JP7364906B2 - Steel materials and their manufacturing methods - Google Patents

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本発明は、鋼材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a steel material and a method for manufacturing the same.

鋼材の用途として、船舶、高層建築物、その他の建築物、橋梁、海洋構造物、LNG貯蔵タンクその他の大型タンク、ラインパイプ等の溶接構造物が挙げられる。近年、コンテナ船の積載重量増大等のため、溶接構造物の大型化が進められている。これに伴い、鋼材には板厚の厚肉化や高強度化が求められている。また、上記のような溶接構造物では、溶接部についてもより一層の安全性、信頼性の確保が必要とされ、溶接熱影響部の靱性(以下、「HAZ靱性」と称する場合がある。)の向上が課題になっている。 Applications of steel materials include ships, high-rise buildings, other buildings, bridges, offshore structures, LNG storage tanks and other large tanks, and welded structures such as line pipes. BACKGROUND ART In recent years, welded structures have become larger due to the increase in the carrying weight of container ships. Along with this, steel materials are required to have thicker plates and higher strength. In addition, in the above-mentioned welded structures, it is necessary to ensure even greater safety and reliability for the welded parts, and the toughness of the weld heat affected zone (hereinafter sometimes referred to as "HAZ toughness"). Improving this has become an issue.

また、溶接構造物の建造費全体に占める溶接施工費用は大きく、この費用を削減するためには高能率の溶接を行うことが求められる。具体的には、溶接を大入熱で行い、溶接パス数を減らすことが有効である。しかしながら、大入熱の溶接を行った場合、一般に、鋼材のHAZの組織が粗大化し、靭性の劣化が避けられない。 Furthermore, welding construction costs account for a large portion of the overall construction costs of welded structures, and in order to reduce this cost, highly efficient welding is required. Specifically, it is effective to perform welding with a large heat input and reduce the number of welding passes. However, when welding with a large heat input is performed, the HAZ structure of the steel material generally becomes coarse, and deterioration of toughness is unavoidable.

従来、高張力鋼板のHAZ靭性に対して、オーステナイト(γ)の結晶粒径、変態組織、HAZの硬さ、粗大硬質相等が大きな影響を及ぼすことが知られており、HAZ靭性向上のための種々の対策が提案されている。このうち、HAZ靱性の向上には、HAZ組織の微細化が最も有効であり、介在物を活用してHAZ組織を微細化する方法が数多く提案されている。 Conventionally, it has been known that the austenite (γ) grain size, transformed structure, HAZ hardness, coarse hard phase, etc. have a large effect on the HAZ toughness of high-strength steel sheets. Various countermeasures have been proposed. Among these, refinement of the HAZ structure is the most effective way to improve HAZ toughness, and many methods have been proposed for refining the HAZ structure by utilizing inclusions.

介在物を活用したHAZ組織の微細化には、介在物のピン止め効果によって結晶粒の成長を抑制する方法と、溶接時の熱影響によって粗大化したオーステナイト粒内に、介在物を核としてフェライトを生成(粒内変態)させて組織を微細化する方法とがある。粒内変態による組織微細化に関して、これまでに、TiNなどの窒化物、MnSなどの硫化物、または高温でも化学的に安定な酸化物などをフェライト生成サイトとして利用する技術が提案されている。 To refine the HAZ structure using inclusions, there is a method of suppressing the growth of crystal grains by the pinning effect of inclusions, and a method of adding ferrite using inclusions as nuclei within austenite grains that have become coarsened due to the heat effect during welding. There is a method to refine the structure by generating (intragranular transformation). Regarding microstructure refinement by intragranular transformation, techniques have been proposed so far that utilize nitrides such as TiN, sulfides such as MnS, or oxides that are chemically stable even at high temperatures as ferrite generation sites.

特許文献1には、REMとZrとを含む介在物によってHAZ靱性を向上させる方法が提案されている。 Patent Document 1 proposes a method of improving HAZ toughness using inclusions containing REM and Zr.

特許文献2には、鋼中に含有される幅が1μm以上の介在物の組成において、介在物中のZr量が5~60%、REM量が5~50%、Al量が5~30%、S量が0%超20%未満である鋼板が記載されている。 Patent Document 2 states that in the composition of inclusions with a width of 1 μm or more contained in steel, the amount of Zr in the inclusions is 5 to 60%, the amount of REM is 5 to 50%, and the amount of Al is 5 to 30%. , a steel plate having an S content of more than 0% and less than 20% is described.

特許文献3には、REM、Zr、Ti、Al、CaおよびSを含有する複合酸化物を含み、鋼材中の複合酸化物について、円相当直径で3μm超の酸化物が1mmあたり5.0個以下であり、かつ円相当直径が0.1~3μmの複合酸化物について、所定の式を満たす複合酸化物個数が100個/mm以上であって、さらに、所定の式を満たす0.1~3μmの複合酸化物の平均組成が、Al:20%以下、TiO:3~20%、ZrO:5~50%、REM酸化物:5~50%、CaO:5~50%、S:1~15%である鋼材が記載されている。 Patent Document 3 discloses that the composite oxide in the steel material contains a composite oxide containing REM, Zr, Ti, Al, Ca, and S, and that the oxide with a circular equivalent diameter of more than 3 μm is 5.0 per mm 2 The number of composite oxides satisfying the predetermined formula is 100 pieces/mm 2 or more, and the number of composite oxides satisfying the predetermined formula is 100 pieces/mm 2 or less and the equivalent circle diameter is 0.1 to 3 μm, and the number of composite oxides satisfying the predetermined formula is 0.1 to 3 μm. The average composition of the 1-3 μm composite oxide is Al 2 O 3 : 20% or less, TiO 2 : 3-20%, ZrO 2 : 5-50%, REM oxide: 5-50%, CaO: 5-50%. 50%, S: 1 to 15% is described.

特許文献4には、Zr、REM、およびCaを含有する酸化物を含み、鋼材に含まれる全介在物のうち、円相当直径で0.1~2μmの介在物が観察視野面積1mmあたり120個以上、円相当直径で3μm超の酸化物が観察視野面積1mmあたり5.0個以下であり、且つ鋼材に含まれる介在物の成分組成が、下記式(1)の関係を満足する鋼材が記載されている。
(Insol.Ti-3.4×Insol.N)/Insol.Al=1.0~8 …(1)
Patent Document 4 states that out of all the inclusions contained in the steel material, including oxides containing Zr, REM, and Ca, the inclusions with a circular equivalent diameter of 0.1 to 2 μm are 120 inclusions per 1 mm 2 of observation field area. A steel material in which the number of oxides with a circular equivalent diameter of more than 3 μm is 5.0 or less per mm2 of observation field area, and the composition of inclusions in the steel material satisfies the relationship of formula (1) below. is listed.
(Insol.Ti-3.4×Insol.N)/Insol.Al=1.0~8...(1)

特許文献5には、平均組成で、ZrO:5~50%、REMの酸化物:5~50%、CaO:50%以下を満足する介在物であって、円相当直径で0.1~2μmの介在物が観察視野面積1mmあたり120個以上、円相当直径で3μm超の酸化物が観察視野面積1mmあたり5.0個以下、円相当直径で5μm超の酸化物が観察視野面積1mmあたり5.0個以下であり、全介在物の個数に対して、REMとZrのモル比(REM/Zr)が0.6~1.4を満足するREMおよびZr含有介在物Iの個数割合が30%以上であるか、および/または、全介在物の個数に対して、REMとZrの合計モル数と、AlとCaとTiの合計モル数との比[(REM+Zr)/(Al+Ca+Ti)]が0.5~1.2を満足するREM、Zr、Al、Ca、およびTi含有介在物IIの個数割合が40%以上である鋼材が記載されている。 Patent Document 5 describes an inclusion that satisfies the average composition of ZrO 2 : 5 to 50%, REM oxide: 5 to 50%, CaO: 50% or less, and has an equivalent circle diameter of 0.1 to 50%. 120 or more inclusions of 2 μm per 1 mm 2 of observation field area, oxides with circle equivalent diameter of more than 3 μm per 1 mm 2 of observation field area, 5.0 or less inclusions per 1 mm of circle equivalent diameter of oxides of more than 5 μm of circle equivalent diameter of observation field of view area REM and Zr-containing inclusions I with a number of 5.0 or less per 1 mm 2 and a molar ratio of REM and Zr (REM/Zr) of 0.6 to 1.4 with respect to the total number of inclusions. The number ratio is 30% or more, and/or the ratio of the total number of moles of REM and Zr to the total number of moles of Al, Ca, and Ti with respect to the number of all inclusions [(REM+Zr)/( A steel material is described in which the number ratio of inclusions II containing REM, Zr, Al, Ca, and Ti is 40% or more.

また、船舶、高層建築物、その他の建築物、橋梁、海洋構造物、LNG貯蔵タンクその他の大型タンク、ラインパイプ等の構造物に使用される鋼材には、構造物の脆性破壊を抑制するために、脆性き裂破壊が伝播することを抑制する能力であるアレスト性(脆性き裂伝播停止機能)も求められる。 In addition, steel materials used in structures such as ships, high-rise buildings, other buildings, bridges, offshore structures, LNG storage tanks and other large tanks, and line pipes are designed to suppress brittle fracture of structures. In addition, arrestability (brittle crack propagation stopping function), which is the ability to suppress the propagation of brittle crack fractures, is also required.

特開2008-291347号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-291347 特開2014-214371号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-214371 特開2014-185364号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-185364 特開2014-1432号公報JP 2014-1432 Publication 特開2012-162797号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-162797

本発明は、優れたHAZ靱性、特に、入熱35kJ/mm以上の大入熱溶接のHAZにおいて優れた靭性を有し、更に優れたアレスト性を有し、高い強度を有する鋼材及びその製造方法の提供を課題とする。 The present invention provides a steel material that has excellent HAZ toughness, particularly in the HAZ of high heat input welding with a heat input of 35 kJ/mm or more, and has further excellent arrestability and high strength, and a method for manufacturing the same. The challenge is to provide the following.

本発明者らは、HAZにおける組織微細化のための粒内フェライト生成サイトとして、Zr含有酸化物及びB窒化物に着目して鋭意検討を行った。その結果、主として下記の(A)~(E)の新知見を得た。 The present inventors have conducted intensive studies focusing on Zr-containing oxides and B nitrides as intragranular ferrite generation sites for microstructural refinement in HAZ. As a result, we mainly obtained the following new findings (A) to (E).

(A)鋼中におけるSol.Zrが少ないほどHAZ靱性は改善する傾向にあり、0.0010質量%以下にすることが好ましい。ここで、Sol.Zrは酸可溶性Zrであって、電解抽出残渣分析法などで測定可能な、鋼中に固溶しているZrに相当する。 (A) Sol. in steel. The HAZ toughness tends to improve as the Zr content decreases, and the content is preferably 0.0010% by mass or less. Here, Sol. Zr is acid-soluble Zr, and corresponds to Zr dissolved in steel, which can be measured by electrolytic extraction residue analysis.

(B)Zr及びBの含有により、鋼中ではZr含有酸化物を核としてB窒化物が析出する。このようなB窒化物が析出した(Zr,B)含有酸化物粒子は、粒内フェライト生成サイトとしてより一層有効に機能する。この効果を得る場合、精錬工程において溶鋼の溶存酸素濃度が0.0050%以下になってからZrを添加し、次いで、Bを添加することで、鋼に固溶するB量であるBを0.0030質量%以下にすることが好ましい。 (B) Due to the inclusion of Zr and B, B nitrides are precipitated in steel with Zr-containing oxides as nuclei. The (Zr, B)-containing oxide particles in which such B nitrides are precipitated function more effectively as intragranular ferrite generation sites. To obtain this effect, Zr is added after the dissolved oxygen concentration of the molten steel becomes 0.0050% or less in the refining process, and then B is added, thereby increasing the amount of B F dissolved in the steel. The content is preferably 0.0030% by mass or less.

(C)(Zr,B)含有酸化物粒子に含まれるAl組成が50質量%以下であると、(Zr,B)含有酸化物粒子が粒内フェライト生成サイトとしてより一層有効に機能する。この効果を得る場合、精錬工程において溶鋼の溶存酸素濃度が0.0050%以下になってからZrを添加し、その後、連続鋳造することが好ましい。 (C) When the Al 2 O 3 composition contained in the (Zr, B)-containing oxide particles is 50% by mass or less, the (Zr, B)-containing oxide particles function more effectively as intragranular ferrite generation sites. do. In order to obtain this effect, it is preferable to add Zr after the dissolved oxygen concentration of the molten steel becomes 0.0050% or less in the refining process, and then perform continuous casting.

(D)(Zr,B)含有酸化物粒子のうち、円相当直径が0.5μm以上であり、かつ、Al組成が50質量%以下である(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が、5~300個/mmである場合、HAZに粒内フェライトが微細かつ多量に生成し、HAZ靱性が向上する。 (D) Among the (Zr, B)-containing oxide particles, the (Zr, B)-containing oxide particles have an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more and an Al 2 O 3 composition of 50% by mass or less. When the number density is 5 to 300 pieces/mm 2 , fine and large amounts of intragranular ferrite are generated in the HAZ, improving HAZ toughness.

(E)強脱酸元素として作用するAlを鋼中に過剰に含有すると、Zr含有酸化物の生成が阻害される。溶鋼中の溶存酸素量を確保し、Zr含有酸化物を鋼中に生成させるため、Alの含有量は0.010質量%以下にすることが好ましい。また、Ca、Mg、REMのように、Alよりも更に脱酸力の強い元素は合計で0.0005質量%以下に制限することが好ましい。 (E) When steel contains an excessive amount of Al, which acts as a strong deoxidizing element, the formation of Zr-containing oxides is inhibited. In order to ensure the amount of dissolved oxygen in the molten steel and to generate Zr-containing oxides in the steel, the Al content is preferably 0.010% by mass or less. Further, it is preferable to limit the total amount of elements such as Ca, Mg, and REM, which have stronger deoxidizing power than Al, to 0.0005% by mass or less.

更に本発明者らは、上記(A)~(E)に加えて、ミクロ組織及び板厚方向の集合組織を制御することにより、鋼材表面に平行な方向、例えば、圧延方向と垂直又は平行な方向のアレスト性を向上できることを見いだした。 Furthermore, in addition to the above (A) to (E), the present inventors have discovered that by controlling the microstructure and the texture in the plate thickness direction, we can improve the It was discovered that directional arrestability can be improved.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は以下の通りである。 The present invention was completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.

[1] 質量%で、
C :0.040~0.160%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.70~2.50%、
P :0.030%以下、
S :0.008%以下、
Al:0.010%以下、
N :0.0010~0.0080%、
O :0.0005~0.0040%、
Nb:0.003~0.050%、
Ti:0.003~0.024%、
Zr:0.0007~0.0050%、
B :0.0003~0.0040%、
Ca、Mg及びREMの含有量の合計:0.0005%以下、
残部はFe及び不純物元素からなり、
Insol.Zr:0.0007~0.0040%、
Sol.Zr:0.0010%以下であり、
下記式(1)及び(2)で表されるBが0.0020%以下であり、
下記式(3)で表される炭素当量Ceqが、0.30%~0.55%であり、
面積率で5~70%のフェライトと、面積率で30%以上のベイナイトと、面積率で0~15%のパーライトと、面積率で0~5%のマルテンサイト・オーステナイト混合組織とを含有するミクロ組織を有し、
板表面から1~5mmの位置において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率が30~60%であり、
板厚の1/4部において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{100}面の面積率が10~40%であり、
板厚の1/2部において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率が40~70%であり、
5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含む(Zr,B)含有酸化物粒子のうち、円相当直径が0.5μm以上である(Zr,B)含有酸化物粒子であって、Al組成が50質量%以下である(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が、5~300個/mmである鋼材。
’=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811/14) …(1)
’>Bの場合B=B、0≦B’≦Bの場合B=B’、B’<0の場合B=0 …(2)
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 …(3)
ただし、式(1)及び式(2)中の、N、Ti、O及びBは、鋼中に含まれるN、Ti、O、Bの質量%での含有量であり、Insol.Zrは、酸不溶性Zrの質量%での含有量である。
また、式(3)中のC、Mn、Cr、Mo、V、Cu、及びNiは、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)であり、当該元素を含有しない場合は0を代入する。
[2] 更に、質量%で、
Cu:1.00%以下、
Ni:2.50%以下、
Cr:1.00%以下、
Mo:0.50%以下、
V :0.150%以下
からなる群から選択される1種または2種以上を含有することを特徴とする、上記[1]に記載の鋼材。
[3] 更に、質量%で、
W :1.00%以下、
Sn:0.50%以下
からなる群から選択される1種または2種を含有することを特徴とする、上記[1]または上記[2]に記載の鋼材。
[4] 上記[1]乃至上記[3]の何れか一項に記載の、鋼材の製造方法であって、溶鋼に対して真空脱ガスを行い、前記溶鋼の溶存酸素濃度が0.0050%以下になってからZrを添加し、Zr添加から1.0~5.0分経過後にBを添加する精錬工程と、
前記精錬工程後の前記溶鋼に対して連続鋳造を行い鋳片とする際に、鋳片の表面温度が1200℃から900℃になるまでの平均冷却速度を、0.5℃/秒以下とする連続鋳造工程と、
前記連続鋳造後の前記鋳片を950~1200℃に加熱する加熱工程と、
前記加熱された前記鋳片を熱間圧延して鋼材とする熱間圧延工程と、を備え、
前記熱間圧延工程は、粗圧延工程と、一次冷却工程と、仕上圧延工程と、二次冷却工程とを順次行う工程であり、
前記粗圧延工程は、前記加熱工程で加熱した前記鋳片を、下記式(4)に示す再結晶温度Trex(℃)以上、1050℃以下の圧延温度で、累積圧下率10~75%で圧延する工程であり、
前記一次冷却工程は、冷却開始温度を、下記式(5)に示すAr℃以上、1050℃以下の範囲とし、冷却停止温度を、500℃以上、(Ar-30)℃以下(ただし、Arは下記式(5)で表される)の範囲とし、冷却開始から冷却停止までの平均冷却速度を、35~100℃/秒の条件で冷却する工程であり、
前記仕上圧延工程は、仕上圧延温度が750~850℃、圧延パス数4~15パス、圧延形状比の平均値を0.5~1.0、累積圧下率45~75%の条件で圧延する工程であり、
前記二次冷却工程は、冷却開始温度を(Ar-100)℃以上(ただし、Arは下記式(5)で表される)、下記式(4)に示す再結晶温度Trex(℃)未満の範囲とし、冷却停止温度を、0℃以上、600℃以下の範囲とし、冷却開始から冷却停止までの平均冷却速度を、2~15℃/秒の条件で冷却する工程であることを特徴とする、鋼材の製造方法。
Trex=-91900[Nb*]+9400[Nb*]+770 …(4)
Ar(℃)=910-310C+65Si-80Mn-20Cu-55Ni-15Cr-80Mo …(5)
[Sol.Nb]=(10(-6770/(T+273)+2.26))/(C+12/14×N) …(6)
ただし、式(4)中の[Nb*]は、式(6)で表される[Sol.Nb]と、鋼中のNb含有量(質量%)との関係が、Nb≧[Sol.Nb]の場合に[Nb*]=[Sol.Nb]とし、Nb<[Sol.Nb]の場合に[Nb*]=Nbとし、
式(5)~式(6)の元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)であり、当該元素を含有しない場合は0を代入し、
式(6)中のTは前記加熱工程における前記鋳片抽出時の前記鋳片の温度(℃)である。
[5] 前記二次冷却工程後に、350~650℃の範囲に加熱する焼き戻し工程を行うことを特徴とする、上記[4]に記載の鋼材の製造方法。
[1] In mass%,
C: 0.040-0.160%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.70-2.50%,
P: 0.030% or less,
S: 0.008% or less,
Al: 0.010% or less,
N: 0.0010 to 0.0080%,
O: 0.0005 to 0.0040%,
Nb: 0.003 to 0.050%,
Ti: 0.003 to 0.024%,
Zr: 0.0007 to 0.0050%,
B: 0.0003 to 0.0040%,
Total content of Ca, Mg and REM: 0.0005% or less,
The remainder consists of Fe and impurity elements,
Insol. Zr: 0.0007 to 0.0040%,
Sol. Zr: 0.0010% or less,
B F represented by the following formulas (1) and (2) is 0.0020% or less,
The carbon equivalent Ceq represented by the following formula (3) is 0.30% to 0.55%,
Contains ferrite with an area ratio of 5 to 70%, bainite with an area ratio of 30% or more, pearlite with an area ratio of 0 to 15%, and martensite-austenite mixed structure with an area ratio of 0 to 5%. has a microstructure,
At a position 1 to 5 mm from the plate surface, the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less with respect to a vertical plane perpendicular to the main rolling direction is 30 to 60%,
In 1/4 part of the plate thickness, the area ratio of the {100} plane that forms an angle of 15° or less with respect to the vertical plane that is perpendicular to the main rolling direction is 10 to 40%,
In 1/2 part of the plate thickness, the area ratio of the {110} plane that forms an angle of 15° or less with respect to the vertical plane that is perpendicular to the main rolling direction is 40 to 70%,
Among (Zr, B)-containing oxide particles containing 5% by mass or more of Zr, 0.1% by mass or more of B, and 1% by mass or more of O, the equivalent circle diameter is 0.5 μm or more (Zr, B) A steel material in which the number density of (Zr, B) containing oxide particles having an Al 2 O 3 composition of 50% by mass or less is 5 to 300 pieces/mm 2 .
B F '=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811 /14) …(1)
When B F '>B, B F = B; when 0≦B F '≦B, B F = B F '; when B F ' <0, B F =0...(2)
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15...(3)
However, N, Ti, O, and B in formulas (1) and (2) are the contents in mass% of N, Ti, O, and B contained in the steel, and Insol. Zr is the content in mass % of acid-insoluble Zr.
In addition, C, Mn, Cr, Mo, V, Cu, and Ni in formula (3) are the contents (mass%) of each element contained in the steel, and are set to 0 if the element is not contained. substitute.
[2] Furthermore, in mass%,
Cu: 1.00% or less,
Ni: 2.50% or less,
Cr: 1.00% or less,
Mo: 0.50% or less,
The steel material according to [1] above, containing one or more selected from the group consisting of V: 0.150% or less.
[3] Furthermore, in mass%,
W: 1.00% or less,
The steel material according to [1] or [2] above, characterized in that it contains one or two selected from the group consisting of Sn: 0.50% or less.
[4] The method for manufacturing a steel material according to any one of [1] to [3] above, in which molten steel is vacuum degassed and the dissolved oxygen concentration of the molten steel is 0.0050%. a refining step in which Zr is added after the Zr is added, and B is added after 1.0 to 5.0 minutes have elapsed from the Zr addition;
When continuous casting is performed on the molten steel after the refining process to produce a slab, the average cooling rate until the surface temperature of the slab reaches from 1200°C to 900°C is 0.5°C/second or less. continuous casting process;
a heating step of heating the slab after the continuous casting to 950 to 1200°C;
a hot rolling step of hot rolling the heated slab into a steel material,
The hot rolling process is a process of sequentially performing a rough rolling process, a primary cooling process, a finish rolling process, and a secondary cooling process,
In the rough rolling step, the slab heated in the heating step is rolled at a rolling temperature of not less than a recrystallization temperature Trex (° C.) and not more than 1050° C., as shown in the following formula (4), at a cumulative reduction rate of 10 to 75%. It is a process of
In the primary cooling step, the cooling start temperature is in the range of Ar 3 °C or more and 1050 °C or less as shown in the following formula (5), and the cooling stop temperature is in the range of 500 °C or more and (Ar 3 -30) °C or less (however, Ar3 is a range expressed by the following formula (5)), and the average cooling rate from the start of cooling to the stop of cooling is a process of cooling under conditions of 35 to 100 ° C / sec,
In the finish rolling process, rolling is performed at a finish rolling temperature of 750 to 850°C, a rolling pass number of 4 to 15, an average rolling shape ratio of 0.5 to 1.0, and a cumulative reduction rate of 45 to 75%. It is a process,
In the secondary cooling step, the cooling start temperature is set to (Ar 3 -100)°C or higher (Ar 3 is represented by the following formula (5)), and the recrystallization temperature Trex (°C) shown in the following formula (4) is set. The cooling stop temperature is in the range of 0°C or more and 600°C or less, and the average cooling rate from the start of cooling to the end of cooling is 2 to 15°C/sec. A method of manufacturing steel materials.
Trex=-91900[Nb*] 2 +9400[Nb*]+770...(4)
Ar 3 (℃)=910-310C+65Si-80Mn-20Cu-55Ni-15Cr-80Mo...(5)
[Sol. Nb]=(10 (-6770/(T+273)+2.26) )/(C+12/14×N) …(6)
However, [Nb*] in formula (4) is [Sol. Nb] and the Nb content (mass%) in the steel is Nb≧[Sol. Nb], then [Nb*]=[Sol. Nb] and Nb<[Sol. Nb], set [Nb*]=Nb,
The element symbols in formulas (5) to (6) are the content (mass%) of each element contained in the steel, and if the element is not contained, 0 is substituted,
T in formula (6) is the temperature (° C.) of the slab at the time of extracting the slab in the heating step.
[5] The method for producing a steel material according to [4] above, characterized in that, after the secondary cooling step, a tempering step of heating to a temperature in the range of 350 to 650° C. is performed.

本発明によれば、優れたHAZ靱性、特に、入熱35kJ/mm以上の大入熱溶接のHAZにおいて優れた靭性を有し、更に優れたアレスト性を有する鋼材及びその製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a steel material having excellent HAZ toughness, particularly in the HAZ of high heat input welding with a heat input of 35 kJ/mm or more, and further excellent arrestability, and a method for manufacturing the same.

Ti酸化物やB窒化物は溶接金属やHAZに分散し、その組織を微細化する効果を有することが知られている。これに対し、Zrは一般的に鋼材に添加される元素ではなく、Zr添加による効果に関して過去に行われた研究は非常に限られていた。
特に、これまでに、Zr含有酸化物に更に複合析出したB窒化物が、鋼材のHAZ組織の微細化とHAZ靱性向上とにどのように影響するかについて検討されたことは無い。また、Zr含有酸化物の組成とB窒化物との関係についても、検討されたことは無い。
It is known that Ti oxides and B nitrides are dispersed in weld metals and HAZs and have the effect of refining their structures. On the other hand, Zr is not an element generally added to steel materials, and research conducted in the past on the effects of adding Zr has been extremely limited.
In particular, there has been no study to date on how B nitride, which is further precipitated in a composite manner with the Zr-containing oxide, affects the refinement of the HAZ structure and the improvement of HAZ toughness of steel materials. Further, the relationship between the composition of Zr-containing oxide and B nitride has not been studied.

本発明者らは、HAZ組織微細化のための粒内フェライト生成サイトとしてZr含有酸化物及びB窒化物に着目し、鋭意検討を行った。その結果、主として下記の(a)~(e)の新知見を得た。 The present inventors focused on Zr-containing oxides and B nitrides as intragranular ferrite generation sites for refining the HAZ structure, and conducted extensive studies. As a result, we mainly obtained the following new findings (a) to (e).

(a)HAZ組織の微細化に寄与するZr含有酸化物を所定の個数密度以上得るためには、Zr含有量を一定量以上にする必要がある。一方で、鋼中のZrの全てが酸化物を形成するわけではなく、一部のZrは酸化物を形成せず鋼中に残存する。この酸化物を形成しないZr(Sol.Zr)は、HAZのみならず鋼材自体の靱性を著しく劣化させる。そのため、HAZのみならず鋼材自体の靱性を確保するには、鋼中におけるSol.Zrを低減する必要がある。Sol.Zrが少ないほど靱性は改善する傾向にあり、HAZ靱性に優れる鋼材を得るためにはSol.Zrを0.0010質量%以下に制限することが好ましい。より一層のHAZ靱性改善のためにはSol.Zrを0.0003質量%以下に制限することが望ましい。 (a) In order to obtain a predetermined number density or more of Zr-containing oxides that contribute to refinement of the HAZ structure, the Zr content needs to be a certain amount or more. On the other hand, not all Zr in steel forms oxides, and some Zr remains in steel without forming oxides. Zr (Sol.Zr) that does not form oxides significantly deteriorates the toughness of not only the HAZ but also the steel material itself. Therefore, in order to ensure the toughness not only of HAZ but also of the steel material itself, Sol. It is necessary to reduce Zr. Sol. Toughness tends to improve as Zr content decreases, and in order to obtain a steel material with excellent HAZ toughness, Sol. It is preferable to limit Zr to 0.0010% by mass or less. For further improvement of HAZ toughness, Sol. It is desirable to limit Zr to 0.0003% by mass or less.

(b)Zr含有酸化物を分散させた鋼では、介在物の個数が増加しても、フェライト生成サイトとして機能する介在物と、生成サイトとして機能しない介在物とが存在することがわかった。
また、本発明者らは、より有効にフェライト生成を促進させるために種々の元素について検討した。その結果、Bを一定量以上含有させることで、鋳造、熱間圧延または溶接時に、Zr含有酸化物を核としてB窒化物が析出し、この複合析出物である(Zr,B)含有酸化物粒子が、粒内フェライト生成サイトとしてより一層有効に機能することを見出した。
即ち、B窒化物によって、単独では粒内フェライト生成サイトとして機能し難かったZr含有酸化物も、フェライト生成サイトになり、より効率的にHAZ組織の微細化に寄与する。これらの効果を得るためには、精錬工程において溶鋼の溶存酸素濃度が0.0050%以下になってからZrを添加し、次いで、Bを添加することで、鋼に固溶するB量であるBを0.0020質量%以下にすることが好ましい。
(b) It was found that in steel in which Zr-containing oxides are dispersed, even if the number of inclusions increases, there are inclusions that function as ferrite generation sites and inclusions that do not function as ferrite generation sites.
In addition, the present inventors investigated various elements in order to promote ferrite formation more effectively. As a result, by containing a certain amount or more of B, B nitride is precipitated with Zr-containing oxide as the core during casting, hot rolling, or welding, and this composite precipitate (Zr, B)-containing oxide It has been found that the particles function more effectively as intragranular ferrite generation sites.
That is, due to the B nitride, the Zr-containing oxide, which alone cannot easily function as an intragranular ferrite generation site, becomes a ferrite generation site, and contributes to the refinement of the HAZ structure more efficiently. In order to obtain these effects, Zr is added after the dissolved oxygen concentration of molten steel becomes 0.0050% or less in the refining process, and then B is added, so that the amount of B dissolved in solid solution in the steel is reduced. It is preferable that B F be 0.0020% by mass or less.

(c)鋼中にはB以外にもTiが窒化物形成元素として作用する。そのため、B窒化物を効率的に析出させるためにはTi窒化物の生成を抑制する必要がある。本発明者らは、酸化物、窒化物を含めた介在物の生成機構を明らかにし、B窒化物を生成させるための条件を明らかにすべく検討を行った。 (c) In addition to B, Ti acts as a nitride-forming element in steel. Therefore, in order to efficiently precipitate B nitride, it is necessary to suppress the formation of Ti nitride. The present inventors conducted studies to clarify the generation mechanism of inclusions including oxides and nitrides, and to clarify the conditions for generating B nitrides.

Ti、Zr、Bを含む溶鋼中では、まずTiよりも脱酸力が強いZrが優先的に酸化物となり、余った酸素とTiとが結合して、ZrとTiとの複合酸化物となる。次に、酸化物を形成せずに余ったTiは、窒素と結合して窒化物を形成する。次に、Tiと結合せずに余った窒素がB窒化物を形成すると考えられる。 In molten steel containing Ti, Zr, and B, Zr, which has stronger deoxidizing power than Ti, preferentially becomes an oxide, and the excess oxygen and Ti combine to form a composite oxide of Zr and Ti. . Next, the remaining Ti that does not form an oxide combines with nitrogen to form a nitride. Next, it is thought that the remaining nitrogen that does not combine with Ti forms B nitride.

ZrはZrO、TiはTi及びTiN、BはBNをそれぞれ形成すると考えられるので、これらの原子量又は分子量を基に、下記式(A1)を用いて、B窒化物となるB(BasBN)の含有量(質量%)を求めることができる。そして、下記式(A2)に示すように、鋼に含有させるBからB窒化物となるBを差し引いた差分を、鋼に固溶するBの計算値(B’)とする。そして、下記式(A2)で求めた計算値B’と鋼中のB量との関係がB’>Bの場合は、鋼中のB量を、鋼に固溶するB量(B)とする(B=B)。また、0≦B’≦Bの場合は、下記式(A2)で求めた計算値B’を、鋼に固溶するB量(B)とする(B=B’)。更に、B’<0の場合は、鋼に固溶するB量(B)を0質量%とする(B=0)。このようにして求められるBを0.0020質量%以下とすることにより、B窒化物によるHAZ靱性改善効果が得られるとともに、板厚方向の集合組織を制御することにより、効果的にアレスト性を向上させることができる。 It is thought that Zr forms ZrO 2 , Ti forms Ti 2 O 3 and TiN, and B forms BN, respectively. Based on these atomic weights or molecular weights, the following formula (A1) is used to form B ( The content (mass%) of BasBN) can be determined. Then, as shown in the following formula (A2), the difference obtained by subtracting the B that becomes B nitride from the B contained in the steel is set as the calculated value (B F ') of B dissolved in the steel. If the relationship between the calculated value B F ' calculated using the following formula (A2) and the amount of B in the steel is B F '> B, the amount of B in the steel is calculated as the amount of B dissolved in the steel (B F ) (B F =B). In addition, in the case of 0≦B F ′≦B, the calculated value B F ′ obtained by the following formula (A2) is taken as the amount of B (B F ) dissolved in the steel (B F =B F ′ ). Furthermore, in the case of B F ′<0, the amount of B dissolved in the steel (B F ) is set to 0% by mass (B F =0). By setting the B F determined in this way to 0.0020% by mass or less, the effect of improving HAZ toughness due to B nitride can be obtained, and by controlling the texture in the thickness direction, the arrestability can be effectively improved. can be improved.

BasBN=(N-(Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48))×(14/47.867))×(10.811/14) …(A1) BasBN=(N-(Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48))×(14/47.867))×(10.811/14)... (A1)

’=B-BasBN …(A2) B F '=B-BasBN...(A2)

ここで、式(A1)中のN、Ti及びOは、鋼中に含まれる各元素(N、Ti、O)の含有量(質量%)であり、Insol.Zrは、酸不溶性Zrの含有量(質量%)である。
また、式中(A2)のBは、鋼中に含まれるBの含有量(質量%)であり、BasBNは式(A1)より求まる値である。
Here, N, Ti, and O in formula (A1) are the contents (mass%) of each element (N, Ti, O) contained in the steel, and Insol. Zr is the content (% by mass) of acid-insoluble Zr.
Moreover, B in formula (A2) is the content (mass %) of B contained in the steel, and BasBN is a value found from formula (A1).

が0.0020質量%以下となる成分を有する鋼片を熱間圧延して得られた鋼材には、微細なZr含有酸化物(主にZrとTiとを含有する複合酸化物)が分散する。また、一部のZr含有酸化物には、更にB窒化物が複合析出する。
B窒化物は溶接時に1200℃超の温度域に加熱されると再固溶するが、Zr含有酸化物は1400℃に加熱されても安定に存在する。したがって、溶接の加熱時にB窒化物は固溶し、固溶BがZr含有酸化物の周囲に偏在する。この固溶Bは溶接後の冷却過程において酸化物を核とするB窒化物として再析出すると考えられる。
A steel material obtained by hot rolling a steel slab having a composition with a B F of 0.0020% by mass or less contains fine Zr-containing oxides (composite oxides mainly containing Zr and Ti). Spread. In addition, B nitride is further precipitated in some Zr-containing oxides.
B nitride re-dissolves when heated to a temperature range exceeding 1200°C during welding, but Zr-containing oxide remains stable even when heated to 1400°C. Therefore, during heating during welding, the B nitride is dissolved in solid solution, and the solid solution B is unevenly distributed around the Zr-containing oxide. It is thought that this solid solution B re-precipitates as B nitrides with oxides as nuclei during the cooling process after welding.

(d)更に、Zr含有酸化物にB窒化物を効率的に析出させやすくするには、(Zr,B)含有酸化物粒子の組成を制御する必要がある。具体的には、(Zr,B)含有酸化物粒子に含まれるAl組成を50質量%以下にすると、B窒化物がより効率よく析出し、粒内フェライト生成サイトとしてより一層有効に機能するようになる。 (d) Furthermore, in order to facilitate the efficient precipitation of B nitride in the Zr-containing oxide, it is necessary to control the composition of the (Zr, B)-containing oxide particles. Specifically, when the Al 2 O 3 composition contained in the (Zr, B)-containing oxide particles is reduced to 50% by mass or less, B nitride precipitates more efficiently and becomes even more effective as an intragranular ferrite generation site. It becomes functional.

(e)また、Alは、鋼中において強脱酸元素として作用するので、多量に鋼中に含有されると、ZrやTiの酸化物生成を阻害する。溶鋼中の溶存酸素量を確保し、Zr含有酸化物を鋼中に生成させるため、Alの含有量は0.010質量%以下とすることが好ましい。より望ましくはAlの含有量を0.005質量%以下とする。Ca、Mg、REMのように、Alよりも強力な脱酸元素は合計で0.0005質量%以下とすることが好ましい。 (e) Furthermore, since Al acts as a strong deoxidizing element in steel, if it is contained in a large amount in steel, it inhibits the formation of oxides of Zr and Ti. In order to ensure the amount of dissolved oxygen in the molten steel and to generate Zr-containing oxides in the steel, the Al content is preferably 0.010% by mass or less. More desirably, the Al content is 0.005% by mass or less. The total amount of deoxidizing elements stronger than Al, such as Ca, Mg, and REM, is preferably 0.0005% by mass or less.

これらの条件を満たす鋼材では、所定のサイズの(Zr,B)含有酸化物粒子が、所定の個数を満たすように生成する。またこの(Zr,B)含有酸化物粒子の多くは、ZrとTiとを含有する複合酸化物であり、酸化物を核としてB窒化物が析出し、更に、Al組成が50質量%以下となっている。そして、この鋼材に対して実際に大入熱溶接を行ってみると、酸化物の粒子は、HAZにおいて粒内フェライト生成サイトとして有効に機能し、HAZ組織の微細化を通じてHAZ靱性を改善させることが明らかになった。 In a steel material that satisfies these conditions, (Zr, B)-containing oxide particles of a predetermined size are generated to satisfy a predetermined number. In addition, most of these (Zr, B)-containing oxide particles are composite oxides containing Zr and Ti, and B nitride is precipitated with the oxide as a nucleus, and furthermore, the Al 2 O 3 composition is 50% by mass. % or less. When high heat input welding was actually performed on this steel material, it was found that the oxide particles effectively functioned as intragranular ferrite generation sites in the HAZ, improving HAZ toughness through refinement of the HAZ structure. has become clear.

更に、本発明者らは、鋼材の化学組成及びZr含有酸化物に加えて、ミクロ組織及び板厚方向の集合組織を制御することにより、鋼材表面に平行な方向、例えば、圧延方向と垂直又は平行な方向のアレスト性を向上できることを見出した。 Furthermore, by controlling the microstructure and texture in the plate thickness direction in addition to the chemical composition and Zr-containing oxide of the steel material, the present inventors have discovered that by controlling the microstructure and the texture in the thickness direction, It has been found that the arrestability in the parallel direction can be improved.

以下、本発明の一実施形態に係る鋼材(本実施形態に係る鋼材)について詳細に説明する。 Hereinafter, a steel material according to an embodiment of the present invention (a steel material according to this embodiment) will be described in detail.

本実施形態の鋼材は、質量%で、C :0.040~0.160%、Si:0.01~0.50%、Mn:0.70~2.50%、P :0.030%以下、S :0.008%以下、Al:0.010%以下、N :0.0010~0.0080%、O :0.0005~0.0040%、Nb:0.003~0.050%、Ti:0.003~0.024%、Zr:0.0007~0.0050%、B :0.0003~0.0040%、Ca、Mg及びREMの含有量の合計:0.0005%以下、残部はFe及び不純物元素からなり、Insol.Zr:0.0007~0.0040%、Sol.Zr:0.0010%以下であり、下記式(B1)及び(B2)で表されるBが0.0020%以下であり、下記式(B3)で表される炭素当量Ceqが、0.30%~0.55%であり、面積率で5~70%のフェライトと、面積率で30%以上のベイナイトと、面積率で0~15%のパーライトと、面積率で0~5%のマルテンサイト・オーステナイト混合組織とを含有するミクロ組織を有し、板表面から1~5mmの位置において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率が30~60%であり、板厚の1/4部において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{100}面の面積率が10~40%であり、板厚の1/2部において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率が40~70%であり、5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含む(Zr,B)含有酸化物粒子のうち、円相当直径が0.5μm以上である(Zr,B)含有酸化物粒子であって、Al組成が50質量%以下である(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が、5~300個/mmである鋼材である。 The steel material of this embodiment has C: 0.040 to 0.160%, Si: 0.01 to 0.50%, Mn: 0.70 to 2.50%, and P: 0.030% in mass %. Below, S: 0.008% or less, Al: 0.010% or less, N: 0.0010 to 0.0080%, O: 0.0005 to 0.0040%, Nb: 0.003 to 0.050%. , Ti: 0.003-0.024%, Zr: 0.0007-0.0050%, B: 0.0003-0.0040%, Total content of Ca, Mg and REM: 0.0005% or less , the remainder consists of Fe and impurity elements, and Insol. Zr: 0.0007-0.0040%, Sol. Zr: 0.0010% or less, B F represented by the following formulas (B1) and (B2) is 0.0020% or less, and the carbon equivalent Ceq represented by the following formula (B3) is 0.0020% or less. 30% to 0.55%, ferrite with an area ratio of 5 to 70%, bainite with an area ratio of 30% or more, pearlite with an area ratio of 0 to 15%, and pearlite with an area ratio of 0 to 5%. It has a microstructure containing a martensite-austenite mixed structure, and forms an angle of 15° or less with respect to a vertical plane that is perpendicular to the main rolling direction at a position 1 to 5 mm from the plate surface. The area ratio of the {110} plane is 30 to 60%, and in 1/4 part of the plate thickness, the {100} {110} plane whose area ratio is 10 to 40% and which forms an angle within 15° with respect to the vertical plane, which is a plane perpendicular to the main rolling direction, in 1/2 part of the plate thickness Of the (Zr, B)-containing oxide particles, which have an area ratio of 40 to 70% and contain 5% by mass or more of Zr, 0.1% by mass or more of B, and 1% by mass or more of O, The number density of (Zr, B)-containing oxide particles having a diameter of 0.5 μm or more and having an Al 2 O 3 composition of 50% by mass or less is 5 to 300 It is a steel material with a diameter of 2.0 mm/mm2.

’=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811/14) …(B1) B F '=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811 /14) ...(B1)

’>Bの場合B=B、0≦B’≦Bの場合B=B’、B’<0の場合B=0 …(B2) If B F '>B, B F = B, if 0≦B F '≦B, B F = B F ', if B F '<0, B F = 0...(B2)

Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 …(B3) Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15...(B3)

ただし、式(B1)及び式(B2)中の、N、Ti、O及びBは、鋼中に含まれるN、Ti、O、Bの質量%での含有量であり、Insol.Zrは、酸不溶性Zrの質量%での含有量である。 However, N, Ti, O, and B in formula (B1) and formula (B2) are the contents in mass % of N, Ti, O, and B contained in the steel, and Insol. Zr is the content in mass % of acid-insoluble Zr.

また、式(B3)中のC、Mn、Cr、Mo、V、Cu、及びNiは、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)であり、当該元素を含有しない場合は0を代入する。 In addition, C, Mn, Cr, Mo, V, Cu, and Ni in formula (B3) are the contents (mass%) of each element contained in the steel, and are set to 0 if the element is not contained. substitute.

まず、本実施形態の鋼材の化学組成について説明する。以下の化学組成の説明では、「質量%」を「%」と表記する。 First, the chemical composition of the steel material of this embodiment will be explained. In the following description of the chemical composition, "% by mass" is expressed as "%".

C:0.040~0.160%
Cは、鋼材の強度と靭性を確保するために0.040%以上含有させる。Cの含有量が0.160%を超えると、良好なHAZ靭性を確保することが困難になるので、Cの含有量は、0.160%以下とする。従って、C含有量は0.040%以上、好ましくは0.050%以上、より好ましくは0.060%以上である。また、C含有量は0.160%以下、好ましくは0.140%以下、より好ましくは0.120%以下である。
C: 0.040-0.160%
C is contained in an amount of 0.040% or more in order to ensure the strength and toughness of the steel material. If the C content exceeds 0.160%, it will be difficult to ensure good HAZ toughness, so the C content should be 0.160% or less. Therefore, the C content is 0.040% or more, preferably 0.050% or more, and more preferably 0.060% or more. Further, the C content is 0.160% or less, preferably 0.140% or less, more preferably 0.120% or less.

Si:0.01~0.50%
Siは、脱酸元素、及び強化元素として有効であるので、0.01%以上含有させる。Siの含有量が0.50%を超えると、HAZ靭性が大きく劣化するので、Siの含有量は0.50%以下とする。従って、Si含有量は0.01%以上、好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.05%以上である。また、Si含有量は0.50%以下、好ましくは0.40%以下、より好ましくは0.35%以下又は0.30%以下である。
Si: 0.01~0.50%
Since Si is effective as a deoxidizing element and a reinforcing element, it is contained in an amount of 0.01% or more. If the Si content exceeds 0.50%, the HAZ toughness will be significantly degraded, so the Si content should be 0.50% or less. Therefore, the Si content is 0.01% or more, preferably 0.03% or more, and more preferably 0.05% or more. Further, the Si content is 0.50% or less, preferably 0.40% or less, more preferably 0.35% or less or 0.30% or less.

Mn:0.70~2.50%
Mnは、鋼材の強度と靭性を経済的に確保するために0.70%以上含有させる。Mnの含有量が2.50%を超えると、中心偏析が顕著となり、中心偏析が生じた部分の鋼材とHAZの靭性が劣化するので、Mnの含有量は、2.50%以下とする。従って、Mn含有量は0.70%以上、好ましくは0.90%以上、より好ましくは1.20%以上である。また、Mn含有量は2.50%以下、好ましくは2.00%以下、より好ましくは1.80%以下又は1.60%以下である。
Mn: 0.70-2.50%
Mn is contained in an amount of 0.70% or more in order to economically ensure the strength and toughness of the steel material. If the Mn content exceeds 2.50%, center segregation becomes noticeable and the toughness of the steel material and HAZ in the area where center segregation occurs deteriorates, so the Mn content is set to 2.50% or less. Therefore, the Mn content is 0.70% or more, preferably 0.90% or more, and more preferably 1.20% or more. Further, the Mn content is 2.50% or less, preferably 2.00% or less, more preferably 1.80% or less or 1.60% or less.

P:0.030%以下
Pは、不純物として鋼中に存在する元素である。HAZ靭性を安定的に確保するために、Pの含有量を0.030%以下とする。好ましくは、0.020%以下、さらに好ましくは、0.015%以下である。下限は0%であるが、P含有量を低減させるためのコストを考慮し、0.0001%以上としてもよい。
P: 0.030% or less P is an element that exists in steel as an impurity. In order to stably ensure HAZ toughness, the P content is set to 0.030% or less. Preferably it is 0.020% or less, more preferably 0.015% or less. The lower limit is 0%, but considering the cost of reducing the P content, it may be set to 0.0001% or more.

S:0.008%以下
Sは、不純物として鋼中に存在する元素である。S含有量が0.008%を超えると中心偏析部において延伸したMnSが多量に生成し、鋼材及びHAZの靱性や延性が劣化する。このためS含有量を0.008%以下とする。好ましくは0.005%以下である。S含有量は少ないほど好ましいので下限は特に規定しないが、製造コストの観点から、0.0001%以上であってもよい。
S: 0.008% or less S is an element that exists in steel as an impurity. If the S content exceeds 0.008%, a large amount of stretched MnS will be generated in the central segregation area, and the toughness and ductility of the steel material and HAZ will deteriorate. Therefore, the S content is set to 0.008% or less. Preferably it is 0.005% or less. The lower the S content is, the more preferable it is, so the lower limit is not particularly defined, but from the viewpoint of manufacturing costs, it may be 0.0001% or more.

Al:0.010%以下
Alは、一般的には、脱酸元素として、積極的に添加される元素である。しかし、Alは優先的に酸素と反応しやすいので、その含有量が過剰な場合には、所望する(Zr,B)含有酸化物粒子の形成が不十分となり、HAZにおける有効なフェライト生成サイトが減少する。更にAl含有量が過剰になると、粗大なクラスター状のアルミナ(Al)系介在物の形成が助長され、鋼材及びHAZの靭性が劣化する。よって、Alの含有量はできる限り低減することが好ましい。許容できるAl含有量は0.010%以下であり、好ましくは0.005%以下とする。
Al: 0.010% or less Al is generally an element that is actively added as a deoxidizing element. However, since Al tends to preferentially react with oxygen, if its content is excessive, the formation of the desired (Zr, B)-containing oxide particles will be insufficient, and effective ferrite production sites in the HAZ will be lost. Decrease. Furthermore, when the Al content becomes excessive, the formation of coarse cluster-like alumina (Al 2 O 3 )-based inclusions is promoted, and the toughness of the steel material and HAZ deteriorates. Therefore, it is preferable to reduce the Al content as much as possible. The allowable Al content is 0.010% or less, preferably 0.005% or less.

N:0.0010~0.0080%
Nは、本発明において重要な元素である。鋼片加熱時にオーステナイト粒径が大きくなることを抑制するために、Ti窒化物を形成させることが必要なので、0.0010%以上含有させる必要がある。しかし、Nの含有量が0.0080%を超えると、鋼材が脆化するので、Nの含有量は、0.0080%以下とする。従って、N含有量は0.0010%以上、好ましくは0.0015%以上、より好ましくは0.0020%以上である。また、N含有量は0.0080%以下、好ましくは0.0065%以下、より好ましくは0.0060%以下である。
N: 0.0010-0.0080%
N is an important element in the present invention. In order to suppress the austenite grain size from increasing during heating of the steel billet, it is necessary to form Ti nitrides, so the content must be 0.0010% or more. However, if the N content exceeds 0.0080%, the steel material becomes brittle, so the N content is set to 0.0080% or less. Therefore, the N content is 0.0010% or more, preferably 0.0015% or more, and more preferably 0.0020% or more. Further, the N content is 0.0080% or less, preferably 0.0065% or less, and more preferably 0.0060% or less.

O:0.0005~0.0040%
Oは鋼中に含有される元素であり、溶存、もしくは酸化物として存在する。両者を明確に分離することは困難であることから、本発明でのO濃度は両者を合わせた全酸素濃度(T.Oとも記載する。)とする。厚板鋼材中の酸素濃度が0.0005%未満になると、靱性確保に必要な酸化物分散数が得られない。一方、鋼材中に0.0040%を超えて含有されると溶鋼の清浄性が悪化するとともに、溶鋼段階にてノズル閉塞といった生産性が低下する要因となり得る。このため、鋼材中のO含有率の適正範囲は、0.0005~0.0040%とする。
O: 0.0005-0.0040%
O is an element contained in steel, and exists as a dissolved or oxide. Since it is difficult to clearly separate the two, the O concentration in the present invention is the total oxygen concentration (also referred to as T.O.), which is the sum of both. When the oxygen concentration in the thick steel plate is less than 0.0005%, the oxide dispersion number required to ensure toughness cannot be obtained. On the other hand, if it is contained in the steel material in an amount exceeding 0.0040%, the cleanliness of molten steel will deteriorate, and it may become a factor that reduces productivity such as nozzle clogging in the molten steel stage. Therefore, the appropriate range of O content in steel is 0.0005 to 0.0040%.

また、鋼の精錬工程においてZrを添加する前の溶鋼に、溶存酸素が0.0050%を超えて含有されていた場合、Zr添加により生成するZrO量が多くなり、溶鋼を連続鋳造する際のタンディッシュへの注入ノズルの閉塞のリスクが高くなる。また、Zrを添加する前の溶鋼の溶存酸素が高いと、(Zr,B)含有酸化物粒子中のAlの組成が増大する場合がある。そのため、溶鋼段階でZr添加前に溶存酸素を0.0050%以下に低減しておくことが望ましい。 In addition, if dissolved oxygen exceeds 0.0050% in the molten steel before Zr is added in the steel refining process, the amount of ZrO2 generated by Zr addition will increase, causing problems when continuously casting the molten steel. There is an increased risk of blockage of the injection nozzle into the tundish. Furthermore, if the dissolved oxygen in the molten steel before adding Zr is high, the composition of Al 2 O 3 in the (Zr, B)-containing oxide particles may increase. Therefore, it is desirable to reduce dissolved oxygen to 0.0050% or less in the molten steel stage before adding Zr.

Nb:0.003~0.050%
Nbは、鋼材の強度及び靭性を向上することができる。また、所定の集合組織を得るためには、未再結晶オーステナイト域での圧延が必要となるところ、Nbは未再結晶温度域を拡大させるために有効な元素であり、圧延温度を上昇させ、生産性向上にも寄与する。この効果を得るためには、0.003%以上含有させる必要がある。ただし、Nbの含有量が0.050%を超えるとHAZ靭性や溶接性が低下するので、Nbの含有量は、0.050%以下とする。従って、Nb含有量は0.003%以上、好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.008%以上とする。また、Nb含有量は0.050%以下、好ましくは0.025%以下、より好ましくは0.018%以下とする。
Nb: 0.003-0.050%
Nb can improve the strength and toughness of steel materials. In addition, in order to obtain a predetermined texture, rolling is required in the unrecrystallized austenite region, and Nb is an effective element for expanding the unrecrystallized temperature range, increasing the rolling temperature, It also contributes to improving productivity. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.003% or more. However, if the Nb content exceeds 0.050%, HAZ toughness and weldability will deteriorate, so the Nb content should be 0.050% or less. Therefore, the Nb content is set to 0.003% or more, preferably 0.005% or more, and more preferably 0.008% or more. Further, the Nb content is 0.050% or less, preferably 0.025% or less, and more preferably 0.018% or less.

Ti:0.003~0.024%
Tiは、Zrとともに(Zr,B)含有酸化物粒子を形成する元素である。この(Zr,B)含有酸化物粒子はHAZにおける粒内フェライト生成サイトとして機能し、HAZ組織の微細化に寄与する。この効果を得るためには、Ti含有量は0.003%以上とする。Ti含有量は好ましくは0.005%以上である。一方で、Tiは窒化物を生成する。Ti窒化物が多量に生成するとB窒化物の生成量が抑制され、本実施形態で所望する効果が得られなくなる。更に、過剰なTiはTiCを形成し、鋼材及びHAZの靱性を劣化させる。よって、Ti含有量は0.024%以下とする。好ましくは0.020%以下である。
Ti: 0.003-0.024%
Ti is an element that forms (Zr, B)-containing oxide particles together with Zr. These (Zr, B)-containing oxide particles function as intragranular ferrite generation sites in the HAZ and contribute to refinement of the HAZ structure. In order to obtain this effect, the Ti content should be 0.003% or more. The Ti content is preferably 0.005% or more. On the other hand, Ti produces nitrides. If a large amount of Ti nitride is produced, the amount of B nitride produced is suppressed, making it impossible to obtain the desired effect in this embodiment. Furthermore, excessive Ti forms TiC, which deteriorates the toughness of the steel material and HAZ. Therefore, the Ti content is set to 0.024% or less. Preferably it is 0.020% or less.

Zr:0.0007~0.0050%
鋼材に含まれるZr含有量は、後ほど説明するSol.ZrとInsol.Zrとの合計である。Zr含有量は、0.0007%以上であり、好ましくは0.0010%以上とする。また、Zr含有量は、Insol.Zrの上限とSol.Zrの上限との合計、すなわち、0.0050%以下とし、好ましくは0.0040%以下とする。
Zr: 0.0007-0.0050%
The Zr content contained in the steel material is determined by Sol. Zr and Insol. This is the total with Zr. The Zr content is 0.0007% or more, preferably 0.0010% or more. Moreover, the Zr content is Insol. The upper limit of Zr and Sol. The total amount including the upper limit of Zr, that is, 0.0050% or less, preferably 0.0040% or less.

Sol.Zr:0.0010%以下
Sol.Zrは、酸可溶性Zr、すなわち、鋼中に固溶しているZrを表わす。Sol.Zrの含有量が増えると、HAZ靱性が著しく劣化する。そのため、その含有量を0.0010%以下とする。Sol.Zrは少ないほど好ましいので下限は特に規定せず、0%でもよい。
Sol. Zr: 0.0010% or less Sol. Zr represents acid-soluble Zr, that is, Zr dissolved in the steel. Sol. When the content of Zr increases, HAZ toughness deteriorates significantly. Therefore, its content is set to 0.0010% or less. Sol. Since the smaller the Zr content is, the more preferable it is, so the lower limit is not particularly defined and may be 0%.

なお、溶鋼段階ではSol.ZrおよびInsol.Zrの制限は特に無いが、溶存酸素に対してZrが過剰に添加されると、鋼材までSol.Zrが多く残存することに加え、溶存酸素濃度が低下して(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が低下してしまう。このため、溶鋼段階でのSol.Zr濃度は0.0020%以下であることが望ましい。また、ノズル閉塞を生じさせないためにも、溶鋼段階でのInsol.Zr濃度は0.0020%以下であることが望ましい。 In addition, at the molten steel stage, Sol. Zr and Insol. There are no particular restrictions on Zr, but if Zr is added in excess relative to dissolved oxygen, even steel materials will have Sol. In addition to a large amount of Zr remaining, the dissolved oxygen concentration decreases, resulting in a decrease in the number density of (Zr, B)-containing oxide particles. Therefore, Sol. It is desirable that the Zr concentration is 0.0020% or less. In addition, in order to prevent nozzle clogging, Insol. It is desirable that the Zr concentration is 0.0020% or less.

Insol.Zr:0.0007~0.0040%
Insol.Zrは、酸不溶性Zrであり、(Zr,B)含有酸化物粒子等の介在物中に含まれるZrである。Zrは粒内変態の核となる酸化物を形成する重要な元素である。しかしながら、Insol.Zrが0.0007%よりも少ないと、靱性確保に必要な酸化物組成とならない。一方で、Insol.Zrが0.0040%を超えて含有されている場合、その多くが溶鋼段階で生成したZrOであり、ノズル閉塞が生じる頻度が高くなる。このため、鋼材中のInsol.Zrの適正範囲は0.0007~0.0040%とする。
Insol. Zr: 0.0007-0.0040%
Insol. Zr is acid-insoluble Zr, and is Zr contained in inclusions such as (Zr, B)-containing oxide particles. Zr is an important element that forms oxides that serve as the core of intragranular transformation. However, Insol. If Zr is less than 0.0007%, the oxide composition required to ensure toughness will not be achieved. On the other hand, Insol. When Zr is contained in an amount exceeding 0.0040%, most of it is ZrO 2 generated in the molten steel stage, and nozzle clogging occurs more frequently. For this reason, Insol. The appropriate range of Zr is 0.0007% to 0.0040%.

上述のInsol.Zr及びSol.Zrは、電解抽出残渣分析法によって測定することができる。電解抽出残渣分析法は、鋼を非水溶媒(アセチルアセトン-メタノール溶液など)中での電解によって母相を溶解させて、残渣(析出物や介在物)を孔径0.2μmのフィルターで抽出し、分離する方法である。分離後、溶液に含まれるZrの量がSol.Zrの含有量であり、残渣に含まれるZrの量がInsol.Zrの含有量である。 Insol. Zr and Sol. Zr can be measured by an electrolytic extraction residue analysis method. In the electrolytic extraction residue analysis method, the parent phase of steel is dissolved by electrolysis in a nonaqueous solvent (such as an acetylacetone-methanol solution), and the residue (precipitates and inclusions) is extracted using a filter with a pore size of 0.2 μm. This is a method of separation. After separation, the amount of Zr contained in the solution is Sol. This is the Zr content, and the amount of Zr contained in the residue is Insol. This is the content of Zr.

B:0.0003~0.0040%
Bは、鋼材の焼き入れ性を向上させるとともに、Zr含有酸化物の周囲にBNとして析出して(Zr,B)含有酸化物粒子を形成し、(Zr,B)含有酸化物粒子の粒内変態能を向上させる元素である。Zr含有酸化物の周囲にBNとして析出させるには、Bが少なくとも0.0003%以上含まれている必要がある。一方、0.0040%を超えて含有されていても効果が飽和するため、B含有率の適正範囲は0.0003~0.0040%とする。鋼材中のB濃度を左記の範囲とするため、溶鋼段階においてもBは0.0003~0.0040%の範囲であることが望ましい。
B: 0.0003-0.0040%
B improves the hardenability of steel materials, and also precipitates as BN around Zr-containing oxides to form (Zr, B)-containing oxide particles, and forms inside the grains of (Zr, B)-containing oxide particles. It is an element that improves metamorphosis ability. In order to precipitate BN around the Zr-containing oxide, B needs to be contained at least 0.0003% or more. On the other hand, the effect is saturated even if the B content exceeds 0.0040%, so the appropriate range of B content is set to 0.0003 to 0.0040%. In order to keep the B concentration in the steel material within the range shown on the left, it is desirable that B be in the range of 0.0003 to 0.0040% even in the molten steel stage.

Ca、Mg及びREMの合計:0.0005%以下
Ca、Mg及びREMは、Alよりも更に優先的に酸素と反応しやすい元素である。所望するZr含有酸化物を形成させるために、Ca、Mg及びREMの含有量の合計を0.0005%以下とする。より好ましくはCa含有量が0.0003%未満、Mg含有量が0.0003%未満、かつREM含有量が0.0003%未満で、その含有量の合計が0.0005%以下とする。
Total of Ca, Mg, and REM: 0.0005% or less Ca, Mg, and REM are elements that more preferentially react with oxygen than Al. In order to form the desired Zr-containing oxide, the total content of Ca, Mg, and REM is set to 0.0005% or less. More preferably, the Ca content is less than 0.0003%, the Mg content is less than 0.0003%, and the REM content is less than 0.0003%, and the total content is 0.0005% or less.

本実施形態に係る鋼材は、上記の各元素を含有し、残部はFe及び不純物からなることを基本とする。不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料から、又はその他の要因により混入する成分であって、特性に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The steel material according to this embodiment basically contains each of the above-mentioned elements, with the remainder consisting of Fe and impurities. Impurities refer to components that are mixed in from raw materials such as ores and scraps or due to other factors during the industrial production of steel materials, and are tolerable as long as they do not adversely affect properties.

本実施形態に係る鋼材には、Feの一部に代えて、強度を更に高める目的で、Cu、Ni、Cr、Mo、Vからなる群から選択される、1種または2種以上を後述の範囲で含有させてもよい。また、耐食性を高める目的で、W及びSnからなる群から選択される1種または2種を後述の範囲で含有させてもよい。 In place of a part of Fe, the steel material according to this embodiment includes one or more selected from the group consisting of Cu, Ni, Cr, Mo, and V, as described below, for the purpose of further increasing the strength. It may be contained within a range. Further, for the purpose of improving corrosion resistance, one or two selected from the group consisting of W and Sn may be contained within the range described below.

本実施形態の鋼材は、更に質量%で、Cu:1.00%以下、Ni:2.50%以下、Cr:1.00%以下、Mo:0.50%以下、V:0.150%以下からなる群から選択される1種または2種以上を含有してもよい。これらの元素の下限は0%である。 The steel material of this embodiment further has Cu: 1.00% or less, Ni: 2.50% or less, Cr: 1.00% or less, Mo: 0.50% or less, and V: 0.150%. It may contain one or more selected from the group consisting of: The lower limit of these elements is 0%.

Cu:1.00%以下
Cuを含有することにより、鋼材の強度、及び靭性を向上することができる。ただし、Cuの含有量が多すぎると、合金コスト上昇に見合った性能の改善が見られず、むしろ鋼材表面割れの原因となる場合があるため、1.00%以下とする。Cuの含有効果を安定して得るために、Cu含有量を0.10%以上としてもよい。鋼材の強度及び靭性の向上のために、Cu含有量を0.20%以上としてもよい。HAZ靭性や溶接性の向上のため、Cu含有量は、必要に応じて、0.80%以下、0.50%以下、又は0.30%以下としてもよい。
Cu: 1.00% or less By containing Cu, the strength and toughness of the steel material can be improved. However, if the Cu content is too large, performance improvement commensurate with the increase in alloy cost will not be observed, and it may actually cause surface cracking of the steel material, so it is set to 1.00% or less. In order to stably obtain the effect of containing Cu, the Cu content may be set to 0.10% or more. In order to improve the strength and toughness of the steel material, the Cu content may be set to 0.20% or more. In order to improve HAZ toughness and weldability, the Cu content may be 0.80% or less, 0.50% or less, or 0.30% or less, as necessary.

Ni:2.50%以下
Niは、鋼の強度を向上させる効果を有する元素であるので含有させてもよい。また、Niは固溶状態において鋼のマトリックス(生地)の靱性を高める効果を有する元素である。ただし、Niの含有量が多すぎると、HAZ靭性や溶接性が悪化するため、2.50%以下とする。Niの含有効果を安定して得るために、Ni含有量を0.10%以上としてもよい。鋼材の強度及び靭性の向上のために、Ni含有量を0.20%以上としてもよい。Ni含有量は、必要に応じて、1.00%以下、0.50%以下、又は0.30%以下としてもよい。
Ni: 2.50% or less Ni is an element that has the effect of improving the strength of steel, so it may be included. Further, Ni is an element that has the effect of increasing the toughness of the steel matrix (dough) in a solid solution state. However, if the Ni content is too large, HAZ toughness and weldability will deteriorate, so the Ni content is set to 2.50% or less. In order to stably obtain the effect of containing Ni, the Ni content may be set to 0.10% or more. In order to improve the strength and toughness of the steel material, the Ni content may be set to 0.20% or more. The Ni content may be 1.00% or less, 0.50% or less, or 0.30% or less, if necessary.

Cr:1.00%以下
Crを含有することにより、鋼材の強度、及び靭性を向上することができる。ただし、Crの含有量が多すぎると、HAZ靭性や溶接性が悪化するため、1.00%以下とする。Crの含有効果を安定して得るために、Cr含有量を0.10%以上又は0.20%以上としてもよい。Cr含有量は、必要に応じて、0.80%以下、0.50%以下、又は0.30%以下としてもよい。
Cr: 1.00% or less By containing Cr, the strength and toughness of the steel material can be improved. However, if the Cr content is too large, HAZ toughness and weldability will deteriorate, so the content is set to 1.00% or less. In order to stably obtain the effect of containing Cr, the Cr content may be set to 0.10% or more or 0.20% or more. The Cr content may be 0.80% or less, 0.50% or less, or 0.30% or less, if necessary.

Mo:0.50%以下
Moを含有することにより、鋼材の強度、及び靭性を向上することができるので含有させてもよい。ただし、Moの含有量が多すぎると、HAZ靭性や溶接性が悪化するため、0.50%以下とする。Moの含有効果を安定して得るために、Mo含有量を0.01%以上又は0.02%以上としてもよい。Mo含有量は、必要に応じて、0.30%以下、0.20%以下、又は0.10%以下としてもよい。
Mo: 0.50% or less By containing Mo, the strength and toughness of the steel material can be improved, so it may be included. However, if the Mo content is too large, HAZ toughness and weldability will deteriorate, so the Mo content is set to 0.50% or less. In order to stably obtain the effect of Mo content, the Mo content may be set to 0.01% or more or 0.02% or more. The Mo content may be 0.30% or less, 0.20% or less, or 0.10% or less, if necessary.

V:0.150%以下
Vを含有することにより、鋼材の強度、及び靭性を向上することができるので含有させてもよい。ただし、Vの含有量が多すぎると、HAZ靭性や溶接性が悪化するため、0.150%以下とする。Vの含有効果を安定して得るために、V含有量を0.010%以上又は0.020%以上としてもよい。V含有量は、必要に応じて、0.100%以下、0.070%以下、又は0.050%以下としてもよい。
V: 0.150% or less By containing V, the strength and toughness of the steel material can be improved, so it may be included. However, if the V content is too large, HAZ toughness and weldability will deteriorate, so the V content should be 0.150% or less. In order to stably obtain the effect of containing V, the V content may be set to 0.010% or more or 0.020% or more. The V content may be 0.100% or less, 0.070% or less, or 0.050% or less, if necessary.

また、本実施形態の鋼材は、更に質量%で、W:1.00%以下、Sn:0.50%以下のうちの1種または2種を含有してもよい。これらの元素の下限は0%である。 Further, the steel material of the present embodiment may further contain one or two of W: 1.00% or less and Sn: 0.50% or less in mass %. The lower limit of these elements is 0%.

W:1.00%以下
Wは、溶解して酸素酸イオンWO の形でさびに吸着し、さび層中の塩化物イオンの透過を抑制し、耐食性を向上させる元素であるので含有させてもよい。この効果を得るためには、W含有量を0.01%以上とすることが好ましい。一方、W含有量が1.00%を超えると、上記効果が飽和するだけでなく、鋼材およびHAZの靱性が低下する場合がある。そのため、含有させる場合でも、W含有量を1.00%以下とする。好ましくはW含有量を0.75%以下とする。
W: 1.00% or less W is an element that dissolves and adsorbs to rust in the form of oxygen acid ions WO 4 - , suppresses the permeation of chloride ions in the rust layer, and improves corrosion resistance, so it should not be included. It's okay. In order to obtain this effect, it is preferable that the W content is 0.01% or more. On the other hand, when the W content exceeds 1.00%, not only the above effects are saturated, but also the toughness of the steel material and HAZ may decrease. Therefore, even when W is included, the W content is set to 1.00% or less. Preferably, the W content is 0.75% or less.

Sn:0.50%以下
Snは、Sn2+となって溶解し、酸性塩化物溶液中でのインヒビター作用により腐食を抑制する作用を有する元素であるので含有させてもよい。また、Snには鋼のアノード溶解反応を抑制し耐食性を向上させる作用がある。これらの効果を得るためにはSn含有量を0.03%以上とすることが好ましい。一方、Snを0.50%を超えて含有させると、その効果が飽和するだけでなく、鋼材の圧延割れが発生しやすくなる。このため、Snを含有させる場合でも、その含有量を0.50%以下とする。
Sn: 0.50% or less Sn is an element that dissolves as Sn 2+ and has the effect of inhibiting corrosion by acting as an inhibitor in an acidic chloride solution, so it may be included. Furthermore, Sn has the effect of suppressing the anode dissolution reaction of steel and improving corrosion resistance. In order to obtain these effects, the Sn content is preferably 0.03% or more. On the other hand, when Sn is contained in excess of 0.50%, not only the effect is saturated, but also rolling cracks in the steel material are likely to occur. Therefore, even when Sn is contained, the content is set to 0.50% or less.

Ceq:0.30%~0.55%
また、本実施形態の鋼材は、下記式(C)で表される炭素当量Ceqを、0.30%~0.55%の範囲とする必要がある。
Ceq: 0.30% to 0.55%
Further, in the steel material of this embodiment, the carbon equivalent Ceq expressed by the following formula (C) must be in the range of 0.30% to 0.55%.

Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 …(C) Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15...(C)

ただし、式(C)中のC、Mn、Cr、Mo、V、Cu、及びNiは、鋼材に含まれる各元素の含有量(質量%)であり、当該元素を含有しない場合は0を代入する。 However, C, Mn, Cr, Mo, V, Cu, and Ni in formula (C) are the content (mass%) of each element contained in the steel material, and if the relevant element is not contained, 0 is substituted. do.

炭素当量Ceqが0.30%以上であれば、鋼材に要求される強度とアレスト性を確保することができる。また、炭素当量Ceqが0.55%以下であれば、より優れたHAZ靭性を確保することができる。炭素当量Ceqは0.30%以上、好ましくは0.32%以上、より好ましくは0.34%以上、更に好ましくは0.36%以上である。また、炭素当量Ceqは0.55%以下、好ましくは0.50%以下、より好ましくは0.45%以下、更に好ましくは0.40%以下である。 If the carbon equivalent Ceq is 0.30% or more, the strength and arrestability required of the steel material can be ensured. Further, if the carbon equivalent Ceq is 0.55% or less, better HAZ toughness can be ensured. The carbon equivalent Ceq is 0.30% or more, preferably 0.32% or more, more preferably 0.34% or more, still more preferably 0.36% or more. Further, the carbon equivalent Ceq is 0.55% or less, preferably 0.50% or less, more preferably 0.45% or less, still more preferably 0.40% or less.

BF’:0.0020%以下
本実施形態に係る鋼材は、上述のように各元素の含有量を制御した上で、下記式(D1)及び(D2)から導出されるBが、0.0020%以下であることが必要である。Bは、鋼中に固溶Bとして存在するB含有量である。以下、理由について説明する。
BF': 0.0020% or less After controlling the content of each element as described above, the steel material according to the present embodiment has a BF derived from the following formulas (D1) and (D2) of 0.0020% or less. It is necessary that it is 0.020% or less. BF is the B content present as solid solution B in the steel. The reason will be explained below.

’=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811/14) …(D1) B F '=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811 /14) ...(D1)

’>Bの場合B=B、0≦B’≦Bの場合B=B’、B’<0の場合B=0 …(D2) When B F '>B, B F = B; when 0≦B F '≦B, B F = B F '; when B F ' <0, B F =0...(D2)

ただし、式(D1)及び式(D2)中の、N、Ti、O及びBは、鋼中に含まれるN、Ti、O、Bの質量%での含有量であり、Insol.Zrは、酸不溶性Zrの質量%での含有量である。 However, N, Ti, O, and B in formula (D1) and formula (D2) are the contents in mass % of N, Ti, O, and B contained in the steel, and Insol. Zr is the content in mass % of acid-insoluble Zr.

前述のように、本実施形態に係る鋼材では、(Zr,B)含有酸化物粒子の表層にB窒化物を析出させることで、(Zr,B)含有酸化物粒子の中で一様にB窒化物が析出されているものと比べて、溶接後の冷却中の粒内フェライトの生成をより効果的に促進することができ、組織微細化してHAZ靱性を改善できる。この効果を得るとともに、アレスト性の向上と両立させるためには、固溶Bとして存在するB含有量、即ち、前記式(D1)及び(D2)から導出されるBを0.0020%以下にする必要がある。より好ましくは、0.0010%以下である。Bが0.0020%を超えると、鋼材の焼入れ性が過剰となり、ベイナイトの粗大化や過度な硬さ増加が生じることでアレスト性が低下する。そのため、より好ましいBの上限は0.0010%以下である。 As described above, in the steel material according to the present embodiment, B nitride is precipitated on the surface layer of the (Zr, B)-containing oxide particles, so that B is uniformly contained in the (Zr, B)-containing oxide particles. Compared to those in which nitrides are precipitated, the formation of intragranular ferrite during cooling after welding can be more effectively promoted, the structure can be refined, and HAZ toughness can be improved. In order to obtain this effect and improve the arrestability at the same time, the B content present as solid solution B, that is, the B F derived from the above formulas (D1) and (D2) must be 0.0020% or less. It is necessary to More preferably, it is 0.0010% or less. When B F exceeds 0.0020%, the hardenability of the steel material becomes excessive, coarsening of bainite and excessive increase in hardness occur, resulting in a decrease in arrestability. Therefore, a more preferable upper limit of B F is 0.0010% or less.

次に、本実施形態に係る鋼材のミクロ組織について説明する。
本実施形態に係る鋼材は、フェライト及びベイナイトの混合組織、又は、フェライト、ベイナイト及びパーライトの混合組織、又は、フェライト、ベイナイト及びマルテンサイト・オーステナイト混合組織の混合組織、又は、フェライト、ベイナイト、パーライト及びマルテンサイト・オーステナイト混合組織の混合組織であり、フェライト面積率が5~70%、ベイナイト面積率が30%以上であるミクロ組織を有する。
Next, the microstructure of the steel material according to this embodiment will be explained.
The steel material according to this embodiment has a mixed structure of ferrite and bainite, or a mixed structure of ferrite, bainite, and pearlite, or a mixed structure of ferrite, bainite, and martensite/austenite, or a mixed structure of ferrite, bainite, pearlite, and It has a mixed structure of martensite and austenite, and has a microstructure with a ferrite area ratio of 5 to 70% and a bainite area ratio of 30% or more.

フェライト面積率が70%超では、板厚が厚く強度が高い鋼材とすることが困難である。また、フェライトの面積率が5%未満では、集合組織の面積率が過剰となりアレスト性を確保することができない。フェライトを除く残部組織として、所定のベイナイト、又は、ベイナイト及びパーライト、又は、ベイナイト及びマルテンサイト・オーステナイト混合組織、又は、ベイナイト、パーライト及びマルテンサイト・オーステナイト混合組織とすることができれば、所望の板厚、強度、集合組織の鋼材を得ることが可能である。本実施形態は厚肉高強度鋼を対象としており、フェライト面積率の上限を50%未満、30%未満、20%未満又は10%未満としてもよい。 If the ferrite area ratio exceeds 70%, it is difficult to produce a steel material with a thick plate thickness and high strength. Furthermore, if the area ratio of ferrite is less than 5%, the area ratio of texture becomes excessive and arrestability cannot be ensured. If the remaining structure excluding ferrite can be a predetermined bainite, or bainite and pearlite, or bainite and martensite/austenite mixed structure, or bainite, pearlite, and martensite/austenite mixed structure, the desired plate thickness can be achieved. It is possible to obtain steel materials with high strength and texture. This embodiment is aimed at thick-walled high-strength steel, and the upper limit of the ferrite area ratio may be less than 50%, less than 30%, less than 20%, or less than 10%.

ベイナイト面積率が30%未満では、板厚が厚く強度が高い鋼板を得ることが困難である。フェライト面積率を確保し、脆性き裂伝播の障害となる集合組織を増加させるために、ベイナイト面積率は95%以下である。本実施形態は厚肉高強度鋼を対象としており、ベイナイト面積率を50%以上、60%以上、70%以上又は80%以上としてもよい。ベイナイト面積率は90%以下がよい。 If the bainite area ratio is less than 30%, it is difficult to obtain a thick steel plate with high strength. The bainite area ratio is 95% or less in order to ensure the ferrite area ratio and increase the texture that becomes an obstacle to brittle crack propagation. This embodiment is aimed at thick-walled high-strength steel, and the bainite area ratio may be set to 50% or more, 60% or more, 70% or more, or 80% or more. The area ratio of bainite is preferably 90% or less.

パーライトは、所望の板厚、強度の鋼材が得るために含有させてもよいが、過剰に存在すると脆化相としてアレスト性を低下させるため、パーライト面積率は15%以下とする。パーライト面積率は10%以下、5%以下、又は3%以下としてもよく、下限は0%である。 Pearlite may be included in order to obtain a steel material with a desired thickness and strength, but if it is present in excess, it becomes a brittle phase and reduces the arrestability, so the pearlite area ratio is set to 15% or less. The pearlite area ratio may be 10% or less, 5% or less, or 3% or less, and the lower limit is 0%.

フェライト、パーライト及びベイナイト以外に、マルテンサイト・オーステナイト混合組織が存在していてもよいが、過剰に存在すると脆化相としてアレスト性を顕著に低下させるため、マルテンサイト・オーステナイト混合組織の面積率は5%以下とする。マルテンサイト・オーステナイト混合組織の面積率を3%以下、2%以下又は1%以下としてもよく、0%が最も望ましい。 In addition to ferrite, pearlite, and bainite, a martensite/austenite mixed structure may be present, but if it is present in excess, it becomes a brittle phase that significantly reduces arrestability, so the area ratio of the martensite/austenite mixed structure is 5% or less. The area ratio of the martensite-austenite mixed structure may be 3% or less, 2% or less, or 1% or less, and 0% is most desirable.

ミクロ組織の相分率は、光学顕微鏡により板厚の1/2部を500倍の倍率でミクロ組織を撮影し、画像解析により、フェライト、ベイナイト、パーライト及びマルテンサイト・オーステナイト混合組織の夫々の面積を求め、測定面積で除することによって求める。 The phase fraction of the microstructure was determined by photographing the microstructure of 1/2 part of the plate thickness at 500x magnification using an optical microscope, and by image analysis, the area of each of ferrite, bainite, pearlite, and martensite-austenite mixed structure was determined. Calculate by dividing by the measured area.

次に、本実施形態に係る鋼材の集合組織について説明する。
アレスト性を安定的に向上させるためには、集合組織を活用したき裂伝播方向の制御が重要である。鋼材が外部応力を受けた際に該鋼材に発生する脆性き裂は{100}面のへき開面に沿って伝播する。このため、外部応力と垂直な面に発達した{100}面集合組織が鋼材の全厚に亘って形成されると、全厚のき裂が同一方向に容易に伝播するため、より一層アレスト性が低下することが判明した。
Next, the texture of the steel material according to this embodiment will be explained.
In order to stably improve arrestability, it is important to control the direction of crack propagation by utilizing texture. A brittle crack that occurs in a steel material when the steel material is subjected to external stress propagates along the cleavage plane of the {100} plane. For this reason, if a {100} plane texture developed in a plane perpendicular to the external stress is formed over the entire thickness of the steel material, cracks throughout the thickness will easily propagate in the same direction, resulting in improved arrestability. was found to decrease.

そこで、本実施形態では、以下に説明するように、板表面から1~5mmの位置及び板厚の1/2部のそれぞれにおける、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率と、板厚の1/4部における、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{100}面の面積率と、を限定することで、アレスト性を安定的に向上させる。 Therefore, in this embodiment, as explained below, the vertical plane, which is the plane perpendicular to the main rolling direction, is , the area ratio of the {110} plane that forms an angle within 15°, and the area ratio of the {110} plane that forms an angle within 15° with respect to the vertical plane that is perpendicular to the main rolling direction at 1/4 part of the plate thickness. By limiting the area ratio of the {100} plane, arrestability is stably improved.

なお、外部応力は、鋼構造物に外的に付与される応力のことである。脆性き裂は、最も高い外部応力に垂直な方向に発生、伝播する場合が多い。従って、ここでは、鋼構造物に外的に付与される最も高い応力のことを外部応力と定義する。一般的に外部応力は、鋼材の主圧延方向とほぼ平行に付与される。このため、外部応力に対して垂直な面を、鋼材の主圧延方向に対して垂直な面として取り扱うことができる。 Note that external stress refers to stress that is externally applied to a steel structure. Brittle cracks often initiate and propagate in the direction perpendicular to the highest external stress. Therefore, here, the highest stress externally applied to a steel structure is defined as external stress. Generally, external stress is applied approximately parallel to the main rolling direction of the steel material. Therefore, a plane perpendicular to the external stress can be treated as a plane perpendicular to the main rolling direction of the steel material.

尚、鋼材の主圧延方向については、例えば、鋼材表面をピクリン酸により腐食させ、旧オーステナイトのアスペクト比を測定することで特定可能である。すなわち、旧オーステナイトのアスペクト比が大きい方向を鋼材の主圧延方向として特定することができる。 The main rolling direction of the steel material can be determined, for example, by corroding the surface of the steel material with picric acid and measuring the aspect ratio of prior austenite. That is, the direction in which the aspect ratio of prior austenite is large can be specified as the main rolling direction of the steel material.

鋼材の主圧延方向に対し垂直な面(以下、「鋼材の主圧延方向に対し垂直な面」を「垂直面」という場合がある。)に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率が、板厚の1/2部において40~70%になるようにすれば、1/2部近傍の脆性き裂が、外部応力に対して垂直な方向に真っ直ぐ伝播せずにき裂が傾斜して伝播することにより、き裂伝播の駆動力を低減できることが判明した。しかしながら、板厚の1/2部以外の板厚部位にも同様な集合組織を発達させると、き裂は傾斜したまま伝播することになり、十分なアレスト性向上効果を発揮できない。 An angle of 15° or less with respect to a plane perpendicular to the main rolling direction of the steel material (hereinafter, a "plane perpendicular to the main rolling direction of the steel material" may be referred to as a "vertical surface") {110} If the area ratio of the surface is set to 40 to 70% at 1/2 part of the plate thickness, brittle cracks near the 1/2 part will not propagate straight in the direction perpendicular to external stress. It was found that the driving force for crack propagation can be reduced by propagating the crack at an angle. However, if a similar texture is developed in areas other than 1/2 of the thickness of the plate, cracks will propagate in an inclined manner and a sufficient effect of improving arrestability cannot be exhibited.

そこで、板厚の1/4部では、外部応力に対して垂直な方向にき裂を真っ直ぐ伝播させるために、板厚の1/4部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を、10~40%にすることにより、1/2部の傾斜したき裂伝播を、1/2部以外の板厚部位にまで伝播することが、抑制できることを見いだした。 Therefore, in order to propagate the crack straight in the direction perpendicular to the external stress, in the 1/4th part of the board thickness, an angle of 15° or less is formed with respect to the vertical plane. It was found that by setting the area ratio of the {100} plane to 10 to 40%, propagation of an inclined crack in the 1/2 part to parts of the plate thickness other than the 1/2 part can be suppressed. Ta.

更に、本実施形態では、き裂を表面近傍では、外部応力に対して垂直な方向に真っ直ぐ伝播させず、傾斜して伝播させるために、板表面から1~5mmの位置において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を、30~60%にすることにより、1/4部の真っ直ぐなき裂伝播が、表層近傍まで伝播することを抑制できることを見いだした。 Furthermore, in this embodiment, in order to propagate the crack obliquely rather than straight in the direction perpendicular to the external stress near the surface, a It has been found that by setting the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less to 30 to 60%, it is possible to suppress the propagation of straight cracks in the 1/4 portion to the vicinity of the surface layer.

上述の知見に基づき、本実施形態に係る鋼材においては、集合組織が下記(E)~(G)の条件を満すことが好ましい。
(E)表面から1~5mmの位置において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を30~60%とする。
(F)板厚の1/4部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を10~40%とする。
(G)板厚の1/2部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を40~70%とする。
Based on the above findings, it is preferable that the texture of the steel material according to the present embodiment satisfies the following conditions (E) to (G).
(E) At a position 1 to 5 mm from the surface, the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less with respect to the vertical plane is 30 to 60%.
(F) In 1/4 part of the plate thickness, the area ratio of {100} planes forming an angle of 15° or less with respect to the vertical plane is 10 to 40%.
(G) In 1/2 part of the plate thickness, the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less with respect to the vertical plane is 40 to 70%.

上述の(E)~(G)を満たすことで、1/2部のき裂は傾斜して伝播し、且つ、1/4部のき裂は真っ直ぐに伝播し、表面から1~5mmのき裂は傾斜して伝播することになり、より一層き裂の伝播抵抗が増加する。これにより、アレスト性は十分な値を示すことができる。 By satisfying (E) to (G) above, the crack in the 1/2 part will propagate obliquely, and the crack in the 1/4 part will propagate straight, and the crack will be 1 to 5 mm from the surface. The crack propagates obliquely, further increasing the crack propagation resistance. Thereby, the arrestability can exhibit a sufficient value.

表面から1~5mmの位置において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を30%以上とする理由は、30%未満ではき裂を傾斜させて伝播させる効果が得られないためである。 The reason why the area ratio of {110} planes that form an angle of 15° or less with respect to the vertical plane at a position 1 to 5 mm from the surface is set to 30% or more is that if it is less than 30%, the crack propagates at an angle. This is because it cannot be obtained.

また、表面から1~5mmの位置において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を60%以下とする理由は、60%超では、1/4部の抵抗を受けずに傾斜したまま伝播することによってアレスト性が低下してしまうからである。 In addition, the reason why the area ratio of the {110} plane that forms an angle of 15° or less with the vertical plane at a position 1 to 5 mm from the surface is set to 60% or less is that if it exceeds 60%, the resistance of 1/4 part This is because the arrestability deteriorates if the beam propagates in an inclined manner without being affected by the force.

表面から1~5mmの位置において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率は、好ましくは35~55%であり、さらに好ましくは、40~50%である。 At a position 1 to 5 mm from the surface, the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less with respect to the vertical plane is preferably 35 to 55%, more preferably 40 to 50%.

板厚の1/4部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を10%以上とする理由は、10%未満では、き裂を真っ直ぐ伝播させる効果が得られないためである。 The reason why the area ratio of {100} planes that form an angle of 15 degrees or less with the vertical plane in 1/4 part of the plate thickness is set to 10% or more is that if it is less than 10%, the effect of propagating the crack straight is not effective. This is because they cannot be obtained.

また、板厚の1/4部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率を40%以下とする理由は、40%超では1/2部よりも1/4部のき裂伝播が支配的となり、き裂が真っ直ぐ伝播することによってアレスト性が低下してしまうからである。 In addition, the reason why the area ratio of the {100} plane that forms an angle of 15 degrees or less with the vertical plane in 1/4 part of the plate thickness is set to 40% or less is that if it exceeds 40%, it will be less than 1/2 part. This is because the crack propagation at the /4 portion becomes dominant and the crack propagates straight, resulting in a decrease in arrestability.

板厚の1/4部における、垂直面に対して15°以内の角度をなす{100}面の面積率は、好ましくは13~37%であり、さらに好ましくは、15~35%である。 The area ratio of {100} planes forming an angle of 15° or less with respect to the vertical plane in 1/4 part of the plate thickness is preferably 13 to 37%, more preferably 15 to 35%.

板厚の1/2部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を40%以上とする理由は、40%未満では、き裂を傾斜させて伝播させる効果が得られないためである。 The reason why the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less with respect to the vertical plane in 1/2 part of the plate thickness is set to 40% or more is that if it is less than 40%, cracks propagate at an angle. This is because no effect can be obtained.

また、板厚の1/2部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を70%以下とする理由は、70%超では1/4部の抵抗を受けずに傾斜したまま伝播することによってアレスト性が低下してしまうからである。 In addition, the reason why the area ratio of {110} planes that form an angle of 15 degrees or less with the vertical plane in 1/2 part of the plate thickness is 70% or less is that if it exceeds 70%, the resistance of 1/4 part is This is because the arrestability deteriorates if the light propagates in an inclined manner without being received.

板厚の1/2部において、垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率は、好ましくは、45~65%であり、さらに好ましくは、50~60%である。 In 1/2 part of the plate thickness, the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less with respect to the vertical plane is preferably 45 to 65%, more preferably 50 to 60%. .

集合組織はEBSD法により測定する。
より詳細には、EBSD法により、表面から1~5mmでは垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面、板厚の1/4部では垂直面に対して15°以内の角度をなす{100}面、及び板厚の1/2部では垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面のマップをそれぞれ作成し、その総面積を測定面積で除することによって、それらの面積率を求めることができる。
Texture is measured by the EBSD method.
More specifically, using the EBSD method, the {110} plane forms an angle of 15° or less with respect to the vertical plane at 1 to 5 mm from the surface, and the angle of 15° or less with respect to the vertical plane at 1/4 of the plate thickness. By creating a map of the {100} plane that forms a plane, and the {110} plane that forms an angle of 15° or less with respect to the vertical plane at 1/2 part of the plate thickness, and dividing the total area by the measured area, , their area ratios can be found.

次に、本実施形態に係る鋼材が有する(Zr,B)含有酸化物粒子について説明する。
本実施形態に係る鋼材は、5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含む(Zr,B)含有酸化物粒子が含まれる。このうち、円相当直径が0.5μm以上であって、Al組成が50質量%以下の(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が、5~300個/mmである必要がある。
Next, the (Zr, B)-containing oxide particles included in the steel material according to this embodiment will be explained.
The steel material according to the present embodiment includes (Zr, B)-containing oxide particles containing 5% by mass or more of Zr, 0.1% by mass or more of B, and 1% by mass or more of O. Among these, the number density of (Zr, B)-containing oxide particles with an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more and an Al 2 O 3 composition of 50% by mass or less must be 5 to 300 particles/mm 2 There is.

本実施形態に係る鋼材では、Zr含有酸化物を核として、B窒化物が析出して複合介在物である(Zr,B)含有酸化物粒子が形成される。この複合介在物は、溶接後の冷却時に粒内フェライト生成サイトとなる。Zr含有酸化物は、ZrとTiとを含む酸化物が主体であるが、B窒化物の析出核とする場合、酸化物中のZr濃度がTi濃度と等しいか、Ti濃度よりも高いことが好ましい。 In the steel material according to the present embodiment, B nitride is precipitated using the Zr-containing oxide as a core, and (Zr, B)-containing oxide particles, which are composite inclusions, are formed. These composite inclusions become intragranular ferrite generation sites during cooling after welding. Zr-containing oxides are mainly oxides containing Zr and Ti, but when used as precipitation nuclei for B nitrides, the Zr concentration in the oxide must be equal to or higher than the Ti concentration. preferable.

更に、本実施形態では、(Zr,B)含有酸化物粒子のうち、5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含む(Zr,B)含有酸化物粒子を対象とする。このような組成を有する(Zr,B)含有酸化物粒子は、粒内フェライトの生成サイトとして機能することができ、より多くの粒内フェライトを形成させることができる。Zr、BまたはOの含有率が好ましい範囲から外れる酸化物粒子は、粒内フェライトの生成サイトとしての機能を十分に果たせなくなる。なお、本実施形態では、(Zr,B)含有酸化物粒子中のTi量は特に規定する必要はないが、1質量%以上のTiが含まれていてもよい。 Furthermore, in the present embodiment, among the (Zr, B)-containing oxide particles, the (Zr, B)-containing oxide particles contain 5% by mass or more of Zr, 0.1% by mass or more of B, and 1% by mass or more of O. Targets oxide particles. The (Zr, B)-containing oxide particles having such a composition can function as a production site for intragranular ferrite, and can form more intragranular ferrite. Oxide particles in which the content of Zr, B, or O deviates from the preferred range cannot sufficiently function as intragranular ferrite generation sites. Note that in this embodiment, the amount of Ti in the (Zr, B)-containing oxide particles does not need to be particularly specified, but 1% by mass or more of Ti may be included.

更にまた、本実施形態では、(Zr,B)含有酸化物粒子のうち、Alの組成が50質量%以下のものを対象としてその個数密度を規定する。(Zr,B)含有酸化物粒子中のAlの組成が50質量%以下であると、粒内フェライトの生成サイトとしてより効果的に機能することができ、多くの粒内フェライトを形成させることができる。 Furthermore, in this embodiment, among the (Zr, B)-containing oxide particles, the number density is defined for those having an Al 2 O 3 composition of 50% by mass or less. When the composition of Al 2 O 3 in the (Zr, B)-containing oxide particles is 50% by mass or less, it can function more effectively as a generation site for intragranular ferrite, forming a large amount of intragranular ferrite. can be done.

また、(Zr,B)含有酸化物粒子の円相当直径[(Zr,B)含有酸化物粒子の観察された断面積と同じ面積を有する円の直径]が0.5μm以上の場合に、より多くの粒内フェライトを析出させる効果が得られる。(Zr,B)含有酸化物粒子が粒内フェライト生成サイトとして機能するには、円相当直径は大きい方が好ましいので上限は制限しない。ただし、円相当直径が大きくなると、相対的に(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が少なくなるのに加え、粗大な酸化物粒子自体が破壊の起点として作用するおそれが高まる。そのため、(Zr,B)含有酸化物粒子の円相当径は10.0μm以下が好ましい。 Furthermore, when the equivalent circle diameter of the (Zr,B)-containing oxide particles [the diameter of a circle having the same area as the observed cross-sectional area of the (Zr,B)-containing oxide particles] is 0.5 μm or more, The effect of precipitating a large amount of intragranular ferrite can be obtained. In order for the (Zr, B)-containing oxide particles to function as intragranular ferrite generation sites, the equivalent circle diameter is preferably large, so there is no upper limit. However, as the equivalent circle diameter becomes larger, the number density of the (Zr, B)-containing oxide particles becomes relatively smaller, and the possibility that the coarse oxide particles themselves act as a starting point for destruction increases. Therefore, the equivalent circle diameter of the (Zr, B)-containing oxide particles is preferably 10.0 μm or less.

また、粒内フェライトの生成サイトとして作用する条件として、溶接時に加熱された際のオーステナイト粒内に、1つ以上の(Zr,B)含有酸化物粒子が分散していることが好ましい。このため、円相当直径が0.5μm以上であって、5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含み、かつ、Alの組成が50質量%以下の(Zr,B)含有酸化物粒子を、5個/mm以上の個数密度で分散させる。このような(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度は、多いほどフェライト生成サイトが増加するため望ましいが、300個/mmを超えて分散させてもその効果は飽和するので、上限を300個/mm以下とする。特に、本実施形態に係るAlの組成が50質量%以下である(Zr,B)含有酸化物粒子は、粒内フェライトの形成能が高いものとなる。このため、本実施形態に係る(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度は、Alの組成が50質量%を超える(Zr,B)含有酸化物粒子に比べて、少ない個数密度でも十分な効果を発揮させることができる。 Further, as a condition for acting as a generation site of intragranular ferrite, it is preferable that one or more (Zr, B)-containing oxide particles are dispersed within the austenite grains when heated during welding. Therefore, it has a circular equivalent diameter of 0.5 μm or more, contains 5% by mass or more of Zr, 0.1% by mass or more of B, and 1% by mass or more of O, and has a composition of Al 2 O 3. 50% by mass or less of (Zr, B)-containing oxide particles are dispersed at a number density of 5 particles/mm 2 or more. The number density of such (Zr, B)-containing oxide particles is desirable because the number density increases as the number of ferrite generation sites increases. 300 pieces/ mm2 or less. In particular, the (Zr, B)-containing oxide particles according to this embodiment in which the composition of Al 2 O 3 is 50% by mass or less have a high ability to form intragranular ferrite. Therefore, the number density of the (Zr, B)-containing oxide particles according to the present embodiment is lower than that of the (Zr, B)-containing oxide particles having an Al 2 O 3 composition of more than 50% by mass. However, it can be very effective.

(Zr,B)含有酸化物粒子の円相当直径及び個数密度は、鏡面研磨した鋼材表面を走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察することで、測定することができる。具体的には、SEMによって、10mm×10mm(100mm)の範囲について、円相当径が0.5μm以上の(Zr,B)含有酸化物粒子の個数を測定し、観察した視野の面積で除して個数密度を測定する。SEMによって撮影された写真を用いてもよい。個数密度の測定対象となる粒子は、円相当直径が0.5μm以上であり、SEMに付属するエネルギー分散型X線分析装置(EDX)による定量分析によって、5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含み、かつ、Alの組成が50質量%以下である粒子を確認する。 The equivalent circle diameter and number density of the (Zr, B)-containing oxide particles can be measured by observing the mirror-polished surface of the steel material using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, the number of (Zr, B)-containing oxide particles with an equivalent circular diameter of 0.5 μm or more was measured in an area of 10 mm x 10 mm (100 mm 2 ) using SEM, and the number was divided by the area of the observed visual field. and measure the number density. A photograph taken by SEM may also be used. The particles to be measured for number density have an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more, and quantitative analysis using an energy dispersive Particles containing at least 1% by mass of B and 1% by mass or more of O, and having an Al 2 O 3 composition of 50% by mass or less are confirmed.

本実施形態の鋼材の板厚は特に制限はないが、50~100mmの範囲が好ましい。 The thickness of the steel material of this embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 50 to 100 mm.

また、本実施形態の鋼材の引張強さTSは510~720MPaの範囲が好ましく、降伏応力YPは390~650MPaの範囲が好ましい。引張強さTS及び降伏応力YPの評価は、JIS Z 2241:2011に準じて行う。試験片は1B号試験片とする。試験方法は永久伸び法とする。 Further, the tensile strength TS of the steel material of this embodiment is preferably in the range of 510 to 720 MPa, and the yield stress YP is preferably in the range of 390 to 650 MPa. Evaluation of tensile strength TS and yield stress YP is performed according to JIS Z 2241:2011. The test piece shall be a No. 1B test piece. The test method is the permanent elongation method.

本実施形態の鋼材は、溶接入熱量が35kJ/mm以上の条件で溶接した場合の溶接熱影響部の靱性が優れたものとなる。特に、-40℃でのシャルピー吸収エネルギーを向上させることができる。 The steel material of this embodiment has excellent toughness in the weld heat affected zone when welded under conditions where the welding heat input is 35 kJ/mm or more. In particular, the Charpy absorbed energy at -40°C can be improved.

より具体的には、本実施形態の鋼材から採取したサンプルに対し、エレクトロガス溶接適用を想定し、大入熱溶接を模擬した再現熱サイクル試験を適用する。具体的な再現熱サイクル条件としては、50mm厚の板厚をエレクトロガス溶接により1パスで溶接することを模擬し、室温から1400℃まで加熱した後、1400℃で5秒間保持し、その後、粒内変態に関わる温度範囲である800℃から500℃までの温度範囲を1.0℃/秒の速度に制御して冷却する。厚板鋼材に熱サイクルを付与した後、Vノッチ試験片へと加工し、各鋼材3片ずつ-40℃の試験温度でシャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギーを測定する。3つの試験片の吸収エネルギーの平均が100J以上であり、かつ、3つの試験片のうち最小の吸収エネルギーが50J以上の場合に、溶接熱影響部の靱性が優れるということができる。なお、Vノッチ試験片は、JIS Z 2242:2005に記載されたVノッチ試験片に準じて作成すればよい。また、シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242:2005に準じて行うとよい。 More specifically, a reproduced thermal cycle test simulating high heat input welding is applied to a sample taken from the steel material of this embodiment assuming that electrogas welding is applied. Specifically, the simulated heat cycle conditions simulate welding a 50 mm thick plate in one pass by electrogas welding, heating from room temperature to 1400°C, holding at 1400°C for 5 seconds, and then Cooling is performed by controlling the temperature range from 800° C. to 500° C., which is the temperature range related to internal transformation, at a rate of 1.0° C./sec. After applying a thermal cycle to thick steel plates, they are processed into V-notch test pieces, and three pieces of each steel plate are subjected to a Charpy impact test at a test temperature of -40°C to measure the absorbed energy. When the average absorbed energy of the three test pieces is 100 J or more and the minimum absorbed energy of the three test pieces is 50 J or more, it can be said that the toughness of the weld heat affected zone is excellent. Note that the V-notch test piece may be created according to the V-notch test piece described in JIS Z 2242:2005. Further, the Charpy impact test is preferably conducted according to JIS Z 2242:2005.

また、本実施形態の鋼材は、アレスト性が優れたものとなる。特に、-10℃におけるアレスト靭性値Kcaを高めることができる。本実施形態では、-10℃におけるアレスト靭性値Kca-10℃が6000N/mm1.5以上、無延性遷移温度(NDT温度)が-60℃以下、破面遷移温度(vTrs)が-60℃以下をすべて満たす場合に、アレスト性に優れると言うことができる。 Further, the steel material of this embodiment has excellent arrestability. In particular, the arrest toughness value Kca at -10°C can be increased. In this embodiment, the arrest toughness value Kca at -10 °C is 6000 N/mm 1.5 or more, the non-ductility transition temperature (NDT temperature) is -60°C or less, and the fracture surface transition temperature (vTrs) is -60°C. If all of the following are satisfied, it can be said that the arrestability is excellent.

アレスト靭性値Kca-10℃の評価は、NK船級協会 鋼船規則検査要領 K編 付属書 K3.12.2-1.(2018年)の「脆性亀裂伝播停止靭性値Kca試験方法に関する検査要領」に準拠して行うとよい。試験により、-10℃におけるアレスト靭性値Kcaを求める。 Arrest toughness value Kca -10℃ evaluation is as per NK Classification Society Steel Ship Regulations Inspection Guidelines Part K Annex K3.12.2-1. (2018), “Inspection Guidelines for Brittle Crack Arrest Toughness Value Kca Test Method”. The arrest toughness value Kca at -10°C is determined by the test.

また、無延性遷移温度(NDT温度;Nil-Ductility-Transition Temperature)の評価は、ASTM E208-06で規定された、NRL(Naval Research Laboratory)落重試験法に準拠して試験を行うことで求める。試験片は、P-3タイプ(T:16mm,L:130mm,W:50mm)とし、鋼板の最表面を含むようにして、板厚方向に16mmの位置までを採取する。試験片は、圧延方向(L方向)に採取し、試験片の最表面にL方向に溶接ビードを設け、クラックスターターとして圧延方向に垂直な方向(C方向)に切り欠きを設ける。 In addition, the evaluation of the Nil-Ductility-Transition Temperature (NDT temperature) is determined by conducting a test in accordance with the NRL (Naval Research Laboratory) drop weight test method specified by ASTM E208-06. . The test piece is a P-3 type (T: 16 mm, L: 130 mm, W: 50 mm), and the specimen is taken up to a position of 16 mm in the thickness direction, including the outermost surface of the steel plate. A test piece is taken in the rolling direction (L direction), a weld bead is provided on the outermost surface of the test piece in the L direction, and a notch is provided as a crack starter in the direction perpendicular to the rolling direction (C direction).

更に、破面遷移温度(vTrs)の評価は、JIS Z 2242:2005に準拠し、試験片はVノッチ試験片とし、試験片採取位置は鋼材の板厚tのt/4部を含むように採取する。 Furthermore, the fracture surface transition temperature (vTrs) was evaluated in accordance with JIS Z 2242:2005, the test piece was a V-notch test piece, and the test piece sampling position was set to include t/4 part of the steel plate thickness t. Collect.

次に、本実施形態の鋼材の製造方法を説明する。
本実施形態の鋼材の製造方法は、溶鋼に対して真空脱ガスを行い、溶鋼の溶存酸素濃度が0.0050%以下になってからZrを添加し、Zr添加から1.0~5.0分間経過後にBを添加する精錬工程と、精錬工程後の溶鋼に対して連続鋳造を行い鋳片とする際に、鋳片の表面温度が1200℃から900℃になるまでの平均冷却速度を、0.5℃/秒以下とする連続鋳造工程と、連続鋳造後の鋳片を熱間圧延する熱間圧延工程と、を順次行う。
Next, a method for manufacturing a steel material according to this embodiment will be explained.
In the method for manufacturing steel materials of this embodiment, molten steel is vacuum degassed, and Zr is added after the dissolved oxygen concentration of the molten steel becomes 0.0050% or less. During the refining process in which B is added after a minute has elapsed, and when the molten steel after the refining process is continuously cast to produce slabs, the average cooling rate from 1200°C to 900°C in the surface temperature of the slabs is as follows: A continuous casting step at 0.5° C./second or less and a hot rolling step of hot rolling the slab after continuous casting are performed in sequence.

本実施形態において、溶鋼は、製鋼炉から取鍋に出鋼された後、真空脱ガス装置にて減圧処理される。取鍋に出鋼された後、真空脱ガス装置まで搬送される間に、合金等を添加して成分調整してもよい。 In this embodiment, molten steel is tapped into a ladle from a steelmaking furnace and then subjected to depressurization treatment in a vacuum degassing device. After being tapped into a ladle, alloys or the like may be added to adjust the composition while the steel is being transported to a vacuum degassing device.

精錬工程では、真空脱ガス装置において脱ガスを行い、Zr及びBを除く溶鋼成分を調整した後、Zrを添加する。Zrを添加する前段階で、溶鋼中の溶存酸素を0.0050%以下に制御しておくことが望ましい。溶存酸素が0.0050%以下に到達する前にZrを添加すると、(Zr,B)含有酸化物粒子の微細化が困難になるとともに、(Zr,B)含有酸化物粒子のAl組成を50質量%以下に制御できなくなるおそれがある。 In the refining process, degassing is performed in a vacuum degassing device, and after adjusting the molten steel components excluding Zr and B, Zr is added. It is desirable to control dissolved oxygen in molten steel to 0.0050% or less before adding Zr. If Zr is added before dissolved oxygen reaches 0.0050% or less, it becomes difficult to refine the (Zr, B)-containing oxide particles, and the Al 2 O 3 of the (Zr, B)-containing oxide particles There is a possibility that the composition cannot be controlled to 50% by mass or less.

次に、Zrの添加から1.0~5.0分後に、Bを添加する。これにより、Zr含有酸化物の周囲にBが偏析されて、Zr含有酸化物にB窒化物が含有されるようになり、(Zr,B)含有酸化物粒子の表層にB窒化物を析出させることができる。Bの添加タイミングが、Zrの添加から1.0分未満または5.0分超になると、所望の(Zr,B)含有酸化物粒子が得られなくなる。 Next, B is added 1.0 to 5.0 minutes after the addition of Zr. As a result, B is segregated around the Zr-containing oxide, B nitride is contained in the Zr-containing oxide, and B nitride is precipitated on the surface layer of the (Zr, B)-containing oxide particles. be able to. If the timing of B addition is less than 1.0 minutes or more than 5.0 minutes after Zr addition, desired (Zr, B)-containing oxide particles cannot be obtained.

精錬工程後の溶鋼は、連続鋳造工程において鋳片とする。連続鋳造工程では、鋳片の表面温度が1200℃から900℃になるまでの平均冷却速度を、0.5℃/秒以下とする。これにより、Zr含有酸化物においてZrOとAlとの分離が進み、(Zr,B)含有酸化物粒子のAl組成を50質量%以下にできるようになる。 The molten steel after the refining process is made into slabs in a continuous casting process. In the continuous casting process, the average cooling rate until the surface temperature of the slab reaches 900°C from 1200°C is 0.5°C/second or less. As a result, separation of ZrO 2 and Al 2 O 3 in the Zr-containing oxide progresses, and the Al 2 O 3 composition of the (Zr,B)-containing oxide particles can be made 50% by mass or less.

連続鋳造工程によって得られた鋳片は、加熱工程により950~1200℃に加熱し、次いで、熱間圧延工程において熱間圧延されて鋼材とされる。加熱工程及び熱間圧延工程の条件は以下の通りとする。熱間圧延工程では、鋼材の板厚が50~100mmの範囲になるように圧延条件を設定することが好ましい。 The slab obtained by the continuous casting process is heated to 950 to 1200°C in a heating process, and then hot rolled into a steel material in a hot rolling process. The conditions for the heating process and hot rolling process are as follows. In the hot rolling process, rolling conditions are preferably set so that the thickness of the steel material is in the range of 50 to 100 mm.

加熱工程は、鋳片の加熱により、オーステナイト相の組織制御に寄与する工程である。加熱工程において、連続鋳造後の鋳片を950~1200℃に加熱する。加熱工程は加熱炉で行うとよい。なお、連続鋳造後の鋳片を950~1200℃に加熱するとは、加熱炉から抽出する際の鋳片の全厚平均温度が、950~1200℃の範囲になるように加熱することであり、本明細書では、この鋳片の全厚平均温度を鋳片の加熱温度と称する。加熱温度が950℃未満では、オーステナイト化が不十分になるとともに、オーステナイト粒が微細化することにより焼入れ性が低下するため、板厚が厚く、強度が高い鋼材にすることが困難である。また、加熱温度が1200℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化し、また、圧延開始までの温度の低下を待つ時間が生じるので、生産性が低くなる。好ましい加熱温度の範囲は、1000~1150℃である。 The heating process is a process that contributes to controlling the structure of the austenite phase by heating the slab. In the heating step, the slab after continuous casting is heated to 950 to 1200°C. The heating step is preferably performed in a heating furnace. In addition, heating the slab after continuous casting to 950 to 1200 ° C. means heating it so that the average temperature of the entire thickness of the slab when extracted from the heating furnace is in the range of 950 to 1200 ° C. In this specification, the average temperature of the entire thickness of the slab is referred to as the heating temperature of the slab. If the heating temperature is less than 950° C., austenitization will be insufficient and the austenite grains will become finer, resulting in a decrease in hardenability, making it difficult to produce a steel material with a thick plate and high strength. Furthermore, if the heating temperature exceeds 1200° C., the austenite grains will become coarser and it will take time to wait for the temperature to drop before starting rolling, resulting in lower productivity. The preferred heating temperature range is 1000 to 1150°C.

熱間圧延工程では、粗圧延工程と、一次冷却工程と、仕上圧延工程と、二次冷却工程とを順次行う。 In the hot rolling process, a rough rolling process, a primary cooling process, a finish rolling process, and a secondary cooling process are sequentially performed.

粗圧延工程は、加熱工程で加熱した鋳片を、下記式(H)に示す再結晶温度Trex(℃)以上、1050℃以下の圧延温度で、累積圧下率(粗圧延)を10~75%の範囲として圧延する工程である。ここで、加熱工程で加熱した鋳片を、下記式(H)に示す再結晶温度Trex(℃)以上、1050℃以下の圧延温度で圧延するとは、加熱工程で加熱した鋳片の表面温度を、再結晶温度Trex(℃)以上、1050℃以下として粗圧延を開始し、粗圧延を終了した時の鋼材の表面温度をTrex(℃)以上、1050℃以下とするものである。そして、累積圧下率(粗圧延)を10~75%の範囲として圧延するとは、加熱工程で加熱した鋳片の板厚から粗圧延後の板厚を引いたものを、加熱工程で加熱した鋳片の板厚で除算した累積圧下率(粗圧延)が、10~75%の範囲として圧延することである。粗圧延の圧延温度が1050℃を超えると、その後の仕上圧延でも再結晶オーステナイト粒を微細にすることができない。また、粗圧延の温度が再結晶温度Trex(℃)未満となると、生産性が低下する。好ましい圧延温度は900~1000℃である。 In the rough rolling process, the slab heated in the heating process is rolled at a rolling temperature of not less than the recrystallization temperature Trex (°C) shown by the following formula (H) and not more than 1050°C, and a cumulative reduction rate (rough rolling) of 10 to 75%. This is a process of rolling as a range of . Here, rolling the slab heated in the heating process at a rolling temperature of not less than the recrystallization temperature Trex (°C) and not more than 1050°C shown by the following formula (H) means that the surface temperature of the slab heated in the heating process is Rough rolling is started with the recrystallization temperature Trex (°C) or higher and 1050°C or lower, and the surface temperature of the steel material when the rough rolling is finished is set to be Trex (°C) or higher and 1050°C or lower. Rolling with a cumulative reduction ratio (rough rolling) in the range of 10 to 75% means that the thickness of the slab heated in the heating process minus the thickness after rough rolling is the thickness of the slab heated in the heating process. Rolling is performed so that the cumulative reduction rate (rough rolling) divided by the thickness of the piece is in the range of 10 to 75%. If the rolling temperature in the rough rolling exceeds 1050°C, the recrystallized austenite grains cannot be made fine even in the subsequent finish rolling. Further, when the rough rolling temperature is lower than the recrystallization temperature Trex (° C.), productivity decreases. The preferred rolling temperature is 900 to 1000°C.

なお、粗圧延の終了時の鋼材の表面温度が、粗圧延の開始時の鋼材の表面温度よりも高い場合がある。これは、粗圧延によって鋼材に加工発熱が発生した影響や、鋼材の表面温度よりも鋼材の内部温度の方が高温であることによる、鋼材の板厚方向の伝熱影響が考えられる。 Note that the surface temperature of the steel material at the end of rough rolling may be higher than the surface temperature of the steel material at the start of rough rolling. This is thought to be due to the effect of processing heat generation in the steel material due to rough rolling, and the effect of heat transfer in the thickness direction of the steel material due to the fact that the internal temperature of the steel material is higher than the surface temperature of the steel material.

Trex=-91900[Nb*]+9400[Nb*]+770 …(H)
[Sol.Nb]=(10(-6770/(T+273)+2.26))/(C+12/14×N) …(I)
Trex=-91900[Nb*] 2 +9400[Nb*]+770...(H)
[Sol. Nb]=(10 (-6770/(T+273)+2.26) )/(C+12/14×N) …(I)

ただし、式(H)中の[Nb*]は、式(I)で表される[Sol.Nb]と、鋼中のNb含有量(質量%)との関係が、Nb≧[Sol.Nb]の場合に[Nb*]=[Sol.Nb]とし、Nb<[Sol.Nb]の場合に[Nb*]=Nbとする。式(I)中のC、Nは鋼中に含まれるC、Nの含有量(質量%)である。式(I)中のTは加熱工程における加熱炉から抽出する際の鋳片の全厚平均温度(℃)である。 However, [Nb*] in formula (H) is the [Sol. Nb] and the Nb content (mass%) in the steel is Nb≧[Sol. Nb], then [Nb*]=[Sol. Nb] and Nb<[Sol. Nb], then [Nb*]=Nb. C and N in formula (I) are the contents (mass%) of C and N contained in the steel. T in formula (I) is the average temperature (° C.) of the entire thickness of the slab when extracted from the heating furnace in the heating process.

また、粗圧延時の累積圧下率が10%未満では、オーステナイトの再結晶による微細化が困難であるとともに、ポロシティが残存し、内部割れや延性、及び靭性の劣化が発生する可能性がある。また、累積圧下率が75%を超えると、パス数が増加して生産性が低下する。好ましい累積圧下率は、30~60%である。 Further, if the cumulative reduction ratio during rough rolling is less than 10%, it is difficult to refine the austenite by recrystallization, and porosity remains, which may cause internal cracks and deterioration of ductility and toughness. Moreover, when the cumulative rolling reduction rate exceeds 75%, the number of passes increases and productivity decreases. A preferable cumulative reduction rate is 30 to 60%.

次に、粗圧延後の鋼材に対して一次冷却を行う。一次冷却工程では、冷却開始温度を、下記式(J)に示すAr℃以上、1050℃以下の範囲とし、冷却停止温度を、500℃以上、(Ar-30)℃以下(ただし、Arは下記式(J)で表される)の範囲とし、冷却開始から冷却停止までの平均冷却速度を、35~100℃/秒の条件で冷却する。この条件で一次冷却を行うことにより、鋼材の表面から1~5mmの位置において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率を、30~60%の範囲にすることができる。冷却開始温度、冷却停止温度及び平均冷却速度は、鋼材の表面から1mmの深さ位置における温度とする。 Next, the steel material after rough rolling is subjected to primary cooling. In the primary cooling step, the cooling start temperature is set to a range of Ar 3 °C or higher and 1050 °C or lower as shown in the following formula (J), and the cooling stop temperature is set to a range of 500 °C or higher and (Ar 3 -30) °C or lower (however, Ar 3 is expressed by the following formula (J)), and the average cooling rate from the start of cooling to the stop of cooling is 35 to 100° C./sec. By performing primary cooling under these conditions, the area of the {110} plane that forms an angle within 15° with respect to the vertical plane that is perpendicular to the main rolling direction at a position 1 to 5 mm from the surface of the steel material. The percentage can range from 30 to 60%. The cooling start temperature, cooling stop temperature, and average cooling rate are the temperatures at a depth of 1 mm from the surface of the steel material.

Ar(℃)=910-310C+65Si-80Mn-20Cu-55Ni-15Cr-80Mo …(J) Ar 3 (℃)=910-310C+65Si-80Mn-20Cu-55Ni-15Cr-80Mo...(J)

式(J)の元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)であり、当該元素が添加されない場合は0を代入する。 The element symbol in formula (J) is the content (mass%) of each element contained in the steel, and when the element is not added, 0 is substituted.

次に、一次冷却工程後の鋼材に対して仕上圧延を行う。仕上圧延工程では、仕上圧延温度が750~850℃、圧延パス数4~15パス、圧延形状比の平均値を0.5~1.0、累積圧下率45~75%の条件で圧延する。ここで、鋼材を、仕上圧延温度750~850℃で圧延するとは、鋼材の表面温度を、750~850℃として仕上圧延を開始し、仕上圧延を終了した時の鋼材の表面温度を、750~850℃、とするものである。また、累積圧下率(仕上圧延)を45~75%の範囲として圧延するとは、粗圧延で圧延した鋼材の板厚から仕上圧延後の板厚を引いたものを、粗圧延で圧延した鋼材の板厚で除算した累積圧下率(仕上圧延)が、45~75%の範囲として圧延することである。 Next, finish rolling is performed on the steel material after the primary cooling process. In the finish rolling process, rolling is performed at a finish rolling temperature of 750 to 850° C., 4 to 15 rolling passes, an average rolling shape ratio of 0.5 to 1.0, and a cumulative reduction rate of 45 to 75%. Here, rolling the steel material at a finish rolling temperature of 750 to 850°C means that finish rolling is started with the surface temperature of the steel material being 750 to 850°C, and the surface temperature of the steel material at the end of finish rolling is 750 to 850°C. The temperature is 850°C. Also, rolling with a cumulative reduction ratio (finish rolling) in the range of 45 to 75% means that the thickness of the steel material rolled in rough rolling is calculated by subtracting the thickness of the steel material after finish rolling from the thickness of the steel material rolled in rough rolling. Rolling is performed so that the cumulative reduction ratio (finish rolling) divided by the plate thickness is in the range of 45 to 75%.

仕上圧延温度が850℃を超えると、未再結晶領域に十分入らず、転位の増加が抑制され、所定の集合組織を得ることができなくなる。仕上圧延温度が750℃未満となると、生産性が低下する上に、加工フェライトを含むことから、表面から1~5mmの位置の鋼板の主圧延方向に対し、垂直な面に対し15°以内の角度をなす{110}面の面積率を60%以下とすることが困難になる場合がある。好ましい仕上圧延温度は760~840℃である。 When the finish rolling temperature exceeds 850° C., the steel does not enter the unrecrystallized region sufficiently, suppressing the increase in dislocations, and making it impossible to obtain a predetermined texture. If the finishing rolling temperature is less than 750°C, productivity will decrease and since processed ferrite will be included, the finishing rolling temperature will be lower than 750°C. It may be difficult to reduce the area ratio of {110} planes forming an angle to 60% or less. The preferred finish rolling temperature is 760 to 840°C.

仕上げ圧延の圧延パス数が4パス未満では、圧延形状比mを1以下にすることが困難であり、15パスを超えると、生産性が低下する。好ましいパス数は、5~13パスである。 When the number of rolling passes in finish rolling is less than 4 passes, it is difficult to make the rolling shape ratio m j less than 1, and when it exceeds 15 passes, productivity decreases. The preferred number of passes is 5 to 13 passes.

圧延形状比mは、下記(K)式によって求められる。また、圧延形状比mの平均値は、全て圧延パスにおける圧延形状比mの平均値である。 The rolled shape ratio m j is determined by the following equation (K). Moreover, the average value of the rolling shape ratio m j is the average value of the rolling shape ratio m j in all rolling passes.

=2{R(Hj-1-H)}1/2/(Hj-1+H)・・・(K) m j =2 {R (H j-1 - H j )} 1/2 / (H j-1 + H j )...(K)

(K)式において、jは圧延パス数であり、mはjパス目の形状比であり、Rはロール半径(mm)であり、Hはjパス後の板厚(mm)を表す。 In formula (K), j is the number of rolling passes, mj is the shape ratio of the jth pass, R is the roll radius (mm), and Hj represents the plate thickness (mm) after the jth pass. .

圧延形状比mは、圧延によって鋼材にどのようなひずみ成分が付与されるかを表す指標である。形状比が小さいとせん断ひずみ成分、大きいと圧縮ひずみ成分が多く付与される。この形状比変化によるひずみ成分の変化は、特に板厚の1/4部の集合組織の形成に大きな影響を及ぼすことから、その範囲を上記のように設定している。 The rolling shape ratio m j is an index representing what kind of strain component is imparted to the steel material by rolling. When the shape ratio is small, a large amount of shear strain component is applied, and when it is large, a large amount of compressive strain component is applied. Since the change in the strain component due to this change in shape ratio has a large effect on the formation of the texture in the 1/4 part of the plate thickness, the range thereof is set as described above.

圧延形状比mの平均値を0.5~1.0とする理由は次の通りである。圧延形状比mの平均値が0.5未満では、圧延のせん断ひずみが支配的となり、それによる{100}集合組織が発達し、板厚の1/4部において、鋼板の主圧延方向に対し垂直な面に対し、15°以内の角度をなす{100}面の面積率を40%以下とすることが困難であるためである。また、圧延形状比mの平均値が1.0超では、圧延の圧縮ひずみが支配的となり、それによる{110}集合組織が発達するため、板厚の1/4部において、{100}面の面積率を10%以上とすることが困難であるからである。好ましい形状比mの平均値の範囲は、0.6~0.9である。 The reason why the average value of the rolled shape ratio m j is set to 0.5 to 1.0 is as follows. When the average value of the rolling shape ratio m j is less than 0.5, the shear strain of rolling becomes dominant, resulting in the development of a {100} texture, and in a quarter of the thickness of the steel sheet, the shear strain in the main rolling direction of the steel sheet This is because it is difficult to reduce the area ratio of the {100} plane, which forms an angle of 15° or less to a plane perpendicular to the other plane, to 40% or less. In addition, when the average value of the rolling shape ratio m j exceeds 1.0, the compressive strain of rolling becomes dominant, resulting in the development of {110} texture. This is because it is difficult to make the surface area ratio 10% or more. The preferred average value of the shape ratio m j is in the range of 0.6 to 0.9.

累積圧下率は、45%未満ではひずみの蓄積による規定の集合組織を発達させることが困難であり、75%超では生産性が低下するので、45~75%とする。好ましい累積圧下率の範囲は、50~70%である。 If the cumulative rolling reduction rate is less than 45%, it is difficult to develop a specified texture due to the accumulation of strain, and if it exceeds 75%, productivity decreases, so it is set to 45 to 75%. The preferred range of cumulative rolling reduction is 50 to 70%.

次に、仕上圧延後の鋼材に対して二次冷却を行う。二次冷却工程は、冷却開始温度を(Ar-100)℃以上(ただし、Arは上記式(J)で表される)、上記式(H)に示す再結晶温度Trex(℃)未満の範囲とし、冷却停止温度を、0℃以上、600℃以下の範囲とし、冷却開始から冷却停止までの平均冷却速度を、2~15℃/秒の条件で冷却する。冷却開始温度、冷却停止温度及び平均冷却速度は、鋼材の厚さ方向の1/4位置での温度とする。二次冷却工程の条件を上記の範囲とすることにより、焼入れによるミクロ組織の変態が促進され、所望のミクロ組織が得られることで、引張強さTS及び降伏応力YPを高め、アレスト性を向上できる。 Next, the steel material after finish rolling is subjected to secondary cooling. In the secondary cooling step, the cooling start temperature is set at (Ar 3 -100)°C or higher (Ar 3 is represented by the above formula (J)) and below the recrystallization temperature Trex (°C) shown in the above formula (H). Cooling is carried out under the conditions that the cooling stop temperature is in the range of 0°C or more and 600°C or less, and the average cooling rate from the start of cooling to the end of cooling is 2 to 15°C/sec. The cooling start temperature, cooling stop temperature, and average cooling rate are the temperatures at a quarter position in the thickness direction of the steel material. By setting the conditions of the secondary cooling process within the above range, the transformation of the microstructure due to quenching is promoted and the desired microstructure is obtained, which increases the tensile strength TS and yield stress YP and improves the arrestability. can.

本実施形態の鋼材の製造方法では、二次冷却工程後に、350~650℃の範囲に加熱する焼き戻し工程を行ってもよい。焼き戻し工程を行うことで、圧延によって過剰に高くなった転位密度を低減させることができる。 In the steel manufacturing method of this embodiment, a tempering step of heating to a temperature in the range of 350 to 650° C. may be performed after the secondary cooling step. By performing the tempering process, it is possible to reduce the dislocation density that has become excessively high due to rolling.

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得る。 Next, an example of the present invention will be described. The conditions in the example are examples of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is based on this example of conditions. It is not limited. The present invention may adopt various conditions as long as the objectives of the present invention are achieved without departing from the gist of the present invention.

高炉から出銑された溶銑を、溶銑予備処理で脱硫処理し、転炉型精錬容器にて脱Pおよび脱C処理した後、取鍋に受鋼した。出鋼の際、合金元素を添加し、保温用のカバースラグを添加した。 The hot metal tapped from the blast furnace was subjected to desulfurization treatment in the hot metal pretreatment, and after being subjected to deP and deC treatment in a converter type refining vessel, it was received in a ladle. During tapping, alloying elements were added and cover slag for heat retention was added.

精錬工程では、取鍋内の溶鋼をRH真空脱ガス装置にて減圧処理を行った。溶製中は適宜溶鋼サンプルを採取し、分析に供して溶鋼成分を得た。溶鋼温度は1560℃から1610℃で推移した。RH処理前半でZr及びBを除く合金を添加して成分調整を実施するとともに真空脱ガスを行い、溶存酸素濃度を調整した。溶存酸素濃度は、酸素濃度プローブを用いて測定した。その後、Zrを添加し、更に0.8~5.3分の経過後に、Bを添加した。そして、均一に混合するために環流処理を行った。なお、番号51は、Zr添加の2.2分前にBを添加した。このため、表2CではNo.51のZrとBの添加時間差を「-2.2」と記載した。 In the refining process, the molten steel in the ladle was subjected to depressurization treatment using an RH vacuum degassing device. During melting, samples of molten steel were taken as appropriate and analyzed to obtain molten steel components. The molten steel temperature changed from 1560°C to 1610°C. In the first half of the RH treatment, alloys excluding Zr and B were added to adjust the components, and vacuum degassing was performed to adjust the dissolved oxygen concentration. Dissolved oxygen concentration was measured using an oxygen concentration probe. Thereafter, Zr was added, and after another 0.8 to 5.3 minutes, B was added. Then, reflux treatment was performed to mix uniformly. In addition, in No. 51, B was added 2.2 minutes before the addition of Zr. Therefore, in Table 2C, No. The difference in addition time between Zr and B in No. 51 was described as "-2.2".

RH真空脱ガス装置で処理した後は、連続鋳造法によって、連続鋳造では、鋳片の表面温度が1200℃から900℃になるまでの平均冷却速度を、0.1~0.7℃/秒とした。そして、半製品として246~380mm厚のスラブを得た。その後、熱間圧延工程により50~100mm厚まで加工し厚板鋼材を製造した。 After treatment with the RH vacuum degassing device, the continuous casting method is used.In continuous casting, the average cooling rate from 1200°C to 900°C is set at an average cooling rate of 0.1 to 0.7°C/sec. And so. Then, a slab with a thickness of 246 to 380 mm was obtained as a semi-finished product. Thereafter, it was processed through a hot rolling process to a thickness of 50 to 100 mm to produce a thick steel plate.

表1A~表1Dに鋼材成分及び炭素当量を示す。表2A~表2CにZr添加時の溶存酸素濃度、Zr添加からB添加までの時間および連続鋳造時の鋳片の表面温度が1200℃から900℃になるまでの平均冷却速度を示す。また、表2A~表2Cに、加熱工程、粗圧延工程、一次冷却工程、仕上圧延工程、二次冷却工程及び焼き戻し工程の条件を示す。更に表3A~表3Cに、Insol.Zr量、Sol.Zr量、B量、ミクロ組織の評価結果、集合組織の評価結果、(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度、シャルピー吸収エネルギー、引張強さTS、降伏応力YP、-10℃におけるアレスト靭性値Kca、NDT温度およびvTrsを示す。なお、表1A~表3Cの下線部は、本発明の範囲外または好ましい特性の範囲外であることを示す。 Tables 1A to 1D show steel components and carbon equivalents. Tables 2A to 2C show the dissolved oxygen concentration at the time of Zr addition, the time from Zr addition to B addition, and the average cooling rate from 1200° C. to 900° C. during continuous casting. Further, Tables 2A to 2C show the conditions of the heating step, rough rolling step, primary cooling step, finish rolling step, secondary cooling step, and tempering step. Furthermore, Tables 3A to 3C show that Insol. Zr amount, Sol. Zr content, BF content , microstructure evaluation results, texture evaluation results, number density of (Zr, B)-containing oxide particles, Charpy absorbed energy, tensile strength TS, yield stress YP, arrest at -10°C The toughness value Kca, NDT temperature and vTrs are shown. Note that the underlined portions in Tables 1A to 3C indicate that the properties are outside the scope of the present invention or outside the range of preferred characteristics.

(Zr,B)含有酸化物粒子の円相当直径及び個数密度は、鏡面研磨した鋼材表面を走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察することで、測定した。具体的には、SEMによって、10mm×10mm(100mm)の範囲について、円相当径が0.5μm以上の(Zr,B)含有酸化物粒子の個数を測定し、観察した視野の面積で除して個数密度を測定した。個数密度の測定対象となる粒子は、円相当直径が0.5μm以上であり、SEMに付属するエネルギー分散型X線分析装置(EDX)による定量分析によって、5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含み、かつ、Alの組成が50質量%以下である粒子と確認した。 The equivalent circle diameter and number density of the (Zr, B)-containing oxide particles were measured by observing the mirror-polished surface of the steel material using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, the number of (Zr, B)-containing oxide particles with an equivalent circular diameter of 0.5 μm or more was measured in an area of 10 mm x 10 mm (100 mm 2 ) using SEM, and the number was divided by the area of the observed visual field. The number density was measured. The particles to be measured for number density have an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more, and quantitative analysis using an energy dispersive It was confirmed that the particles contained at least 1 mass% of B and 1 mass% or more of O, and had an Al 2 O 3 composition of 50 mass% or less.

Insol.Zr及びSol.Zrは、電解抽出残渣分析法によって測定した。電解抽出残渣分析法は、鋼を非水溶媒(アセチルアセトン-メタノール溶液)中での電解によって母相を溶解させ、残渣(析出物や介在物)を孔径0.2μmのフィルターで抽出し、分離した。分離後、溶液に含まれるZrの量をSol.Zrの含有量とし、残渣に含まれるZrの量をInsol.Zrの含有量とした。 Insol. Zr and Sol. Zr was measured by electrolytic extraction residue analysis method. In the electrolytic extraction residue analysis method, the parent phase of steel is dissolved by electrolysis in a nonaqueous solvent (acetylacetone-methanol solution), and the residue (precipitates and inclusions) is extracted and separated using a filter with a pore size of 0.2 μm. . After separation, the amount of Zr contained in the solution is determined as Sol. The Zr content is defined as Insol. It was taken as the content of Zr.

量は、上記式(B1)及び式(B2)により求めた。 The amount of BF was determined by the above formula (B1) and formula (B2).

次に、鋼材から熱サイクル試験用の試験片を採取した。この試験片に入熱35kJ/mmの溶接(大入熱溶接)を再現した熱サイクルを付与した。具体的な熱サイクル条件としては、室温から1400℃まで加熱した後、1400℃で5秒間保持し、その後、粒内変態に関わる温度範囲である800℃から500℃までの温度範囲を1.0℃/秒の速度に制御して冷却した。
熱サイクルを付与した後の鋼材から、三個ずつVノッチ試験片を採取し、-40℃でシャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギー(vE-40)を測定した。なお、Vノッチ試験片は、JIS Z 2242:2005に記載されたVノッチ試験片に準じて作成した。また、シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242:2005に準拠して行った。
3個の試験片の吸収エネルギー(vE-40)の平均値が100J以上であり、3個の試験片の吸収エネルギー(vE-40)の最小値が50J以上であった場合を合格とした。
Next, a test piece for a thermal cycle test was taken from the steel material. This test piece was subjected to a thermal cycle that reproduced welding with a heat input of 35 kJ/mm (high heat input welding). Specific thermal cycle conditions include heating from room temperature to 1400°C, holding at 1400°C for 5 seconds, and then heating the temperature range from 800°C to 500°C, which is the temperature range related to intragranular transformation, to 1.0°C. Cooling was controlled at a rate of °C/sec.
Three V-notch test pieces were taken from the steel material after being subjected to thermal cycling, and a Charpy impact test was conducted at -40°C to measure the absorbed energy (vE -40 ). Note that the V-notch test piece was created according to the V-notch test piece described in JIS Z 2242:2005. Further, the Charpy impact test was conducted in accordance with JIS Z 2242:2005.
The test was passed if the average value of the absorbed energy (vE -40 ) of the three test pieces was 100 J or more, and the minimum value of the absorbed energy (vE -40 ) of the three test pieces was 50 J or more.

アレスト性の評価は、NK船級協会 鋼船規則検査要領 K編 付属書 K3.12.2-1.(2018年)の「脆性亀裂伝播停止靭性値Kca試験方法に関する検査要領」に準拠して行った。試験により、-10℃におけるアレスト靭性値Kcaを求めた。 The evaluation of arrestability is carried out in accordance with NK Classification Society Steel Ship Regulations Inspection Guidelines Part K Annex K3.12.2-1. (2018), “Inspection Guidelines for Brittle Crack Arrest Toughness Value Kca Test Method”. Through the test, the arrest toughness value Kca at -10°C was determined.

また、アレスト性の評価として、無延性遷移温度(NDT温度;Nil-Ductility-Transition Temperature)を求めた。NDT温度は、ASTM E208-06で規定された、NRL(Naval Research Laboratory)落重試験法に準拠して試験を行うことで求めた。試験片は、P-3タイプ(T:16mm、L:130mm、W:50mm)とし、鋼板の最表面を含むようにして、板厚方向に16mmの位置までを採取した。試験片は、圧延方向(L方向)に採取し、試験片の最表面にL方向に溶接ビードを設け、クラックスターターとして圧延方向に垂直な方向(C方向)に切り欠きを設けた。 In addition, as an evaluation of arrestability, the non-ductility-transition temperature (NDT temperature) was determined. The NDT temperature was determined by conducting a test in accordance with the NRL (Naval Research Laboratory) drop weight test method specified by ASTM E208-06. The test piece was a P-3 type (T: 16 mm, L: 130 mm, W: 50 mm), and was sampled up to a position of 16 mm in the thickness direction, including the outermost surface of the steel plate. A test piece was taken in the rolling direction (L direction), a weld bead was provided on the outermost surface of the test piece in the L direction, and a notch was provided as a crack starter in the direction perpendicular to the rolling direction (C direction).

更に、アレスト性の評価として、破面遷移温度(vTrs)を求めた。vTrsの評価は、JIS Z 2242:2005に準拠し、試験片はVノッチ試験片とし、試験片採取位置は鋼材の板厚tのt/4部を含むように採取した。 Furthermore, as an evaluation of arrestability, the fracture surface transition temperature (vTrs) was determined. The evaluation of vTrs was based on JIS Z 2242:2005, and the test piece was a V-notch test piece, and the test piece was taken at a position that included the t/4 part of the plate thickness t of the steel material.

-10℃におけるアレスト靭性値Kca-10℃が6000N/mm1.5以上、無延性遷移温度(NDT温度)が-60℃以下、破面遷移温度(vTrs)が-60℃以下をすべて満たす場合を合格とした。 Arrest toughness value Kca at -10°C: When -10°C is 6000N/mm 1.5 or more, non-ductility transition temperature (NDT temperature) is -60°C or less, and fracture surface transition temperature (vTrs) is -60°C or less. was passed.

引張強さTS及び降伏応力YPの評価は、JIS Z 2241:2011に準じて行った。試験片は1B号試験片とした。試験方法は永久伸び法とした。引張強さTSが510~720MPa、降伏応力YPが390~650MPaのものを合格とした。 Evaluation of tensile strength TS and yield stress YP was performed according to JIS Z 2241:2011. The test piece was a No. 1B test piece. The test method was the permanent elongation method. Those with a tensile strength TS of 510 to 720 MPa and a yield stress YP of 390 to 650 MPa were accepted.

表1A~表3Cに示すように、本発明例であるNo.1~25は、いずれも、優れた靭性及びアレスト性を有しており、また、機械的性質にも優れていた。 As shown in Tables 1A to 3C, No. 1, which is an example of the present invention. Nos. 1 to 25 all had excellent toughness and arrestability, and also had excellent mechanical properties.

一方、表1A~表3Cに示すように、比較例であるNo.26~37、40~47は、化学組成が本発明で規定される範囲を外れたので、靭性、アレスト性または機械的性質のいずれかが劣化した。 On the other hand, as shown in Tables 1A to 3C, comparative example No. Samples Nos. 26 to 37 and 40 to 47 had chemical compositions outside the range specified by the present invention, and therefore either toughness, arrestability, or mechanical properties were deteriorated.

また、No.38、39、48~77は、化学成分が本発明の成分範囲を満たしていたが、製造条件が本発明の条件を満足しなかった。そのため、No.38はSol.Zrが本発明を満足せず、No.39はBが本発明を満足しなかった。No.48~52は、(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が本発明の範囲を満足しなかった。No.53、65~70、72、74、77は、板厚の1/2部での主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率が本発明の範囲を満たさなかった。No.54、76は、ミクロ組織が本発明の範囲を満足しなかった。No.55~64、71は、板表面から1~5mmの位置における主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して15°以内の角度をなす{110}面の面積率が本発明の範囲を満足しなかった。No.73は、二次冷却における平均冷却速度が高すぎたため、ミクロ組織が本発明の範囲を満足しなかった。また、No.75は、二次冷却における冷却開始温度が高すぎたため、ミクロ組織が本発明の範囲を満足しなかった。 Also, No. Samples Nos. 38, 39, and 48 to 77 had chemical components that met the component range of the present invention, but manufacturing conditions did not satisfy the conditions of the present invention. Therefore, No. 38 is Sol. Zr did not satisfy the present invention, and No. In No. 39, BF did not satisfy the present invention. No. In samples No. 48 to No. 52, the number density of (Zr, B)-containing oxide particles did not satisfy the range of the present invention. No. 53, 65 to 70, 72, 74, and 77 are {110} planes that form an angle within 15° with respect to a vertical plane that is a plane perpendicular to the main rolling direction at 1/2 part of the plate thickness. The area ratio did not meet the scope of the present invention. No. Nos. 54 and 76 had microstructures that did not meet the scope of the present invention. No. 55 to 64 and 71 have the area ratio of the {110} plane that forms an angle of 15° or less with respect to the vertical plane that is a plane perpendicular to the main rolling direction at a position of 1 to 5 mm from the plate surface. The range was not satisfied. No. Sample No. 73 had a microstructure that did not meet the scope of the present invention because the average cooling rate in secondary cooling was too high. Also, No. Sample No. 75 had a microstructure that did not meet the scope of the present invention because the cooling start temperature in secondary cooling was too high.

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Claims (5)

質量%で、
C :0.040~0.160%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.70~2.50%、
P :0.030%以下、
S :0.008%以下、
Al:0.010%以下、
N :0.0010~0.0080%、
O :0.0005~0.0040%、
Nb:0.003~0.050%、
Ti:0.003~0.024%、
Zr:0.0007~0.0050%、
B :0.0003~0.0040%、
Ca、Mg及びREMの含有量の合計:0.0005%以下、
残部はFe及び不純物元素からなり、
Insol.Zr:0.0007~0.0040%、
Sol.Zr:0.0010%以下であり、
下記式(1)及び(2)で表されるBが0.0020%以下であり、
下記式(3)で表される炭素当量Ceqが、0.30%~0.55%であり、
面積率で5~70%のフェライトと、面積率で30%以上のベイナイトと、面積率で0~15%のパーライトと、面積率で0~5%のマルテンサイト・オーステナイト混合組織とを含有するミクロ組織を有し、
板表面から1~5mmの位置において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率が30~60%であり、
板厚の1/4部において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{100}面の面積率が10~40%であり、
板厚の1/2部において、主圧延方向に対して垂直な面である垂直面に対して、15°以内の角度をなす{110}面の面積率が40~70%であり、
5質量%以上のZrと0.1質量%以上のBと1質量%以上のOとを含む(Zr,B)含有酸化物粒子のうち、円相当直径が0.5μm以上である(Zr,B)含有酸化物粒子であって、Al組成が50質量%以下である(Zr,B)含有酸化物粒子の個数密度が、5~300個/mmである鋼材。
’=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811/14) …(1)
’>Bの場合B=B、0≦B’≦Bの場合B=B’、B’<0の場合B=0 …(2)
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 …(3)
ただし、式(1)及び式(2)中の、N、Ti、O及びBは、鋼中に含まれるN、Ti、O、Bの質量%での含有量であり、Insol.Zrは、酸不溶性Zrの質量%での含有量である。
また、式(3)中のC、Mn、Cr、Mo、V、Cu、及びNiは、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)であり、当該元素を含有しない場合は0を代入する。
In mass%,
C: 0.040-0.160%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.70-2.50%,
P: 0.030% or less,
S: 0.008% or less,
Al: 0.010% or less,
N: 0.0010 to 0.0080%,
O: 0.0005 to 0.0040%,
Nb: 0.003 to 0.050%,
Ti: 0.003 to 0.024%,
Zr: 0.0007 to 0.0050%,
B: 0.0003 to 0.0040%,
Total content of Ca, Mg and REM: 0.0005% or less,
The remainder consists of Fe and impurity elements,
Insol. Zr: 0.0007 to 0.0040%,
Sol. Zr: 0.0010% or less,
B F represented by the following formulas (1) and (2) is 0.0020% or less,
The carbon equivalent Ceq represented by the following formula (3) is 0.30% to 0.55%,
Contains ferrite with an area ratio of 5 to 70%, bainite with an area ratio of 30% or more, pearlite with an area ratio of 0 to 15%, and martensite-austenite mixed structure with an area ratio of 0 to 5%. has a microstructure,
At a position 1 to 5 mm from the plate surface, the area ratio of {110} planes forming an angle of 15° or less with respect to a vertical plane perpendicular to the main rolling direction is 30 to 60%,
In 1/4 part of the plate thickness, the area ratio of the {100} plane that forms an angle of 15° or less with respect to the vertical plane that is perpendicular to the main rolling direction is 10 to 40%,
In 1/2 part of the plate thickness, the area ratio of the {110} plane that forms an angle of 15° or less with respect to the vertical plane that is perpendicular to the main rolling direction is 40 to 70%,
Among (Zr, B)-containing oxide particles containing 5% by mass or more of Zr, 0.1% by mass or more of B, and 1% by mass or more of O, the equivalent circle diameter is 0.5 μm or more (Zr, B) A steel material in which the number density of (Zr, B) containing oxide particles having an Al 2 O 3 composition of 50% by mass or less is 5 to 300 pieces/mm 2 .
B F '=B-[N-{Ti-(O-Insol.Zr×(32/91.224))×(95.734/48)}×(14/47.867)]×(10.811 /14) …(1)
When B F '>B, B F = B; when 0≦B F '≦B, B F = B F '; when B F ' <0, B F =0...(2)
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15...(3)
However, N, Ti, O, and B in formulas (1) and (2) are the contents in mass% of N, Ti, O, and B contained in the steel, and Insol. Zr is the content in mass % of acid-insoluble Zr.
In addition, C, Mn, Cr, Mo, V, Cu, and Ni in formula (3) are the contents (mass%) of each element contained in the steel, and are set to 0 if the element is not contained. substitute.
更に、質量%で、
Cu:1.00%以下、
Ni:2.50%以下、
Cr:1.00%以下、
Mo:0.50%以下、
V :0.150%以下
からなる群から選択される1種または2種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の鋼材。
Furthermore, in mass%,
Cu: 1.00% or less,
Ni: 2.50% or less,
Cr: 1.00% or less,
Mo: 0.50% or less,
The steel material according to claim 1, characterized in that it contains one or more selected from the group consisting of V: 0.150% or less.
更に、質量%で、
W :1.00%以下、
Sn:0.50%以下
からなる群から選択される1種または2種を含有することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の鋼材。
Furthermore, in mass%,
W: 1.00% or less,
The steel material according to claim 1 or 2, characterized in that it contains one or two selected from the group consisting of Sn: 0.50% or less.
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の、鋼材の製造方法であって、
溶鋼に対して真空脱ガスを行い、前記溶鋼の溶存酸素濃度が0.0050%以下になってからZrを添加し、Zr添加から1.0~5.0分経過後にBを添加する精錬工程と、
前記精錬工程後の前記溶鋼に対して連続鋳造を行い鋳片とする際に、鋳片の表面温度が1200℃から900℃になるまでの平均冷却速度を、0.5℃/秒以下とする連続鋳造工程と、
前記連続鋳造後の前記鋳片を950~1200℃に加熱する加熱工程と、
前記加熱された前記鋳片を熱間圧延して鋼材とする熱間圧延工程と、を備え、
前記熱間圧延工程は、粗圧延工程と、一次冷却工程と、仕上圧延工程と、二次冷却工程とを順次行う工程であり、
前記粗圧延工程は、前記加熱工程で加熱した前記鋳片を、下記式(4)に示す再結晶温度Trex(℃)以上、1050℃以下の圧延温度で、累積圧下率10~75%で圧延する工程であり、
前記一次冷却工程は、冷却開始温度を、下記式(5)に示すAr℃以上、1050℃以下の範囲とし、冷却停止温度を、500℃以上、(Ar-30)℃以下(ただし、Arは下記式(5)で表される)の範囲とし、冷却開始から冷却停止までの平均冷却速度を、35~100℃/秒の条件で冷却する工程であり、
前記仕上圧延工程は、仕上圧延温度が750~850℃、圧延パス数4~15パス、圧延形状比の平均値を0.5~1.0、累積圧下率45~75%の条件で圧延する工程であり、
前記二次冷却工程は、冷却開始温度を(Ar-100)℃以上(ただし、Arは下記式(5)で表される)、下記式(4)に示す再結晶温度Trex(℃)未満の範囲とし、冷却停止温度を、0℃以上、600℃以下の範囲とし、冷却開始から冷却停止までの平均冷却速度を、2~15℃/秒の条件で冷却する工程であることを特徴とする、鋼材の製造方法。
Trex=-91900[Nb*]+9400[Nb*]+770 …(4)
Ar(℃)=910-310C+65Si-80Mn-20Cu-55Ni-15Cr-80Mo …(5)
[Sol.Nb]=(10(-6770/(T+273)+2.26))/(C+12/14×N) …(6)
ただし、式(4)中の[Nb*]は、式(6)で表される[Sol.Nb]と、鋼中のNb含有量(質量%)との関係が、Nb≧[Sol.Nb]の場合に[Nb*]=[Sol.Nb]とし、Nb<[Sol.Nb]の場合に[Nb*]=Nbとし、
式(5)~式(6)の元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)であり、当該元素を含有しない場合は0を代入し、
式(6)中のTは前記加熱工程における前記鋳片抽出時の前記鋳片の温度(℃)である。
A method for manufacturing a steel material according to any one of claims 1 to 3, comprising:
A refining process in which molten steel is vacuum degassed, Zr is added after the dissolved oxygen concentration of the molten steel becomes 0.0050% or less, and B is added 1.0 to 5.0 minutes after Zr addition. and,
When continuous casting is performed on the molten steel after the refining process to produce a slab, the average cooling rate until the surface temperature of the slab reaches from 1200°C to 900°C is 0.5°C/second or less. continuous casting process;
a heating step of heating the slab after the continuous casting to 950 to 1200°C;
a hot rolling step of hot rolling the heated slab into a steel material,
The hot rolling process is a process of sequentially performing a rough rolling process, a primary cooling process, a finish rolling process, and a secondary cooling process,
In the rough rolling step, the slab heated in the heating step is rolled at a rolling temperature of not less than a recrystallization temperature Trex (° C.) and not more than 1050° C., as shown in the following formula (4), at a cumulative reduction rate of 10 to 75%. It is a process of
In the primary cooling step, the cooling start temperature is in the range of Ar 3 °C or more and 1050 °C or less as shown in the following formula (5), and the cooling stop temperature is in the range of 500 °C or more and (Ar 3 -30) °C or less (however, Ar3 is a range expressed by the following formula (5)), and the average cooling rate from the start of cooling to the stop of cooling is a process of cooling under conditions of 35 to 100 ° C / sec,
In the finish rolling process, rolling is performed at a finish rolling temperature of 750 to 850°C, a rolling pass number of 4 to 15, an average rolling shape ratio of 0.5 to 1.0, and a cumulative reduction rate of 45 to 75%. It is a process,
In the secondary cooling step, the cooling start temperature is set to (Ar 3 -100)°C or higher (Ar 3 is represented by the following formula (5)), and the recrystallization temperature Trex (°C) shown in the following formula (4) is set. The cooling stop temperature is in the range of 0°C or more and 600°C or less, and the average cooling rate from the start of cooling to the end of cooling is 2 to 15°C/sec. A method of manufacturing steel materials.
Trex=-91900[Nb*] 2 +9400[Nb*]+770...(4)
Ar 3 (℃)=910-310C+65Si-80Mn-20Cu-55Ni-15Cr-80Mo...(5)
[Sol. Nb]=(10 (-6770/(T+273)+2.26) )/(C+12/14×N) …(6)
However, [Nb*] in formula (4) is [Sol. Nb] and the Nb content (mass%) in the steel is Nb≧[Sol. Nb], then [Nb*]=[Sol. Nb] and Nb<[Sol. Nb], set [Nb*]=Nb,
The element symbols in formulas (5) to (6) are the content (mass%) of each element contained in the steel, and if the element is not contained, 0 is substituted,
T in formula (6) is the temperature (° C.) of the slab at the time of extracting the slab in the heating step.
前記二次冷却工程後に、350~650℃の範囲に加熱する焼き戻し工程を行うことを特徴とする、請求項4に記載の鋼材の製造方法。 5. The method for manufacturing a steel material according to claim 4, further comprising performing a tempering step of heating to a temperature in the range of 350 to 650° C. after the secondary cooling step.
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