JP7468814B1 - High strength extra thick steel plate and its manufacturing method - Google Patents
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
高強度極厚鋼板およびその製造方法を提供する。本発明の高強度極厚鋼板は、特定の成分組成を有し、板厚1/2位置における圧延面での(211)面のX線強度比が1.60以上である集合組織を有し、面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織であり、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下であり、かつ、鋼板1/2位置に残存する最大ポロシティの円相当径:200μm以下である、板厚1/2位置における鋼組織を有し、板厚が100mm超であり、板厚1/2位置における降伏強度が390MPa以上であり、板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度がvTrs≦-100℃であり、かつ、Kca(-10℃)の値が8400N/mm3/2以上である。The present invention provides a high-strength extra thick steel plate and a manufacturing method thereof. The high-strength extra thick steel plate of the present invention has a specific component composition, a texture in which the X-ray intensity ratio of the (211) plane on the rolled surface at the 1/2 position of the plate thickness is 1.60 or more, a mixed texture consisting of 80 to 100% bainite phase and 0 to 20% ferrite phase in terms of area fraction, an average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 20 μm or less, and a circle equivalent diameter of the maximum porosity remaining at the 1/2 position of the steel plate is 200 μm or less, the plate thickness is more than 100 mm, the yield strength at the 1/2 position of the plate thickness is 390 MPa or more, the Charpy fracture appearance transition temperature at the 1/2 position of the plate thickness is vTrs≦−100° C., and the value of Kca(−10° C.) is 8400 N/mm3/2 or more.
Description
本発明は、例えば船舶、海洋構造物、低温貯蔵タンク、建築構造物および土木構造物等の大型構造物に使用される板厚が100mm超えの高強度極厚鋼板であり、脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度極厚鋼板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a high-strength, extra-thick steel plate having a thickness of more than 100 mm and used in large structures such as ships, marine structures, low-temperature storage tanks, architectural structures, and civil engineering structures, and which has excellent brittle crack propagation arrest properties, and to a method for manufacturing the same.
船舶、海洋構造物、低温貯蔵タンク、建築構造物および土木構造物等の大型構造物は、脆性破壊に伴う事故が起きた場合に社会経済および環境に及ぼす影響が大きい。そのため、大型構造物には安全性の向上が常に求められている。大型構造物に使用される鋼材には、特に、使用温度における靭性および強度、並びに、脆性亀裂が伝播することを防止する脆性亀裂伝播停止特性(アレスト性能)が高いレベルで要求されている。 Large structures such as ships, marine structures, low-temperature storage tanks, architectural structures, and civil engineering structures have a large impact on society, the economy, and the environment if an accident involving brittle fracture occurs. For this reason, there is a constant demand for improving the safety of large structures. Steel materials used in large structures are required to have high levels of toughness and strength at operating temperatures, as well as brittle crack propagation arrestability (arrest performance) that prevents the propagation of brittle cracks.
コンテナ船およびバルクキャリアー等の船舶は、一般的な甲板を設けずにハッチカバー上にまで積荷を積載して、大きな荷重のかかる波を受けながら海洋を走行するので、構造上および使用上の理由から、繰り返し大きな曲げ応力を受ける。そのため、船体外板には、この曲げ応力に耐え得る高強度かつ厚肉な鋼板を使用することが常である。近年では、船体の大型化に伴って、使用される鋼板の高強度厚肉化が一層進んでいる。 Ships such as container ships and bulk carriers do not have conventional decks, and are loaded even onto hatch covers as they travel on the ocean, subjecting them to waves carrying heavy loads. For structural and operational reasons, they are repeatedly subjected to large bending stresses. For this reason, it is customary to use high-strength, thick steel plates for the hull that can withstand this bending stress. In recent years, as ships have become larger, the steel plates used have become even stronger and thicker.
一般に、鋼板は高強度または厚肉となるほど、脆性亀裂伝播停止特性に劣る傾向がある。このため、近年のコンテナ船等に使用される鋼板の高強度厚肉化に際し、要求される脆性亀裂伝播停止特性を満たすことが難しくなっている。In general, the higher the strength or thickness of a steel plate, the worse its brittle crack arrestability tends to be. For this reason, it has become difficult to meet the required brittle crack arrestability when steel plates used in container ships and other vessels are made stronger and thicker in recent years.
鋼材の脆性亀裂伝播停止特性を向上させる手段として、従来から、鋼中のNi含有量を増加させる方法が知られている。例えば、極低温下での脆性亀裂伝播停止特性が要求される液化天然ガス(LNG)の貯槽タンクにおいては、9%Ni鋼が商業規模で使用されている。しかし、鋼中Ni量の増加は、製造コストの大幅な上昇を余儀なくさせるため、LNG貯槽タンク以外の用途には適用が難しい。 Increasing the Ni content in steel has been known as a means of improving the brittle crack arrestability of steel materials. For example, 9% Ni steel is used on a commercial scale in liquefied natural gas (LNG) storage tanks, which require brittle crack arrestability at extremely low temperatures. However, an increase in the Ni content in steel necessitates a significant increase in manufacturing costs, making it difficult to apply to applications other than LNG storage tanks.
他方、LNGのような極低温下にまで至らない、例えば、船舶やラインパイプに使用される、板厚が50mm未満の比較的薄手の鋼材に対しては、TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)法により細粒化を図り、低温靭性を向上させる。これにより、優れた脆性亀裂伝播停止特性を付与することができる。On the other hand, for relatively thin steel materials with a plate thickness of less than 50 mm, such as those used in ships and line pipes that do not reach the extremely low temperatures of LNG, the Thermo-Mechanical Control Process (TMCP) method is used to refine the grains and improve low-temperature toughness. This can provide excellent brittle crack propagation arrest properties.
例えば、特許文献1には、ミクロ組織がフェライトおよびベイナイトの混合組織であり、または、フェライト、パーライトおよびベイナイトの混合組織であり、かつ、板厚中心部における平均結晶粒径を5~20μmに制御することで靭性を向上させることにより、脆性亀裂伝播停止特性を高める技術が開示されている。For example, Patent Document 1 discloses a technology for enhancing brittle crack propagation arrestability by improving toughness through a microstructure that is a mixed structure of ferrite and bainite, or a mixed structure of ferrite, pearlite and bainite, and by controlling the average crystal grain size in the center of the plate thickness to 5 to 20 μm.
また、合金コストを上昇させることなく、脆性亀裂伝播停止特性を向上させるために、鋼材の表層部の組織を超微細化する技術が、例えば特許文献2および特許文献3に開示されている。In addition, in order to improve the brittle crack propagation arrestability without increasing the alloy cost, a technique for ultra-fine-graining the structure of the surface layer of the steel is disclosed, for example, in Patent Document 2 and Patent Document 3.
特許文献2では、脆性亀裂が伝播する際に鋼材表層部に発生するシアリップ(すなわち塑性変形領域)が、脆性亀裂伝播停止特性の向上に効果があることに着目している。シアリップ部分の結晶粒を微細化させることによって、伝播する脆性亀裂が有する伝播エネルギーを該結晶粒で吸収することが特許文献2に開示されている。また、特許文献2では、製造方法として、熱間圧延後の制御冷却によって表層部分をAr3変態点以下の温度に冷却した後、制御冷却を停止して表層部分をAr3変態点以上の温度に復熱させる工程を1回以上繰り返して行う。この工程で鋼材に圧下を加えることにより、繰り返し変態を生じさせ、または加工再結晶させることで、表層部分に超微細なフェライト組織またはベイナイト組織を生成させることが、特許文献2に開示されている。 In Patent Document 2, attention is paid to the fact that a shear lip (i.e., a plastic deformation region) that occurs in the surface layer of a steel material when a brittle crack propagates is effective in improving the brittle crack propagation arrest property. Patent Document 2 discloses that the crystal grains in the shear lip portion are refined so that the propagation energy of the propagating brittle crack is absorbed by the crystal grains. In addition, Patent Document 2 discloses a manufacturing method in which a process is repeated one or more times to cool the surface layer portion to a temperature below the Ar3 transformation point by controlled cooling after hot rolling, and then stop the controlled cooling and reheat the surface layer portion to a temperature above the Ar3 transformation point. Patent Document 2 discloses that in this process, a roll reduction is applied to the steel material to repeatedly cause transformation or work recrystallization, thereby generating an ultrafine ferrite structure or bainite structure in the surface layer portion.
特許文献3には、フェライト-パーライトを主体のミクロ組織とする鋼材において脆性亀裂伝播停止特性を向上させるために、鋼材の両表面部を、円相当粒径:5μm以下かつアスペクト比:2以上のフェライト粒を有するフェライト組織を50面積%以上有する層で構成しつつ、フェライト粒径のバラツキを抑えることを開示している。このバラツキを抑える方法として、仕上げ圧延中の1パス当りの最大圧下率を12%以下とすることで局所的な再結晶現象を抑制することが、特許文献3に開示されている。 Patent Document 3 discloses that in order to improve the brittle crack propagation arrestability of a steel material having a microstructure mainly composed of ferrite-pearlite, both surface portions of the steel material are constituted by layers having a ferrite structure with ferrite grains having a circle equivalent grain size of 5 μm or less and an aspect ratio of 2 or more at 50% or more by area, while suppressing the variation in ferrite grain size. As a method for suppressing this variation, Patent Document 3 discloses that the maximum reduction rate per pass during finish rolling is set to 12% or less to suppress local recrystallization.
また、制御圧延において、変態したフェライトに圧下を加えて集合組織を発達させることにより、脆性き裂伝播停止特性を向上させる方法も知られている。例えば、特許文献4および特許文献5の技術が挙げられる。In addition, a method is also known in which the brittle crack propagation arrestability is improved by applying a reduction to the transformed ferrite in controlled rolling to develop the texture. For example, the techniques of Patent Document 4 and Patent Document 5 can be mentioned.
特許文献4では、有効結晶粒の平均円相当径が、厚鋼板の表層部では25μm以下、かつ板厚中心部では35μm以下であり、また、圧延面、圧延方向に対する集合組織強度比が、厚鋼板の表層部では、
I{001}<110>+I{112}<110>+I{332}<113>>5、
I{110}<001>+I{110}<110>+I{001}<010>≦3
を満足し、かつ板厚中心部では、
I{001}<110>+I{112}<110>+I{332}<113>≧3.5
を満足するように集合組織を制御する。これにより脆性亀裂伝播停止特性を高める技術が、特許文献4に開示されている。
In Patent Document 4, the average equivalent circle diameter of effective crystal grains is 25 μm or less in the surface layer portion of a thick steel plate and 35 μm or less in the center portion of the plate thickness, and the texture intensity ratio with respect to the rolling surface and rolling direction is as follows:
I{001}<110>+I{112}<110>+I{332}<113>>5,
I{110}<001>+I{110}<110>+I{001}<010>≦3
and at the center of the plate thickness,
I{001}<110>+I{112}<110>+I{332}<113>≧3.5
The texture is controlled so as to satisfy the following: Patent Document 4 discloses a technique for improving the brittle crack propagation arrestability by controlling the texture so as to satisfy the following:
特許文献5では、鋼板の表裏面から板厚方向に25%までの表裏層部とそれ以外の板厚中心部との三層に分け、該表裏層部で、板厚の5%以上25%以下の領域において圧延面と平行な(100)X線面強度比が1.5以上2.0未満の集合組織を有し、該板厚中心部において圧延面と平行な(111)または/および(211)X線面強度比が2.0以上の集合組織を有するように制御する。これにより、脆性亀裂伝播停止特性を高める技術が、特許文献5に開示されている。In Patent Document 5, the steel plate is divided into three layers: a front and back layer portion extending from the front and back sides in the thickness direction up to 25% and the remaining central portion of the plate thickness; the front and back layer portion has a texture in which the (100) X-ray plane intensity ratio parallel to the rolling surface is 1.5 or more and less than 2.0 in an area of 5% to 25% of the plate thickness, and the central portion of the plate thickness has a texture in which the (111) and/or (211) X-ray plane intensity ratio parallel to the rolling surface is 2.0 or more. This technology for improving brittle crack propagation arrestability is disclosed in Patent Document 5.
しかしながら、特許文献2、3に記載の技術は、鋼材表層部のみを一旦冷却した後に復熱させ、かつ復熱中に加工を加えることによって、特定の組織を得るものである。そのため、実生産規模では制御が容易でなく、圧延設備および冷却設備への負荷が大きい問題がある。However, the technologies described in Patent Documents 2 and 3 involve cooling only the surface layer of the steel material, then reheating it, and processing it during reheating to obtain a specific structure. This makes it difficult to control on an actual production scale, and places a large load on the rolling and cooling equipment.
また、特許文献1~5に記載の技術は、いずれも、製造条件や開示されている実験データを考慮すると、板厚80mm程度の鋼板および鋼材が主な対象であり、100mm超の極厚鋼板に各技術を適用する際に所定の特性が得られるかは不明である。また、船体構造において要求される、板厚方向の亀裂伝播停止特性を得られるかも不明である。しかし、100mm超の極厚鋼板では、板厚80mm程度の鋼板に比べて、亀裂伝播停止に必要となる特性は高くなることが予見される。 In addition, taking into account the manufacturing conditions and the disclosed experimental data, the technologies described in Patent Documents 1 to 5 are primarily intended for steel plates and steel materials with a plate thickness of about 80 mm, and it is unclear whether the specified characteristics can be obtained when each technology is applied to extra-thick steel plates over 100 mm. It is also unclear whether the crack propagation stopping characteristics in the plate thickness direction required for hull structures can be obtained. However, it is predicted that the characteristics required to stop crack propagation will be higher for extra-thick steel plates over 100 mm compared to steel plates with a plate thickness of about 80 mm.
そして、船体の剛性を保持しつつ脆性き裂伝播停止特性を向上させるため、100mm超の極厚鋼板であっても、高強度および優れた靭性を兼ね備えることも要求される。 In order to improve brittle crack propagation arrest characteristics while maintaining the rigidity of the hull, even extremely thick steel plates over 100 mm are required to combine high strength and excellent toughness.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、板厚が100mmを超える場合であっても、靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れた高強度極厚鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a high-strength extra-thick steel plate and a manufacturing method thereof that have excellent toughness and brittle crack propagation arrest properties even when the plate thickness exceeds 100 mm.
ここで、本発明における「高強度」とは、高強度極厚鋼板の板厚1/2位置における降伏強度(YS)が390MPa以上であることを指す。本発明における「靭性に優れた」とは、高強度極厚鋼板の板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度がvTrs≦-100℃であることを指す。本発明における「脆性き裂伝播停止特性(アレスト特性)に優れた」とは、-10℃でのKca値(以下、Kca(-10℃)の値(N/mm3/2)とも記す)が8400N/mm3/2以上であることを指す。
なお、降伏強度、vTrsおよびKca値は、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
Here, "high strength" in the present invention refers to a yield strength (YS) of 390 MPa or more at 1/2 the plate thickness position of a high-strength extra thick steel plate. "Excellent toughness" in the present invention refers to a Charpy fracture transition temperature of vTrs≦-100°C at 1/2 the plate thickness position of a high-strength extra thick steel plate. "Excellent brittle crack propagation arrestability (arrestability)" in the present invention refers to a Kca value at -10°C (hereinafter also referred to as Kca(-10°C) value (N/mm3 /2 )) of 8400 N/mm3 /2 or more.
The yield strength, vTrs and Kca values can be measured by the methods described in the Examples below.
本発明者らは、上記課題を解決するために、板厚が100mm超でも、強度を確保しつつ優れた靭性および脆性き裂伝播停止特性を有する高強度極厚鋼板、および当該鋼板を安定して得る製造方法について、鋭意研究を重ねた。その結果、以下の知見を得た。In order to solve the above problems, the inventors have conducted extensive research into high-strength, extra-thick steel plates that have excellent toughness and brittle crack propagation arrest properties while maintaining strength even when the plate thickness is over 100 mm, and into a manufacturing method for stably obtaining such steel plates. As a result, the following findings were obtained.
具体的には、板厚が100mm超となる極厚鋼板における高強度を達成するためには、炭素当量(Ceq)を0.480質量%以上に制御することが有効であり、これにより板厚1/2位置の鋼組織を全面的にベイナイトとすることで強度が向上し、高強度を達成する。Specifically, in order to achieve high strength in extra-thick steel plates with a thickness of more than 100 mm, it is effective to control the carbon equivalent (Ceq) to 0.480 mass% or more, which results in the steel structure at 1/2 the plate thickness being entirely bainite, thereby improving strength and achieving high strength.
また、上記極厚鋼板における優れた靭性を達成するためには、板厚1/2位置における鋼組織を、方位差15°以上の粒界に囲まれたまれたベイナイトの結晶粒が20μm以下となるように制御し、鋼板中心部に残存する最大ポロシティの円相当径が200μm以下となるように制御することが有効である。これにより粒径微細化効果により靭性が向上し、最も特性の低くなる板厚の1/2位置におけるシャルピー靭性がvTrs≦-100℃を達成する。In order to achieve excellent toughness in the above-mentioned extra-thick steel plate, it is effective to control the steel structure at 1/2 the plate thickness so that the bainite crystal grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more are 20 μm or less, and to control so that the circle equivalent diameter of the maximum porosity remaining in the center of the steel plate is 200 μm or less. This improves toughness due to the grain refinement effect, and the Charpy toughness at 1/2 the plate thickness, where the properties are the lowest, achieves vTrs≦-100°C.
また、上記極厚鋼板における優れた脆性き裂伝播停止特性を達成するためには、優れた靭性を持ち、かつ板厚1/2位置における圧延面での(211)面X線強度が1.60以上となる集合組織とすることが有効である。これにより脆性亀裂が直進的に進展することを阻害し、Kca(-10℃)の値(N/mm3/2)≧8400N/mm3/2を達成する。 In order to achieve excellent brittle crack propagation arrestability in the extra thick steel plate, it is effective to provide a texture that has excellent toughness and has a (211) plane X-ray intensity of 1.60 or more on the rolled surface at the 1/2 position of the plate thickness. This inhibits the linear propagation of brittle cracks and achieves a Kca (-10°C) value (N/mm3 /2 ) of 8400 N/mm3 /2 or more.
そして、上記の靭性を得るためには、熱間圧延工程において、板厚1/2位置における温度がオーステナイト未再結晶温度域での累計圧下率:50.0%以上に制御し、かつ、最終製品の板厚に対するスラブの厚みの比率を表す圧下比:3.25以上となるように制御することが有効である。これにより、100mmを超える極厚鋼板であっても、板厚の影響を受けることなく、板厚1/2位置に十分な圧延応力を付与することができる。その結果、上記ベイナイトの結晶粒の平均粒径に制御でき、かつ破壊起点となる鋼板の板厚1/2位置のポロシティを圧着させることができるため、優れた靭性を達成する。In order to obtain the above toughness, it is effective to control the temperature at the 1/2 thickness position in the hot rolling process to a cumulative reduction rate in the austenite non-recrystallization temperature range of 50.0% or more, and to control the reduction ratio, which represents the ratio of the slab thickness to the plate thickness of the final product, to 3.25 or more. This allows sufficient rolling stress to be applied to the 1/2 thickness position without being affected by the plate thickness, even for extremely thick steel plates exceeding 100 mm. As a result, the average grain size of the bainite crystal grains can be controlled, and the porosity at the 1/2 thickness position of the steel plate, which is the fracture origin, can be compressed, thereby achieving excellent toughness.
また、上記の脆性き裂伝播停止特性を得るためには、熱間圧延工程において、上記オーステナイト未再結晶温度域での累計圧下率:50.0%以上に制御し、かつ、上記圧下比:3.25以上となるように制御し、かつ板厚1/2位置における圧延終了温度:Ar3点以上となるように制御する。この制御によって、板厚1/2位置での鋼組織の結晶粒を微細にするとともに、板厚1/2位置での集合組織を制御することが有効である。これにより、優れた低温靭性を達成しつつ、オーステナイトを圧延方向に延伸させてベイナイト変態集合組織を特定の方位に揃って発達させることができる。その結果、板厚1/2位置における圧延面での(211)面のX線強度が1.60以上となる集合組織が得られる。 In order to obtain the brittle crack propagation arrestability, the hot rolling process is controlled so that the cumulative reduction in the austenite non-recrystallization temperature range is 50.0% or more, the reduction ratio is 3.25 or more, and the rolling end temperature at the 1/2 thickness position is Ar3 or more. This control effectively refines the crystal grains of the steel structure at the 1/2 thickness position and controls the texture at the 1/2 thickness position. This makes it possible to achieve excellent low-temperature toughness while elongating the austenite in the rolling direction and developing a bainite transformation texture in a specific direction. As a result, a texture is obtained in which the X-ray intensity of the (211) plane on the rolled surface at the 1/2 thickness position is 1.60 or more.
本発明は、上記した知見に、さらに検討を加えて完成されたものであり、本発明の要旨は次のとおりである。
[1] 質量%で、
C:0.040~0.150%、
Si:0.02~0.50%、
Mn:1.00~2.50%、
P:0.020%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.010~0.100%、
N:0.0010~0.0100%以下、および
O:0.0100%以下
を含有し、かつ、式(1)で定義されるCeqが0.480~0.560%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、
板厚1/2位置における圧延面での(211)面のX線強度比が1.60以上である集合組織を有し、
面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織であり、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下であり、かつ、板厚1/2位置に残存する最大ポロシティの円相当径:200μm以下である、板厚1/2位置における鋼組織を有し、
板厚が100mm超であり、
板厚1/2位置における降伏強度が390MPa以上であり、板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度がvTrs≦-100℃であり、かつ、Kca(-10℃)の値が8400N/mm3/2以上である、高強度極厚鋼板。
Ceq=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5 …(1)
ここで、式(1)におけるC、Mn、Cu、Ni、Cr、MoおよびVは各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない元素は含有量を0とする。
[2] 前記成分組成に加えて、質量%で、以下のA群およびB群のうちから選ばれた1群または2群を含有する、[1]に記載の高強度極厚鋼板。
A群:Ti:0.030%以下、Nb:0.050%以下、Cu:2.00%以下、Ni:2.50%以下、およびCr:2.00%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
B群: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、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、およびREM:0.0200%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
[3] 前記集合組織は、板厚1/4位置における圧延面での(110)面のX線強度比が0.90以上であり、
面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織であり、かつ、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下である、板厚1/4位置における鋼組織を有する、[1]または[2]に記載の高強度極厚鋼板。
[4] [1]~[3]のいずれか1つに記載の高強度極厚鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有する鋼素材を、1000~1200℃の加熱温度に加熱し、
次いで、板厚1/2位置における圧延開始温度:(Ar3点+100)℃以上、板厚1/2位置における温度がオーステナイト再結晶温度域での累積圧下率:5.0%以上、板厚1/2位置における温度がオーステナイト未再結晶温度域での累計圧下率:50.0%以上、および板厚1/2位置における圧延終了温度:Ar3点以上となる条件、
かつ、スラブの厚みを350mm以上とし、最終製品の板厚に対するスラブの厚みの比率を表す圧下比:3.25以上4.00未満となる条件で、熱間圧延を施し、
次いで、板厚1/2位置における冷却開始温度:Ar3点以上、板厚1/2位置における温度が700~500℃の温度域での平均冷却速度:2.0℃/s以上、かつ、板厚1/2位置における冷却停止温度:500℃以下となる条件で冷却を施す、高強度極厚鋼板の製造方法。
[5] 前記熱間圧延では、さらに、
板厚1/2位置における温度がオーステナイト再結晶温度域での平均圧下率/パス:3.5%以上とし、
かつ、板厚1/4位置における圧延終了温度:Ar3点以上となる条件で施す、[4]に記載の高強度極厚鋼板の製造方法。
The present invention has been completed based on the above findings and further investigations, and the gist of the present invention is as follows.
[1] In mass%,
C: 0.040 to 0.150%,
Si: 0.02 to 0.50%,
Mn: 1.00 to 2.50%,
P: 0.020% or less,
S: 0.010% or less,
Al: 0.010 to 0.100%,
N: 0.0010 to 0.0100% or less, O: 0.0100% or less, and Ceq defined by formula (1) is 0.480 to 0.560%, with the balance being Fe and unavoidable impurities;
The X-ray intensity ratio of the (211) plane on the rolled surface at the 1/2 position of the sheet thickness is 1.60 or more,
The steel structure at the 1/2 position of the plate thickness is a mixed structure consisting of 80 to 100% bainite phase and 0 to 20% ferrite phase, in terms of area fraction, the average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 20 μm or less, and the circle equivalent diameter of the maximum porosity remaining at the 1/2 position of the plate thickness is 200 μm or less,
The plate thickness is more than 100 mm,
A high-strength extra-thick steel plate having a yield strength of 390 MPa or more at the 1/2 plate thickness position, a Charpy fracture appearance transition temperature vTrs≦-100°C at the 1/2 plate thickness position, and a Kca(-10°C) value of 8400 N/mm3 /2 or more.
Ceq = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5 ... (1)
Here, C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo and V in formula (1) represent the content (mass %) of each element, and the content of an element that is not contained is set to 0.
[2] The high-strength extra thick steel plate according to [1], further comprising, in addition to the above-mentioned chemical composition, one or two of the following groups A and B, in mass %:
Group A: one or more selected from Ti: 0.030% or less, Nb: 0.050% or less, Cu: 2.00% or less, Ni: 2.50% or less, and Cr: 2.00% or less. Group B: one or more selected from 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, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, and REM: 0.0200% or less.
[3] The texture has an X-ray intensity ratio of 0.90 or more for the (110) plane on the rolled surface at the 1/4 position of the sheet thickness,
The high-strength extra thick steel plate according to [1] or [2], which has a steel structure at a 1/4 position in the plate thickness direction, which is a mixed structure consisting of, in terms of area fraction, 80 to 100% bainite phase and 0 to 20% ferrite phase, and in which the average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries having an orientation difference of 15° or more is 20 μm or less.
[4] A method for producing a high-strength extra thick steel plate according to any one of [1] to [3],
A steel material having the above-mentioned composition is heated to a heating temperature of 1000 to 1200°C,
Next, the rolling start temperature at the 1/2 thickness position is ( Ar3 point + 100) ° C. or higher, the cumulative reduction rate in the austenite recrystallization temperature range at the 1/2 thickness position is 5.0% or higher, the cumulative reduction rate in the austenite non-recrystallization temperature range at the 1/2 thickness position is 50.0% or higher, and the rolling end temperature at the 1/2 thickness position is Ar3 point or higher.
The slab is hot-rolled under the conditions of a thickness of 350 mm or more and a reduction ratio, which represents the ratio of the slab thickness to the plate thickness of the final product, of 3.25 or more and less than 4.00.
Next, cooling is performed under the conditions of a cooling start temperature at the 1/2 plate thickness position: Ar 3 point or higher, an average cooling rate in the temperature range of 700 to 500°C at the 1/2 plate thickness position: 2.0°C/s or higher, and a cooling stop temperature at the 1/2 plate thickness position: 500°C or lower.
[5] In the hot rolling, further,
The temperature at the 1/2 position of the plate thickness is the average reduction rate/pass in the austenite recrystallization temperature range: 3.5% or more;
The method for producing a high-strength extra thick steel plate according to [4], wherein the rolling end temperature at the 1/4 position of the plate thickness is Ar3 point or higher.
本発明によれば、ベイナイト相とフェライト相からなる混合組織であり、上記ベイナイトの結晶粒の平均粒径が20μm以下であり、かつ、鋼板中心部に残存する最大ポロシティの円相当径が200μm以下である、板厚1/2位置における鋼組織を有するので、板厚1/2位置おけるポロシティが十分に圧着した鋼板が得られる。これとともに、板厚1/2位置における上述の集合組織を有するので、脆性亀裂が直進的に進展することを阻害できる。これにより、本発明の高強度極厚鋼板は、板厚が100mm超であっても、靭性および脆性き裂伝播停止特性に優れる。また、本発明の製造方法によれば、上記の特性を備える高強度極厚鋼板を、圧延条件を最適化することで製造できる。According to the present invention, the steel plate has a mixed structure consisting of a bainite phase and a ferrite phase, the average grain size of the bainite crystal grains is 20 μm or less, and the circle equivalent diameter of the maximum porosity remaining in the center of the steel plate is 200 μm or less, so that the porosity at the 1/2 position of the plate thickness is sufficiently compressed. In addition, since the steel plate has the above-mentioned texture at the 1/2 position of the plate thickness, the linear progression of brittle cracks can be inhibited. As a result, the high-strength extra-thick steel plate of the present invention has excellent toughness and brittle crack propagation arrest properties even if the plate thickness is more than 100 mm. In addition, according to the manufacturing method of the present invention, the high-strength extra-thick steel plate having the above-mentioned characteristics can be manufactured by optimizing the rolling conditions.
例えば、本発明の高強度極厚鋼板を、造船分野ではコンテナ船や、バルクキャリアーの強力甲板部構造においてハッチサイドコーミングに接合される甲板部材へ適用することにより、船舶の安全性向上に寄与する。このように、本発明は、産業上極めて有用である。For example, in the shipbuilding industry, the high-strength extra-thick steel plate of the present invention can be applied to deck members joined to hatch side coamings in the strong deck structures of container ships and bulk carriers, thereby contributing to improved ship safety. In this way, the present invention is extremely useful industrially.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。 The following describes an embodiment of the present invention. Note that the present invention is not limited to the following embodiment.
まず、本発明において高強度極厚鋼板の成分組成を限定した理由について説明する。本明細書において、成分組成に関する「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。First, we will explain the reason for limiting the composition of the high-strength extra-thick steel plate in this invention. In this specification, "%" regarding the composition means "mass %" unless otherwise specified.
C:0.040~0.150%
Cは、鋼の焼き入れ性を増加させる作用を有する元素であり、所望の強度を達成するために必要である。本発明では、前記効果を得るためには、C含有量を0.040%以上とする。一方で、C含有量が0.150%を超えると、溶接性が劣化するばかりか、靭性にも悪影響がある。このため、C含有量は、0.040~0.150%の範囲とする。なお、下限について好ましいC含有量は0.050%以上であり、より好ましくは0.055%以上である。また、上限について好ましいC含有量は0.100%以下であり、より好ましくは0.090%以下である。
C: 0.040 to 0.150%
C is an element that acts to increase the hardenability of steel and is necessary to achieve a desired strength. In the present invention, in order to obtain the above effect, the C content is set to 0.040% or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.150%, not only does the weldability deteriorate, but also the toughness is adversely affected. For this reason, the C content is set to a range of 0.040 to 0.150%. The preferred lower limit of the C content is 0.050% or more, more preferably 0.055% or more. The preferred upper limit of the C content is 0.100% or less, more preferably 0.090% or less.
Si:0.02~0.50%
Siは、脱酸などに必要な成分である。またSiは、粗大な炭化物生成を抑制することで鋼の焼入れ性を増加させる作用を有する元素であり、所望の強度を達成するためにはSiを0.02%以上で含有する。一方、Si含有量が0.50%を超えると鋼の表面性状を損なうばかりか、靭性が極端に劣化する。このため、Si含有量は、0.02~0.50%の範囲とする。なお、下限について好ましいSi含有量は0.050%以上であり、より好ましくは0.10%以上である。また、上限について好ましいSi含有量は0.40%以下であり、より好ましくは0.30%以下である。
Si: 0.02 to 0.50%
Si is a component necessary for deoxidization. Si is also an element that has the effect of increasing the hardenability of steel by suppressing the generation of coarse carbides, and in order to achieve the desired strength, Si is contained at 0.02% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 0.50%, not only the surface properties of the steel are impaired, but also the toughness is extremely deteriorated. For this reason, the Si content is set to a range of 0.02 to 0.50%. The lower limit of the Si content is preferably 0.050% or more, and more preferably 0.10% or more. The upper limit of the Si content is preferably 0.40% or less, and more preferably 0.30% or less.
Mn:1.00~2.50%
Mnは、鋼の焼入れ性を増加させる作用を有する元素であり、所望の強度を発揮するために必要である。前記効果を得るためには、Mn含有量を1.00%以上とする。一方、Mn含有量が多いと、強度が過剰に上がるため、靭性が低下することに加え、合金コストが過度に高くなってしまう。これらの観点から、Mn含有量は2.50%以下とする。なお、下限について好ましいMn含有量は1.50%以上であり、より好ましくは1.65%以上である。また、上限について好ましいMn含有量は2.35%以下であり、より好ましくは2.15%以下である。
Mn: 1.00 to 2.50%
Mn is an element that has the effect of increasing the hardenability of steel, and is necessary to exhibit the desired strength. In order to obtain the above effect, the Mn content is set to 1.00% or more. On the other hand, if the Mn content is high, the strength increases excessively, and in addition to reducing the toughness, the alloy cost becomes excessively high. From these viewpoints, the Mn content is set to 2.50% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 1.50% or more, and more preferably 1.65% or more. The upper limit of the Mn content is preferably 2.35% or less, and more preferably 2.15% or less.
P:0.020%以下、S:0.010%以下
P、Sは、鋼中の不可避的不純物である。これらの含有量が多くなると靭性が劣化する。板厚が100mm超の極厚鋼板において、良好な靭性を保つためには、P含有量は0.020%以下、S含有量は0.010%以下に抑制する。なお、P含有量は、0.012%以下が好ましく、0.006%以下がより好ましい。S含有量は、0.006%以下が好ましく、0.002%以下がより好ましい。
P: 0.020% or less, S: 0.010% or less P and S are inevitable impurities in steel. If their contents increase, toughness deteriorates. In order to maintain good toughness in extra-thick steel plates with a plate thickness of more than 100 mm, the P content is suppressed to 0.020% or less and the S content is suppressed to 0.010% or less. The P content is preferably 0.012% or less, and more preferably 0.006% or less. The S content is preferably 0.006% or less, and more preferably 0.002% or less.
なお、P含有量およびS含有量の下限は特に限定しない。ただし、PおよびSの過度の低減は製造コストの増加を招くため、P含有量およびS含有量は、それぞれ、好ましくはP:0.0005%以上、S:0.0005%以上とする。より好ましくはP:0.002%以上、S:0.001%以上とする。There are no particular lower limits for the P content and S content. However, since excessive reduction in P and S leads to increased manufacturing costs, the P content and S content are preferably set to P: 0.0005% or more and S: 0.0005% or more, respectively. More preferably, P: 0.002% or more and S: 0.001% or more.
Al:0.010~0.100%
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、その効果を得るためにAl含有量を0.010%以上にする必要がある。一方、Al含有量が0.100%を超えると、靭性が低下するとともに、溶接した場合に、溶接金属部の靭性が低下する。このため、Al含有量は、0.010~0.100%の範囲とする。なお、下限について好ましいAl含有量は、0.020%以上であり、より好ましくは0.030%以上である。また、上限について好ましいAl含有量は0.070%以下であり、より好ましくは0.040%以下である。
Al: 0.010 to 0.100%
Al is an element that acts as a deoxidizer, and in order to obtain this effect, the Al content must be 0.010% or more. On the other hand, if the Al content exceeds 0.100%, the toughness decreases, and when welding is performed, the toughness of the weld metal part decreases. For this reason, the Al content is set to a range of 0.010 to 0.100%. The lower limit of the Al content is preferably 0.020% or more, and more preferably 0.030% or more. The upper limit of the Al content is preferably 0.070% or less, and more preferably 0.040% or less.
N:0.0010~0.0100%
Nは、鋼中のAlと結合し、圧延加工時の結晶粒径を調整し、鋼を強化する。この効果を得るためにはN含有量を0.0010%以上にする必要がある。また、N含有量が0.0100%を超えると靭性が劣化する。このため、N含有量は0.0010~0.0100%の範囲とする。なお、下限について好ましいN含有量は、0.0020%以上であり、より好ましくは0.0025%以上である。また、上限について好ましいN含有量は0.0070%以下であり、より好ましくは0.0055%以下である。
N: 0.0010 to 0.0100%
N combines with Al in the steel, adjusts the grain size during rolling, and strengthens the steel. To obtain this effect, the N content must be 0.0010% or more. If the N content exceeds 0.0100%, toughness deteriorates. For this reason, the N content is set to a range of 0.0010 to 0.0100%. The lower limit of the N content is preferably 0.0020% or more, and more preferably 0.0025% or more. The upper limit of the N content is preferably 0.0070% or less, and more preferably 0.0055% or less.
O:0.0100%以下
O(酸素)は不可避的不純物として含有される元素であるが、特に低減すべき元素であるため、その含有量を規定する。Oは酸化物を形成し脆性破壊の発生起点となるため、靭性低下とそれに伴う脆性き裂伝播停止特性の低下などの悪影響を及ぼす。そのため、O含有量を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%であってもよい。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。また、Oを過剰に低減すること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0.0009%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。
O: 0.0100% or less O (oxygen) is an element contained as an inevitable impurity, but since it is an element that should be particularly reduced, its content is specified. O forms oxides and becomes the starting point of brittle fracture, so it has adverse effects such as a decrease in toughness and a decrease in brittle crack propagation arrestability. Therefore, the O content is limited to 0.0100% or less. The O content is preferably 0.0050% or less, and 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%. Usually, O is an element that is inevitably contained in steel as an impurity, so industrially it may be more than 0%. In addition, excessive reduction of O leads to an increase in refining costs, so from the viewpoint of cost, the O content is preferably 0.0009% or more, and more preferably 0.0020% or more.
また、本発明では、各元素を上記範囲内とし、かつ式(1)で定義されるCeq(炭素当量)(%)が以下の範囲を満足するように含有する。
Ceq=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5…(1)
ここで、式(1)におけるC、Mn、Cu、Ni、Cr、MoおよびVは各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない元素は含有量を0とする。
In the present invention, each element is contained within the above range, and Ceq (carbon equivalent) (%) defined by formula (1) satisfies the following range.
Ceq=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5... (1)
Here, C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo and V in formula (1) represent the content (mass %) of each element, and the content of an element that is not contained is set to 0.
Ceq:0.480~0.560%
本発明の極厚鋼板における焼入性を向上し、かつ、高強度と集合組織の発達に伴う脆性き裂伝播停止特性の向上とを実現するためには、式(1)で表すCeqの値を0.480%以上に調整する。これより鋼板の焼き入れ性が上昇し、冷却速度が最も小さくなる板厚1/2位置であっても鋼組織が全面的にベイナイトとなり、強度向上を得られる。一方、Ceqの値が0.560%を超えると、焼き入れ性過多となり地の組織の強度が過度に上昇し、かつ脆性破壊起点となるMA(マルテンサイト)の生成量が増加する。その結果、溶接性および母材(鋼板)の靭性を確保できなくなる。このためCeqは0.560%以下とする。Ceqの値は、好ましくは0.490%以上とし、より好ましくは0.500%以上とする。またCeqの値は、好ましくは0.540%以下とし、より好ましくは0.530%以下とする。
Ceq: 0.480 to 0.560%
In order to improve the hardenability of the extra thick steel plate of the present invention and to realize high strength and improved brittle crack propagation arrestability due to the development of texture, the value of Ceq represented by formula (1) is adjusted to 0.480% or more. This increases the hardenability of the steel plate, and even at the 1/2 plate thickness position where the cooling rate is the smallest, the steel structure becomes bainite throughout, thereby improving strength. On the other hand, if the value of Ceq exceeds 0.560%, the hardenability becomes excessive, the strength of the matrix structure increases excessively, and the amount of MA (martensite) generated, which is the brittle fracture origin, increases. As a result, it is not possible to ensure the weldability and toughness of the base material (steel plate). For this reason, Ceq is set to 0.560% or less. The value of Ceq is preferably set to 0.490% or more, more preferably set to 0.500% or more. The value of Ceq is preferably set to 0.540% or less, more preferably set to 0.530% or less.
以上が本発明の基本の成分組成であり、残部はFeおよび不可避的不純物である。
この基本の成分組成を有し、かつ、上記の式(1)を満足することで、本発明の高強度極厚鋼板は目的とする特性を得られる。
The above is the basic composition of the present invention, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
By having this basic composition and satisfying the above formula (1), the high strength extra thick steel plate of the present invention can obtain the desired properties.
本発明では、さらに特性を向上させるため、基本の成分組成に加えて、必要に応じて後述のA群およびB群のうちから選ばれた1群または2群を含有することが可能である。なお、Ti、Nb、Cu、Ni、Cr、Mo、V、W、Co、B、Ca、Mg、REMの各成分は必要に応じて含有できるので、これらの成分は0%であってもよい。In the present invention, in order to further improve the properties, in addition to the basic composition, it is possible to contain one or two groups selected from the groups A and B described below as necessary. Note that each of the components Ti, Nb, Cu, Ni, Cr, Mo, V, W, Co, B, Ca, Mg, and REM can be contained as necessary, so these components may be 0%.
A群:Ti:0.030%以下、Nb:0.050%以下、Cu:2.00%以下、Ni:2.50%以下、およびCr:2.00%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
Ti:0.030%以下
Tiは、微量の含有により、窒化物、炭化物、あるいは炭窒化物を形成し、結晶粒を微細化して母材靭性を向上させる効果を有する。その効果を得るためには、Ti含有量を0.005%以上にすることが好ましい。一方、Ti含有量が0.030%を超えると、母材および溶接熱影響部の靭性が低下を招く場合がある。そのため、Tiを含有する場合には、Ti含有量は0.030%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い。Ti含有量は、0.010%以上とすることがより好ましい。
Group A: Ti: 0.030% or less, Nb: 0.050% or less, Cu: 2.00% or less, Ni: 2.50% or less, and Cr: 2.00% or less. Ti: 0.030% or less Ti has the effect of forming nitrides, carbides, or carbonitrides by containing a small amount of Ti, refining the crystal grains, and improving the toughness of the base material. In order to obtain this effect, it is preferable to set the Ti content to 0.005% or more. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.030%, the toughness of the base material and the welded heat affected zone may be reduced. Therefore, when Ti is contained, the Ti content is preferably 0.030% or less, and more preferably 0.025% or less. It is more preferable to set the Ti content to 0.010% or more.
Nb:0.050%以下
Nbは、鋼の焼入れ性を増加させると共にオーステナイト域の圧延(熱間圧延)において未再結晶温度域を拡大させる効果を有する。その効果を得るためには、Nb含有量を0.005%以上にすることが好ましい。一方で、Nb含有量が0.050%を超えると、粗大なNbCが析出して、靭性の低下を招く場合がある。そのため、Nbを含有する場合には、Nb含有量は0.050%以下とすることが好ましく、0.040%以下とすることがより好ましい。Nb含有量は、0.010%以上とすることがより好ましい。
Nb: 0.050% or less Nb has the effect of increasing the hardenability of steel and expanding the non-recrystallization temperature range in rolling (hot rolling) in the austenite region. In order to obtain this effect, it is preferable to set the Nb content to 0.005% or more. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.050%, coarse NbC may precipitate, which may lead to a decrease in toughness. Therefore, when Nb is contained, the Nb content is preferably 0.050% or less, and more preferably 0.040% or less. The Nb content is more preferably 0.010% or more.
Cu:2.00%以下
Cuは、鋼の焼入れ性を高める元素である。Cuは、圧延後の強度向上に直接寄与する。これとともに、靭性、高温強度、および耐候性などの機能向上のためにCuを含有させることができる。この元素による上記効果を得るためには、Cu含有量を0.01%以上とするのが好ましい。一方、Cu含有量が2.00%を超えると、溶接性、靭性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Cuを含有する場合には、Cu含有量は2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましい。Cu含有量は、0.05%以上とすることがより好ましく、0.10%以上とすることがさらに好ましい。
Cu: 2.00% or less Cu is an element that enhances the hardenability of steel. Cu directly contributes to improving the strength after rolling. In addition, Cu can be contained to improve functions such as toughness, high-temperature strength, and weather resistance. In order to obtain the above effects of this element, it is preferable that the Cu content is 0.01% or more. On the other hand, if the Cu content exceeds 2.00%, it will lead to deterioration of weldability and toughness and an increase in alloy cost. Therefore, when Cu is contained, the Cu content is preferably 2.00% or less, and more preferably 1.00% or less. The Cu content is more preferably 0.05% or more, and even more preferably 0.10% or more.
Ni:2.50%以下
Niは、鋼の焼入れ性を高める元素である。Niは、圧延後の強度向上に直接寄与する。これとともに、靭性、高温強度、および耐候性などの機能向上のためにNiを含有させることができる。この元素による上記効果を得るためには、Ni含有量を0.01%以上とするのが好ましい。一方、Ni含有量が2.50%を超えると、溶接性、靭性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Niを含有する場合には、Ni含有量を2.50%以下とすることが好ましく、2.00%以下とすることがより好ましい。Ni含有量は、0.10%以上とすることがより好ましい。
Ni: 2.50% or less Ni is an element that enhances the hardenability of steel. Ni directly contributes to improving the strength after rolling. In addition, Ni can be contained to improve functions such as toughness, high-temperature strength, and weather resistance. In order to obtain the above effects of this element, it is preferable that the Ni content is 0.01% or more. On the other hand, if the Ni content exceeds 2.50%, it will lead to deterioration of weldability and toughness and an increase in alloy cost. Therefore, when Ni is contained, it is preferable that the Ni content is 2.50% or less, and more preferably 2.00% or less. It is more preferable that the Ni content is 0.10% or more.
Cr:2.00%以下
Crは、鋼の焼入れ性を高める元素である。Crは、圧延後の強度向上に直接寄与する。これとともに、靭性、高温強度、および耐候性などの機能向上のためにCrを含有させることができる。この元素による上記効果を得るには、Cr含有量を0.01%以上とするのが好ましい。一方、Cr含有量が2.00%を超えると、溶接性、靭性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Crを含有する場合には、Cr含有量を2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以下とすることがより好ましい。Cr含有量は、0.05%以上とすることがより好ましく、0.10%以上とすることがさらに好ましい。
Cr: 2.00% or less Cr is an element that enhances the hardenability of steel. Cr directly contributes to improving the strength after rolling. In addition, Cr can be contained to improve functions such as toughness, high-temperature strength, and weather resistance. In order to obtain the above effects of this element, the Cr content is preferably 0.01% or more. On the other hand, if the Cr content exceeds 2.00%, it will lead to deterioration of weldability and toughness and an increase in alloy cost. Therefore, when Cr is contained, the Cr content is preferably 2.00% or less, and more preferably 1.00% or less. The Cr content is more preferably 0.05% or more, and even more preferably 0.10% or more.
B群: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、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、およびREM:0.0200%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
Mo:0.50%以下
Moは、鋼の焼入れ性を高める元素である。Moは、圧延後の強度向上に直接寄与する。これとともに、靭性、高温強度、および耐候性などの機能向上のためにMoを含有させることができる。この元素による上記効果を得るには、Mo含有量を0.01%以上とするのが好ましい。一方、Mo含有量が0.50%を超えると、溶接性、靭性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Moを含有する場合には、Mo含有量を0.50%以下とすることが好ましく、0.30%以下とすることがより好ましい。Mo含有量は、0.03%以上とすることがより好ましい。
Group B: One or more selected from 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, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, and REM: 0.0200% or less Mo: 0.50% or less Mo is an element that enhances the hardenability of steel. Mo directly contributes to improving the strength after rolling. In addition, Mo can be contained to improve functions such as toughness, high-temperature strength, and weather resistance. In order to obtain the above effects of this element, it is preferable to set the Mo content to 0.01% or more. On the other hand, if the Mo content exceeds 0.50%, it will cause deterioration of weldability and toughness and an increase in alloy cost. Therefore, when Mo is contained, it is preferable to set the Mo content to 0.50% or less, and more preferably to 0.30% or less. The Mo content is more preferably 0.03% or more.
V:0.50%以下
Vは、V(CN)として析出する析出強化によって、鋼の強度を向上させる元素である。この効果は、V含有量を0.001%以上にすることにより発揮される。しかし、V含有量が0.50%を超えると、靭性が低下する場合がある。そのため、Vを含有する場合には、V含有量を0.50%以下とすることが好ましく、0.30%以下とすることがより好ましい。V含有量は、0.005%以上とすることがより好ましく、0.010%以上とすることがさらに好ましい。
V: 0.50% or less V is an element that improves the strength of steel by precipitation strengthening, which is precipitated as V(CN). This effect is exhibited by making the V content 0.001% or more. However, if the V content exceeds 0.50%, the toughness may decrease. Therefore, when V is contained, the V content is preferably 0.50% or less, and more preferably 0.30% or less. The V content is more preferably 0.005% or more, and even more preferably 0.010% or more.
W:0.50%以下
Wは、鋼板の強度を向上させる作用を有する元素である。この効果を得るためにはW含有量を0.001%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を含有する場合には、W含有量を0.50%以下とすることが好ましく、0.30%以下とすることがより好ましい。W含有量は、0.005%以上とすることがより好ましい。
W: 0.50% or less W is an element that has the effect of improving the strength of the steel plate. In order to obtain this effect, the W content is preferably 0.001% or more. On the other hand, if the W content exceeds 0.50%, it leads to deterioration of weldability and an increase in alloy cost. Therefore, when W is contained, the W content is preferably 0.50% or less, and more preferably 0.30% or less. The W content is more preferably 0.005% or more.
Co:0.50%以下
Coは、鋼板の強度を向上させる作用を有する元素である。この効果を得るためにはCo含有量を0.001%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を含有する場合には、Co含有量を0.50%以下とすることが好ましく、0.40%以下とすることがより好ましく、0.30%以下とすることがさらに好ましい。Co含有量は、0.005%以上とすることがより好ましい。
Co: 0.50% or less Co is an element that has the effect of improving the strength of the steel plate. In order to obtain this effect, the Co content is preferably 0.001% or more. On the other hand, if the Co content exceeds 0.50%, it leads to deterioration of weldability and an increase in alloy cost. Therefore, when Co is contained, the Co content is preferably 0.50% or less, more preferably 0.40% or less, and even more preferably 0.30% or less. The Co content is more preferably 0.005% or more.
B:0.0100%以下
Bは、微量で鋼の焼入れ性を高める元素である。しかし、0.0100%を超えてBを含有すると溶接部の靭性を低下させる。そのため、Bを含有する場合には、B含有量は0.0100%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。鋼板の強度を向上させるため、B含有量は0.0001%以上とすることが好ましく、0.0005%以上とすることがより好ましく、0.0010%以上とすることがさらに好ましい。
B: 0.0100% or less B is an element that enhances the hardenability of steel in small amounts. However, if the content of B exceeds 0.0100%, the toughness of the welded part is reduced. Therefore, when B is contained, the B content is preferably 0.0100% or less, and more preferably 0.0030% or less. In order to improve the strength of the steel plate, the B content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0005% or more, and even more preferably 0.0010% or more.
Ca:0.0100%以下
Caは、溶接熱影響部の組織を微細化し、靭性を向上させる。この効果を得るために、Caを含有する場合には、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、粗大な介在物を形成し、靭性を劣化させる。そのため、Caを含有する場合には、Ca含有量を0.0100%以下とすることが好ましく、0.050%以下とすることがより好ましい。
Ca: 0.0100% or less Ca refines the structure of the weld heat affected zone and improves toughness. In order to obtain this effect, when Ca is contained, 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%, coarse inclusions are formed, which deteriorates toughness. Therefore, when Ca is contained, the Ca content is preferably 0.0100% or less, more preferably 0.050% or less.
Mg:0.0100%以下
Mgは、Caと同様、溶接熱影響部の組織を微細化し、靭性を向上させる。この効果を得るために、Mgを含有する場合には、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、粗大な介在物を形成し、靭性を劣化させる。そのため、Mgを含有する場合には、Mg含有量を0.0100%以下とすることが好ましく、0.0050%以下とすることがより好ましい。
Mg: 0.0100% or less Like Ca, Mg refines the structure of the welded heat affected zone and improves toughness. In order to obtain this effect, when Mg is contained, the Mg content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0020% or more. On the other hand, when the Mg content exceeds 0.0100%, coarse inclusions are formed, which deteriorates toughness. Therefore, when Mg is contained, the Mg content is preferably 0.0100% or less, and more preferably 0.0050% or less.
REM:0.0200%以下
REM(希土類金属)は、Caと同様、溶接熱影響部の組織を微細化し、靭性を向上させる。この効果を得るために、REMを含有する場合には、REM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く、0.0100%以上とすることがさらに好ましい。一方、REM含有量が0.0200%を超えると、粗大な介在物を形成し、靭性を劣化させる。そのため、REMを含有する場合には、REM含有量を0.0200%以下とすることが好ましい。
REM: 0.0200% or less Like Ca, REM (rare earth metal) refines the structure of the weld heat affected zone and improves toughness. In order to obtain this effect, when REM is contained, the REM content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.0015% or more, and even more preferably 0.0100% or more. On the other hand, when the REM content exceeds 0.0200%, coarse inclusions are formed, which deteriorates toughness. Therefore, when REM is contained, the REM content is preferably 0.0200% or less.
<集合組織>
板厚1/2位置における圧延面での(211)面のX線強度比:1.60以上
板厚が100mm超の極厚鋼板は、脆性き裂伝播停止特性を向上させるためには、板厚1/2位置における圧延面での(211)面のX線強度比を1.60以上とする必要がある。(211)面のX線強度比が1.60未満の場合、脆性亀裂が直進的に進展しやすくなり、その結果、板厚の脆性き裂伝播停止特性が低下する。そのため、板厚1/2位置における圧延面での(211)面のX線強度比を1.60以上とする。脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の(211)面のX線強度比は、1.70以上とすることが好ましく、1.80以上とすることがより好ましい。
<Texture>
X-ray intensity ratio of the (211) plane on the rolled surface at the 1/2 position of the plate thickness: 1.60 or more In order to improve the brittle crack propagation arrestability of an extra-thick steel plate having a plate thickness of more than 100 mm, it is necessary to make the X-ray intensity ratio of the (211) plane on the rolled surface at the 1/2 position of the plate thickness 1.60 or more. If the X-ray intensity ratio of the (211) plane is less than 1.60, the brittle crack is likely to progress linearly, and as a result, the brittle crack propagation arrestability of the plate thickness is reduced. Therefore, the X-ray intensity ratio of the (211) plane on the rolled surface at the 1/2 position of the plate thickness is made 1.60 or more. In order to further improve the brittle crack propagation arrestability, the X-ray intensity ratio of the (211) plane is preferably 1.70 or more, more preferably 1.80 or more.
なお、上記の(211)面のX線強度比の上限は特に規定しない。圧延能率および製造負荷の観点から、上記の(211)面のX線強度比は2.50以下とすることが好ましく、2.30以下とすることがより好ましい。In addition, there is no particular upper limit for the X-ray intensity ratio of the (211) plane. From the viewpoint of rolling efficiency and manufacturing load, the X-ray intensity ratio of the (211) plane is preferably 2.50 or less, and more preferably 2.30 or less.
ここで、(211)面のX線強度比とは、対象材(すなわち高強度極厚鋼板)の(211)結晶面の集積度を表す数値である。(211)面のX線強度比は、後述の実施例に記載のように、対象材の(211)反射のX線回折強度(I(211))と、集合組織のないランダムな標準試料の(211)反射のX線回折強度(I0(211))との比(すなわち、I(211)/I0(211))として算出される。 Here, the X-ray intensity ratio of the (211) plane is a value that represents the degree of integration of the (211) crystal plane of the target material (i.e., high-strength extra-thick steel plate). The X-ray intensity ratio of the (211) plane is calculated as the ratio (i.e., I(211)/I0 (211) ) of the X-ray diffraction intensity of the (211) reflection of the target material (I ( 211 )) to the X-ray diffraction intensity of the (211) reflection of a random standard sample without texture, as described in the Examples below.
<板厚1/2位置の鋼組織>
本発明では、板厚1/2位置における鋼組織は、面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織とし、かつ、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下とし、かつ、板厚1/2位置(板厚中心部)に残存する最大ポロシティの円相当径:200μm以下とする。
<Steel structure at 1/2 plate thickness>
In the present invention, the steel structure at the 1/2 plate thickness position is a mixed structure consisting of, in terms of area fraction, 80 to 100% bainite phase and 0 to 20% ferrite phase, the average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 20 μm or less, and the circle equivalent diameter of the maximum porosity remaining at the 1/2 plate thickness position (plate thickness center portion) is 200 μm or less.
[板厚1/2位置におけるベイナイト相の面積分率:80~100%]
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/2位置におけるベイナイト相の面積分率が80~100%である必要がある。ベイナイト相の面積分率が80%未満の場合、硬質な組織の分率が低下し、かつ(211)面の集合組織が十分に発達しないため、強度および脆性き裂伝播停止特性が低下する。したがって、板厚1/2位置におけるベイナイト相の面積分率を80%以上とする。強度および脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の面積分率は、85%以上とすることが好ましく、90%以上とすることがより好ましい。
[Area fraction of bainite phase at 1/2 plate thickness position: 80 to 100%]
In the high-strength extra thick steel plate of the present invention, the area fraction of the bainite phase at the 1/2 plate thickness position must be 80 to 100%. If the area fraction of the bainite phase is less than 80%, the fraction of hard structures decreases and the texture of the (211) plane does not develop sufficiently, resulting in a decrease in strength and brittle crack propagation arrestability. Therefore, the area fraction of the bainite phase at the 1/2 plate thickness position is set to 80% or more. In order to further increase the strength and brittle crack propagation arrestability, the above-mentioned area fraction is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
[板厚1/2位置におけるフェライト相の面積分率:0~20%]
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/2位置におけるフェライト相の面積分率が0~20%である必要がある。フェライト相の面積分率が20%超えの場合、硬質な組織の分率が低下し、かつ(211)面の集合組織が十分に発達しないため、強度および脆性き裂伝播停止特性が低下する。したがって、板厚1/2位置におけるフェライト相の面積分率を20%以下とする。強度および脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の面積分率は、15%以下とすることが好ましく、10%以下とすることがより好ましい。
[Area fraction of ferrite phase at 1/2 sheet thickness position: 0 to 20%]
The high-strength extra-thick steel plate of the present invention needs to have an area fraction of ferrite phase at 1/2 thickness position of 0 to 20%. If the area fraction of ferrite phase exceeds 20%, the fraction of hard structure decreases and the texture of the (211) plane does not develop sufficiently, resulting in a decrease in strength and brittle crack propagation arrestability. Therefore, the area fraction of ferrite phase at 1/2 thickness position is set to 20% or less. In order to further increase the strength and brittle crack propagation arrestability, the above area fraction is preferably set to 15% or less, more preferably 10% or less.
[板厚1/2位置におけるベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下]
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/2位置におけるベイナイトの結晶粒の平均粒径が20μm以下である必要がある。この平均粒径が20μm超えの場合、粒径粗大化に伴い結晶粒の劈開破面の破面単位が大きくなるため、靭性および脆性き裂伝播停止特性が低下する。したがって、板厚1/2位置における結晶粒の平均粒径を20μm以下とする。靭性および脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の平均粒径は、19μm以下とすることが好ましく、18μm以下とすることがより好ましい。
なお、上記の平均粒径の下限は特に規定しない。圧延能率の観点から、上記の平均粒径は5μm以上とすることが好ましく、10μm以上とすることがより好ましい。
[Average grain size of bainite grains at 1/2 position of plate thickness: 20 μm or less]
In the high-strength extra-thick steel plate of the present invention, the average grain size of bainite grains at the 1/2 position of the plate thickness must be 20 μm or less. If this average grain size exceeds 20 μm, the grain size becomes coarse and the fracture surface unit of the cleavage fracture surface of the grain becomes large, so that the toughness and brittle crack propagation arrestability are reduced. Therefore, the average grain size at the 1/2 position of the plate thickness is set to 20 μm or less. In order to further improve the toughness and brittle crack propagation arrestability, the above average grain size is preferably 19 μm or less, and more preferably 18 μm or less.
The lower limit of the average grain size is not particularly specified. From the viewpoint of rolling efficiency, the average grain size is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more.
[板厚1/2位置に残存するポロシティの円相当径:200μm以下]
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/2位置に残存する最大ポロシティの円相当径が200μm以下である必要がある。最大ポロシティの円相当径が200μm超えの場合、ポロシティが破壊起点となり靭性が著しく低下する。したがって、板厚1/2位置における残存する最大ポロシティの円相当径は200μm以下とする。靭性をさらに高めるためには、上記の円相当径は、150μm以下とすることが好ましく、100μm以下とすることがより好ましい。なお、上記の円相当径の下限は特に規定しない。圧延能率の観点から、上記の円相当径は25μm以上とすることが好ましく、50μm以上とすることがより好ましく、70μm以上とすることがさらに好ましい。
[Circle equivalent diameter of porosity remaining at 1/2 plate thickness position: 200 μm or less]
In the high-strength extra-thick steel plate of the present invention, the circle-equivalent diameter of the maximum porosity remaining at the 1/2 position of the plate thickness must be 200 μm or less. If the circle-equivalent diameter of the maximum porosity exceeds 200 μm, the porosity becomes the fracture origin and the toughness significantly decreases. Therefore, the circle-equivalent diameter of the maximum porosity remaining at the 1/2 position of the plate thickness is set to 200 μm or less. In order to further increase the toughness, the circle-equivalent diameter is preferably set to 150 μm or less, and more preferably set to 100 μm or less. The lower limit of the circle-equivalent diameter is not particularly specified. From the viewpoint of rolling efficiency, the circle-equivalent diameter is preferably set to 25 μm or more, more preferably set to 50 μm or more, and even more preferably set to 70 μm or more.
なお、本発明では、上述の鋼組織及び集合組織に加えて、さらに、以下に説明する構成を有していてもよい。In addition to the above-mentioned steel structure and texture, the present invention may further have the configuration described below.
<板厚1/4位置の鋼組織>(好適条件)
本発明では、板厚1/4位置における鋼組織は、面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織であることが望ましい。また、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下であることが望ましい。
<Steel structure at 1/4 plate thickness> (optimal conditions)
In the present invention, the steel structure at the 1/4 position of the plate thickness is preferably a mixed structure consisting of 80 to 100% bainite phase and 0 to 20% ferrite phase in terms of area fraction, and the average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is preferably 20 μm or less.
[板厚1/4位置におけるベイナイト相の面積分率:80~100%]
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/4位置におけるベイナイト相の面積分率が80~100%であることが望ましい。ベイナイト相の面積分率が80%未満の場合、硬質な組織の分率が低下し、かつ(110)面の集合組織が十分に発達しないため、強度および脆性き裂伝播停止特性が低下する。そのため、板厚1/4位置におけるベイナイト相の面積分率を80%以上であることが望ましい。強度および脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の面積分率は、85%以上とすることが好ましく、90%以上とすることがより好ましい。
[Area fraction of bainite phase at 1/4 position of plate thickness: 80 to 100%]
In the high-strength extra thick steel plate of the present invention, the area fraction of the bainite phase at the 1/4 position of the plate thickness is preferably 80 to 100%. If the area fraction of the bainite phase is less than 80%, the fraction of hard structures is reduced and the texture of the (110) plane is not sufficiently developed, resulting in reduced strength and brittle crack propagation arrestability. Therefore, it is desirable that the area fraction of the bainite phase at the 1/4 position of the plate thickness is 80% or more. In order to further increase the strength and brittle crack propagation arrestability, the above-mentioned area fraction is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
[板厚1/4位置におけるフェライト相の面積分率:0~20%]
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/4位置におけるフェライト相の面積分率が0~20%であることが望ましい。フェライト相の面積分率が20%超えの場合、硬質な組織の分率が低下し、かつ(110)面の集合組織が十分に発達しないため、強度および脆性き裂伝播停止特性が低下する。そのため、板厚1/4位置におけるフェライト相の面積分率を20%以下であることが望ましい。強度および脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の面積分率は、15%以下とすることが好ましく、10%以下とすることがより好ましい。
[Area fraction of ferrite phase at 1/4 position of plate thickness: 0 to 20%]
In the high-strength extra-thick steel plate of the present invention, the area fraction of the ferrite phase at the 1/4 position of the plate thickness is preferably 0 to 20%. If the area fraction of the ferrite phase exceeds 20%, the fraction of hard structures is reduced and the texture of the (110) plane is not sufficiently developed, so that the strength and brittle crack propagation arrestability are reduced. Therefore, it is preferable that the area fraction of the ferrite phase at the 1/4 position of the plate thickness is 20% or less. In order to further increase the strength and brittle crack propagation arrestability, the above-mentioned area fraction is preferably 15% or less, and more preferably 10% or less.
[板厚1/4位置におけるベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下]
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/4位置におけるベイナイトの結晶粒の平均粒径が20μm以下であることが望ましい。この平均粒径が20μm超えの場合、粒径粗大化に伴い結晶粒の劈開破面の破面単位が大きくなるため、脆性き裂伝播停止特性が低下する。そのため、板厚1/4位置におけるベイナイトの結晶粒の平均粒径が20μm以下であることが望ましい。脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の平均粒径は、19μm以下とすることが好ましく、16μm以下とすることがより好ましい。
[Average grain size of bainite grains at 1/4 position of plate thickness: 20 μm or less]
In the high-strength extra-thick steel plate of the present invention, the average grain size of bainite grains at the 1/4 position of the plate thickness is preferably 20 μm or less. If this average grain size exceeds 20 μm, the fracture surface unit of the cleavage fracture surface of the grains becomes larger due to the grain size coarsening, and the brittle crack propagation arrestability decreases. Therefore, it is preferable that the average grain size of bainite grains at the 1/4 position of the plate thickness is 20 μm or less. In order to further improve the brittle crack propagation arrestability, the above average grain size is preferably 19 μm or less, and more preferably 16 μm or less.
なお、上記の平均粒径の下限は特に規定しない。圧延能率の観点から、上記の平均粒径は5μm以上とすることが好ましく、10μm以上とすることがより好ましい。There is no particular lower limit for the average grain size. From the viewpoint of rolling efficiency, the average grain size is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more.
<集合組織>(好適条件)
[板厚1/4位置における圧延面での(110)面のX線強度比:0.90以上]
板厚が100mm超の極厚鋼板は、脆性き裂伝播停止特性を向上させるためには、板厚1/4位置における圧延面での(110)面のX線強度比を0.90以上とすることが望ましい。(110)面のX線強度比が0.90未満の場合、板厚1/2位置における集合組織との方位差が小さくなり脆性き裂が分散せず直進的に進展しやすくなり、その結果、板厚の脆性き裂伝播停止特性が低下する。そのため、板厚1/4位置における圧延面での(110)面のX線強度比を0.90以上とする。脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、上記の(110)面のX線強度比は、1.00以上とすることが好ましく、1.10以上とすることがより好ましい。
<Texture> (optimal conditions)
[X-ray intensity ratio of the (110) plane on the rolled surface at the 1/4 position of the plate thickness: 0.90 or more]
In order to improve the brittle crack propagation arrestability of an extra-thick steel plate having a thickness of more than 100 mm, it is desirable to set the X-ray intensity ratio of the (110) plane on the rolled surface at the 1/4 position of the plate thickness to 0.90 or more. If the X-ray intensity ratio of the (110) plane is less than 0.90, the orientation difference with the texture at the 1/2 position of the plate thickness becomes small, and the brittle cracks tend to progress linearly without being dispersed, resulting in a decrease in the brittle crack propagation arrestability of the plate thickness. Therefore, the X-ray intensity ratio of the (110) plane on the rolled surface at the 1/4 position of the plate thickness is set to 0.90 or more. In order to further improve the brittle crack propagation arrestability, the X-ray intensity ratio of the (110) plane is preferably 1.00 or more, more preferably 1.10 or more.
なお、上記の(110)面のX線強度比の上限は特に規定しない。圧延能率の観点から、上記の(110)面のX線強度比は1.50以下とすることが好ましく、1.30以下とすることがより好ましい。In addition, there is no particular upper limit for the X-ray intensity ratio of the (110) plane. From the viewpoint of rolling efficiency, the X-ray intensity ratio of the (110) plane is preferably 1.50 or less, and more preferably 1.30 or less.
ここで、(110)面のX線強度比とは、対象材(高強度極厚鋼板)の(110)結晶面の集積度を表す数値である。(110)面のX線強度比は、後述の実施例に記載のように、対象材の(110)反射のX線回折強度(I(110))と、集合組織のないランダムな標準試料の(110)反射のX線回折強度(I0(110))との比(すなわち、I(110)/I0(110))として算出される。 Here, the X-ray intensity ratio of the (110) plane is a value that represents the degree of integration of the (110) crystal plane of the target material (high-strength extra-thick steel plate). The X-ray intensity ratio of the (110) plane is calculated as the ratio (i.e., I(110)/I0 (110) ) of the X-ray diffraction intensity of the (110) reflection of the target material (I ( 110 ) ) to the X-ray diffraction intensity of the ( 110) reflection of a random standard sample without texture, as described in the Examples below.
<強度>
板厚1/2位置における降伏強度:390MPa以上
本発明の高強度極厚鋼板は、板厚の1/2の深さ(すなわち板厚1/2位置)から採取したΦ14mmのJIS 14A号引張試験片を用いて測定した降伏強度が390MPa以上である。コンテナ船及びバルクキャリアー等の船舶は、この曲げ応力に耐え得る高強度かつ厚肉な鋼板母材を使用することが常であり、降伏強度が390MPa未満の場合には、使用に適さない。
<Strength>
Yield strength at 1/2 plate thickness position: 390 MPa or more The high-strength extra thick steel plate of the present invention has a yield strength of 390 MPa or more, measured using a Φ14 mm JIS 14A tensile test piece taken from a depth of 1/2 the plate thickness (i.e., at the 1/2 plate thickness position). Ships such as container ships and bulk carriers normally use high-strength, thick steel plate base material that can withstand this bending stress, and a yield strength of less than 390 MPa is not suitable for use.
<シャルピー破面遷移温度>
板厚1/2位置におけるvTrs:-100℃以下
板厚が100mm超の極厚鋼板は、脆性き裂伝播停止特性を向上させるためには、板厚1/2位置におけるvTrsを-100℃以下とする必要がある。vTrs:-100℃よりも遷移温度が高い場合には、板厚の脆性き裂伝播停止特性が低下する。そのため、本発明の高強度極厚鋼板は、板厚1/2位置におけるvTrsを-100℃以下とする。脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、vTrsを-110℃以下とすることが好ましく、vTrsを-120℃以下とすることがより好ましい。なお、vTrsの下限は特に規定しない。圧延能率の観点から、上記vTrsは-160℃以上とすることが好ましく、-150℃以上とすることがより好ましい。
<Charpy fracture transition temperature>
vTrs at 1/2 thickness position: -100°C or less In order to improve the brittle crack propagation arrestability of an extra-thick steel plate having a thickness of more than 100 mm, it is necessary to set the vTrs at 1/2 thickness position to -100°C or less. vTrs: If the transition temperature is higher than -100°C, the brittle crack propagation arrestability of the plate thickness decreases. Therefore, the high-strength extra-thick steel plate of the present invention has a vTrs at 1/2 thickness position of -100°C or less. In order to further improve the brittle crack propagation arrestability, it is preferable to set the vTrs at -110°C or less, and more preferably to set the vTrs at -120°C or less. The lower limit of vTrs is not particularly specified. From the viewpoint of rolling efficiency, the vTrs is preferably -160°C or more, and more preferably -150°C or more.
vTrsは、後述の実施例に記載のように、高強度極厚鋼板の板厚1/2位置からJIS 4号の衝撃試験片を採取し、シャルピー試験を実施することで評価できる。 vTrs can be evaluated by taking a JIS No. 4 impact test specimen from the 1/2 plate thickness position of a high-strength extra-thick steel plate and conducting a Charpy test, as described in the examples below.
<脆性き裂伝播停止特性>
Kca(-10℃)の値:8400N/mm3/2以上
板厚が100mm超の極厚鋼板は、船体の脆性き裂伝播を防止するために、Kca(-10℃)の値を8400N/mm3/2以上とする必要がある。脆性き裂伝播停止特性をさらに高めるためには、-10℃におけるKca値を9000N/mm3/2以上とすることが好ましい。なお、該Kca値の上限は特に規定しない。圧延能率の観点から、-10℃におけるKca値は25000N/mm3/2以下とすることが好ましく、20000N/mm3/2以下とすることがより好ましい。
<Brittle crack propagation arrest properties>
Kca (-10°C) value: 8400 N/mm3 /2 or more Extra thick steel plates with a plate thickness of more than 100 mm need to have a Kca (-10°C) value of 8400 N/mm3 /2 or more to prevent brittle crack propagation in the hull. In order to further improve the brittle crack propagation arrestability, it is preferable to set the Kca value at -10°C to 9000 N/mm3 /2 or more. There is no particular upper limit for the Kca value. From the viewpoint of rolling efficiency, the Kca value at -10°C is preferably 25000 N/mm3 /2 or less, and more preferably 20000 N/mm3 /2 or less.
Kca値は、後述の実施例に記載のように、温度勾配型標準ESSO試験することで評価できる。 The Kca value can be evaluated using a standard temperature gradient ESSO test as described in the examples below.
以上説明したように、上記の成分組成の調整や集合組織や特定の位置での靭性の制御(すなわち、板厚1/2位置の鋼組織の微細化)により、100mm超の板厚であっても、本発明の高強度極厚鋼板は、高強度、高靭性および高い(優れた)脆性き裂伝播停止特性を有する。As explained above, by adjusting the above-mentioned component composition and controlling the texture and toughness at specific positions (i.e., refining the steel structure at 1/2 the plate thickness position), the high-strength extra-thick steel plate of the present invention has high strength, high toughness and high (excellent) brittle crack propagation arrest properties, even in plate thicknesses of more than 100 mm.
本発明の高強度極厚鋼板の板厚の上限は特に規定しない。圧延能率の観点から、板厚の上限は、180mm以下とすることが好ましい。There is no particular upper limit to the thickness of the high-strength extra-thick steel plate of the present invention. From the viewpoint of rolling efficiency, it is preferable that the upper limit of the plate thickness be 180 mm or less.
次に、本発明の一実施形態における高強度極厚鋼板の製造方法について説明する。Next, we will explain the manufacturing method of high-strength extra thick steel plate in one embodiment of the present invention.
本発明の高強度極厚鋼板は、上述の成分組成を有する鋼素材に対し、以下に説明する特定の条件で加熱工程、熱間圧延工程および冷却工程を行うことによって、製造される。The high-strength extra-thick steel plate of the present invention is manufactured by subjecting a steel material having the above-mentioned composition to a heating process, a hot rolling process and a cooling process under the specific conditions described below.
以下に、各工程について詳細に説明する。各工程における温度は、別段の記載がない限り、鋼素材および熱延板の板厚中心部(すなわち板厚1/2位置)における温度を指すものとする。例えば、鋼板断面内の温度分布を伝熱解析により計算し、その結果を鋼板の表面温度によって補正することで求めることができる。Each process is described in detail below. Unless otherwise specified, the temperature in each process refers to the temperature at the center of the thickness of the steel material and hot-rolled plate (i.e., the 1/2 plate thickness position). For example, the temperature distribution in the cross section of the steel plate can be calculated by heat transfer analysis and the result corrected by the surface temperature of the steel plate.
<加熱工程>
まず、上述の成分組成を有する鋼素材を、1000~1200℃の加熱温度に加熱する。
<Heating process>
First, the steel material having the above-mentioned composition is heated to a heating temperature of 1000 to 1200°C.
[鋼素材の加熱温度:1000~1200℃]
鋼素材の加熱温度が1000℃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する。そのため、後に続く熱間圧延工程の実施が困難になる。よって、上記の加熱温度を1000℃以上とする。一方、鋼素材の加熱温度が1200℃を超える高温では、オーステナイト粒が粗大化し、その結果、靭性が低下し、所望の脆性亀裂伝播停止特性が得られない。また、鋼板の強度が低下する。さらに、酸化が著しくなって酸化ロスが増大し、歩留りが低下するおそれがある。このような理由から、上記の加熱温度を1200℃以下とする。なお、上記の加熱温度は、1050℃以上が好ましく、1080℃以上がより好ましい。上記の加熱温度は、1150℃以下が好ましく、1130℃以下がより好ましい。
[Heating temperature of steel material: 1000-1200°C]
If the heating temperature of the steel material is less than 1000°C, the heating temperature is too low, resulting in high deformation resistance and an increased load on the hot rolling machine. This makes it difficult to carry out the subsequent hot rolling process. Therefore, the heating temperature is set to 1000°C or higher. On the other hand, if the heating temperature of the steel material is high and exceeds 1200°C, the austenite grains become coarse, resulting in a decrease in toughness and a failure to obtain the desired brittle crack propagation arrest characteristic. In addition, the strength of the steel plate decreases. Furthermore, oxidation becomes severe, oxidation loss increases, and there is a risk of a decrease in yield. For these reasons, the heating temperature is set to 1200°C or lower. The heating temperature is preferably 1050°C or higher, more preferably 1080°C or higher. The heating temperature is preferably 1150°C or lower, more preferably 1130°C or lower.
<熱間圧延工程>
次いで、加熱工程で加熱された鋼素材に、板厚1/2位置における圧延開始温度:(Ar3点+100)℃以上、板厚1/2位置における温度がオーステナイト再結晶温度域での累積圧下率:5.0%以上、板厚1/2位置における温度がオーステナイト未再結晶温度域での累計圧下率:50.0%以上、および板厚1/2位置における圧延終了温度:Ar3点以上となる条件、かつ、スラブの厚みは350mm以上とし、最終製品の板厚に対するスラブの厚みの比率を表す圧下比:3.25以上4.00未満となる条件で、熱間圧延を施す。
<Hot rolling process>
Next, the steel material heated in the heating process is subjected to hot rolling under the following conditions: a rolling start temperature at the 1/2 thickness position: ( Ar3 point + 100)°C or higher; a cumulative reduction rate in the austenite recrystallization temperature range at the 1/2 thickness position: 5.0% or higher; a cumulative reduction rate in the austenite non-recrystallization temperature range at the 1/2 thickness position: 50.0% or higher; and a rolling end temperature at the 1/2 thickness position: Ar3 point or higher; a slab thickness of 350 mm or more; and a reduction ratio, which represents the ratio of the slab thickness to the plate thickness of the final product, of 3.25 or more and less than 4.00.
[圧延開始温度:(Ar3点+100)℃以上]
上述の加熱工程で加熱された鋼素材を熱間圧延するに際し、板厚1/2位置における熱間圧延を開始する温度が(Ar3点+100)℃未満では、熱間圧延工程終了後の熱延板において再結晶が十分に起こらない。そのため、オーステナイト粒径が細かくならず、靭性が低下する。その結果、所望の脆性亀裂伝播停止特性が得られない。そのため、圧延開始温度は(Ar3点+100)℃以上とする。後述の未再結晶領域において熱間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点+150)℃以上とすることが好ましく、(Ar3点+200)℃以上とすることがより好ましい。圧延開始温度の上限は、上述した鋼素材の加熱温度に従えばよい。すなわち、圧延開始温度は、1150℃以下とすることが好ましく、1130℃以下とすることがより好ましい。
[Rolling start temperature: ( Ar3 point + 100) ° C. or higher]
When hot rolling the steel material heated in the above-mentioned heating process, if the temperature at which hot rolling is started at the plate thickness 1/2 position is less than ( Ar3 point + 100) ° C., recrystallization does not occur sufficiently in the hot-rolled plate after the hot rolling process. Therefore, the austenite grain size does not become fine, and the toughness decreases. As a result, the desired brittle crack propagation arrest characteristic is not obtained. Therefore, the rolling start temperature is set to ( Ar3 point + 100) ° C. or higher. From the viewpoint of securing the time to perform hot rolling in the non-recrystallized region described later, the rolling start temperature is preferably set to ( Ar3 point + 150) ° C. or higher, and more preferably set to ( Ar3 point + 200) ° C. or higher. The upper limit of the rolling start temperature may be in accordance with the heating temperature of the steel material described above. That is, the rolling start temperature is preferably set to 1150 ° C. or lower, and more preferably set to 1130 ° C. or lower.
なお、Ar3点(Ar3変態点)(℃)は、以下の式(3)にしたがって求めることができる。
Ar3点(℃)=910-273×C-74×Mn-57×Ni-16×Cr-9×Mo-5×Cu …(3)
ここで、式(3)中、各元素記号は該元素の鋼中含有量(質量%)を表し、含有されない元素については0とする。
The Ar3 point ( Ar3 transformation point) (°C) can be calculated according to the following formula (3).
Ar 3 point (°C) = 910 - 273 x C - 74 x Mn - 57 x Ni - 16 x Cr - 9 x Mo - 5 x Cu ... (3)
In formula (3), each element symbol represents the content (mass%) of the corresponding element in the steel, and elements that are not contained are represented as 0.
[オーステナイト再結晶温度域での累積圧下率:5.0%以上]
板厚中心部(板厚1/2位置)の温度がオーステナイト再結晶温度域での累積圧下率を5.0%以上とする熱間圧延を行う。この温度域での累積圧下率が5.0%未満であると、オーステナイトの細粒化が不十分であり、靭性が向上せず、その結果、板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度:-100℃以下が達成されない。この温度域での累積圧下率は、好ましくは10%以上であり、より好ましくは15%以上である。
[Cumulative reduction rate in the austenite recrystallization temperature range: 5.0% or more]
Hot rolling is performed with a cumulative reduction of 5.0% or more in the austenite recrystallization temperature range at the plate thickness center (1/2 plate thickness position). If the cumulative reduction in this temperature range is less than 5.0%, the austenite grains are not sufficiently refined and the toughness is not improved, and as a result, the Charpy fracture transition temperature at the 1/2 plate thickness position of -100°C or less is not achieved. The cumulative reduction in this temperature range is preferably 10% or more, and more preferably 15% or more.
この温度域での累積圧下率の上限は特に限定されない。上記細粒化の向上効果が飽和するため、この温度域での累積圧下率は45%以下とすることが好ましく、40%以下とすることがより好ましい。There is no particular upper limit to the cumulative rolling reduction in this temperature range. Since the effect of improving the grain refinement is saturated, it is preferable that the cumulative rolling reduction in this temperature range be 45% or less, and more preferably 40% or less.
なお、本発明の成分組成の場合、オーステナイト再結晶温度域での累積圧下率は、1100~950℃の温度域での累積圧下率を5.0%以上とすることが好ましい。In addition, in the case of the component composition of the present invention, it is preferable that the cumulative reduction rate in the austenite recrystallization temperature range be 5.0% or more in the temperature range of 1100 to 950°C.
[オーステナイト未再結晶温度域での累積圧下率:50.0%以上]
さらに、板厚中心部(板厚1/2位置)の温度がオーステナイト未再結晶温度域にあるときの累積圧下率を50.0%以上とする熱間圧延を行う。この温度域での累積圧下率を50.0%以上とすることにより、オーステナイト相を圧延する時に発達した圧延集合組織が、オーステナイトからベイナイトに変態する。この時に、バリアント選択によって選択された滑り系にそって相変態することで、板厚中心部における圧延面での(211)面のX線強度比が1.60以上となる集合組織を得られる。
[Cumulative reduction rate in the austenite non-recrystallization temperature range: 50.0% or more]
Furthermore, hot rolling is performed with a cumulative reduction of 50.0% or more when the temperature at the center of the plate thickness (at 1/2 the plate thickness position) is in the austenite non-recrystallization temperature range. By setting the cumulative reduction in this temperature range to 50.0% or more, the rolling texture developed when rolling the austenite phase is transformed from austenite to bainite. At this time, phase transformation occurs along the slip system selected by variant selection, and a texture is obtained in which the X-ray intensity ratio of the (211) plane on the rolled surface at the center of the plate thickness is 1.60 or more.
一方、この温度域での累積圧下率が50%未満であると、オーステナイトが圧延方向に十分延伸せずにベイナイト変態時の核生成サイトが減少し、これにより、粗大なベイナイトが生成して粒径微細化ができなくなる。その結果、板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度(vTrs):-100℃以下が達成されない。また、板厚中心部における圧延面での(211)面集積度が1.60以上となる集合組織も得られない。On the other hand, if the cumulative reduction rate in this temperature range is less than 50%, the austenite does not elongate sufficiently in the rolling direction, reducing the number of nucleation sites during bainite transformation, which results in the formation of coarse bainite and makes it impossible to refine the grain size. As a result, the Charpy fracture transition temperature (vTrs) at the 1/2 position in the plate thickness: -100°C or less is not achieved. In addition, a texture with a (211) plane concentration of 1.60 or more on the rolled surface in the center of the plate thickness cannot be obtained.
したがって、この温度域での累積圧下率は、50.0%以上とする。該累積圧下率は、好ましくは55%以上であり、より好ましくは60%以上である。Therefore, the cumulative rolling reduction in this temperature range is 50.0% or more. The cumulative rolling reduction is preferably 55% or more, and more preferably 60% or more.
この温度域での累積圧下率の上限は特に限定されない。圧延能率を阻害しない観点から、この温度域での累積圧下率は75%以下であることが好ましく、70%以下とすることがより好ましい。There is no particular upper limit to the cumulative reduction in this temperature range. From the viewpoint of not impairing the rolling efficiency, it is preferable that the cumulative reduction in this temperature range be 75% or less, and more preferably 70% or less.
なお、本発明の成分組成の場合、オーステナイト未再結晶温度域での累積圧下率は、950℃未満700℃以上の温度域での累積圧下率を50.0%以上とすることが好ましい。In addition, in the case of the component composition of the present invention, it is preferable that the cumulative rolling reduction in the austenite non-recrystallization temperature range be 50.0% or more in the temperature range of less than 950°C and 700°C or more.
[板厚1/2位置における圧延終了温度:Ar3点以上]
熱間圧延工程は、板厚1/2位置における圧延終了温度が、Ar3点(℃)以上の温度で終了する必要がある。熱間圧延に際して鋼板の温度がAr3点(℃)未満となると、フェライトへの相変態が開始し、(211)面のX線強度を高めるベイナイトの分率が低下するため、(211)面のX線強度比が低下する。その結果、優れた脆性亀裂伝播停止特性が得られなくなる。更に、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。なお、この圧延終了温度は、後工程の冷却開始温度をAr3点(℃)以上とする観点から、(Ar3点+10)℃以上であることが好ましい。
[Rolling end temperature at 1/2 plate thickness position: Ar 3 point or higher]
The hot rolling process must be completed at a rolling end temperature at the 1/2 plate thickness position of Ar3 point (°C) or higher. If the temperature of the steel plate during hot rolling is lower than Ar3 point (°C), phase transformation to ferrite begins, and the fraction of bainite that increases the X-ray intensity of the (211) plane decreases, so the X-ray intensity ratio of the (211) plane decreases. As a result, excellent brittle crack propagation arrest properties cannot be obtained. Furthermore, the lower the temperature, the higher the deformation resistance, which causes a problem of increased load on the hot rolling machine. In addition, the rolling end temperature is preferably ( Ar3 point + 10) °C or higher from the viewpoint of setting the cooling start temperature of the subsequent process to Ar3 point (°C) or higher.
この圧延終了温度の上限は特に限定されない。圧延能率の観点から、圧延終了温度は(Ar3点+60)℃以下とすることが好ましく、(Ar3点+50)℃以下とすることがより好ましい。 There is no particular upper limit to the rolling end temperature. From the viewpoint of rolling efficiency, the rolling end temperature is preferably ( Ar3 point + 60)°C or less, and more preferably ( Ar3 point + 50)°C or less.
[圧下比:3.25以上4.00未満]
本発明では、熱間圧延工程終了後の熱延板の厚みが次のようになっていることが重要である。具体的には、スラブの厚みは350mm以上とし、かつ、最終製品の板厚に対するスラブの厚みの比率(圧下比)が3.25以上となるように、熱間圧延工程での圧延を制御する。
[Reduction ratio: 3.25 or more and less than 4.00]
In the present invention, it is important that the thickness of the hot-rolled sheet after the hot rolling process is as follows: Specifically, the thickness of the slab is 350 mm or more, and the rolling in the hot rolling process is controlled so that the ratio of the slab thickness to the sheet thickness of the final product (rolling reduction ratio) is 3.25 or more.
上記の圧下比が3.25未満であると、鋼組織の細粒化が不十分であるために靭性が向上しない。その結果、板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度:-100℃以下が達成されない。また、上記の圧下比が3.25未満であると、板厚1/2位置にかかる圧延応力が不十分となり鋼板内部に生じたポロシティが閉鎖する方向に変形が進まず、圧延が完了した時点でも粗大なポロシティが残存し破壊起点となる。そのため、鋼板内部に生じたポロシティが圧着せず靭性が著しく低下する。上記の圧下比は、3.40以上が好ましく、3.50以上がより好ましい。If the reduction ratio is less than 3.25, the steel structure is not sufficiently refined, and toughness is not improved. As a result, the Charpy fracture transition temperature at the 1/2 plate thickness position: -100°C or less is not achieved. Also, if the reduction ratio is less than 3.25, the rolling stress applied to the 1/2 plate thickness position is insufficient, and deformation does not proceed in the direction in which the porosity generated inside the steel plate closes, and even when rolling is completed, coarse porosity remains and becomes the starting point of fracture. Therefore, the porosity generated inside the steel plate does not bond, and toughness is significantly reduced. The reduction ratio is preferably 3.40 or more, and more preferably 3.50 or more.
一方、上記の圧下比が4.00以上であると鋼組織が過度に細粒化して焼き入れ性が低下し、冷却速度が低位となる100mm越えの極厚鋼板における板厚1/2位置のベイナイトの面積分率を高めることができない。その結果、(211)面のX線強度比が低下し、優れた脆性亀裂伝播停止特性が得られなくなる。また、強度が低下する。よって、上記の圧下比は4.00未満であることが必要である。上記の圧下比は、3.80以下が好ましく、3.70以下がより好ましい。On the other hand, if the reduction ratio is 4.00 or more, the steel structure becomes excessively fine-grained, reducing hardenability, and the area fraction of bainite at the 1/2 plate thickness position in extra-thick steel plates over 100 mm in thickness where the cooling rate is low cannot be increased. As a result, the X-ray intensity ratio of the (211) plane decreases, making it impossible to obtain excellent brittle crack propagation arrest properties. In addition, strength decreases. Therefore, the reduction ratio must be less than 4.00. The reduction ratio is preferably 3.80 or less, and more preferably 3.70 or less.
本発明では、上述の熱間圧延条件で熱間圧延を行うことで、上記の作用効果を得ることができる。より作用効果を有効に得る観点から、さらに、以下の熱間圧延条件を規定することも有効である。
具体的には、板厚1/2位置における温度がオーステナイト再結晶温度域での平均圧下率/パス:3.5%以上とし、かつ、板厚1/4位置における圧延終了温度:Ar3点℃以上とする。
In the present invention, the above-mentioned effects can be obtained by performing hot rolling under the above-mentioned hot rolling conditions. From the viewpoint of obtaining the effects more effectively, it is also effective to further specify the following hot rolling conditions.
Specifically, the temperature at the 1/2 thickness position is set to an average reduction rate/pass of 3.5% or more in the austenite recrystallization temperature range, and the rolling end temperature at the 1/4 thickness position is set to Ar 3 point °C or more.
[オーステナイト再結晶温度域での平均圧下率/パス:3.5%以上](任意条件)
板厚中心部(板厚1/2位置)の温度がオーステナイト再結晶温度域での圧延の平均圧下率/パスを3.5%以上とする熱間圧延を行うと、より板厚1/2位置のポロシティを圧着させる効果を得ることができる。この温度域での平均圧下率/パスが3.5%未満であると、ポロシティ圧着に有効な高温での圧延時に十分に圧延応力を付与することができずに、圧延終了時にポロシティが残存しやすくなる。これが破壊起点となって板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度:-100℃以下が達成しにくくなる。この温度域での平均圧下率/パスは、好ましくは4.0%以上であり、より好ましくは5.0%以上である。
[Average reduction rate/pass in the austenite recrystallization temperature range: 3.5% or more] (optional conditions)
When hot rolling is performed with an average reduction rate/pass of 3.5% or more in the austenite recrystallization temperature range of the plate thickness center (plate thickness 1/2 position), the effect of pressing the porosity at the plate thickness 1/2 position can be obtained. If the average reduction rate/pass in this temperature range is less than 3.5%, sufficient rolling stress cannot be applied during rolling at a high temperature effective for porosity pressing, and porosity tends to remain at the end of rolling. This becomes the fracture origin, making it difficult to achieve a Charpy fracture transition temperature of -100°C or less at the plate thickness 1/2 position. The average reduction rate/pass in this temperature range is preferably 4.0% or more, more preferably 5.0% or more.
この温度域での平均圧下率/パスの上限は特に限定されない。製造負荷の観点化から、この温度域での平均圧下率/パスは、10%以下とすることが好ましく、8.0%以下とすることがより好ましい。There is no particular upper limit to the average rolling reduction/pass in this temperature range. From the viewpoint of production load, it is preferable that the average rolling reduction/pass in this temperature range be 10% or less, and more preferably 8.0% or less.
[板厚1/4における圧延終了温度:Ar3点以上](任意条件)
熱間圧延工程では、板厚1/4における圧延終了温度が、板厚1/4位置でAr3点(℃)以上の温度で終了すると、より脆性亀裂伝播停止特性向上効果を有効に得ることができる。熱間圧延に際して熱延板の板厚1/4位置の温度がAr3点(℃)未満となると、板厚1/4位置で加工フェライトが生成し、(110)面のX線強度を高めるベイナイトの分率が低下するため、板厚1/4位置の(110)面のX線強度比が低下する。その結果、優れた脆性亀裂伝播停止特性が得られなくなる。更に、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。なお、この圧延終了温度はAr3点+20)℃以上であることが好ましい。
[Rolling end temperature at 1/4 plate thickness: Ar 3 point or higher] (arbitrary condition)
In the hot rolling process, if the rolling end temperature at 1/4 of the plate thickness is at or above the Ar3 point (°C) at the 1/4 plate thickness position, the effect of improving the brittle crack propagation arrestability can be more effectively obtained. If the temperature at the 1/4 plate thickness position of the hot rolled plate during hot rolling is less than the Ar3 point (°C), processed ferrite is generated at the 1/4 plate thickness position, and the fraction of bainite that increases the X-ray intensity of the (110) plane decreases, so the X-ray intensity ratio of the (110) plane at the 1/4 plate thickness position decreases. As a result, excellent brittle crack propagation arrestability cannot be obtained. Furthermore, the lower the temperature, the higher the deformation resistance, which causes a problem of increased load on the hot rolling machine. It is preferable that the rolling end temperature is Ar3 point + 20) °C or higher.
この圧延終了温度の上限は特に限定されない。圧延能率の観点から、この圧延終了温度は、(Ar3点+50)℃以下とすることが好ましく、(Ar3点+40)℃以下とすることがより好ましい。 The upper limit of the rolling end temperature is not particularly limited. From the viewpoint of rolling efficiency, the rolling end temperature is preferably ( Ar3 point + 50) ° C. or less, and more preferably ( Ar3 point + 40) ° C. or less.
<冷却工程>
次いで、熱間圧延工程で熱間圧延された熱延板に、板厚1/2位置における冷却開始温度:Ar3点以上、板厚1/2位置における温度が700~500℃の温度域での平均冷却速度:2.0℃/s以上、かつ、板厚1/2位置における冷却停止温度:500℃以下となる条件で冷却を施す。
<Cooling process>
Next, the hot-rolled sheet hot-rolled in the hot rolling process is cooled under the following conditions: a cooling start temperature at 1/2 thickness position: Ar 3 point or higher, an average cooling rate in the temperature range of 700 to 500°C at the 1/2 thickness position: 2.0°C/s or higher, and a cooling stop temperature at the 1/2 thickness position: 500°C or lower.
[冷却開始温度:Ar3点以上]
上述の熱間圧延工程を経て得られた熱延板に対し、板厚1/2位置における温度がAr3点(℃)以上の温度で冷却を開始する必要がある。冷却開始温度がAr3点(℃)を下回ると、鋼中に多量のフェライトが生成するため、強度を高めることができない。その結果、(211)面のX線強度比が低下し、優れた脆性亀裂伝播停止特性が得られなくなる。そのため、この冷却開始温度はAr3点(℃)以上とする。冷却開始温度は(Ar3点+10)℃以上とすることが好ましく、また(Ar3点+40)℃以下とすることが好ましい。
[Cooling start temperature: Ar 3 point or higher]
It is necessary to start cooling the hot-rolled sheet obtained through the above-mentioned hot rolling process at a temperature at 1/2 the sheet thickness position of the Ar3 point (°C) or higher. If the cooling start temperature is lower than the Ar3 point (°C), a large amount of ferrite is generated in the steel, making it impossible to increase the strength. As a result, the X-ray intensity ratio of the (211) plane decreases, and excellent brittle crack propagation arrest properties cannot be obtained. Therefore, the cooling start temperature is set to be Ar3 point (°C) or higher. The cooling start temperature is preferably set to be ( Ar3 point + 10) °C or higher, and is preferably set to be ( Ar3 point + 40) °C or lower.
[700~500℃の温度域での平均冷却速度:2.0℃/s以上]
板厚1/2位置の温度が700℃から冷却停止温度(500℃以下)になるまでの温度域における平均冷却速度が2.0℃/s未満であると、徐冷により鋼中に多量のフェライトが生成するため、ベイナイトの体積率を高めることができない。その結果、(211)面のX線強度比が低下し、優れた脆性亀裂伝播停止特性が得られなくなる。また、強度が低下する。
[Average cooling rate in the temperature range of 700 to 500 ° C.: 2.0 ° C./s or more]
If the average cooling rate in the temperature range from 700°C at the 1/2 position of the plate thickness to the cooling stop temperature (500°C or less) is less than 2.0°C/s, a large amount of ferrite is generated in the steel by slow cooling, and the volume fraction of bainite cannot be increased. As a result, the X-ray intensity ratio of the (211) plane decreases, and excellent brittle crack propagation arrestability cannot be obtained. In addition, the strength decreases.
一方で、この平均冷却速度を測定する温度範囲は、大部分のオーステナイト組織の変態が起こり、鋼板の特性に大きく寄与する効果を得る観点から、700~500℃の温度域とする。On the other hand, the temperature range for measuring this average cooling rate is set to 700 to 500°C, from the viewpoint of obtaining an effect in which the transformation of most of the austenite structure occurs and which contributes greatly to the properties of the steel plate.
すなわち、本発明では、板厚1/2位置における700~500℃の温度域での平均冷却速度を2.0℃/s以上とする。これにより、ベイナイトの分率を向上させる効果を得られ、強度が向上し、かつ、(211)面の集合組織が発達し、脆性き裂伝播停止特性が向上する。この温度域での平均冷却速度は、好ましくは3.0℃/s以上とする。That is, in the present invention, the average cooling rate in the temperature range of 700 to 500°C at the 1/2 plate thickness position is set to 2.0°C/s or more. This has the effect of increasing the proportion of bainite, improving strength, and developing the texture of the (211) plane, improving brittle crack propagation arrest properties. The average cooling rate in this temperature range is preferably 3.0°C/s or more.
なお、該平均冷却速度の上限は特に限定されない。過度の急冷による冷却コストの増大を回避する観点から、該平均冷却速度は、20℃/s以下とすることが好ましく、10℃/s以下とすることがより好ましい。The upper limit of the average cooling rate is not particularly limited. In order to avoid an increase in cooling costs due to excessive quenching, the average cooling rate is preferably 20°C/s or less, and more preferably 10°C/s or less.
上記の700~500℃の温度域の範囲外の平均冷却速度は、ベイナイト生成に大きく影響を与えないため特に規定しない。製造能率の観点から、0.5~0.1℃/sとすることが好ましい。 The average cooling rate outside the above temperature range of 700 to 500°C is not specified because it does not have a significant effect on the formation of bainite. From the viewpoint of production efficiency, it is preferable to set it to 0.5 to 0.1°C/s.
[冷却停止温度:500℃以下]
冷却工程は、板厚1/2位置における温度が500℃以下になるまで行う必要がある。換言すれば、冷却停止温度が500℃以下の温度となるまで行う必要がある。冷却停止温度が500℃を超えると、鋼中に多量のフェライトが生成するため、ベイナイトの面積分率を高めることができない。その結果、(211)面のX線強度比が低下し、優れた脆性亀裂伝播停止特性が得られなくなる。また、強度が低下する。冷却停止温度は、好ましくは450℃以下であり、より好ましくは400℃以下である。一方、冷却停止温度の下限は限定されないが、冷却停止温度が低すぎると鋼板の形状が悪くなる。そのため、冷却停止温度は、好ましくは200℃以上であり、より好ましくは300℃以上である。
[Cooling stop temperature: 500°C or less]
The cooling process needs to be performed until the temperature at the 1/2 position of the plate thickness is 500°C or less. In other words, it needs to be performed until the cooling stop temperature is 500°C or less. If the cooling stop temperature exceeds 500°C, a large amount of ferrite is generated in the steel, so that the area fraction of bainite cannot be increased. As a result, the X-ray intensity ratio of the (211) plane decreases, and excellent brittle crack propagation stopping properties cannot be obtained. In addition, the strength decreases. The cooling stop temperature is preferably 450°C or less, more preferably 400°C or less. On the other hand, although the lower limit of the cooling stop temperature is not limited, if the cooling stop temperature is too low, the shape of the steel plate will be deteriorated. Therefore, the cooling stop temperature is preferably 200°C or more, more preferably 300°C or more.
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施例は本発明の好適な一例を示すものであり、本発明はこの実施例に限定されない。Next, the present invention will be described in detail based on examples. Note that the following examples are merely preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
表1に供試鋼の成分成分を示し、表2に製造条件を示した。表1に示す各成分組成の溶鋼(鋼記号:A~AG)を転炉で溶製し、連続鋳造法で鋼素材とした。その後、表2に示す製造条件で加熱工程、熱間圧延工程、および冷却工程をこの順に行い、表3に示す板厚の高強度極厚鋼板(鋼記号:1~42)を製造した。なお、表1中の空欄は、意図的に元素を添加しないことを表しており、元素を含有しない(すなわち0%)場合だけでなく、元素を不可避的に含有する場合も含む。Table 1 shows the chemical composition of the test steels, and Table 2 shows the manufacturing conditions. Molten steels (steel symbols: A to AG) with the chemical compositions shown in Table 1 were produced in a converter and made into steel material by continuous casting. The heating process, hot rolling process, and cooling process were then carried out in that order under the manufacturing conditions shown in Table 2, to produce high-strength extra thick steel plates (steel symbols: 1 to 42) with the plate thicknesses shown in Table 3. Note that blank spaces in Table 1 indicate that no element was intentionally added, and include not only cases where no element is contained (i.e. 0%), but also cases where an element is unavoidably contained.
得られた各高強度極厚鋼板について、以下に説明する方法で、(1)強度、(2)靭性、(3)集合組織、(4)鋼組織、(5)脆性き裂伝播停止特性を評価した。Each of the obtained high-strength extra-thick steel plates was evaluated for (1) strength, (2) toughness, (3) texture, (4) steel structure, and (5) brittle crack propagation arrest properties using the methods described below.
(1)強度
得られた高強度極厚鋼板の板厚1/2位置より、試験片の長手軸の方向が圧延方向と垂直となるように、Φ14のJIS 14A号試験片を採取し、JIS Z 2241(2011)の規定に準拠して引張試験を行い、降伏強度(YS)、引張強さ(TS)を測定した。
ここでは、降伏強度が390MPa以上を高強度であると評価した。また、引張強さが570MPa以上を高強度であると評価した。
(1) Strength A Φ14 JIS 14A test piece was taken from the obtained high-strength extra thick steel plate at a position halfway through the plate thickness so that the longitudinal axis of the test piece was perpendicular to the rolling direction. A tensile test was carried out in accordance with the provisions of JIS Z 2241 (2011) to measure the yield strength (YS) and tensile strength (TS).
Here, a yield strength of 390 MPa or more was evaluated as being high strength, and a tensile strength of 570 MPa or more was evaluated as being high strength.
(2)靭性
靭性の評価は、板厚1/2位置のシャルピー破面遷移温度で行った。
得られた高強度極厚鋼板の板厚1/2位置より、試験片の長手軸の方向が圧延方向と平行となるように、JIS4号衝撃試験片を採取し、JIS Z 2242(2005)の規定に準拠してシャルピー衝撃試験を行って、-40℃~-160℃の範囲におけるシャルピー破面遷移温度(vTrs)を求めた。なお、1試験温度につき3本試験し、3本の脆性破面率の平均値から計算した。
ここでは、vTrs≦-100℃を低温靭性に優れると評価した。
(2) Toughness The toughness was evaluated in terms of the Charpy fracture transition temperature at the 1/2 plate thickness position.
A JIS No. 4 impact test piece was taken from the 1/2 position of the plate thickness of the obtained high-strength extra thick steel plate so that the longitudinal axis of the test piece was parallel to the rolling direction, and a Charpy impact test was carried out in accordance with the provisions of JIS Z 2242 (2005) to determine the Charpy fracture transition temperature (vTrs) in the range of -40°C to -160°C. Three pieces were tested per test temperature, and the brittle fracture rate was calculated from the average value of the three pieces.
Here, vTrs≦−100° C. was evaluated as being excellent in low temperature toughness.
(3)集合組織
集合組織の評価は、鋼板の板厚1/2位置における(211)面のX線強度比を測定して行った。
得られた高強度極厚鋼板から、板厚1/2位置を板厚中心として板厚1mm、圧延方向と平行な方向に22mm、かつ圧延方向と垂直な方向に25mmとする寸法の板状のサンプルを採取し、該サンプルの表面に平行な面を機械研磨および電解研磨することにより、X線回折用の試験片を用意した。この試験片を用いて、Mo線源を用いたX線回折装置を使用して、X線回折測定を実施し、(211)面のX線強度比を求めた。
(3) Texture The texture was evaluated by measuring the X-ray intensity ratio of the (211) plane at the 1/2 position of the sheet thickness of the steel sheet.
From the obtained high-strength extra-thick steel plate, a plate-shaped sample having dimensions of 1 mm in thickness with the plate thickness 1/2 position as the plate thickness center, 22 mm in the direction parallel to the rolling direction, and 25 mm in the direction perpendicular to the rolling direction was taken, and a surface parallel to the surface of the sample was mechanically polished and electrolytically polished to prepare a test piece for X-ray diffraction. Using this test piece, X-ray diffraction measurement was performed using an X-ray diffractometer using a Mo radiation source, and the X-ray intensity ratio of the (211) plane was obtained.
また、鋼板の板厚1/4位置における(110)面のX線強度比を測定した。
得られた高強度極厚鋼板から、板厚1/4位置を板厚中心として板厚1mm、圧延方向と平行な方向に22mm、かつ圧延方向と垂直な方向に25mmとする寸法の板状のサンプルを採取し、該サンプルの表面に平行な面を機械研磨および電解研磨することにより、X線回折用の試験片を用意した。この試験片を用いて、Mo線源を用いたX線回折装置を使用して、X線回折測定を実施し、(110)面のX線強度比を求めた。
In addition, the X-ray intensity ratio of the (110) plane at a position corresponding to 1/4 of the sheet thickness of the steel sheet was measured.
From the obtained high-strength extra-thick steel plate, a plate-shaped sample having dimensions of 1 mm in thickness with the 1/4 position at the plate thickness center, 22 mm in the direction parallel to the rolling direction, and 25 mm in the direction perpendicular to the rolling direction was taken, and a surface parallel to the surface of the sample was mechanically polished and electrolytically polished to prepare a test piece for X-ray diffraction. Using this test piece, X-ray diffraction measurement was performed using an X-ray diffractometer using a Mo radiation source, and the X-ray intensity ratio of the (110) plane was obtained.
(4)鋼組織
[鋼組織]
板厚1/2位置の鋼組織は、次の通り測定した。
圧延方向と垂直な面が観察面となるように、鋼板の幅中央、板厚1/2位置から試料を採取した。試料の寸法は板厚方向に20mm、圧延方向と平行な方向に10mm、かつ圧延方向と垂直な方向に1mmとした。この試料の圧延方向に垂直な面を鏡面研磨した後、ナイタール腐食により現出させた金属組織の光学顕微鏡写真を撮影した。撮影部は板厚1/2位置で倍率は200倍とした。得られた写真から白い塊状として現出した組織をフェライト、残部をベイナイトとして画像解析によって面積分率を計算することによりベイナイト相およびフェライト相の面積分率を評価した。
(4) Steel structure [Steel structure]
The steel structure at the 1/2 sheet thickness position was measured as follows.
A sample was taken from the width center of the steel plate at 1/2 the plate thickness so that the surface perpendicular to the rolling direction was the observation surface. The dimensions of the sample were 20 mm in the plate thickness direction, 10 mm in the direction parallel to the rolling direction, and 1 mm in the direction perpendicular to the rolling direction. The surface perpendicular to the rolling direction of this sample was mirror-polished, and then an optical microscope photograph of the metal structure revealed by nital etching was taken. The photographed portion was at 1/2 the plate thickness position, and the magnification was 200 times. The area fractions of the bainite phase and ferrite phase were evaluated by calculating the area fractions by image analysis, assuming that the structure revealed as white chunks in the obtained photograph was ferrite and the remaining part was bainite.
また、板厚1/4位置の鋼組織は、次の通り測定した。
圧延方向と垂直な面が観察面となるように、鋼板の幅中央、板厚1/4位置から試料を採取した。試料の寸法は板厚方向に20mm、圧延方向と平行な方向に10mm、かつ圧延方向と垂直な方向に1mmとした。この試料の圧延方向に垂直な面を鏡面研磨した後、ナイタール腐食により現出させた金属組織の光学顕微鏡写真を撮影した。撮影部は板厚1/4位置で倍率は200倍とした。得られた写真を画像解析することによりベイナイト相およびフェライト相の面積分率を評価した。
The steel structure at the 1/4 position of the plate thickness was measured as follows.
A sample was taken from the center of the width of the steel plate, at 1/4 of the plate thickness, so that the surface perpendicular to the rolling direction was the observation surface. The dimensions of the sample were 20 mm in the plate thickness direction, 10 mm in the direction parallel to the rolling direction, and 1 mm in the direction perpendicular to the rolling direction. After mirror polishing the surface perpendicular to the rolling direction of this sample, an optical microscope photograph of the metal structure revealed by nital etching was taken. The photographed area was at 1/4 of the plate thickness position, and the magnification was 200 times. The area fractions of the bainite phase and ferrite phase were evaluated by image analysis of the obtained photograph.
[ベイナイトの結晶粒の平均粒径]
板厚1/2位置のベイナイトの結晶粒の平均粒径は、次の通り測定した。
圧延方向と垂直な面が観察面となるように、鋼板の幅中央、板厚1/2位置から試料を採取した。試料の寸法は板厚方向に20mm、圧延方向と平行な方向に10mm、かつ圧延方向と垂直な方向に1mmとした。この試料の圧延方向に垂直な面を鏡面研磨した後、板厚1/2位置を下記の条件でEBSP解析を行った。得られた結晶方位マップより、隣接する結晶粒との方位差が15°以上の大角粒界で囲まれた組織の円相当直径を求め、下記の解析領域における円相当直径の平均値を平均有効結晶粒径とした。
(EBSP条件)
・加速電圧:20KV、照射電流:50nA
・ビーム径:50nm
・解析領域:板厚中心の1mm×1mm領域
・ステップサイズ:0.4μm
また、板厚1/4位置のベイナイトの結晶粒の平均粒径は、次の通り測定した。
圧延方向と垂直な面が観察面となるように、鋼板の幅中央、板厚1/4位置から試料を採取した。試料の寸法は板厚方向に20mm、圧延方向と平行な方向に10mm、かつ圧延方向と垂直な方向に1mmとした。この試料の圧延方向に垂直な面を鏡面研磨した後、板厚1/4位置を下記の条件でEBSP解析を行った。得られた結晶方位マップより、隣接する結晶粒との方位差が15°以上の大角粒界で囲まれた組織の円相当直径を求め、下記の解析領域における円相当直径の平均値を平均有効結晶粒径とした。
(EBSP条件)
・加速電圧:20KV、照射電流:50nA
・ビーム径:50nm
・解析領域:板厚中心の1mm×1mm領域
・ステップサイズ:0.4μm
[Average grain size of bainite grains]
The average grain size of bainite grains at the 1/2 position of the sheet thickness was measured as follows.
A sample was taken from the center of the width of the steel plate, at 1/2 the plate thickness, so that the surface perpendicular to the rolling direction was the observation surface. The dimensions of the sample were 20 mm in the plate thickness direction, 10 mm in the direction parallel to the rolling direction, and 1 mm in the direction perpendicular to the rolling direction. After mirror polishing the surface perpendicular to the rolling direction of this sample, EBSP analysis was performed at the 1/2 plate thickness position under the following conditions. From the obtained crystal orientation map, the circle equivalent diameter of the structure surrounded by high-angle grain boundaries with an orientation difference of 15° or more with adjacent crystal grains was obtained, and the average value of the circle equivalent diameter in the following analysis region was taken as the average effective crystal grain size.
(EBSP conditions)
Acceleration voltage: 20 KV, irradiation current: 50 nA
Beam diameter: 50 nm
Analysis area: 1 mm x 1 mm area at the center of plate thickness Step size: 0.4 μm
The average grain size of bainite grains at the 1/4 position of the plate thickness was measured as follows.
A sample was taken from the center of the width of the steel plate, at 1/4 of the plate thickness, so that the surface perpendicular to the rolling direction was the observation surface. The dimensions of the sample were 20 mm in the plate thickness direction, 10 mm in the direction parallel to the rolling direction, and 1 mm in the direction perpendicular to the rolling direction. After mirror polishing the surface perpendicular to the rolling direction of this sample, EBSP analysis was performed at the 1/4 plate thickness position under the following conditions. From the obtained crystal orientation map, the circle equivalent diameter of the structure surrounded by high-angle grain boundaries with an orientation difference of 15° or more with adjacent crystal grains was obtained, and the average value of the circle equivalent diameter in the following analysis region was taken as the average effective crystal grain size.
(EBSP conditions)
Acceleration voltage: 20 KV, irradiation current: 50 nA
Beam diameter: 50 nm
Analysis area: 1 mm x 1 mm area at the center of plate thickness Step size: 0.4 μm
[最大ポロシティの円相当径]
鋼板内部の欠陥の検出には、非破壊で検査できるため超音波探傷が用いられることが多いが、本実施例では正確に欠陥部の状態を確認するために直接観察をおこなって、ポロシティの個数密度を測定した。まず、圧延材の板厚1/2位置において板幅方向に対して平行に観察用のサンプルを1~2断面採取し、鏡面研磨仕上げとした。次いで、作製したサンプルを光学顕微鏡にて観察して写真を撮影した。倍率は400倍とした。得られた写真を画像解析して、存在するポロシティ個々の円相当径を求め、最大ポロシティの円相当径を算出した。
[Circle equivalent diameter of maximum porosity]
Ultrasonic testing is often used to detect defects inside steel sheets because it allows non-destructive testing, but in this embodiment, direct observation was performed to accurately confirm the state of the defective parts and measure the number density of porosity. First, one or two cross-sections of samples for observation were taken parallel to the sheet width direction at the half-thickness position of the rolled material, and mirror polished. Next, the prepared samples were observed with an optical microscope and photographed. The magnification was 400 times. The obtained photographs were subjected to image analysis to determine the circle equivalent diameter of each of the existing porosities, and the circle equivalent diameter of the largest porosity was calculated.
(5)脆性き裂伝播停止特性
脆性き裂伝播停止特性の評価は、Kca値を求めて行った。
脆性亀裂伝播停止特性を評価するため、温度勾配型標準ESSO試験を行い、-10℃におけるKca値(Kca(-10℃)の値(N/mm3/2))を求めた。
試験体は、得られた高強度極厚鋼板から3本ずつ採取した。試験体のサイズは、全厚×L:500×W:500(mm)とした。3体試験の結果から、Kca値を求めた。
ここでは、Kca(-10℃)の値が8400N/mm3/2以上のものを脆性き裂伝播停止特性に優れると評価した。
(5) Brittle Crack Propagation Arrest Property The brittle crack propagation arrest property was evaluated by determining the Kca value.
In order to evaluate the brittle crack propagation arrestability, a temperature gradient type standard ESSO test was carried out to determine the Kca value at -10°C (Kca (-10°C) value (N/mm 3/2 )).
Three specimens were taken from each of the obtained high-strength extra-thick steel plates. The size of the specimen was total thickness x L: 500 x W: 500 (mm). The Kca value was calculated from the results of the three-body test.
In this case, a value of Kca (-10°C) of 8400 N/mm 3/2 or more was evaluated as having excellent brittle crack propagation arrest properties.
表3にこれらの試験結果を示した。 The results of these tests are shown in Table 3.
表3に示された結果から、次のことが分かった。本発明例(製造No.1~17)の場合、成分組成および製造条件が本発明範囲内であり、かつ板厚1/2位置の集合組織が(211)面のX線強度比:1.60以上を満足し、かつ上述の板厚1/2位置の鋼組織も得られていた。これにより、板厚1/2位置における降伏強度が390MPa以上、板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度が-100℃以下、かつKca(-10℃)の値が8400N/mm3/2以上の特性を得られた。 From the results shown in Table 3, the following was found. In the case of the inventive examples (production Nos. 1 to 17), the chemical composition and production conditions were within the range of the present invention, the texture at the 1/2 thickness position satisfied the X-ray intensity ratio of the (211) plane: 1.60 or more, and the above-mentioned steel structure at the 1/2 thickness position was also obtained. As a result, the properties were obtained in which the yield strength at the 1/2 thickness position was 390 MPa or more, the Charpy fracture appearance transition temperature at the 1/2 thickness position was -100°C or less, and the Kca (-10°C) value was 8400 N/mm3 /2 or more.
一方、比較例(製造No.18~42)の場合、成分組成および製造条件のいずれか1つ以上で本発明範囲外となったため、板厚1/2位置における集合組織および鋼組織を得られず、板厚1/2位置での目標特性を満足しなかった。On the other hand, in the case of the comparative examples (production Nos. 18 to 42), one or more of the component composition and manufacturing conditions were outside the range of the present invention, so the texture and steel structure at the 1/2 plate thickness position could not be obtained, and the target characteristics at the 1/2 plate thickness position were not satisfied.
Claims (6)
C:0.040~0.150%、
Si:0.02~0.50%、
Mn:1.00~2.50%、
P:0.020%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.010~0.100%、
N:0.0010~0.0100%以下、および
O:0.0100%以下
を含有し、かつ、式(1)で定義されるCeqが0.480~0.560%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、
板厚1/2位置における圧延面での(211)面のX線強度比が1.60以上である集合組織を有し、
面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織であり、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下であり、かつ、板厚1/2位置に残存する最大ポロシティの円相当径:200μm以下である、板厚1/2位置における鋼組織を有し、
板厚が100mm超であり、
板厚1/2位置における降伏強度が390MPa以上であり、板厚1/2位置におけるシャルピー破面遷移温度がvTrs≦-100℃であり、かつ、Kca(-10℃)の値が8400N/mm3/2以上である、高強度極厚鋼板。
Ceq=C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5 …(1)
ここで、式(1)におけるC、Mn、Cu、Ni、Cr、MoおよびVは各元素の含有量(質量%)を表し、含有しない元素は含有量を0とする。 In mass percent,
C: 0.040 to 0.150%,
Si: 0.02 to 0.50%,
Mn: 1.00 to 2.50%,
P: 0.020% or less,
S: 0.010% or less,
Al: 0.010 to 0.100%,
N: 0.0010 to 0.0100% or less, O: 0.0100% or less, and Ceq defined by formula (1) is 0.480 to 0.560%, with the balance being Fe and unavoidable impurities;
The X-ray intensity ratio of the (211) plane on the rolled surface at the 1/2 position of the sheet thickness is 1.60 or more,
The steel structure at the 1/2 position of the plate thickness is a mixed structure consisting of 80 to 100% bainite phase and 0 to 20% ferrite phase, in terms of area fraction, the average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries with an orientation difference of 15° or more is 20 μm or less, and the circle equivalent diameter of the maximum porosity remaining at the 1/2 position of the plate thickness is 200 μm or less,
The plate thickness is more than 100 mm,
A high-strength extra-thick steel plate having a yield strength of 390 MPa or more at the 1/2 plate thickness position, a Charpy fracture appearance transition temperature vTrs≦-100°C at the 1/2 plate thickness position, and a Kca(-10°C) value of 8400 N/mm3 /2 or more.
Ceq = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5 ... (1)
Here, C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo and V in formula (1) represent the content (mass %) of each element, and the content of an element that is not contained is set to 0.
A群:Ti:0.030%以下、Nb:0.050%以下、Cu:2.00%以下、Ni:2.50%以下、およびCr:2.00%以下のうちから選ばれた1種または2種以上
B群: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、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、およびREM:0.0200%以下のうちから選ばれた1種または2種以上 The high-strength extra thick steel plate according to claim 1, further comprising, in addition to the above-mentioned composition, one or two of the following groups A and B, in mass %:
Group A: one or more selected from Ti: 0.030% or less, Nb: 0.050% or less, Cu: 2.00% or less, Ni: 2.50% or less, and Cr: 2.00% or less. Group B: one or more selected from 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, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, and REM: 0.0200% or less.
面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織であり、かつ、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下である、板厚1/4位置における鋼組織を有する、請求項1に記載の高強度極厚鋼板。 The texture has an X-ray intensity ratio of 0.90 or more for the (110) plane on the rolled surface at a quarter-thickness position of the sheet thickness,
2. The high-strength extra thick steel plate according to claim 1, having a steel structure at a 1/4 position in the plate thickness direction, which is a mixed structure consisting of, in terms of area fraction, 80 to 100% of a bainite phase and 0 to 20% of a ferrite phase, and in which the average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries having an orientation difference of 15° or more is 20 μm or less.
面積分率で、ベイナイト相:80~100%およびフェライト相:0~20%からなる混合組織であり、かつ、方位差15°以上の粒界に囲まれたベイナイトの結晶粒の平均粒径:20μm以下である、板厚1/4位置における鋼組織を有する、請求項2に記載の高強度極厚鋼板。3. The high-strength extra thick steel plate according to claim 2, having a steel structure at a 1/4 position in the plate thickness direction, which is a mixed structure consisting of, in terms of area fraction, 80 to 100% of a bainite phase and 0 to 20% of a ferrite phase, and in which the average grain size of bainite crystal grains surrounded by grain boundaries having an orientation difference of 15° or more is 20 μm or less.
前記成分組成を有する鋼素材を、1000~1200℃の加熱温度に加熱し、
次いで、板厚1/2位置における圧延開始温度:(Ar3点+100)℃以上、板厚1/2位置における温度がオーステナイト再結晶温度域での累積圧下率:5.0%以上、板厚1/2位置における温度がオーステナイト未再結晶温度域での累計圧下率:50.0%以上、および板厚1/2位置における圧延終了温度:Ar3点以上となる条件、
かつ、スラブの厚みを350mm以上とし、最終製品の板厚に対するスラブの厚みの比率を表す圧下比:3.25以上4.00未満となる条件で、熱間圧延を施し、
次いで、板厚1/2位置における冷却開始温度:Ar3点以上、板厚1/2位置における温度が700~500℃の温度域での平均冷却速度:2.0℃/s以上、かつ、板厚1/2位置における冷却停止温度:500℃以下となる条件で冷却を施す、高強度極厚鋼板の製造方法。 A method for producing a high-strength extra thick steel plate according to any one of claims 1 to 4 ,
A steel material having the above-mentioned composition is heated to a heating temperature of 1000 to 1200°C,
Next, the rolling start temperature at the 1/2 thickness position is ( Ar3 point + 100) ° C. or higher, the cumulative reduction rate in the austenite recrystallization temperature range at the 1/2 thickness position is 5.0% or higher, the cumulative reduction rate in the austenite non-recrystallization temperature range at the 1/2 thickness position is 50.0% or higher, and the rolling end temperature at the 1/2 thickness position is Ar3 point or higher.
The slab is hot-rolled under the conditions of a thickness of 350 mm or more and a reduction ratio, which represents the ratio of the slab thickness to the plate thickness of the final product, of 3.25 or more and less than 4.00.
Next, cooling is performed under the conditions of a cooling start temperature at the 1/2 plate thickness position: Ar 3 point or higher, an average cooling rate in the temperature range of 700 to 500°C at the 1/2 plate thickness position: 2.0°C/s or higher, and a cooling stop temperature at the 1/2 plate thickness position: 500°C or lower.
板厚1/2位置における温度がオーステナイト再結晶温度域での平均圧下率/パス:3.5%以上とし、
かつ、板厚1/4位置における圧延終了温度:Ar3点以上となる条件で施す、請求項5に記載の高強度極厚鋼板の製造方法。 In the hot rolling,
The temperature at the 1/2 position of the plate thickness is the average reduction rate/pass in the austenite recrystallization temperature range: 3.5% or more;
The method for producing a high strength extra thick steel plate according to claim 5 , wherein the rolling is performed under conditions such that the rolling end temperature at the 1/4 position of the plate thickness is Ar3 point or higher.
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