JP2019214751A - Low-yield-ratio thick steel plate - Google Patents
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Abstract
【課題】低温靭性に優れる低降伏比厚鋼板の提供【解決手段】鋼板が、所定の化学組成を有し、Ceqが0.30〜0.39であり、Csiが0.11以下であり、板厚1/4の位置の金属組織において、フェライト面積率が45〜70%であり、前記フェライトの粒径分布において、10μm未満のフェライト個数割合が75〜90%であり、10〜22μmのフェライトの個数割合が8〜25%であり、かつ、22μmを超えるフェライトの個数割合が2%以下であり、フェライト粒間に硬質相が存在する、低降伏比厚鋼板。【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low yield ratio thick steel sheet excellent in low temperature toughness. A steel sheet has a predetermined chemical composition, Ceq is 0.30 to 0.39, and Csi is 0.11 or less, In the metal structure at the position of 1/4 of the plate thickness, the ferrite area ratio is 45 to 70%, and in the particle size distribution of the ferrite, the ferrite number ratio of less than 10 μm is 75 to 90%, and the ferrite of 10 to 22 μm. Is 8 to 25%, the number ratio of ferrite exceeding 22 μm is 2% or less, and a hard phase exists between ferrite grains. [Selection diagram] None
Description
本発明は、低降伏比厚鋼板に関し、例えば、液化石油ガス(LPG)及び液体アンモニアを混載して運搬可能なタンクに用いられるタンク用鋼板に関する。 The present invention relates to a steel plate having a low yield ratio, for example, a steel plate for a tank used for a tank capable of carrying liquefied petroleum gas (LPG) and liquid ammonia in a mixed manner.
近年のエネルギー需要の拡大に伴い、エネルギー輸送船のタンクの容量の増大が求められており、タンクに使用される鋼板の高強度化及び厚手化の要求が高まっている。また、LPGやアンモニア等のタンクの材料として用いられる鋼板には液化したガスを輸送するための優れた低温靭性、さらにアンモニアに起因する応力腐食割れ等を抑制するために低い降伏比(YR:降伏強度(YS)/引張強度(TS))も要求される。一般的に低温靭性及び耐応力腐食割れ性は鋼板の強度及び降伏比が高いほど劣化するため、高強度化との両立は困難となる。 With an increase in energy demand in recent years, an increase in the capacity of a tank of an energy transport ship has been demanded, and a demand for higher strength and thicker steel plates used for the tank has been increasing. In addition, a steel plate used as a material for tanks such as LPG and ammonia has excellent low-temperature toughness for transporting liquefied gas, and a low yield ratio (YR: yield) for suppressing stress corrosion cracking caused by ammonia. Strength (YS) / tensile strength (TS)) is also required. In general, low-temperature toughness and stress corrosion cracking resistance deteriorate as the strength and yield ratio of a steel sheet increase, and it is difficult to achieve compatibility with high strength.
これまでに低YRを有しつつ優れた低温靭性を得るための技術が検討されている。例えば、特許文献1では所定の化学組成の鋳片を加熱した後、Ar3点以上で熱間圧延を完了し、鋼板が620〜720℃まで放冷した後、加速冷却を行い、350〜450℃で冷却を停止する。また、特許文献2では、鋳片を加熱し、未再結晶温度域で30%以上の累積圧下量で熱間圧延を行い、800℃以上で停止した後、(Ar3温度−50℃)以上の温度から5〜50℃/secの加速冷却を行う。 Techniques for obtaining excellent low-temperature toughness while having a low YR have been studied. For example, in Patent Literature 1, after a slab having a predetermined chemical composition is heated, hot rolling is completed at three or more points of Ar, the steel sheet is allowed to cool to 620 to 720 ° C, and then accelerated cooling is performed. Stop cooling at ° C. Further, in Patent Document 2, after the slab is heated, hot rolling is performed at a cumulative rolling reduction of 30% or more in a non-recrystallization temperature range, and stopped at 800 ° C. or more, (Ar 3 temperature−50 ° C.) or more Accelerated cooling at a temperature of 5 to 50 ° C./sec.
特許文献1及び2の発明は、いずれも初期フェライトを生成するために、熱間圧延完了後に鋼板を所定の温度になるまで放冷した後、水冷を開始する。鋼板を放冷している間に生じる初期フェライトは主に結晶粒界の3重点などから変態が生じるため、微細な金属組織を均一に得るのは難しく、要求される−60℃の低温靭性を確保するのは困難である。また、放冷は製造ライン上で実施されると考えられるため、放冷時間が長いと生産性が低下する。 In the inventions of Patent Literatures 1 and 2, in order to generate initial ferrite, the steel sheet is allowed to cool to a predetermined temperature after completion of hot rolling, and then water cooling is started. The transformation of the initial ferrite that occurs while the steel sheet is being cooled mainly occurs at the triple point of the crystal grain boundaries, so it is difficult to obtain a fine metal structure uniformly, and the required low-temperature toughness of -60 ° C is required. It is difficult to secure. In addition, since cooling is considered to be performed on the production line, a long cooling time reduces productivity.
本発明者らは、LPGや液体アンモニアなどの大型タンクに使用される高強度かつ耐応力腐食割れ性及び低温靭性に優れる低降伏比厚鋼板を得るべく検討した。具体的には、本発明者らは、引張強度が490MPa以上の高強度かつ低降伏比であり、さらに−60℃での低温靭性にも優れる組成範囲及び製造方法を検討した。 The present inventors have studied to obtain a low-strength steel plate having high strength and excellent stress corrosion cracking resistance and low-temperature toughness for use in large tanks such as LPG and liquid ammonia. Specifically, the present inventors have studied a composition range and a production method which are high in tensile strength at 490 MPa or more, have a low yield ratio, and are also excellent in low-temperature toughness at -60 ° C.
YRを低くする方法として鋼板の金属組織をフェライトなどの軟質相とベイナイトやマルテンサイトなどの硬質相の混合組織にすることによって、引張荷重が負荷された際に低応力で軟質相が塑性変形し、硬質相が破断強度を高めることで降伏強度と破断強度の比を大きくする組織設計が有効であることが知られている。一方で硬質相は衝撃試験時に破壊の起点となり低温靭性の確保が困難となる。硬質相が含まれていても靭性を向上させる方法としてフェライトの結晶粒微細化が有効であるが、結晶粒の微細化は降伏応力の増加を招くために低YRを確保するのが困難となる。 As a method of lowering the YR, the metal structure of the steel sheet is made to be a mixed structure of a soft phase such as ferrite and a hard phase such as bainite or martensite, so that when a tensile load is applied, the soft phase undergoes plastic deformation with low stress. It is known that a structure design in which the ratio between the yield strength and the breaking strength is increased by increasing the breaking strength of the hard phase is effective. On the other hand, the hard phase becomes a starting point of fracture during the impact test, making it difficult to ensure low-temperature toughness. Although refinement of ferrite crystal grains is effective as a method of improving toughness even when a hard phase is included, refinement of crystal grains causes an increase in yield stress, making it difficult to ensure low YR. .
本発明の目的は、例えば、板厚16〜40mmの広い板厚範囲において引張強さが490MPa以上であり、かつ低YRと低温靭性を両立する低降伏比厚鋼板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a low-yield-ratio steel sheet having a tensile strength of 490 MPa or more in a wide thickness range of, for example, 16 to 40 mm and having both low YR and low-temperature toughness.
本発明者らは、上記技術的課題を解決するために研究を重ね、低YRと低温靱性を両立するためには、CとSiの含有量及びC量とSi量の比率を所定の範囲にし、かつ圧延プロセス制御によって鋼板内のフェライト面積率及びフェライト粒径とその個数割合を所定範囲内になるように金属組織を最適化することが有効であることを新たに知見した。 The present inventors have conducted research to solve the above technical problem, and in order to achieve both low YR and low-temperature toughness, the contents of C and Si and the ratio of C and Si contents within a predetermined range. In addition, it has been newly found that it is effective to optimize the metallographic structure so that the ferrite area ratio, the ferrite grain size and the number ratio in the steel sheet fall within a predetermined range by controlling the rolling process.
まず、本発明者らは、圧延プロセスにおいて所望の引張強度を確保し、且つ低温靭性の劣化がない範囲を得るために下記の(式1)で示される国際溶接学会(IIW)で定義される焼入れ性の指標である炭素等量(Ceq)を検討した結果、Ceqを0.30〜0.39にする必要があることがわかった。
Ceq=[C%]+[Mn%]/6+([Cu%]+[Ni%])/15+([Cr%]+[Mo%]+[V%])/5…(式1)
(式1)において[ ]付元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
First, the present inventors have defined the International Welding Society (IIW) shown in the following (Equation 1) in order to secure a desired tensile strength in the rolling process and obtain a range in which low-temperature toughness does not deteriorate. As a result of examining the carbon equivalent (Ceq) which is an index of hardenability, it was found that Ceq needs to be set to 0.30 to 0.39.
Ceq = [C%] + [Mn%] / 6 + ([Cu%] + [Ni%]) / 15 + ([Cr%] + [Mo%] + [V%]) / 5 (Formula 1)
In the formula (1), the element symbols with [] indicate the content (% by mass) of each element.
そこで、この範囲において低温靭性及び低YRを得るための組成及び金属組織を検討した結果、次のようなことが明らかになった。 Then, as a result of studying the composition and the metal structure for obtaining the low-temperature toughness and the low YR in this range, the following became clear.
硬質相が析出した金属組織を有する鋼板において、低YRを得るには硬質相と軟質相の硬さの差を大きくするのが有効である。ここで、硬質相とは、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト、セメンタイトおよびMA(島状マルテンサイト;マルテンサイトとオーステナイトの混合組織)の各組織をいい、軟質相はフェライト組織をいう。硬さの差を有効に使うには、軟質相(フェライト)の間、具体的にはフェライト組織の粒界や粒界の三重点に硬質相を生成させることが有効である。このようにフェライト粒間に硬質相を配置することで、フェライト組織を優先的に変形させる一方で、その間の硬質相により変形に抵抗力を与えることができ、低YR化に大きく寄与する。 In a steel sheet having a metal structure in which a hard phase is precipitated, it is effective to increase the difference in hardness between the hard phase and the soft phase in order to obtain low YR. Here, the hard phase refers to each structure of martensite, bainite, pearlite, cementite, and MA (island martensite; a mixed structure of martensite and austenite), and the soft phase refers to a ferrite structure. In order to effectively use the difference in hardness, it is effective to form a hard phase between soft phases (ferrite), specifically, at a grain boundary of a ferrite structure or a triple point of a grain boundary. By arranging the hard phase between the ferrite grains in this way, while the ferrite structure is preferentially deformed, the hard phase therebetween can provide resistance to the deformation, which greatly contributes to the reduction in YR.
フェライト粒間に硬質相(MAを含む硬質相)を分散させるには、圧延プロセスにて仕上げ圧延直後に1次冷却を行って変態駆動力を高めることで核生成頻度を増加させ、それによって生成した微細なフェライト組織の粒界や粒界三重点などに硬質相を生成させることが有効である。一方でフェライト組織の微細化は靱性向上にも有効であるが、降伏強度が高くなるため、低YRの確保が困難となる。低温靭性を確保しつつ所望の低YRを得るには引張荷重下において早期に降伏するのに適切なサイズのフェライト粒を混合した組織制御が必要となる。そのためには1次冷却と2次冷却の間の待機時間を適切にすることでフェライト面積率及び結晶粒径を所定範囲内になるように制御した後、2次冷却を行い、オートテンパー温度域で停止させることで所望の金属組織が得られることを見出した。本発明は下記のとおりである。 In order to disperse the hard phase (hard phase including MA) between the ferrite grains, primary cooling is performed immediately after finish rolling in the rolling process to increase the transformation driving force, thereby increasing the nucleation frequency, thereby increasing the nucleation frequency. It is effective to form a hard phase at a grain boundary or a grain boundary triple point of a fine ferrite structure. On the other hand, refinement of the ferrite structure is also effective for improving toughness, but it is difficult to secure a low YR because the yield strength is increased. In order to obtain a desired low YR while maintaining low-temperature toughness, it is necessary to control the structure by mixing ferrite grains of an appropriate size for early yielding under a tensile load. For this purpose, the ferrite area ratio and the crystal grain size are controlled to be within predetermined ranges by appropriately setting a standby time between the primary cooling and the secondary cooling, and then the secondary cooling is performed, and the auto-tempering temperature range is set. It has been found that a desired metal structure can be obtained by stopping at. The present invention is as described below.
〔1〕鋼板の組成が質量%で、
C:0.03〜0.07%、
Si:0.28〜0.65%、
Mn:0.8〜1.8%、
P:0.015%以下、
S:0.005%以下、
Al:0.02〜0.10%、
Nb:0.005〜0.040%、
Ti:0.005〜0.025%、
N:0.0015〜0.0060%、
O:0.0040%以下、
Cu:0〜0.40%、
Ni:0〜0.80%、
Cr:0〜0.20%、
Mo:0〜0.10%、
V:0〜0.08%、
B:0〜0.002%、
Ca:0〜0.005%、
残部はFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
下記式1で定義されるCeqが0.30〜0.39であり、
下記式2で定義されるCsiが0.11以下であり、
板厚1/4の位置の金属組織において、
フェライト面積率が45〜70%であり、
前記フェライトの粒径分布において、
10μm未満のフェライトの個数割合が75〜90%であり、
10〜22μmのフェライトの個数割合が8〜25%であり、かつ、
22μmを超えるフェライトの個数割合が2%以下であり、
フェライト粒間に硬質相が存在する、
低降伏比厚鋼板。
Ceq=[C%]+[Mn%]/6+([Cu%]+[Ni%])/15+([Cr%]+[Mo%]+[V%])/5…(式1)
Csi=[C%]/[Si%]…(式2)
(式1)、(式2)において[ ]付元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
[1] The composition of the steel sheet is% by mass,
C: 0.03-0.07%,
Si: 0.28 to 0.65%,
Mn: 0.8-1.8%,
P: 0.015% or less,
S: 0.005% or less,
Al: 0.02 to 0.10%,
Nb: 0.005 to 0.040%,
Ti: 0.005 to 0.025%,
N: 0.0015 to 0.0060%,
O: 0.0040% or less,
Cu: 0 to 0.40%,
Ni: 0 to 0.80%,
Cr: 0 to 0.20%,
Mo: 0 to 0.10%,
V: 0 to 0.08%,
B: 0 to 0.002%,
Ca: 0 to 0.005%,
The balance has a chemical composition consisting of Fe and impurities,
Ceq defined by the following formula 1 is 0.30 to 0.39,
Csi defined by the following equation 2 is 0.11 or less;
In the metal structure at the position of 1/4 of the plate thickness,
Ferrite area ratio is 45-70%,
In the particle size distribution of the ferrite,
The number ratio of ferrite of less than 10 μm is 75 to 90%,
The number ratio of ferrite of 10 to 22 μm is 8 to 25%, and
The number ratio of ferrite exceeding 22 μm is 2% or less;
Hard phase exists between ferrite grains,
Low yield ratio steel plate.
Ceq = [C%] + [Mn%] / 6 + ([Cu%] + [Ni%]) / 15 + ([Cr%] + [Mo%] + [V%]) / 5 (Formula 1)
Csi = [C%] / [Si%] (Equation 2)
In (Formula 1) and (Formula 2), the symbol with [] indicates the content (% by mass) of each element.
なお、本発明で規定する組成、金属組織の要件を満足すれば厚鋼板の板厚が16〜40mmの範囲で本発明の特性が得られるが、本発明で形状、特性を確保する上で好ましい厚鋼板の板厚範囲は32〜40mmとなる。 The composition of the present invention, if satisfying the requirements of the metallographic structure, the properties of the present invention can be obtained in the range of 16 to 40 mm in thickness of the thick steel plate, but the present invention is preferable in securing the shape and properties. The thickness range of the thick steel plate is 32 to 40 mm.
本発明によれば、引張強度が490MPa以上の高強度かつ−60℃の低温靭性に優れ、さらに低降伏比にできることから応力腐食割れへの耐性が高い。このため、応力腐食割れが懸念されるLPGやアンモニア等のタンクに使用するのに好適な鋼材料を提供できることから、産業上の効果は極めて大きい。 According to the present invention, high tensile strength of 490 MPa or more, excellent low-temperature toughness at −60 ° C., and a low yield ratio can provide a high resistance to stress corrosion cracking. Therefore, it is possible to provide a steel material suitable for use in tanks such as LPG and ammonia where stress corrosion cracking is a concern, and the industrial effect is extremely large.
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明にかかる厚鋼板の組成を上述したように限定する理由を詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the reason for limiting the composition of the steel plate according to the present invention as described above will be described in detail.
C:0.03〜0.07%
Cは強度を決定する最も重要な元素である。硬質相を微細分散させた際の硬質相の硬さにも影響するため、低C化指向とする。Cの含有量が0.03%未満の場合は、必要とする強度を得るのが困難となる。一方で0.07%を超えると硬質相が過剰に硬化して靭性を劣化させるため、これを上限とする。硬質相の劣化を抑制して、安定的に低温靱性を確保するには、Cを0.03〜0.05%とするのが好ましい。
C: 0.03 to 0.07%
C is the most important element that determines the strength. Since it affects the hardness of the hard phase when the hard phase is finely dispersed, the C content is reduced. When the content of C is less than 0.03%, it becomes difficult to obtain required strength. On the other hand, if the content exceeds 0.07%, the hard phase is excessively hardened and the toughness is deteriorated. In order to suppress deterioration of the hard phase and stably maintain low-temperature toughness, C is preferably set to 0.03 to 0.05%.
Si:0.28〜0.65%
Siは硬化相であるMAの生成を促進し、微細分散させるのに有効な元素である。これら効果を得るためにはSiは0.28%以上含有する必要がある。一方で0.65%を超えて含有すると鋼板の表面性状が劣化するため、これを上限とする。MAの生成を促進して、安定的にYRを得るにはSiを0.32〜0.65%とすることが好ましい。
Si: 0.28 to 0.65%
Si is an element effective for promoting the formation of the hardened phase MA and finely dispersing it. In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.28% or more of Si. On the other hand, if the content exceeds 0.65%, the surface properties of the steel sheet deteriorate, so this is made the upper limit. In order to promote the production of MA and stably obtain YR, the content of Si is preferably set to 0.32 to 0.65%.
Mn:0.8〜1.8%
Mnは焼入れ性を高めることで強度を向上させ、MnSを形成することでSの悪影響を低減するため、引張試験の伸び及び靭性を向上させる。これら効果を得るにはMnは0.8%以上含有する必要がある。一方で、1.8%を超えて含有すると焼入れ性が過剰となり、靭性を劣化するためこれを上限とする。Mnの含有量が多いほどMnSを形成するようになるため、伸びが高くなり、伸びを安定的に確保するにはMnを1.2〜1.8%とすることが好ましい。
Mn: 0.8-1.8%
Mn enhances the strength by increasing the hardenability, and reduces the adverse effect of S by forming MnS, thereby improving the elongation and toughness in a tensile test. To obtain these effects, Mn must be contained at 0.8% or more. On the other hand, if the content exceeds 1.8%, the hardenability becomes excessive and the toughness is deteriorated, so that the upper limit is set. Since the Mn content increases as the Mn content increases, the elongation increases. In order to stably secure the elongation, the Mn content is preferably set to 1.2 to 1.8%.
P:0.015%以下
Pは不純物として存在し、結晶粒界に偏析して靱性を劣化させ、焼戻し脆化の要因にもなる。そのため、P含有量はできるだけ低いことが望ましい。Pの含有量が0.015%を超えると劣化が著しいため、Pの含有量は0.015%以下に限定する。
P: 0.015% or less P is present as an impurity, segregates at the crystal grain boundaries to deteriorate toughness, and also causes tempering embrittlement. Therefore, it is desirable that the P content be as low as possible. If the content of P exceeds 0.015%, the deterioration is remarkable, so the content of P is limited to 0.015% or less.
S:0.005%以下
Sは不純物として存在し、鋼板の延性や靭性を劣化させるため、その含有量はできるだけ低いことが望ましい。含有量が0.005%を超えると悪影響が顕著になることから、S含有量は0.005%以下に限定する。
S: 0.005% or less Since S exists as an impurity and deteriorates the ductility and toughness of a steel sheet, its content is desirably as low as possible. If the content exceeds 0.005%, the adverse effect becomes remarkable, so the S content is limited to 0.005% or less.
Al:0.02〜0.10%
Alは溶鋼の清浄度を得るために添加される元素である。その効果を得るにはAlを0.02%以上含有させる必要がある。一方で、Al含有量が0.10%を超えると粗大なアルミナが生成して、靭性が劣化するためこれを上限とする。
Al: 0.02 to 0.10%
Al is an element added to obtain the cleanliness of the molten steel. To obtain the effect, it is necessary to contain 0.02% or more of Al. On the other hand, if the Al content exceeds 0.10%, coarse alumina is generated and the toughness is deteriorated, so that the upper limit is set.
Nb:0.005〜0.040%
Nbはオーステナイトの未再結晶領域を拡大させるのに有効な元素であり、圧延による組織微細化に寄与するため、靭性を向上させることができる。この効果を得るには0.005%以上含有させる必要がある。一方で0.040%を超えて含有すると組織微細化によるYP向上が顕著になることで、低YR化が難しくなるためこれを上限とする。
Nb: 0.005 to 0.040%
Nb is an element effective in expanding the unrecrystallized region of austenite, and contributes to refinement of the structure by rolling, so that toughness can be improved. To obtain this effect, the content needs to be 0.005% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.040%, the improvement in YP by refining the structure becomes remarkable, and it becomes difficult to reduce the YR. Therefore, the upper limit is set.
Ti:0.005〜0.025%
Tiは窒化物を形成し、加熱による結晶粒の粗大化を抑制する効果があるため、靭性の向上に寄与する。その効果を得るにはTiを0.005%以上含有させる必要がある。一方で、0.025%を超えて含有すると炭化物が過剰に析出することで靭性が劣化するため、これを上限とする。
Ti: 0.005 to 0.025%
Ti forms a nitride and has an effect of suppressing coarsening of crystal grains due to heating, and thus contributes to improvement in toughness. To obtain the effect, it is necessary to contain 0.005% or more of Ti. On the other hand, if the content exceeds 0.025%, the carbide precipitates excessively and the toughness deteriorates.
N:0.0015〜0.0060%
Nは窒化物を形成することで加熱時の組織粗大化を抑制するため靭性向上に寄与する。その効果を得るには、Nは0.0015%以上含有させる必要があるが、0.0060%を超えて過剰に含有した場合には、窒化物が粗大化することで靭性が劣化するため、これを上限とする。
N: 0.0015 to 0.0060%
N contributes to an improvement in toughness by forming a nitride to suppress coarsening of the structure during heating. In order to obtain the effect, N must be contained at 0.0015% or more. However, if N is excessively contained at more than 0.0060%, the nitride is coarsened and the toughness is deteriorated. This is the upper limit.
O:0.0040%以下
Oは不純物として存在し、鋼板の中で酸化物を形成する。Oが多量に存在すると酸化物の数が増加し、靭性が劣化するため、Oの含有量は0.0040%以下とする。
O: 0.0040% or less O exists as an impurity and forms an oxide in the steel sheet. If O is present in a large amount, the number of oxides increases and the toughness deteriorates. Therefore, the content of O is set to 0.0040% or less.
Cu:0〜0.40%
Cuは焼入れ性向上により強度を向上させることができるので、必要に応じて含有させてもよい。上記の効果を得るために0.05%以上含有させるのが好ましい。一方で0.40%を超えると靭性が劣化するので、これを上限とする。
Cu: 0 to 0.40%
Since the strength of Cu can be improved by improving the hardenability, it may be contained as necessary. In order to obtain the above-mentioned effects, it is preferable to contain 0.05% or more. On the other hand, if it exceeds 0.40%, the toughness deteriorates, so this is made the upper limit.
Ni:0〜0.80%
Niは焼入れ性を向上させて強度を得るだけでなく、同時に低温靭性も向上できる有用な元素であることから、必要に応じて含有させてもよい。上記の効果を得るには0.05%以上含有させるのが好ましい。一方で、Niは高価な合金元素であり、0.80%を超える含有は経済合理性に合わなくなるため、これを上限とする。
Ni: 0 to 0.80%
Ni is a useful element that not only improves the hardenability to obtain strength but also improves the low-temperature toughness, and therefore may be contained as necessary. In order to obtain the above-mentioned effects, it is preferable to contain 0.05% or more. On the other hand, Ni is an expensive alloy element, and a content exceeding 0.80% does not meet economic rationality.
Cr:0〜0.20%
Crは焼入れ性向上により強度を向上させることができるので、必要に応じて含有させてもよい。上記の効果を得るには0.05%以上の含有が好ましい。一方で、0.20%を超えると低YRを得るのが難しくなるため、これを上限とする。
Cr: 0 to 0.20%
Since Cr can improve the strength by improving the hardenability, it may be contained as necessary. To obtain the above effects, the content is preferably 0.05% or more. On the other hand, if it exceeds 0.20%, it becomes difficult to obtain a low YR, so this is made the upper limit.
Mo:0〜0.10%
Moは焼入れ性向上や炭化物を形成することにより強度を向上させることができるので、必要に応じて含有させてもよい。上記の効果を得るには0.02%以上の含有が好ましい。一方で、0.10%を超えると低YRを得るのが難しくなるため、これを上限とする。
Mo: 0 to 0.10%
Mo can improve the quenchability and form a carbide to improve the strength. Therefore, Mo may be contained as necessary. In order to obtain the above effects, the content is preferably 0.02% or more. On the other hand, if it exceeds 0.10%, it becomes difficult to obtain a low YR, so this is made the upper limit.
V:0〜0.08%
Vは一般的に焼入れ性を向上させ、炭化物を形成することにより強度を向上させることができるので必要に応じて含有させてもよい。上記の効果を得るには0.02%以上の含有が好ましい。一方で、0.08%を超えると靭性が劣化するため、これを上限とする。
V: 0 to 0.08%
V generally improves hardenability and can improve strength by forming carbides, so that V may be contained as necessary. In order to obtain the above effects, the content is preferably 0.02% or more. On the other hand, if it exceeds 0.08%, the toughness deteriorates, so this is made the upper limit.
B:0〜0.002%
Bは少量で焼入れ性を向上させ、強度の向上に有効であるため、必要に応じて含有させてもよい。一方で、0.002%を超えると靭性が劣化するため、これを上限とする。上記の効果を得るには0.0004%以上の含有が好ましい。
B: 0 to 0.002%
B is effective for improving the hardenability and the strength with a small amount, so that B may be contained as necessary. On the other hand, if the content exceeds 0.002%, the toughness deteriorates, so this is made the upper limit. To obtain the above effects, the content is preferably 0.0004% or more.
Ca:0〜0.005%
Caは硫化物を形成することでSの悪影響を低減し、靭性の向上に有効であるため、必要に応じて含有させてもよい。一方で、0.005%を超えると粗大な酸化物を形成するようになり、靭性に悪影響を及ぼすようになるため、これを上限とする。上記の効果を得るには0.0008%以上の含有が好ましい。
Ca: 0 to 0.005%
Ca is effective in improving the toughness by reducing the adverse effect of S by forming a sulfide, and thus may be contained as necessary. On the other hand, if the content exceeds 0.005%, a coarse oxide is formed, which adversely affects toughness. Therefore, the upper limit is set. In order to obtain the above effects, the content is preferably 0.0008% or more.
本発明の低降伏比厚鋼板の化学組成における残部はFeおよび不純物である。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その他の要因により混入する成分を意味する。 The balance in the chemical composition of the low yield ratio steel sheet of the present invention is Fe and impurities. An impurity means the component mixed by raw materials and other factors, such as an ore and a scrap, when manufacturing steel materials industrially.
圧延プロセスにおいて所要の引張強さを確保するために、下記(式1)のように国際溶接学会(IIW)で定義される焼入れ硬さの指標である炭素等量(Ceq)を0.30〜0.39とする。
Ceq=[C%]+[Mn%]/6+([Cu%]+[Ni%])/15+([Cr%]+[Mo%]+[V%])/5…(式1)
(式1)において[ ]付元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
In order to secure the required tensile strength in the rolling process, the carbon equivalent (Ceq), which is an index of quenching hardness defined by the International Welding Society (IIW), is set to 0.30 to 0.30 as shown in (Equation 1) below. 0.39.
Ceq = [C%] + [Mn%] / 6 + ([Cu%] + [Ni%]) / 15 + ([Cr%] + [Mo%] + [V%]) / 5 (Formula 1)
In the formula (1), the element symbols with [] indicate the content (% by mass) of each element.
上記(式1)で定義されるCeqは、鋼板の焼入れ性を示す指標となる。引張強さを確保するためには、鋼板に含有するC、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Vの含有量を、上記(式1)で定義されるCeqを0.30以上にする必要がある。Ceqが0.30未満であると、焼入れ性が不足するために十分な引張強さが得られない。Ceqが大きくなるほど引張強さが高くなるが、0.39を超えると引張強さが過剰となり、それに伴ってシャルピーの吸収エネルギーが顕著に低下する。そのため、上記(式1)で定義されるCeqは0.30〜0.39とする。 Ceq defined by the above (Equation 1) is an index indicating the hardenability of the steel sheet. In order to secure the tensile strength, the content of C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, and V contained in the steel sheet needs to be equal to or greater than 0.30 for Ceq defined by the above (Equation 1). There is. When Ceq is less than 0.30, sufficient tensile strength cannot be obtained due to insufficient hardenability. The tensile strength increases as Ceq increases, but if it exceeds 0.39, the tensile strength becomes excessive, and the energy absorbed by Charpy decreases significantly. Therefore, Ceq defined by the above (Equation 1) is set to 0.30 to 0.39.
さらに本発明では下記(式2)で定義されるCsiを0.11以下にする。
Csi=[C%]/[Si%]…(式2)
(式2)において[ ]付元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
Further, in the present invention, Csi defined by the following (Equation 2) is set to 0.11 or less.
Csi = [C%] / [Si%] (Equation 2)
In the formula (2), the element symbols with [] indicate the content (% by mass) of each element.
Siはフェライト変態時に未変態オーステナイトへのCを濃縮させ、MAの形成を促進する。一般的にMAは靭性を劣化させるが、C含有量が少なく、且つ、MAの分散度合いが大きければ、1個当たりのMAに含まれるC量は小さくなるため、靭性の劣化を抑制しつつ、硬質相を微細分散させることができる。そのためにはCsiを0.11以下にする必要がある。一方で、Csiが0.11を超えると硬質相が硬化し過ぎることにより低温靭性が劣化する。Csiが小さいほど、低YR化する傾向があり、安定的に低YRを得るにはCsiを0.10以下にするとより好ましい。 Si concentrates C into untransformed austenite during ferrite transformation and promotes the formation of MA. In general, MA deteriorates toughness. However, if the C content is small and the degree of dispersion of MA is large, the amount of C contained in one MA becomes small, so that the deterioration of toughness is suppressed. The hard phase can be finely dispersed. For that purpose, Csi needs to be 0.11 or less. On the other hand, when Csi exceeds 0.11, the low-temperature toughness deteriorates due to excessive hardening of the hard phase. The smaller the Csi is, the lower the YR tends to be. It is more preferable to set the Csi to 0.10 or less in order to stably obtain a low YR.
さらに本発明において、鋼材の低YR化および靭性の向上を達成するために圧延プロセスで金属組織を制御する必要があり、鋼板の板厚1/4位置における金属組織を規定する。金属組織は基本的にフェライトとなるが、フェライト以外の主な組織はベイナイトであり、それ以外に微量のマルテンサイト、パーライトおよびMAが存在していてもよい。後述するようにマルテンサイトなどの硬質相はフェライト粒間に存在する。 Further, in the present invention, it is necessary to control the metallographic structure in the rolling process in order to achieve a low YR and an improvement in the toughness of the steel material, and the metallographic structure at the 1/4 thickness position of the steel sheet is defined. The metal structure is basically ferrite, but the main structure other than ferrite is bainite, and a small amount of martensite, pearlite, and MA may be present. As described later, a hard phase such as martensite exists between ferrite grains.
金属組織のフェライト面積率:45〜70%
フェライトはC固溶量が少なく、変態中に周囲のオーステナイトにCが拡散して軟質相となる。フェライトの面積率が大きいほど降伏強度及び引張強度は低くなるため、所定の強度、低YRを得るにはフェライトの面積率は70%以下とする必要がある。一方でフェライト面積率が45%未満になると、軟質相の役割が不十分となり、降伏強度が高くなるため低YR化が困難となるため、フェライト面積率は45〜70%とする。
Ferrite area ratio of metal structure: 45 to 70%
Ferrite has a small amount of C solid solution, and C is diffused into surrounding austenite during transformation to become a soft phase. Since the yield strength and tensile strength decrease as the area ratio of ferrite increases, the area ratio of ferrite must be 70% or less in order to obtain a predetermined strength and low YR. On the other hand, when the ferrite area ratio is less than 45%, the role of the soft phase becomes insufficient, and the yield strength increases, so that it is difficult to reduce the YR. Therefore, the ferrite area ratio is set to 45 to 70%.
この板厚1/4の位置におけるフェライト組織において、フェライトの粒径分布は以下のようにする。ここで、フェライト粒径における粒径はいわゆる円相当径(投影面積を同じ面積の円と見立てた場合の円の直径)であり、画像解析装置を用いれば容易に測定することができる。実際の画像解析装置を用いた測定では、ごく微小な粒径のフェライトも観測される場合がある。そのようなフェライトの個数をすべてカウントして粒径別の個数割合を算出すると、フェライト粒径10μm未満のフェライト個数割合が突出して大きくなる可能性がある。そのような微小の粒径のフェライトの全体に占める総面積はごく小さいので、実際には個数として数えなくてよい。具体的には、円相当径で2μm以上のフェライト個数を数えてフェライト個数割合を算出すればよい。 In the ferrite structure at the position of 1/4 of the plate thickness, the grain size distribution of the ferrite is as follows. Here, the particle diameter in the ferrite particle diameter is a so-called equivalent circle diameter (diameter of a circle when the projected area is regarded as a circle having the same area), and can be easily measured by using an image analyzer. In a measurement using an actual image analyzer, a ferrite having a very small particle size may be observed. When counting the number of all such ferrites and calculating the number ratio for each particle size, the number ratio of ferrite having a ferrite particle size of less than 10 μm may increase significantly. Since the total area occupied by the ferrite having such a small particle size in the whole is extremely small, it is not actually necessary to count it as a number. Specifically, the ferrite number ratio may be calculated by counting the number of ferrites having a circle equivalent diameter of 2 μm or more.
フェライト粒径10μm未満のフェライト個数割合:75〜90%
粒径が小さいフェライト個数割合が多いほど低温靱性が向上する。所要の低温靭性を確保するには粒径10μm未満のフェライト個数割合が75%以上必要である。一方で10μm未満のフェライト個数割合が90%超になると粒径10μmを超える粗大なフェライト粒が少なくなることによって、引張荷重下において早期に降伏するフェライト個数が不十分となるため、降伏強度が高くなり低YR化が困難となる。そのため、フェライト粒径10μm未満のフェライト個数割合は75〜90%とする。
Ferrite number ratio of ferrite particle size less than 10 μm: 75 to 90%
The low-temperature toughness improves as the number ratio of ferrite having a small grain size increases. To ensure the required low-temperature toughness, the number ratio of ferrite having a grain size of less than 10 μm must be 75% or more. On the other hand, when the ferrite number ratio of less than 10 μm exceeds 90%, coarse ferrite grains having a particle size of more than 10 μm decrease, and the number of ferrites that yield early under a tensile load becomes insufficient. It becomes difficult to reduce the YR. Therefore, the ratio of the number of ferrites having a ferrite particle size of less than 10 μm is set to 75 to 90%.
フェライト粒径10〜22μmのフェライト個数割合:8〜25%
粒径10μm以上の粗大なフェライト個数割合が増加すると、引張荷重下において早期に降伏するようになるため、低YRを確保するのに有効である。一方で、粗大なフェライトは低温靭性を劣化させる問題がある。粒径が10〜22μmのフェライトは低YRと低温靱性を両立でき、そのフェライト個数割合が8%未満では降伏強度が高くなり、一方で25%を超えると低温靭性の劣化があるため、フェライト粒径10〜22μmのフェライト個数割合は8〜25%とする。
Ferrite number ratio of ferrite particle size of 10 to 22 μm: 8 to 25%
If the number ratio of coarse ferrite having a particle size of 10 μm or more increases, yield occurs early under a tensile load, which is effective for securing a low YR. On the other hand, coarse ferrite has a problem of deteriorating low-temperature toughness. Ferrite having a grain size of 10 to 22 μm can achieve both low YR and low-temperature toughness. If the ferrite number ratio is less than 8%, the yield strength increases, while if it exceeds 25%, the low-temperature toughness deteriorates. The ratio of the number of ferrites having a diameter of 10 to 22 μm is 8 to 25%.
フェライト粒径22μmを超えるフェライト個数割合:2%以下
粒径が22μmを超えるフェライトは著しく低温靭性を劣化させるため、最小限にする必要があるが、個数割合を2%以下に制御できれば、所要の低温靭性を得ることができるため、フェライト粒径22μmを超えるフェライト個数割合は2%以下とする。
Ferrite number ratio exceeding 22 μm: 2% or less Ferrite having a particle size exceeding 22 μm remarkably deteriorates low-temperature toughness. Therefore, it is necessary to minimize the number of ferrite particles. Since low-temperature toughness can be obtained, the ratio of the number of ferrites having a ferrite grain size of more than 22 μm is set to 2% or less.
なお、板厚の1/4位置におけるフェライトの粒径について規定するのは、鋼板の平均的な位置でのフェライト粒径を求めるためである。また、板厚の1/4位置におけるフェライト粒径分布を求めるに際しては、板厚の1/4位置を中心として±2mmの領域におけるミクロ組織を観察し、観察結果に基づいてフェライト粒径ごとの個数割合を測定すればよい。 The reason why the ferrite grain size at a quarter position of the sheet thickness is defined is to determine the ferrite grain size at an average position of the steel sheet. Further, when obtaining the ferrite grain size distribution at the 1/4 position of the plate thickness, the microstructure in a region of ± 2 mm around the 1/4 position of the plate thickness is observed, and based on the observation result, the size of each ferrite particle is determined. What is necessary is just to measure the number ratio.
上述のように低YRを得るには、鋼の金属組織中に所要のフェライトを確保するとともに、フェライト粒間に硬質相を生成させる必要がある。ここで、硬質相とは、フェライトとベイナイト以外の相であり、MAの他マルテンサイト、セメンタイトなど、ベイナイトを除くフェライトよりも硬い相をいう。ここでの硬質相は微細なものや判別が難しいものも含まれており、その面積率、粒径などを正確に定量化することが困難である場合があるため、特に規定しないが、下記に示す製造方法で本発明の厚鋼板を製造した場合には、フェライト粒間に生成する硬質相の面積率は2.0〜9.0%、粒径の大きい上位20個の硬質相の平均粒径は2.0〜8.0μmとなる。 As described above, in order to obtain a low YR, it is necessary to secure required ferrite in the metal structure of steel and to generate a hard phase between ferrite grains. Here, the hard phase is a phase other than ferrite and bainite, and is a phase harder than ferrite excluding bainite, such as martensite and cementite in addition to MA. The hard phase here includes fine ones and those that are difficult to discriminate, and its area ratio and particle size are sometimes difficult to accurately quantify. When the steel plate of the present invention is manufactured by the manufacturing method shown in the figure, the area ratio of the hard phase generated between the ferrite grains is 2.0 to 9.0%, and the average grain size of the top 20 hard phases having a large grain size is obtained. The diameter is 2.0-8.0 μm.
フェライト割合を確保する方法として、仕上げ圧延後に一定時間放冷して鋼板を所定の温度まで冷却させてフェライト変態させた後、水冷する方法が用いられる。 As a method for securing the ferrite ratio, a method is used in which the steel sheet is cooled for a certain period of time after the finish rolling, the steel sheet is cooled to a predetermined temperature to transform the ferrite, and then water-cooled.
しかし、従来の方法では、製造ライン上で鋼板を一定時間放冷する必要があり、製造効率の観点からは好ましくなく、また、放冷中に高温から変態するフェライトは粗大化しやすく、10μm未満のフェライト個数割合が小さくなる。 However, in the conventional method, it is necessary to allow the steel sheet to be cooled on the production line for a certain period of time, which is not preferable from the viewpoint of production efficiency, and the ferrite that is transformed from a high temperature during the cooling is easily coarsened. Ferrite number ratio is reduced.
そこで、本発明者らが検討を重ねた結果、水冷等の加速冷却(2次冷却)の前に水冷などの予備冷却(1次冷却)を行うことで、製造効率の問題を解決しつつ、1次冷却によってフェライトの変態駆動力を増加させることによって短時間かつ微細にフェライト変態させることができるため、10μm未満のフェライト個数割合も効率的に確保することができることが分かった。 Therefore, as a result of repeated studies by the present inventors, preliminary cooling (primary cooling) such as water cooling is performed before accelerated cooling (secondary cooling) such as water cooling, thereby solving the problem of manufacturing efficiency. By increasing the transformation driving force of the ferrite by the primary cooling, the ferrite can be transformed in a short time and finely, so that the ferrite number ratio of less than 10 μm can be efficiently secured.
本発明に係る低降伏比厚鋼板の製造方法については、前述した化学組成および金属組織を有する鋼板を製造することが可能である限り特に制限はないが、例えば、以下に示す方法により製造することができる。 The method for producing a low-yield-ratio steel sheet according to the present invention is not particularly limited as long as it is possible to produce a steel sheet having the above-described chemical composition and metal structure. Can be.
まず、上述の化学組成を有する鋳片を加熱炉で1050〜1200℃の温度範囲に加熱した後、加熱炉から抽出して熱間圧延を実施して鋼板を製造する。その際、900℃以下の温度範囲における累積圧下率が30%以上、かつ、圧延終了温度TFR(℃)が鋼板表面温度で下記(式3)に定義されるAr3点以上となる条件で圧延する。圧延後、1次冷却及び2次冷却を行う。
Ar3(℃)=910−310×[C%]−80×[Mn%]−20×[Cu%]−15×[Cr%]−55×[Ni%]−80×[Mo%]+0.35×([板厚(mm)]−8)…(式3)
(式3)において[ ]付元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
First, a slab having the above-mentioned chemical composition is heated in a heating furnace to a temperature range of 1050 to 1200 ° C., and then extracted from the heating furnace and subjected to hot rolling to manufacture a steel sheet. At this time, the conditions are such that the cumulative draft in the temperature range of 900 ° C. or less is 30% or more, and the rolling end temperature T FR (° C.) is 3 or more Ar points defined by the following (Equation 3) at the steel sheet surface temperature. To roll. After rolling, primary cooling and secondary cooling are performed.
Ar 3 (° C.) = 910-310 × [C%] − 80 × [Mn%] − 20 × [Cu%] − 15 × [Cr%] − 55 × [Ni%] − 80 × [Mo%] + 0 .35 × ([plate thickness (mm)]-8) (Equation 3)
In (Equation 3), the element symbols with [] indicate the content (% by mass) of each element.
上述した1次冷却及び2次冷却では下記(a)〜(e)に示す条件で冷却処理を施す。
(a)第1冷却を、鋼板表面温度がTFR〜TFR−50℃、かつ、Ar3点以上の範囲で冷却を開始し、(Ar3温度−30℃)〜(Ar3温度−130℃)の範囲で停止する。
(b)第1冷却の平均冷却速度を10℃/sec以上とする。
(c)第1冷却から第2冷却までの時間を10〜40secとする。
(d)第2冷却を350℃〜500℃の範囲で停止する。
(e)第2冷却の平均冷却速度を15℃/sec以上とする。
以上、第1冷却及び第2冷却は、一台の冷却装置を用い冷却してもよいし、二台の冷却装置を用いて鋼板を連続的に移動させて行ってもよい。
In the above-described primary cooling and secondary cooling, a cooling process is performed under the following conditions (a) to (e).
(A) a first cooling, the steel plate surface temperature T FR ~T FR -50 ℃, and starts cooling in a range of three or more points Ar, (Ar 3 temperature -30 ℃) ~ (Ar 3 temperature -130 (° C) range.
(B) The average cooling rate of the first cooling is set to 10 ° C./sec or more.
(C) The time from the first cooling to the second cooling is set to 10 to 40 sec.
(D) Stop the second cooling in the range of 350 ° C to 500 ° C.
(E) The average cooling rate of the second cooling is set to 15 ° C./sec or more.
As described above, the first cooling and the second cooling may be performed using one cooling device, or may be performed by continuously moving the steel plate using two cooling devices.
各工程について、以下に詳しく説明する。なお、以下に示す温度については、特に断りがない限り、鋼板表面温度である。 Each step will be described in detail below. In addition, about the temperature shown below, it is a steel plate surface temperature unless there is particular notice.
熱間圧延前の鋳片の加熱温度:1050〜1200℃
加熱温度が1050℃未満である場合、オーステナイト結晶粒が微細化させるため、フェライト結晶粒も微細化される。この場合、降伏強度が高くなり過ぎるため、低YRを確保するのが困難となる。一方、加熱温度が1200℃を超えるとオーステナイト結晶粒が粗大化して低温靭性が低下するおそれがある。
Heating temperature of slab before hot rolling: 1050 to 1200 ° C
When the heating temperature is lower than 1050 ° C., the austenite crystal grains are refined, so that the ferrite crystal grains are also refined. In this case, since the yield strength becomes too high, it is difficult to secure a low YR. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1200 ° C., austenite crystal grains may be coarsened and low-temperature toughness may be reduced.
900℃以下の温度範囲における累積圧下率:30%以上
900℃以下の温度範囲における累積圧下率とは、900℃における板厚を基準として、仕上げ圧延後の板厚までに圧延した板厚の減少率である。この累積圧下率が30%未満では、結晶粒が粗大化することで、低温靭性が低下するおそれがある。
Cumulative draft in the temperature range of 900 ° C or less: 30% or more Cumulative draft in the temperature range of 900 ° C or less refers to the reduction in the thickness of the sheet rolled to the thickness after finish rolling, based on the thickness at 900 ° C. Rate. If the cumulative rolling reduction is less than 30%, the crystal grains become coarse, and the low-temperature toughness may decrease.
圧延終了温度TFR:Ar3点以上
圧延終了温度TFRがAr3点未満となると、冷却前に初析フェライトが生成することがある。このため、圧延終了温度TFRは鋼板表面温度でAr3点以上とする。なお、Ar3点は上記(式3)で示すとおりであり、以下で示す冷却工程におけるAr3点も同じである。
Rolling end temperature T FR : Ar 3 points or more If the rolling end temperature T FR is lower than Ar 3 points, proeutectoid ferrite may be generated before cooling. For this reason, the rolling end temperature TFR is set to three points or more at the steel sheet surface temperature. Note that the Ar 3 points are as shown in the above (Equation 3), and the Ar 3 points in the cooling step described below are also the same.
次に冷却工程について以下に詳しく説明する。
(a)第1冷却を、鋼板表面温度がTFR〜TFR−50℃、かつ、Ar3点以上の範囲で冷却を開始し、(Ar3温度−30℃)〜(Ar3温度−130℃)の範囲で停止する。
第1冷却の開始温度は、圧延終了温度がTFRであることから、圧延終了温度TFR以下となる。第1冷却の冷却開始までに温度がTFR−50℃未満まで低下すると圧延で導入した転位が回復するため、変態の駆動力が低下する。そのため、粗大な粒径のフェライト個数割合が増加するおそれがある。一方で、冷却開始温度がAr3点未満になると、冷却前に初析フェライトが生成することがある。このため、第1冷却を鋼板表面温度がTFR〜TFR−50℃、かつ、Ar3点以上の範囲で冷却を開始する。
Next, the cooling step will be described in detail below.
(A) a first cooling, the steel plate surface temperature T FR ~T FR -50 ℃, and starts cooling in a range of three or more points Ar, (Ar 3 temperature -30 ℃) ~ (Ar 3 temperature -130 (° C) range.
Starting temperature of the first cooling, since the rolling finishing temperature is T FR, the following rolling end temperature T FR. If the temperature drops to less than TFR -50 ° C before the start of the first cooling, the dislocations introduced by rolling recover and the driving force for transformation decreases. For this reason, the number ratio of ferrite having a coarse particle diameter may increase. On the other hand, if the cooling start temperature is lower than the Ar 3 point, proeutectoid ferrite may be generated before cooling. Therefore, the first cooling the steel plate surface temperature T FR ~T FR -50 ℃, and cooling is started in a range of three or more Ar.
また、第1冷却の冷却停止温度が(Ar3温度−30℃)よりも高いと冷却による変態駆動力が十分に得られず、粗大な粒径のフェライト個数割合が増えることで靭性が低下する。一方で(Ar3温度−130℃)未満の場合は、変態駆動力が大きくなることでフェライト粒が過剰に微細化し、降伏強度が高くなることで低YRの確保が困難となるおそれがある。このため、第1冷却は(Ar3温度−30℃)〜(Ar3温度−130℃)の範囲で停止する。 On the other hand, if the cooling stop temperature of the first cooling is higher than (Ar 3 temperature−30 ° C.), a sufficient transformation driving force cannot be obtained by cooling, and the toughness is reduced due to an increase in the number ratio of ferrite having a coarse grain size. . On the other hand, when the temperature is lower than (Ar 3 temperature −130 ° C.), the transformation driving force is increased, so that the ferrite grains are excessively refined, and the yield strength is increased, so that it may be difficult to secure a low YR. Therefore, the first cooling is stopped in the range of (Ar 3 temperature−30 ° C.) to (Ar 3 temperature−130 ° C.).
(b)第1冷却の平均冷却速度を10℃/sec以上とする。
第1冷却の平均冷却速度が10℃/sec未満となると、冷却途中でのフェライト変態が開始することで粗大な粒径のフェライト個数割合が増加し、靭性が低下するおそれがある。このため、第1冷却の平均冷却速度を10℃/sec以上とする。第1冷却の平均冷却速度の上限速度は規定しないが、通常水冷装置の性能から考えれば、第1冷却の平均冷却速度は40℃/sec以下となる。
(B) The average cooling rate of the first cooling is set to 10 ° C./sec or more.
When the average cooling rate of the first cooling is less than 10 ° C./sec, the ferrite transformation starts during the cooling, so that the number ratio of ferrite having a coarse grain size increases, and the toughness may decrease. For this reason, the average cooling rate of the first cooling is set to 10 ° C./sec or more. Although the upper limit of the average cooling rate of the first cooling is not specified, the average cooling rate of the first cooling is usually 40 ° C./sec or less from the viewpoint of the performance of the normal water cooling device.
(c)第1冷却から第2冷却までの時間を10〜40secとする。
1次冷却から2次冷却までの時間は1次冷却停止からの放冷時間となるが、これが10sec未満となると、1次冷却停止後からのフェライト変態が不十分となり、フェライト面積率が不足する。一方で、40secを超えると、フェライトの結晶粒が粗大化するため、靭性が劣化するおそれがある。このため、第1冷却から第2冷却までの時間を10〜40secとする。このとき、第2冷却の開始時の鋼板表面温度は鋼板の復熱により(Ar3温度−30℃)〜(Ar3温度−150℃)の範囲となる。
(C) The time from the first cooling to the second cooling is set to 10 to 40 sec.
The time from the primary cooling to the secondary cooling is the cooling time from the stop of the primary cooling. If this time is less than 10 seconds, the ferrite transformation after the stop of the primary cooling becomes insufficient, and the ferrite area ratio becomes insufficient. . On the other hand, if it exceeds 40 seconds, the crystal grains of ferrite become coarse, so that the toughness may be deteriorated. For this reason, the time from the first cooling to the second cooling is set to 10 to 40 seconds. At this time, the surface temperature of the steel sheet at the start of the second cooling is in the range of (Ar 3 temperature−30 ° C.) to (Ar 3 temperature−150 ° C.) due to reheating of the steel sheet.
(d)第2冷却を350℃〜500℃の範囲で停止する。
冷却停止温度が500℃以上では低YRを得るのに必要な硬質相が不十分になる恐れがある。一方で冷却停止温度が350℃を未満となると、硬質相が過剰に硬化することで靭性が劣化するおそれがある。このため、第2冷却における冷却停止温度は350〜500℃の範囲とする。
(D) Stop the second cooling in the range of 350 ° C to 500 ° C.
If the cooling stop temperature is 500 ° C. or higher, the hard phase required for obtaining a low YR may be insufficient. On the other hand, if the cooling stop temperature is less than 350 ° C., the hard phase is excessively hardened, and the toughness may be deteriorated. Therefore, the cooling stop temperature in the second cooling is set in the range of 350 to 500 ° C.
(e)第2冷却の平均冷却速度を15℃/sec以上とする。
第2冷却の平均冷却速度が遅い場合、十分な硬質組織を得ることができないため、低YRを得るのが難しくなるおそれがある。このため、第2冷却の平均冷却速度を15℃/sec以上とする。第2冷却の平均冷却速度の上限速度は規定しないが、通常水冷装置の性能から考えれば、第2冷却の平均冷却速度は40℃/sec以下となる。
(E) The average cooling rate of the second cooling is set to 15 ° C./sec or more.
When the average cooling rate of the second cooling is low, a sufficient hard tissue cannot be obtained, so that it may be difficult to obtain a low YR. For this reason, the average cooling rate of the second cooling is set to 15 ° C./sec or more. Although the upper limit of the average cooling rate of the second cooling is not specified, the average cooling rate of the second cooling is 40 ° C./sec or less from the viewpoint of the performance of the normal water cooling device.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.
表1〜表3に示す化学成分を有する鋼を溶製し、連続鋳造機にて鋳片を作製した。得られた鋳片について表4〜表6に示す条件で熱間圧延を施した後に第1冷却及び第2冷却を行い、所定厚さの厚鋼板とした。 Steels having the chemical components shown in Tables 1 to 3 were melted, and cast pieces were produced with a continuous casting machine. The obtained slab was subjected to hot rolling under the conditions shown in Tables 4 to 6 and then subjected to first cooling and second cooling to obtain a thick steel plate having a predetermined thickness.
得られた厚鋼板について、ミクロ組織と、下記の各種物性を調査した。 About the obtained thick steel plate, the microstructure and the following various physical properties were investigated.
<機械的特性>
応力除去焼きなましを行った後、得られた各鋼板から平行部の長さが8.5mm、標点距離が42.5mmの丸棒引張試験片を作製した。このとき、丸棒引張試験片の長さ方向が圧延方向と垂直な方向(板幅方向)となるように試験片を切り出した。丸棒引張試験片を用いて、常温、大気圧で引張試験を実施して、降伏強度YS(MPa)、引張強度TS(MPa)、降伏比YR(=YS/TS×100、単位は%)および、全伸びEL(%)を求めた。
<Mechanical properties>
After performing stress relief annealing, a round bar tensile test piece having a parallel portion length of 8.5 mm and a gauge length of 42.5 mm was prepared from each of the obtained steel plates. At this time, the test piece was cut out such that the length direction of the round bar tensile test piece was perpendicular to the rolling direction (board width direction). Using a round bar tensile test piece, a tensile test is performed at normal temperature and atmospheric pressure, yield strength YS (MPa), tensile strength TS (MPa), yield ratio YR (= YS / TS × 100, unit is%) And the total elongation EL (%) was determined.
<低温靭性>
JIS Z2242−2016に準拠したシャルピー試験片(2mmVノッチ試験片)を板厚の1/4位置から採取した。ノッチ位置は板厚方向とした。−60℃の条件で3本試験し、その最低値を吸収エネルギー(vE−60)とした。
<Low temperature toughness>
A Charpy test piece (2 mm V notch test piece) based on JIS Z2242-2016 was sampled from a quarter position of the plate thickness. The notch position was in the thickness direction. Three tests were carried out at -60 ° C, and the lowest value was taken as absorbed energy (vE-60).
<ミクロ組織>
ミクロ組織は、試験に供したシャルピー試験片の中央部から切出した断面を研磨した後、表面をナイタールで腐食して光学顕微鏡にて中心部から±2mmの領域を観察し、フェライト組織を同定し、円相当径で2μm未満のフェライト粒を除いた上で、粒径ごとに各分率(個数割合)を求めた。なお、表7〜表9には示さないが、フェライト粒間には硬質相が形成されており、このときの硬質相の面積率は2.1〜8.4%、粒径の大きい上位20個の粒径の平均値は2.3〜7.2μmであった。
<Microstructure>
Microstructure, after polishing a cross section cut from the center of the Charpy test piece subjected to the test, corroding the surface with nital, observing a region of ± 2 mm from the center with an optical microscope, identifying the ferrite structure After removing ferrite grains having an equivalent circle diameter of less than 2 μm, each fraction (number proportion) was determined for each grain size. Although not shown in Tables 7 to 9, a hard phase is formed between the ferrite grains. At this time, the area ratio of the hard phase is 2.1 to 8.4%, and the upper 20 particles having the larger grain size are used. The average value of the particle sizes of the individual pieces was 2.3 to 7.2 μm.
これらの結果を表7〜表9にまとめて示す。なお、本発明においては、TSが490MPa以上、YSが355MPa以上、YRが78%以下、ELが21%以上の場合に低YR鋼の特性を有していると評価し、また、vE−60は47J以上の場合に低温靭性に優れると評価して、総合判定で合格とした。 Tables 7 to 9 summarize these results. In the present invention, when TS is 490 MPa or more, YS is 355 MPa or more, YR is 78% or less, and EL is 21% or more, it is evaluated that the steel has the characteristics of a low YR steel, and vE-60 Was evaluated to be excellent in low-temperature toughness when it was 47 J or more, and the overall judgment was passed.
表1〜表9を参照して、本発明で規定される化学組成、金属組織および製造条件を全て満足する本発明例である試験記号A1〜A56は、低YRとなり且つ低温靭性に優れる結果となった。 With reference to Tables 1 to 9, test symbols A1 to A56, which are examples of the present invention satisfying all of the chemical composition, metallographic structure and production conditions defined in the present invention, have low YR and excellent low-temperature toughness. became.
一方、比較例である試験番号B1〜B26は、化学組成、金属組織および製造条件の何れか1つ以上を満足できておらず、その結果所望の特性が得られなかった。 On the other hand, Test Nos. B1 to B26, which are comparative examples, did not satisfy any one or more of the chemical composition, the metal structure, and the manufacturing conditions, and as a result, desired characteristics were not obtained.
本発明によれば、LPGまたはアンモニア等のタンク材料として用いるのに好適な優れた低温靭性を有する低降伏比厚鋼板を提供することが可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the low-yield-ratio steel plate which has excellent low temperature toughness suitable for using as a tank material, such as LPG or ammonia.
Claims (1)
C:0.03〜0.07%、
Si:0.28〜0.65%、
Mn:0.8〜1.8%、
P:0.015%以下、
S:0.005%以下、
Al:0.02〜0.10%、
Nb:0.005〜0.040%、
Ti:0.005〜0.025%、
N:0.0015〜0.0060%、
O:0.0040%以下、
Cu:0〜0.40%、
Ni:0〜0.80%、
Cr:0〜0.20%、
Mo:0〜0.10%、
V:0〜0.08%、
B:0〜0.002%、
Ca:0〜0.005%、
残部はFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
下記式1で定義されるCeqが0.30〜0.39であり、
下記式2で定義されるCsiが0.11以下であり、
板厚1/4の位置の金属組織において、
フェライト面積率が45〜70%であり、
前記フェライトの粒径分布において、
10μm未満のフェライトの個数割合が75〜90%であり、
10〜22μmのフェライトの個数割合が8〜25%であり、かつ、
22μmを超えるフェライトの個数割合が2%以下であり、
フェライト粒間に硬質相が存在する、
低降伏比厚鋼板。
Ceq=[C%]+[Mn%]/6+([Cu%]+[Ni%])/15+([Cr%]+[Mo%]+[V%])/5…(式1)
Csi=[C%]/[Si%]…(式2)
(式1)、(式2)において[ ]付元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
The composition of the steel sheet is mass%
C: 0.03-0.07%,
Si: 0.28 to 0.65%,
Mn: 0.8-1.8%,
P: 0.015% or less,
S: 0.005% or less,
Al: 0.02 to 0.10%,
Nb: 0.005 to 0.040%,
Ti: 0.005 to 0.025%,
N: 0.0015 to 0.0060%,
O: 0.0040% or less,
Cu: 0 to 0.40%,
Ni: 0 to 0.80%,
Cr: 0 to 0.20%,
Mo: 0 to 0.10%,
V: 0 to 0.08%,
B: 0 to 0.002%,
Ca: 0 to 0.005%,
The balance has a chemical composition consisting of Fe and impurities,
Ceq defined by the following formula 1 is 0.30 to 0.39,
Csi defined by the following equation 2 is 0.11 or less;
In the metal structure at the position of 1/4 of the plate thickness,
Ferrite area ratio is 45-70%,
In the particle size distribution of the ferrite,
The number ratio of ferrite of less than 10 μm is 75 to 90%,
The number ratio of ferrite of 10 to 22 μm is 8 to 25%, and
The number ratio of ferrite exceeding 22 μm is 2% or less;
Hard phase exists between ferrite grains,
Low yield ratio steel plate.
Ceq = [C%] + [Mn%] / 6 + ([Cu%] + [Ni%]) / 15 + ([Cr%] + [Mo%] + [V%]) / 5 (Formula 1)
Csi = [C%] / [Si%] (Equation 2)
In (Formula 1) and (Formula 2), the symbol with [] indicates the content (% by mass) of each element.
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