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JP5494167B2 - Cryogenic steel plate and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5494167B2 JP2010093449A JP2010093449A JP5494167B2 JP 5494167 B2 JP5494167 B2 JP 5494167B2 JP 2010093449 A JP2010093449 A JP 2010093449A JP 2010093449 A JP2010093449 A JP 2010093449A JP 5494167 B2 JP5494167 B2 JP 5494167B2
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

本発明は、靭性に優れた極低温用厚鋼板、特に歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板およびその製造方法に関する。なお、この場合の極低温用厚鋼板とは、板厚3〜50mmの比較的薄肉のものが対象であり、そして、極低温用とは−60℃以下の極低温での用途、とりわけ−165℃の極低温での用途を意味する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cryogenic thick steel plate excellent in toughness, and more particularly to a cryogenic thick steel plate excellent in brittle fracture occurrence inhibiting properties after strain aging and a method for producing the same. In this case, the ultra-low temperature thick steel plate is intended for a relatively thin plate having a thickness of 3 to 50 mm, and the ultra-low temperature is intended for use at an extremely low temperature of −60 ° C. or less, particularly −165. It means the use at extremely low temperature of ℃.

極低温用厚鋼板は、LPG(Liquefied petroleum gas)やLNG(Liquefied natural gas)などの液化ガスを極低温域で貯蔵するための貯蔵タンク等を主な用途とする。−60℃以下の極低温とは、これらの液化ガスを液体の温度域で貯蔵できる温度を意味し、そして、−165℃の極低温とはLNGを液体の温度域で貯蔵できる温度を意味する。   The cryogenic thick steel sheet is mainly used for storage tanks for storing liquefied gas such as LPG (Liquefied petroleum gas) and LNG (Liquefied natural gas) in a cryogenic region. An extremely low temperature of −60 ° C. or lower means a temperature at which these liquefied gases can be stored in a liquid temperature range, and an extremely low temperature of −165 ° C. means a temperature at which LNG can be stored in a liquid temperature range. .

したがって、板厚3〜50mmの比較的薄肉のものが対象となる極低温用厚鋼板には、安全性確保の面から、極低温での優れた破壊靱性が求められる。特に、貯蔵用タンク製作時に材料が受ける冷間塑性加工を行った後でも脆性破壊発生を抑止できる特性が求められる。言い換えれば、母材および溶接継手ともに、−60℃以下、とりわけ−165℃という極低温で、歪時効後の優れた脆性破壊発生抑止特性が求められる。   Therefore, an extremely low temperature thick steel plate that is intended for a comparatively thin one having a thickness of 3 to 50 mm is required to have excellent fracture toughness at an extremely low temperature from the viewpoint of ensuring safety. In particular, there is a demand for characteristics capable of suppressing the occurrence of brittle fracture even after the cold plastic working that the material receives during the production of the storage tank. In other words, both the base metal and the welded joint are required to have excellent brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging at an extremely low temperature of −60 ° C. or less, particularly −165 ° C.

−165℃という極低温環境で優れた脆性破壊発生抑止特性を有する鋼材としては、9%のNiを添加したいわゆる9%Ni鋼が知られており、日本工業規格(JIS)にも規定されている。   A so-called 9% Ni steel added with 9% Ni is known as a steel material having excellent brittle fracture occurrence suppression characteristics in an extremely low temperature environment of -165 ° C., and is also defined in the Japanese Industrial Standard (JIS). Yes.

そして、この9%Ni鋼をベースとして、母材特性のコントロールについては、P、Sをはじめとする不純物の低減、Cの低減、[焼入(Q)−2相域焼入(L)−焼戻(T)]の3工程からなる3段熱処理法など、様々な改善が試みられてきた。また、鋼材コストの抑制のために、Ni含有量を低減した低温用鋼も提案されている。   And based on this 9% Ni steel, the control of the base material properties is to reduce impurities such as P and S, to reduce C, [Quenching (Q) -2 phase quenching (L)- Various improvements such as a three-step heat treatment method comprising three steps of tempering (T)] have been attempted. In addition, low-temperature steel with a reduced Ni content has been proposed in order to reduce the cost of steel materials.

特許文献1には4.0〜7.5%のNiを含有し、マルテンサイト変態開始温度(Ms点)が370℃以下となる低温用鋼が開示されている。また、特許文献2には、5.5〜10%のNiを含有する鋼及びその連続鋳造法が示されている。特許文献3には低温靭性の優れた低降伏比ニッケル鋼板の製造方法が示されている。また、特許文献4には1.5〜9.5%のNiと0.02〜0.08%のMoを含有する鋼が開示されている。   Patent Document 1 discloses a low-temperature steel containing 4.0 to 7.5% Ni and having a martensitic transformation start temperature (Ms point) of 370 ° C. or lower. Patent Document 2 discloses a steel containing 5.5 to 10% Ni and a continuous casting method thereof. Patent Document 3 discloses a method for producing a low yield ratio nickel steel sheet having excellent low temperature toughness. Patent Document 4 discloses a steel containing 1.5 to 9.5% Ni and 0.02 to 0.08% Mo.

特開平6-136483号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-136483 特開平7-90504号公報JP 7-90504 A 特開昭60-59023号公報JP 60-59023 A 特開2002-129280号公報JP 2002-129280 A

LPGやLNGなどを貯蔵する貯蔵タンクは円筒型形状であるから、貯蔵タンクを製作する際に素材としての厚鋼板を冷間で塑性加工し、厚鋼板端部を互いに溶接することにより形状を確保するのが通常である。このような冷間での塑性加工を施された後の厚鋼板は、塑性歪を受けることで性能が極端に低下する場合もあるにもかかわらず、一般に鋼板は歪を受ける前の特性のみを評価するだけであり、歪時効後の脆性破壊発生抑止特性が適正に評価されているとは言い難い。しかしながら、上記特許文献1〜4には歪時効後の脆性破壊発生抑止特性についての言及はなされていない。   The storage tank that stores LPG and LNG has a cylindrical shape, so when manufacturing the storage tank, the steel plate as a raw material is cold-plastic processed and the ends of the steel plate are welded together to ensure the shape. It is normal to do. Thick steel plates after being subjected to such cold plastic working generally have only the properties before being subjected to strain, even though the performance may be extremely reduced due to plastic strain. It is only an evaluation, and it cannot be said that the brittle fracture occurrence suppression property after strain aging is properly evaluated. However, the above Patent Documents 1 to 4 do not refer to the brittle fracture occurrence inhibiting property after strain aging.

本発明は、このような状況に鑑み、歪時効後の脆性破壊発生抑止特性について金属組織の観点からの検討を試み、さらに塑性歪を受けても耐破壊性能を高位に維持するキーテクノロジーを明らかにすることによって、極低温用厚鋼板の合金設計に当たって、目標とする歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に対応する金属組織上のパラメータを明確化し、もって、冷間での塑性加工が施された後であっても、歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板を低コストで提供することを目的とする。   In view of such circumstances, the present invention attempts to examine the brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging from the viewpoint of the metal structure, and further reveals a key technology that maintains high fracture resistance even when subjected to plastic strain. Therefore, in designing alloys for steel plates for cryogenic temperatures, the parameters on the metal structure corresponding to the target property of inhibiting the occurrence of brittle fracture after strain aging are clarified, and cold plastic working is performed. It is an object of the present invention to provide a cryogenic thick steel plate excellent in brittle fracture occurrence suppression properties after strain aging even at low cost.

上記課題を解決するために、極低温用厚鋼板の合金設計として、特に極低温靭性に有効なNi量を5〜10%と規定した上で、種々の合金成分と金属組織について広範な試作試験を実施し、極低温用厚鋼板としての歪時効後の脆性破壊発生抑止特性を検討した。その結果、次の(a)〜(d)に示す知見を得た。   In order to solve the above-mentioned problems, a wide range of prototype tests were conducted on various alloy components and metal structures, with the amount of Ni effective for cryogenic toughness being specified as 5 to 10% as an alloy design for cryogenic thick steel plates. In order to investigate the characteristics to prevent brittle fracture after strain aging as a thick steel plate for cryogenic temperatures. As a result, the following findings (a) to (d) were obtained.

(a) 極低温タンク用材料として第一に必要な特性は脆性破壊発生抑止特性である。さらにタンクの製作工程を考慮すると、歪を受けた後でもこの特性を向上させるためには、極低温靭性に有効なNi量を5〜10%含有する合金成分範囲のもとで、残留γ(オーステナイト)の確保と有効結晶粒径の微細化、そして粒内の組織制御が必要である。オーステナイト組織は原理的に脆性破壊が発生しない組織であるため、この組織が分散していることにより材料の脆性破壊発生抑止特性は飛躍的に高くなる。ここで、残留γは、X線回折法により評価することができる。   (a) The first necessary characteristic as a cryogenic tank material is a brittle fracture prevention characteristic. Furthermore, considering the manufacturing process of the tank, in order to improve this characteristic even after being subjected to strain, the residual γ (under the alloy composition range containing 5 to 10% of Ni effective for cryogenic toughness Austenite), effective crystal grain size refinement, and grain structure control are required. Since the austenite structure is a structure in which brittle fracture does not occur in principle, the brittle fracture occurrence suppressing property of the material is remarkably enhanced by the dispersion of this structure. Here, the residual γ can be evaluated by an X-ray diffraction method.

(b) 次に、有効結晶粒径は、本発明において対象にしている高Ni系の成分の場合には定義が難しい。一般には、マルテンサイト組織のように高い焼入れ性を有する鋼においては、組織の単位として旧γ粒径などを用いる場合が多い。   (b) Next, the effective crystal grain size is difficult to define in the case of the high Ni-based component that is the subject of the present invention. In general, in a steel having a high hardenability such as a martensite structure, an old γ grain size or the like is often used as a structural unit.

しかしながら、旧γ粒の内部にはパケットやブロックと呼ばれる細分化された領域が存在し、必ずしも旧γ粒が組織の大きさを代表するパラメータとは言えない。そこで、本発明者らはEBSP(Electron Backscatter Diffraction Pattern:電子線後方散乱パターン)法を用いることによって、結晶粒径の定義をすることを鋭意検討した。   However, there are subdivided regions called packets and blocks inside the old γ grains, and the old γ grains are not necessarily parameters representing the size of the structure. Therefore, the present inventors diligently studied to define the crystal grain size by using an EBSP (Electron Backscatter Diffraction Pattern) method.

有効結晶粒径の測定をしようとしても、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡で認められる粒界を基準として定量化した場合には、隣接する結晶粒の方位差が小さい場合などに破面単位との対応が悪く組織サイズを代表する数値となり得ない。したがって、本発明では、「有効結晶粒径」として、EBSPにより評価した場合の方位差15°以上の組織境界で囲まれる部分の結晶粒径を採用した。すなわち、EBSP法を用いて、倍率2000倍で5視野以上の観察を行い、15°以上の方位差を有する組織境界を粒界とみなし、ひとつの結晶内部の面積を求め、その面積を円相当粒径に換算したものを「有効結晶粒径」として評価した。   Even when trying to measure the effective crystal grain size, if it is quantified based on the grain boundary recognized by an optical microscope or a scanning electron microscope, the fracture surface unit may be measured when the orientation difference between adjacent crystal grains is small. Correspondence is poor and it cannot be a value that represents the organization size. Therefore, in the present invention, as the “effective crystal grain size”, a crystal grain size of a portion surrounded by a structure boundary having an orientation difference of 15 ° or more when evaluated by EBSP is adopted. In other words, using the EBSP method, observations of 5 fields of view or more at a magnification of 2000 times are taken, and a structure boundary having an orientation difference of 15 ° or more is regarded as a grain boundary, and the area inside one crystal is obtained, and the area is equivalent to a circle. The value converted to the particle size was evaluated as the “effective crystal particle size”.

また、粒内の組織に適度な欠陥が導入されていると、極めて整った組織に比べて、脆性疲労き裂は発生しにくくなる。このことは、EBSP法を用いて定量化可能であり、発明者らによる検討の結果、1の結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値GAM(Grain Average Misorientation)として定義することができることを知見した。ここで、結晶粒とは、15°以上の大角粒界で囲まれた領域のことを指し、1の結晶粒の内部を解析するためには、観察倍率を10000倍に設定すればよいことも併せて知見した。   In addition, when moderate defects are introduced into the structure in the grain, a brittle fatigue crack is less likely to occur than in a very well-organized structure. This can be quantified using the EBSP method, and as a result of examination by the inventors, it can be defined as an average value GAM (Grain Average Misorientation) of misorientation between adjacent measurement points in one crystal grain. I found out that I can do it. Here, the crystal grain refers to a region surrounded by a large-angle grain boundary of 15 ° or more, and in order to analyze the inside of one crystal grain, the observation magnification may be set to 10,000 times. I also found out.

(c) その結果、歪時効後の脆性破壊発生抑止特性を確保するために必要な組織的要件は、前述の定義による有効結晶粒径が厚鋼板の表面から1/4の板厚部分、すなわち板厚(1/4)t位置で、平均5.5μm以下であることと、厚鋼板の表面から1/4の板厚部分、すなわち板厚(1/4)t位置での残留γが3.0体積%以上存在することと、1の結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値GAM(Grain Average Misorientation)を0.85゜以上とすることであることを見出した。   (c) As a result, the structural requirements necessary to ensure the brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging are the thickness portion where the effective crystal grain size is 1/4 from the surface of the thick steel plate as defined above, i.e. 2. The average thickness is 5.5 μm or less at the plate thickness (1/4) t position, and the residual γ at the plate thickness portion of 1/4 from the surface of the thick steel plate, that is, the plate thickness (1/4) t position is 3. The present inventors have found that the presence of 0% by volume or more and the average value of misorientation GAM (Grain Average Misorientation) between adjacent measurement points in one crystal grain is 0.85 ° or more.

(d) 次に、このような歪時効後の脆性破壊発生抑止特性を確保するために必要な組織的要件を備えてなる鋼の製造方法としては、格別に限定されるものではないが、加熱条件をコントロールすることが望ましい。すなわち、鋼塊を低温で加熱することが望ましく、また加熱時間も短い方が望ましい。これは、温度が低温である場合には、鋼塊の金属組織の粗大化を招くことなく長時間の加熱を許容することができるからである。   (d) Next, the method for producing steel having the structural requirements necessary for ensuring the brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging is not particularly limited, but is not limited to heating. It is desirable to control the conditions. That is, it is desirable to heat the steel ingot at a low temperature, and it is desirable that the heating time is short. This is because when the temperature is low, heating for a long time can be allowed without causing coarsening of the metal structure of the steel ingot.

発明者らはこの加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)の望ましい範囲を規定するために、種々実験を行った結果、次の(1)式および(2)式を導くことができた。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、そしてAcはフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
As a result of various experiments conducted by the inventors to define a desirable range of the heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr), the following equations (1) and (2) can be derived. It was.
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac 3 point ≦ Tr ....................... (2 Where Tr is the heating temperature (° C.) of the steel ingot, t is the heating time (hr) after the steel ingot is stabilized with Tr, and Ac 3 is the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed. , Respectively.

これらの(1)式および(2)式に従えば、加熱温度を低く、または加熱炉の占有時間を短くするような制御が可能であるので、製造コストの低下を見込むことができる。なお、加熱温度の低下、あるいは加熱時間の短時間化は、温室効果ガス排出抑制の観点からも重要である。この(1)式および(2)式を満足することに加えて、加熱炉での鋼塊の加熱温度は1000℃以下で行うことがより好ましい。   According to these formulas (1) and (2), it is possible to control the heating temperature to be low or to shorten the occupation time of the heating furnace, so that it is possible to expect a reduction in manufacturing cost. In addition, reduction of heating temperature or shortening of heating time is important from the viewpoint of suppressing greenhouse gas emissions. In addition to satisfying the equations (1) and (2), the heating temperature of the steel ingot in the heating furnace is more preferably 1000 ° C. or less.

本発明は、上記の知見を基礎としてなされたものであり、下記の(1)〜(7)に示したものをその要旨とする。   The present invention has been made on the basis of the above findings, and the gist thereof is as shown in the following (1) to (7).

(1)質量%で、C:0.01〜0.12%、Si:0.01〜0.3%、Mn:0.4〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.008%以下、Ni:5.0超〜10.0%未満、Al:0.002〜0.05%、N:0.005%以下を含有し、残部はFeおよび不純物からなり、マルテンサイト組織を主体とし、板厚(1/4)t位置での残留γ量が3.0体積%以上であり、かつ2000倍の倍率でEBSP法により観察した15°以上の大角粒界で囲まれる組織単位の円相当粒径の平均値が板厚(1/4)t位置で5.5μm以下であり、さらに10000倍の倍率でEBSP法により観察した1の結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値GAMが0.85°以上であることを特徴とする歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。
(1) By mass%, C: 0.01 to 0.12%, Si: 0.01 to 0.3%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: 0.008% or less, Ni: less than 5.0 super ~10.0%, Al: 0.002~0.05%, N: 0.005% or less, the balance being Fe and impurities, Martens Structure mainly composed of site structure, residual γ amount at plate thickness (1/4) t position is 3.0% by volume or more, and structure surrounded by large angle grain boundaries of 15 ° or more observed by EBSP method at a magnification of 2000 times The average value of the equivalent circle grain size is 5.5 μm or less at the plate thickness (1/4) t position, and misorientation between adjacent measurement points in one crystal grain observed by EBSP method at a magnification of 10,000 times An ultra-low temperature thick steel plate excellent in brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging, characterized by having an average value GAM of 0.85 ° or more.

(2) Feの一部に代えて、質量%で、Cu:2.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下およびB:0.005%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、上記(1)の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。   (2) Instead of a part of Fe, by mass%, Cu: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 0.5% or less, V: 0.1% or less, and B: 0 The steel plate for cryogenic temperatures excellent in the brittle fracture occurrence suppression property after strain aging of said (1) characterized by containing 1 type or 2 types or more in 0.005% or less.

(3) Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.1%以下およびTi:0.1%以下のうちの1種又は2種を含有することを特徴とする、上記(1)または(2)の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。   (3) Instead of a part of Fe, the composition contains one or two of Nb: 0.1% or less and Ti: 0.1% or less in mass%. ) Or (2) Cryogenic thick steel plate with excellent brittle fracture occurrence prevention properties after strain aging.

(4) Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.004%以下、Mg:0.002%以下およびREM:0.002%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかの歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。   (4) Instead of a part of Fe, by mass%, it contains one or more of Ca: 0.004% or less, Mg: 0.002% or less, and REM: 0.002% or less. A thick steel sheet for cryogenic temperature excellent in brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging according to any one of (1) to (3) above.

(5)上記(1)〜(4)のいずれかに示される化学組成を有する鋼塊を、下記の(1)式〜(3)式を満足するように加熱したのち、熱間圧延し、そして冷却することを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板の製造方法。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(2)式
Trmax≦Tr+50 ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、Trmaxは鋼塊がTrで安定するまでに到達する最高温度を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
(5) After heating the steel ingot having the chemical composition shown in any of (1) to (4) above so as to satisfy the following formulas (1) to (3) , hot rolling, And the manufacturing method of the steel plate for cryogenic temperature excellent in the brittle fracture generation | occurrence | production inhibitory property after the strain aging in any one of said (1)-(4) characterized by cooling.
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (2) formula Tr max ≦ Tr + 50 ·· (3) where Tr is the heating temperature (° C) of the steel ingot, t is the heating time (hr) after the steel ingot is stabilized with Tr, Tr max is the steel ingot Represents the maximum temperature reached until it stabilizes at Tr, and the Ac 3 point represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.

(6) 上記(1)〜(4)のいずれかに示される化学組成を有する鋼塊を、下記の(1)式〜(3)式を満足するように加熱したのち、熱間圧延し、[Ac点+80℃]以下の温度で焼戻し、そして、冷却することを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板の製造方法。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac3点≦Tr ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)式
Trmax≦Tr+50 ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、Trmaxは鋼塊がTrで安定するまでに到達する最高温度を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
(6) After heating the steel ingot having the chemical composition shown in any of (1) to (4) above so as to satisfy the following formulas (1) to (3) , hot rolling, [Ac 1 point + 80 ° C.] Tempering and cooling at a temperature of not more than 1 point, and having excellent brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging according to any one of the above (1) to (4) A method for producing a low-temperature thick steel plate.
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac3 point ≦ Tr ·················· (2) Formula Tr max ≦ Tr + 50 (3) where Tr is the heating temperature (° C.) of the steel ingot, and t is the heating time (hr) after the steel ingot is stabilized by Tr Tr max represents the maximum temperature that the steel ingot reaches until it stabilizes with Tr, and Ac 3 point represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.

(7)上記(1)〜(4)のいずれかに示される化学組成を有する鋼塊を、下記の(1)式〜(3)式を満足するように加熱したのち、熱間圧延し、その後、Ac点〜900℃の温度に再加熱したのち、焼入れし、さらに[Ac点+80℃]以下の温度で焼戻すことを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板の製造方法。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)式
Trmax≦Tr+50 ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、Trmaxは鋼塊がTrで安定するまでに到達する最高温度を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
(7) After heating the steel ingot having the chemical composition shown in any of (1) to (4) above so as to satisfy the following formulas (1) to (3) , hot rolling, Then, after reheating to a temperature of Ac 1 point to 900 ° C., quenching and further tempering at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or less, any of the above (1) to (4) The manufacturing method of the thick steel plate for cryogenic temperature which was excellent in the brittle fracture generation | occurrence | production suppression property after distortion aging described in 2 .
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac 3 point ≦ Tr ....................... (2 ) Formula Tr max ≦ Tr + 50 Equation (3) where Tr is the heating temperature (° C.) of the steel ingot, and t is the heating time after the steel ingot is stabilized by Tr (hr ), Tr max represents the maximum temperature that the steel ingot reaches until it stabilizes with Tr, and Ac 3 point represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.

冷間での塑性加工が施された後であっても、歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板を低コストで提供することができる。   Even after cold plastic working, it is possible to provide a cryogenic thick steel plate excellent in brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging at low cost.

1個の結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値GAMの算出方法を示す。The calculation method of the average value GAM of misorientation between adjacent measurement points in one crystal grain is shown.

以下に、本発明にかかる極低温用厚鋼板とその製造方法に関して、その要件毎に詳細に説明する。なお、含有量に関する「%」は、特に断らない限り、「質量%」を意味する。   Below, the thick steel plate for cryogenic temperature concerning this invention and its manufacturing method are demonstrated in detail for every requirement. In addition, "%" regarding content means "mass%" unless otherwise indicated.

A.化学組成に関して
C:0.01〜0.12%
Cは、母材の強度確保のために必要な元素である。その含有量が0.01%未満では必要な強度が確保できないだけでなく、FL(Fusion Line)でのラス形成が不十分になってFL近傍のHAZ(Heat Affected Zone)の靭性も低下するので、Cを0.01%以上含有させる必要がある。一方、その含有量が0.12%を超えると、HAZ、なかでもFL近傍のHAZの靭性劣化が著しくなる。したがって、Cの含有量は0.01〜0.12%とする。なお、Cの含有量の好ましい範囲は0.03〜0.09%である。
A. Regarding chemical composition C: 0.01 to 0.12%
C is an element necessary for ensuring the strength of the base material. If the content is less than 0.01%, not only the required strength cannot be secured, but also lath formation in FL (Fusion Line) becomes insufficient, and the toughness of HAZ (Heat Affected Zone) near FL decreases. , C must be contained in an amount of 0.01% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.12%, the toughness deterioration of HAZ, particularly HAZ near FL, becomes remarkable. Therefore, the C content is set to 0.01 to 0.12%. In addition, the preferable range of content of C is 0.03 to 0.09%.

Si:0.01〜0.3%
Siは、脱酸剤として必要な元素である。この効果を得るにはSiを0.01%以上含有させる必要がある。一方、本発明鋼の場合、Siは焼入れままマルテンサイトの焼戻し過程と大いに関連があり、Siの含有量が0.3%を超えると、溶接冷却過程において過飽和に固溶しているマルテンサイト中からのセメンタイトへの分解析出反応を抑制して自己焼戻し(Self-tempering)を遅延させることによって、あるいは島状マルテンサイトを増加させることによって、溶接部の靭性を低下させる。よって、Si含有量は0.01〜0.3%とする。なお、溶接部の靭性向上の観点からは、Si含有量はできるだけ少ない方がよく、好ましい範囲は0.02〜0.15%、より好ましい範囲は0.03〜0.10%である。
Si: 0.01 to 0.3%
Si is an element necessary as a deoxidizer. In order to acquire this effect, it is necessary to contain 0.01% or more of Si. On the other hand, in the case of the steel according to the present invention, Si is greatly related to the tempering process of martensite as it is quenched, and if the Si content exceeds 0.3%, The toughness of the weld is reduced by suppressing the self-tempering by suppressing the decomposition and precipitation reaction from cement to cementite, or by increasing island martensite. Therefore, the Si content is set to 0.01 to 0.3%. In addition, from the viewpoint of improving the toughness of the welded portion, the Si content should be as low as possible, with a preferable range of 0.02 to 0.15% and a more preferable range of 0.03 to 0.10%.

Mn:0.4〜2.0%
Mnは、脱酸剤として、また、母材の強度と靭性確保およびHAZの焼入性確保のために必要な元素である。Mnの含有量が0.4%未満ではこれらの効果が得られないだけでなく、HAZにフェライトサイドプレートが生成してラス形成が不十分になり、溶接部の靭性が低下するので、Mnの含有量は0.4%以上とする。一方、Mnの含有量が2.0%を超えると、中心偏析による板厚方向での母材特性の不均一をもたらす。よって、Mnの含有量は0.4〜2.0%とする。なお、好ましい範囲は0.5〜1.5%、より好ましい範囲は0.6〜1.1%である。
Mn: 0.4 to 2.0%
Mn is an element necessary as a deoxidizer and for ensuring the strength and toughness of the base material and the hardenability of HAZ. If the Mn content is less than 0.4%, not only these effects cannot be obtained, but also ferrite side plates are formed in the HAZ, resulting in insufficient lath formation, and the toughness of the weld is reduced. The content is 0.4% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.0%, the base material characteristics in the thickness direction are uneven due to center segregation. Therefore, the content of Mn is set to 0.4 to 2.0%. In addition, a preferable range is 0.5 to 1.5%, and a more preferable range is 0.6 to 1.1%.

P:0.05%以下
Pは、不純物として鋼中に存在し、粒界に偏析して靭性を低下させる原因となる。Pの含有量が0.05%を超えると、溶接時に高温割れを招くため、Pの含有量を0.05%以下とする。なお、Pの含有量はできるだけ小さくするのがよく、Pの好ましい含有量は0.03%以下である。
P: 0.05% or less P is present in the steel as an impurity, and segregates at the grain boundary to cause a decrease in toughness. If the P content exceeds 0.05%, hot cracking is caused during welding, so the P content is 0.05% or less. In addition, it is good to make content of P as small as possible, and preferable content of P is 0.03% or less.

S:0.008%以下
Sは、不純物として鋼中に存在し、多すぎると中心偏析を助長したり、脆性破壊の原因となる延伸形状のMnSが多量に生成したりする原因となる。Sの含有量が0.008%以下を超えると、母材およびHAZの機械的性質が劣化する。Sの含有量はできるだけ小さくするのがよいため、下限は特に規定しない。なお、Sの好ましい含有量は0.003%以下である。
S: 0.008% or less S is present in the steel as an impurity, and if it is too much, it promotes center segregation or causes a large amount of stretched MnS that causes brittle fracture. If the S content exceeds 0.008% or less, the mechanical properties of the base material and the HAZ deteriorate. Since the S content should be as small as possible, there is no particular lower limit. In addition, the preferable content of S is 0.003% or less.

Ni:5.0%を超え10.0%未満
Niは極低温用鋼として靭性を確保するために必要な最も基本的な元素である。極低温用鋼として靭性を確保するためには5.0%を超えるNiの含有量が必要である。Niの含有量が多ければ多いほど高い極低温靭性が得られるが、その分コストアップの要因となるので、Niの含有量の上限は10.0%未満とする。したがって、Niの含有量のターゲットは5.0%を超え10.0%未満とする。なお、極低温靭性およびコスト抑制の観点から、Ni含有量の好ましい範囲は5.5%を超え9.0%未満であり、より好ましい範囲は6.0%を超え8.0%未満である。
Ni: more than 5.0% and less than 10.0% Ni is the most basic element necessary for securing toughness as a cryogenic steel. In order to ensure toughness as a cryogenic steel, a Ni content exceeding 5.0% is required. The higher the Ni content, the higher the cryogenic toughness is obtained. However, the cost increases accordingly, so the upper limit of the Ni content is less than 10.0%. Therefore, the Ni content target is more than 5.0% and less than 10.0%. In addition, from the viewpoint of cryogenic toughness and cost reduction, a preferable range of Ni content is more than 5.5% and less than 9.0%, and a more preferable range is more than 6.0% and less than 8.0%. .

Al:0.002〜0.05%
Alは、一般的には脱酸剤として含有させる元素であるが、本発明鋼の場合には、Siと同様に、マルテンサイトの自己焼戻し(Self-tempering)を遅延させる働きを有するため、Alの含有量はできるだけ少ない方が望ましい。しかしながら、Alの含有量が0.002%未満では十分な脱酸効果が得られない。一方、Alの含有量が0.05%を超えて過剰になると、前述したSiと同様に、溶接冷却過程において過飽和にCを固溶したマルテンサイトからのセメンタイトへの分解析出反応を抑制し、溶接部の靭性を低下させる。したがって、Alの含有量は0.002〜0.05%とする。なお、Alの含有量の好ましい範囲は0.005〜0.040%である。
Al: 0.002 to 0.05%
Al is an element generally contained as a deoxidizer, but in the case of the steel of the present invention, it has a function of delaying self-tempering of martensite, similar to Si. The content of is preferably as low as possible. However, if the Al content is less than 0.002%, a sufficient deoxidizing effect cannot be obtained. On the other hand, when the Al content exceeds 0.05% and becomes excessive, as in the case of Si described above, the decomposition precipitation reaction from martensite, which is supersaturated with C to solid solution, in the welding cooling process to cementite is suppressed. , Reduce the toughness of the weld. Therefore, the Al content is 0.002 to 0.05%. In addition, the preferable range of content of Al is 0.005-0.040%.

N:0.005%以下
Nは、不純物として鋼中に存在し、固溶Nの増加や析出物の生成を通してHAZ靭性の悪化の原因となるので、HAZ靭性の確保のためにはNの含有量は低い方がよい。Nの含有量が0.005%を超えるとHAZ靭性の悪化が顕著になるため、Nの含有量を0.005%以下とする。なお、Nの好ましい含有量は0.004%以下である。
N: 0.005% or less N is present in steel as an impurity and causes deterioration of HAZ toughness through the increase in solid solution N and the formation of precipitates. The amount should be low. If the N content exceeds 0.005%, the HAZ toughness deteriorates significantly, so the N content is set to 0.005% or less. In addition, the preferable content of N is 0.004% or less.

本発明に係る極低温用厚鋼板は、上記の成分のほか、残部がFeと不純物からなるものである。ここで、不純物とは、極低温用厚鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   In addition to the above components, the thick steel plate for cryogenic temperature according to the present invention comprises Fe and impurities in the balance. Here, the impurity is a component that is mixed due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore and scrap, when industrially manufacturing a steel plate for cryogenic temperature, and is included in the present invention. It means what is allowed as long as it does not adversely affect.

本発明に係る極低温用厚鋼板は、上記の成分の外に、Cu、Cr、Mo、V、B、Nb、Ti、Ca、MgおよびREMうちの1種または2種以上をさらに含有してもよい。   The cryogenic thick steel plate according to the present invention further contains one or more of Cu, Cr, Mo, V, B, Nb, Ti, Ca, Mg and REM in addition to the above components. Also good.

Cu:2.0%以下
Cuは、必要に応じて含有させることができる。Cuを含有させると、母材の強度を向上させることができる。しかしながら、この含有量が2.0%を超えると、Ac点以下の温度に加熱されたHAZの靭性を劣化させるので、Cuの含有量を2.0%以下とする。なお、Cuによる母材の強度向上効果を安定的に発現させるためには、Cuを0.1%以上含有させることが好ましい。より好ましいCuの含有量の範囲は、0.2〜1.3%である。
Cu: 2.0% or less Cu can be contained as required. When Cu is contained, the strength of the base material can be improved. However, if this content exceeds 2.0%, the toughness of HAZ heated to a temperature of Ac 3 points or less is deteriorated, so the Cu content is set to 2.0% or less. In order to stably develop the strength improvement effect of the base material by Cu, it is preferable to contain Cu by 0.1% or more. A more preferable range of the Cu content is 0.2 to 1.3%.

Cr:1.5%以下
Crは、必要に応じて含有させることができる。Crを含有させると、耐炭酸ガス腐食性と焼入性を向上させることができる。しかしながら、この含有量が1.5%を超えると、HAZの硬化の抑制が難しくなるだけでなく、耐炭酸ガス腐食性向上効果が飽和するので、Crの含有量を1.5%以下とする。なお、Crによる耐炭酸ガス腐食性と焼入性の向上効果を安定的に発現させるためには、Crを0.05%以上含有させることが好ましい。より好ましいCrの含有量の範囲は、0.1〜1.0%である。
Cr: 1.5% or less Cr can be contained as necessary. When Cr is contained, the carbon dioxide gas corrosion resistance and hardenability can be improved. However, if this content exceeds 1.5%, not only is it difficult to suppress the hardening of the HAZ, but the effect of improving the corrosion resistance to carbon dioxide gas is saturated, so the Cr content is 1.5% or less. . In order to stably exhibit the effects of improving the carbon dioxide corrosion resistance and hardenability by Cr, it is preferable to contain 0.05% or more of Cr. A more preferable Cr content range is 0.1 to 1.0%.

Mo:0.5%以下
Moは、必要に応じて含有させることができる。Moを含有させると、母材の強度と靱性を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.5%を超えると、HAZの硬度が高まり、靱性と耐SSC性を損なうので、Moの含有量を0.5%以下とする。なお、Moによる母材の強度と靱性を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Moを0.02%以上含有させることが好ましい。より好ましいMoの含有量の範囲は、0.05〜0.3%である。
Mo: 0.5% or less Mo can be contained as necessary. Inclusion of Mo has an effect of improving the strength and toughness of the base material. However, if this content exceeds 0.5%, the hardness of the HAZ increases and the toughness and SSC resistance are impaired, so the Mo content is set to 0.5% or less. In order to stably develop the effect of improving the strength and toughness of the base material due to Mo, it is preferable to contain 0.02% or more of Mo. A more preferable range of the Mo content is 0.05 to 0.3%.

V:0.1%以下
Vは、必要に応じて含有させることができる。Vを含有させると、主に焼戻し時の炭窒化物析出により母材の強度を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.1%を超えると、母材強度の性能向上効果が飽和し、靱性劣化を招くので、Vの含有量を0.1%以下とする。なお、Vによる母材の強度を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Vを0.015%以上含有させることが好ましい。より好ましいVの含有量の範囲は、0.02〜0.08%である。
V: 0.1% or less V can be contained as necessary. Inclusion of V has an effect of improving the strength of the base material mainly due to carbonitride precipitation during tempering. However, if the content exceeds 0.1%, the performance improvement effect of the base material strength is saturated and the toughness is deteriorated, so the V content is set to 0.1% or less. In order to stably develop the effect of improving the strength of the base material by V, it is preferable to contain V by 0.015% or more. A more preferable range of the V content is 0.02 to 0.08%.

B:0.005%以下
Bは、必要に応じて含有させることができる。Bを含有させると母材の強度を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.005%を超えると、粗大な硼化合物の析出を招いて靭性を劣化させるので、Bの含有量を0.005%以下とする。なお、Bによる母材の強度を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Bを0.0003%以上含有させることが好ましい。より好ましいBの含有量の範囲は、0.001〜0.004%である。
B: 0.005% or less B can be contained if necessary. Inclusion of B has an effect of improving the strength of the base material. However, if this content exceeds 0.005%, precipitation of coarse boron compounds is caused and the toughness is deteriorated, so the B content is made 0.005% or less. In order to stably develop the effect of improving the strength of the base material by B, it is preferable to contain B by 0.0003% or more. A more preferable range of the B content is 0.001 to 0.004%.

Nb:0.1%以下
Nbは、必要に応じて含有させることができる。Nbを含有させると、組織を微細化して極低温靭性を向上させる効果がある。しかしながら、この含有量が0.1%を超えると、粗大な炭化物や窒化物を形成し、靭性を低下させるので、Nbの含有量を0.1%以下とする。なお、Nbによる極低温靭性を向上させる効果を安定的に発現させるためには、Nbを0.01%以上含有させることが好ましい。より好ましいNbの含有量の範囲は、0.02〜0.08%である。
Nb: 0.1% or less Nb can be contained as necessary. When Nb is contained, there is an effect of refining the structure and improving the cryogenic toughness. However, if this content exceeds 0.1%, coarse carbides and nitrides are formed and the toughness is lowered, so the Nb content is made 0.1% or less. In order to stably develop the effect of improving the cryogenic toughness by Nb, it is preferable to contain Nb by 0.01% or more. A more preferable range of the Nb content is 0.02 to 0.08%.

Ti:0.1%以下
Tiは、必要に応じて含有させることができる。Tiを含有させると、主に脱酸元素として利用するが、Al,Ti,Mnからなる酸化物相を形成させ組織を微細化する効果がある。しかしながら、この含有量が0.1%を超えると、形成される酸化物がTi酸化物、あるいはTi−Al酸化物となって分散密度が低下し、特に小入熱溶接部熱影響部における組織を微細化する能力が失われるので、Tiの含有量を0.1%以下とする。なお、Tiによる組織を微細化する効果を安定的に発現させるためには、Tiを0.02%以上含有させることが好ましい。より好ましいTiの含有量の範囲は、0.03〜0.07%である。
Ti: 0.1% or less Ti can be contained as necessary. When Ti is contained, it is mainly used as a deoxidizing element, but has the effect of forming an oxide phase composed of Al, Ti, and Mn to refine the structure. However, when this content exceeds 0.1%, the oxide formed is Ti oxide or Ti-Al oxide, and the dispersion density is lowered. Therefore, the Ti content is 0.1% or less. In order to stably develop the effect of refining the structure by Ti, it is preferable to contain Ti by 0.02% or more. A more preferable range of Ti content is 0.03 to 0.07%.

Ca:0.004%以下
Caは、必要に応じて含有させることができる。Caを含有させると、鋼中のSと反応して溶鋼中で酸硫化物(オキシサルファイド)を形成する。この酸硫化物はMnSなどと異なって、圧延加工で圧延方向に伸びることがないため、圧延後も球状であり、延伸した介在物の先端などを割れの起点とする溶接割れや水素誘起割れを抑制する効果がある。しかしながら、この含有量が0.004%を超えると、靱性の劣化を招くことがあるので、Caの含有量を0.004%以下とする。なお、Caによる溶接割れや水素誘起割れを抑制する効果を安定的に発現させるためには、Caを0.0003%以上含有させることが好ましい。より好ましいCaの含有量の範囲は、0.0005〜0.003%である。
Ca: 0.004% or less Ca can be contained as necessary. When Ca is contained, it reacts with S in the steel to form oxysulfide (oxysulfide) in the molten steel. Unlike MnS, etc., this oxysulfide does not extend in the rolling direction during rolling, so it remains spherical after rolling, and has no weld cracks or hydrogen-induced cracks starting from cracks at the ends of the elongated inclusions. There is an inhibitory effect. However, if this content exceeds 0.004%, the toughness may be deteriorated, so the Ca content is set to 0.004% or less. In order to stably develop the effect of suppressing weld cracking and hydrogen induced cracking due to Ca, it is preferable to contain 0.0003% or more of Ca. A more preferable range of the Ca content is 0.0005 to 0.003%.

Mg:0.002%以下
Mgは、必要に応じて含有させることができる。Mgを含有させると、微細なMg含有酸化物を生成するので、γ粒径の微細化に効果がある。しかしながら、この含有量が0.002%を超えると、酸化物が多くなりすぎて延性低下をもたらすことがあるので、Mgの含有量を0.002%以下とする。なお、Mgによるγ粒径の微細化効果を安定的に発現させるためには、Mgを0.0002%以上含有させることが好ましい。より好ましいMgの含有量の範囲は、0.0003〜0.0010%である。
Mg: 0.002% or less Mg can be contained as necessary. When Mg is contained, a fine Mg-containing oxide is produced, which is effective in reducing the γ particle size. However, if this content exceeds 0.002%, the amount of oxide becomes too much and the ductility may be lowered, so the Mg content is set to 0.002% or less. In order to stably develop the effect of refining the γ particle diameter by Mg, it is preferable to contain 0.0002% or more of Mg. A more preferable range of Mg content is 0.0003 to 0.0010%.

REM:0.002%以下
REM(希土類元素)は、必要に応じて含有させることができる。REMを含有させると、溶接熱影響部の組織を微細化し、またSを固定する効果がある。ところで、REMを過剰に含有させると、介在物を形成するので清浄度を低下させるが、REMの添加によって形成される介在物は、比較的靱性劣化への影響が小さいため、REMの含有量が0.002%以下であれば含有させても母材の靱性の低下は許容できるので、REMの含有量を0.002%以下とする。なお、REMによる溶接熱影響部の組織の微細化効果とSの固定効果を安定的に発現させるためには、REMを0.0002%以上含有させることが好ましい。より好ましいREMの含有量の範囲は、0.0003〜0.001%である。
REM: 0.002% or less REM (rare earth element) can be contained as required. When REM is contained, there is an effect of refining the structure of the weld heat affected zone and fixing S. By the way, when REM is excessively contained, inclusions are formed and the cleanliness is lowered. However, inclusions formed by the addition of REM have a relatively small influence on deterioration of toughness. Even if it is contained in an amount of 0.002% or less, a decrease in the toughness of the base material can be tolerated. In order to stably develop the effect of refining the structure of the heat affected zone by REM and the effect of fixing S, it is preferable to contain 0.0002% or more of REM. A more preferable range of the content of REM is 0.0003 to 0.001%.

ここで、REMとは、ランタノイドの15元素にYおよびScを合わせた17元素の総称であり、これらの元素のうちの1種または2種以上を含有させることができる。なお、REMの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。   Here, REM is a general term for 17 elements in which Y and Sc are combined with 15 elements of lanthanoid, and one or more of these elements can be contained. Note that the content of REM means the total content of these elements.

B.金属組織に関して
B−1.板厚(1/4)t位置の残留γ量が3.0体積%以上であること
厚鋼板中の残留γは厚鋼板の脆性破壊発生抑止特性の向上に寄与する。この効果を得るには鋼中の残留γ量が3.0体積%以上存在することが必要である。残留γ量の上限は特に規定するものではないが、残留γが多く存在しすぎると降伏応力が低下するおそれがあるので、残留γ量は15.0体積%以下とするのが好ましい。より好ましくは10.0体積%以下である。ここで、板厚(1/4)t位置で残留γ量を評価するのは、板厚全域の平均的な位置での評価をするためである。
B. Regarding metal structure B-1. The amount of residual γ at the position of thickness (1/4) t is 3.0% by volume or more. In order to obtain this effect, it is necessary that the amount of residual γ in the steel is 3.0% by volume or more. The upper limit of the amount of residual γ is not particularly specified, but if there is too much residual γ, the yield stress may decrease, so the amount of residual γ is preferably 15.0% by volume or less. More preferably, it is 10.0 volume% or less. Here, the reason why the amount of residual γ is evaluated at the position of the thickness (1/4) t is to evaluate at an average position throughout the thickness.

なお、本発明に係る厚鋼板はNi含有量が高いため、焼きが入りやすいので、残留γのほかにはマルテンサイト組織を主体とするものとなる。残留γとマルテンサイト組織のほかに、ベイナイト組織などの金属組織が25体積%以下存在しても、厚鋼板の脆性き裂伝ぱ停止特性に影響を及ぼすことはない。   In addition, since the thick steel plate according to the present invention has a high Ni content, it is easy to be baked, and therefore, it has a martensite structure in addition to the residual γ. In addition to the residual γ and martensite structure, even if a metal structure such as a bainite structure is present in an amount of 25% by volume or less, it does not affect the brittle crack propagation stopping characteristics of the thick steel plate.

B−2.2000倍の倍率でEBSP法により観察した15°以上の大角粒界で囲まれる組織単位の円相当粒径の平均値が板厚(1/4)t位置で5.5μm以下であること
円相当粒径の平均値は脆性破壊発生抑止特性を左右する。2000倍の倍率でEBSP法により観察した15°以上の大角粒界で囲まれる組織単位の円相当粒径の平均値が、板厚(1/4)t位置で5.5μm以下の場合、脆性破壊発生抑止特性が向上する。なお、この粒径は小さいほど脆性破壊発生抑止特性はよくなるため、粒径の下限は規定しない。ここで、板厚(1/4)t位置でこの粒径を評価するのは、板厚全域の平均的な位置での評価をするためである。
B-2. The average value of the circle-equivalent grain size of the structural unit surrounded by the large-angle grain boundaries of 15 ° or more observed by the EBSP method at a magnification of 2000 times is 5.5 μm or less at the plate thickness (1/4) t position. The average value of the equivalent-circle particle size affects the brittle fracture inhibition characteristics. Brittle fracture when the average value of equivalent circle diameter of the structural unit surrounded by large-angle grain boundaries of 15 ° or more observed by EBSP method at 2000 times magnification is 5.5μm or less at the thickness (1/4) t position Occurrence suppression characteristics are improved. In addition, since this brittle fracture generation | occurrence | production suppression property becomes so good that this particle size is small, the minimum of a particle size is not prescribed | regulated. Here, the reason why the particle size is evaluated at the position of the plate thickness (1/4) t is to perform the evaluation at the average position of the entire plate thickness.

B−3.10000倍の倍率でEBSP法により観察した1の結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値GAMが0.85°以上であること
結晶粒内の組織に欠陥がないほど、脆性破壊が起こりやすくなる。言い換えれば、結晶粒内の組織に欠陥を生じさせれば脆性破壊が起こりにくくなる。
B-3. Average value GAM of misorientation between adjacent measurement points in one crystal grain observed by EBSP method at a magnification of 10,000 times is 0.85 ° or more. Destruction is likely to occur. In other words, brittle fracture is less likely to occur if defects occur in the structure within the crystal grains.

本発明では、結晶粒内の組織における欠陥の指標としてGAMを使用した。GAMは1の結晶粒内におけるミスオリエンテーションの平均値である。   In the present invention, GAM is used as an index of defects in the structure within the crystal grains. GAM is an average value of misorientation in one crystal grain.

図1に、GAMを説明するために結晶粒を模式的に示したものを示す。ここで、実線で示された領域の外周は15°以上の大角粒界であり、当該外周に囲まれる領域を1の結晶粒とする。この結晶粒内にはさらに方位差15°未満の亜結晶粒界が存在する(図1ではm=19の亜結晶粒界が存在)。この亜結晶粒界が結晶粒の内部にある各実線に相当する。そして各亜結晶粒界に対し、隣接する亜結晶粒の方位差(α)を計測する。これを平均したものがGAMである。GAMを測定する際は、10000倍の倍率でEBSP法により観察して測定する。解像度は20000〜50000ピクセル程度とするのが妥当である。
FIG. 1 schematically shows crystal grains for explaining GAM. Here, the outer periphery of the region indicated by the solid line is a large-angle grain boundary of 15 ° or more, and the region surrounded by the outer periphery is defined as one crystal grain. Within this crystal grain, there is a subgrain boundary having an orientation difference of less than 15 ° (in FIG. 1, there is a subgrain boundary of m = 19 ). This subcrystal grain boundary corresponds to each solid line inside the crystal grain. Then, the orientation difference (α i ) between adjacent subcrystal grains is measured for each subgrain boundary. The average of these is GAM. When GAM is measured, it is measured by EBSP method at a magnification of 10,000 times. It is reasonable to set the resolution to about 20000 to 50000 pixels.

結晶粒内に乱れがあると、脆性破壊発生抑止特性は向上する。この効果を得るには、GAMを0.85°以上とすることが必要である。GAMの上限は規定しないが、通常GAMは大きくても5°である。   If there is turbulence in the crystal grains, the brittle fracture occurrence suppression characteristics are improved. In order to obtain this effect, the GAM needs to be 0.85 ° or more. The upper limit of GAM is not specified, but normally GAM is at most 5 °.

C.製造方法に関して
本発明に係る厚鋼板は、以下に示すような製造方法で製造することができる。ただし、以下の製造方法に限定されるものではない。
C. Regarding the manufacturing method The thick steel plate according to the present invention can be manufactured by the following manufacturing method. However, it is not limited to the following manufacturing method.

本発明に係る厚鋼板は、前述の化学組成を有する鋼塊に対し、加熱、熱間圧延、冷却の工程を順次行うことで製造できる。必要に応じて、焼戻し、再加熱、焼入れの工程を行ってもよい。   The thick steel plate according to the present invention can be manufactured by sequentially performing the steps of heating, hot rolling and cooling on the steel ingot having the above-described chemical composition. You may perform the process of tempering, reheating, and quenching as needed.

なお、鋼塊の製造については、格別にその鋳造条件を規定するものではない。造塊−分塊スラブや連続鋳造スラブを鋼塊として用いてもよいし、連続鋳造スラブを用いてもよい。製造効率、歩留りおよび省エネルギーの観点からは、連続鋳造スラブを用いることが好ましい。   In addition, about manufacture of a steel ingot, the casting conditions are not prescribed | regulated exceptionally. An ingot-splitting slab or continuous cast slab may be used as a steel ingot, or a continuous cast slab may be used. From the viewpoint of production efficiency, yield, and energy saving, it is preferable to use a continuously cast slab.

加熱工程は、鋼塊の加熱温度Tr(℃)と加熱時間t(hr)が、次の式(1)および式(2)を満足するように鋼塊を加熱するのが好ましい。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(2)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
In the heating step, the steel ingot is preferably heated so that the heating temperature Tr (° C.) and the heating time t (hr) of the steel ingot satisfy the following expressions (1) and (2).
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (2) equation where, Tr steel The ingot heating temperature (° C.), t represents the heating time (hr) after the steel ingot was stabilized with Tr, and Ac 3 point represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.

具体的には、鋼塊の加熱温度Tr(℃)は加熱炉における均熱帯の温度を用いればよく、そして、加熱時間t(hr)は鋼塊が均熱帯に在炉している時間を用いればよい。なお、Ac点は次の(4)式に基づいて計算した値を用いればよい。
Ac点=897.3−271.1×C+43.7×Si−17×Mn+117.8×P+15.95×S−40.8×Cu−22.3×Ni−6.5×Cr+6.5×Mo+65.8×V+145.2×Nb+56.9×Al+88.5×Ti−17968.4×B+121.8×N・・・(4)式
ここで、式中の元素記号は、それぞれの元素の含有量(質量%)を意味する。
More specifically, the heating temperature Tr (° C.) of the steel ingot may be the temperature of the soaking zone in the heating furnace, and the heating time t (hr) is the time during which the ingot is in the soaking zone. That's fine. Incidentally, Ac 3 point may be used calculated values based on the following equation (4).
Ac 3 points = 897.3−271.1 × C + 43.7 × Si−17 × Mn + 117.8 × P + 15.95 × S-40.8 × Cu-22.3 × Ni−6.5 × Cr + 6.5 × Mo + 65.8 × V + 145.2 × Nb + 56. 9 × Al + 88.5 × Ti−17968.4 × B + 121.8 × N (4) Formula Here, the element symbol in the formula means the content (% by mass) of each element.

加熱工程は厚鋼板の組織を大きく左右する。前述のように加熱温度が高温ほど組織の粗大化が進むので、高い加熱温度は好ましくない。通常、加熱工程では、加熱炉に装入後徐々に鋼塊温度が上昇し、均熱帯の温度を超えた後、鋼塊温度が均熱帯の温度に定常化する、いわゆるオーバーシュートが起こりうる。オーバーシュートの発生で鋼塊温度が均熱帯の温度より50℃超となると、鋼塊の組織の粗大化が進み意図する組織が得られなくなる場合がある。このため、オーバーシュートする温度を50℃以下に制御する必要がある。すなわち、加熱工程では、鋼塊がTr(℃)で安定する前の鋼塊の最高到達温度Tr max を[Tr+50](℃)以下に抑制する必要がある。換言すると、次の(3)式を満足する必要がある。
Tr max ≦Tr+50 ・・・・・・・・・・(3)式

The heating process greatly affects the structure of the thick steel plate. As described above, the higher the heating temperature, the more coarse the structure, so a high heating temperature is not preferable. Usually, in the heating process, after charging the heating furnace, the steel ingot temperature gradually rises, and after exceeding the soaking zone temperature, so-called overshoot in which the ingot temperature becomes steady at the soaking zone temperature may occur. When the steel ingot temperature exceeds 50 ° C. from the soaking zone temperature due to the occurrence of overshoot, the steel ingot structure becomes coarser and the intended structure may not be obtained. Therefore, it is necessary to control the overshooting temperature to 50 ° C. or lower. That is, in the heating process, it is necessary to suppress the maximum ultimate temperature Tr max of the steel ingot before the steel ingot is stabilized at Tr (° C.) to [Tr + 50] (° C.) or less. In other words, it is necessary to satisfy the following expression (3).
Tr max ≦ Tr + 50 (3)

加熱温度は、組織をオーストナイト変態させるためAc点以上とする必要がある。なお、加熱温度を850℃以上にすることが好ましい。850℃以上の鋼塊は変形抵抗が小さく、次工程である熱間圧延工程で使用するロールへの負荷はそれほど大きくならないからである。一方、加熱温度は1000℃以下にすることが好ましい。1000℃以下での加熱であれば、十分な加熱時間を確保することができ、より均熱化した鋼塊を得ることができるからである。 The heating temperature needs to be Ac 3 points or higher in order to transform the structure into austenite. In addition, it is preferable that heating temperature shall be 850 degreeC or more. This is because a steel ingot of 850 ° C. or higher has low deformation resistance, and the load on the roll used in the subsequent hot rolling process is not so large. On the other hand, the heating temperature is preferably 1000 ° C. or lower. This is because if the heating is performed at 1000 ° C. or less, a sufficient heating time can be secured, and a more uniform steel ingot can be obtained.

このように、加熱工程は鋼の組織を最も左右する工程であるため、厳密な制御が必要である。一方、加熱温度を1000℃以下に抑えることは、技術的な面だけでなく、温室効果ガスの排出抑制など環境面においても望ましい。   Thus, since the heating process is the process that most affects the steel structure, strict control is required. On the other hand, suppressing the heating temperature to 1000 ° C. or lower is desirable not only from the technical aspect, but also from the environmental aspect, such as the suppression of greenhouse gas emissions.

熱間圧延工程では、加熱した鋼塊の圧延を行う。具体的には、粗圧延と仕上圧延に分けて圧延すればよい。   In the hot rolling process, the heated steel ingot is rolled. Specifically, the rolling may be divided into rough rolling and finish rolling.

加熱した鋼塊に対する粗圧延においては、粗圧延終了時の鋼塊厚さが成品厚さ(厚鋼板厚さ)の3〜8倍になるまで圧下するのが好ましい。粗圧延終了後の鋼塊厚さを成品厚さの3倍以上となるように圧下すると、つづく仕上圧延において十分な圧下をすることができるので、成品厚鋼板の靱性を向上させることができる。一方、粗圧延終了後の鋼塊厚さを成品厚さの8倍以下となるように圧下すると、つづく仕上圧延での仕上圧延温度(仕上圧延が終了する温度)を650℃以上に制御しやすくなる。   In the rough rolling for the heated steel ingot, it is preferable to reduce the steel ingot thickness at the end of the rough rolling until it becomes 3 to 8 times the product thickness (thick steel plate thickness). When the steel ingot thickness after rough rolling is reduced to 3 times or more of the product thickness, sufficient reduction can be performed in the subsequent finish rolling, so that the toughness of the product thick steel plate can be improved. On the other hand, if the steel ingot thickness after rough rolling is reduced to 8 times the product thickness or less, the finish rolling temperature in the subsequent finish rolling (the temperature at which finish rolling ends) can be easily controlled to 650 ° C or higher. Become.

仕上圧延では、このようにして粗圧延が行われた鋼塊に対し、冷却することなく引き続き、圧下を行って所定の板厚の成品とする。この仕上圧延では、仕上圧延温度が650℃以上となるようにして圧延を行うのが好ましい。仕上圧延温度が650℃以上であれば、変形抵抗が小さく圧延し易いからである。なお、圧延中の温度は被圧延材である鋼塊または厚鋼板の表面温度を測定すればよい。   In finish rolling, the steel ingot subjected to rough rolling in this way is continuously reduced without cooling to a product with a predetermined plate thickness. In this finish rolling, it is preferable to perform the rolling so that the finish rolling temperature is 650 ° C. or higher. This is because if the finish rolling temperature is 650 ° C. or higher, the deformation resistance is small and rolling is easy. In addition, what is necessary is just to measure the surface temperature of the steel ingot or thick steel plate which is a to-be-rolled material as the temperature in rolling.

そして、冷却工程では仕上圧延をした厚鋼板を冷却することになる。厚鋼板は圧延工程を通してある程度自然冷却されているので、厚鋼板の組織が粗大化することはない。冷却は製造ラインからはずし(オフライン化し)、そのまま放冷すれば十分である。また、製造ライン上で加速冷却しても良い。続いて焼入れおよび/または焼戻しを行う場合には、必ずしも厚鋼板を室温まで冷却する必要はない。   In the cooling step, the thick steel plate that has been finish-rolled is cooled. Since the steel plate is naturally cooled to some extent throughout the rolling process, the structure of the steel plate does not become coarse. It is sufficient to remove the cooling from the production line (offline) and let it cool as it is. Further, accelerated cooling may be performed on the production line. When subsequently quenching and / or tempering, it is not always necessary to cool the thick steel plate to room temperature.

焼入れは、Ac点〜900℃の温度に加熱して行うのが好ましい。また、焼入れ前の再加熱では組織の粗大化を防止するため、加熱温度はAc点〜900℃とするのが好ましい。Ac点以上とすることによって残留γの増加を見込むことができ、また、900℃以下とすることによって、組織の粗大化を防止できるので、脆性き裂伝ぱ停止特性の向上を見込むことができる。なお、焼入処理の方法はスプレー法など手段は問わない。このとき冷却速度は5℃/s以上、冷却停止温度は200℃以下とすることが好ましい。 The quenching is preferably performed by heating to a temperature of Ac 1 point to 900 ° C. Moreover, in order to prevent the coarsening of a structure | tissue in reheating before quenching, it is preferable that heating temperature shall be Ac 1 point -900 degreeC. By setting Ac to 1 point or more, increase in residual γ can be expected, and by setting it to 900 ° C. or less, coarsening of the structure can be prevented, so that improvement of brittle crack propagation stopping characteristics can be expected. . In addition, the method of a quenching process does not ask | require means, such as a spray method. At this time, the cooling rate is preferably 5 ° C./s or more, and the cooling stop temperature is preferably 200 ° C. or less.

焼戻しは、[Ac点+80℃]以下の温度で行うのが好ましい。焼戻しは焼入れによって生じたマルテンサイト中の歪みを除去することを主として行うが、格別焼入れ処理をしていない厚鋼板に行っても十分な歪み除去効果がある。焼戻しは[Ac点+80℃]以下の温度で行うのが好ましいが、これは焼入れままのマルテンサイト組織を高靭性化することと残留γ量を増加させることができるためである。なお、効果的に歪み除去効果を得るためには、500℃以上とすることが好ましい。 Tempering is preferably performed at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or lower. Tempering is mainly performed to remove the strain in martensite caused by quenching, but there is a sufficient strain removing effect even if it is performed on a thick steel plate not subjected to special quenching treatment. Tempering is preferably performed at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C.] or less because this can increase the toughness of the as-quenched martensite structure and increase the amount of residual γ. In order to effectively obtain the distortion removal effect, the temperature is preferably 500 ° C. or higher.

表1に示す化学組成を有する42種類の鋼種からなる厚さ300mmの鋼塊を準備し、表2に示す条件にて、加熱、圧延、加速冷却などをおこなって仕上げ、その後鋼種によっては焼入れおよび焼戻しを実施した。板厚は6〜50mmの厚鋼板である。得られた各厚鋼板からは、JISZ2201に規定される10号引張試験片あるいは5号引張試験片あるいは(1/4)t部より4号試験片を採取した。方向は圧延直角方向である。また、JISZ2202に規定されるVノッチ試験片を圧延方向より採取した。板厚が10mm以下のものについては、サブサイズ試験を用いた。   A steel ingot having a thickness of 300 mm made of 42 types of steel having the chemical composition shown in Table 1 is prepared, and finishes by heating, rolling, accelerated cooling, etc. under the conditions shown in Table 2, and then quenching and depending on the type of steel. Tempering was performed. The plate thickness is a 6-50 mm thick steel plate. From each of the obtained thick steel plates, a No. 4 test piece was taken from a No. 10 tensile test piece, a No. 5 tensile test piece or a (1/4) t portion specified in JISZ2201. The direction is the direction perpendicular to rolling. Moreover, the V notch test piece prescribed | regulated to JISZ2202 was extract | collected from the rolling direction. The subsize test was used for the plate thickness of 10 mm or less.

Figure 0005494167
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常温での引張試験と−196℃におけるシャルピー衝撃試験を行い、引張強さTS(MPa)、降伏強さYS(MPa)および吸収エネルギーvE-196(J/mm2)(3本の平均値)を調べた。吸収エネルギーについてはサブサイズ試験片とフルサイズ試験片の比較を容易にするため、単位面積あたりの吸収エネルギーに換算した。さらに、歪時効後の特性を評価するため、広幅引張試験片にて3%予歪を加えた後250℃×1hrの時効処理を行い、Vノッチシャルピー試験を実施した。試験片は厚鋼板の表面から1/4の板厚部分、すなわち、板厚(1/4)位置から採取した。板厚10mm以下の材料については、Vノッチと同様のサブサイズ試験片に加工した。吸収エネルギーはVノッチ試験片と同様に単位面積あたりの数値に換算したものである。 Tensile test at normal temperature and Charpy impact test at -196 ° C, tensile strength TS (MPa), yield strength YS (MPa) and absorbed energy vE-196 (J / mm 2 ) (average value of 3) I investigated. Absorbed energy was converted to absorbed energy per unit area in order to facilitate comparison between the sub-size test piece and the full-size test piece. Furthermore, in order to evaluate the characteristics after strain aging, a 3% pre-strain was applied to the wide tensile test piece, followed by aging treatment at 250 ° C. × 1 hr, and a V-notch Charpy test was performed. The test piece was sampled from a thickness portion of 1/4 from the surface of the thick steel plate, that is, from the thickness (1/4) position. The material with a thickness of 10 mm or less was processed into a sub-size test piece similar to the V-notch. The absorbed energy is converted to a numerical value per unit area as with the V-notch test piece.

次に、脆性破壊発生抑止特性を調べるため、BS7448 part1に準拠したCTOD試験片をL方向より採取した。板厚は全厚試験片であり、B×2B試験片を用い、試験方法などもBS規格に準拠した。このCTOD試験についても歪時効処理前後で特性を評価した。   Next, in order to investigate the brittle fracture occurrence suppression characteristics, CTOD test pieces based on BS7448 part 1 were collected from the L direction. The plate thickness was a full-thickness test piece, a B × 2B test piece was used, and the test method was also compliant with the BS standard. The characteristics of this CTOD test were also evaluated before and after strain aging treatment.

強度および脆性き裂発生抑止特性の良否の判断基準は以下の通りである。
YS:590MPa以上、TS:690MPa以上、単位面積あたりのVノッチシャルピー吸収エネルギーvE-196(J/mm2):1.25J/mm2以上、限界CTOD値δ(mm):0.1mm以上のものを「特性良好」であると評価した。
Judgment criteria for strength and brittle crack initiation inhibiting properties are as follows.
YS: 590 MPa or more, TS: 690 MPa or more, V-notch Charpy absorbed energy per unit area vE-196 (J / mm 2 ): 1.25 J / mm 2 or more, Limit CTOD value δ c (mm): 0.1 mm or more Was evaluated as “good characteristics”.

さらに、「有効結晶粒径」は、走査型電子顕微鏡(SEM)内に載置した供試片に電子線を照射し、スクリーン上に投影されたEBSPをコンピュータで画像解析して、方位差15°以上の組織境界で囲まれる部分を結晶粒界として測定した。すなわち、EBSP(Electron Backscatter Diffraction Pattern:電子線後方散乱パターン)法を用いて、倍率2000倍で5視野以上の観察を行い、15°以上の方位差を有する組織境界を粒界とみなし、ひとつの結晶内部の面積を求め、その面積を円相当粒径に換算したものを有効結晶粒径として、板厚(1/4)t位置で評価した。なお、方向は圧延直角方向である。   Furthermore, the “effective crystal grain size” is determined by irradiating a specimen placed in a scanning electron microscope (SEM) with an electron beam, analyzing the image of EBSP projected on the screen with a computer, and calculating an orientation difference of 15 The portion surrounded by the structure boundary of more than 0 ° was measured as the grain boundary. That is, EBSP (Electron Backscatter Diffraction Pattern) method is used to observe five or more fields of view at a magnification of 2000 times, and a structure boundary having an azimuth difference of 15 ° or more is regarded as a grain boundary. The area inside the crystal was determined, and the area converted into a circle-equivalent grain size was evaluated as the effective crystal grain size at the plate thickness (1/4) t position. The direction is a direction perpendicular to rolling.

残留γ量(体積%)は、鋼板の板厚(1/4)t位置で残留γ測定用試験片を採取しX線回折法により測定した。より詳細には、製造した全ての試験片は主としてマルテンサイト組織で構成されていたため、面心立方構造を有する残留γと体心立方構造を有するマルテンサイトの格子構造の違いを利用して、X線ピークの積分強度比から残留γ量を測定した。   The amount of residual γ (volume%) was measured by X-ray diffractometry after collecting a test piece for measuring residual γ at the position (1/4) t of the steel sheet. More specifically, since all the manufactured specimens were mainly composed of a martensite structure, the difference between the lattice structure of the residual γ having a face-centered cubic structure and the martensite having a body-centered cubic structure was used to calculate X The amount of residual γ was measured from the integrated intensity ratio of the line peak.

1の結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値GAMについては、方位差15°以上の組織境界で囲まれる領域内部の組織を×10000倍の倍率でEBSD法により観察した。解像度は30000ピクセルとして測定した。   Regarding the average value GAM of misorientation between adjacent measurement points in one crystal grain, the structure inside the region surrounded by the structure boundary with an orientation difference of 15 ° or more was observed by the EBSD method at a magnification of × 10000. The resolution was measured as 30000 pixels.

以上の調査結果を、表1〜3にまとめて示した。表3に示す特性評価結果からわかるように、化学組成が本発明で規定する範囲内である鋼種、すなわち鋼No.1〜35の鋼からなる厚鋼板(鋼材)は、適切な製造方法を用いることにより、有効結晶粒径を5.5μm以下、残留γ量を3体積%以下、GAMを0.85°以上に調整することが可能であり、強度、脆性き裂発生特性(Vノッチシャルピー吸収エネルギー、限界CTOD値)が目標範囲を満足している。   The above investigation results are summarized in Tables 1 to 3. As can be seen from the characteristic evaluation results shown in Table 3, the steel types having a chemical composition within the range defined by the present invention, namely, steel Nos. Thick steel plates (steel materials) made of steels 1 to 35 should be adjusted to an effective crystal grain size of 5.5 μm or less, a residual γ amount of 3% by volume or less, and a GAM of 0.85 ° or more by using an appropriate manufacturing method. The strength and brittle crack initiation characteristics (V-notch Charpy absorbed energy, critical CTOD value) satisfy the target ranges.

Figure 0005494167
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なお、Test No.1−bの厚鋼板は化学組成が本発明で規定する範囲内にあるが、大角粒界で囲まれる組織の円相当粒径が大きく、GAMも小さくなったことから、脆性き裂発生特性(Vノッチシャルピー吸収エネルギー、限界CTOD値)が目標範囲を満足しない。また、Test No.1−dおよびTest No.1−fの厚鋼板も化学組成が本発明で規定する範囲内にあるが、大角粒界で囲まれる組織の円相当粒径が大きくなったことから、強度および脆性き裂発生特性(Vノッチシャルピー吸収エネルギー、限界CTOD値)が目標範囲を満足しない。   The thick steel plate of Test No. 1-b has a chemical composition within the range specified in the present invention, but the structure surrounded by the large-angle grain boundary has a large equivalent-circle grain size, and the GAM is also small. Crack initiation characteristics (V-notch Charpy absorbed energy, limit CTOD value) do not satisfy the target range. In addition, the thick steel plates of Test No. 1-d and Test No. 1-f also have a chemical composition within the range specified by the present invention, but the equivalent circular grain size of the structure surrounded by the large angle grain boundaries has increased. Therefore, the strength and brittle crack initiation characteristics (V-notch Charpy absorbed energy, critical CTOD value) do not satisfy the target range.

これに対して、化学組成が本発明で規定する範囲外である鋼種、すなわち鋼No.36〜42の鋼からなる厚鋼板(鋼材)については、強度および脆性き裂発生特性(Vノッチシャルピー吸収エネルギー、限界CTOD値)のうちのいずれかが目標に達しない。   On the other hand, a steel type whose chemical composition is outside the range specified in the present invention, that is, steel no. For thick steel plates (steel materials) made of 36-42 steel, any of strength and brittle crack initiation characteristics (V-notch Charpy absorbed energy, limit CTOD value) does not reach the target.

すなわち、Test No.36の厚鋼板はC含有量が高いため、強度特性は問題ないものの、破壊特性が劣る。Test No.37の厚鋼板およびTest No.38の厚鋼板は、それぞれSi含有量、Mn含有量が高く、円相当粒径が大きく、残留γ量が小さく、さらにGAMも小さいため、強度特性は問題ないものの、破壊特性が劣る。また、Test No.39の厚鋼板はNi含有量が高すぎるため、降伏応力が目標に到達しない。Test No.40の厚鋼板はB含有量が高く、残留γ量が小さく、さらにGAMも小さいため強度特性は問題ないものの、破壊特性が劣る。Test No.41の厚鋼板はAl含有量が高く、残留γ量が小さいため強度特性は問題ないものの、破壊特性が劣る。Test No.42の厚鋼板はN含有量が高いため、強度特性は問題ないものの、破壊特性が劣る。   That is, since the thick steel plate of Test No. 36 has a high C content, the strength property is not a problem, but the fracture property is inferior. The steel plate of Test No. 37 and the steel plate of Test No. 38 have high Si content, Mn content, large equivalent-equivalent grain size, small residual γ content, and small GAM. Although there is no problem, the fracture characteristics are inferior. Moreover, since the thick steel plate of Test No. 39 has too high Ni content, the yield stress does not reach the target. The thick steel plate of Test No. 40 has a high B content, a small amount of residual γ, and a small GAM. The thick steel plate of Test No. 41 has a high Al content and a small amount of residual γ, so there is no problem in strength characteristics, but the fracture characteristics are inferior. Since the thick steel plate of Test No. 42 has a high N content, the strength properties are not a problem, but the fracture properties are inferior.

冷間での塑性加工が施された後であっても、歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板を低コストで提供することができる。   Even after cold plastic working, it is possible to provide a cryogenic thick steel plate excellent in brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging at low cost.

Claims (7)

質量%で、C:0.01〜0.12%、Si:0.01〜0.3%、Mn:0.4〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.008%以下、Ni:5.0超〜10.0%未満、Al:0.002〜0.05%、N:0.005%以下を含有し、残部はFeおよび不純物からなり、マルテンサイト組織を主体とし、板厚(1/4)t位置での残留γ量が3.0体積%以上であり、かつ2000倍の倍率でEBSP法により観察した15°以上の大角粒界で囲まれる組織単位の円相当粒径の平均値が板厚(1/4)t位置で5.5μm以下であり、さらに10000倍の倍率でEBSP法により観察した1の結晶粒内における隣接測定点間のミスオリエンテーションの平均値GAMが0.85°以上であることを特徴とする歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。 In mass%, C: 0.01 to 0.12%, Si: 0.01 to 0.3%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: 0.008 %: Ni: more than 5.0 to less than 10.0%, Al: 0.002 to 0.05%, N: 0.005% or less, with the balance being Fe and impurities , The main unit, the amount of residual γ at the plate thickness (1/4) t position is 3.0% by volume or more, and the unit is a circle of a structure unit surrounded by a large-angle grain boundary of 15 ° or more observed by the EBSP method at a magnification of 2000 times The average value of equivalent grain size is 5.5μm or less at the plate thickness (1/4) t position, and the average value of misorientation between adjacent measurement points in one crystal grain observed by EBSP method at a magnification of 10,000 times A steel plate for cryogenic temperature excellent in brittle fracture occurrence suppression characteristics after strain aging characterized by a GAM of 0.85 ° or more. Feの一部に代えて、質量%で、Cu:2.0%以下、Cr:1.5%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下およびB:0.005%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。   Instead of a part of Fe, by mass%, Cu: 2.0% or less, Cr: 1.5% or less, Mo: 0.5% or less, V: 0.1% or less, and B: 0.005% The steel plate for cryogenic temperature excellent in the brittle fracture generation | occurrence | production inhibitory property after the strain aging of Claim 1 characterized by containing 1 type, or 2 or more types of the following. Feの一部に代えて、質量%で、Nb:0.1%以下およびTi:0.1%以下のうちの1種又は2種を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。   It replaces with a part of Fe and contains 1 type or 2 types of Nb: 0.1% or less and Ti: 0.1% or less in the mass%, The claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Thick steel plate for cryogenic use with excellent brittle fracture occurrence suppression properties after strain aging. Feの一部に代えて、質量%で、Ca:0.004%以下、Mg:0.002%以下およびREM:0.002%以下のうちの1種又は2種以上を含有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれかに記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板。   Instead of a part of Fe, by mass%, it contains one or more of Ca: 0.004% or less, Mg: 0.002% or less, and REM: 0.002% or less. The thick steel plate for cryogenic temperature excellent in the brittle fracture occurrence suppression property after strain aging according to any one of claims 1 to 3. 請求項1から4までのいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊を、下記の(1)式〜(3)式を満足するように加熱したのち、熱間圧延し、そして冷却することを特徴とする、請求項1から4までのいずれかに記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板の製造方法。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・(2)式
Trmax≦Tr+50 ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、Trmaxは鋼塊がTrで安定するまでに到達する最高温度を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
A steel ingot having the chemical composition according to any one of claims 1 to 4 is heated so as to satisfy the following formulas (1) to (3) , and then hot-rolled and cooled: The method for producing a thick steel plate for cryogenic temperature excellent in brittle fracture occurrence inhibiting property after strain aging according to any one of claims 1 to 4, wherein
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac 3 point ≦ Tr ·········· (2) formula Tr max ≦ Tr + 50 ·· (3) where Tr is the heating temperature (° C) of the steel ingot, t is the heating time (hr) after the steel ingot is stabilized with Tr, Tr max is the steel ingot Represents the maximum temperature reached until it stabilizes at Tr, and the Ac 3 point represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
請求項1から4までのいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊を、下記の(1)式〜(3)式を満足するように加熱したのち、熱間圧延し、[Ac点+80℃]以下の温度で焼戻し、そして、冷却することを特徴とする、請求項1から4までのいずれかに記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板の製造方法。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)式
Trmax≦Tr+50 ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、Trmaxは鋼塊がTrで安定するまでに到達する最高温度を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
A steel ingot having the chemical composition according to any one of claims 1 to 4 is heated so as to satisfy the following formulas (1) to (3) , and then hot-rolled, [Ac 1 point The production of a steel plate for cryogenic use having excellent brittle fracture occurrence suppression properties after strain aging according to any one of claims 1 to 4, wherein the steel plate is tempered at a temperature of + 80 ° C or lower and then cooled. Method.
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac 3 point ≦ Tr ....................... (2 ) Formula Tr max ≦ Tr + 50 Equation (3) where Tr is the heating temperature (° C.) of the steel ingot, and t is the heating time after the steel ingot is stabilized by Tr (hr ), Tr max represents the maximum temperature that the steel ingot reaches until it stabilizes with Tr, and Ac 3 point represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
請求項1から4までのいずれかに記載された化学組成を有する鋼塊を、下記の(1)式〜(3)式を満足するように加熱したのち、熱間圧延し、その後、Ac点〜900℃の温度に再加熱したのち、焼入れし、さらに[Ac点+80℃]以下の温度で焼戻すことを特徴とする、請求項1から4までのいずれかに記載の歪時効後の脆性破壊発生抑止特性に優れた極低温用厚鋼板の製造方法。
t×exp(Tr/270000000)≦580 ・・・・・・・・・・(1)式
Ac点≦Tr ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)式
Trmax≦Tr+50 ・・・・・・・・・・(3)式
ここで、Trは鋼塊の加熱温度(℃)を、tは鋼塊がTrで安定した後の加熱時間(hr)を、Trmaxは鋼塊がTrで安定するまでに到達する最高温度を、そしてAc点はフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度を、それぞれ表す。
A steel ingot having the chemical composition according to any one of claims 1 to 4 is heated so as to satisfy the following formulas (1) to (3) , and then hot-rolled, and then Ac 1 After strain aging according to any one of claims 1 to 4, characterized in that after reheating to a temperature of point ~ 900 ° C, quenching and further tempering at a temperature of [Ac 1 point + 80 ° C] or less. The manufacturing method of the thick steel plate for cryogenic temperature excellent in the brittle fracture generation | occurrence | production inhibitory property.
t × exp (Tr 3/270000000 ) ≦ 580 ·········· (1) formula Ac 3 point ≦ Tr ....................... (2 ) Formula Tr max ≦ Tr + 50 Equation (3) where Tr is the heating temperature (° C.) of the steel ingot, and t is the heating time after the steel ingot is stabilized by Tr (hr ), Tr max represents the maximum temperature that the steel ingot reaches until it stabilizes with Tr, and Ac 3 point represents the temperature at which the transformation from ferrite to austenite is completed.
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