JP7323056B2 - Steel sheet pile and its manufacturing method - Google Patents

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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として適用される鋼矢板およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel sheet pile applied as a permanent structure or a temporary structure 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、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、あるいは390MPa以上の鋼矢板が用いられる。一方で、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。
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、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。
Steel sheet piles are required to have 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, or 390 MPa or more is used. On the other hand, steel sheet piles having a strength of YP440 MPa or more may be essential in a more severe environment.
Addition of alloying elements and rolling in the non-recrystallized region of austenite are common methods for producing high-strength and high-toughness steel products. However, in the production of steel sheet piles having a complicated shape, from the viewpoint of formability, rolling and forming at high temperatures with less deformation resistance are aimed, and the addition of alloys that can increase deformation resistance is sometimes limited.

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。しかし、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。 The JIS standard (SYW) for steel sheet piles defines the Charpy absorbed energy at 0°C. However, since 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 with even higher toughness will be required in the future.

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 Nb to the composition.

また、特許文献2では、NbとVをともに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をしている。 In addition, in Patent Document 2, by setting the component composition to which both Nb and V are added and controlling the rolling reduction at 1000 ° C. or less, the average grain size of ferrite, the area ratio of island-shaped martensite, and the number density of precipitates We are proposing a steel sheet pile with a YP of 440 MPa or more and high toughness by optimizing the

特許文献3では、特許文献2と同様にNbとVをともに添加する成分組成とし、900℃以下での累積圧下率を90%以上とし、フェライトの平均粒径や析出物の個数密度を適正化することでYP460MPa以上でありかつ高靭性とした、鋼矢板が提案されている。 In Patent Document 3, as in Patent Document 2, both Nb and V are added to the component composition, the cumulative rolling reduction at 900 ° C. or less is 90% or more, and the average grain size of ferrite and the number density of precipitates are optimized. A steel sheet pile having a YP of 460 MPa or more and high toughness has been proposed.

一方で、特許文献4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、鋼矢板の提案をしている。 On the other hand, Patent Document 4 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5または6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 5 and 6 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2014―118629号公報JP 2014-118629 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および3に記載の技術は、Nbを添加した成分組成とすることで高強度でありかつ高靭性である鋼矢板としている。しかし、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。また、特許文献2および3に記載の技術では、フェライトの粒径が平均値として規定されている。しかし、Nbはオーステナイトの再結晶を抑制し、析出状態にばらつきが生じてフェライト粒が径差のある混粒となる場合がある。そのため、高靭性を安定的に得ることも求められている。 The techniques described in Patent Literatures 1, 2 and 3 provide steel sheet piles with high strength and high toughness by adding Nb to the composition. However, Nb tends to increase the deformation resistance during hot rolling regardless of whether it is in a solid solution or a precipitated state, and it is necessary to strictly control the shape during hot rolling. Further, in the techniques described in Patent Documents 2 and 3, the grain size of ferrite is specified as an average value. However, Nb suppresses the recrystallization of austenite, causing variations in the precipitation state, which may result in mixed grains with different diameters of ferrite grains. Therefore, it is also required to stably obtain high toughness.

一方で、特許文献4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。しかし、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, in Patent Document 4, a steel sheet pile having a YP of 340 MPa or more and high toughness by promoting complete recrystallization of austenite by limiting the rolling temperature and the reduction rate of the final pass and obtaining a uniform structure. has been proposed. However, YP is less than 440 MPa, and further improvement of YP is required.

特許文献5または6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の水冷が必須となる。そのため、曲がりや反りなどの形状変化が不可避的であることが課題である。 In Patent Documents 5 and 6, 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. Therefore, the problem is that shape changes such as bending and warping are unavoidable.

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、vTrsが-10℃以下であることを指す。また、vTrsは、JIS Z2242に準拠したシャルピー衝撃試験により測定される破面遷移温度(延性破面率が50%となる温度)であり、以下、延性破面率50%の破面遷移温度ともいう。 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 vTrs is -10° C. or less. In addition, vTrs is the fracture surface transition temperature (temperature at which the ductile fracture surface ratio is 50%) measured by a Charpy impact test conforming to JIS Z2242, and is hereinafter also referred to as the fracture surface transition temperature at a ductile fracture surface ratio of 50%. say.

本発明者らは、高強度でかつより靭性に優れた鋼矢板を得るべく、Nbを用いることなしにVを必須成分とし、さらに熱間圧延時の温度制御や累積圧下率の管理のみならず高温域での1パス当たりの平均圧下率に注目し、鋭意検討を行った。その結果、圧延条件を適正化することで組織を均一に微細化するとともに、V析出物による分散強化を活用することによって、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。 In order to obtain steel sheet piles with high strength and excellent toughness, the present inventors made V an essential component without using Nb, and furthermore, not only temperature control during hot rolling and management of cumulative rolling reduction, but also Focusing on the average rolling reduction per pass in the high temperature range, we conducted extensive investigations. As a result, by optimizing the rolling conditions, the structure is uniformly refined, and by utilizing the dispersion strengthening by V precipitates, it has a high strength of YP440 MPa or more and a high toughness of vTrs of -10 ° C or less. I have found a way to provide steel sheet piles.

本発明の要旨は以下のとおりである。
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:0.050~0.300%および
N:0.0010~0.0060%
を含有し、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を有し、
ミクロ組織がフェライト主体組織であり、フェライトの平均粒径が15μm以下かつ最大粒径が40μm以下であり、前記ミクロ組織中に占める島状マルテンサイトの面積率が1.0%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。
The gist of the present invention is as follows.
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: 0.050-0.300% and N: 0.0010-0.0060%
The balance is Fe and inevitable impurities, and P, S and B as the inevitable impurities are P: 0.025% or less, S: 0.020% or less and B: 0.0003% or less has a component composition of
The microstructure is a ferrite-based structure, the average grain size of ferrite is 15 μm or less and the maximum grain size is 40 μm or less, and the area ratio of island martensite in the microstructure is 1.0% or less,
A steel sheet pile having a yield strength of 440 MPa or more and a vTrs of -10°C or less.

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、
Nb:0.005%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,
Nb: 0.005% 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.ミクロ組織がフェライト主体組織であり、フェライトの平均粒径が15μm以下かつ最大粒径が40μm以下であり、前記ミクロ組織中に占める島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であり、降伏強度が440MPa以上かつvTrsが-10℃以下である、鋼矢板を製造するための方法であって、
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:0.050~0.300%および
N:0.0010~0.0060%
を含有し、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を有する鋼素材を、1200℃~1350℃に加熱し、
該鋼素材に熱間圧延を施し、該熱間圧延では、
900℃~1150℃における1パス当たりの平均圧下率が10%以上、
800℃~1150℃における累積圧下率が60%以上、かつ
中間圧延の終了温度が650℃~900℃である、
鋼矢板の製造方法。
ここで、中間圧延は、粗圧延の後から仕上圧延の前までの圧延を指し、中間圧延では、主にウェブとなる部分を厚さ方向に圧下して厚みの調整を行う。
3. The microstructure is a ferrite-based structure, the average grain size of ferrite is 15 μm or less and the maximum grain size is 40 μm or less, the area ratio of island martensite in the microstructure is 1.0% or less, and the yield A method for manufacturing a steel sheet pile having a strength of 440 MPa or more and a vTrs of −10° C. or less,
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: 0.050-0.300% and N: 0.0010-0.0060%
The balance is Fe and inevitable impurities, and P, S and B as the inevitable impurities are P: 0.025% or less, S: 0.020% or less and B: 0.0003% or less A steel material having a chemical composition is heated to 1200 ° C. to 1350 ° C.,
The steel material is subjected to hot rolling, and in the hot rolling,
Average rolling reduction per pass at 900°C to 1150°C is 10% or more,
The cumulative rolling reduction at 800 ° C to 1150 ° C is 60% or more, and the end temperature of intermediate rolling is 650 ° C to 900 ° C.
A method for manufacturing steel sheet piles.
Here, the intermediate rolling refers to rolling from rough rolling to finish rolling, and in the intermediate rolling, the thickness is adjusted mainly by reducing the web portion in the thickness direction.

4.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、
Nb:0.005%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3に記載の鋼矢板の製造方法。
4. 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,
Nb: 0.005% or less,
3. The method for producing a steel sheet pile according to 3 above, containing one or more of Ti: 0.025% or less and REM: 0.005% or less.

本発明によれば、YP440MPa以上でありかつ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, a high-strength and high-toughness steel sheet pile 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.

[成分組成]
先ず、本発明の一実施形態に従う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。
[Composition]
First, the reason for limiting the chemical composition of the steel sheet pile according to one embodiment of the present invention will be described. In the following description, "%" for the content of each element means "% by mass" unless otherwise specified.

C:0.05~0.18%
Cは、鋼中でVおよびNと結合し、V(C,N)として母材の強度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、C含有量が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。また、析出物が過剰となって、さらに靭性が低下する。そのため、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 is an essential element for stably securing the strength of the base material as V(C, N) by combining with V and N in the steel, and must be added in an amount of 0.05% or more. On the other hand, when the C content exceeds 0.18%, bainite containing island martensite is generated, and the increase in island martensite greatly reduces toughness. In addition, the precipitates become excessive and the toughness further decreases. Therefore, 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。そのため、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, an excessive Si content promotes the formation of martensite islands that reduce toughness. Therefore, the Si content is set to 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り、高強度化には必要な元素である。しかし、Mn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、Mn含有量が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, and 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 the Mn content exceeds 1.65%, it promotes the formation of upper bainite containing island-shaped martensite, which 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。そのため、sol.Alを0.080%以下で含有させるものとした。sol.Alは、好ましくは0.060%以下で含有させる。sol.Alの下限については特に限定されないが、脱酸のためにはsol.Alを0.001%以上で含有させることが好ましい。sol.Alは、0.003%以上で含有させることがより好ましい。
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. When it exceeds 0.080% as Al, it saturates. Therefore, sol. Al is contained at 0.080% or less. sol. Al is preferably contained at 0.060% or less. sol. The lower limit of Al is not particularly limited, but sol. It is preferable to contain Al at 0.001% or more. sol. Al is more preferably contained at 0.003% or more.

V:0.050~0.300%
Vは、圧延中または冷却中にV(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。上述の効果を高めるためには、V含有量を0.050%以上とする必要がある。一方で、V含有量が0.300%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0.050~0.300%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。V含有量は、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: 0.050-0.300%
V is an important element that precipitates in austenite as V(C,N) during rolling or cooling, contributes as a ferrite nucleation site, and has the effect of refining crystal grains. 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 enhance the above effect, the V content should be 0.050% or more. On the other hand, if the V content exceeds 0.300%, it promotes precipitation embrittlement and greatly impairs the toughness of the base material. Therefore, the V content is set to 0.050 to 0.300%. Furthermore, the V content is preferably 0.075% or more. The V content is more preferably greater than 0.080%. Also, the V content is preferably 0.200% or less.

N:0.0010~0.0060%
Nは、鋼中でVおよびCと結合し、V(C,N)として母材強度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、形成する炭窒化物が粗大化して母材靭性を大きく損なうことになる。そのため、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 and C in steel and is an element useful as V(C,N) for improving the strength of the base material, and should be contained in an amount of 0.0010% or more. However, if the N content exceeds 0.0060%, the formed carbonitrides become coarse and the toughness of the base material is greatly impaired. Therefore, the N content is set to 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.

以上が本発明の一実施形態に従う鋼矢板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
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、Cu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、Cu含有量を0.50%以下とすることが好ましい。
The above is the basic chemical composition of the steel sheet pile according to one embodiment of the present invention, and if necessary, one or more of the following elements may be contained.
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 Cu content exceeds 0.50%, Cu cracks tend to occur. Therefore, when Cu is contained as the chemical composition of steel, the Cu 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れる元素である。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。そのため、NiはCuと複合添加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。また、Niは高価な元素である。そのため、Ni含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Ni: 0.50% or less Ni, like Cu, is an element capable of increasing the strength of steel without deteriorating ductility and toughness by dissolving in steel. In order to obtain such effects, it is preferable that the Ni content is 0.01% or more. In particular, Ni is combined with Cu to suppress Cu cracking. Therefore, Ni is preferably added together with Cu. On the other hand, an excessive Ni content promotes the formation of martensite islands. Also, Ni is an expensive element. Therefore, the Ni content is preferably 0.50% or less.

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。そのため、Cr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, excessive Cr content promotes the formation of martensite islands. Therefore, 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。そのため、Mo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, excessive Mo content promotes the formation of martensite islands. Therefore, 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。これにより、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。そのため、Ca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 steel. This makes it possible to improve 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, when the Ca content exceeds 0.0050%, the cleanliness tends to decrease and the toughness tends to decrease. Therefore, it is preferable to set the Ca content to 0.0050% or less.

Nb:0.005%以下
Nbは、圧延中にNb(C,N)としてオーステナイト中に析出し、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。このような効果を得るには、Nbが0.001%以上含有されていることが好ましい。一方で、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る。特に、後述するように、再結晶温度域における1パス当たりの平均圧下率を10%以上とする場合には、Nb含有量を0.005%以下とすることが有利である。そのため、鋼の成分組成としてNbを含有する場合は、Nb含有量を0.005%以下とすることが好ましい。
Nb: 0.005% or less Nb precipitates in austenite as Nb(C,N) during rolling, and has the effect of suppressing recrystallization of austenite and refining crystal grains. In order to obtain such effects, it is preferable that the Nb content is 0.001% or more. On the other hand, Nb tends to increase the deformation resistance during hot rolling regardless of whether it is in a solid solution or precipitated state. In particular, as will be described later, it is advantageous to set the Nb content to 0.005% or less when the average rolling reduction per pass in the recrystallization temperature range is 10% or more. Therefore, when Nb is included in the chemical composition of the steel, the Nb content is preferably 0.005% 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、REM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。そのため、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 REM content exceeds 0.005%, the cleanliness tends to decrease and the toughness tends to decrease. Therefore, it is preferable to set the REM content to 0.005% or less.

本発明の一実施形態に従う鋼矢板の成分組成について、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。なお、上記した任意添加成分に係る元素について、その含有量が各好適下限値未満の場合には、当該元素を不可避的不純物として扱う(不可避的不純物として含まれている)ものとする。また、不可避的不純物の合計量は、一般的な製造方法により鋼中に不可避的に混入される程度の量、例えば、好適には0.050%以下、より好適には0.040%以下とすればよいが、不可避的不純物のうち、P、Sおよび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 steel sheet pile according to one embodiment of the present invention, the balance other than the above elements is Fe and unavoidable impurities. If the content of an element related to the optional additive component is less than each preferred lower limit, the element is treated as an unavoidable impurity (included as an unavoidable impurity). In addition, the total amount of unavoidable impurities is an amount that is unavoidably mixed into steel by a general manufacturing method, for example, preferably 0.050% or less, more preferably 0.040% or less. However, 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。しかし、P含有量が過剰であると鋼の靭性が低下するため、P含有量は0.025%以下とする。P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。そのため、P含有量は0.005%以上とすることがより好ましい。
P: 0.025% or less P exists as an unavoidable impurity in steel. However, if the P content is excessive, the toughness of the steel is lowered, so the P content is made 0.025% or less. The P content is preferably as small as possible, and may even be 0%. Therefore, it is more preferable to set the P content to 0.005% or more.

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含有量が過剰であると、介在物量が過剰に増加して鋼の靭性が低下する。そのため、S含有量を0.020%以下とする。S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。そのため、Sの含有量は0.002%以上とすることがより好ましい。
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 inclusions increases excessively and the toughness of the steel decreases. Therefore, the S content is set to 0.020% or less. The lower the S content, the better, and it may even be 0%. Therefore, the S content is more preferably 0.002% or more.

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。そのため、B含有量を0.0003%以下とする。さらに、B含有量は0.0002%以下とすることが好ましい。なお、B含有量は少ないほど好ましく、0%であってもよい。
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. Therefore, the B content is made 0.0003% or less. Furthermore, the B content is preferably 0.0002% or less. The B content is preferably as small as possible, and may even be 0%.

次に、本発明の一実施形態に従う鋼矢板のミクロ組織について説明する。ここで、本発明の一実施形態に従う鋼矢板のミクロ組織は、鋼矢板のウェブを代表部位として規定する。ウェブは、鋼矢板の各部位の中で、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。そのため、ウェブを代表部位としてミクロ組織を規定する。なお、ウェブのミクロ組織が後述の条件を満たしていれば本願で目標とする特性が得られるので、本発明の一実施形態に従う鋼矢板では、ウェブ以外の部位のミクロ組織については特に限定されない。また、ウェブのミクロ組織が後述の条件を満たしていれば、ウェブ以外の部位でも同様のミクロ組織が得られている蓋然性が高いと言える。 Next, the microstructure of the steel sheet pile according to one embodiment of the present invention will be described. Here, the microstructure of the steel sheet pile according to one embodiment of the present invention defines the web of the steel sheet pile as a representative portion. Among the parts of the steel sheet pile, the web has the lowest workability and coarse structure, making it most difficult to secure strength and toughness. Therefore, the microstructure is defined using the web as a representative portion. If the microstructure of the web satisfies the conditions described below, the properties targeted in the present application can be obtained. Therefore, in the steel sheet pile according to one embodiment of the present invention, the microstructure of portions other than the web is not particularly limited. In addition, if the microstructure of the web satisfies the conditions described later, it can be said that there is a high probability that a similar microstructure is obtained in portions other than the web.

該ミクロ組織としては、フェライトの面積率、平均粒径および最大粒径と、島状マルテンサイトの面積率とが、以下の条件を満たすことが肝要である。 As for the microstructure, it is essential that the area ratio, average grain size and maximum grain size of ferrite and the area ratio of island martensite satisfy the following conditions.

[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、フェライト以外の残部組織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イト組織やマルテンサイトが挙げられる。フェライト以外の残部組織の合計の面積率は30%以下であることが好ましい。また、フェライト以外の残部組織の合計の面積率は10%超であることが好ましい。ただし、島状マルテンサイトの面積率は、後述のとおりにて限定する必要がある。なお、各相の面積率は、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。
[Ferrite main structure]
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. The remaining structure other than ferrite is not particularly limited, but examples include pearlite, bainite structure including island-shaped martensite, and martensite. The total area ratio of the remaining structures other than ferrite is preferably 30% or less. Moreover, the total area ratio of the residual structures other than ferrite is preferably more than 10%. However, the area ratio of island-shaped martensite must be limited as described later. The area ratio of each phase can be measured according to the measuring method described in Examples below.

[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、かつ最大粒径が40μm以下とする。フェライトの平均粒径が15μmより大きいあるいは最大粒径が40μmより大きい場合には、靭性の確保が困難となる。なお、優れた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。さらには、フェライトの平均粒径が10μm以下、かつ最大粒径が25μm以下であることがより望ましい。なお、フェライトの平均粒径および最大粒径の下限は特に限定されるものではない。また、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。
[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. When the average grain size of ferrite is larger than 15 μm or the maximum grain size is larger than 40 μm, it becomes difficult to ensure toughness. In order to obtain excellent 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. Furthermore, it is more desirable that the ferrite has an average grain size of 10 μm or less and a maximum grain size of 25 μm or less. The lower limits of the average grain size and the maximum grain size of ferrite are not particularly limited. Also, the average grain size and the maximum grain size of ferrite can be measured according to the measurement methods described in Examples below.

[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。より優れた靭性を得るには、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 better toughness, it is desirable to set the area ratio of island-shaped 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.

次に、本発明の一実施形態に従う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。
Next, a method for manufacturing a steel sheet pile according to one embodiment 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。
このように、熱間圧延は、粗圧延、中間圧延および仕上圧延を含む。このうち、粗圧延では、鋼矢板の概形を与える。中間圧延は、粗圧延の後から仕上圧延(上記の例では、爪曲げ成形(圧延))の前までの圧延を指し、中間圧延では、主にウェブとなる部分を厚さ方向に圧下して厚みの調整を行う。仕上圧延では、最終的な形状制御を行い、上記の例では、爪曲げ成形が含まれる。
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.
Thus, hot rolling includes rough rolling, intermediate rolling and finish rolling. Among these, the rough rolling gives the rough shape of the steel sheet pile. Intermediate rolling refers to rolling from rough rolling to finish rolling (in the above example, claw bending forming (rolling)). Adjust thickness. Finish rolling provides final shape control and includes claw bending in the above example.

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、いずれも本発明の一実施形態に従う鋼矢板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 It is included in a method of manufacturing a steel sheet pile according to one embodiment of the invention. Here, in the straight steel sheet pile 9 shown in FIG.

そして、熱間圧延では、鋼素材を1200℃~1350℃に加熱したうえで、900℃~1150℃における1パス当たりの平均圧下率が10%以上であり、800℃~1150℃における累積圧下率が60%以上であり、中間圧延の仕上温度が650℃~900℃であることが肝要である。なお、以下の各温度規定は、全て鋼素材や被圧延材における表面温度を基準にしている。鋼素材や被圧延材の温度は放射温度計によって測定可能である。 In hot rolling, the steel material is heated to 1200 ° C. to 1350 ° C., and the average rolling reduction per pass at 900 ° C. to 1150 ° C. is 10% or more, and the cumulative rolling reduction at 800 ° C. to 1150 ° C. is 60% or more, and the finishing temperature of intermediate rolling is 650°C to 900°C. In addition, all the following temperature specifications are based on the surface temperature of the steel material and the material to be rolled. The temperature of the steel material and the material to be rolled can be measured with a radiation thermometer.

[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の固溶が不十分となる。これにより、析出物が粗大となって強度および靭性の確保が困難になる。また、熱間で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。また、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。鋼素材の加熱温度は、好ましくは1250℃~1350℃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, solid solution of V in the steel components will be insufficient. As a result, the precipitates become coarse, making it difficult to ensure strength and toughness. In addition, there is a risk that the deformation resistance in the hot state will increase and the rolling rolls will break. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1350° C., the crystal grains become coarse and it becomes difficult to ensure toughness. In addition, the heating time increases and the productivity decreases. Therefore, the heating temperature of the steel material is set to 1200°C to 1350°C. The heating temperature of the steel material is preferably 1250°C to 1350°C.

[900℃~1150℃における1パス当たりの平均圧下率が10%以上]
900℃~1150℃における1パス当たりの平均圧下率(以下、単に平均圧下率ともいう)が10%以上であることが重要である。平均圧下率を10%以上とすることにより、オーステナイトの再結晶を促進して均一でかつ微細な結晶粒が得られる。これにより、YPおよび靭性が顕著に向上する。平均圧下率は、好ましくは12%以上である。
なお、平均圧下率は以下の式(1)で計算できる。
R=100{1-(T/Ts1/n} ・・・(1)
ここで、Rは平均圧下率(%)、TおよびTsはそれぞれ900℃および1150℃の時点での被圧延材(ウェブに相当する位置)の板厚(mm)であり、nは900℃~1150℃における圧延パス数である。なお、当該圧延パス数は、圧延開始温度および圧延終了温度の少なくとも一方が900℃~1150℃の範囲である圧延パス数をカウントする。例えば、圧延開始温度が1160℃で、圧延終了温度が1100℃である圧延パスは1パスとして、当該圧延パス数にカウントする。また、上記板厚は、圧延機のロールギャップによって制御することができる。
[Average rolling reduction per pass at 900°C to 1150°C is 10% or more]
It is important that the average rolling reduction per pass at 900° C. to 1150° C. (hereinafter simply referred to as the average rolling reduction) is 10% or more. By setting the average rolling reduction to 10% or more, recrystallization of austenite is promoted to obtain uniform and fine crystal grains. This significantly improves YP and toughness. The average rolling reduction is preferably 12% or more.
Note that the average rolling reduction can be calculated by the following formula (1).
R=100{1−( Tf / Ts ) 1/n } (1)
Here, R is the average rolling reduction (%), T f and T s are the plate thickness (mm) of the material to be rolled (position corresponding to the web) at 900 ° C. and 1150 ° C., and n is 900 It is the number of rolling passes at °C to 1150°C. As for the number of rolling passes, the number of rolling passes in which at least one of the rolling start temperature and the rolling end temperature is in the range of 900°C to 1150°C is counted. For example, a rolling pass with a rolling start temperature of 1160° C. and a rolling end temperature of 1100° C. is counted as one pass in the number of rolling passes. Moreover, the plate thickness can be controlled by the roll gap of the rolling mill.

ただし、タンデム圧延のように複数台の圧延機によって行う圧延では、オーステナイトが再結晶する暇のないまま連続的に圧延されて歪が蓄積する、と考えられる。従って、このような連続圧延では、噛み込みから噛み離しまでを1パスとみなす。 However, in rolling performed by a plurality of rolling mills such as tandem rolling, it is considered that rolling is continuously performed without time for austenite to recrystallize, and strain is accumulated. Therefore, in such continuous rolling, one pass is considered to be from engagement to disengagement.

また、平均圧下率は、形状制御の観点から20%以下とすることが好ましい。また、平均圧下率が10%未満となると、オーステナイトの回復あるいは部分再結晶が顕著となり結晶粒が粗大でかつ混粒となるため、靭性の確保が困難となる、おそれがある。 Also, the average rolling reduction is preferably 20% or less from the viewpoint of shape control. On the other hand, if the average rolling reduction is less than 10%, austenite recovery or partial recrystallization is remarkable, and crystal grains become coarse and mixed grains, which may make it difficult to ensure toughness.

なお、熱間圧延が1150℃を超える温度域にあると、オーステナイトの粒成長が大きく微細化の効果が小さいため、この温度域での圧下率は特に規定しない。また、後述する800℃~1150℃の温度域において所望の累積圧下率が得られれば、900℃未満における圧下率についても特に規定は必要としない。 When hot rolling is performed in a temperature range exceeding 1150° C., grain growth of austenite is large and the effect of refining is small, so the rolling reduction in this temperature range is not particularly specified. Further, if the desired cumulative rolling reduction is obtained in the temperature range of 800° C. to 1150° C., which will be described later, the rolling reduction below 900° C. does not need to be specified either.

[800℃~1150℃における累積圧下率が60%以上]
上述に加えて、800℃~1150℃における累積圧下率(以下、単に累積圧下率ともいう)を60%以上とすることが重要である。この累積圧下率が60%未満となると、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より大きくなり、靭性の確保が困難となる。累積圧下率は、好ましくは70%以上である。また、累積圧下率の上限は設けないが、ロールの割損リスクの観点から累積圧下率は90%以下であることが好ましい。
なお、累積圧下率は以下の式(2)で計算できる。
R’=100{1-(TL /Ts)} ・・・(2)
ここで、R’は累積圧下率(%)、TLおよびTsはそれぞれ800℃および1150℃の時点での被圧延材(ウェブに相当する位置)の板厚(mm)である。
[Cumulative rolling reduction at 800°C to 1150°C is 60% or more]
In addition to the above, it is important to set the cumulative rolling reduction at 800° C. to 1150° C. (hereinafter simply referred to as the cumulative rolling reduction) to 60% or more. If the cumulative rolling reduction is less than 60%, the average grain size of ferrite in the microstructure eventually becomes larger than 15 μm, making it difficult to ensure toughness. The cumulative rolling reduction is preferably 70% or more. Although there is no upper limit for the cumulative rolling reduction, the cumulative rolling reduction is preferably 90% or less from the viewpoint of roll breakage risk.
Note that the cumulative rolling reduction can be calculated by the following formula (2).
R'=100 {1-(T L /T s )} (2)
Here, R' is the cumulative rolling reduction (%), T L and T s are the plate thickness (mm) of the material to be rolled (position corresponding to the web) at 800°C and 1150°C, respectively.

[中間圧延の終了温度が650℃~900℃]
ウェブやフランジを形成する上記の中間圧延の終了温度(換言すれば、中間圧延の最終の圧延パスの終了温度)は、650℃~900℃とする。中間圧延の終了温度が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より大きい或いは最大粒径が40μmより大きい場合が生じ、靭性の確保が困難になる。一方、中間圧延の終了温度が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。
なお、上述したように、中間圧延は、粗圧延の後から仕上圧延(上記の例では、爪曲げ成形(圧延))の前までの圧延を指す。そして、中間圧延では、主にウェブとなる部分を厚さ方向に圧下し、厚みの調整を行う。また、仕上圧延では、最終的な形状制御を行う。すなわち、仕上圧延とは、熱間圧延の最終パスのみを意図するものではなく、中間圧延後、形状の最終調整を行う圧延工程を指す。仕上圧延は造形性の観点から行うものであり、特性に大きな影響を及ぼし得ないため、仕上圧延の条件は特段規定しない。
[End temperature of intermediate rolling is 650°C to 900°C]
The end temperature of the intermediate rolling for forming the web or flange (in other words, the end temperature of the final rolling pass of the intermediate rolling) is 650°C to 900°C. When the end temperature of intermediate rolling exceeds 900°C. It becomes difficult to satisfy either of the above two rolling conditions, and eventually the average grain size of ferrite in the microstructure may be larger than 15 μm or the maximum grain size may be larger than 40 μm, making it difficult to ensure toughness. . On the other hand, if the end temperature of the intermediate rolling is less than 650° C., the rolling load in the intermediate rolling increases, increasing the risk of roll breakage in the intermediate rolling mill.
As described above, intermediate rolling refers to rolling from rough rolling to finish rolling (in the above example, nail bending (rolling)). Then, in the intermediate rolling, the thickness is adjusted by rolling down mainly the portion that will become the web in the thickness direction. Also, in finish rolling, final shape control is performed. That is, the finish rolling is not intended only for the final pass of hot rolling, but refers to a rolling process for final adjustment of the shape after intermediate rolling. Finish rolling is performed from the viewpoint of formability, and the conditions for finish rolling are not particularly specified because they do not have a large effect on the properties.

本発明の一実施形態に従う鋼矢板の製造方法は、強度および靭性の向上を目的とした熱間圧延の圧延(粗圧延、中間圧延および仕上圧延)中および熱間圧延(仕上圧延(爪曲げ圧延))後の加速冷却をいずれも必要としない。すなわち、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、熱間圧延(仕上圧延(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、鋼矢板の特性に影響を与えることはない。 A method for manufacturing a steel sheet pile according to one embodiment of the present invention comprises: during hot rolling (rough rolling, intermediate rolling and finish rolling) and hot rolling (finish rolling (claw bending rolling) for the purpose of improving strength and toughness; )) does not require any subsequent accelerated cooling. That is, 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 hot rolling (finish rolling (claw bending rolling)). From the viewpoint of shape control during rolling, water that is unavoidably applied and cooling such as mist water on the cooling bed do not affect the characteristics of the steel sheet pile.

上記した条件に従う、成分組成の調整、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、上記以外の製造条件については特に限定されず、常法に従えばよい。例えば、粗圧延、中間圧延および仕上圧延の圧延パス数はそれぞれ、5 ~20パス、1~5パスおよび1~3パスとすることが好適である。また、900℃~1150℃の圧延パスには、例えば、粗圧延および中間圧延による圧延パスが含まれる。800℃~1150℃の圧延パスには、例えば、粗圧延および中間圧延による圧延パスが含まれ、さらに、仕上圧延による圧延パスが任意に含まれていてもよい。仕上圧延終了温度は 550~700℃とすることが好適である。また、本発明の一実施形態に従う鋼矢板は、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 adjusting the chemical composition, rolling, and cooling according to the conditions described above, the steel sheet pile can obtain excellent mechanical properties such as high strength of YP 440 MPa or more and vTrs of -10°C or less. In addition, manufacturing conditions other than those described above are not particularly limited, and conventional methods may be followed. For example, the number of rolling passes for rough rolling, intermediate rolling and finish rolling is preferably 5 to 20 passes, 1 to 5 passes and 1 to 3 passes, respectively. Further, rolling passes at 900° C. to 1150° C. include, for example, rolling passes by rough rolling and intermediate rolling. The rolling passes at 800° C. to 1150° C. include, for example, rolling passes by rough rolling and intermediate rolling, and may optionally include rolling passes by finish rolling. The finishing temperature of finish rolling is preferably 550 to 700°C. Further, the steel sheet pile according to one embodiment of the present invention includes a hat shape, a U shape, a combination thereof, a straight shape, etc. regardless of its cross-sectional shape, and the thickness of the web and the shape of the claw portion are not particularly limited. do not have.

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。しかし、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. However, the present invention is not limited by the following examples, and can be modified as appropriate within the scope compatible with the spirit of the present invention, all of which are included in the technical scope of the present invention. .

連続鋳造機にて、表1に示す鋼組成の鋼素材(残部はFeおよび不可避的不純物)を用意し、表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。なお、熱間圧延後の冷却は、空冷により行った。また、上記以外の条件については、常法に従うものとした。 Using a continuous casting machine, a steel material having the steel composition shown in Table 1 (the balance being Fe and unavoidable impurities) was prepared, heated and hot-rolled under the conditions shown in Table 2, and the web shown in FIG. 2, a pair of flanges 3 and 4 extending obliquely from both ends of the web 2, and arms 5 and 6 extending in a laterally widening direction parallel to the web 2, and at both ends of the arms 5 and 6. A hat-shaped steel sheet pile having claws 7 and 8 was manufactured. Cooling after hot rolling was performed by air cooling. In addition, conditions other than the above were assumed to follow the ordinary method.

Figure 0007323056000001
Figure 0007323056000001

得られた鋼矢板について、鋼矢板のミクロ組織の観察、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, tensile test, and toughness test were performed 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、ウェブの厚み方向を100倍の断面観察により組織の種類を同定し、800μm×600μmの視野において、分水嶺アルゴリズムによる画像解析によりフェライト、パーライト、ならびに、ベイナイトおよびマルテンサイトをそれぞれ白、黒および灰の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を求めた。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。なお、フェライトの平均粒径は、上記視野内で確認できる円相当径で粒径が3μm以上の結晶粒のみを用いて算出した。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、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 type of structure is identified by cross-sectional observation of the thickness direction of the web at 100 times, and ferrite, pearlite, bainite and martensite are identified by image analysis using a watershed algorithm in a field of view of 800 μm × 600 μm. Each tissue was processed for conversion into three gradations of white, black, and gray 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, and using the equivalent circle diameter of each crystal grain as the grain size of ferrite in the field of view. An average value was obtained. The maximum grain size of ferrite was the maximum value among the circle-equivalent diameters within the field of view. The average grain size of ferrite was calculated using only crystal grains having a circle-equivalent diameter of 3 μm or more that can be confirmed in 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 10 fields of view were randomly selected at a magnification of about 1000 using an SEM. After observing the above, the area ratio of martensite islands was determined by the same image analysis as described above.

<引張試験>
鋼矢板のウェブのウェブ厚1/4位置より、JIS Z2201に規定されたJIS1A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)および引張強さ(TS)を求めた。
<Tensile test>
A JIS No. 1A tensile test piece specified in JIS Z2201 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. (YP) and tensile strength (TS) were determined.

<靭性試験>
鋼矢板のウェブのウェブ厚1/4位置より、JIS Z2202に規定された2mmVノッチシャルピー衝撃試験片を採取し、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 specified in JIS Z2202 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 performed in a temperature range of -80 to 40°C to determine the absorbed energy (vE 0 ) at 0°C and the fracture surface transition temperature (vTrs) at a ductile fracture ratio of 50%.

表2に、上記調査の結果を併せて示す。所定の成分組成を満足する適合鋼を用いて、所定の製造条件で作製した発明例の鋼矢板の試験結果(表2中の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。また、発明例ではいずれも大きな曲がりや反りなどの形状変化が発生しておらず、安定的にかつ高い生産性を以て製造できることを確認した。 Table 2 also shows the results of the above investigation. Test results (Nos. 1 to 17 in Table 2) of steel sheet piles of invention examples manufactured under predetermined manufacturing conditions using compatible steel satisfying a predetermined chemical composition 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. In addition, it was confirmed that none of the invention examples caused a large change in shape such as bending or warping, and could be manufactured stably with high productivity.

一方で、所定の成分組成を満足しないか、あるいは、所定の製造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中のNo.18~38)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, comparative examples (Nos. 18 to 38 in Table 2), which did not satisfy the predetermined composition, did not satisfy the predetermined manufacturing conditions, or did not satisfy any of the above, had yield strength and Any value of the fracture surface transition temperature (vTrs) at a ductile fracture surface ratio of 50% does not satisfy the required properties.

Figure 0007323056000002
Figure 0007323056000002

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 (4)

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:0.050~0.300%および
N:0.0010~0.0060%
を含有し、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を有し、
ウェブにおけるミクロ組織がフェライト主体組織であり、前記フェライト主体組織はフェライトの面積率が70%以上である組織であり、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、前記ミクロ組織中に占める島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であり、
前記ウェブにおける降伏強度が440MPa以上かつvTrsが-10℃以下である、鋼矢板。
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: 0.050-0.300% and N: 0.0010-0.0060%
The balance is Fe and inevitable impurities, and P, S and B as the inevitable impurities are P: 0.025% or less, S: 0.020% or less and B: 0.0003% or less has a component composition of
The microstructure of the web is a ferrite-based structure, the ferrite-based structure has a ferrite area ratio of 70% or more, the ferrite has an average grain size of 15 μm or less and a maximum grain size of 40 μm or less, and The area ratio of island-shaped martensite in the microstructure is 1.0% or less,
A steel sheet pile , wherein the web has a yield strength of 440 MPa or more and a vTrs of -10°C or less.
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、
Nb:0.005%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,
Nb: 0.005% 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.
ウェブにおけるミクロ組織がフェライト主体組織であり、前記フェライト主体組織はフェライトの面積率が70%以上である組織であり、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、前記ミクロ組織中に占める島状マルテンサイトの面積率が1.0%以下であり、前記ウェブにおける降伏強度が440MPa以上かつvTrsが-10℃以下である、鋼矢板を製造するための方法であって、
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:0.050~0.300%および
N:0.0010~0.0060%
を含有し、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を有する鋼素材を、1200℃~1350℃に加熱し、
該鋼素材に熱間圧延を施し、該熱間圧延では、
900℃~1150℃における1パス当たりの平均圧下率が10%以上、
800℃~1150℃における累積圧下率が60%以上、かつ
中間圧延の終了温度が650℃~900℃である、
鋼矢板の製造方法。
The microstructure of the web is a ferrite-based structure, the ferrite-based structure has a ferrite area ratio of 70% or more, the ferrite has an average grain size of 15 μm or less and a maximum grain size of 40 μm or less, and A method for manufacturing a steel sheet pile, wherein the area ratio of martensite islands in the microstructure is 1.0% or less, the yield strength in the web is 440 MPa or more, and vTrs is −10° C. or less, ,
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: 0.050-0.300% and N: 0.0010-0.0060%
The balance is Fe and inevitable impurities, and P, S and B as the inevitable impurities are P: 0.025% or less, S: 0.020% or less and B: 0.0003% or less A steel material having a chemical composition is heated to 1200 ° C. to 1350 ° C.,
The steel material is subjected to hot rolling, and in the hot rolling,
Average rolling reduction per pass at 900°C to 1150°C is 10% or more,
The cumulative rolling reduction at 800 ° C to 1150 ° C is 60% or more, and the end temperature of intermediate rolling is 650 ° C to 900 ° C.
A method for manufacturing steel sheet piles.
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、
Nb:0.005%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3に記載の鋼矢板の製造方法。
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,
Nb: 0.005% or less,
4. The method for manufacturing a steel sheet pile according to claim 3, containing one or more of Ti: 0.025% or less and REM: 0.005% or less.
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