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JP6222041B2 - Ultra-thick steel plate with excellent HIC resistance and manufacturing method thereof - Google Patents

Ultra-thick steel plate with excellent HIC resistance and manufacturing method thereof Download PDF

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JP6222041B2 JP2014221238A JP2014221238A JP6222041B2 JP 6222041 B2 JP6222041 B2 JP 6222041B2 JP 2014221238 A JP2014221238 A JP 2014221238A JP 2014221238 A JP2014221238 A JP 2014221238A JP 6222041 B2 JP6222041 B2 JP 6222041B2
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Description

本発明は、石油精製プラン卜などの圧力容器、プロセス配管に代表される湿潤硫化水素環境で使用される極厚鋼板、特に、優れた耐HIC(Hydrogen Induced Cracking、水素誘起割れ)性能が要求される部材に用いられる極厚鋼板の製造方法に関する。なお、本発明における極厚鋼板とは、板厚50mm以上の鋼板である。   The present invention requires an ultra-thick steel plate used in a wet hydrogen sulfide environment typified by pressure vessels such as petroleum refining planners and process piping, in particular, excellent HIC (Hydrogen Induced Cracking) performance. The present invention relates to a method for manufacturing an extremely thick steel plate used for a member. In addition, the extremely thick steel plate in the present invention is a steel plate having a thickness of 50 mm or more.

世界的なエネルギー需要の高まりを背景に、原油採掘量も年々増加しており、従来のような高品質な原油が徐々に枯渇し、硫化水素濃度の高い低品位の原油の使用が必要に迫られている。このため、石油精製プラン卜に用いられる圧力容器やプロセス配管においても、水素誘起割れ(HIC:Hydrogen Induced Cracking)や硫化物応力腐食割れ(SSC:Sulfide Stress corrosion Cracking)の起こらない湿潤硫化水素環境に対する抵抗力、すなわち、耐サワー性能(耐HIC性能や耐SSC性能)を有する鋼板を適用することが多くなっている。HICについては、比較的低強度の鋼板でも起こることが知られており、特に問題となっている。   The amount of crude oil mining is increasing year by year on the back of rising global energy demand, and high-quality crude oil like the conventional one is gradually depleted, and it is necessary to use low-grade crude oil with high hydrogen sulfide concentration. It has been. For this reason, even in pressure vessels and process piping used for petroleum refining plan droughts, it is not suitable for wet hydrogen sulfide environments where hydrogen induced cracking (HIC) or sulfide stress corrosion cracking (SSC) does not occur. Steel plates having resistance, i.e., sour resistance (HIC resistance or SSC resistance) are often used. HIC is known to occur even in a relatively low strength steel sheet, which is a particular problem.

鋼板の耐HIC性能を確保するための検討は、主にラインパイプ分野において盛んに行われており、例えば、1)Mn、Pなどの連続鋳造スラブの中心偏析部に濃化する元素の低減や、鋳造条件の最適化による中心偏析部の軽減、2)S、Oの低減およびCaの最適量添加によるMnSの生成抑制およびCa添加により生じるCaクラスタの生成抑制、3)TMCPにおける加速冷却や熱処理プロセスにおける焼入れの適用によるミクロ組織の均一化により、フェライト生成に伴う中心偏析部へのCの分配の抑制、および、HIC伝播経路となる複合組織化の抑制、4)高強度材で生成するMA(Martensite−Austenite constituent、島状マルテンサイト)などの硬質第2相の生成抑制、再加熱による分解、などが行われている。   Studies to ensure the HIC resistance performance of steel sheets are actively conducted mainly in the field of line pipes. For example, 1) Reduction of elements concentrated in the central segregation part of continuous cast slabs such as Mn and P Reduction of center segregation part by optimization of casting conditions, 2) Reduction of S and O, and suppression of generation of MnS and addition of Ca cluster caused by addition of Ca by addition of optimum amount of Ca, 3) Accelerated cooling and heat treatment in TMCP By homogenizing the microstructure by applying quenching in the process, the distribution of C to the central segregation part due to the formation of ferrite and the suppression of the complex structure that becomes the HIC propagation path are suppressed. 4) MA generated with high-strength material Suppression of formation of hard second phase such as (Martensite-Austenite constituent, island martensite), decomposition by reheating Such as has been carried out.

しかしながら、これらの知見は、いずれも、板厚が50mm未満のラインパイプ用鋼板や鋼管に関する知見である。したがって、板厚が50mm以上となる極厚材において、上述した手法を適用しても、必ずしも目標の性能が得られない。特に、板厚が大きくなるほど、ザクやポロシティなどと呼ばれる未圧着部が圧延後も残存し、HICの起点となるという問題がある。また、所望の強度を得るために多量の合金元素を添加する必要があるため、中心偏析部がさらに硬化してHICが発生しやすくなるという問題がある。   However, all of these findings are findings relating to steel plates and steel pipes for line pipes having a plate thickness of less than 50 mm. Therefore, even if the above-described method is applied to an extremely thick material having a plate thickness of 50 mm or more, the target performance is not necessarily obtained. In particular, there is a problem that as the plate thickness increases, an uncompressed portion called zaku or porosity remains after rolling and becomes the starting point of HIC. Further, since it is necessary to add a large amount of alloy elements to obtain a desired strength, there is a problem that the center segregation portion is further hardened and HIC is likely to occur.

このような問題に対して、特許文献1では、造塊スラブを用いて分塊圧延から仕上げ圧延までの総圧下比を大きくとることと、鋼板に含まれる水素量を少なくすることを組み合わせて、耐HIC性能と内部品質を両立する極厚鋼板の製造方法が開示されている。特許文献2では、造塊法で鋳型下部から上部にかけて一方向凝固させ、Sなどの化学成分が所望の値となる部分のみを使用することにより耐HIC性能を確保する厚鋼板の製造方法が開示されている。特許文献3では、連続鋳造スラブから100mm以上の極厚鋼板を製造するに際し、連続鋳造スラブを高温で20〜40時間保持し、その後、強圧下鍛造を行うことにより中心偏析部の合金元素の拡散および粉砕を行い、さらに、再加熱し、熱間圧延を行うことで、優れた耐HIC性能と内部品質を両立する極厚鋼板の製造方法が開示されている。特許文献4〜7では、通常の熱間圧延に先立って、化学成分から求められる所定の加熱温度で所定時間以上保持した後、大圧下で熱間圧延を行うことにより、中心偏析部の合金元素の拡散を行い、さらに、再加熱し、最適なTMCP条件を適用することで、優れた耐HIC性能と内部品質を両立する厚鋼板の製造方法が開示されている。特許文献8では、特許文献4〜7と同様の手法で中心偏析部を低減した後、焼きならしで鋼板の特性を調整することにより、優れた耐HIC性能と内部品質を両立する厚鋼板の製造方法が開示されている。   For such a problem, Patent Document 1 uses a combination of taking a large total rolling reduction ratio from split rolling to finish rolling using an ingot slab and reducing the amount of hydrogen contained in the steel sheet, A method for manufacturing a very thick steel plate that satisfies both HIC resistance and internal quality is disclosed. Patent Document 2 discloses a method for producing a thick steel plate that secures HIC resistance by using only a portion in which a chemical component such as S becomes a desired value by unidirectionally solidifying from the lower part of the mold to the upper part by an ingot forming method. Has been. In Patent Document 3, when producing an extremely thick steel plate of 100 mm or more from a continuous cast slab, the continuous cast slab is held at a high temperature for 20 to 40 hours, and then subjected to strong pressure forging to diffuse the alloy elements in the central segregation part. In addition, a method for producing an extremely thick steel sheet that achieves both excellent HIC resistance and internal quality by performing pulverization, reheating, and hot rolling is disclosed. In Patent Documents 4 to 7, the alloy element of the central segregation part is obtained by performing hot rolling under a large pressure after holding for a predetermined time or more at a predetermined heating temperature obtained from a chemical component prior to normal hot rolling. A method of manufacturing a thick steel sheet that achieves both excellent HIC resistance and internal quality by performing diffusion of the above, reheating, and applying optimal TMCP conditions is disclosed. In Patent Document 8, after reducing the central segregation part by the same method as Patent Documents 4 to 7, the steel sheet is adjusted by adjusting the properties of the steel sheet by normalization, thereby obtaining a thick steel sheet that achieves both excellent HIC resistance and internal quality. A manufacturing method is disclosed.

特開平4−329826号公報JP-A-4-329826 特開昭62−176601号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-176601 特開2001−89812号公報JP 2001-89812 A 特開平2−173208号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-173208 特開平4−263017号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-263017 特開平5−125441号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-125441 特開平5−295435号公報JP-A-5-295435 特開平4−143217号公報JP-A-4-143217

しかしながら、特許文献1〜2で開示されている方法は、いずれも造塊スラブを用いており、生産性が著しく悪い。一方、特許文献3で開示されている方法は、連続鋳造スラブを長時間加熱保持後、強圧下で鍛造するため、中心偏析度、内部品質とも良好で優れた耐HIC性能を確保できる。しかしながら、加熱保持の時聞が長すぎるため、生産性が悪い。また、特許文献4〜8で開示されている方法は、連続鋳造スラブを用いて極厚鋼板を製造する場合、十分な内部品質が確保できず、内部品質異常およびザクやポロシティを起点としたHICの発生を抑制できないことがある。   However, all of the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 use ingot slabs, and the productivity is extremely poor. On the other hand, in the method disclosed in Patent Document 3, since the continuous casting slab is heated and held for a long time and then forged under strong pressure, the center segregation degree and the internal quality are good and excellent HIC resistance can be ensured. However, productivity is poor because the heating and holding time is too long. In addition, in the methods disclosed in Patent Documents 4 to 8, when producing an extremely thick steel plate using a continuous cast slab, sufficient internal quality cannot be ensured, and the HIC is based on abnormal internal quality and zaku or porosity. May not be suppressed.

上述したように、従来の技術では、コストの増大や生産性の低下、内部品質の劣化およびそれに起因した耐HIC性能の劣化が起こらない、耐HIC性能に優れた極厚鋼板を製造することは困難であった。そこで、本発明では、板厚が50mm以上の極厚鋼板であっても優れた内部品質および耐HIC性能を確保し、低コスト、高生産性な製造方法を提供することを目的とする。   As described above, in the conventional technology, it is possible to manufacture a very thick steel plate excellent in HIC resistance without causing an increase in cost, a decrease in productivity, a deterioration in internal quality, and a deterioration in HIC resistance performance resulting therefrom. It was difficult. Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-cost, high-productivity manufacturing method that ensures excellent internal quality and anti-HIC performance even with an extremely thick steel plate having a thickness of 50 mm or more.

本発明者らは、前記の課題を解決するために、スラブ内部品質に影響を及ぼす鍛造条件と、中心偏析部硬さや介在物の状態に影響を及ぼす化学成分、鍛造条件および圧延条件について、鋭意検討し、以下の知見を得た。まず、連続鋳造スラブの内部品質に影響を及ぼす鍛造条件について検討した結果、1パスあたりの圧下率を5%以上、全圧下率を10%以上確保することで、熱間圧延後にHIC起点となるようなザクやポロシティを圧着することができ、内部品質に優れた圧延素材を得ることができることがわかった。   In order to solve the above problems, the present inventors have earnestly studied forging conditions that affect the internal quality of the slab and chemical components that affect the center segregation hardness and inclusions, forging conditions, and rolling conditions. The following findings were obtained. First, as a result of examining forging conditions that affect the internal quality of continuous cast slabs, the HIC starting point after hot rolling is ensured by ensuring a reduction rate per pass of 5% or more and a total reduction rate of 10% or more. It was found that a rolled material excellent in internal quality can be obtained by crimping such zaku and porosity.

次に、中心偏析部でHICの起点となるMnS系およびNbCN系介在物の低減について検討を行った。中心偏析部のMnSおよびNbCNは、いずれも鋳造の最終凝固部に濃化した元素が晶出したものであり、通常のバルク部の成分と溶解度積から理論的に求められる介在物の溶解温度まで加熱、保持しても、介在物は固溶しない。一方で、中心偏析部の合金元素の濃化を考慮することで、介在物の固溶温度をより正確に求めることができることがわかった。上記の考え方に基づき、SMNS(後述の式(3))およびSNBCN(後述の式(4))を考案するに到った。ともに0以上になったときに中心偏析部のMnSおよびNbCNの大半を固溶でき、HICの起点にならず無害化できる。なお、NbCNについては、鋼中にTiが添加されている場合に、TiNと複合し、固溶しにくくなる。しかしながら、SNBCNを0以上にすることで、NbCNのクラスタ径を小さくでき、後述する中心偏析部硬さを一定以下に抑えることにより優れた耐HIC性能を確保することができる。   Next, the reduction of MnS-based and NbCN-based inclusions, which are the origin of HIC at the central segregation part, was examined. Both MnS and NbCN in the central segregation part are crystallized elements concentrated in the final solidification part of the casting, and up to the melting temperature of inclusions theoretically determined from the components and solubility products of the normal bulk part Even when heated and held, the inclusions do not dissolve. On the other hand, it was found that the solid solution temperature of inclusions can be obtained more accurately by considering the concentration of the alloy element in the central segregation part. Based on the above concept, the inventors have come up with SMNS (Equation (3) described later) and SNBCN (Equation (4) described later). When both become 0 or more, most of MnS and NbCN in the central segregation part can be dissolved, and it can be rendered harmless without starting the HIC. NbCN, when Ti is added to the steel, is complexed with TiN and hardly dissolves. However, by setting SNBCN to 0 or more, the cluster diameter of NbCN can be reduced, and excellent HIC resistance can be ensured by suppressing the center segregation portion hardness described below to a certain level or less.

また、Al−Ca系酸化物のクラスタに起因したHICの発生を抑制するための介在物組成について検討した。その結果、Al−Ca系酸化物のAl:CaO組成比を1:1付近に制御することで介在物を低融点化させることができ、溶鋼中でのCa−Al系介在物の凝集を抑制し、クラスタ化を抑制できることがわかった。 Moreover, the inclusion composition for suppressing generation | occurrence | production of HIC resulting from the cluster of an Al-Ca type oxide was examined. As a result, it is possible to lower the melting point of the inclusion by controlling the Al 2 O 3 : CaO composition ratio of the Al—Ca-based oxide to about 1: 1, and the Ca—Al-based inclusion in the molten steel can be lowered. It was found that aggregation can be suppressed and clustering can be suppressed.

次に、中心偏析部に濃化した元素の鍛造加熱および圧延加熱時の拡散挙動について調査を行った。その結果、Mn、Pについては、鍛造加熱で通常行われる1200℃以上の加熱において、保持時間を長くするほど中心偏析部での濃化を軽減できることがわかった。また、Cは非常に容易に拡散する元素であるため、鍛造後の空冷時にミクロ組織が2相組織化し、鍛造で拡散したCが再び中心偏析部に濃化することがわかった。さらに、Cは圧延加熱で通常行われる1200℃以下の加熱においても容易に拡散し、圧延加熱時の温度、保持時間および鍛造圧下率が大きくなるほど、中心偏析部での濃化を低減できることがわかった。一方で、Cu、Ni、Cr、Mo、Vなどの元素はこれらの加熱によってほとんど拡散しないこともわかった。以上の結果をもとに、中心偏析部硬さの指標として、Pcmを提案するに到った。Pcmは、中心偏析部硬さに及ぼす合金元素、鍛造条件、圧延加熱条件の影響を定量化した指標である(後述の式(2))。ミクロ組織をベイナイトに制御し、再加熱(焼入れ)処理、あるいは、再加熱処理および焼戻し処理で製造した鋼板の場合、この値を0.280以下にすることで、中心偏析部の硬さを下げることができ、大きさが200μm未満の微細な介在物およびその集積帯がある場合においても、NACE TM0284−A溶液のHIC試験で優れた性能を得ることができることがわかった。Pcmを用いることで従来に比べてより合理的なスラブ成分設計および鋼板製造条件の選択ができるようになる。   Next, the diffusion behavior during forging heating and rolling heating of the element concentrated in the center segregation portion was investigated. As a result, it was found that for Mn and P, in heating at 1200 ° C. or higher, which is usually performed by forging heating, the concentration at the center segregation part can be reduced as the holding time is increased. Further, since C is an element that diffuses very easily, it was found that the microstructure became a two-phase structure during air cooling after forging, and C diffused by forging again concentrated in the central segregation part. Furthermore, it is found that C diffuses easily even when heating at 1200 ° C. or less, which is usually performed in rolling heating, and that concentration at the center segregation part can be reduced as the temperature during heating and holding, and the forging reduction ratio increase. It was. On the other hand, it was also found that elements such as Cu, Ni, Cr, Mo, and V hardly diffuse by these heating. Based on the above results, Pcm was proposed as an index of center segregation hardness. Pcm is an index that quantifies the influence of alloy elements, forging conditions, and rolling heating conditions on the center segregation hardness (formula (2) described later). In the case of a steel sheet manufactured by controlling the microstructure to bainite and reheating (quenching), or by reheating and tempering, the hardness of the central segregation part is lowered by setting this value to 0.280 or less. It was found that excellent performance can be obtained by the HIC test of the NACE TM0284-A solution even when there are fine inclusions having a size of less than 200 μm and their accumulation bands. By using Pcm, it becomes possible to select a more rational slab component design and steel plate manufacturing conditions than in the past.

本発明は上記の知見に更に検討を加えてなされたものであり、以下のとおりである。
[1]質量%で、成分組成が、C:0.030〜0.200%、Si:0.50%以下、Mn:0.60〜1.60%、P:0.020%以下、S:0.0015%以下、Al:0.060%以下、Ca:0.0010〜0.0040%、N:0.0050%以下、O:0.0030%以下を含有し、さらに、Cu:0.50%以下、Ni:1.00%以下、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下、Nb:0.050%以下、V:0.100%以下、Ti:0.020%以下、B:0.0030%以下の1種もしくは2種以上を含有し、式(1)で示されるPcmが0.280以下であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、表層から1/8t(tは板厚)〜7/8t位置のミクロ組織は、アスペクト比が1.5以下の旧オーステナイト粒から生成したベイナイトが全ミクロ組織の90%以上を占め、中心偏析部のビッカース硬さが300以下であり、中心偏析部に存在する空隙、MnS系介在物、NbもしくはTiまたはその両方を含有する化合物からなる介在物、AlもしくはCaまたはその両方を含有する化合物からなる介在物クラスタが、いずれも長径200μm未満であり、鋼中のAlとCaを含む酸化物の個数の30%以上が、モル比でAl/CaO=0.7〜1.3の酸化物であることを特徴とする板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B・・・(1)
ただし、上記式(1)において、各元素記号は含有量(質量%)であり、含有しない場合は0とする。
[2]溶製された溶鋼を連続鋳造して得られた[1]に記載の成分組成を有する連続鋳造スラブを、1000〜1350℃の加熱温度Taで300min以上保持した後、1パスあたりの圧下率が5%以上、全圧下率Rが10%以上、式(2)で示されるPCCTが1.05以下、式(3)で示されるSMNSが0以上および式(4)で示されるSNBCNが0以上となる条件で熱間鍛造を行った後に空冷し、その後、880〜1300℃の加熱温度T、保持時間tで再加熱を行い、熱間圧延を行った後、空冷し、さらに880℃〜1100℃の温度に再加熱した後、板厚中心がAr点以上の温度域から4℃/s以上の冷却速度で冷却することを特徴とする板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板の製造方法。
PCCT=CP+MnP/6+0.116Cu+0.113Ni+0.236Cr+0.390Mo+0.348V+2PP・・・(2)
SMNS=T+273−5560/(0.72−log[1.2Mn][S])・・・(3)
SNBCN=T+273−6770/(2.26−log[5Nb][C+12N/14])・・・(4)
ただし、CP、MnPおよびPPは、以下の式(2−1)〜(2−3)で計算される値である。また、上記式(2)〜(4)において、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Mn、Nb、C、Nは、各元素の含有量(質量%)であり、含有しない場合は0とする。また、Taは熱間鍛造時の加熱温度である。
CP=C+(0.77−C)erf(795・R/400000000/(((0.000023exp(−17800/(T+273)))60t0.5))・・・(2−1)
MnP=Mn+1.702Mn・erf(795/4000000/(((0.00004exp(−31511/(Ta+273)))60t0.5))・・・(2−2)
PP=P+10.18P・erf(795/4000000/(((0.00087exp(−0.4406/(Ta+273)))60t0.5))・・・(2−3)
ただし、上記式(2−1)〜(2−3)において、C、Mn、Pは各元素の含有量(質量%)で含有しない場合は0とする。Taは熱間鍛造時の加熱温度(℃)、tは熱間鍛造時の加熱保持時間(min)、Rは熱間鍛造時の全圧下率(%)、Tは熱間圧延時の加熱温度(℃)、tは熱間圧延時の加熱保持時間(min)である。なお、erfは誤差関数である。
[3]前記冷却後に空冷し、480〜720℃の温度範囲に焼戻し熱処理を行うことを特徴とする[2]に記載の板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板の製造方法。
[4]前記溶鋼のInsol.Alを分析し、その分析結果をもとに、モル比で溶鋼中のAl/CaOが0.7〜1.3になるようにCaを添加することを特徴とする[2]または[3]に記載の板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板の製造方法。
The present invention has been made by further studying the above findings and is as follows.
[1] In mass%, component composition is C: 0.030 to 0.200%, Si: 0.50% or less, Mn: 0.60 to 1.60%, P: 0.020% or less, S : 0.0015% or less, Al: 0.060% or less, Ca: 0.0010 to 0.0040%, N: 0.0050% or less, O: 0.0030% or less, and Cu: 0 50% or less, Ni: 1.00% or less, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.50% or less, Nb: 0.050% or less, V: 0.100% or less, Ti: 0.020 % Or less, B: 0.0030% or less of one or more, Pcm represented by the formula (1) is 0.280 or less, the balance Fe and unavoidable impurities, The microstructure at 8t (t is the plate thickness) to 7 / 8t position has an old auto with an aspect ratio of 1.5 or less. Bainite generated from tenite grains accounts for 90% or more of the total microstructure, the Vickers hardness of the central segregation part is 300 or less, and voids, MnS inclusions, Nb or Ti or both present in the central segregation part are included. Inclusions composed of compounds containing, inclusion clusters composed of compounds containing Al or Ca, or both, each have a major axis of less than 200 μm, and more than 30% of the number of oxides containing Al and Ca in steel An extra-thick steel plate with excellent HIC resistance having a thickness of 50 mm or more, which is an oxide having a molar ratio of Al 2 O 3 /CaO=0.7 to 1.3.
Pcm = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)
However, in said formula (1), each element symbol is content (mass%), and is set to 0 when not containing.
[2] A continuous cast slab having the component composition described in [1] obtained by continuously casting molten steel is held at a heating temperature Ta of 1000 to 1350 ° C. for 300 min or more, and then per pass. The rolling reduction is 5% or more, the total rolling reduction R is 10% or more, the PCCT represented by the formula (2) is 1.05 or less, the SMNS represented by the formula (3) is 0 or more, and the SNBCN represented by the formula (4) Is air-cooled after hot forging under the condition that becomes 0 or more, and then reheated at a heating temperature T b of 880 to 1300 ° C. and a holding time t b , hot-rolled, then air-cooled, Further, after reheating to a temperature of 880 ° C. to 1100 ° C., the center of the plate thickness is cooled at a cooling rate of 4 ° C./s or more from a temperature range of Ar 3 points or more, and a HIC resistance performance of a plate thickness of 50 mm or more For producing ultra-thick steel plates with excellent resistance.
PCCT = CP + MnP / 6 + 0.116Cu + 0.113Ni + 0.236Cr + 0.390Mo + 0.348V + 2PP (2)
SMNS = T a + 273-5560 / (0.72-log [1.2Mn] [S]) (3)
SNBCN = T a + 273-6770 / (2.26-log [5Nb] [C + 12N / 14]) (4)
However, CP, MnP and PP are values calculated by the following formulas (2-1) to (2-3). In the above formulas (2) to (4), Cu, Ni, Cr, Mo, V, Mn, Nb, C, and N are the contents (mass%) of each element, and 0 when not contained. To do. Ta is the heating temperature during hot forging.
CP = C + (0.77−C) erf (795 · R / 400000000 / (((0.000023exp (−17800 / (T b +273))) 60t b ) 0.5 )) (2-1) )
MnP = Mn + 1.702 Mn · erf (795 / 4000,000 / (((0.00004exp (−31511 / (Ta + 273))) 60 t a ) 0.5 )) (2-2)
PP = P / 10.18P · erf (795 / 4000,000 / (((0.00087exp (−0.4406 / (Ta + 273))) 60 t a ) 0.5 )) (2-3)
However, in the above formulas (2-1) to (2-3), C, Mn, and P are set to 0 when not contained in the content (mass%) of each element. Ta is heating temperature at the time of hot forging (℃), t a heating holding time at the time of hot forging (min), R is the total reduction ratio during hot forging (%), T b is the time of hot rolling the heating temperature (℃), t b is the heating holding time at the time of hot rolling (min). Note that erf is an error function.
[3] The method for producing an extra-thick steel plate having excellent HIC resistance with a thickness of 50 mm or more according to [2], wherein after cooling, air cooling is performed, and a tempering heat treatment is performed in a temperature range of 480 to 720 ° C.
[4] Insol. Analyzing Al and adding Ca so that Al 2 O 3 / CaO in molten steel is 0.7 to 1.3 in molar ratio based on the analysis result [2] or The method for producing an extra-thick steel plate having excellent HIC resistance performance with a thickness of 50 mm or more according to [3].

本発明によれば、内部品質および耐HIC性能に優れた極厚鋼板を低コストかつ高い生産性で製造することが可能となり、産業上極めて有効である。   According to the present invention, it is possible to manufacture an extremely thick steel plate excellent in internal quality and anti-HIC performance with low cost and high productivity, which is extremely effective industrially.

以下、本発明について具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described.

1.成分組成
以下に、本発明に係る鋼材の成分組成の限定理由を説明する。なお、成分組成を示す単位の%は、全て質量%を意味する。
1. Component composition Below, the reason for limitation of the component composition of the steel material which concerns on this invention is demonstrated. In addition,% of the unit which shows a component composition means the mass% altogether.

C:0.030〜0.200%
Cは安価で高強度化に寄与する。一方で、中心偏析度を悪化させる元素であり、耐HIC性能確保の観点からは低減した方がよい。しかしながら、Cが0.030%よりも低くなると焼入性が低くなり過ぎて所望の強度が得られないことや、ミクロ組織を均一なベイナイト組織に制御できないため、下限を0.030%とする。また、0.200%を超えると偏析度が悪くなり、耐HIC性能を確保できないため上限を0.200%とする。より好ましくは、0.030〜0.180%である。
C: 0.030 to 0.200%
C is inexpensive and contributes to high strength. On the other hand, it is an element that deteriorates the degree of central segregation and should be reduced from the viewpoint of securing HIC resistance. However, if C is lower than 0.030%, the hardenability becomes too low to obtain a desired strength, and the microstructure cannot be controlled to a uniform bainite structure, so the lower limit is made 0.030%. . On the other hand, if it exceeds 0.200%, the degree of segregation deteriorates and the HIC resistance cannot be secured, so the upper limit is made 0.200%. More preferably, it is 0.030 to 0.180%.

Si:0.50%以下
Siは脱酸元素であり、不可避的にスラブに含有している。また、中心偏析部の焼入れ性を高くするといった考慮をせずに高強度化することができる元素である。0.50%以下であれば、溶接性や溶接熱影響部靭性をあまり劣化させることがないので、上限を0.50%とする。より好ましくは0.40%以下である。
Si: 0.50% or less Si is a deoxidizing element and is unavoidably contained in the slab. Further, it is an element that can be increased in strength without taking into consideration the enhancement of the hardenability of the center segregation part. If it is 0.50% or less, the weldability and weld heat affected zone toughness are not deteriorated so much, so the upper limit is made 0.50%. More preferably, it is 0.40% or less.

Mn:0.60〜1.60%
Mnは、焼入れ性を高くする元素である。しかしながら、中心偏析部に濃化しやすく、耐HIC性能を劣化させる。Mnが1.60%を超えると、化学成分や鍛造条件などの他の条件を調整してもHICの発生を抑制できないため、上限を1.60%とする。また、Mnが0.60%を下回ると極厚鋼板の強度を確保できないため、下限を0.60%とする。より好ましくは、0.80〜1.50%、さらに好ましくは0.90〜1.40%である。
Mn: 0.60 to 1.60%
Mn is an element that enhances hardenability. However, it tends to concentrate in the center segregation part and deteriorates the HIC resistance. If Mn exceeds 1.60%, the occurrence of HIC cannot be suppressed even if other conditions such as chemical components and forging conditions are adjusted, so the upper limit is made 1.60%. Moreover, since the intensity | strength of a very thick steel plate cannot be ensured when Mn is less than 0.60%, a minimum is made into 0.60%. More preferably, it is 0.80-1.50%, More preferably, it is 0.90-1.40%.

P:0.020%以下
Pは、不可避的に含まれる元素であり、焼入れ性も高くする。しかしながら、中心偏析部に非常に濃化しやすく、耐HIC性能に対して極めて悪い影響を及ぼす。そのため、製鋼工程において脱P処理などを強化して、できるだけ低減した方が好ましいものの、Pを低減することには非常に多くのコストを要する。また、本発明では鍛造加熱時の中心偏析部でのPの濃化を緩和することができ、Pが0.020%以下であればその効果により耐HIC性能が確保できるため、上限を0.020%とする。より好ましくは、0.015%以下、さらに好ましくは、0.010%以下である。
P: 0.020% or less P is an element that is inevitably contained and also enhances hardenability. However, it is very easy to concentrate in the center segregation part, and has a very bad influence on the HIC resistance. Therefore, although it is preferable to strengthen the de-P treatment in the steelmaking process and reduce it as much as possible, it is very costly to reduce P. Further, in the present invention, the concentration of P at the center segregation portion during forging heating can be alleviated. If P is 0.020% or less, the HIC resistance can be ensured by the effect, so the upper limit is set to 0. 020%. More preferably, it is 0.015% or less, More preferably, it is 0.010% or less.

S:0.0015%以下
Sは、不可避的に含まれる元素である。しかしながら、MnSを形成してHICの起点となるため、耐HIC性能に影響を及ぼす。したがって、できるだけ低減した方がよい。しかしながら、脱硫を強化することはコストの増大を招く。このため、Ca添加によるMnSの生成抑制効果が期待できる上限である0.0015%までは許容する。より好ましくは0.0010%以下、さらに好ましくは、0.0008%以下である。
S: 0.0015% or less S is an element inevitably included. However, since MnS is formed and becomes the starting point of HIC, it affects the anti-HIC performance. Therefore, it is better to reduce as much as possible. However, strengthening desulfurization leads to an increase in cost. For this reason, 0.0015% which is the upper limit which can anticipate the production | generation suppression effect of MnS by Ca addition is accept | permitted. More preferably, it is 0.0010% or less, More preferably, it is 0.0008% or less.

Al:0.060%以下
Alは脱酸元素であり、不可避的にスラブに含有している。Alが0.060%を超えるとAlクラスタ起因のHICが発生するため、上限を0.060%とする。好ましくは、0.050%以下、より好ましくは0.040%以下である。
Al: 0.060% or less Al is a deoxidizing element and is unavoidably contained in the slab. If Al exceeds 0.060%, HIC due to Al 2 O 3 clusters is generated, so the upper limit is made 0.060%. Preferably, it is 0.050% or less, More preferably, it is 0.040% or less.

Ca:0.0010〜0.0040%
Caは、鋳造時にMnよりも先にSと結合しCaOSやCaSを生成することで、伸長したMnSの生成を抑制できる。その効果は、0.0010%以上を添加しないと現れないため、下限を0.0010%とする。また、0.0040%を超えて添加するとCaOやCaOSが過剰に生成し、クラスタを形成しHIC起点となり耐HIC性能が劣化するため上限を0.0040%とする。
Ca: 0.0010 to 0.0040%
Ca can suppress the production | generation of the extended MnS by couple | bonding with S ahead of Mn at the time of casting, and producing | generating CaOS and CaS. The effect does not appear unless 0.0010% or more is added, so the lower limit is made 0.0010%. Further, if added over 0.0040%, CaO and CaOS are excessively generated, and a cluster is formed to serve as an HIC starting point, so that the HIC resistance is deteriorated, so the upper limit is made 0.0040%.

N:0.0050%以下
Nは鋼中に不可避的に含まれる元素であり、Tiと結合しTiNが生成される。Tiを添加した場合は、Nが0.0050%を超えると晶出したTiNがHICの起点になる可能性がある。一方、Tiを添加しない場合は、固溶状態のNが多く、スラブの表面割れが発生する。このため、上限を0.0050%とする。より好ましくは、0.0045%以下である。
N: 0.0050% or less N is an element inevitably contained in the steel, and combines with Ti to produce TiN. When Ti is added, if N exceeds 0.0050%, TiN crystallized may become the starting point of HIC. On the other hand, when Ti is not added, there are many solid solution N, and the surface crack of a slab generate | occur | produces. For this reason, the upper limit is made 0.0050%. More preferably, it is 0.0045% or less.

O:0.0030%以下
Oは鋼中に不可避的に含まれる元素であり、その大部分が酸化物として存在する。O量が0.0030%を超えると介在物量が多く、内部品質や耐HIC性能を確保できないため、上限を0.0030%とする。
O: 0.0030% or less O is an element inevitably contained in steel, and most of it exists as an oxide. If the amount of O exceeds 0.0030%, the amount of inclusions is large and internal quality and HIC resistance cannot be ensured, so the upper limit is made 0.0030%.

Pcm:0.280以下
Pcmは、鋼材の焼入性を定量化する指標である。この値が0.280を超えると焼入性が高くなりすぎて耐HIC性能が確保できないため、上限を0.280とする。より好ましくは0.250以下である。なお、Pcmは下記式(1)で表される。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B・・・(1)
ただし、上記式(1)において、各元素記号は含有量(質量%)であり、含有しない場合は0とする。
Pcm: 0.280 or less Pcm is an index for quantifying the hardenability of the steel material. If this value exceeds 0.280, the hardenability becomes too high to ensure the HIC resistance, so the upper limit is set to 0.280. More preferably, it is 0.250 or less. Pcm is represented by the following formula (1).
Pcm = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)
However, in said formula (1), each element symbol is content (mass%), and is set to 0 when not containing.

本発明では、上記成分組成以外に、強度や靭性を得るために、Cu:0.50%以下、Ni:1.00%以下、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下、Nb:0.050%以下、V:0.100%以下、Ti:0.020%以下、B:0.0030%以下の1種もしくは2種以上を含有する。   In the present invention, in addition to the above component composition, in order to obtain strength and toughness, Cu: 0.50% or less, Ni: 1.00% or less, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.50% or less, One or more of Nb: 0.050% or less, V: 0.100% or less, Ti: 0.020% or less, and B: 0.0030% or less are contained.

Cu:0.50%以下
Cuは、固溶強化により鋼板を高強度化する。一方で、Cuを過剰に添加すると溶接性、靭性が劣化し、コストの増大も招く。このため、含有する場合は上限を0.50%とする。
Cu: 0.50% or less Cu increases the strength of a steel sheet by solid solution strengthening. On the other hand, when Cu is added excessively, weldability and toughness deteriorate, and the cost increases. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 0.50%.

Ni:1.00%以下
Niは、固溶強化により鋼板を高強度化し、さらにマトリックス組織を高靭性化する。一方で、Niを過剰に添加すると溶接性が劣化し、コストの増大も招く。このため、含有する場合は上限を1.00%とする。
Ni: 1.00% or less Ni increases the strength of the steel sheet by solid solution strengthening and further increases the toughness of the matrix structure. On the other hand, if Ni is added excessively, the weldability deteriorates and the cost increases. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 1.00%.

Cr:0.50%以下
Crは、焼入れ性を高め鋼板を高強度化する。一方で、Crを過剰に添加すると溶接性、靭性が劣化し、コストの増大も招く。このため、含有する場合は上限を0.50%とする。
Cr: 0.50% or less Cr increases the hardenability and increases the strength of the steel sheet. On the other hand, when Cr is added excessively, weldability and toughness deteriorate, and the cost increases. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 0.50%.

Mo:0.50%以下
Moは、焼入れ性を高め鋼板を高強度化する。一方で、Moを過剰に添加すると溶接性、靭性が劣化し、コストの増大も招く。このため、含有する場合は、上限を0.50%とする。
Mo: 0.50% or less Mo increases the hardenability and increases the strength of the steel sheet. On the other hand, when Mo is added excessively, weldability and toughness deteriorate, and the cost increases. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 0.50%.

Nb:0.050%以下
Nbは、制御圧延時に未再結晶域温度を拡大し、圧延時の組織微細化に寄与する。一方で、0.050%を超えて添加すると、析出脆化を引き起こす。さらに、中心偏析部に生成した粗大なNbCNの存在は耐HIC性能を劣化させる。このため、含有する場合は、上限を0.050%とする。より好ましくは0.040%以下である。
Nb: 0.050% or less Nb expands the non-recrystallization region temperature during controlled rolling, and contributes to refinement of the structure during rolling. On the other hand, if added over 0.050%, precipitation embrittlement is caused. Furthermore, the presence of coarse NbCN generated in the center segregation part deteriorates the HIC resistance. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 0.050%. More preferably, it is 0.040% or less.

V:0.100%以下
Vは、主に析出強化により鋼板を高強度化する。一方で、Vを過剰に添加すると靭性を著しく損なう。このため、含有する場合は、上限を0.100%とする。
V: 0.100% or less V increases the strength of the steel sheet mainly by precipitation strengthening. On the other hand, when V is added excessively, toughness is remarkably impaired. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 0.100%.

Ti:0.020%以下
Tiは、TiNを形成することで組織を微細化する。特に、溶接した際の粗粒域幅を低減し、溶接熱影響部靭性を著しく向上させる。一方で、Tiを過剰に添加すると凝固時に粗大なTiNが晶出して耐HIC性能が劣化する。このため、含有する場合は、上限を0.020%とする。
Ti: 0.020% or less Ti refines the structure by forming TiN. In particular, it reduces the coarse grain region width when welding and significantly improves the weld heat affected zone toughness. On the other hand, when Ti is added excessively, coarse TiN is crystallized during solidification and the HIC resistance is deteriorated. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 0.020%.

B:0.0030%以下
Bは、焼入性を増大させる元素であり、高強度化に非常に有効な元素である。一方で、0.0030%を超えて添加すると焼入性が高くなりすぎて、鋼板表層や溶接熱影響部の硬さが上昇し、耐SSC性能が劣化する。このため、含有する場合は上限を0.0030%とする。
B: 0.0030% or less B is an element that increases hardenability, and is an element that is very effective for increasing the strength. On the other hand, if added over 0.0030%, the hardenability becomes too high, the hardness of the steel sheet surface layer and the weld heat affected zone is increased, and the SSC resistance is deteriorated. For this reason, when it contains, an upper limit shall be 0.0030%.

上記成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。   The balance other than the above components is Fe and inevitable impurities.

2.極厚鋼板のミクロ組織
表層から1/8t(tは板厚)〜7/8t位置のミクロ組織:アスペクト比が1.5以下の旧オーステナイト粒から生成したベイナイトが全ミクロ組織の90%以上
耐HIC性能確保の観点から、ミクロ組織は均一であることが望ましい。また、強度確保の観点から、フェライト主体ではなく、ベイナイト主体とする必要がある。極厚鋼板の場合、表層近傍がフェライト変態をし、均一なベイナイト組織が得られない場合がある。しかしながら、表層近傍は偏析や介在物集積帯などが存在しないため、耐HIC性能確保の上で問題とならない。そこで本発明では、表層から1/8t〜7/8t位置について、ベイナイト主体であるものとする。ベイナイト分率については、面積率で90%以上であれば、ミクロ組織の不均一性が原因でHICが大きく伝播することはない。このため、下限を90%とする。また、HIC性能は、ベイナイト組織において、旧オーステナイト粒のアスペクト比が1に近いほどHIC性能が向上するため、本発明では旧オーステナイト粒のアスペクト比が1.5以下のベイナイト組織とする。なお、本発明において、ベイナイト以外の組織とは、フェライト、マルテンサイトおよびパーライトのことを意味し、ベイナイト中に存在する微小なセメンタイトやMAはベイナイトの一部とみなす。
2. Microstructure of extra-thick steel plate Microstructure at 1 / 8t (t is the plate thickness) to 7 / 8t position from the surface layer: Bainite formed from prior austenite grains with an aspect ratio of 1.5 or less is 90% or more resistant to the total microstructure From the viewpoint of securing HIC performance, it is desirable that the microstructure is uniform. In addition, from the viewpoint of securing strength, it is necessary to use mainly bainite rather than ferrite. In the case of an extremely thick steel plate, the vicinity of the surface layer may undergo ferrite transformation and a uniform bainite structure may not be obtained. However, since there is no segregation or inclusion accumulation zone in the vicinity of the surface layer, there is no problem in securing HIC resistance. Therefore, in the present invention, the bainite main body is assumed at the position 1 / 8t to 7 / 8t from the surface layer. As for the bainite fraction, if the area ratio is 90% or more, the HIC does not propagate significantly due to the non-uniformity of the microstructure. For this reason, a minimum is made into 90%. Moreover, since the HIC performance improves as the aspect ratio of the prior austenite grains is closer to 1 in the bainite structure, the aspect ratio of the prior austenite grains is 1.5 or less in the present invention. In the present invention, the structure other than bainite means ferrite, martensite and pearlite, and minute cementite and MA present in bainite are regarded as a part of bainite.

中心偏析部のビッカース硬さ:300以下
中心偏析部は、MnSやNbCN、TiN、Al、CaOSなどのHICの起点となる介在物が生成する。本発明では、鍛造時の加熱により、MnSとNbCNについては固溶させる。しかしながら、TiN、Al、CaOSについては固溶できないため、HICの発生起点となりうる。本発明のように、アスペクト比が1.5以下の旧オーステナイト粒から生成したベイナイト組織でこれらの起点が存在した場合においてもHICの発生や伝播を抑制するためには、中心偏析部のビッカース硬さを300以下にする必要がある。このため、上限を300とする。より好ましくは、280以下である。なお、中心偏析部のビッカース硬さの測定方法としては、中心偏析部よりも圧痕が小さくなる荷重で5点以上測定したマイクロビッカース硬さの最大値を用いることが望ましい。
Vickers hardness of the center segregation part: 300 or less In the center segregation part, inclusions serving as starting points of HIC such as MnS, NbCN, TiN, Al 2 O 3 , and CaOS are generated. In the present invention, MnS and NbCN are dissolved by heating during forging. However, since TiN, Al 2 O 3 , and CaOS cannot be dissolved, it can be a starting point of HIC generation. In order to suppress the generation and propagation of HIC even when these origins exist in a bainite structure formed from prior austenite grains having an aspect ratio of 1.5 or less as in the present invention, the Vickers hardness of the central segregation part is suppressed. The length needs to be 300 or less. For this reason, the upper limit is set to 300. More preferably, it is 280 or less. In addition, as a measuring method of the Vickers hardness of a center segregation part, it is desirable to use the maximum value of the micro Vickers hardness measured 5 points or more with the load in which an indentation becomes smaller than a center segregation part.

中心偏析部に存在する空隙、MnS系介在物、NbもしくはTiまたはその両方を含有する化合物からなる介在物、AlもしくはCaまたはその両方を含有する化合物からなる介在物クラスタが、いずれも長径200μm未満
中心偏析部のビッカース硬さを300以下に抑えた場合、HICの起点となるような介在物の長径を200μm未満にすればHICの発生や伝播を抑制できる。そのため中心偏析部に存在する長径の上限を200μm未満とする。また、HIC起点としては、空隙、MnS系介在物、Nb、Tiあるいはその両方を含有する化合物からなる介在物およびAl、Caあるいはその両方を含有する化合物からなる介在物クラスタの可能性がある。このため、これらすべてについて、中心偏析部に存在する場合は、長径の上限を200μm未満とする。
Voids present in the center segregation part, MnS inclusions, inclusions made of a compound containing Nb or Ti or both, and inclusion clusters made of a compound containing Al or Ca or both have a major axis of less than 200 μm When the Vickers hardness of the central segregation part is suppressed to 300 or less, the occurrence and propagation of HIC can be suppressed if the major axis of the inclusion that becomes the starting point of HIC is less than 200 μm. Therefore, the upper limit of the major axis existing in the center segregation part is set to less than 200 μm. The HIC starting point may be voids, MnS inclusions, inclusions made of a compound containing Nb, Ti or both, and inclusion clusters made of a compound containing Al, Ca or both. For this reason, when all these exist in the center segregation part, the upper limit of a major axis shall be less than 200 micrometers.

鋼中のAlとCaを含む酸化物の個数の30%以上が、モル比でAl/CaO=0.7〜1.3の酸化物
Al−Ca系酸化物は溶鋼中に生成し、溶鋼中に保持されることで凝集し、クラスタ化する。このAl−Ca系酸化物のクラスタはHICの起点となり耐HIC性能を劣化させる。Al−Ca系酸化物のクラスタの生成を抑制するためには、酸化物の低融点化が有効であり、AlとCaOの組成バランスが、モル比でAl/CaO=1.0のときに最もクラスタ化を抑制できる。AlとCaを含む酸化物のうち、モル比でAl/CaO=0.7〜1.3の酸化物の割合が個数で30%を下回ると、AlあるいはCaOが過剰となり溶鋼中でクラスタを形成し、耐HIC性能を劣化させる。このため、モル比でAl/CaO=0.7〜1.3のAlとCaを含む酸化物の割合の下限を30%とする。より好適には40%以上である。
More than 30% of the number of oxides containing Al and Ca in the steel is an oxide Al-Ca oxide having a molar ratio of Al 2 O 3 /CaO=0.7 to 1.3. It is agglomerated and clustered by being held in the molten steel. This cluster of Al—Ca-based oxide serves as a starting point of HIC and deteriorates the HIC resistance. In order to suppress the formation of Al—Ca-based oxide clusters, it is effective to lower the melting point of the oxide, and the compositional balance between Al 2 O 3 and CaO is Al 2 O 3 / CaO = 1 in terms of molar ratio. The clustering can be suppressed most at .0. Among oxides containing Al and Ca, when the ratio of oxides with a molar ratio of Al 2 O 3 /CaO=0.7 to 1.3 is less than 30% in number, Al 2 O 3 or CaO becomes excessive. Forms clusters in the molten steel and degrades the HIC resistance. Therefore, the 30% lower limit of the proportion of oxide containing Al and Ca in the Al 2 O 3 /CaO=0.7~1.3 molar ratio. More preferably, it is 40% or more.

3.製造条件
本発明では、上記の成分組成からなる鋼を連続鋳造し得られたスラブを、以下の条件で熱間鍛造する。なお、鋼の溶製方法のうち、Caの添加方法については後述する。また、製造条件における温度は、いずれも板厚中心部での温度とする。板厚中心部の温度は、板厚、表面温度および冷却条件等から、シミュレーション計算等により求められる。例えば、差分法を用い、板厚方向の温度分布を計算することにより、板厚中心温度が求められる。
3. Manufacturing Conditions In the present invention, a slab obtained by continuously casting steel having the above component composition is hot forged under the following conditions. Of the steel melting methods, the Ca addition method will be described later. Moreover, all the temperature in manufacturing conditions shall be the temperature in plate | board thickness center part. The temperature at the center of the plate thickness is obtained by simulation calculation or the like from the plate thickness, surface temperature, cooling conditions, and the like. For example, the plate thickness center temperature is obtained by calculating the temperature distribution in the plate thickness direction using the difference method.

加熱温度Ta:1000〜1350℃
鍛造は高温で行う方が、1パスあたりの圧下率を大きくしやすく、合金元素の拡散も促進される。一方で加熱温度が1350℃を超えるとγ粒が粗大化し靭性の劣化を招くため上限を1350℃とする。また、1000℃を下回ると鍛造での圧下率を確保できず、長時間保持しても合金元素の拡散の効果が期待できないため、下限を1000℃とする。
Heating temperature Ta: 1000-1350 ° C
When forging is performed at a high temperature, it is easy to increase the rolling reduction per pass, and the diffusion of alloy elements is also promoted. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1350 ° C., the γ grains become coarse and the toughness is deteriorated, so the upper limit is set to 1350 ° C. Further, if the temperature is lower than 1000 ° C., the reduction ratio in forging cannot be secured, and even if it is kept for a long time, the effect of diffusion of the alloy element cannot be expected.

保持時間:300min以上
鍛造加熱時に、上述した加熱温度Taにより保持することによって、中心偏析部のMnSおよびNbCNを固溶させることができ、その結果、耐HIC性能が向上する。固溶する条件は、後述する式(3)、式(4)で定義する。これらの式はいずれも保持時聞が300min以上でなければMnSやNbCNの固溶状態を担保できない。このため、下限を300minとする。
Holding time: 300 min or more During forging heating, holding at the heating temperature Ta described above allows MnS and NbCN in the central segregation part to be dissolved, and as a result, the HIC resistance is improved. The conditions for solid solution are defined by the following formulas (3) and (4). In any of these formulas, the solid solution state of MnS or NbCN cannot be secured unless the holding time is 300 min or more. For this reason, the lower limit is set to 300 min.

1パスあたりの圧下率:5%以上
熱間鍛造における圧下率の確保は、ザクと呼ばれる未圧着部などの圧着のために必要である。スラブ厚中央に発生するザクを圧着するためには、スラブ厚中央を圧下する必要があり、1パスあたりの圧下率が大きいほど、スラブ厚中央に加わる圧下が大きくなる。ザクなどを十分に圧着するためには、1パスあたりの圧下量を5%以上にする必要がある。このため、下限を5%とする。
Reduction ratio per pass: 5% or more It is necessary to secure a reduction ratio in hot forging for crimping an uncompressed portion called a zaku. In order to press-fit the zaku generated at the center of the slab thickness, it is necessary to reduce the center of the slab thickness, and as the rolling reduction per pass increases, the reduction applied to the center of the slab thickness increases. In order to sufficiently bond zaku or the like, the amount of reduction per pass needs to be 5% or more. For this reason, the lower limit is set to 5%.

全圧下率R:10%以上
熱間鍛造における圧下率の確保は、ザクと呼ばれる未圧着部などの圧着のために必要である。スラブ厚中央に発生するザクを圧着するためには、スラブ厚中央を圧下する必要があり、全圧下率が大きいほど、ザクなどを圧着効果が大きく、十分にザクなどを圧着するためには、全圧下率を10%以上にする必要がある。このため、下限を10%とする。
Total reduction ratio R: 10% or more Securing of the reduction ratio in hot forging is necessary for pressure bonding of uncompressed parts called Zaku. In order to crimp the zak that occurs at the center of the slab thickness, it is necessary to reduce the center of the slab thickness.The larger the total rolling reduction, the greater the crimping effect of the zaku and so on. The total rolling reduction needs to be 10% or more. For this reason, a minimum is made into 10%.

PCCT:1.05以下
本発明では、熱間鍛造時の加熱および鍛造圧下により中心偏析部に濃化した元素を拡散、粉砕して中心偏析部硬さを低減し、耐HIC性能を確保する。所望の中心偏析部硬さに抑えるためには、PCCTを1.05以下にする必要がある。このため、PCCTは1.05以下とする。なお、PCCTは下記(2)式で表される。
PCCT=CP+MnP/6+0.116Cu+0.113Ni+0.236Cr+0.390Mo+0.348V+2PP・・・(2)
ただし、CP、MnPおよびPPは、以下の式(2−1)〜(2−3)で計算される値である。
CP=C+(0.77−C)erf(795・R/400000000/(((0.000023exp(−17800/(T+273)))60t0.5))・・・(2−1)
MnP=Mn+1.702Mn・erf(795/4000000/(((0.00004exp(−31511/(Ta+273)))60t0.5))・・・(2−2)
PP=P+10.18P・erf(795/4000000/(((0.00087exp(−0.4406/(Ta+273)))60t0.5))・・・(2−3)
なお、上記式(2−1)〜(2−3)において、C、Mn、Pは各元素の含有量(質量%)で含有しない場合は0とする。Taは熱間鍛造時の加熱温度(℃)、tは熱間鍛造時の加熱保持時間(min)、Rは熱間鍛造時の全圧下率(%)、Tは熱間圧延時の加熱温度(℃)、tは熱間圧延時の加熱保持時間(min)である。なお、erfは誤差関数である。
PCCT: 1.05 or less In the present invention, the element concentrated in the center segregation part is diffused and pulverized by heating and forging pressure during hot forging to reduce the center segregation part hardness and ensure the HIC resistance. In order to suppress the desired center segregation hardness, the PCCT needs to be 1.05 or less. For this reason, PCCT shall be 1.05 or less. PCCT is expressed by the following equation (2).
PCCT = CP + MnP / 6 + 0.116Cu + 0.113Ni + 0.236Cr + 0.390Mo + 0.348V + 2PP (2)
However, CP, MnP and PP are values calculated by the following formulas (2-1) to (2-3).
CP = C + (0.77−C) erf (795 · R / 400000000 / (((0.000023exp (−17800 / (T b +273))) 60t b ) 0.5 )) (2-1) )
MnP = Mn + 1.702 Mn · erf (795 / 4000,000 / (((0.00004exp (−31511 / (Ta + 273))) 60 t a ) 0.5 )) (2-2)
PP = P / 10.18P · erf (795 / 4000,000 / (((0.00087exp (−0.4406 / (Ta + 273))) 60 t a ) 0.5 )) (2-3)
In the above formulas (2-1) to (2-3), C, Mn, and P are set to 0 when not contained in the content (% by mass) of each element. Ta is heating temperature at the time of hot forging (℃), t a heating holding time at the time of hot forging (min), R is the total reduction ratio during hot forging (%), T b is the time of hot rolling the heating temperature (℃), t b is the heating holding time at the time of hot rolling (min). Note that erf is an error function.

SMNS:0以上
耐HIC性能を確保するためには、中心偏析部での伸長MnSの生成を抑制することが有効である。本発明では、鍛造時の加熱によって晶出したMnSを固溶させることにより耐HIC性能を確保する。SMNSが0以上のときに、スラブの中心偏析部のMnSは固溶し、耐HIC性能を確保することができる。このため、SMNSは0以上とする。なお、SMNSは下記式(3)で表される。
SMNS=Ta+273−5560/(0.72−log[1.2Mn][S])・・・(3)
ただし、上記式(3)において、Mn、Sは各元素の含有量(質量%)であり、含有しない場合は0とする。Taは熱間鍛造時の加熱温度である。
SMNS: 0 or more In order to ensure HIC resistance, it is effective to suppress the generation of elongated MnS at the center segregation part. In the present invention, HIC resistance is ensured by dissolving MnS crystallized by heating during forging. When SMNS is 0 or more, MnS in the center segregation part of the slab is dissolved, and HIC resistance can be ensured. For this reason, SMNS is 0 or more. SMNS is represented by the following formula (3).
SMNS = Ta + 273-5560 / (0.72-log [1.2Mn] [S]) (3)
However, in said formula (3), Mn and S are content (mass%) of each element, and set it as 0 when not containing. Ta is a heating temperature at the time of hot forging.

SNBCN:0以上
耐HIC性能を確保するためには、中心偏析部でのNbCNの生成を抑制することが有効である。本発明では、熱間鍛造時の加熱によって晶出したNbCNを固溶させることにより、耐HIC性能を確保する。SNBCNが0以上のときに、スラブ中心偏析部のNbCNは固溶し耐HIC性能を確保することができる。このため、SNBCNは0以上とする。なお、NbCNについては、鋼中にTiが添加されている場合に、TiNと複合し、固溶しにくくなる。しかしながら、SNBCNを0以上にすることで、NbCNのクラスタ径を小さくでき、さらに上述した中心偏析部硬さを一定以下に抑えることにより優れた耐HIC性能を確保することができる。
SNBCNは下記式(4)で表される。
SNBCN=Ta+273−6770/(2.26−log[5Nb][C+12N/14])・・・(4)
ただし、上記式(4)において、Nb、C、Nは各元素の含有量(質量%)であり、含有しない場合は0とする。Taは熱間鍛造時の加熱温度である。
SNBCN: 0 or more In order to ensure HIC resistance, it is effective to suppress the generation of NbCN at the center segregation part. In the present invention, NbCN crystallized by heating at the time of hot forging is dissolved to ensure HIC resistance. When SNBCN is 0 or more, NbCN in the slab center segregation part can be solid-dissolved to ensure HIC resistance. For this reason, SNBCN is 0 or more. NbCN, when Ti is added to the steel, is complexed with TiN and hardly dissolves. However, by setting SNBCN to 0 or more, the cluster diameter of NbCN can be reduced, and further, excellent HIC resistance can be secured by suppressing the above-mentioned center segregation portion hardness to a certain level or less.
SNBCN is represented by the following formula (4).
SNBCN = Ta + 273-7770 / (2.26-log [5Nb] [C + 12N / 14]) (4)
However, in said Formula (4), Nb, C, and N are content (mass%) of each element, and set it as 0 when not containing. Ta is a heating temperature at the time of hot forging.

本発明では、上述の条件にて熱間鍛造された鋼材を空冷後、以下の条件で熱間圧延し、さらに、再加熱および冷却する。   In the present invention, the steel material hot forged under the above conditions is air-cooled, then hot-rolled under the following conditions, and further reheated and cooled.

加熱温度T:880〜1300℃
加熱温度が880℃未満になると、加熱段階で凝固まま組織が未変態で残り、粗大化することで焼入れ後の靭性を下げるため、下限を880℃とする。一方で、1300℃を超えると焼入れ後のミクロ組織が粗大となり靭性を確保できないため、上限を1300℃とする。
Heating temperature T b: 880~1300
When the heating temperature is less than 880 ° C., the structure remains in an untransformed state in the heating stage and is coarsened to lower the toughness after quenching, so the lower limit is set to 880 ° C. On the other hand, if the temperature exceeds 1300 ° C., the microstructure after quenching becomes coarse and toughness cannot be ensured, so the upper limit is set to 1300 ° C.

保持時間t
熱間圧延時の加熱保持時間は、長いほど合金元素の拡散効果が大きくなるため、長い方が好ましい。一方で10minを下まわると保持時間が短いとスラブが均一に加熱されず強度、靭性のばらつきが大きくなり、なおかつ、合金元素の拡散による中心偏析の改善効果も得られない。そのため、下限を10minとすることが好ましい。
Holding time t b
The longer the heating and holding time during hot rolling, the greater the effect of diffusing the alloy elements, so the longer one is preferable. On the other hand, if the holding time is shorter than 10 minutes, the slab will not be heated uniformly, resulting in large variations in strength and toughness, and the effect of improving the center segregation due to diffusion of alloy elements cannot be obtained. Therefore, the lower limit is preferably 10 min.

再加熱温度:880〜1100℃
再加熱温度が880℃未満になると、加熱段階で圧延まま組織が未変態で残り、粗大化することで靭性を下げるため、下限を880℃とする。一方で1100℃を超えるとミクロ組織が粗大となり靭性を確保できないため、上限を1100℃とする。
Reheating temperature: 880-1100 ° C
When the reheating temperature is lower than 880 ° C., the structure remains untransformed as it is rolled in the heating stage, and the toughness is lowered by coarsening, so the lower limit is set to 880 ° C. On the other hand, if the temperature exceeds 1100 ° C., the microstructure becomes coarse and toughness cannot be secured, so the upper limit is set to 1100 ° C.

冷却開始温度:板厚中心がAr点以上
冷却開始温度は、耐HIC性能に影響する条件である。冷却は、水冷によるのが一般的である。しかしながら、これに限定されるものではない。冷却開始温度がAr点を下回る温度になると、フェライトが生成し、均一なベイナイト組織が得られなくなり耐HIC性能が劣化する。特に板厚中心でフェライトが生成すると中心偏析部硬さが高くなり所望の耐HIC性能を確保できない。このため、冷却開始温度の下限をAr点とする。
なお、Ar点は実測してもよく、より簡便的には、下記式を用いてもよい。
Ar(℃)=910−310C−80Mn−20Cu−55Ni−15Cr−80Mo
ただし、各元素記号は含有量(質量%)で、含有しない場合は0とする。
Cooling start temperature: The thickness center is Ar 3 points or more The cooling start temperature is a condition that affects the HIC resistance. Cooling is generally by water cooling. However, the present invention is not limited to this. When the cooling start temperature is lower than the Ar 3 point, ferrite is generated, and a uniform bainite structure cannot be obtained and the HIC resistance is deteriorated. In particular, if ferrite is generated at the center of the plate thickness, the hardness of the center segregation portion increases, and the desired HIC resistance cannot be ensured. For this reason, the lower limit of the cooling start temperature is defined as Ar 3 points.
Ar 3 points may be actually measured, and more simply, the following formula may be used.
Ar 3 (° C.) = 910-310C-80Mn-20Cu-55Ni-15Cr-80Mo
However, each element symbol is content (mass%), and is 0 when not contained.

また、圧延温度は低いほど、靭性が向上するため、Ar点を下回らない範囲で低いほど好ましい。より好ましくは、Ar〜(Ar+50)℃である。 Also, the lower the rolling temperature, the better the toughness, so the lower the rolling temperature is, the better it is within the range not lower than the Ar 3 point. More preferably Ar 3 ~ (Ar 3 +50) ℃.

冷却速度:4℃/s以上
冷却速度は、均一なベイナイト組織を得るために所定の値以上を確保する必要がある。冷却速度が4℃/s未満になるとミクロ組織にフェライトが生成し、耐HIC性能が劣化するため、下限を4℃/sとする。なお、冷却速度は、鋼板の板厚中心部での冷却速度とする。なお、冷却については、特に限定されず、例えば水冷により冷却すればよい。
Cooling rate: 4 ° C./s or more The cooling rate needs to ensure a predetermined value or more in order to obtain a uniform bainite structure. When the cooling rate is less than 4 ° C./s, ferrite is generated in the microstructure and the HIC resistance is deteriorated, so the lower limit is set to 4 ° C./s. In addition, let a cooling rate be the cooling rate in the plate | board thickness center part of a steel plate. In addition, it does not specifically limit about cooling, What is necessary is just to cool by water cooling, for example.

なお、本発明では、必要な強度、靭性を得るために、上述の冷却後に空冷した後、焼戻し処理を行うことができる。以下にその規定理由を述べる。   In addition, in this invention, in order to obtain required intensity | strength and toughness, after air-cooling after the above-mentioned cooling, a tempering process can be performed. The reasons for the provision are described below.

焼戻し温度:480〜720℃
空冷後、焼戻し熱処理を行ってもよい。焼戻しは、強度調整や靭性の改善、さらにはSR(Stress Relief、歪取り)熱処理やPWHT(Post Welding Heat Treatment、溶接後熱処理)を行った際の強度、靭性変化を小さくするために実施する。480℃未満の温度では、焼戻しの効果が得られないため、下限を480℃とする。一方で、720℃を超える温度では、強度低下が大きく所望の強度を得られないため上限を720℃とする。
Tempering temperature: 480-720 ° C
A tempering heat treatment may be performed after air cooling. Tempering is performed to improve strength and toughness, and to reduce changes in strength and toughness when performing SR (Stress Relief) heat treatment or PWHT (Post Welding Heat Treatment). At a temperature lower than 480 ° C., the tempering effect cannot be obtained, so the lower limit is set to 480 ° C. On the other hand, at temperatures exceeding 720 ° C., the strength is greatly reduced and the desired strength cannot be obtained, so the upper limit is set to 720 ° C.

次に、鋼の溶製方法のうち、Caの添加方法について説明する。   Next, the addition method of Ca is demonstrated among the melting methods of steel.

本発明で規定されるAlとCaからなる酸化物の組成比を適正範囲に制御するためには、Caの添加量を厳密に制御することが好ましい。本発明においては、溶鋼のInsol.Alを分析し、その分析結果をもとに、溶鋼中のAl/CaOが、モル比で0.7〜1.3になるようにCa源を添加することが好ましい。なお、Insol.Alとは、insuluble Alのことで、鋼中の全Al量のうち、酸不溶性のAl量を指す。
従来のプロセスでは、一般に、溶鋼中のAl量が未知の状態でCa源を添加していた。その原因は、O量を分析するためには、燃焼分析を行う必要があり、Ca源の添加までにO量分析が間に合わなかったためである。本発明では、発光分光分析法によりInsol.Al量を分析して、溶鋼中のAl量を推定することが好ましい。Ca添加量の狙いは、Al:CaOが1:1となる点であり、それを満足するためには、溶鋼中のAl/CaOがモル比で0.7〜1.3になるように、Caを添加することが好ましい。
In order to control the composition ratio of Al and Ca oxides defined in the present invention within an appropriate range, it is preferable to strictly control the amount of Ca added. In the present invention, molten steel Insol. It is preferable to analyze Al and add a Ca source so that Al 2 O 3 / CaO in the molten steel has a molar ratio of 0.7 to 1.3 based on the analysis result. Insol. Al is insulable Al, and refers to the amount of acid-insoluble Al in the total amount of Al in steel.
In the conventional process, the Ca source is generally added in a state where the amount of Al 2 O 3 in the molten steel is unknown. The cause is that in order to analyze the amount of O, it is necessary to perform a combustion analysis, and the amount of O analysis was not in time until the addition of the Ca source. In the present invention, Insol. It is preferable to estimate the amount of Al 2 O 3 in the molten steel by analyzing the amount of Al. The aim of the Ca addition amount is that Al 2 O 3 : CaO is 1: 1, and in order to satisfy it, Al 2 O 3 / CaO in the molten steel is 0.7 to 1. It is preferable to add Ca so as to be 3.

Ca添加前にInsol.Alを迅速分析し、Al/CaOを種々変化させた表1に示す溶鋼を、鋳造速度0.6mm/minで連続鋳造し(スラブ厚300mm)、表2に示す条件で熱間鍛造、熱間圧延および再加熱(焼戻し)処理を行った。一部の条件については、焼戻しを行った。Ca添加はCa−Siワイヤを用い、ワイヤ重量とCa含有率との関係より添加Ca量を管理して添加した。 Before adding Ca, Insol. The molten steel shown in Table 1 with a rapid analysis of Al and various changes in Al 2 O 3 / CaO was continuously cast at a casting speed of 0.6 mm / min (slab thickness 300 mm), and hot forging under the conditions shown in Table 2 Then, hot rolling and reheating (tempering) treatment were performed. Tempering was performed for some conditions. Ca was added using a Ca—Si wire by controlling the amount of added Ca based on the relationship between the wire weight and the Ca content.

Figure 0006222041
Figure 0006222041

Figure 0006222041
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得られた鋼板について、引張試験、HIC試験を行った。
引張試験は、C方向板厚方向1/4位置から直径12.7mmの丸棒引張試験片を採取し、引張強度を測定した。目標値は、ASTM−A516−65の下限値である490MPaを下限値とした。
HIC試験は、NACE TM0284−2003に従って行い、溶液は同規格で規定されているA液を用いた。なお、同規格では、板厚が30mmを超えると板厚方向に複数の試験片を採取するように求められているため、板厚方向の規定本数×3(例えば、板厚100mmで、は5×3=15本)試験を実施し、その最大CLR(3断面の平均値)を求めた。目標値は、CLRで15%以下とした。ここで、CLRとは、割れ長さ率(CLR,割れの長さの合計/試験片の幅(20mm)の平均値)である。
ミクロ組織は、鋼板圧延方向に平行な断面を5%ナイタール液でエッチングし、光学顕微鏡で観察することで、行った。ミクロ組織はすべての鋼板でフェライトもしくはベイナイトからなる組織形態であったため、フェライト以外の部分をベイナイトとして分率を測定した。旧オーステナイト粒のアスペクト比は、ピクリン酸腐食によって旧オーステナイト粒界を現出させた組織を光学顕微鏡で観察し、10個の旧オーステナイト粒のアスペクト比の平均値とした。
中心偏析部硬さはミクロ組織観察に用いた試験片を用い、荷重50gfのマイクロビッカースで中心偏析部20点の硬さを測定し、最高値を用いた。
中心偏析部での空隙、MnS系介在物、Nb、Tiあるいはその両方を含有する化合物からなる介在物、Al、Caあるいはその両方を含有する化合物からなる介在物クラスタの測定は、鋼板圧延方向に平行な断面を5%ナイタール液でエッチングし、光学顕微鏡で観察することで行い、中心偏析部でみられる最大長径のものを測定した。
About the obtained steel plate, the tension test and the HIC test were done.
In the tensile test, a round bar tensile test piece having a diameter of 12.7 mm was sampled from a 1/4 position in the thickness direction of the C direction, and the tensile strength was measured. The target value was 490 MPa, which is the lower limit value of ASTM-A516-65, as the lower limit value.
The HIC test was performed according to NACE TM0284-2003, and the solution A used was the same standard. In the same standard, when the plate thickness exceeds 30 mm, it is required to collect a plurality of test pieces in the plate thickness direction. Therefore, the specified number in the plate thickness direction × 3 (for example, 5 for a plate thickness of 100 mm). × 3 = 15) test was performed, and the maximum CLR (average value of three cross sections) was obtained. The target value was 15% or less in CLR. Here, CLR is a crack length ratio (CLR, total length of cracks / average value of test piece width (20 mm)).
The microstructure was obtained by etching a cross section parallel to the rolling direction of the steel sheet with a 5% nital solution and observing with an optical microscope. Since the microstructure was a structure of ferrite or bainite in all the steel plates, the fraction was measured using bainite as the part other than ferrite. The aspect ratio of the prior austenite grains was determined by observing the structure in which the prior austenite grain boundaries were exposed by picric acid corrosion with an optical microscope, and using the average aspect ratio of the 10 prior austenite grains.
The center segregation part hardness was determined by measuring the hardness at 20 points of the center segregation part with a micro Vickers with a load of 50 gf using the test piece used for the microstructure observation.
Measurements of voids in the center segregation part, inclusions made of a compound containing MnS inclusions, Nb, Ti or both, inclusions made of a compound containing Al, Ca or both are performed in the rolling direction of the steel sheet. The parallel cross section was etched with a 5% nital solution and observed with an optical microscope, and the one with the longest major diameter seen at the central segregation part was measured.

試験結果を表3に示す。   The test results are shown in Table 3.

Figure 0006222041
Figure 0006222041

本発明例ではいずれの特性も満足しているのに対し、比較例は引張強度、HIC性能のいずれか劣化していることがわかる。   In the example of the present invention, all the characteristics are satisfied, while in the comparative example, it is understood that either the tensile strength or the HIC performance is deteriorated.

Claims (4)

質量%で、成分組成が、C:0.030〜0.200%、Si:0.50%以下、Mn:0.60〜1.60%、P:0.020%以下、S:0.0015%以下、Al:0.060%以下、Ca:0.0010〜0.0040%、N:0.0050%以下、O:0.0030%以下を含有し、さらに、Cu:0.50%以下、Ni:1.00%以下、Cr:0.50%以下、Mo:0.50%以下、Nb:0.050%以下、V:0.100%以下、Ti:0.020%以下、B:0.0030%以下の1種もしくは2種以上を含有し、式(1)で示されるPcmが0.280以下であり、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
表層から1/8t(tは板厚)〜7/8t位置のミクロ組織は、アスペクト比が1.5以下の旧オーステナイト粒から生成したベイナイトが面積率で全ミクロ組織の90%以上を占め、中心偏析部のビッカース硬さが300以下であり、中心偏析部に存在する空隙、MnS系介在物、NbもしくはTiまたはその両方を含有する化合物からなる介在物、AlもしくはCaまたはその両方を含有する化合物からなる介在物クラスタが、いずれも長径200μm未満であり、
鋼中のAlとCaを含む酸化物の個数の30%以上が、モル比でAl/CaO=0.7〜1.3の酸化物であることを特徴とする板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B・・・(1)
ただし、上記式(1)において、各元素記号は含有量(質量%)であり、含有しない場合は0とする。
The component composition is C: 0.030 to 0.200%, Si: 0.50% or less, Mn: 0.60 to 1.60%, P: 0.020% or less, S: 0.005% by mass. 0015% or less, Al: 0.060% or less, Ca: 0.0010 to 0.0040%, N: 0.0050% or less, O: 0.0030% or less, and Cu: 0.50% Hereinafter, Ni: 1.00% or less, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.50% or less, Nb: 0.050% or less, V: 0.100% or less, Ti: 0.020% or less, B: containing 0.0030% or less of one or more, Pcm represented by the formula (1) is 0.280 or less, the balance Fe and unavoidable impurities,
From the surface layer, the microstructure of 1 / 8t (t is the plate thickness) to 7 / 8t position, bainite generated from the prior austenite grains having an aspect ratio of 1.5 or less occupies 90% or more of the total microstructure, The center segregation part has a Vickers hardness of 300 or less, and contains voids present in the center segregation part, MnS inclusions, inclusions made of a compound containing Nb or Ti, or both, Al or Ca, or both The inclusion clusters composed of the compounds all have a major axis of less than 200 μm,
30% or more of the number of oxides containing Al and Ca in steel is an oxide having a molar ratio of Al 2 O 3 /CaO=0.7 to 1.3. Extra heavy steel plate with excellent HIC resistance.
Pcm = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)
However, in said formula (1), each element symbol is content (mass%), and is set to 0 when not containing.
請求項1に記載の極厚鋼板の製造方法であって、
溶製された溶鋼を連続鋳造して得られた請求項1に記載の成分組成を有する連続鋳造スラブを、1000〜1350℃の加熱温度Taで300min以上保持した後、1パスあたりの圧下率が5%以上、全圧下率Rが10%以上、式(2)で示されるPCCTが1.05以下、式(3)で示されるSMNSが0以上および式(4)で示されるSNBCNが0以上となる条件で熱間鍛造を行った後に空冷し、
その後、880〜1300℃の加熱温度T、保持時間tで再加熱を行い、熱間圧延を行った後、空冷し、さらに880℃〜1100℃の温度に再加熱した後、板厚中心がAr点以上の温度域から4℃/s以上の冷却速度で冷却することを特徴とする板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板の製造方法。
PCCT=CP+MnP/6+0.116Cu+0.113Ni+0.236Cr+0.390Mo+0.348V+2PP・・・(2)
SMNS=T+273−5560/(0.72−log[1.2Mn][S])・・・(3)
SNBCN=T+273−6770/(2.26−log[5Nb][C+12N/14])・・・(4)
ただし、CP、MnPおよびPPは、以下の式(2−1)〜(2−3)で計算される値である。また、上記式(2)〜(4)において、Cu、Ni、Cr、Mo、V、Mn、Nb、C、Nは、各元素の含有量(質量%)であり、含有しない場合は0とする。また、Taは熱間鍛造時の加熱温度である。
CP=C+(0.77−C)erf(795・R/400000000/(((0.000023exp(−17800/(T+273)))60t0.5))・・・(2−1)
MnP=Mn+1.702Mn・erf(795/4000000/(((0.00004exp(−31511/(Ta+273)))60t0.5))・・・(2−2)
PP=P+10.18P・erf(795/4000000/(((0.00087exp(−0.4406/(Ta+273)))60t0.5))・・・(2−3)
ただし、上記式(2−1)〜(2−3)において、C、Mn、Pは各元素の含有量(質量%)で含有しない場合は0とする。Taは熱間鍛造時の加熱温度(℃)、tは熱間鍛造時の加熱保持時間(min)、Rは熱間鍛造時の全圧下率(%)、Tは熱間圧延時の加熱温度(℃)、tは熱間圧延時の加熱保持時間(min)である。なお、erfは誤差関数である。
It is a manufacturing method of the extra-thick steel plate according to claim 1,
The continuous casting slab having the component composition according to claim 1 obtained by continuous casting of molten molten steel is held at a heating temperature Ta of 1000 to 1350 ° C for 300 min or more, and the rolling reduction per pass is 5% or more, total reduction ratio R is 10% or more, PCCT represented by formula (2) is 1.05 or less, SMNS represented by formula (3) is 0 or more, and SNBCN represented by formula (4) is 0 or more. Air forging after hot forging under the conditions
Then, after reheating at a heating temperature T b of 880 to 1300 ° C. and a holding time t b and performing hot rolling, air cooling and further reheating to a temperature of 880 ° C. to 1100 ° C. Is cooled at a cooling rate of 4 ° C./s or more from a temperature range of 3 or more points of Ar, and a method for producing a very thick steel plate having a plate thickness of 50 mm or more and excellent HIC resistance.
PCCT = CP + MnP / 6 + 0.116Cu + 0.113Ni + 0.236Cr + 0.390Mo + 0.348V + 2PP (2)
SMNS = T a + 273-5560 / (0.72-log [1.2Mn] [S]) (3)
SNBCN = T a + 273-6770 / (2.26-log [5Nb] [C + 12N / 14]) (4)
However, CP, MnP and PP are values calculated by the following formulas (2-1) to (2-3). In the above formulas (2) to (4), Cu, Ni, Cr, Mo, V, Mn, Nb, C, and N are the contents (mass%) of each element, and 0 when not contained. To do. Ta is the heating temperature during hot forging.
CP = C + (0.77−C) erf (795 · R / 400000000 / (((0.000023exp (−17800 / (T b +273))) 60t b ) 0.5 )) (2-1) )
MnP = Mn + 1.702 Mn · erf (795 / 4000,000 / (((0.00004exp (−31511 / (Ta + 273))) 60 t a ) 0.5 )) (2-2)
PP = P / 10.18P · erf (795 / 4000,000 / (((0.00087exp (−0.4406 / (Ta + 273))) 60 t a ) 0.5 )) (2-3)
However, in the above formulas (2-1) to (2-3), C, Mn, and P are set to 0 when not contained in the content (mass%) of each element. Ta is heating temperature at the time of hot forging (℃), t a heating holding time at the time of hot forging (min), R is the total reduction ratio during hot forging (%), T b is the time of hot rolling the heating temperature (℃), t b is the heating holding time at the time of hot rolling (min). Note that erf is an error function.
前記冷却後に空冷し、480〜720℃の温度範囲に焼戻し熱処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板の製造方法。   The method for producing an extra-thick steel plate with excellent HIC resistance having a thickness of 50 mm or more according to claim 2, wherein air cooling is performed after the cooling and tempering heat treatment is performed in a temperature range of 480 to 720 ° C. 前記溶鋼のInsol.Alを分析し、その分析結果をもとに、モル比で溶鋼中のAl/CaOが0.7〜1.3になるようにCaを添加することを特徴とする請求項2または3に記載の板厚50mm以上の耐HIC性能に優れた極厚鋼板の製造方法。 Insol. The aluminum is analyzed, and Ca is added so that Al 2 O 3 / CaO in the molten steel is 0.7 to 1.3 in a molar ratio based on the analysis result. 3. A method for producing an ultra-thick steel plate having excellent HIC resistance and having a thickness of 50 mm or more according to 3.
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