KR20130125822A - Thick steel sheet having superior fatigue resistance properties in direction of sheet thickness, method for producing same, and fillet welded joint using said thick steel sheet - Google Patents

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Abstract

압력 용기 등의 용접 강 구조물용으로서 적합한, 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판 및 그의 제조 방법, 그 후강판을 이용한 필렛 용접 조인트를 제공한다. 구체적으로는, 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 판두께 방향에 직각이 되는 압축 잔류 응력이 100㎫ 이상이고, 바람직하게는 질량%로, C: 0.03∼0.15%, Si: 1.0% 이하, Mn: 1.0∼2.0%를 포함하고, 추가로 Ti: 0.005∼0.05%, Nb: 0.001∼0.05%의 1종 또는 2종, Al: 0.1% 이하 추가로, Cu, Ni, Cr, Mo, V, W, Zr, Ca, B 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 조성으로 하는 후강판 및 그의 제조 방법, 그 후강판을 이용한 필렛 용접 조인트이다. Provided are a thick steel sheet excellent in fatigue resistance in a plate thickness direction, a method for producing the same, and a fillet welded joint using the thick steel sheet, suitable for welded steel structures such as pressure vessels. Specifically, the compressive residual stress at right angles to the plate thickness direction is 100 MPa or more in a range of up to 4 mm in the plate thickness direction from both or one side of the rolled surface of the steel sheet, preferably in mass%, C: 0.03% to 0.15%, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0% to 2.0%, further including Ti: 0.005% to 0.05%, Nb: 0.001% to 0.05%, one or two kinds, and Al: 0.1% or less. And a thick steel sheet having a composition containing at least one of Cu, Ni, Cr, Mo, V, W, Zr, Ca, and B, and a method for producing the same, and a fillet weld joint using the thick steel sheet.

Description

판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판 및 그의 제조 방법, 그 후강판을 이용한 필렛 용접 조인트{THICK STEEL SHEET HAVING SUPERIOR FATIGUE RESISTANCE PROPERTIES IN DIRECTION OF SHEET THICKNESS, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND FILLET WELDED JOINT USING SAID THICK STEEL SHEET}THICK STEEL SHEET HAVING SUPERIOR FATIGUE RESISTANCE PROPERTIES IN DIRECTION OF SHEET THICKNESS, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND FILLET WELDED JOINT USING SAID THICK STEEL SHEET}

본 발명은, 선박(ships), 해양 구조물(marine structure), 교량(bridge), 건축물(construction), 압력 용기(pressure vessel) 등의 용접 강 구조물(welded steel structure)용으로서 적합한 판두께 방향의 내피로 특성(fatigue resistandce)이 우수한 후강판(steel plate) 및 그의 제조 방법, 그 후강판을 이용한 필렛 용접 조인트에 관한 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to plate thickness endothelium suitable for welded steel structures, such as ships, marine structures, bridges, constructions, pressure vessels, and the like. The present invention relates to a steel plate excellent in fatigue resistance and a manufacturing method thereof, and a fillet welded joint using the thick steel plate.

선박, 해양 구조물, 교량, 건축물, 압력 용기 등의 용접 강 구조물에 사용되는 강판은, 강도(strength), 인성(toughness) 등의 기계적 성질(mechanical property)이나 용접성(weldability)이 우수한 것은 물론이지만, 가동시에 있어서의 정상(定常)의 반복 하중(steady cyclic load)이나, 바람(wind), 지진(earthquake) 등의 진동에 기인하는 비(非)정상의 반복 하중(unsteady cyclic load)에 대해서도, 구조물의 구조 안전성(structural safety)을 확보할 수 있는 특성을 갖는 것이 요구된다. 특히 최근에는, 강판에 대하여, 내피로 특성이 우수한 것이 강하게 요구되고 있다. Steel sheets used in welded steel structures such as ships, offshore structures, bridges, buildings, pressure vessels, etc., of course, are excellent in mechanical properties such as strength and toughness or weldability, Also for a steady cyclic load at the time of operation, or an unsteady cyclic load resulting from vibrations such as wind and earthquake. It is required to have a characteristic that can ensure the structural safety of the structure. Especially in recent years, it is strongly requested | required that the steel plate is excellent in fatigue resistance.

용접 강 구조물에서는, 용접 지단부(止端部) 등에 다수의 응력 집중부가 존재하지만, 용접 지단부에는 응력이 집중되기 쉽고, 또한, 인장의 잔류 응력도 작용하기 때문에, 반복 하중이 작용한 경우에는, 용접 지단부(weld toe)로부터 피로 균열(fatigue crack)이 발생하기 쉬워, 용접 지단부가 피로 균열의 발생원이 되는 일이 많다. In a welded steel structure, a large number of stress concentration portions exist in the weld end portion, but the stress tends to concentrate on the weld end portion, and the residual stress in tension also acts. Fatigue cracks are likely to occur from the weld toe, and the weld toe is often a source of fatigue cracks.

이러한 피로 균열의 발생을 방지하기 위해, 지단부 형상의 개선이나, 압축의 잔류 응력(compressive residual stress)의 도입 등의 방책이 알려져 있다. 그러나, 용접 강 구조물에는 다수의 용접 지단부가 존재하기 때문에, 용접 지단부마다, 상기한 피로 균열의 발생을 방지하는 방책을 실행하는 것은, 막대한 노력과 시간을 필요로 하며, 시공 공수의 증가나, 시공 비용의 상승을 초래한다. In order to prevent the occurrence of such fatigue cracks, measures such as improvement of the shape of the end portion and introduction of compressive residual stress are known. However, since many weld edges exist in a welded steel structure, implementing measures to prevent the occurrence of fatigue cracks for each weld edge requires enormous effort and time, and increases the number of construction times, It leads to an increase in construction cost.

그래서, 이러한 피로 균열의 발생을 방지하는 방책을 대신하여, 사용하는 강판 자체의 내피로 특성을 향상시켜, 용접 강 구조물의 내피로 특성의 향상을 도모하는 것이 생각되고 있다. 강판 자체의 내피로 특성을 향상시킴으로써, 피로 균열의 성장이 억제되어, 용접 강 구조물의 피로 수명(fatigue life)의 연장이 가능해진다. Therefore, it is thought that the fatigue resistance of the steel plate itself to be used is improved, and the fatigue resistance of a welded steel structure can be improved instead of the measure which prevents generation of such a fatigue crack. By improving the fatigue resistance of the steel sheet itself, the growth of fatigue cracks is suppressed and the fatigue life of the welded steel structure can be extended.

이러한 요망에 대하여, 예를 들면 특허문헌 1에서는, 강판 압연 방향으로 연재되는 줄무늬 형상의 제2상(相)이 모상(母相) 내에 5∼50%의 면적률로 산재하는 미시 조직(microstructure)을 갖고, 제2상의 경도(hardness) HV가 모상의 경도 HV보다 30% 이상 높은, 내피로 균열 진전 특성(fatigue crack propagation properties)이 양호한 강판이 제안되고 있다. With respect to such a request, for example, in Patent Document 1, a microstructure in which a stripe-shaped second phase extending in the steel sheet rolling direction is interspersed at an area ratio of 5 to 50% in the mother phase is present. to have, a has a hardness (hardness) H V is high, crack propagation properties in the endothelial than 30% than the hardness H V of the parent phase (fatigue crack propagation properties) is good on the second steel plate is proposed.

특허문헌 1에 기재된 기술은, 모상 중에, 경도가 높은 제2상을 분산시키고, 피로 균열이 단단한 제2상 부근에 도달하면 균열의 전파가 대폭으로 지연되는 현상에 의해, 강판의 내피로 균열 전파 특성을 향상시키는 것으로, 제2상의 애스펙트비(aspect ratio)를 4 이상으로 하는 것이 바람직하다고 하고 있다. 이러한 강판을, 표면으로부터 피로 균열이 발생하여 전파되는 대형 구조물에 사용하면, 특별한 배려를 필요로 하지 않고, 높은 피로 균열 전파 저지 특성을 대형 구조물에 부여 가능하다는 것이 기재되어 있다. The technique described in Patent Literature 1 disperses the second phase having a high hardness in the mother phase, and when the fatigue crack reaches the hard second phase, the propagation of the crack is significantly delayed. It is said that it is preferable to make the aspect ratio of a 2nd phase into four or more by improving a characteristic. It is described that when such a steel sheet is used for a large structure in which fatigue cracks are generated and propagated from the surface, high fatigue crack propagation preventing properties can be given to the large structure without requiring special consideration.

또한, 용접 조인트 중에서는, 모서리 돌림 용접(box arc weld), 십자 용접(cruciform arc weld), 커버 플레이트 용접(cover plate weld), 스터드 용접(stud weld) 등의 필렛 용접 조인트(fillet welded joint)의 피로 강도(fatigue strength)가 가장 낮은 것이 알려지고, 특히 최근의 대형 콘테이너선(container vessels) 등에 적용되는 극후강판(heavy gauge steel)의 필렛 용접 조인트에 있어서의 피로 강도의 개선이 긴급한 과제(urgent issue)로 여겨지고 있다. 필렛 용접 조인트의 경우, 용접 지단부로부터 발생한 피로 균열은 판두께 방향으로 진전하기 때문에 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 강판을 이용하는 것이 조인트로서의 내피로 특성을 향상시키기 위해 유효하다. Among the weld joints, fillet welded joints such as box arc welds, cruciform arc welds, cover plate welds, stud welds, etc. It is known that the fatigue strength is the lowest, and the improvement of the fatigue strength in fillet welded joints of heavy gauge steel, especially for recent large container vessels, is urgent issue. It is considered). In the case of a fillet welded joint, fatigue cracks generated from the welded edges are advanced in the plate thickness direction, and therefore, it is effective to use a steel sheet having excellent fatigue resistance in the plate thickness direction to improve the fatigue resistance as a joint.

또한, 특허문헌 2에는, 질량%로, C: 0.015∼0.20%, Si: 0.05∼2.0%, Mn: 0.1∼2.0%, P: 0.05% 이하, S: 0.02% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지며, X선으로 측정한 판두께 방향의 (200)회절 강도비(diffracted intensity ratio)가 2.0∼15.0이고, 또한 회복 페라이트립(粒)(recovery ferrite grain) 또는 재결정 페라이트립(recrystallized ferrite grain)의 면적률(area ratio)이 15∼40%인, 판두께 방향의 피로 균열 전파 속도(fatigue crack growth rate)가 낮은 후강판이 기재되어 있다. Further, Patent Document 2 contains, in mass%, C: 0.015 to 0.20%, Si: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, P: 0.05% or less, and S: 0.02% or less, and the balance Fe and It is composed of unavoidable impurities, and has a (diffracted intensity ratio) of 2.0 to 15.0 in the plate thickness direction measured by X-ray, and is also a recovery ferrite grain or recrystallized ferrite grain ( A thick steel sheet having a low fatigue crack growth rate in the plate thickness direction, in which the area ratio of recrystallized ferrite grains is 15 to 40%, is described.

특허문헌 3에는, 강판을 퀀칭, 노말라이징 등의 오프라인 열처리, 혹은, 직접 퀀칭, 가속 냉각 등의 온라인 열처리를 행한 후, Ac1점 이하의 온도에서 템퍼링을 행하고, 그 후의 냉각하는 경우에, 냉각 과정에 있어서의 강판 표면과 강판 판두께 중심부의 온도차의 최대값을 200℃ 이상으로 하는 강제 냉각을 행함으로써, 강판 표면에 압축 잔류 응력이 부여되어, 우수한 피로 강도의 강판이 얻어진다고 되어 있다. Patent Literature 3 discloses a cooling process in which the steel sheet is tempered at a temperature equal to or lower than Ac1 point after performing an on-line heat treatment such as quenching and normalizing, or an on-line heat treatment such as direct quenching or accelerated cooling. By performing forced cooling to set the maximum value of the temperature difference between the steel sheet surface and the steel sheet sheet thickness center in the range of 200 ° C. or more, compressive residual stress is imparted to the steel sheet surface to obtain a steel sheet having excellent fatigue strength.

일본공개특허공보 평7-90478호Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-90478 일본공개특허공보 평8-199286호Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-199286 일본공개특허공보 평6-100947호Japanese Patent Laid-Open No. 6-100947

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 피로 균열 전파 속도를 낮게 하고, 피로 균열의 전파를 현저하게 지체시키기 위해, 모상에 비하여 제2상의 경도를 높게 하고, 추가로 경질(硬質)인 제2상을 다량으로 분산시킬 필요가 있다. 이 때문에, 강판의 연성(ductility), 인성의 저하가 현저해진다는 문제가 발생한다. 강판의 연성, 인성의 저하는, 다량의 합금 원소의 함유로 방지할 수 있는 경우도 있지만, 다량의 합금 원소의 함유는, 재료 비용의 상승을 초래한다는 문제를 피할 수 없다. However, in the technique described in Patent Literature 1, in order to lower the fatigue crack propagation rate and retard the propagation of the fatigue crack remarkably, the hardness of the second phase is higher than that of the mother phase, and the hard second phase is further. It is necessary to disperse a large amount. For this reason, the problem that the fall of the ductility and toughness of a steel plate becomes remarkable arises. Although the fall of the ductility and toughness of a steel plate can be prevented by containing a large amount of alloying elements, the problem that containing a large amount of alloying elements raises a material cost cannot be avoided.

또한, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 판두께 방향의 (200)회절 강도비를 2.0 이상으로 하고, 즉, (100)면이 판면에 평행하게 구비된 집합 조직(texture)을 발달시키고, 피로 균열 선단(fatigue crack tip)에서 여러 가지의 슬립계(slip system)를 활동시켜 전위(dislocation)끼리의 간섭(interference)을 발생시키고, 균열의 전파를 억제하여 판두께 방향의 피로 균열 전파 속도를 낮게 하고 있다. 그러나, (100)면은 벽개면(cleavage plane)이며, 판면에 평행하게 (100)면이 구비된 후강판에서는, 판두께 방향의 인성이 열화한다는 문제를 남기고 있었다. In addition, in the technique described in Patent Literature 2, the (200) diffraction intensity ratio in the plate thickness direction is set to 2.0 or more, that is, the (100) plane develops textures provided parallel to the plate surface, and fatigue cracking occurs. Various slip systems are activated at the fatigue crack tip to generate interference between dislocations, and the propagation of cracks is suppressed to reduce the propagation rate of fatigue cracks in the plate thickness direction. have. However, the (100) plane is a cleavage plane, and the thick steel plate provided with the (100) plane parallel to the plate surface has left a problem that the toughness in the plate thickness direction deteriorates.

또한, 특허문헌 1, 2에 기재된 기술은, 피로 균열 전파 속도는 저감되지만, 피로 균열 발생 수명을 포함한 토털(total)의 피로 수명은 현저하게는 증가하지 않는다는 근본적인 문제를 갖고 있었다. Moreover, although the technique of patent documents 1 and 2 reduces the fatigue crack propagation speed | rate, there existed a fundamental problem that the fatigue life of the total including fatigue crack generation life does not remarkably increase.

전술한 바와 같이, 특허문헌 1, 2에 기재된 내피로 특성이 우수한 후강판은 용접 구조물용으로서는, 비용이나 성능면에서 개선해야 할 여지가 있으며, 한편, 필렛 용접 조인트의 제작에 있어서도, 조인트로서의 내피로 특성을 향상하는 용접법은 분명하게 되어 있지 않다. As described above, the thick steel sheet excellent in fatigue resistance characteristics described in Patent Literatures 1 and 2 has room to be improved in terms of cost and performance for welded structures. The welding method for improving furnace characteristics is not clear.

또한, 특허문헌 3에 기재된 기술에서는, 강판 표면에 압축 잔류 응력을 부여하는 데에, 템퍼링 처리가 필수이며, 생산성이 좋은 압연 그대로의 강판 제공이 불가능하다는 문제를 남기고 있었다. Moreover, in the technique of patent document 3, in order to give a compressive residual stress to the steel plate surface, tempering process is essential and it has left the problem that it is impossible to provide a steel plate as it is with high productivity.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 유리하게 해결하여, 용접 강 구조물용으로서 적합한 강도와 인성을 구비한, 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to advantageously solve such problems of the prior art and to provide a thick steel sheet excellent in fatigue resistance in the plate thickness direction having a suitable strength and toughness for welded steel structures and a method of manufacturing the same. .

또한, 본 발명은 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판을 이용한 필렛 조인트로 내피로 특성이 우수한 필렛 용접 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a fillet welded joint having excellent fatigue resistance as a fillet joint using a thick steel plate excellent in fatigue resistance in the plate thickness direction.

본 발명자들은, 강판의 연성·인성의 저하 및 판두께 방향의 인성 저하를 수반하는 일 없이, 생산성이 좋은 압연 그대로 피로 특성을 향상시키기 위해, 강판의 내부 잔류 응력에 착목하여 예의 연구를 거듭하여, 이하의 지견을 얻었다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earnestly researched in consideration of the internal residual stress of a steel plate, in order to improve a fatigue characteristic as it is, with a productive rolling, without accompanying the fall of the ductility and toughness of a steel plate, and the fall of the toughness of a sheet thickness direction, The following findings were obtained.

(1) 판두께 방향의 피로 특성은, 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 판두께 방향에 직각이 되는 압축 잔류 응력을 100㎫ 이상으로 함으로써, 향상된다. (1) The fatigue property in the plate thickness direction is improved by setting the compressive residual stress perpendicular to the plate thickness direction to be 100 MPa or more in the range from both sides or one side of the rolled surface of the steel sheet to 4 mm in the plate thickness direction. do.

(2) 상기 압축 잔류 응력을 구비한 강판은, 판두께 중앙부의 온도를 (Ar3점+50)℃ 이상으로 하여 누적 압하율 30% 이상의 열간 압연을 행하고, 그 후, 3℃/s이상의 냉각 속도로 350℃ 이하까지 냉각하면 압연 그대로(템퍼링 처리 없이) 제조 가능하다. (2) The steel sheet provided with the compressive residual stress is subjected to hot rolling with a cumulative reduction ratio of 30% or more with the temperature of the plate thickness center portion at (Ar 3 point + 50) ° C or higher, and thereafter at a cooling rate of 3 ° C / s or more. If it cools to 350 degrees C or less, it can be manufactured as it is by rolling (without tempering treatment).

또한, (3) 본 발명은, 판두께: 50㎜ 이상의 강판을 대상으로 하며, 「내피로 특성이 우수했다」란, 도 1에 나타내는 치수 형상의 3점 굽힘 피로 시험편을 이용하여, 응력비가 0.1이 되는 조건으로 피로 시험을 실시하여, 판두께 방향의 피로 수명을 구하고, 응력 범위 340㎫에서의 피로 수명이 200만회 이상인 경우로 한다. In addition, (3) this invention applies to the steel plate of 50 mm or more of plate | board thickness, and is "excellent in fatigue-proof property", and stress ratio is 0.1 using the three-point bending fatigue test piece of the dimensional shape shown in FIG. A fatigue test is performed under such conditions to determine the fatigue life in the plate thickness direction, and the fatigue life in the stress range of 340 MPa is 2 million times or more.

또한, (4) 강판의 판두께 방향과 직각 방향의 압축 잔류 응력을, 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 100㎫ 이상으로 하는 것도 유효하다. (4) It is also effective to set the compressive residual stress in the direction perpendicular to the sheet thickness direction of the steel sheet to 100 MPa or more in the range from both or one side of the rolled surface of the steel sheet to 4 mm in the sheet thickness direction.

또한, (5) 필렛 용접 조인트 제작시의 용접 입열과 적층 수를 제한하는 것이, 필렛 용접부의 피로 강도를 향상시키는 데에 유효하다. In addition, (5) limiting the welding heat input and the number of laminations during the production of the fillet welded joint is effective for improving the fatigue strength of the fillet welded portion.

또한, 본 발명은 판두께 50㎜ 이상의 후강판의 필렛 용접 조인트를 대상으로 한다. 판두께 50㎜ 미만에서는, 판두께 효과에 의한 피로 강도의 저하는 그다지 현저하지 않으며, 또한, 과거의 많은 피로 시험 데이터베이스에 기초한 각종 피로 설계 곡선에 준거하면, 본 발명을 이용하지 않아도 내피로 안전성은 확보된다. 「내피로 특성이 우수했다」란, 도 1에 나타내는 치수 형상의 절결을 낸 3점 굽힘 필렛 용접 조인트 피로 시험편을 이용하여, 응력비가 0.1이 되는 조건으로 피로 시험을 실시하여, 판두께 방향의 피로 수명을 구하고, 응력 범위 340㎫에서의 피로 수명이 25만회 이상인 경우로 한다. In addition, the present invention is directed to a fillet welded joint of a thick steel sheet having a plate thickness of 50 mm or more. If the plate thickness is less than 50 mm, the fatigue strength due to the plate thickness effect is not so remarkable, and, based on various fatigue design curves based on many fatigue test databases in the past, fatigue resistance is not required even if the present invention is not used. Secured. "Excellent fatigue resistance" means a fatigue test under the condition that the stress ratio is 0.1 using a three-point bent fillet welded joint fatigue test piece in which the dimensional shape shown in FIG. 1 is cut out, and the fatigue in the plate thickness direction is performed. It is assumed that the service life is obtained and the fatigue life in the stress range of 340 MPa is 250,000 times or more.

본 발명은, 얻어진 지견에, 추가로 검토를 더하여 완성된 것이며, 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다. The present invention has been completed by further examining the obtained knowledge, that is, the gist of the present invention is as follows.

(1) 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 판두께 방향에 직각이 되는 압축 잔류 응력이 100㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판.(1) The compressive residual stress at right angles to the plate thickness direction is 100 MPa or more in the range from both sides or one side of the rolled surface of the steel sheet to the plate thickness direction, wherein the fatigue resistance in the plate thickness direction is Excellent thick steel plate.

(2) 상기 후강판이, 질량%로, C: 0.03∼0.15%, Si: 1.0% 이하, Mn: 1.0∼2.0%를 포함하고, 추가로 Ti: 0.005∼0.05%, Nb: 0.001∼0.05%의 1종 또는 2종, N: 0.0035∼0.0075%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 후강판.(2) The thick steel sheet contains, in mass%, C: 0.03 to 0.15%, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0 to 2.0%, and further Ti: 0.005 to 0.05% and Nb: 0.001 to 0.05%. The thick steel plate as described in (1) containing 1 or 2 types of, N: 0.0035 to 0.0075%, and having a composition which consists of remainder Fe and an unavoidable impurity.

(3) 또한, 질량%로, Cu: 0.01∼0.5%, Ni: 2.0% 이하, Cr: 0.01∼0.5%, Mo: 0.01∼0.5%, V: 0.001∼0.1%, W: 0.5% 이하, Zr: 0.5% 이하, Ca: 0.0005∼0.0030%, B: 0.0005∼0.0020%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 조성으로 하는 것을 특징으로 하는 (2)에 기재된 후강판.(3) Further, in mass%, Cu: 0.01 to 0.5%, Ni: 2.0% or less, Cr: 0.01 to 0.5%, Mo: 0.01 to 0.5%, V: 0.001 to 0.1%, W: 0.5% or less, Zr : 0.5% or less, Ca: 0.0005 to 0.0030%, B: 0.0005 to 0.0020% The steel plate as described in (2) characterized by the composition containing 1 type, or 2 or more types.

(4) 또한, 질량%로, Al: 0.1% 이하를 함유하는 조성으로 하는 것을 특징으로 하는 (2) 또는 (3)에 기재된 후강판.(4) Moreover, the thick steel sheet as described in (2) or (3) characterized by the composition which contains Al: 0.1% or less by mass%.

(5) (2) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 갖는 강 소재를, 1000∼1250℃의 온도로 가열 후, 판두께 중앙부가 (Ar3점+50)℃ 이상이 되는 온도역에서 누적 압하율 30% 이상의 열간 압연을 행하고, 그 후, 3℃/s 이상의 냉각 속도로 350℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판의 제조 방법.(5) After heating the steel material which has a chemical component in any one of (2)-(4) at the temperature of 1000-1250 degreeC, it accumulates in the temperature range where a plate thickness center part becomes (Ar3 point +50) degreeC or more. A hot-rolling sheet having an excellent fatigue resistance in the plate thickness direction, characterized by performing hot rolling with a reduction ratio of 30% or more and then cooling to 350 ° C or lower at a cooling rate of 3 ° C / s or more.

(6) 판두께 50㎜ 이상의 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판의 필렛부를, 입열 30kJ/㎝ 이하, 3층 6패스 이하의 적층으로 용접하는 것을 특징으로 하는, 피로 강도가 우수한 필렛 용접 조인트.(6) Fillet welding excellent in fatigue strength characterized by welding a fillet portion of a thick steel sheet having excellent fatigue resistance in a plate thickness direction of 50 mm or more in a laminate having a heat input of 30 kJ / cm or less and three layers of six passes or less. Joint.

(7) 상기 판두께 50㎜ 이상의 후강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 판두께 방향과 직각 방향의 압축 잔류 응력이 100㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 피로 강도가 우수한 필렛 용접 조인트.(7) The compressive residual stress in the direction perpendicular to the plate thickness direction is 100 MPa or more in the range from the both sides or the one side of the rolled surface of the thick steel plate having a plate thickness of 50 mm or more to 4 mm in the plate thickness direction. Fillet welded joint with excellent fatigue strength as described in 6).

본 발명에 의하면, 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 판두께 50㎜ 이상의 후강판을 연성, 인성을 손상시키지 않고, 용이하게, 게다가 염가로 제조할 수 있어, 산업상 각별한 효과를 나타낸다.According to the present invention, a thick steel sheet having a plate thickness of 50 mm or more having excellent fatigue resistance in the plate thickness direction can be easily and inexpensively manufactured without impairing the ductility and toughness, and exhibits an excellent industrial effect.

또한, 본 발명에 의하면, 피로 강도가 특별히 문제가 되는 판두께 50㎜ 이상의 후강판의 필렛 용접부의 피로 특성을 용접 구조물로서의 연성, 인성을 구비한 후강판을 이용하여 용이하게, 또한 염가로 향상할 수 있어, 산업상 각별한 효과를 나타낸다. According to the present invention, the fatigue properties of the fillet welded portion of a thick steel plate having a thickness of 50 mm or more, in which fatigue strength is a particular problem, can be easily and inexpensively improved by using a thick steel sheet having ductility and toughness as a welding structure. It is possible to show a special industrial effect.

도 1은 피로 시험에 사용하는 3점 굽힘 시험편의 치수 형상을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 피로 시험에 사용하는 절결을 낸 3점 굽힘 필렛 용접 조인트 피로 시험편의 치수 형상을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은 필렛 용접 조인트에 적용하는 후강판의 판두께 방향 단면(斷面)에 있어서의, 진전하는 피로 균열 선단에서의 슬립의 발생 상황을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는 필렛 용접 조인트의 용접 조건을 설명하는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows schematically the dimensional shape of the 3-point bending test piece used for a fatigue test.
It is explanatory drawing which shows schematically the dimensional shape of the notched three-point bending fillet weld joint fatigue test piece used for a fatigue test.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a state of occurrence of slip at the leading edge of fatigue cracking in the plate thickness direction cross section of the thick steel sheet applied to the fillet weld joint. FIG.
It is a figure explaining the welding conditions of a fillet weld joint.

(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for carrying out the invention)

이하, 본 발명에서 규정하는 강판의 압축 잔류 응력, 바람직한 성분 조성, 제조 조건에 대해서 설명한다. Hereinafter, the compressive residual stress, preferable component composition, and manufacturing conditions of the steel plate prescribed | regulated by this invention are demonstrated.

[강판의 압축 잔류 응력][Compressive residual stress of steel sheet]

본 발명에 따른 후강판은, 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 판두께 방향에 직각이 되는, 100㎫ 이상의 압축 잔류 응력을 구비한다. The thick steel sheet according to the present invention has a compressive residual stress of 100 MPa or more that is perpendicular to the plate thickness direction in a range of up to 4 mm in the plate thickness direction from both or one side of the rolled surface of the steel sheet.

용접 구조물의 제작에 있어서 강판 표면부로의 임시부착(假付) 용접 혹은 타상(dent) 등을 피할 수 없고, 강판의 극히 표리면부에 있어서는 압축 잔류 응력이 손상되기 때문에, 100㎫ 이상의 압축 잔류 응력이 존재하는 범위를 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜로 한다. In the production of a welded structure, temporary adhesion welding to a steel plate surface part or a dent cannot be avoided, and the compressive residual stress is damaged at the very front and back surfaces of the steel plate. The range which exists is made into 4 mm in the plate | board thickness direction from the both sides or one side of the rolling surface of a steel plate.

한편, 압축 잔류 응력의 범위가 표면으로부터 4㎜를 초과하여 판두께의 내부에까지 확대되면, 내부 응력의 밸런스로부터 피로 균열이 발생하는 표면부 부근의 압축 잔류 응력이 작아지기 때문에, 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위로 한다. On the other hand, if the range of the compressive residual stress exceeds 4 mm from the surface to the inside of the plate thickness, the compressive residual stress in the vicinity of the surface portion where the fatigue crack occurs due to the balance of the internal stress decreases, so that the rolling surface of the steel sheet It is set as the range to 4 mm in a plate thickness direction from both sides or one side.

상기 범위 내에 있어서의 판두께 방향에 직각 방향의 압축 잔류 응력은 100㎫ 이상으로 한다. 피로 균열의 전파 억제에는, 균열면과 직각 방향으로 압축 응력을 작용시키는 것이 유효하다. 본 발명은 판두께 방향에 전파되는 균열을 대상으로 하기 때문에, 압축 잔류 응력의 압축 방향을 판두께 방향과 직각 방향으로 한다. The compressive residual stress in the direction perpendicular to the plate thickness direction within the above range is 100 MPa or more. To suppress the propagation of fatigue cracks, it is effective to apply compressive stress in a direction perpendicular to the crack surface. In the present invention, since the crack propagates in the plate thickness direction, the compression direction of the compressive residual stress is a direction perpendicular to the plate thickness direction.

압축 잔류 응력이 100㎫ 미만에서는, 피로 균열 전파 속도는 저감되기는 하지만, 피로 수명의 향상으로 이어질 만큼 현저한 효과는 얻어지지 않기 때문에, 100㎫ 이상으로 한다. 또한, 보다 바람직하게는, 150㎫ 이상이다. 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위를 초과하는 강판 내의 판두께 방향으로 직각 방향의 압축 잔류 응력에 대해서는 특별히 규정하지 않지만, 통상, 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위 내보다 작은 크기가 된다. If the compressive residual stress is less than 100 MPa, the fatigue crack propagation speed is reduced, but since the remarkable effect is not obtained so as to lead to the improvement of the fatigue life, the compressive stress is set to 100 MPa or more. Moreover, More preferably, it is 150 Mpa or more. The compressive residual stress in the direction perpendicular to the plate thickness direction in the plate thickness direction exceeding the range up to 4 mm in the plate thickness direction from both sides or one side of the rolled surface of the steel sheet is not particularly specified, but is usually 4 mm in the plate thickness direction. It will be smaller in size.

본 발명에 따른 후강판에 용접 강 구조물용으로서의 강도와 인성(인장 강도 TS: 490㎫ 이상, 판두께 1/4 채취의 샤르피 충격값으로서 ―40℃에 있어서의 흡수 에너지: 100J 이상)을 겸비시키기 위한, 바람직한, 성분 조성과 제조 조건은 이하와 같다. Combine the strength and toughness (tensile strength TS: 490 Mpa or more, absorption energy at -40 degreeC as -40 degreeC as Charpy impact value of 1/4 plate | board thickness collection) to the thick steel plate which concerns on this invention. Preferred preferred component compositions and production conditions are as follows.

[성분 조성] 설명에 있어서 %는 질량%로 한다. [Component Composition] In the description,% is made by mass%.

C: 0.03∼0.15%C: 0.03-0.15%

C는, 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이며, 소망하는 고강도를 확보하기 위해서는, 0.03% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.15%를 초과하여 함유하면, 용접 열 영향부 인성이 저하된다. 이 때문에, C는 0.03∼0.15%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. C is an element having the effect of increasing the strength of the steel, and in order to secure a desired high strength, it is preferable to contain 0.03% or more, but when it contains more than 0.15%, the weld heat affected zone toughness decreases. For this reason, it is preferable to limit C to 0.03 to 0.15% of range.

Si: 1.0% 이하 Si: 1.0% or less

Si는, 탈산제로서 작용함과 함께, 고용(固溶)하여 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 1.0%를 초과하는 함유는, 용접 열 영향부 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Si는 1.0% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.50% 이하이다.  Si is an element having a function of acting as a deoxidizer and increasing the strength of steel by solid solution. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.01% or more. On the other hand, containing exceeding 1.0% reduces the toughness of weld heat affected part. For this reason, it is preferable to limit Si to 1.0% or less. Moreover, More preferably, it is 0.50% or less.

Mn: 1.0∼2.0%Mn: 1.0 to 2.0%

Mn은, 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이며, 소망하는 고강도를 확보하기 위해서는, 1.0% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 2.0%를 초과하여 함유하면, 모재 인성의 저하가 우려된다. 이 때문에, Mn은 1.0∼2.0%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.9∼1.60%이다. Mn is an element having the effect of increasing the strength of the steel, and in order to secure the desired high strength, it is preferable to contain 1.0% or more. For this reason, it is preferable to limit Mn to 1.0 to 2.0% of range. Moreover, More preferably, it is 0.9-1.60%.

Ti: 0.005∼0.05%, Nb: 0.001∼0.05%의 1종 또는 2종Ti: 0.005 to 0.05%, Nb: 0.001 to 0.05%, one or two

Ti, Nb는, 석출 강화를 통하여 강도를 증가시킴과 함께, 가열시의 오스테나이트립의 성장을 억제하여 강판 조직의 미세화에 기여하는 원소이며, 본 발명에서는 1종 또는 2종을 함유한다. Ti and Nb are elements which increase the strength through precipitation strengthening, suppress the growth of austenite grains during heating, and contribute to miniaturization of the steel sheet structure. In the present invention, one or two is contained.

Ti는, 탄화물, 질화물을 형성하고, 강판 제조시의 오스테나이트립의 미세화에 기여함과 함께, 용접 열 영향부의 결정립 조대화(粗大化)를 억제하여, 용접 열 영향부 인성을 향상시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.005% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.05%를 초과하는 함유는, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Ti는 0.005∼0.05%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.005∼0.02%이다. Ti forms carbides and nitrides, contributes to miniaturization of austenite grains during steel sheet production, suppresses grain coarsening of the weld heat affected zone, and improves weld heat affected zone toughness. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.005% or more. On the other hand, containing exceeding 0.05% reduces toughness. For this reason, it is preferable to limit Ti to 0.005 to 0.05% of range. Moreover, More preferably, it is 0.005 to 0.02%.

Nb는, Ti와 동일하게, 석출 강화를 통하여 강도를 증가시키고, 추가로 조직을 미세화함과 함께, 오스테나이트의 재결정을 억제하여, 소망하는 조직을 형성하기 위한 압연에 의한 효과를 촉진하는 작용을 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.001% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.05%를 초과하는 함유는, 조직이 침상화(針狀化)되어 인성이 저하되는 경향이 된다. 이 때문에, Nb는 0.001∼0.05%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.02∼0.05%이다. Like Ti, Nb increases the strength through precipitation strengthening, further refines the structure, suppresses the recrystallization of austenite, and promotes the effect of rolling to form a desired structure. Have In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.001% or more, but the content exceeding 0.05% tends to needle-like structure and fall toughness. For this reason, it is preferable to limit Nb to 0.001 to 0.05% of range. More preferably, it is 0.02 to 0.05%.

Al: 0.1% 이하Al: 0.1% or less

Al은, 탈산제로서 작용함과 함께, 결정립의 미세화에도 기여하는 원소이며, 필요에 따라서 함유할 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.015% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.1%를 초과하는 과잉의 함유는, 인성의 저하로 연결된다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Al은 0.1% 이하로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.08% 이하이다. Al is an element which acts as a deoxidizer and contributes to the refinement of crystal grains, and may be contained as necessary. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.015% or more, but excess content exceeding 0.1% leads to the fall of toughness. For this reason, when it contains, Al was limited to 0.1% or less. Moreover, Preferably it is 0.08% or less.

N: 0.0035∼0.0075%N: 0.0035% to 0.0075%

N은, TiN의 필요량을 확보하기 위해 필요한 원소로, 0.0035% 미만에서는 충분한 TiN량이 얻어지지 않고, 0.0075%를 초과하면 용접 열 사이클에 의해 TiN이 용해되는 영역에 있어서 고용 N량이 증가하여, 어느 경우도 용접부의 인성을 현저하게 저하시키기 때문에, 0.0075% 이하로 한다. N is an element necessary to secure the required amount of TiN, and if less than 0.0035%, a sufficient amount of TiN is not obtained, and if it exceeds 0.0075%, the amount of solid solution N increases in the region where TiN is dissolved by welding thermal cycle. Since the toughness of the weld is also significantly reduced, the welding is made 0.0075% or less.

추가로 특성을 향상시키는 경우, 상기 기본 성분에 더하여, Cu, Ni, Cr, Mo, V, W, Zr, B, Ca의 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다. In addition, when improving a characteristic, it can contain 1 type (s) or 2 or more types of Cu, Ni, Cr, Mo, V, W, Zr, B, Ca in addition to the said basic component.

Cu: 0.01∼0.5%, Ni: 2.0% 이하, Cr: 0.01∼0.5%, Mo: 0.01∼0.5%, V: 0.001∼0.1%, W: 0.5% 이하, Zr: 0.5% 이하, Ca: 0.0005∼0.0030%, B: 0.0005∼0.0020%의 1종 또는 2종 이상Cu: 0.01 to 0.5%, Ni: 2.0% or less, Cr: 0.01 to 0.5%, Mo: 0.01 to 0.5%, V: 0.001 to 0.1%, W: 0.5% or less, Zr: 0.5% or less, Ca: 0.0005 to 0.0030%, B: 0.0005% to 0.0020% of one kind or two or more kinds

Cu, Ni, Cr, Mo, V, W, Zr, B는, 강의 강도 및 인성을 향상시키는 원소로, 소망하는 특성에 따라서 1종 또는 2종 이상을 함유한다. Cu, Ni, Cr, Mo, V, W, Zr, and B are elements which improve the strength and toughness of the steel, and contain one or two or more kinds depending on desired characteristics.

Cu는, 주로 석출 강화를 통하여 강의 강도 증가에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.5%를 초과하는 함유는, 석출 강화가 과다해져, 인성이 저하된다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Cu는 0.5% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.35% 이하이다. Ni는, 강의 강도를 증가시킴과 함께, 인성 향상에도 기여한다. Cu mainly contributes to increasing the strength of the steel through precipitation strengthening. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.01% or more, but the content exceeding 0.5% becomes precipitation strengthening excessively, and toughness falls. For this reason, when it contains, it is preferable to limit Cu to 0.5% or less. Moreover, More preferably, it is 0.35% or less. Ni increases the strength of the steel and also contributes to the toughness improvement.

Ni는, Cu에 의한 열간 압연시의 균열을 방지하기 위해 유효하게 작용한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.1% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 2.0%를 초과하여 다량으로 함유해도, 효과가 포화되어 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없게 되어 경제적으로 불리해짐과 함께, Ni는 고가의 원소이며 다량의 함유는 재료 비용의 상승을 초래한다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Ni는 2.0% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.05% 이상이다. Ni acts effectively in order to prevent the crack at the time of hot rolling by Cu. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.1% or more. However, even if it contains a large amount exceeding 2.0%, the effect becomes saturated and the effect suitable for content cannot be expected, and it becomes economically disadvantageous, and Ni is an expensive element, and a large amount of content raises a material cost. . For this reason, when it contains, it is preferable to limit Ni to 2.0% or less. Moreover, More preferably, it is 0.05% or more.

Cr은, 펄라이트 양을 증가시켜, 강의 강도 증가에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.5%를 초과하는 함유는, 용접부의 인성을 저하시킨다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Cr은 0.5% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.01∼0.2%이다. Cr increases the amount of pearlite and contributes to increasing the strength of the steel. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.01% or more, but the content exceeding 0.5% reduces the toughness of a weld part. For this reason, when it contains, it is preferable to limit Cr to 0.5% or less. Moreover, More preferably, it is 0.01 to 0.2%.

Mo는, 강의 강도 증가에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.5%를 초과하는 함유는, 용접부의 인성을 저하시킨다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Mo는 0.5% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.01∼0.08%이다. Mo contributes to the increase in strength of the steel. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.01% or more, but the content exceeding 0.5% reduces the toughness of a weld part. For this reason, when it contains, it is preferable to limit Mo to 0.5% or less. Moreover, More preferably, it is 0.01 to 0.08%.

V는, 고용 강화, 석출 강화를 통하여 강의 강도 증가에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.001% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.1%를 초과하는 함유는, 모재 인성 및 용접성을 현저하게 저하시킨다. 이 때문에, V는 0.1% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.05∼0.1%이다. V contributes to increasing the strength of the steel through strengthening employment and strengthening precipitation. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.001% or more, but the content exceeding 0.1% will remarkably reduce base material toughness and weldability. For this reason, it is preferable to limit V to 0.1% or less. Moreover, More preferably, it is 0.05 to 0.1%.

W는, 강의 강도 증가, 특히 고온의 강도 증가에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.1% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.5%를 초과하는 다량의 함유는, 용접부의 인성을 저하시킨다. 또한, 고가의 W의 다량 함유는 재료 비용의 상승을 초래한다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, W는 0.5% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.2∼0.4%이다. W contributes to the increase in strength of the steel, in particular to the increase in strength at high temperatures. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.1% or more, but large amount containing more than 0.5% reduces the toughness of a weld part. In addition, the high content of expensive W leads to an increase in the material cost. For this reason, when it contains, it is preferable to limit W to 0.5% or less. More preferably, it is 0.2 to 0.4%.

Zr은, 강의 강도 증가에 기여함과 함께, 아연 도금 처리재에 있어서의 내도금 균열성을 향상시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.5%를 초과하는 함유는, 용접부 인성을 저하시킨다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, 0.5% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.01∼0.1%이다. Zr contributes to increasing the strength of the steel and improves the plating crack resistance in the galvanized steel. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.01% or more, but the content exceeding 0.5% reduces weld part toughness. For this reason, when it contains, it is preferable to limit to 0.5% or less. Moreover, More preferably, it is 0.01 to 0.1%.

B는, 퀀칭성의 향상을 통하여 강의 강도 증가에 기여함과 함께, 압연 중에 BN으로서 석출하고, 압연 후의 페라이트립의 미세화에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.0005% 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.0020%를 초과하는 함유는 인성을 열화시킨다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, B는 0.0020% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는 0.001∼0.003%이다. B contributes to increasing the strength of the steel through improvement of the hardenability, precipitates as BN during rolling, and contributes to miniaturization of ferrite grains after rolling. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.0005% or more, but the content exceeding 0.0020% deteriorates toughness. For this reason, when it contains, it is preferable to limit B to 0.0020% or less. More preferably, it is 0.001 to 0.003%.

Ca: 0.0005%∼0.0030%Ca: 0.0005% to 0.0030%

Ca는, S의 고정에 의한 인성 개선 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키려면 적어도 0.0005%는 함유하는 것이 필요하지만, 0.0030%를 초과하여 함유해도 효과가 포화되기 때문에, 0.0005%∼0.0030%로 한다. Ca is an element having the toughness improvement effect by the fixation of S. In order to exhibit such an effect, it is necessary to contain at least 0.0005%, but since the effect is saturated even if it contains exceeding 0.0030%, it is made into 0.0005%-0.0030%.

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로, P: 0.035% 이하, S: 0.035% 이하를 허용할 수 있다. Remainder other than the above-mentioned components is Fe and an unavoidable impurity, and can accept P: 0.035% or less and S: 0.035% or less.

[제조 조건][Manufacturing conditions]

슬라브 등의 강 소재의 제조 방법은, 특별히 한정하지 않는다. 상기 조성의 용강을, 전로(轉爐) 등의 상용(常用)의 용제로를 이용하여 용제하고, 연속 주조법 등의 상용의 방법으로, 슬라브 등의 강 소재로 하여, 1000∼1250℃의 온도로 가열한다. The manufacturing method of steel materials, such as slabs, is not specifically limited. The molten steel of the said composition is melted using commercially available solvent furnaces, such as a converter, and is heated by the temperature of 1000-1250 degreeC as steel materials, such as slabs, by commercial methods, such as a continuous casting method. do.

가열 온도가 1000℃ 미만에서는, 소망하는 열간 압연이 곤란해진다. 한편, 1250℃를 초과하는 가열 온도에서는, 표면 산화가 현저해지고, 또한, 결정립의 조대화가 현저해진다. 이 때문에, 강 소재의 가열 온도는, 1000∼1250℃의 범위의 온도로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는, 인성 향상의 관점에서, 1200℃ 이하이다. If heating temperature is less than 1000 degreeC, desired hot rolling becomes difficult. On the other hand, at the heating temperature exceeding 1250 degreeC, surface oxidation becomes remarkable and coarsening of a crystal grain becomes remarkable. For this reason, it is preferable to limit the heating temperature of steel materials to the temperature of the range of 1000-1250 degreeC. More preferably, it is 1200 degrees C or less from a viewpoint of toughness improvement.

가열된 강 소재에, 열간 압연을 시행한다. 열간 압연은, (Ar3점+50)℃ 이상의 온도역에 있어서 누적 압하율 30% 이상의 압연을 행하고, 후술의 냉각 조건과의 조합으로, 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에, 100㎫ 이상의 판두께 방향에 직각 방향의 압축 잔류 응력을 도입한다. Ar3점은, 예를 들면, Ar3(℃)=910―273×C―74×Mn―57×Ni―16×Cr―9×Mo―5×Cu(각 원소는 함유량(질량%))로 구하는 것이 가능하다. Hot rolled steel is applied. Hot rolling rolls 30% or more of a cumulative reduction ratio in the temperature range of (Ar3 point +50) degreeC or more, and it combines with the cooling conditions mentioned later and is 4 mm in both directions from the both sides or one side of the rolling surface of a steel plate. In the range of, a compressive residual stress in a direction perpendicular to the plate thickness direction of 100 MPa or more is introduced. Ar3 point is calculated | required by Ar3 (degreeC) = 910-273xC-74xMn-57xNi-16xCr-9xMo-5xCu (each element is content (mass%)), for example. It is possible.

열간 압연에서는, 판두께 50㎜ 이상의 강판으로 한다. 압축 잔류 응력은, 피로 특성을 향상시키지만, 좌굴(座屈) 성능을 저하시키고, 그 저하는 판두께가 얇은 강판일수록 현저하고 판두께 50㎜ 미만에서는 강판 자체의 좌굴 성능의 저하가 우려되기 때문에, 판두께 50㎜ 이상으로 한다. In hot rolling, a steel sheet having a sheet thickness of 50 mm or more is used. Although the compressive residual stress improves the fatigue characteristics, the buckling performance is lowered, and the lowering of the buckling performance is remarkable as the sheet thickness is thinner, and when the sheet thickness is less than 50 mm, the buckling performance of the steel sheet itself may be deteriorated. The thickness is 50 mm or more.

또한, 본 발명은 규정한 온도역 외에서의 압연을 제한하는 것이 아니고, 슬라브 가열 후의 고온에서 실시하는 조(粗)압연 등을 행하는 것이 가능하다. In addition, this invention does not restrict rolling outside a prescribed temperature range, It is possible to perform the rough rolling etc. which are performed at the high temperature after slab heating.

압연 종료 후, 3℃/s 이상의 냉각 속도로 350℃ 이하까지 냉각한다. 냉각 속도, 냉각 정지 온도 중 어느 쪽이 상기 규정을 벗어나면, 강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 판두께 방향에 직각이 되는 100㎫ 이상의 압축 잔류 응력이 얻어지지 않는다. 보다 바람직하게는, 5℃/s 이상의 냉각 속도로 300℃ 이하까지 냉각한다. After the end of rolling, it cools to 350 degrees C or less at the cooling rate of 3 degrees C / s or more. If either of the cooling rate and the cooling stop temperature deviates from the above provisions, the compressive residual stress of 100 MPa or more perpendicular to the plate thickness direction in the range of up to 4 mm in the plate thickness direction from both or one side of the rolled surface of the steel sheet. This is not obtained. More preferably, it cools to 300 degrees C or less at the cooling rate of 5 degrees C / s or more.

본 발명에서는, 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판의 필렛 조인트의 용접 조건으로서 용접 입열(kJ/㎝)과 적층 방법을 규정한다. 용접 입열(welding heat input)(단순히, 입열이라고 하는 경우가 있음)은 30kJ/㎝ 이하로 한다. 30kJ/㎝를 초과하는 입열로 필렛 용접하면, 용접의 열 영향에 의해, 강판의 조직 혹은 내부 잔류 응력의 형태가 변화하여, 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 강판의 피로 특성에 악영향을 미치기 때문에 30kJ/㎝ 이하로 한다. In the present invention, the welding heat input (kJ / cm) and the lamination method are defined as welding conditions for the fillet joint of a thick steel sheet excellent in fatigue resistance in the plate thickness direction. Welding heat input (simply referred to as heat input) is 30 kJ / cm or less. When fillet welding with a heat input of more than 30 kJ / cm, due to the heat effect of the welding, the structure of the steel sheet or the form of internal residual stress changes, which adversely affects the fatigue properties of the steel sheet excellent in fatigue resistance in the plate thickness direction. It is set to 30 kJ / cm or less.

또한, 용접 입열 30kJ/㎝ 이하라도 3층이나 6패스를 초과하는 적층으로 필렛 용접 조인트를 제작하면, 용접 지단부의 압축 잔류 응력이 높아져, 피로 특성 향상 효과가 얻어지지 않게 되기 때문에, 적층은 3층 이하 또는 6패스 이하로 한다. 또한, 용접법은 특별히 규정하지 않는다. 손 용접(hand welding), MIG 용접(metal inert gas welding), CO2 용접(carbon dioxide welding) 등을 적용할 수 있다. In addition, when the fillet weld joint is manufactured by lamination exceeding 3 layers or 6 passes even if the welding heat input is 30 kJ / cm or less, the compressive residual stress of the weld end is increased, and the effect of improving fatigue characteristics is not obtained. Or less than 6 passes. In addition, the welding method is not specifically prescribed. Can be applied to the welding hand (hand welding), MIG welding (metal inert gas welding), welding CO 2 (carbon dioxide welding) or the like.

[실시예 1]Example 1

표 1에 나타내는 조성의 강 소재에, 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연을 시행하여, 판두께 55∼70㎜의 후강판으로 했다. 이들 후강판에 대해서, 잔류 응력 측정, 인장 시험, 인성 시험, 피로 시험을 실시했다. 시험 방법은 다음과 같이 했다. Hot rolling was performed on the steel raw material of the composition shown in Table 1 on the conditions shown in Table 2, and it was set as the thick steel plate of 55-70 mm of plate | board thickness. Residual stress measurements, tensile tests, toughness tests, and fatigue tests were performed on these thick steel sheets. The test method was as follows.

(1) 잔류 응력 측정 (1) residual stress measurement

얻어진 후강판으로부터, X선에 의한 잔류 응력의 측정용 시험편(크기: 판두께(강판 본래 두께 그대로)×12.5㎜×300㎜[판두께 방향 치수×압연 직각 방향 치수×압연 방향 치수])를 채취하고, 측정면[12.5㎜×300㎜의 면]에 전해 연마를 시행한 후, 판두께 방향으로 4㎜ 피치로 X선에 의해 판두께 방향에 직각 방향의 잔류 응력을 측정했다. 판두께 방향으로 4㎜ 피치로 측정하는 라인 수는 5라인으로 했다. 측정된 5라인의 잔류 응력을 각 판두께 위치마다 5점 평균하여 구한 잔류 응력의 판두께 방향 분포도로부터, 표면/이면(裏面)으로부터 4㎜의 위치에 있어서의 잔류 응력(마이너스의 값)을 구하여, 그 절대값을, 압축 잔류 응력으로 했다. From the obtained thick steel plate, a test piece for measuring residual stress by X-ray (size: plate thickness (steel plate original thickness intact) × 12.5 mm × 300 mm [plate thickness direction dimension x rolling right angle direction dimension x rolling direction dimension]) is collected. After performing electrolytic polishing on the measurement surface [surface of 12.5 mm x 300 mm], the residual stress in the direction perpendicular to the plate thickness direction was measured by X-ray at a pitch of 4 mm in the plate thickness direction. The number of lines measured by 4 mm pitch in the plate | board thickness direction was 5 lines. The residual stress (negative value) at the position of 4 mm from the surface / rear surface is obtained from the plate thickness direction distribution chart of the residual stress obtained by averaging the measured residual stresses of the five lines by five points for each sheet thickness position. And the absolute value were made into compressive residual stress.

(2) 인장 시험 (2) Tensile test

얻어진 후강판으로부터, JIS Z 2201(1998)의 규정에 준거하여, 인장 방향이 강판의 압연 방향과 직각 방향이 되도록, JIS 4호 인장 시험편(평행부 지름: 14㎜)을 채취했다. 시험편의 채취 위치는, 판두께의 1/4 위치로 했다. 인장 시험은, JIS Z 2241(1998)에 준거하여 행하고, YS: 항복 강도 또는 0.2% 내력 TS: 인장 강도, 연신 EL을 구하여, 정적 인장시의 인장 특성을 평가했다. From the obtained thick steel plate, JIS No. 4 tensile test piece (parallel part diameter: 14 mm) was extract | collected so that the tension direction might become a direction perpendicular to the rolling direction of a steel plate based on the specification of JISZ2201 (1998). The sampling position of the test piece was made into 1/4 position of plate | board thickness. The tensile test was carried out in accordance with JIS Z 2241 (1998), and YS: yield strength or 0.2% yield strength TS: tensile strength and stretched EL were determined to evaluate tensile properties at static tension.

(3) 인성 시험 (3) toughness test

얻어진 후강판으로부터, JIS Z 2242(2005)의 규정에 준거하여, 긴쪽 방향이 압연 방향으로 평행해지도록, V노치 시험편을 채취하고, ―40℃에 있어서의 흡수 에너지를 구하여, 인성을 평가했다. 또한, V노치 시험편은, 판두께의 1/4 위치로부터 채취했다. From the obtained thick steel plate, in accordance with the provisions of JIS Z 2242 (2005), the V-notch test piece was sampled so that a longitudinal direction might become parallel to a rolling direction, the absorption energy in -40 degreeC was calculated | required, and toughness was evaluated. In addition, the V notch test piece was extract | collected from the 1/4 position of plate | board thickness.

(4) 피로 시험 (4) fatigue test

얻어진 후강판으로부터, 피로 균열의 전파 방향이 판두께 방향이 되도록, 피로 시험용 시험편(크기: 판두께(강판 본래 두께 그대로)×12.5㎜×300∼350㎜[판두께 방향 치수×압연 수직 방향 치수×압연 방향 치수])를 채취했다. 시험편은, 도 1에 나타내는 치수 형상의 절결을 낸 3점 굽힘 피로 시험편이며, 피로 시험시의 굽힘 스팬(bending span)을 판두께의 4배로 하기 위해, 판두께가 50∼65㎜인 경우, 압연 방향 치수를 300㎜, 판두께가 80㎜인 경우, 압연 방향 치수를 350㎜로 했다. 피로 시험은, 응력 범위가 340㎫, 응력비 R(=최소 하중/최대 하중)이 0.1이 되는 조건으로 실시하여, 판두께 방향의 피로 특성(피로 수명)을 구했다. From the obtained thick steel sheet, the test piece for fatigue test (size: sheet thickness (steel plate intact as it is)) x 12.5 mm x 300 to 350 mm so that the propagation direction of the fatigue crack becomes the sheet thickness direction. Rolling direction dimension]) was taken out. A test piece is a three-point bending fatigue test piece which cut out the dimension shape shown in FIG. 1, and when plate | board thickness is 50-65 mm, in order to make the bending span at the time of a fatigue test four times of plate | board thickness, it rolls. When the direction dimension was 300 mm and the plate thickness was 80 mm, the rolling direction dimension was 350 mm. The fatigue test was carried out under the condition that the stress range was 340 MPa and the stress ratio R (= minimum load / maximum load) was 0.1, and the fatigue characteristics (fatigue life) in the plate thickness direction were obtained.

얻어진 결과를 표 2에 나타낸다. 본 발명예(No.2, 4, 5, 7, 8, 10, 13, 15, 17)는 모두, 표면/이면으로부터 4㎜의 위치(표면/이면으로부터 4㎜까지의 범위에서 압축 잔류 응력이 최저인 위치)에서, 판두께 방향에 수직 방향의 압축 잔류 응력이 100㎫ 이상이 되어 있어, 인성의 저하도 없으며, 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판이 되어 있다. The obtained results are shown in Table 2. Examples of the present invention (No. 2, 4, 5, 7, 8, 10, 13, 15, 17) all have a compressive residual stress at a position of 4 mm from the surface / rear (from the surface / rear to 4 mm). At the lowest position), the compressive residual stress in the direction perpendicular to the plate thickness direction is 100 MPa or more, and there is no drop in toughness, and a thick steel sheet excellent in fatigue resistance in the plate thickness direction is obtained.

한편, 비교예(No.1, 3, 6, 9, 11, 12, 14, 16)는, 판두께 방향에 수직 방향의 압축 잔류 응력이 100㎫ 미만이 되어 있어, 판두께 방향의 내피로 특성이 뒤떨어진다. 비교예 11은 강의 성분 조성에 있어서 C량이 0.23질량%로 본 발명의 바람직한 함유량의 상한을 초과하기 때문에, 압축 잔류 응력이 100㎫ 미만으로 판두께 방향의 내피로 특성이 뒤떨어진다. On the other hand, in Comparative Examples (No. 1, 3, 6, 9, 11, 12, 14, 16), the compressive residual stress in the direction perpendicular to the plate thickness direction was less than 100 MPa, and the fatigue resistance in the plate thickness direction was observed. This is inferior. In Comparative Example 11, since the amount of C was 0.23 mass% in the component composition of steel and exceeds the upper limit of the preferable content of this invention, compressive residual stress is less than 100 Mpa, and is inferior in fatigue resistance in a plate thickness direction.

[실시예 2][Example 2]

표 3에 화학 성분, 표 4에 제조 조건 및 특성을 나타내는 판두께 55∼70㎜의 판두께 방향의 피로 특성이 우수한 후강판 2를 이용하여, 필렛 용접 조인트를 제작하고, 도 2에 형상을 나타내는 절결을 낸 3점 굽힘 필렛 용접 조인트 피로 시험편을 이용하여 3점 굽힘 피로 시험을 실시했다. 후강판 2의 조직, 기계적 특성 및 판두께 방향 피로 특성을 확인하기 위한 시험 방법은, 실시예 1과 동일하게 행했다. The fillet weld joint was produced using the thick steel plate 2 excellent in the fatigue characteristic of the plate thickness direction of 55-70 mm of plate thickness which shows a chemical component in Table 3, and manufacturing conditions and a characteristic in Table 4, and shows a shape in FIG. The three-point bending fatigue test was implemented using the notched three-point bending fillet weld joint fatigue test piece. The test method for confirming the structure, mechanical properties, and plate | board thickness direction fatigue characteristics of the thick steel plate 2 was performed similarly to Example 1.

전술한 시험에 의해 특성을 확인한 후강판 2를 이용하여, 도 4에 나타내는 조건으로 필렛 용접 조인트를 제작하고, 피로 시험을 실시했다. 피로 시험편으로서, 도 2에 나타내는 치수 형상의 절결을 낸 3점 굽힘 필렛 용접 조인트 피로 시험편을 이용하고, 응력 범위가 340㎫, 응력비 R(=최소 하중/최대 하중)이 0.1이 되는 조건으로 실시하여, 피로 수명을 구했다. 후강판 2로 얻어진 결과를 표 5에 나타낸다. After the characteristic was confirmed by the test mentioned above, the fillet weld joint was produced on the conditions shown in FIG. 4 using the steel plate 2, and the fatigue test was done. As a fatigue test piece, using the three-point bent fillet welded joint fatigue test piece which cut out the dimension shape shown in FIG. 2, it implemented on the conditions which stress range is 340 Mpa and stress ratio R (= minimum load / maximum load) will be 0.1. Saved fatigue life. Table 5 shows the results obtained with the thick steel plate 2.

후강판 2에 있어서, 본 발명예(시험 No.2, 7, 8, 10)는 모두, 응력 범위 340㎫의 엄격한 조건으로, 피로 수명이 25만회 이상으로 내피로 특성이 우수한 필렛 용접 조인트가 얻어지는 것이 확인되었다. 한편, 본 발명에서 규정하는 용접 조건(입열 30kJ/㎝ 이하, 3층 이하 또한 6패스 이하의 적층 조건)의 범위를 벗어나는 비교예(시험 No.4, 5) 및, 판두께 방향의 피로 수명이 뒤떨어지는 후강판을 이용한 비교예(시험 No.1, 3, 6, 9)는, 내피로 특성을 확보하지 못하고 있다.In the thick steel plate 2, all of the examples of the present invention (test Nos. 2, 7, 8, and 10) were obtained under a strict condition of a stress range of 340 MPa, and a fillet welded joint having excellent fatigue resistance with a fatigue life of 250,000 times or more was obtained. It was confirmed. On the other hand, the comparative examples (test Nos. 4 and 5) which deviate from the range of welding conditions prescribed | regulated by this invention (30 kJ / cm of heat input, lamination conditions of 3 layers or less and 6 passes or less), and fatigue life of a plate thickness direction Comparative examples (test Nos. 1, 3, 6, and 9) using inferior thick steel sheets do not secure fatigue resistance.

Figure pct00001
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Figure pct00002
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Figure pct00003
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Figure pct00004
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Figure pct00005
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Claims (7)

강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 판두께 방향에 직각이 되는 압축 잔류 응력이 100㎫ 이상인 후강판.The thick steel plate whose compressive residual stress which becomes perpendicular to a plate thickness direction is 100 Mpa or more in the range from the both sides or one side of the rolled surface of a steel plate to a plate thickness direction to 4 mm. 제1항에 있어서,
상기 후강판이, 질량%로, C: 0.03∼0.15%, Si: 1.0% 이하, Mn: 1.0∼2.0%를 포함하고, 추가로 Ti: 0.005∼0.05%, Nb: 0.001∼0.05%의 1종 또는 2종, N: 0.0035∼0.0075%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 후강판.
The method of claim 1,
The thick steel sheet contains, in mass%, C: 0.03 to 0.15%, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0 to 2.0%, and further, Ti: 0.005 to 0.05% and Nb: 0.001 to 0.05%. Or 2, N: 0.0035% to 0.0075%, and a thick steel sheet having a composition comprising remainder Fe and unavoidable impurities.
제2항에 있어서,
추가로, 질량%로, Cu: 0.01∼0.5%, Ni: 2.0% 이하, Cr: 0.01∼0.5%, Mo: 0.01∼0.5%, V: 0.001∼0.1%, W: 0.5% 이하, Zr: 0.5% 이하, Ca: 0.0005∼0.0030%, B: 0.0005∼0.0020%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 조성으로 하는 후강판.
3. The method of claim 2,
Furthermore, in mass%, Cu: 0.01-0.5%, Ni: 2.0% or less, Cr: 0.01-0.5%, Mo: 0.01-0.5%, V: 0.001-0.1%, W: 0.5% or less, Zr: 0.5 % Or less, Ca: 0.0005 to 0.0030%, B: 0.0005 to 0.0020% A thick steel sheet having a composition containing one or two or more.
제2항 또는 제3항에 있어서,
추가로, 질량%로, Al: 0.1% 이하를 함유하는 조성으로 하는 후강판.
The method according to claim 2 or 3,
Furthermore, the thick steel sheet which sets it as the composition containing Al: 0.1% or less by mass%.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 화학 성분을 갖는 강 소재를, 1000∼1250℃의 온도로 가열 후, 판두께 중앙부가 (Ar3점+50)℃ 이상이 되는 온도역에서 누적 압하율 30% 이상의 열간 압연을 행하고, 그 후, 3℃/s 이상의 냉각 속도로 350℃ 이하까지 냉각하는 후강판의 제조 방법.Cumulative reduction ratio in the temperature range where the plate thickness center part becomes (Ar3 point + 50) degreeC after heating the steel raw material which has the chemical component of any one of Claims 2-4 to the temperature of 1000-1250 degreeC. The manufacturing method of the thick steel plate which performs 30% or more of hot rolling, and cools to 350 degrees C or less at the cooling rate of 3 degrees C / s or more after that. 판두께 50㎜ 이상의 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판의 필렛부를, 입열 30kJ/㎝ 이하, 3층 이하 또한 6패스 이하의 적층으로 용접한 필렛 용접 조인트.A fillet welded joint in which a fillet portion of a thick steel sheet having excellent fatigue resistance in a plate thickness direction of 50 mm or more is welded in a stack having a heat input of 30 kJ / cm or less, 3 layers or less, and 6 passes or less. 제6항에 있어서,
상기 판두께 50㎜ 이상의 후강판의 압연면의 양측 또는 편측으로부터 판두께 방향으로 4㎜까지의 범위에 있어서, 판두께 방향과 직각 방향의 압축 잔류 응력이 100㎫ 이상인 필렛 용접 조인트.
The method according to claim 6,
A fillet welded joint having a compressive residual stress in a direction perpendicular to the plate thickness direction of 100 MPa or more in a range from both sides or one side of the rolled surface of the thick steel plate having a plate thickness of 50 mm or more to a plate thickness direction at least 100 MPa.
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