.1% or more and 1.0% or less,
W: 0.1% or more and 1.0% or less,
Co: 0.1% or more and 1.0% or less,
Nb: 0.005% or more and 0.10% or less,
V: 0.005% or more and 0.10% or less,
The high-strength steel sheet for large heat input welding according to claim 1 or 2, containing one or more of
更に、質量%で、
B:0%以上、0.0004%以下
を含有する、請求項1~請求項3の何れか1項に記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
Furthermore, in mass %,
B: The high-strength steel sheet for large heat input welding according to any one of claims 1 to 3, containing 0% or more and 0.0004% or less.
更に、質量%で、
Ca:0.0001%以上、0.005%以下、
Mg:0.0001%以上、0.005%以下、
REM:0.0001%以上、0.005%以下、
Zr:0.0001%以上、0.005%以下、
の1種以上を含有する、請求項1~請求項4の何れか1項に記載の大入熱溶接用高強度鋼板。
Furthermore, in mass %,
Ca: 0.0001% or more and 0.005% or less,
Mg: 0.0001% or more and 0.005% or less,
REM: 0.0001% or more and 0.005% or less,
Zr: 0.0001% or more and 0.005% or less,
The high-strength steel sheet for large heat input welding according to any one of claims 1 to 4, containing one or more of
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