JP7323090B1 - Steel plate and steel plate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
本発明は、耐アンモニア応力腐食割れ性、母材の低温靭性、HAZの靭性、強度特性に優れ、さらに平坦度の低下を抑制した鋼板およびその製造方法を提供するものである。本発明の鋼板は、所定の成分組成を有し、特に、Ti及びNについては、Ti/Nを2.00以上4.00以下とし、かつ、「169≦5158×Ti+25563×N≦360」とする式を満足し、また、炭素当量Ceqについては、0.340以上0.390以下とするものであり、板厚1/4の位置におけるミクロ組織を、フェライトとパーライトの合計の体積分率が90%以上で、かつ、フェライトの平均粒径が5μm以上20μm以下のものとし、降伏強度を440MPa以下、引張強度を490MPa以上とし、鋼板表面に圧延方向に沿って2mの長尺を当てた際の、鋼板表面と長尺との隙間の最大値を14mm以下とし、板厚を13mm未満としたものである。The present invention provides a steel sheet which is excellent in ammonia stress corrosion cracking resistance, low-temperature toughness of the base metal, HAZ toughness, and strength properties, and which suppresses a decrease in flatness, and a method for producing the same. The steel sheet of the present invention has a predetermined chemical composition, in particular, Ti and N have a Ti/N ratio of 2.00 or more and 4.00 or less, and "169 ≤ 5158 x Ti + 25563 x N ≤ 360". In addition, the carbon equivalent Ceq is set to 0.340 or more and 0.390 or less, and the microstructure at the position of 1/4 of the plate thickness is defined by the total volume fraction of ferrite and pearlite 90% or more, the average grain size of ferrite is 5 μm or more and 20 μm or less, the yield strength is 440 MPa or less, the tensile strength is 490 MPa or more, and when a long length of 2 m is applied to the steel plate surface along the rolling direction 3, the maximum value of the gap between the steel plate surface and the long length is 14 mm or less, and the plate thickness is less than 13 mm.
Description
本発明は、大入熱溶接に適用可能な、靱性および耐食性に優れた鋼板、特に液化石油ガス(以下、LPGと示す)および液化アンモニアを混載する多目的タンク(以下、液化ガス貯蔵用タンクと示す)に供する低温靱性および耐アンモニア応力腐食割れ性に優れた鋼板及びその製造方法に関するものである。 The present invention provides a steel plate with excellent toughness and corrosion resistance that can be applied to high heat input welding, especially a multi-purpose tank for mixed loading of liquefied petroleum gas (hereinafter referred to as LPG) and liquefied ammonia (hereinafter referred to as a liquefied gas storage tank. The present invention relates to a steel sheet excellent in low-temperature toughness and ammonia stress corrosion cracking resistance to be used in ) and a method for producing the same.
近年のエネルギー需要の増加に伴い、エネルギー輸送船による液化ガスの輸送が盛んに行われている。エネルギー輸送船の効率的な運用のため、液化ガス貯蔵用タンクにはLPGだけでなく液化アンモニアも共に運搬される場合がある。 With the recent increase in energy demand, liquefied gas is being actively transported by energy transport ships. For efficient operation of energy carriers, liquefied gas storage tanks may carry not only LPG but also liquefied ammonia.
これらの液化ガスは低温で輸送されるため、液化ガス貯蔵用タンクに使用される鋼板には、高い低温靱性が要求されている。 Since these liquefied gases are transported at low temperatures, steel sheets used for liquefied gas storage tanks are required to have high low-temperature toughness.
また、近年タンクの大型化が進んでおり、鋼板には機械的特性の一つとして490MPa以上の高い引張強度(TS)が要求されている。一方、液化アンモニアは鋼板の応力腐食割れを引き起こすことが知られており、IMOガスコードや船級規則にて、アンモニア応力腐食割れの危険性を最小限にするため、降伏強度(YS)が440MPa以下に規制されている。したがって、液化ガス貯蔵用タンクには、490MPa以上の高い引張強度と同時に、440MPa以下の低い降伏強度を備えることが要求される。 In recent years, tanks have become larger, and steel sheets are required to have a high tensile strength (TS) of 490 MPa or more as one of their mechanical properties. On the other hand, liquefied ammonia is known to cause stress corrosion cracking of steel sheets, and the IMO gas code and ship classification regulations require that the yield strength (YS) be 440 MPa or less in order to minimize the risk of ammonia stress corrosion cracking. regulated by Therefore, the liquefied gas storage tank is required to have a high tensile strength of 490 MPa or more and a low yield strength of 440 MPa or less.
特許文献1および2には、前述のような液化ガス貯蔵用タンクに必要な低温靱性を有し、強度範囲を満たす鋼を製造する技術が記載されている。特許文献1および2では、熱間圧延後の厚鋼板を、数回焼入れしたのちに焼き戻しするという方法で、高い低温靱性および所定の強度特性を実現している。しかし、これらの方法では鋼板の平坦度が低下することが問題となっている。ここで問題となる平坦度とは、板厚13mm未満の鋼板において、鋼板表面と前記長尺との隙間の最大値が14mmを超えるような平坦度のことをいう。 Patent Literatures 1 and 2 describe techniques for producing steel that has the low-temperature toughness required for the liquefied gas storage tanks described above and that satisfies the strength range. In Patent Documents 1 and 2, high low-temperature toughness and predetermined strength characteristics are achieved by a method of tempering after quenching a hot-rolled thick steel plate several times. However, these methods have the problem of reducing the flatness of the steel sheet. The flatness that is a problem here means flatness such that the maximum value of the gap between the surface of the steel sheet and the long length exceeds 14 mm in a steel sheet having a thickness of less than 13 mm.
一方、液化ガス貯蔵用タンクを造る際は、鋼板同士を接合させなければならないため溶接を行う。この場合、溶接の作業効率の観点から、サブマージアーク溶接、エレクトロガスアーク溶接などの大入熱溶接が採用されることが多い。しかし、これらの大入熱溶接を施す場合、鋼板母材の溶接部近傍で熱影響を受ける部分(溶接熱影響部:Heat Affected Zoneのこと、以下、略してHAZと示す)に伝わる大きな熱によって、HAZの特性が損なわれてしまうおそれがある。HAZの特性が損なわれる要因の一つとして、例えば大入熱溶接時に融点直下の高温に晒されたHAZでは、オーステナイト結晶粒が粗大化し易く、かかる粗大化したオーステナイト結晶粒は、その後の冷却によって靭性に劣る島状マルテンサイトを含んだ上部ベイナイト組織に変態することが挙げられる。そのため、結果としてHAZの靭性が低下する。 On the other hand, when building a liquefied gas storage tank, steel plates must be joined together, so welding is performed. In this case, from the viewpoint of welding work efficiency, high heat input welding such as submerged arc welding and electrogas arc welding is often adopted. However, when performing these high heat input welding, the heat affected portion near the welded portion of the steel plate base material (welding heat affected zone: Heat Affected Zone, hereinafter abbreviated as HAZ) is transmitted due to the large heat. , the HAZ characteristics may be impaired. As one of the factors that impair the characteristics of the HAZ, for example, in the HAZ exposed to a high temperature just below the melting point during high heat input welding, the austenite grains tend to coarsen, and such coarsened austenite grains are reduced by subsequent cooling. Transformation into an upper bainite structure containing island-shaped martensite, which is inferior in toughness, can be mentioned. As a result, the toughness of the HAZ is lowered.
特許文献3には、TiNを多量に分散させることで、HAZのオーステナイト結晶粒径の粗大化を抑制する技術が開示されている。 Patent Document 3 discloses a technique for suppressing coarsening of the austenite grain size in the HAZ by dispersing a large amount of TiN.
特許文献4には、C、Siの含有量を低減することの他に、Pの含有量の低減によりHAZの島状マルテンサイト(MA)を低減する技術が開示されている。 Patent Document 4 discloses a technique for reducing the island martensite (MA) in the HAZ by reducing the content of P as well as the content of C and Si.
特許文献5には、結晶粒径を微細化させたフェライト主体のミクロ組織にTiNなどの粒子を分散させることで脆性亀裂伝播停止性能と大入熱溶接時のHAZ靭性を両立させる技術が開示されている。 Patent Document 5 discloses a technique for achieving both brittle crack arrestability and HAZ toughness during high heat input welding by dispersing particles such as TiN in a ferrite-based microstructure with a refined grain size. ing.
特許文献1および2に記載の技術では、熱間圧延後に焼入れをするため、急冷が必要であるが、特に板厚13mm未満の薄い鋼板に適用する場合には急冷によって鋼板内部にひずみが生じ、鋼板の平坦度が低下する問題があった。 In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, quenching is performed after hot rolling, so quenching is necessary. Especially when applied to a thin steel sheet having a thickness of less than 13 mm, quenching causes strain inside the steel sheet, There is a problem that the flatness of the steel plate is lowered.
また、TiNを活用し大入熱溶接時のHAZ靭性を向上させる特許文献3、5に記載の技術は、大入熱溶接を受けた際に、溶接熱影響部がTiNの溶解温度域まで加熱されるため、TiNが分解してTiNの分散による効果が低下する問題や、TiNの分解によって生成した固溶Tiおよび固溶Nによって鋼の地組織が脆化し、HAZの靱性が著しく低下する問題があった。 In addition, the technology described in Patent Documents 3 and 5, which utilizes TiN to improve HAZ toughness during high heat input welding, heats the weld heat affected zone to the melting temperature range of TiN when subjected to high heat input welding. Therefore, there is a problem that TiN decomposes and the effect of TiN dispersion is reduced, and the solid solution Ti and solid solution N generated by the decomposition of TiN embrittle the ground structure of the steel, and the problem that the toughness of the HAZ is significantly reduced. was there.
加えて、Pの含有量を低減することでMA量を低減する特許文献4の技術では、Pは粒界などに偏析しやすいため、部分的なPの偏析によってMA量を抑制できる部分とそうではない部分のばらつきが生じ、HAZ組織内のMA量を均一に減少させるには不十分であった。 In addition, in the technique of Patent Document 4, in which the amount of MA is reduced by reducing the content of P, P tends to segregate at grain boundaries and the like. It was not sufficient to uniformly reduce the amount of MA in the HAZ tissue.
そこで、本発明は、上記実情を鑑み、鋼板を適した強度範囲にしつつ、液化ガス貯蔵用タンクに必要な母材の低温靱性(-55℃における吸収エネルギーが100J以上)を有し、大入熱溶接後の継手のHAZ部において優れた靱性(-55℃における吸収エネルギーが100J以上)を有する鋼板を提供することを目的とする。また、本発明は、このような鋼板を好適に製造する方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-mentioned circumstances, the present invention has a steel plate with a suitable strength range and the low temperature toughness of the base material (absorbed energy at -55 ° C. of 100 J or more) necessary for a liquefied gas storage tank. An object of the present invention is to provide a steel plate having excellent toughness (absorbed energy of 100 J or more at -55°C) in the HAZ of a joint after heat welding. Another object of the present invention is to provide a method for suitably manufacturing such a steel plate.
本発明者らは、上記目的を達成するために、鋼板の母材部における低温靱性、強度特性、および、大入熱溶接をした際のHAZにおける靭性(以下、大入熱溶接によるHAZ靭性ともいう)を向上すべく鋭意検討を行い、以下の(1)~(3)に記載の新たな知見を得た。なお、本明細書において、「大入熱溶接」とは入熱量が10kJ/cm以上20kJ/cm以下の溶接を指す。 In order to achieve the above objects, the present inventors have developed low-temperature toughness and strength properties in the base metal portion of a steel plate, and toughness in the HAZ when welding with a large heat input (hereinafter, also referred to as HAZ toughness by welding with a large heat input. (1) to (3) below. In this specification, "high heat input welding" refers to welding with a heat input of 10 kJ/cm or more and 20 kJ/cm or less.
(1)大入熱溶接後のHAZ靱性を向上させるためには、HAZのオーステナイト結晶粒径の粗大化を抑制することが重要である。HAZのオーステナイト結晶粒径の粗大化を抑制するためには、TiNを多量に分散させることが重要である。一方、鋼板が大きな入熱熱量を受けた際に、HAZがTiNの溶解温度域まで加熱されることによってTiNが鋼中に溶解して上記分散効果が消失するおそれがあった。このHAZのTiNの分解を抑制するために、鋼板のTiとNの量をTiとNの質量%比(Ti/N)が2.00以上4.00以下でありかつ後述する(1)式の条件を満足する成分組成にすることによって、大入熱溶接時のTiNの分散状態が維持されることを見出した。 (1) In order to improve the HAZ toughness after high heat input welding, it is important to suppress the coarsening of the austenite grain size in the HAZ. In order to suppress the coarsening of the austenite grain size of the HAZ, it is important to disperse a large amount of TiN. On the other hand, when the steel plate receives a large amount of heat input, the HAZ is heated to the melting temperature range of TiN, which may cause TiN to dissolve in the steel and the dispersion effect to disappear. In order to suppress the decomposition of TiN in the HAZ, the amount of Ti and N in the steel sheet is such that the mass% ratio (Ti/N) of Ti and N is 2.00 or more and 4.00 or less, and formula (1) described later It was found that the dispersed state of TiN during high heat input welding is maintained by making the chemical composition that satisfies the condition of .
(2)大入熱溶接によるHAZ靱性を向上させるためには、HAZの島状マルテンサイト(以下、MAと示す)を低減することが重要である。そして、HAZにおいてMAをほとんど生成させないためには、後述する(2)式で示される炭素当量(Ceq)を0.390以下に制御し、鋼板が含有するCの含有量を0.090%以下、Si含有量を0.10%以下とすることが重要である。さらに、Mnの含有量を1.800%以下、Alの含有量を0.100%以下とすることもHAZ靭性を低下させないために必要である。なお、本発明における「MAをほとんど生成させない」とは、HAZのミクロ組織においてMAが占める体積分率が10%以下であることをいう。 (2) In order to improve the HAZ toughness by high heat input welding, it is important to reduce island martensite (hereinafter referred to as MA) in the HAZ. Then, in order to hardly generate MA in the HAZ, the carbon equivalent (Ceq) represented by the formula (2) described later is controlled to 0.390 or less, and the content of C contained in the steel sheet is 0.090% or less. , it is important that the Si content be 0.10% or less. Furthermore, it is also necessary to set the Mn content to 1.800% or less and the Al content to 0.100% or less in order not to lower the HAZ toughness. In the present invention, the phrase "almost no MA is generated" means that the volume fraction of MA in the microstructure of the HAZ is 10% or less.
(3)上述したHAZの優れた特性を発揮させつつ、鋼板の強度特性をさらに両立させるためには、C、Si、Mn、Alを所定量以上添加し、上記Ceqを0.340以上に制御し、所定の熱間圧延方法で圧延することが重要である。これにより、鋼板の、板厚1/4の位置におけるフェライトおよびパーライトの体積分率が90%以上であり、残部組織はその種類は特に限定されず、前記フェライトの粒径が5μm以上20μm以下とすることができ、さらに板厚13mm未満の鋼板においても鋼板の平坦度の低下を抑制でき、矯正工程を省略すことが可能になることを知見した。 (3) While exhibiting the excellent properties of the HAZ described above, in order to further achieve the strength properties of the steel sheet, C, Si, Mn, and Al are added in a predetermined amount or more, and the Ceq is controlled to 0.340 or more. However, it is important to roll by a predetermined hot rolling method. As a result, the volume fraction of ferrite and pearlite at the position of 1/4 of the plate thickness of the steel plate is 90% or more, the type of the residual structure is not particularly limited, and the grain size of the ferrite is 5 μm or more and 20 μm or less. Furthermore, it has been found that even in a steel sheet having a thickness of less than 13 mm, it is possible to suppress the deterioration of the flatness of the steel sheet, and it is possible to omit the straightening process.
本発明は、これらの知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
[1]質量%で、
C:0.060%以上0.090%以下、
Si:0.02%以上0.10%以下、
Mn:1.200%以上1.800%以下、
P:0.010%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.020%以上0.100%以下、
O:0.0100%以下、
Ti:0.010%以上0.031%以下、
N:0.0038%以上0.0100%以下
を含有し、
さらに、TiおよびNを、TiとNの比であるTi/Nが2.00以上4.00以下、かつ以下の(1)式満足する範囲で含有し、
さらに、以下の(2)式で定義される炭素当量Ceqが0.340以上0.390以下であり、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板表面から板厚方向に1/4の位置におけるフェライトとパーライトの体積分率の合計が90%以上であり、前記フェライトの平均粒径が5μm以上20μm以下である、ミクロ組織を有し、
降伏強度が440MPa以下かつ引張強度が490MPa以上であり、
鋼板表面に圧延方向に沿って2mの長尺を当てた際の、前記鋼板表面と前記長尺との隙間の最大値が14mm以下であり、
板厚13mm未満である鋼板。
169≦5158×Ti+25563×N≦360・・・(1)
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5・・・(2)ただし、各元素記号は各成分の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。
[2]前記成分組成はさらに、質量%で、
Cu:0.010%以上1.000%以下、
Ni:0.010%以上1.000%以下、
Cr:0.010%以上0.500%以下、
Mo:0.010%以上0.500%以下、
V:0.010%以上0.500%以下、
W:0.01%以上0.50%以下、
Co:0.01%以上0.50%以下、
Nb:0.005%以上0.050%以下、
B:0.0001%以上0.0100%以下、のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、[1]に記載の鋼板。
[3]前記成分組成はさらに、質量%で、
Ca:0.0005%以上0.0100%以下、
Mg:0.0005%以上0.0100%以下および
REM:0.0005%以上0.0200%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、[1]または[2]に記載の鋼板。[4][1]~[3]のいずれかに記載の鋼板の製造方法であって、
鋼素材を、950℃以上1250℃以下の温度に加熱し、更に、圧延開始温度をAr3変態点+200℃以上とし、未再結晶温度領域における1パスあたりの圧下率を10%以上かつ累計圧下率65%以上とし、圧延終了温度をAr3変態点以上とした熱間圧延を施した後、空冷する鋼板の製造方法。The present invention was completed based on these findings and further studies. That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] % by mass,
C: 0.060% or more and 0.090% or less,
Si: 0.02% or more and 0.10% or less,
Mn: 1.200% or more and 1.800% or less,
P: 0.010% or less,
S: 0.010% or less,
Al: 0.020% or more and 0.100% or less,
O: 0.0100% or less,
Ti: 0.010% or more and 0.031% or less,
N: 0.0038% or more and 0.0100% or less,
Furthermore, Ti and N are contained in a range where Ti/N, which is the ratio of Ti and N, is 2.00 or more and 4.00 or less and satisfies the following formula (1),
Furthermore, the carbon equivalent Ceq defined by the following formula (2) is 0.340 or more and 0.390 or less,
Having a component composition in which the balance is Fe and unavoidable impurities,
The total volume fraction of ferrite and pearlite at a position 1/4 from the steel plate surface in the plate thickness direction is 90% or more, and the average grain size of the ferrite is 5 μm or more and 20 μm or less, having a microstructure,
Yield strength is 440 MPa or less and tensile strength is 490 MPa or more,
The maximum value of the gap between the steel plate surface and the long length when the long length of 2 m is applied to the steel plate surface along the rolling direction is 14 mm or less,
A steel plate having a thickness of less than 13 mm.
169≦5158×Ti+25563×N≦360 (1)
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 (2) where each element symbol represents the content (% by mass) of each component, and is 0 when not contained.
[2] The component composition further includes, in % by mass,
Cu: 0.010% or more and 1.000% or less,
Ni: 0.010% or more and 1.000% or less,
Cr: 0.010% or more and 0.500% or less,
Mo: 0.010% or more and 0.500% or less,
V: 0.010% or more and 0.500% or less,
W: 0.01% or more and 0.50% or less,
Co: 0.01% or more and 0.50% or less,
Nb: 0.005% or more and 0.050% or less,
B: The steel sheet according to [1], containing one or more selected from 0.0001% or more and 0.0100% or less.
[3] The component composition further includes, in % by mass,
Ca: 0.0005% or more and 0.0100% or less,
Mg: 0.0005% or more and 0.0100% or less and REM: 0.0005% or more and 0.0200% or less containing one or more selected from [1] or [2] steel plate. [4] A method for manufacturing a steel plate according to any one of [1] to [3],
The steel material is heated to a temperature of 950° C. or more and 1250° C. or less, the rolling start temperature is set to Ar 3 transformation point + 200° C. or more, and the rolling reduction rate per pass in the non-recrystallization temperature region is 10% or more and the cumulative rolling reduction. A method for producing a steel sheet, comprising hot rolling with a ratio of 65% or more and a rolling end temperature of Ar 3 transformation point or higher, followed by air cooling.
本発明によれば、490MPa以上の引張強度を有し、かつ440MPa以下の降伏強度を有することで耐アンモニア応力腐食割れ性に優れ、-55℃における吸収エネルギーが100J以上の母材の低温靭性を有し、大入熱溶接後の継手のHAZが優れた靱性を有し、板厚が13mm未満であっても優れた平坦度を有する鋼板およびその製造方法を提供することができ、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, it has a tensile strength of 490 MPa or more and a yield strength of 440 MPa or less, so that it has excellent ammonia stress corrosion cracking resistance, and the absorbed energy at -55 ° C. is 100 J or more. It is possible to provide a steel plate having excellent toughness in the HAZ of the joint after high heat input welding, and excellent flatness even if the plate thickness is less than 13 mm, and a method for producing the same, which is industrially remarkable. effect.
まず、本発明の鋼板について具体的に説明する。本発明において、鋼板およびその製造に供する鋼素材は、上記強度を有することが重要である。なお、成分組成に関する「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味するものとする。また、本発明によって製造される鋼板の板厚は13mm未満である。 First, the steel sheet of the present invention will be specifically described. In the present invention, it is important that the steel plate and the steel material used to manufacture the steel plate have the above strength. In addition, "%" regarding a component composition shall mean "mass %" unless otherwise indicated. Also, the thickness of the steel sheet manufactured by the present invention is less than 13 mm.
[強度]
本発明における強度特性は、降伏強度(YS(降伏点があるときは降伏点YP、ないときは0.2%耐力σ0.2)):440MPa以下および引張強度(TS):490MPa以上である。このうち、降伏強度(YS)は、アンモニア応力腐食割れ性と密接に関係し、液化ガスばら積み船の構造部材として、国際海事機関によるIMOガスコードや船級規則にて、アンモニア応力腐食割れの危険性を最小限にするため降伏点を440MPa以下と規定されている。したがって、YSが440MPa以下であれば、優れた耐アンモニア応力腐食割れ性を有すると経験則上いえる。[Strength]
The strength characteristics in the present invention are yield strength (YS (yield point YP when there is a yield point, 0.2% yield strength σ 0.2 when there is no yield point)): 440 MPa or less and tensile strength (TS): 490 MPa or more. . Yield strength (YS) is closely related to ammonia stress corrosion cracking resistance. The yield point is defined as 440 MPa or less in order to minimize the Therefore, it can be said empirically that if YS is 440 MPa or less, excellent ammonia stress corrosion cracking resistance is obtained.
鋼板の引張強度(TS)は基本的に高いほど大きな構造部材として適しているが、620MPa超では加工性に問題が生じる可能性が高くなる。あるいは、合金元素を多量に添加することになり、コストが高くなる可能性が高い。また、引張強度(TS):620MPa超では、耐アンモニア応力腐食割れ性を確保するための降伏強度YS(降伏点があるときは降伏点YP、ないときは0.2%耐力σ0.2):440MPa以下を両立できなくなるため、鋼板の引張強度(TS)は620MPa以下とすることが望ましい。なお、本発明で得られる鋼板の引張強度(TS)は実質的に620MPa以下である。Basically, the higher the tensile strength (TS) of a steel sheet, the more suitable it is for a large structural member. Alternatively, a large amount of alloying elements is added, which is likely to increase the cost. In addition, when the tensile strength (TS): exceeds 620 MPa, the yield strength YS for ensuring ammonia stress corrosion cracking resistance (yield point YP when there is a yield point, 0.2% proof stress σ 0.2 when there is no yield point) : Since 440 MPa or less cannot be achieved at the same time, the tensile strength (TS) of the steel sheet is preferably 620 MPa or less. In addition, the tensile strength (TS) of the steel sheet obtained by the present invention is substantially 620 MPa or less.
[成分組成]
次に、本発明において、鋼板およびその製造に供する鋼素材は、上記成分組成を有することが重要である。そこで、まず本発明において鋼の成分組成を上記のとおりに限定する理由を説明する。なお、成分組成に関する「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味するものとする。[Component composition]
Next, in the present invention, it is important that the steel plate and the steel material used for its manufacture have the above chemical composition. Therefore, first, the reasons for limiting the chemical composition of steel in the present invention as described above will be explained. In addition, "%" regarding a component composition shall mean "mass %" unless otherwise indicated.
C:0.060%以上0.090%以下
Cは、鋼の強度を増加させる効果を有する元素であり、高強度を達成するためには添加が必要である。前記効果を得るために、C含有量を0.060%以上とする。さらに、他の合金元素の含有量を少なくし、より低コストで製造するためには、C含有量は0.065%以上とすることが好ましく、0.070%以上とすることがより好ましい。一方、C含有量が多いと、母材の強度が高くなるばかりか、大入熱溶接に起因してMAが生成することにより、HAZ靭性が大幅に低下する。これらの観点から、C含有量は0.090%以下とする。また、HAZ靱性の低下をさらに抑制し、溶接性の低下を抑制するためには、C含有量を0.085%以下とすることが好ましく、0.080%以下とすることがより好ましい。C: 0.060% or more and 0.090% or less C is an element that has the effect of increasing the strength of steel, and needs to be added to achieve high strength. In order to obtain the above effects, the C content is made 0.060% or more. Furthermore, in order to reduce the content of other alloying elements and manufacture at a lower cost, the C content is preferably 0.065% or more, more preferably 0.070% or more. On the other hand, when the C content is high, not only does the strength of the base material increase, but also the HAZ toughness is greatly reduced due to the formation of MA due to high heat input welding. From these points of view, the C content should be 0.090% or less. Moreover, in order to further suppress deterioration of HAZ toughness and weldability, the C content is preferably 0.085% or less, more preferably 0.080% or less.
Si:0.02%以上0.10%以下、
Siは、脱酸などに必要な成分であり、フェライト中に固溶することで鋼の強度を増加させる効果を有する元素である。Siは母材において所望の強度を達成するために必要であるため、Si含有量は0.02%以上とする。他の合金元素の含有量を少なくして、より低コストで鋼板を製造するため、Si含有量は0.03%以上とすることが好ましく、0.04%以上とすることがより好ましい。一方で、Si含有量が多いと母材の靭性を劣化させる。また、Si含有量が多い場合は、大入熱溶接に起因してMAが生成することにより、HAZ靭性が大幅に低下する。そのため、高いHAZ溶接性を確保するために、Si含有量は0.10%以下とする。HAZ靭性をより良好にするため、Si含有量を0.09%以下とすることが好ましく、0.08%以下とすることがより好ましい。Si: 0.02% or more and 0.10% or less,
Si is a component necessary for deoxidation and the like, and is an element that has the effect of increasing the strength of steel by forming a solid solution in ferrite. Since Si is necessary for achieving the desired strength in the base material, the Si content is made 0.02% or more. The Si content is preferably 0.03% or more, more preferably 0.04% or more, in order to reduce the content of other alloying elements and manufacture the steel sheet at a lower cost. On the other hand, if the Si content is high, the toughness of the base material is deteriorated. Moreover, when the Si content is large, the HAZ toughness is significantly reduced due to the generation of MA due to high heat input welding. Therefore, in order to ensure high HAZ weldability, the Si content is made 0.10% or less. In order to improve HAZ toughness, the Si content is preferably 0.09% or less, more preferably 0.08% or less.
Mn:1.200%以上1.800%以下、
Mnは、鋼の焼入れ性を増加させる効果を有する元素であり、高強度を満足するためには添加が必要である。前記効果を得るために、Mn含有量を1.200%以上とする。さらに、他の合金元素の含有量を少なくし、より低コストで製造するためには、Mn含有量は1.300%以上とすることが好ましく、1.400%以上とすることがより好ましい。一方、Mn含有量が1.800%を超えると、強度が過剰に高くなり、靭性や溶接性が低下することに加えて、合金コストが過度に高くなってしまう。そのため、Mn含有量は1.800%以下とする。さらに、靭性および溶接性の低下を抑制するためには、Mn含有量を1.700%以下とすることが好ましく、1.600%以下とすることがより好ましい。Mn: 1.200% or more and 1.800% or less,
Mn is an element that has the effect of increasing the hardenability of steel, and must be added to achieve high strength. In order to obtain the above effect, the Mn content is set to 1.200% or more. Furthermore, the Mn content is preferably 1.300% or more, more preferably 1.400% or more, in order to reduce the content of other alloying elements and to manufacture at a lower cost. On the other hand, if the Mn content exceeds 1.800%, the strength becomes excessively high, the toughness and weldability deteriorate, and the alloy cost becomes excessively high. Therefore, the Mn content is set to 1.800% or less. Furthermore, in order to suppress deterioration of toughness and weldability, the Mn content is preferably 1.700% or less, more preferably 1.600% or less.
P:0.010%以下
Pは、不可避的不純物として鋼の成分中に含有される元素であり、粒界に偏析することによって靱性や溶接性を低下させるなどの悪影響を及ぼす。そのため、できる限りP含有量を低くすることが望ましいが、0.010%以下であれば許容できる。なお、P含有量の下限は特に限定されず、0%であってよいが、通常、Pは不純物として鋼中に不可避的に含有される元素であるため、工業的には0%超であってよい。また、過剰の低減は精錬コストの高騰を招くため、P含有量は0.0005%以上とすることが好ましい。P: 0.010% or less P is an element contained in steel components as an unavoidable impurity, and when it segregates at grain boundaries, it has adverse effects such as lowering toughness and weldability. Therefore, it is desirable to reduce the P content as much as possible, but a P content of 0.010% or less is acceptable. The lower limit of the P content is not particularly limited and may be 0%, but usually P is an element that is unavoidably contained in steel as an impurity, so industrially it is more than 0%. you can Moreover, since an excessive reduction causes a rise in refining costs, the P content is preferably 0.0005% or more.
S:0.010%以下
Sは、不可避的不純物として鋼の成分中に含有される元素であり、MnS等の硫化物系介在物として鋼中に存在し、破壊の発生起点となるなど、母材やHAZの靭性に悪影響を及ぼす元素である。そのため、できる限りS含有量を低くすることが望ましいが、0.010%以下であれば許容できる。なお、S含有量の下限は特に限定されず、0%であってよいが、通常、Sは不純物として鋼中に不可避的に含有される元素であるため、工業的には0%超であってもよい。すなわち、過剰の低減は精錬コストの高騰を招くため、S含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。S: 0.010% or less S is an element contained in steel components as an unavoidable impurity. It is an element that adversely affects the toughness of the material and HAZ. Therefore, it is desirable to reduce the S content as much as possible, but 0.010% or less is permissible. The lower limit of the S content is not particularly limited, and may be 0%. However, since S is an element that is unavoidably contained in steel as an impurity, industrially it is not more than 0%. may That is, since an excessive reduction causes an increase in refining cost, it is preferable to set the S content to 0.0005% or more.
Al:0.020%以上0.100%以下
Alは、脱酸剤として機能するとともに、結晶粒を微細化し母材の靭性を向上させる効果を有する元素である。これらの機能および効果を得るためには、Al含有量を0.020%以上とする。一方、Al含有量が0.100%を超えると、酸化物系介在物が増加して清浄度が低下し母材やHAZの靭性に悪影響を及ぼす。そのため、Al含有量は0.100%以下とする。なお、Al含有量は0.080%以下とすることが好ましく、0.060%以下とすることがより好ましい。Al: 0.020% or more and 0.100% or less Al is an element that functions as a deoxidizing agent and has the effect of refining crystal grains and improving the toughness of the base material. In order to obtain these functions and effects, the Al content should be 0.020% or more. On the other hand, if the Al content exceeds 0.100%, oxide inclusions increase and the cleanliness deteriorates, adversely affecting the toughness of the base metal and HAZ. Therefore, the Al content is set to 0.100% or less. The Al content is preferably 0.080% or less, more preferably 0.060% or less.
O:0.0100%以下
Oは、不可避的不純物として鋼の成分中に含有される元素であり、酸化物を形成し、破壊の発生起点となるなど、母材やHAZの靭性に悪影響を及ぼす元素である。したがって、O含有量は0.0100%以下に制限する。O含有量は、0.0050%以下とすることが好ましく、0.0030%以下とすることがより好ましい。一方、O含有量の下限は特に限定されず、0%であってよいが、通常、Oは不純物として鋼中に不可避的に含有される元素であるため、工業的には0%超であってよい。すなわち、過剰の低減は精錬コストの高騰を招くため、コストの観点からはO含有量を0.0020%以上とすることが好ましい。O: 0.0100% or less O is an element contained in steel components as an unavoidable impurity. is an element. Therefore, the O content is limited to 0.0100% or less. The O content is preferably 0.0050% or less, more preferably 0.0030% or less. On the other hand, the lower limit of the O content is not particularly limited, and may be 0%, but usually O is an element that is unavoidably contained in steel as an impurity, so industrially it is more than 0%. you can That is, since excessive reduction causes a rise in refining cost, it is preferable to set the O content to 0.0020% or more from the viewpoint of cost.
TiおよびNは、鋼の凝固時にTiNとなって析出及び分散し、HAZでのオーステナイトの粗粒化抑制や、フェライト変態核となって高靱性化に寄与する本発明で重要な働きをする元素であり、以下の範囲で含有させる。 Ti and N precipitate and disperse as TiN during solidification of steel, suppress coarsening of austenite in the HAZ, and become ferrite transformation nuclei to contribute to high toughness. Elements that play an important role in the present invention. and is contained within the following range.
Ti/N:2.00以上4.00以下
Ti/Nが2.00未満では生成するTiN量が減少し、TiNとならない固溶NがHAZ靭性を低下させる。そのため、Ti/Nは2.00以上とする。なお、Ti/Nは2.10以上とすることが好ましく、2.20以上とすることがより好ましい。また、Ti/Nが4.00を超えると、TiNが粗大化し、HAZ靭性を低下させる。そのため、Ti/Nの上限は、4.00とする。また、HAZ靭性向上の観点から、3.90以下とすることが好ましく、3.80以下とすることがより好ましい。また、Ti/Nにおいて各元素は鋼中の含有量(質量%)とする。Ti/N: 2.00 or more and 4.00 or less When Ti/N is less than 2.00, the amount of TiN generated decreases, and dissolved N that does not form TiN lowers the HAZ toughness. Therefore, Ti/N is set to 2.00 or more. Note that Ti/N is preferably 2.10 or more, more preferably 2.20 or more. Moreover, when Ti/N exceeds 4.00, TiN becomes coarse and the HAZ toughness is lowered. Therefore, the upper limit of Ti/N is set to 4.00. From the viewpoint of improving HAZ toughness, it is preferably 3.90 or less, more preferably 3.80 or less. In Ti/N, each element is the content (% by mass) in the steel.
169≦5158×Ti+25563×N≦360・・・(1)
従来のTiNを活用した大入熱溶接時の靭性向上技術では、HAZが大入熱溶接に影響され加熱された際に、TiNが分解して前述の分散効果が減少または消失したり、TiNの分解によって生成した固溶Tiおよび固溶Nによって鋼の地組織が脆化するため、HAZ靱性が著しく低下するという問題を抱えていた。この問題を解決するためには、このTiNの分解を抑制するために、5158×Ti+25563×Nの計算値、すなわち式(1)の中辺の計算値を169以上とすることが肝要である。よりHAZ靭性を向上させる観点からは、169超であることが好ましく、175以上であることがより好ましく、180以上とすることがさらに好ましい。
一方、上記式(1)の中辺の計算値が360超となるとTiNが多量に生成し、却ってHAZ靱性を低下させる。したがって、上記式(1)の中辺の計算値は360以下とする。よりHAZ靭性を向上させるためには、360未満とすることが好ましく、330以下とすることがより好ましく、300以下とすることがさらに好ましい。なお、(1)式においては、各元素記号は各成分の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。169≦5158×Ti+25563×N≦360 (1)
In the conventional technology for improving toughness during high heat input welding using TiN, when the HAZ is heated under the influence of high heat input welding, TiN decomposes and the above-mentioned dispersion effect decreases or disappears. Since the ground structure of the steel becomes embrittled by solid solution Ti and solid solution N generated by the decomposition, there is a problem that the HAZ toughness is remarkably lowered. In order to solve this problem, it is important to set the calculated value of 5158×Ti+25563×N, that is, the calculated value of the middle side of Equation (1) to 169 or more in order to suppress the decomposition of TiN. From the viewpoint of further improving HAZ toughness, it is preferably more than 169, more preferably 175 or more, and even more preferably 180 or more.
On the other hand, when the calculated value of the middle side of the above formula (1) exceeds 360, a large amount of TiN is generated, which rather reduces the HAZ toughness. Therefore, the calculated value of the middle side of the above formula (1) should be 360 or less. In order to further improve the HAZ toughness, it is preferably less than 360, more preferably 330 or less, and even more preferably 300 or less. In addition, in the formula (1), each element symbol represents the content (% by mass) of each component, and is set to 0 when not contained.
なお、本発明おいて、TiおよびNの含有量の範囲に関しては、上記の規定とおりであるが、上記の規定に従った場合の、TiおよびNの含有量の好適な範囲は具体的に以下のとおりである。 In the present invention, the range of the content of Ti and N is as specified above. It is as follows.
Ti:0.010%以上0.031%以下
Tiは、鋼の凝固時にTiNとなって析出し、HAZでのオーステナイトの粗粒化抑制や、フェライト変態核となって高靱性化に寄与する本発明で重要な元素のひとつである。TiNを必要量確保するには、Ti含有量は0.010%以上とする。なお、Ti含有量は0.012%以上とすることが好ましく、0.014%以上とすることがより好ましい。一方、0.031%を超えて添加すると、TiNが多量に生成するまたはTiN粒子の粗大化が起こり期待する効果が得られなくなり、却って母材靭性及び溶接部の靱性を低下させる。そのため、Ti含有量は、0.031%以下とする。また、靭性向上のためには、0.028%以下とすることが好ましく、0.025%以下とすることがより好ましく、0.0022%以下とすることがさらに好ましい。Ti: 0.010% or more and 0.031% or less Ti precipitates as TiN when the steel solidifies, suppresses coarsening of austenite in the HAZ, and serves as ferrite transformation nuclei to contribute to high toughness. It is one of the important elements in invention. In order to secure the necessary amount of TiN, the Ti content should be 0.010% or more. The Ti content is preferably 0.012% or more, more preferably 0.014% or more. On the other hand, if the addition exceeds 0.031%, a large amount of TiN is generated or the TiN particles are coarsened, and the expected effect cannot be obtained, and instead the toughness of the base metal and the toughness of the weld zone are lowered. Therefore, the Ti content should be 0.031% or less. In order to improve toughness, it is preferably 0.028% or less, more preferably 0.025% or less, and even more preferably 0.0022% or less.
N:0.0038%以上0.0100%以下
Nは、上述したTiNの生成に必要な元素であり、TiNを必要量確保するには、N含有量は0.0038%以上とする。なお、N含有量は0.0040%以上とすることが好ましく、0.0042%以上とすることがより好ましい。一方、0.0100%を超えて添加すると、TiNが多量に生成し、却って母材靭性および溶接部の靱性を低下させる。そのため、N含有量は、0.0100%以下とする。靭性向上のためには、0.0090%以下とすることが好ましく、0.0080%以下とすることがより好ましく、0.0070%以下とすることがさらに好ましい。N: 0.0038% or more and 0.0100% or less N is an element necessary for the formation of TiN described above, and the N content is made 0.0038% or more in order to secure the necessary amount of TiN. The N content is preferably 0.0040% or more, more preferably 0.0042% or more. On the other hand, when TiN is added in excess of 0.0100%, a large amount of TiN is generated, which rather reduces the toughness of the base material and the toughness of the weld zone. Therefore, the N content is set to 0.0100% or less. In order to improve toughness, the content is preferably 0.0090% or less, more preferably 0.0080% or less, even more preferably 0.0070% or less.
Ceq:0.340以上0.390以下
鋼板における所定の強度特性および溶接部のHAZ靭性を両立するために、
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5・・・(2)
で定義される炭素当量を0.340以上0.390以下とすることが肝要である。
炭素当量を0.340未満では、液化ガス貯蔵用タンクの大型化に必要な490MPa以上の高い引張強度(TS)を達成することができない。より高い引張強度(TS)を達成するためには、Ceqを0.350以上とすることが好ましく、0.360以上とすることがより好ましい。一方、0.390を超えるとアンモニアによる応力腐食割れを回避するために必要な、降伏強度(YS)440MPa以下を満足することができないばかりか、大入熱溶接時に生じるHAZにMA生成が生じ、HAZ靭性が低下する。そのため、Ceqは0.390以下とする。好ましくは、Ceqは、0.380以下である。また、コストの観点からは、Ceqを0.370以下とすることがより好ましく、0.360以下とすることがさらに好ましい。なお、(2)式においては、各元素記号は各成分の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。Ceq: 0.340 or more and 0.390 or less
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 (2)
It is important that the carbon equivalent defined by is 0.340 or more and 0.390 or less.
If the carbon equivalent is less than 0.340, it is not possible to achieve a high tensile strength (TS) of 490 MPa or more, which is necessary for enlarging the liquefied gas storage tank. In order to achieve higher tensile strength (TS), Ceq is preferably 0.350 or more, more preferably 0.360 or more. On the other hand, if it exceeds 0.390, it is not possible to satisfy the yield strength (YS) of 440 MPa or less required to avoid stress corrosion cracking due to ammonia, and MA generation occurs in the HAZ generated during high heat input welding, HAZ toughness is reduced. Therefore, Ceq is set to 0.390 or less. Preferably, Ceq is 0.380 or less. From the viewpoint of cost, Ceq is more preferably 0.370 or less, and even more preferably 0.360 or less. In addition, in the formula (2), each element symbol represents the content (% by mass) of each component, and is set to 0 when not contained.
本発明の鋼板における基本的な成分組成は、以上に説明した含有量の各元素を含み、残部がFeおよび不可避的不純物である。この基本的な成分組成は、更なる特性の向上、特には強度または母材靭性およびHAZ靭性の向上を目的として、任意に、Cu:1.00%以下、Ni:1.00%以下、Cr:1.00%以下、Mo:0.50%以下、V:0.50%以下、W:0.50%以下、Co:0.50%以下、B:0.0100%以下のうちから選ばれる1種または2種以上をさらに含有することができる。 The basic chemical composition of the steel sheet of the present invention contains each element in the content described above, and the balance is Fe and unavoidable impurities. For the purpose of further improving properties, particularly improving strength or base material toughness and HAZ toughness, this basic composition can optionally include Cu: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, Cr : 1.00% or less, Mo: 0.50% or less, V: 0.50% or less, W: 0.50% or less, Co: 0.50% or less, B: 0.0100% or less It can further contain one or two or more.
Cu:0.010%以上1.000%以下
Cuは、鋼の焼入れ性を増加させて鋼板の母材の強度を向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。Cuを添加する場合、前記効果を得るためにCu含有量を0.010%以上とすることが好ましい。一方、Cu含有量が1.000%を超えると、靭性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Cuを添加する場合、Cu含有量を1.000%以下とする。なお、Cu含有量は、0.750%以下がより好ましく、0.500%以下がさらに好ましい。Cu: 0.010% or more and 1.000% or less Cu is an element that has the effect of increasing the hardenability of steel and improving the strength of the base material of the steel sheet, and can be optionally added. When Cu is added, the Cu content is preferably 0.010% or more in order to obtain the above effect. On the other hand, when the Cu content exceeds 1.000%, deterioration of toughness and an increase in alloy cost are caused. Therefore, when Cu is added, the Cu content is set to 1.000% or less. In addition, Cu content is more preferably 0.750% or less, and further preferably 0.500% or less.
Ni:0.010%以上1.000%以下
Niは、Cuと同様に鋼板の母材の強度を向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。Niを添加する場合、前記効果を得るためにNi含有量を0.010%以上とすることが好ましい。一方、Ni含有量が1.000%を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Niを添加する場合、Ni含有量を1.00%以下とする。なお、Ni含有量は、0.750%以下がより好ましく、0.500%以下がさらに好ましい。Ni: 0.010% or more and 1.000% or less Ni, like Cu, is an element that has the effect of improving the strength of the base metal of the steel sheet, and can be optionally added. When Ni is added, the Ni content is preferably 0.010% or more in order to obtain the above effect. On the other hand, when the Ni content exceeds 1.000%, the weldability deteriorates and the alloy cost increases. Therefore, when Ni is added, the Ni content is made 1.00% or less. Note that the Ni content is more preferably 0.750% or less, and even more preferably 0.500% or less.
Cr:0.010%以上0.500%以下
Crは、Cuと同様に鋼板の母材の強度を向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。前記効果を得るためにCr含有量を0.010%以上とすることが好ましい。一方、Cr含有量が0.500%を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Crを添加する場合、Cr含有量を0.500%以下とする。なお、Cr含有量は、0.050%以上がより好ましく、0.250%以下がより好ましい。Cr: 0.010% or more and 0.500% or less Cr, like Cu, is an element that has the effect of improving the strength of the base material of the steel sheet, and can be optionally added. In order to obtain the above effects, the Cr content is preferably 0.010% or more. On the other hand, when the Cr content exceeds 0.500%, the weldability deteriorates and the alloy cost increases. Therefore, when Cr is added, the Cr content is made 0.500% or less. The Cr content is more preferably 0.050% or more, and more preferably 0.250% or less.
Mo:0.010%以上0.500%以下
Moは、Cuと同様に鋼板の母材の強度を向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。前記効果を得るためにMo含有量を0.010%以上とすることが好ましい。一方、Mo含有量が0.500%を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Moを添加する場合、Mo含有量を0.500%以下とする。なお、Mo含有量は、0.050%以上がより好ましく、0.250%以下がより好ましい。Mo: 0.010% or more and 0.500% or less Mo is an element that has the effect of improving the strength of the base material of the steel sheet, like Cu, and can be optionally added. In order to obtain the above effects, the Mo content is preferably 0.010% or more. On the other hand, if the Mo content exceeds 0.500%, the weldability deteriorates and the alloy cost increases. Therefore, when adding Mo, Mo content shall be 0.500% or less. Note that the Mo content is more preferably 0.050% or more, and more preferably 0.250% or less.
V:0.010%以上0.500%以下
Vは、Cuと同様に鋼板の母材の強度を向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。前記効果を得るためにV含有量を0.010%以上とすることが好ましい。一方、V含有量が0.500%を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Vを添加する場合、V含有量を0.500%以下とする。なお、V含有量は、0.050%以上がより好ましく、0.250%以下がより好ましい。V: 0.010% or more and 0.500% or less V is an element having the effect of improving the strength of the base material of the steel sheet, like Cu, and can be optionally added. In order to obtain the above effects, the V content is preferably 0.010% or more. On the other hand, if the V content exceeds 0.500%, the weldability deteriorates and the alloy cost increases. Therefore, when V is added, the V content is made 0.500% or less. The V content is more preferably 0.050% or more, and more preferably 0.250% or less.
W:0.01%以上0.50%以下
Wは、Cuと同様に鋼板の母材の強度を向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。前記効果を得るためにW含有量を0.01%以上とすることが好ましい。一方、W含有量が0.50%を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Wを添加する場合、W含有量を0.50%以下とする。なお、W含有量は、0.05%以上がより好ましく、0.25%以下がより好ましい。W: 0.01% or more and 0.50% or less W is an element having the effect of improving the strength of the base material of the steel sheet, like Cu, and can be optionally added. In order to obtain the above effects, the W content is preferably 0.01% or more. On the other hand, if the W content exceeds 0.50%, the weldability deteriorates and the alloy cost increases. Therefore, when adding W, the W content is made 0.50% or less. The W content is more preferably 0.05% or more, and more preferably 0.25% or less.
Co:0.01%以上0.50%以下
Coは、Cuと同様に鋼板の強度を向上させる効果を有する元素であり、任意に添加することができる。前記効果を得るためにCo含有量を0.01%以上とすることが好ましい。一方、Co含有量が0.50%を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Coを添加する場合、Co含有量を0.50%以下とする。なお、Co含有量は、0.05%以上がより好ましく、0.25%以下がより好ましい。Co: 0.01% or more and 0.50% or less Co is an element that has the effect of improving the strength of the steel sheet like Cu, and can be optionally added. In order to obtain the above effects, the Co content is preferably 0.01% or more. On the other hand, if the Co content exceeds 0.50%, the weldability deteriorates and the alloy cost increases. Therefore, when Co is added, the Co content is made 0.50% or less. Note that the Co content is more preferably 0.05% or more, and more preferably 0.25% or less.
Nb:0.005%以上0.050%以下
Nbは、炭窒化物として析出することで旧オーステナイト粒径を小さくし、鋼の靭性を向上させる効果を有する元素である。Nbを添加する場合、前記効果を得るためにNb含有量を0.005%以上とする。さらに、Nb含有量は0.007%以上とすることがより好ましい。一方、Nb含有量が0.050%を超えるとNbCが多量に析出し、靭性が低下する。そのため、Nbを添加する場合、Nb含有量を0.050%以下とする。Nb含有量は、0.040%以下とすることがより好ましく、0.030%以下とすることがさらにより好ましく、0.020%以下とすることが一層に好ましい。Nb: 0.005% or more and 0.050% or less Nb is an element that has the effect of reducing the grain size of prior austenite by precipitating as carbonitrides and improving the toughness of steel. When Nb is added, the Nb content is made 0.005% or more to obtain the above effect. Furthermore, the Nb content is more preferably 0.007% or more. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.050%, a large amount of NbC precipitates, resulting in a decrease in toughness. Therefore, when Nb is added, the Nb content is made 0.050% or less. The Nb content is more preferably 0.040% or less, even more preferably 0.030% or less, and even more preferably 0.020% or less.
B:0.0001%以上、0.0100%以下
Bは、微量の添加でも鋼の焼入れ性を著しく向上させる効果を有する元素である。したがって、鋼板の母材の強度を向上させることができる。前記効果を得るために、Bを添加する場合、B含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。一方、B含有量が0.0100%を超えると、粗大なFe-B系の炭化物が生成してしまう。かかる粗大なFe-B系の炭化物は、破壊の起点となって母材およびHAZの靭性が著しく低下する。そのため、Bを添加する場合、B含有量を0.0100%以下とする。また、B含有量は、0.0050%以下とすることがより好ましく、0.0030%以下とすることがさらに好ましい。さらに、高合金化を回避してコストを抑制するためにも、Bを添加する場合、B含有量の上限を上記のとおりとすることが好ましい。B: 0.0001% or more and 0.0100% or less B is an element that has the effect of significantly improving the hardenability of steel even when added in a very small amount. Therefore, the strength of the base material of the steel plate can be improved. In order to obtain the above effect, when B is added, the B content is preferably 0.0001% or more. On the other hand, when the B content exceeds 0.0100%, coarse Fe—B-based carbides are formed. Such coarse Fe—B-based carbides act as starting points for fracture and significantly lower the toughness of the base metal and HAZ. Therefore, when B is added, the B content is made 0.0100% or less. Also, the B content is more preferably 0.0050% or less, more preferably 0.0030% or less. Furthermore, in order to avoid high alloying and reduce costs, when B is added, it is preferable to set the upper limit of the B content as described above.
なお、鋼板において良好な強度を確保するためには、Bを必須成分とすることが通常であるが、本発明では、Bを含有せずとも、HAZにおいて良好な強度を有することができる。 In order to ensure good strength in a steel sheet, it is common to use B as an essential component, but in the present invention, good strength can be obtained in the HAZ even without B.
さらに、硫化物系介在物が球状を呈するように形態制御し、HAZ靭性を向上させることを目的として、任意に、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、REM:0.0200%以下のうちから選ばれる1種または2種以上をさらに含有することができる。 Furthermore, for the purpose of controlling the morphology of the sulfide-based inclusions so as to exhibit a spherical shape and improving the HAZ toughness, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, and REM: 0.010% or less. 1 or 2 or more selected from 0200% or less can be further contained.
Ca:0.0005%以上0.0100%以下
Caは、Sと結合し、鋼板の圧延方向に長く伸びるMnS等の形成を抑制する効果を有する元素である。したがって、Caを添加することにより、硫化物系介在物が球状を呈するように形態制御し、溶接継手等の靭性を向上させることができる。前記効果を得るために、Caを添加する場合、Ca含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.0020%以上とすることがより好ましい。一方、Ca含有量が0.0100%を超えると、鋼の清浄度が低下し、HAZ靭性が低下する。そのため、Caを添加する場合、Ca含有量を0.0100%以下とする。また、Ca含有量は、0.0075%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。Ca: 0.0005% or more and 0.0100% or less Ca is an element that binds to S and has the effect of suppressing the formation of MnS or the like that elongates in the rolling direction of the steel sheet. Therefore, by adding Ca, it is possible to control the morphology of the sulfide-based inclusions so that they exhibit a spherical shape, and improve the toughness of welded joints and the like. In order to obtain the above effect, when Ca is added, the Ca content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0020% or more. On the other hand, when the Ca content exceeds 0.0100%, the cleanliness of the steel is lowered and the HAZ toughness is lowered. Therefore, when Ca is added, the Ca content is set to 0.0100% or less. Also, the Ca content is more preferably 0.0075% or less, and even more preferably 0.0050% or less.
Mg:0.0005%以上0.0100%以下
Mgは、Caと同様、Sと結合し、鋼板の圧延方向に長く伸びるMnS等の形成を抑制する効果を有する元素である。したがって、Mgを添加することにより、硫化物系介在物が球状を呈するように形態制御し、溶接継手等の靭性を向上させることができる。前記効果を得るために、Mgを添加する場合、Mg含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.0020%以上とすることがより好ましい。一方、Mg含有量が0.0100%を超えると、鋼の清浄度が低下し、HAZ靭性が低下する。そのため、Mgを添加する場合、Mg含有量を0.0100%以下とする。また、Mg含有量は、0.0075%以下とすることがより好ましく、0.0050%以下とすることがさらに好ましい。Mg: 0.0005% to 0.0100% Like Ca, Mg is an element that binds to S and has the effect of suppressing the formation of MnS or the like that elongates in the rolling direction of the steel sheet. Therefore, by adding Mg, the morphology of the sulfide-based inclusions can be controlled so as to exhibit a spherical shape, and the toughness of welded joints and the like can be improved. In order to obtain the above effect, when Mg is added, the Mg content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0020% or more. On the other hand, when the Mg content exceeds 0.0100%, the cleanliness of the steel is lowered, and the HAZ toughness is lowered. Therefore, when Mg is added, the Mg content is made 0.0100% or less. Moreover, the Mg content is more preferably 0.0075% or less, and even more preferably 0.0050% or less.
REM:0.0005%以上0.0200%以下
REM(希土類金属)は、CaやMgと同様、Sと結合し、鋼板の圧延方向に長く伸びるMnS等の形成を抑制する効果を有する元素である。したがって、REMを添加することにより、硫化物系介在物が球状を呈するように形態制御し、溶接継手等の靭性を向上させることができる。前記効果を得るために、REMを添加する場合、REM含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.0015%以上とすることがより好ましい。一方、REM含有量が0.0200%を超えると、鋼の清浄度が低下し、HAZ靭性が低下する。そのため、REMを添加する場合、REM含有量を0.0200%以下とする。また、REM含有量は、0.0100%以下とすることがより好ましく、0.0080%以下とすることがさらに好ましく、0.0050%以下とすることが一層好ましい。ここで、REMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)と原子番号39番のイットリウム(Y)及び、原子番号57番のランタン(La)から71番のルテチウム(Lu)までのランタノイドの元素のことを指す。REM含有量とは、上述のREMから選択された1種または2種以上の元素の総含有量である。REM: 0.0005% or more and 0.0200% or less REM (rare earth metal), like Ca and Mg, is an element that binds to S and has the effect of suppressing the formation of MnS or the like that elongates in the rolling direction of the steel sheet. . Therefore, by adding REM, it is possible to control the morphology of the sulfide-based inclusions so as to exhibit a spherical shape and improve the toughness of welded joints and the like. In order to obtain the above effect, when REM is added, the REM content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0015% or more. On the other hand, when the REM content exceeds 0.0200%, the cleanliness of the steel is lowered and the HAZ toughness is lowered. Therefore, when REM is added, the REM content is made 0.0200% or less. The REM content is more preferably 0.0100% or less, even more preferably 0.0080% or less, and even more preferably 0.0050% or less. Here, REM is scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and lanthanide elements from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71. refers to The REM content is the total content of one or more elements selected from the above REMs.
[ミクロ組織]
本発明の鋼板のミクロ組織について説明する。[Microstructure]
The microstructure of the steel sheet of the present invention will be explained.
本発明の鋼板は、上記成分組成を有することに加えて、板厚方向の1/4の位置におけるフェライトとパーライトの合計の体積分率が90%以上であり、前記フェライトの粒径が5μm以上20μm以下である、ミクロ組織を有する。鋼のミクロ組織を上記のように限定する理由を、以下に説明する。 In addition to having the above chemical composition, the steel sheet of the present invention has a total volume fraction of 90% or more of ferrite and pearlite at a quarter position in the plate thickness direction, and the grain size of the ferrite is 5 μm or more. It has a microstructure that is 20 μm or less. The reason for limiting the microstructure of steel as described above will be explained below.
[鋼板表面から板厚の1/4の位置におけるフェライトとパーライトの合計の体積分率が90%以上]
通常、板厚13mm未満の薄い鋼板において、熱間圧延後に引き続き冷却を行った場合、鋼板の組織を代表する板厚の1/4の位置における組織はベイナイトやマルテンサイト
等の降伏強度(YS)が高い組織となる。本発明では、後述する鋼板の製造方法のように、熱間圧延を制御し、熱間圧延後の冷却を行わず空冷(放冷)する。これにより、鋼板は所定の強度特性を満足し、かつ低温靭性が向上する。このとき、板厚の1/4の位置における組織は、フェライトとパーライトの合計の体積分率が90%以上である。なお、Ar3変態点以下のフェライトが生成する温度で熱間圧延を実施するとフェライトに加工が入り、降伏強度(YS)が上昇するため、加工を受けたフェライト(以下、加工フェライト)と加工を受けていないフェライト(以下、フェライト)を、本発明では明確に区別する。すなわち、本発明でいうフェライトは、加工フェライトを除く。[The total volume fraction of ferrite and pearlite at a position 1/4 of the plate thickness from the steel plate surface is 90% or more]
Normally, in a thin steel sheet with a thickness of less than 13 mm, when cooling is continued after hot rolling, the structure at the position of 1/4 of the thickness, which represents the structure of the steel plate, is the yield strength (YS) of bainite, martensite, etc. become a high-ranking organization. In the present invention, hot rolling is controlled, and air cooling (radiation cooling) is performed without cooling after hot rolling, as in the steel sheet manufacturing method described later. As a result, the steel sheet satisfies predetermined strength characteristics and has improved low-temperature toughness. At this time, the total volume fraction of ferrite and pearlite is 90% or more in the structure at the position of 1/4 of the plate thickness. In addition, when hot rolling is performed at a temperature at which ferrite below the Ar 3 transformation point is formed, the ferrite is deformed and the yield strength (YS) is increased. Ferrites that have not been subjected (hereinafter ferrites) are clearly distinguished in the present invention. That is, ferrite as used in the present invention excludes processed ferrite.
[鋼板表面から板厚1/4の位置のミクロ組織分率の測定]
得られた各鋼板から、該鋼板の板厚1/4の位置の深さの位置が観察面となるように、サンプルを採取する。前記サンプルの表面を鏡面研磨し、さらにナイタール腐食した後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて10mm×10mmの範囲を撮影する。撮影された像について画像解析装置を用いて解析することによってミクロ組織の面積分率を求める。ミクロ組織の異方性が小さい場合、面積分率は体積分率に相当するため、本発明では面積分率を体積分率とした。
いずれの場合も、ミクロ組織の分率を求める際の、各組織の判別は、次のとおりに行った。鋼材を鏡面研磨し、ナイタールエッチングして組織を現出させ、500~3000倍に拡大してSEMで観察した。フェライトは等方的に成長した炭化物を含まない組織で粒内が黒く見える組織、パーライトはフェライト(白)と炭化物(黒)が縞模様(ストライプ状)に見える組織として観察される。ベイナイトは細長く成長したラス状のフェライト組織を有し、円相当径で0.05μm以上の炭化物を含む組織と定義した。マルテンサイトはベイナイトと同様の細長く成長したラス状の組織を有し、円相当径で0.05μm以下の炭化物を含む組織と定義した。なお、炭化物は黒い点状に見える。また、オーステナイトは、ベイナイトあるいはマルテンサイト組織の間に存在する、円相当径で0.50μm以上の炭化物ではない組織と定義した。[Measurement of microstructure fraction at a position 1/4 of the plate thickness from the steel plate surface]
A sample is taken from each of the obtained steel sheets so that the position of the depth of the position of 1/4 of the thickness of the steel sheet becomes the observation surface. After mirror-polishing the surface of the sample and nital-corrosion, a scanning electron microscope (SEM) is used to photograph a range of 10 mm×10 mm. The area fraction of the microstructure is determined by analyzing the photographed image using an image analyzer. Since the area fraction corresponds to the volume fraction when the anisotropy of the microstructure is small, the area fraction is defined as the volume fraction in the present invention.
In any case, each structure was determined as follows when determining the fraction of the microstructure. The steel material was mirror-polished, nital-etched to expose the structure, and observed with an SEM at a magnification of 500 to 3000 times. Ferrite is a structure that is isotropically grown and does not contain carbide, and the inside of the grain looks black. Pearlite is observed as a structure in which ferrite (white) and carbide (black) look like striped patterns (stripes). Bainite was defined as a structure having a lath-like ferrite structure grown elongated and containing carbides having an equivalent circle diameter of 0.05 μm or more. Martensite was defined as a structure having an elongated lath-like structure similar to bainite and containing carbides having an equivalent circle diameter of 0.05 μm or less. Note that the carbide looks like black dots. Austenite is defined as a non-carbide structure with an equivalent circle diameter of 0.50 μm or more, which exists between bainite or martensite structures.
なお、フェライトと加工フェライトは、SEMでの区別が困難である。そこで、電子線反射回折(Electron Backscatter Diffraction Patterns:EBSD)法を用いた。より詳細には、まず、鋼板から試験片を採取し、研磨し、圧延方向に平行な面(板厚1/4位置の面)が観察面となるように、コロイダルシリカ溶液を用いて、試験片を再度研磨した。その後、EBSD法(電子線の加速電圧:20keV、測定間隔:0.1μmステップ)によって、試験片の観察面における500μm×500μmの領域を、5箇所測定した。フェライトの面積分率は、局所方位差平均(Grain Average Misorientation:GAM)が1.0未満の領域として算出した。 Note that it is difficult to distinguish between ferrite and deformed ferrite by SEM. Then, the electron beam reflection diffraction (Electron Backscatter Diffraction Patterns: EBSD) method was used. More specifically, first, a test piece is taken from the steel plate, polished, and a colloidal silica solution is used so that the surface parallel to the rolling direction (surface at the position of 1/4 of the plate thickness) is the observation surface. The pieces were polished again. After that, by the EBSD method (electron beam acceleration voltage: 20 keV, measurement interval: 0.1 μm step), five 500 μm×500 μm regions on the observation surface of the test piece were measured. The area fraction of ferrite was calculated as a region where the grain average misorientation (GAM) was less than 1.0.
[フェライトの平均粒径が5μm以上20μm以下]
本発明におけるフェライトは、低温での靭性を向上させるため、平均粒径を20μm以下とする。一方で、フェライト粒径が著しく細かい場合、降伏強度(YS)がかえって上昇するため、フェライトの平均粒径を5μm以上とする。低温靭性の向上のためには、フェライトの平均粒径を15μm以下とすることが好ましく、10μm以下とすることがさらに好ましい。[Average grain size of ferrite is 5 μm or more and 20 μm or less]
The ferrite in the present invention has an average grain size of 20 μm or less in order to improve toughness at low temperatures. On the other hand, if the grain size of the ferrite is extremely small, the yield strength (YS) rather increases, so the average grain size of the ferrite should be 5 μm or more. In order to improve low-temperature toughness, the average grain size of ferrite is preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less.
一方、残部組織としては、その種類は特に限定されないが、加工フェライト、オーステナイト、ベイナイト、マルテンサイトなどの組織が混在してよいが、それらの合計体積分率は10%未満とする。残部組織における各組織の分率はとくに限定する必要はないが、靭性の観点からはフェライトやパーライトと硬度差が大きいミクロ組織であるマルテンサイトは避けた方が好ましいため、残部組織は加工フェライトもしくはベイナイトであることが好ましい。 On the other hand, the residual structure is not particularly limited in type, but structures such as deformed ferrite, austenite, bainite, and martensite may be mixed, but the total volume fraction thereof should be less than 10%. The fraction of each structure in the residual structure does not need to be particularly limited, but from the viewpoint of toughness, it is preferable to avoid martensite, which is a microstructure with a large hardness difference from ferrite and pearlite. Bainite is preferred.
[フェライトの平均粒径の測定方法]
フェライトの粒径の測定には、結晶粒界として一般に認識されている大傾角粒界の閾値である15°を用い、結晶方位差が15°以上の粒界に固囲まれた領域を可視化することにより、フェライトの面積平均(Area fraction average)を算出した。算出には、TSL社製のOIM Analysisソフトウェアを使用した。求めたフェライトの面積平均粒径を、フェライトの平均粒径とした。[Method for measuring average grain size of ferrite]
For the measurement of the grain size of ferrite, the threshold value of 15°, which is the threshold value for large-angle grain boundaries that are generally recognized as grain boundaries, is used, and the region tightly surrounded by grain boundaries with a crystal misorientation of 15° or more is visualized. Thus, the area average (Area fraction average) of ferrite was calculated. OIM Analysis software manufactured by TSL was used for the calculation. The obtained area-average grain size of ferrite was used as the average grain size of ferrite.
次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。 Next, the method for manufacturing the steel sheet of the present invention will be described.
上記した成分組成を有する鋼素材を加熱し、熱間圧延を施して熱延鋼板とし、開始温度がAr3変態点以上である冷却を行って鋼板とする。以下、製造条件を詳しく説明する。A steel material having the chemical composition described above is heated and hot-rolled to form a hot-rolled steel sheet, which is then cooled to a starting temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point to form a steel sheet. The manufacturing conditions are described in detail below.
まず、鋼素材の製造条件は、とくに限定する必要はないが、上記した成分組成を有する溶鋼を、転炉等の公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法等の公知の鋳造方法にて、所定寸法のスラブ等の鋼素材とすることが好ましい。なお、造塊-分解圧延法により、所定寸法のスラブ等の鋼素材としても何ら問題はない。 First, the manufacturing conditions of the steel material are not particularly limited, but the molten steel having the above-described chemical composition is melted by a known melting method such as a converter, and is subjected to a known casting method such as a continuous casting method. Therefore, it is preferable to use a steel material such as a slab having a predetermined size. It should be noted that there is no problem in making a steel material such as a slab having a predetermined size by the ingot casting-decomposition rolling method.
得られた鋼素材は、冷却することなく直接熱間圧延するか、あるいは一旦加熱してから熱間圧延する。熱間圧延は、Ar3変態点以上の温度で行い、その後Ar3変態点以上の温度から空冷(放冷)を開始する。The obtained steel material is directly hot rolled without cooling, or once heated and then hot rolled. Hot rolling is performed at a temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point, and then air cooling (standing to cool) is started at a temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point.
(a)鋼素材の加熱温度:950℃以上1250℃以下
鋼素材の加熱温度は特に限定されないが、加熱温度が950℃未満では、加熱温度が低すぎて変形抵抗が高くなり、熱間圧延機への負荷が増大し、熱間圧延が困難になる。一方、1250℃を超える高温になると、酸化が著しくなり、酸化ロスが増大し歩留りが低下する。このようなことから、加熱温度は950℃以上1250℃以下にすることが好ましい。なお、より好ましくは1000℃以上1150℃以下である。(a) Heating temperature of steel material: 950° C. or higher and 1250° C. or lower The heating temperature of the steel material is not particularly limited. The load on the steel increases, and hot rolling becomes difficult. On the other hand, when the temperature exceeds 1250° C., the oxidation becomes significant, the oxidation loss increases, and the yield decreases. For this reason, the heating temperature is preferably 950° C. or higher and 1250° C. or lower. In addition, it is more preferably 1000° C. or higher and 1150° C. or lower.
(b)熱間圧延開始温度:Ar3変態点+200℃以上
上記温度に加熱後、熱間圧延を実施する。
圧延を開始する温度がAr3変態点+200℃未満では、最終製品の板厚13mm未満の鋼板において後述する熱間圧延終了温度:Ar3変態点以上を達成することが困難になる。所望の強度特性を得られない。そのため、圧延開始温度はAr3変態点+200℃以上とする。後述の未再結晶温度領域において圧延を行う時間を確保する観点からは、圧延開始温度はAr3変態点+250℃以上とするのが好ましい。また、圧延開始温度の上限は、通常、上述した鋼素材の加熱温度に従えばよい。
ここで、Ar3変態点は、例えば、次式で求めることが可能である。
Ar3(℃)=910-273×C-74×Mn-57×Ni-16×Cr-9×Mo-5×Cu
ただし、各元素記号は各成分の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。(b) Hot rolling start temperature: Ar 3 transformation point + 200°C or higher After heating to the above temperature, hot rolling is performed.
If the temperature at which rolling is started is less than the Ar 3 transformation point +200°C, it becomes difficult to achieve the hot rolling end temperature: the Ar 3 transformation point or higher, which will be described later, in a steel sheet having a thickness of less than 13 mm as the final product. Desired strength characteristics cannot be obtained. Therefore, the rolling start temperature is set to Ar 3 transformation point +200°C or higher. From the viewpoint of securing the time for rolling in the non-recrystallization temperature range described later, the rolling start temperature is preferably set to the Ar 3 transformation point +250°C or higher. Also, the upper limit of the rolling start temperature should generally follow the above-described heating temperature of the steel material.
Here, the Ar 3 transformation point can be obtained by, for example, the following equation.
Ar 3 (° C.)=910-273×C-74×Mn-57×Ni-16×Cr-9×Mo-5×Cu
However, each element symbol represents the content (% by mass) of each component, and is set to 0 when not contained.
(c)未再結晶温度領域における1パスあたりの圧下率:10%以上かつ累計圧下率:65%以上
未再結晶温度領域(本発明では、鋼素材の板厚1/4の位置における温度がAr3変態点+150℃未満の温度の領域を意味する)において、1パスあたりの圧下率(以下、圧下率/パスとも記載する)が10%未満、または、累積圧下率が65%未満であると、オーステナイトに対する十分な加工の効果が得られない。オーステナイトが十分に加工されないと、後述する空冷(放冷)でフェライトが十分に細粒化せず、所望の低温での靭性が得られない。そのため、未再結晶温度領域において、1パスあたりの圧下率を10%以上かつ累計圧下率を65%以上に規定する。ここで、1パスあたりの圧下率とは、累積圧下率を全パス数で除した値と定義する。フェライトをさらに微細化させ、低温での靭性をさらに向上させるためには、未再結晶温度領域での累積圧下率/パスを15%以上とすることが好ましい。(c) Rolling reduction per pass in the non-recrystallization temperature range: 10% or more and cumulative rolling reduction: 65% or more Ar 3 transformation point + 150 ° C.), the rolling reduction per pass (hereinafter also referred to as rolling reduction / pass) is less than 10%, or the cumulative rolling reduction is less than 65% , a sufficient working effect on austenite cannot be obtained. If the austenite is not worked sufficiently, the ferrite will not be sufficiently finely grained by air cooling (standing to cool), which will be described later, and the desired low temperature toughness will not be obtained. Therefore, in the non-recrystallization temperature range, the rolling reduction per pass is set to 10% or more and the cumulative rolling reduction is set to 65% or more. Here, the rolling reduction per pass is defined as a value obtained by dividing the cumulative rolling reduction by the total number of passes. In order to further refine the ferrite and further improve the toughness at low temperatures, it is preferable to set the cumulative rolling reduction/pass in the non-recrystallization temperature range to 15% or more.
一方、圧延機への負荷が大きくなりすぎることを防止するためには、未再結晶領域での累積圧下率/パスを20%以下とするのが好ましい。 On the other hand, in order to prevent the load on the rolling mill from becoming too large, it is preferable to set the cumulative draft/pass in the non-recrystallized region to 20% or less.
また、未再結晶領域での累積圧下率は、低温での靭性をさらに向上させるために、70%以上とするのが好ましく、75%以上とするのがより好ましい。一方、未再結晶領域での累積圧下率が80%を超えると、圧延機への負荷が大きくなりすぎるため、未再結晶領域での累積圧下率は80%以下とするのが好ましい。 In addition, the cumulative rolling reduction in the non-recrystallized region is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, in order to further improve toughness at low temperatures. On the other hand, if the cumulative rolling reduction in the non-recrystallized region exceeds 80%, the load on the rolling mill becomes too large, so the cumulative rolling reduction in the non-recrystallized region is preferably 80% or less.
(d)圧延終了温度:Ar3変態点以上
熱間圧延工程は、Ar3変態点(℃)以上の温度で終了する必要がある。熱間圧延に際して温度がAr3変態点(℃)未満となると、鋼中に多量のフェライトが生成し、加工フェライトが生成するため、その結果、降伏強度(YS)が上昇する。さらに、低温ほど変形抵抗が増加するため、熱間圧延機への負荷が大きくなるといった問題が生じる。(d) Rolling End Temperature: Ar 3 Transformation Point or Higher The hot rolling process must be completed at a temperature higher than the Ar 3 transformation point (° C.). When the temperature is lower than the Ar 3 transformation point (° C.) during hot rolling, a large amount of ferrite is formed in the steel, and deformed ferrite is formed, resulting in an increase in yield strength (YS). Furthermore, since the deformation resistance increases as the temperature decreases, there arises a problem that the load on the hot rolling mill increases.
(e)冷却開始温度:Ar3変態点以上
次に、熱間圧延後の鋼板に、Ar3変態点以上から冷却を行う。冷却開始温度がAr3変態点以下の場合、鋼板表層部にフェライトが生成し、強度差が大きいマルテンサイト組織あるいはベイナイト組織と共存することになり、その結果、靭性が低下する。そのため、冷却開始温度はAr3変態点以上とする。(e) Cooling start temperature: Ar 3 transformation point or higher Next, the hot-rolled steel sheet is cooled from the Ar 3 transformation point or higher. When the cooling start temperature is lower than the Ar 3 transformation point, ferrite is generated in the surface layer of the steel sheet and coexists with the martensite or bainite structure having a large difference in strength, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the cooling start temperature should be the Ar 3 transformation point or higher.
(f)冷却方法:空冷
熱間圧延後、室温まで空冷(放冷)する。これによって、所定のミクロ組織を生成させる。この時、水冷などの冷却を行うと、所定のミクロ組織が得られず、目的とした強度特性を満足できないばかりか、鋼板にひずみが生じ、鋼板表面に圧延方向に沿って2mの長尺を当てた際の、鋼板表面と前記長尺との隙間の最大値が14mm以下である平坦度の良い鋼板を得ることができない。(f) Cooling method: air cooling After hot rolling, air cooling (standing to cool) to room temperature is performed. This produces a predetermined microstructure. At this time, if cooling such as water cooling is performed, a predetermined microstructure cannot be obtained, and the desired strength characteristics cannot be satisfied. It is not possible to obtain a steel plate with good flatness in which the maximum value of the gap between the steel plate surface and the long length is 14 mm or less when they are brought into contact with each other.
空冷(放冷)した場合、冷却速度は、板厚1/4の位置において1.0℃/s~5.0℃/sとなる。なお、水冷を行った場合は、50℃/s以上となる。
上記した成分組成を有する鋼素材を、上記した製造方法に従って製造することによって、上記した組織を有する鋼板を得ることができる。かくして得られる鋼板は優れた強度特性と靭性と平坦度をそなえ、大入熱溶接に好適である。冷却速度は、(700(℃)-500(℃))/700℃から500℃までの冷却時間(s)により算出できる。なお、冷却終了温度は室温(特に限定されないが、例えば、-5~50℃)である。In the case of air cooling (standing to cool), the cooling rate is 1.0° C./s to 5.0° C./s at the position of 1/4 of the plate thickness. In addition, when water cooling is performed, it becomes 50 degrees C/s or more.
A steel sheet having the above-described structure can be obtained by manufacturing a steel material having the above-described chemical composition according to the above-described manufacturing method. The steel plate thus obtained has excellent strength characteristics, toughness and flatness, and is suitable for high heat input welding. The cooling rate can be calculated by (700 (°C) - 500 (°C))/cooling time (s) from 700°C to 500°C. The cooling end temperature is room temperature (not particularly limited, but for example -5 to 50°C).
表1に示す成分組成の溶鋼を溶製し、鋼素材(スラブ)とした。これら鋼素材(スラブ)に対し、表2に示す条件の熱間圧延を施した。なお、表1の(1)式の列の値は、式(1)の中辺にTiとNの含有量の値を代入して計算した値である。 Molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted and used as a steel material (slab). These steel materials (slabs) were subjected to hot rolling under the conditions shown in Table 2. The values in the column of formula (1) in Table 1 are values calculated by substituting the content values of Ti and N into the middle side of formula (1).
得られた鋼板について、化学成分、強度特性、ミクロ組織、母材の靭性および平坦度の評価を実施した。さらに、得られた鋼板に対して下記サブマージアーク溶接を行い、HAZ靭性の評価を実施した。 The obtained steel sheets were evaluated for chemical composition, strength characteristics, microstructure, toughness of the base material and flatness. Further, the obtained steel sheets were subjected to submerged arc welding as described below, and HAZ toughness was evaluated.
[強度特性]
各鋼板の全厚から、圧延方向に直角の方向にJIS Z 2201の1B号試験片を採取して、JIS Z 2241の要領で引張試験を行い、降伏強度YS(降伏点があるときは降伏点YP、ないときは0.2%耐力σ0.2)および引張強度(TS)を測定した。[Strength characteristics]
From the full thickness of each steel plate, a JIS Z 2201 No. 1B test piece is taken in the direction perpendicular to the rolling direction, a tensile test is performed according to JIS Z 2241, and the yield strength YS (if there is a yield point, the yield point YP, 0.2% proof stress σ 0.2 when absent) and tensile strength (TS) were measured.
そして、降伏強度:440MPa以下のものを、耐アンモニア応力腐食割れ性に優れた鋼板とし、引張強度が490MPa以上のものを引張強度に優れた鋼板と評価した。なお
、降伏強度YSは、耐アンモニア応力腐食割れ性と密接に関係し、液化ガスばら積み船の構造部材として、IMOガスコードや船級規則にて、耐アンモニア応力腐食割れの危険性を最小限にするため降伏点を440MPa以下と規定されており、YS440MPa以下
のものを耐アンモニア応力腐食割れ性に優れた鋼板と判定した。A yield strength of 440 MPa or less was evaluated as a steel sheet excellent in ammonia stress corrosion cracking resistance, and a tensile strength of 490 MPa or more was evaluated as a steel sheet excellent in tensile strength. Yield strength YS is closely related to ammonia stress corrosion cracking resistance, and as a structural member of a liquefied gas bulk carrier, the risk of ammonia stress corrosion cracking resistance is minimized according to the IMO gas code and ship classification regulations. Therefore, the yield point is defined as 440 MPa or less, and steel sheets with YS of 440 MPa or less were judged to be excellent in ammonia stress corrosion cracking resistance.
[靭性]
また鋼板母材の低温靭性について、各鋼板の表面側から1mm削った部位から、圧延方向にJIS Z 2202のVノッチ試験片を採取して、JIS Z 2242の要領でシャルピー衝撃試験を行い、-55℃における吸収エネルギーを測定した。[Toughness]
In addition, regarding the low-temperature toughness of the steel plate base material, a JIS Z 2202 V-notch test piece was taken in the rolling direction from a portion cut 1 mm from the surface side of each steel plate, and a Charpy impact test was performed in accordance with JIS Z 2242. The absorbed energy at 55°C was measured.
[平坦度]
各鋼板の表面に圧延方向に沿って2m(2000mm)の長尺を当てた際の、鋼板表面と長尺との隙間をスキミゲージで測定し、最大値を求めた。当該測定は、鋼板の幅方向中央部と両端の計3箇所において行い、3つの最大値の平均値(各箇所の最大値の和/3)を評価した。上記の評価において、長尺はステンレス製の長尺定規とし、スキマゲージ(スキミゲージ)は炭素工具鋼(SK5)製のものを用いた、対象とする鋼板は長手方向で3m以上の長さとした。[Flatness]
A gap of 2 m (2000 mm) was applied to the surface of each steel plate along the rolling direction, and the gap between the surface of the steel plate and the long length was measured with a skimming gauge to determine the maximum value. The measurement was performed at a total of three locations, the central portion in the width direction and both ends of the steel plate, and the average value of the three maximum values (the sum of the maximum values at each location/3) was evaluated. In the above evaluation, the long ruler was made of stainless steel, the gap gauge (skimmer gauge) was made of carbon tool steel (SK5), and the target steel plate had a length of 3 m or more in the longitudinal direction.
[サブマージアーク溶接]
さらに、当該鋼板それぞれから採取した継手用試験板に、角度50°のV開先加工を施し、市販の低温用鋼用溶接用ワイヤを使用して溶接入熱60kJ/cmのサブマージアーク溶接を行い、大入熱溶接による継手を作製した。溶接時の電流は900A、電圧は28V、溶接速度は25cm/minで実施した。得られた継手を用いて、降伏強度および靭
性を測定した。[Submerged arc welding]
Furthermore, joint test plates sampled from each of the steel plates were subjected to V-groove processing at an angle of 50°, and submerged arc welding was performed using a commercially available low-temperature steel welding wire with a welding heat input of 60 kJ/cm. , joints were produced by high heat input welding. The welding current was 900 A, the voltage was 28 V, and the welding speed was 25 cm/min. Yield strength and toughness were measured using the obtained joints.
[HAZ靭性]
大入熱溶接により得られた継手の表面から深さ1mmを試験片表層とし、溶接金属とHAZの境界であるFL(溶融線、Fusion Line)が切欠位置に含まれるようにNK U4号衝撃試験片を採取した。採取した試験片について、試験温度-55℃でシャルピー衝撃試験を実施し、同一条件で実施した試験片3本の吸収エネルギーの平均値vE-55℃(単位:J)を、HAZ靭性として求めた。
かくして得られた評価結果を表2に併記する。[HAZ toughness]
A 1 mm depth from the surface of the joint obtained by high heat input welding is used as the surface layer of the test piece, and FL (fusion line, fusion line), which is the boundary between the weld metal and HAZ, is included in the notch position. took a piece. A Charpy impact test was performed on the sampled test pieces at a test temperature of -55 ° C., and the average value vE-55 ° C. (unit: J) of the absorbed energy of three test pieces performed under the same conditions was obtained as the HAZ toughness. .
The evaluation results thus obtained are also shown in Table 2.
表1および表2から分かるように、発明例はいずれも、440MPa以下の降伏強度YSと490MPa以上の引張強度TSをもち、鋼板母材およびHAZの-55℃における吸収エネルギーが100J以上、かつ平坦度が14mm/2000mm以下である、低温靭性および耐アンモニア応力腐食割れ性に優れた平坦度の高い鋼板が得られた。 As can be seen from Tables 1 and 2, all of the invention examples have a yield strength YS of 440 MPa or less and a tensile strength TS of 490 MPa or more, the absorbed energy of the steel plate base material and HAZ at -55 ° C. is 100 J or more, and the flat A steel sheet with a flatness of 14 mm/2000 mm or less, excellent low-temperature toughness and resistance to ammonia stress corrosion cracking, and high flatness was obtained.
一方、比較例に相当する鋼板No.3、4、5、6、7は、板厚1/4のミクロ組織あるいは板厚が発明例と異なっており、降伏強度YS、引張強度TS、低温での母材の靱性、あるいは平坦度が発明例に比較して劣っている。また、比較例に相当する鋼板No.19では、炭素量が低く引張強度TSが発明例と比較して劣っている。鋼板No.20では、炭素量が高く、降伏強度YSが発明例と比較して高く、耐アンモニア応力腐食割れ性に劣っており、HAZ靭性も劣っている。鋼板No.21~37は、種々の元素の添加量およびTiとNにかかる規定並びにCeqのいずれかが本発明で規定する上限または下限を外れており、母材の強度特性、母材の靭性またはHAZの靱性のいずれかに劣っている。 On the other hand, steel plate No. 1 corresponding to the comparative example. 3, 4, 5, 6, and 7 differ from the invention examples in the microstructure or plate thickness of 1/4 of the plate thickness, and the yield strength YS, tensile strength TS, toughness of the base material at low temperature, or flatness are different. It is inferior to the invention examples. In addition, the steel plate No. corresponding to the comparative example. In No. 19, the carbon content is low and the tensile strength TS is inferior to the invention examples. Steel plate no. In No. 20, the carbon content is high, the yield strength YS is high compared to the invention examples, the ammonia stress corrosion cracking resistance is inferior, and the HAZ toughness is also inferior. Steel plate no. In Nos. 21 to 37, any of the amount of addition of various elements, the stipulations for Ti and N, and Ceq are outside the upper or lower limits stipulated in the present invention, and the strength characteristics of the base material, the toughness of the base material, or the HAZ Inferior to either toughness.
Claims (5)
C:0.060%以上0.090%以下、
Si:0.02%以上0.10%以下、
Mn:1.200%以上1.800%以下、
P:0.010%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.020%以上0.100%以下、
O:0.0100%以下、
Ti:0.010%以上0.031%以下、
N:0.0038%以上0.0100%以下
を含有し、
さらに、TiおよびNを、TiとNの比であるTi/Nが2.00以上4.00以下、かつ以下の(1)式を満足する範囲で含有し、
さらに、以下の(2)式で定義される炭素当量Ceqが0.340以上0.390以下であり、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板表面から板厚方向に1/4の位置におけるフェライトとパーライトの体積分率の合計が90%以上であり、前記フェライトの平均粒径が5μm以上20μm以下である、ミクロ組織を有し、
降伏強度が440MPa以下かつ引張強度が490MPa以上であり、
鋼板表面に圧延方向に沿って2mの長尺を当てた際の、前記鋼板表面と前記長尺との隙間の最大値が14mm以下であり、
板厚13mm未満である鋼板。
169≦5158×Ti+25563×N≦360・・・(1)
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5・・・(2)
ただし、各元素記号は各成分の含有量(質量%)を表し、含有しない場合は0とする。 in % by mass,
C: 0.060% or more and 0.090% or less,
Si: 0.02% or more and 0.10% or less,
Mn: 1.200% or more and 1.800% or less,
P: 0.010% or less,
S: 0.010% or less,
Al: 0.020% or more and 0.100% or less,
O: 0.0100% or less,
Ti: 0.010% or more and 0.031% or less,
N: 0.0038% or more and 0.0100% or less,
Furthermore, Ti and N are contained in a range where Ti/N, which is the ratio of Ti and N, is 2.00 or more and 4.00 or less and satisfies the following formula (1),
Furthermore, the carbon equivalent Ceq defined by the following formula (2) is 0.340 or more and 0.390 or less,
Having a component composition in which the balance is Fe and unavoidable impurities,
The total volume fraction of ferrite and pearlite at a position 1/4 from the steel plate surface in the plate thickness direction is 90% or more, and the average grain size of the ferrite is 5 μm or more and 20 μm or less, having a microstructure,
Yield strength is 440 MPa or less and tensile strength is 490 MPa or more,
The maximum value of the gap between the steel plate surface and the long length when the long length of 2 m is applied to the steel plate surface along the rolling direction is 14 mm or less,
A steel plate having a thickness of less than 13 mm.
169≦5158×Ti+25563×N≦360 (1)
Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 (2)
However, each element symbol represents the content (% by mass) of each component, and is set to 0 when not contained.
Cu:0.010%以上1.000%以下、
Ni:0.010%以上1.000%以下、
Cr:0.010%以上0.500%以下、
Mo:0.010%以上0.500%以下、
V:0.010%以上0.500%以下、
W:0.01%以上0.50%以下、
Co:0.01%以上0.50%以下、
Nb:0.005%以上0.050%以下、
B:0.0001%以上0.0100%以下、のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1に記載の鋼板。 The component composition further comprises, in mass %,
Cu: 0.010% or more and 1.000% or less,
Ni: 0.010% or more and 1.000% or less,
Cr: 0.010% or more and 0.500% or less,
Mo: 0.010% or more and 0.500% or less,
V: 0.010% or more and 0.500% or less,
W: 0.01% or more and 0.50% or less,
Co: 0.01% or more and 0.50% or less,
Nb: 0.005% or more and 0.050% or less,
The steel sheet according to claim 1, containing one or more selected from B: 0.0001% or more and 0.0100% or less.
Ca:0.0005%以上0.0100%以下、
Mg:0.0005%以上0.0100%以下および
REM:0.0005%以上0.0200%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1または2に記載の鋼板。 The component composition further comprises, in mass %,
Ca: 0.0005% or more and 0.0100% or less,
The steel sheet according to claim 1 or 2, containing one or more selected from Mg: 0.0005% or more and 0.0100% or less and REM: 0.0005% or more and 0.0200% or less.
鋼素材を、950℃以上1250℃以下の温度に加熱し、更に、圧延開始温度をAr3変態点+200℃以上とし、未再結晶温度領域における1パスあたりの圧下率を10%以上かつ累計圧下率65%以上とし、圧延終了温度をAr3変態点以上とした熱間圧延を施した後、空冷する鋼板の製造方法。 A method for manufacturing a steel plate according to claim 1 or 2 ,
The steel material is heated to a temperature of 950° C. or more and 1250° C. or less, the rolling start temperature is set to Ar 3 transformation point + 200° C. or more, and the rolling reduction rate per pass in the non-recrystallization temperature region is 10% or more and the cumulative rolling reduction. A method for producing a steel sheet, comprising hot rolling with a ratio of 65% or more and a rolling end temperature of Ar 3 transformation point or higher, followed by air cooling.
鋼素材を、950℃以上1250℃以下の温度に加熱し、更に、圧延開始温度をAr The steel material is heated to a temperature of 950° C. or more and 1250° C. or less, and the rolling start temperature is set to Ar 33 変態点+200℃以上とし、未再結晶温度領域における1パスあたりの圧下率を10%以上かつ累計圧下率65%以上とし、圧延終了温度をArThe transformation point is +200° C. or higher, the rolling reduction per pass in the non-recrystallization temperature range is 10% or higher and the cumulative rolling reduction is 65% or higher, and the rolling end temperature is Ar. 33 変態点以上とした熱間圧延を施した後、空冷する鋼板の製造方法。A method for producing a steel sheet, comprising hot rolling to a temperature higher than the transformation point, followed by air cooling.
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