JPH1025536A - Steel material excellent in toughness of welded heat-affected zone and method for producing the same - Google Patents

Steel material excellent in toughness of welded heat-affected zone and method for producing the same

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JPH1025536A
JPH1025536A JP18180496A JP18180496A JPH1025536A JP H1025536 A JPH1025536 A JP H1025536A JP 18180496 A JP18180496 A JP 18180496A JP 18180496 A JP18180496 A JP 18180496A JP H1025536 A JPH1025536 A JP H1025536A
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JP
Japan
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toughness
oxide
steel
less
steel material
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JP18180496A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Hamada
昌彦 濱田
Yasuto Fukada
康人 深田
Takeshi Ichinose
威 一ノ瀬
Yuichi Komizo
裕一 小溝
Toru Takayama
透 高山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】小〜大入熱の溶接継手部HAZの靭性に優れた
鋼材とその製造方法の提供。 【解決手段】(1)重量%で、C:0.03〜0.2%、Si:0.02〜0.
5%、Mn:0.6〜2%、Al:0.00005〜0.02%、Ti:0.0005〜0.02%、O
(酸素):0.001〜0.01%、を含み、下記、、を満足する
酸化物が1mm2あたり平均4個以上分散する溶接熱影響部
靭性の優れた鋼材。 : Mn:5〜50at%、Al+Ti:50〜95at% : 格子定数0.75〜0.9nmのスヒ゜ネル型又は逆スヒ゜ネル型結晶
構造 : 長径1〜10μm (2)短辺350mm以下の鋳片に対して、熱間圧延時に制
御圧延を行った後に加速冷却若しくは直接焼入れ焼戻し
を施すか、又は熱間圧延を行った後に熱処理を施す上記
(1)に記載する鋼材の製造方法。
(57) [Problem] To provide a steel material excellent in toughness of a weld joint HAZ having a small to large heat input and a method of manufacturing the same. SOLUTION: (1) By weight%, C: 0.03 to 0.2%, Si: 0.02 to 0.
5%, Mn: 0.6-2%, Al: 0.00005-0.02%, Ti: 0.0005-0.02%, O
(Oxygen): A steel material having excellent toughness of the weld heat affected zone in which at least 4 oxides satisfying the following conditions are dispersed per 1 mm 2 , including 0.001 to 0.01%. : Mn: 5-50at%, Al + Ti: 50-95at%: Spinel-type or inverted-spinel-type crystal structure with lattice constant 0.75-0.9nm: Long diameter 1-10μm (2) For slabs with short side 350mm or less The method for producing a steel material according to (1), wherein accelerated cooling or direct quenching and tempering is performed after performing controlled rolling during hot rolling, or heat treatment is performed after performing hot rolling.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋構造物、高層
建築物、パイプライン、船舶及びタンク等の溶接構造物
に使用される溶接熱影響部靭性の優れた鋼材及びその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel material having excellent toughness in a heat affected zone of a weld used for a welded structure such as an offshore structure, a high-rise building, a pipeline, a ship and a tank, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】氷海域用海洋構造物、寒冷地向けライン
パイプ、船舶又はLNGタンク等の大型構造物に供され
る溶接用高張力鋼材の特性向上に対する要求は、益々厳
しくなる傾向にある。使用目的に応じた十分な強度が要
求されることは勿論、特に溶接金属に接する母材の溶接
熱影響部(以下HAZと呼ぶ)の靭性改善に対する要望
が高い。
2. Description of the Related Art There is a tendency that demands for improving the properties of welding high-tensile steel materials used for large structures such as marine structures for ice-sea areas, line pipes for cold regions, ships or LNG tanks, etc., are becoming increasingly severe. Needless to say, sufficient strength is required in accordance with the purpose of use, and in particular, there is a high demand for improving the toughness of the weld heat affected zone (hereinafter, referred to as HAZ) of the base metal in contact with the weld metal.

【0003】このような要求に応えるために、従来よ
り、HAZ靭性を改善する多くの方法が提案されてき
た。例えば微量のTiを鋼に含ませたり、Caを添加し
たりする方法である。しかし、これらの方法はそれなり
に効果はあるが、昨今の厳しい強度及び靭性レベル並び
に施工能率を満足させるにはいずれも不十分であり、施
工において満足できるまで入熱を高めた溶接を実現でき
るまでに至っていない。
[0003] In order to meet such demands, many methods for improving HAZ toughness have been proposed. For example, it is a method of including a trace amount of Ti in steel or adding Ca. However, these methods are effective, but they are not enough to satisfy the recent severe strength and toughness levels and construction efficiency, and until welding can be realized with increased heat input until satisfactory in construction. Has not been reached.

【0004】最近では、上記の方法に優る方法として酸
化物を利用してHAZ靭性を改善する方法に大きな関心
が集まっている(特開昭57−51243号公報、特開
昭61−79745号公報など)。
Recently, much attention has been paid to a method of improving HAZ toughness using an oxide as a method superior to the above method (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-51243 and 61-79745). Such).

【0005】これは、均一に分散させたTiO又はTi
23粒子を核として粒内フェライトを生成し組織を微細
化する方法を提案するものである。Ti酸化物はTiN
のように母材に固溶することがないため溶融線近傍の高
温に加熱された領域においてもその効果を維持する点に
おいて優れている。
[0005] This is because TiO or Ti dispersed uniformly is used.
The present invention proposes a method of forming intragranular ferrite using 2 O 3 particles as nuclei to refine the structure. Ti oxide is TiN
Since it does not form a solid solution with the base material as described above, it is excellent in maintaining its effect even in a region heated to a high temperature near the melting line.

【0006】しかし、TiOやTi23の分散のみによ
る靭性改善効果だけでは十分な効果を得ることが困難で
あり、他の析出粒子との複合利用による靭性改善効果の
向上が模索されている。
[0006] However, it is difficult to obtain a sufficient effect only by the toughness improving effect only by the dispersion of TiO or Ti 2 O 3 , and improvement of the toughness improving effect by combined use with other precipitated particles is being sought. .

【0007】例えば、特開昭62−1842号公報には
酸化物とMnS及びTi窒化物の複合による靭性改善方
法が開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-1842 discloses a method for improving toughness by combining an oxide with MnS and Ti nitride.

【0008】特開平5−78740号公報ではTi酸化
物を微細に分散した鋼は溶融線近傍のオーステナイト粒
が粗大化した領域(粗粒域HAZ:1400℃以上に加
熱された領域)のHAZ組織を微細化する効果は大きい
が、オーステナイト粒径がやや大きい領域(亜粗粒域:
1200〜1350℃に加熱された領域)では、その効
果が小さいとの指摘がなされ、Ce酸化物の利用による
粒内フェライトの生成促進が提案されている。
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-78740, steel having finely dispersed Ti oxide has a HAZ structure in a region in which austenite grains are coarse near the melting line (coarse-grain region HAZ: a region heated to 400 ° C. or higher). The effect of refining is large, but the area where the austenite grain size is slightly large (subcoarse grain area:
(A region heated to 1200 to 1350 ° C.), it is pointed out that the effect is small, and it has been proposed to promote the generation of intragranular ferrite by using Ce oxide.

【0009】しかし、Ce酸化物粒子を微細に均一分散
させることは困難であり、実操業の面で問題が残る。C
aやREMについてもCe同様、これらの酸化物を鋼中
に微細分散させることは非常に困難であり実操業上、問
題が多い。
[0009] However, it is difficult to finely and uniformly disperse the Ce oxide particles, and a problem remains in practical operation. C
As for Ce and REM, similarly to Ce, it is very difficult to finely disperse these oxides in steel, and there are many problems in actual operation.

【0010】特開平7−278736号公報にはAl−
Mn酸化物粒子の分散によりHAZ靭性を改善する方法
が開示されている。ここで開示されたAl−Mn酸化物
は比較的容易に鋼中に微細分散させ得るが、その溶製の
際、組成範囲及び精錬条件の許容範囲が狭いという問題
がある。
[0010] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-278736 discloses Al-
A method for improving HAZ toughness by dispersing Mn oxide particles is disclosed. The Al-Mn oxide disclosed here can be finely dispersed in steel relatively easily, but there is a problem that the allowable range of the composition range and the refining conditions is narrow at the time of melting.

【0011】低炭素当量化や低Si化、低Al化といっ
た方法による島状マルテンサイトの生成抑制や固溶N量
の低減等の技術は、上述の窒化物もしくは酸化物による
靭性改善技術との相乗効果を狙ったものであり、単独で
のHAZ靭性改善効果には自ずと限界があった。
Techniques such as suppression of the formation of island martensite and reduction of the amount of solute N by methods such as low carbon equivalent, low Si, and low Al are the same as the above-mentioned techniques for improving toughness using nitride or oxide. The aim was to achieve a synergistic effect, and the effect of improving the HAZ toughness alone was naturally limited.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、狭い
精錬条件等をとること無く比較的容易に製造できる、小
入熱から大入熱溶接までの広い入熱範囲の溶接を行って
も、HAZの全域にわたって靭性に優れた鋼材およびそ
の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing a relatively wide range of heat input from small heat input to large heat input welding, which can be manufactured relatively easily without narrow refining conditions. , HAZ, and a method of manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは酸化物利用
による粒内フェライトの生成促進作用によるHAZの靭
性改善機構を詳細に検討するため、種々の組成の酸化物
を有する鋼材を実験室溶解し分散粒子と粒内でのフェラ
イトの生成状況について基礎的な検討を行い次の事項を
確認することができた (a)溶接熱サイクルの冷却途中に多量の粒内フェライ
トを生成する鋼には、Mn、Al、Tiを主成分とする
酸化物が存在する。この酸化物は、格子定数が0.75
〜0.9nmのスピネル型あるいは逆スピネル型の結晶
構造を有する酸化物である。
Means for Solving the Problems In order to investigate in detail the mechanism of improving the toughness of HAZ by promoting the formation of intragranular ferrite by using oxides, the present inventors have prepared steels having oxides of various compositions in a laboratory. The following items were confirmed by conducting a basic study on the state of ferrite formation in the melted and dispersed particles and in the grains. (A) For steel that generates a large amount of intragranular ferrite during cooling in the welding heat cycle. Contains oxides containing Mn, Al, and Ti as main components. This oxide has a lattice constant of 0.75
An oxide having a spinel-type or reverse spinel-type crystal structure of about 0.9 nm.

【0014】ここに、スピネル型あるいは逆スピネル型
結晶構造を有する酸化物とは、化学式XY24(X、Y
はMn、Ti、Al等)で示される結晶構造の一形式
で、立方晶系に属する酸化物をいう。格子定数は、この
立方晶の一辺の長さをさす。
Here, an oxide having a spinel-type or reverse spinel-type crystal structure is represented by the chemical formula XY 2 O 4 (X, Y
Is an oxide belonging to a cubic system in a form of a crystal structure represented by Mn, Ti, Al, or the like. The lattice constant refers to the length of one side of the cubic crystal.

【0015】以後の説明において、スピネル型又は逆ス
ピネル型結晶構造を有する酸化物を“XY24”と表示
する場合がある。
In the following description, an oxide having a spinel-type or reverse spinel-type crystal structure may be referred to as “XY 2 O 4 ”.

【0016】(b)Mn、Ti、Alを含有するスピネ
ル型あるいは逆スピネル型結晶構造を有する酸化物は、
MnAl24(格子定数:0.820nm)、MnTi
24(0.863nm)、Mn2AlO4(0.837n
m)、Mn2TiO4(0.867nm)等が知られてい
る。鋼に生成する実際の酸化物中のAl、Mn、Tiの
組成比は必ずしも整数倍とはなっておらずMnAl
24、MnTi24、Mn2AlO4、Mn2TiO4等に
おいてAl、Mn、Tiが互いに置換して、その格子定
数は置換する元素の濃度に応じて変化して、一定の幅を
もったものになると考えられる。
(B) An oxide having a spinel-type or reverse spinel-type crystal structure containing Mn, Ti, and Al is
MnAl 2 O 4 (lattice constant: 0.820 nm), MnTi
2 O 4 (0.863 nm), Mn 2 AlO 4 (0.837 n
m), Mn 2 TiO 4 (0.867 nm) and the like are known. The composition ratio of Al, Mn, and Ti in the actual oxide formed in the steel is not always an integral multiple and MnAl
In Al 2 O 4 , MnTi 2 O 4 , Mn 2 AlO 4 , Mn 2 TiO 4, etc., Al, Mn, and Ti are substituted with each other, and the lattice constant changes according to the concentration of the element to be substituted, and has a constant width. It is thought that it will have something.

【0017】(c)上記の酸化物が粒内フェライトの生
成を促進するのは、スピネル型あるいは逆スピネル型酸
化物の結晶構造はフェラトと同じ立方晶に属し、また格
子定数が0.81nm近傍ではフェライトとの結晶整合
性が非常に優れているためと推定される。
(C) The oxide promotes the formation of intragranular ferrite because the crystal structure of the spinel-type or inverse spinel-type oxide belongs to the same cubic system as ferrite, and the lattice constant is around 0.81 nm. This is presumed to be due to the extremely excellent crystal matching with ferrite.

【0018】(d)上記の酸化物は鋼の組成さえ満たせ
ば、精錬条件をそれほど狭い範囲に限定しなくても容易
に鋼中に分散させることができる。
(D) The above-mentioned oxide can be easily dispersed in steel as long as it satisfies the composition of steel, without limiting the refining conditions to a very narrow range.

【0019】本発明は上記の酸化物を凝固時に分散させ
るのに適切なAl、Ti、Mn、O等の範囲を設定する
ことにより完成されたものである。
The present invention has been accomplished by setting the range of Al, Ti, Mn, O, etc., suitable for dispersing the above-mentioned oxide during solidification.

【0020】その要旨は、Al、Mn、Tiを所定の範
囲に含む格子定数0.75〜0.9nmのスピネル型又
は逆スピネル型結晶構造の酸化物を均一に分散させた下
記の組成を有する鋼材である。
The gist of the invention is to have the following composition in which oxides having a lattice constant of 0.75 to 0.9 nm containing Al, Mn, and Ti in a predetermined range are uniformly dispersed in a spinel or inverse spinel crystal structure. It is steel.

【0021】(1)重量%で、C:0.03〜0.2
%、Si:0.02〜0.5%、Mn:0.6〜2%、
P:0.03%以下、S:0.03%以下、Al:0.
02%以下、Ti:0.02%以下、O(酸素):0.
001〜0.01%及びN:0.01%以下を含み、下
記、及びを満足するMn−Al−Ti系酸化物が
1mm2 あたり平均4個以上分散する溶接熱影響部靭性
の優れた鋼材。
(1) C: 0.03-0.2% by weight
%, Si: 0.02 to 0.5%, Mn: 0.6 to 2%,
P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, Al: 0.
02% or less, Ti: 0.02% or less, O (oxygen): 0.
From 001 to 0.01% and N: it contains 0.01% or less, below, and Mn-Al-Ti-based oxides satisfying has excellent HAZ toughness dispersing 1 mm 2 per average four or more steel .

【0022】: Mn:5〜50at%、Al+T
i:50〜95at% : 格子定数0.75〜0.9nmのスピネル型又は
逆スピネル型結晶構造 : 長径1〜10μm (2)短辺350mm以下の鋳片に対して、熱間圧延時
に制御圧延を行った後に加速冷却若しくは直接焼入れ焼
戻しを施すか、又は熱間圧延を行った後に熱処理を施す
上記(1)に記載する鋼材の製造方法。
Mn: 5 to 50 at%, Al + T
i: 50 to 95 at%: Spinel type or inverted spinel type crystal structure with lattice constant of 0.75 to 0.9 nm: Long diameter 1 to 10 μm (2) Control rolling at the time of hot rolling on a slab having a short side of 350 mm or less The method for producing a steel material according to the above (1), wherein the steel sheet is subjected to accelerated cooling or direct quenching and tempering after heat treatment, or heat treatment is performed after hot rolling.

【0023】上記(1)における重量%は、酸化物も含
めた鋼全体での各元素の重量%を示す。また、上記に
おけるat%は、酸化物の中で酸素以外の酸化物を構成
するMn、Al、Ti等の金属元素の合計の原子比率を
100at%としたときのMn、Al、Ti等のat%
をさす。Mn、Al、Ti以外の元素としてはSi等が
含まれる。
The weight% in the above (1) indicates the weight% of each element in the whole steel including the oxide. In addition, at% in the above refers to at of Mn, Al, Ti, and the like when the total atomic ratio of metal elements such as Mn, Al, and Ti constituting oxides other than oxygen is 100 at%. %
Point out. Elements other than Mn, Al, and Ti include Si and the like.

【0024】“酸化物の長径”は、後記するように光学
顕微鏡の視野内で、個々の酸化物について、差し渡し長
さが最大となる方向での差し渡し長さをさす。“長径が
1〜10μmの酸化物が1mm2 あたり平均4個以上分
散する”とは、光学顕微鏡の視野内で上記の長径が1〜
10μmにある酸化物が1mm2 あたり平均4個以上存
在することをいう。
The "longer diameter of the oxide" refers to the passing length in the direction in which the passing length is maximum for each oxide within the field of view of the optical microscope as described later. “The average diameter of 4 or more oxides having a major axis of 1 to 10 μm is dispersed per 1 mm 2 is 4 or more.”
Means that the oxide in the 10μm exists average of 4 or more per 1 mm 2.

【0025】“鋼材”とは、主として鋼板、すなわち厚
鋼板、熱延鋼板(ホットコイル)等をさすが、鋼板に限
定されない。
The term "steel material" mainly refers to a steel plate, that is, a thick steel plate, a hot-rolled steel plate (hot coil) or the like, but is not limited to a steel plate.

【0026】上記(2)において、“短辺”とは、例え
ば連続鋳造の場合には連続鋳造スラブの厚さが該当し、
また、インゴット造塊の場合にはインゴットを直方体と
してみたとき最も薄い、いわゆる厚さ方向の寸法が該当
する。その厚さにインゴットトップからボトムにかけて
テーパーがついている場合には最大厚さをさすものとす
る。
In the above (2), the “short side” corresponds to, for example, in the case of continuous casting, the thickness of a continuously cast slab.
In the case of an ingot ingot, the dimension in the thickness direction, which is the thinnest when the ingot is viewed as a rectangular parallelepiped, corresponds to the ingot. If the thickness is tapered from the top to the bottom of the ingot, the maximum thickness shall be used.

【0027】上記(2)における熱間圧延とは、連続鋳
造の場合は連続鋳造スラブを鋼材に熱間圧延することを
さし、直送圧延、すなわち連続鋳造後に冷塊にすること
なく熱間圧延する場合も含む。インゴット造塊の場合に
は分塊圧延により鋼片(スラブ)に熱間圧延し、その後
鋼材に圧延することをさす。ただし、制御圧延を行うの
は“鋼片”に圧延する工程では行われず、“鋼材”に圧
延する工程に限られる。
The hot rolling in the above (2) means, in the case of continuous casting, hot rolling of a continuously cast slab to a steel material. Direct rolling, that is, hot rolling without cooling to a cold ingot after continuous casting. Includes the case. In the case of ingot ingot making, it refers to hot rolling to a billet (slab) by slab rolling and then rolling to steel. However, the controlled rolling is not performed in the step of rolling into a “slab” and is limited to the step of rolling into “steel”.

【0028】上記(2)において、熱間圧延後に施す熱
処理は、焼入れ焼戻し、焼ならしなどが該当する。
In the above (2), the heat treatment performed after hot rolling corresponds to quenching and tempering, normalizing, and the like.

【0029】[0029]

【発明の実施の態様】以下、本発明の詳細をその作用と
ともに説明する。まず、酸化物の限定理由について述べ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below together with the operation thereof. First, the reasons for limiting oxides will be described.

【0030】1.酸化物 酸化物はMn、AlおよびTiを主成分として含み、M
n:5〜50at%、(Al+Ti):50〜95at
%の組成範囲内にあることが必須である。なた、その酸
化物は格子定数0.75〜0.9nmのスピネル型ある
いは逆スピネル型結晶構造を持つ酸化物でなければなら
ない。
1. Oxide Oxide contains Mn, Al and Ti as main components.
n: 5 to 50 at%, (Al + Ti): 50 to 95 at
% Is essential. The oxide must be an oxide having a spinel or inverse spinel crystal structure with a lattice constant of 0.75 to 0.9 nm.

【0031】Mn及び(Al+Ti)を上記の範囲に限
定したのは、この範囲から外れた組成の酸化物は、たと
えスピネル型又は逆スピネル型結晶構造を有していても
フェライトの核生成サイトとして強力に機能することが
なく、所望のHAZ靭性の改善が得られない。また、こ
の酸化物はスピネル型又は逆スピネル型の結晶構造でな
ければ、フェライトの核生成サイトとしての作用は弱
く、目的とする効果を得ることができない。
The reason why Mn and (Al + Ti) are limited to the above ranges is that oxides having a composition outside this range may be used as ferrite nucleation sites even if they have a spinel type or inverse spinel type crystal structure. It does not function strongly, and the desired improvement in HAZ toughness cannot be obtained. If this oxide does not have a spinel-type or inverse spinel-type crystal structure, the function as a nucleation site of ferrite is weak, and the intended effect cannot be obtained.

【0032】酸化物が上記の化学組成の範囲にあること
は、EDX(エネルギー分散型X線マイクロアナライザ
ー)等により確認が可能である。また、この酸化物が所
定の格子定数をもつスピネル又は逆スピネル型結晶構造
を有することの確認は、電解抽出残さについてのX線回
折により可能である。
The fact that the oxide is within the above-mentioned chemical composition range can be confirmed by EDX (energy dispersive X-ray microanalyzer) or the like. In addition, it is possible to confirm that the oxide has a spinel or inverse spinel type crystal structure having a predetermined lattice constant by X-ray diffraction of the electrolytic extraction residue.

【0033】鋼中の酸化物を確認しながら、個々の酸化
物の組成および結晶構造、格子定数を測定できれば理想
的であるが、本発明で限定する範囲の組成、結晶構造、
格子定数を精度よく検出できる装置は現在のところ存在
しない。そこで、酸化物の(a)組成と(b)結晶構造、格子
定数とを上述したように別々に測定した。また、酸化物
の密度の測定は、後記するように光学顕微鏡の視野内で
行ったが、本発明の組成範囲内および結晶構造の酸化物
は光学顕微鏡の視野内の色調および形状によって識別で
きた。
It is ideal if the composition, crystal structure, and lattice constant of each oxide can be measured while checking the oxides in the steel. However, the composition, crystal structure,
At present, there is no device capable of accurately detecting the lattice constant. Therefore, the (a) composition and (b) crystal structure and lattice constant of the oxide were separately measured as described above. Further, the measurement of the density of the oxide was performed in the visual field of the optical microscope as described later, but the oxide having the composition range and the crystal structure of the present invention could be identified by the color tone and the shape in the visual field of the optical microscope. .

【0034】また、EDXの測定により本発明の範囲内
に組成があり、かつそのような酸化物が酸化物の主相と
認められるかぎり、電解抽出残さに対するX線回折像に
おいて認められる主相は格子定数0.75〜0.9nm
のXY24であった。
As long as the composition is within the scope of the present invention by EDX measurement and such an oxide is recognized as the main phase of the oxide, the main phase observed in the X-ray diffraction image of the electrolytic extraction residue is Lattice constant 0.75-0.9 nm
Of XY 2 O 4 .

【0035】さらに上記の組成、結晶構造、格子定数を
満たす酸化物が存在する鋼材において、長径1〜10μ
mの粒子が1mm2 あたり4個以上分散していることが
必要である。長径が1μm未満の酸化物ではフェライト
が核発生する確率は小さく、フェライトによる組織の微
細化が十分行われない。一方、酸化物の長径が10μm
を超えると、母材の靭性のみならず伸び、絞りといった
延性も低下するので酸化物の長径の範囲を1〜10μm
とする。
Further, in a steel material having an oxide satisfying the above composition, crystal structure, and lattice constant, the major axis is 1 to 10 μm.
It is necessary that at least 4 particles of m are dispersed per 1 mm 2 . In the case of an oxide having a major axis of less than 1 μm, the probability of ferrite nucleation is low, and the structure of the ferrite cannot be sufficiently refined. On the other hand, the major axis of the oxide is 10 μm
If it exceeds, not only the toughness of the base material but also the ductility such as elongation and drawing decrease, so the range of the major axis of the oxide is 1 to 10 μm.
And

【0036】酸化物数の密度が1mm2 あたり4個未満
の場合には組織改善作用が十分に現れずHAZ靭性が改
善されないので1mm2 あたり4個以上とする。これは
後記する実施例に述べるように、500倍程度の光学顕
微鏡で測定することができる。酸化物の密度は、本発明
の範囲内に組成があるかぎり高ければ高いほど好ましい
が、1mm2 あたり50個を超えて高くなると、母材の
靭性と延性を損なうので、50個/mm2 以下であるこ
とが望ましい。
The density of the oxide number and organization improving effect is sufficiently appear not HAZ since toughness is not improved 1 mm 2 per 4 or more in the case of less than 4 per 1 mm 2. This can be measured with an optical microscope of about 500 times, as described in Examples described later. Density of the oxide is preferably as high as possible as long as there is a composition within the scope of the present invention becomes higher than 50 per 1 mm 2, so impairs the toughness and ductility of the base material, 50 pieces / mm 2 or less It is desirable that

【0037】2.化学組成 つぎに、本発明において合金成分を限定した理由につい
て述べる。鋼全体の合金元素についての「%」の表示は
「重量%」を表す。
2. Chemical Composition Next, the reasons for limiting the alloy components in the present invention will be described. The expression “%” for the alloy elements of the entire steel indicates “% by weight”.

【0038】C:Cは強度確保のために必要である。
0.03%未満では強度確保が十分ではないが、一方、
0.2%を超えて過剰に含むとHAZにマルテンサイト
や疑似パーライトを生成してHAZ靭性を劣化させると
ともに母材の靭性及び溶接性にも悪影響を及ぼすので
0.03〜0.2%とする。
C: C is necessary for securing strength.
If it is less than 0.03%, the strength is not sufficient, but on the other hand,
If it is contained in excess of 0.2%, martensite or pseudo-pearlite is generated in the HAZ to degrade the HAZ toughness and adversely affect the toughness and weldability of the base material. I do.

【0039】Si:Siは強度確保の点から有効な元素
であり、このため鋼中に0.02%以上必要である。一
方、Siはセメンタイト中に固溶しないため、0.5%
を超えて多量に含むと未変態オーステナイトがフェライ
トとセメンタイトに分解するのを阻害し、微細な硬化組
織である島状マルテンサイトの生成を助長しHAZ靭性
を劣化させるので0.5%以下とする。
Si: Si is an effective element from the viewpoint of securing strength, and therefore, is required to be contained in steel at 0.02% or more. On the other hand, since Si does not form a solid solution in cementite, 0.5%
If contained in a large amount exceeding 0.5%, untransformed austenite inhibits decomposition into ferrite and cementite, promotes the formation of island-like martensite, which is a fine hardened structure, and deteriorates HAZ toughness. .

【0040】Mn:Mnは溶鋼の脱酸に有効な元素であ
り、本発明においてはフェライト生成核となる酸化物の
構成元素としても必須の元素である。また、母材の強度
と靭性の確保にも有効な元素である。このため、0.6
%以上が必要である。しかし、2%を超えて過剰に含有
すると焼入性を必要以上に増大し溶接性及びHAZ靭性
を劣化させるので、0.6〜2%とする。
Mn: Mn is an element effective for deoxidizing molten steel, and is an essential element in the present invention also as a constituent element of an oxide serving as a ferrite formation nucleus. It is also an element effective in ensuring the strength and toughness of the base material. Therefore, 0.6
% Or more is required. However, if the content exceeds 2%, the hardenability is unnecessarily increased and the weldability and the HAZ toughness are deteriorated.

【0041】P:Pは不可避的に含まれる不純物元素で
あるが、粒界偏析元素であるためにHAZの粒界割れの
原因となることが多い。このため、Pは低いほど好まし
いが、経済的な観点から、0.03%を上限とする。さ
らに母材靭性及びHAZ靭性を向上させ、スラブ中心偏
析も低減するには、0.01%以下とすることが望まし
い。
P: Although P is an unavoidable impurity element, it is often a cause of HAZ grain boundary cracking because it is a grain boundary segregating element. For this reason, P is preferably as low as possible, but from an economic viewpoint, the upper limit is set to 0.03%. Further, in order to improve the base material toughness and the HAZ toughness and to reduce the slab center segregation, the content is desirably 0.01% or less.

【0042】S:SもPと同様に鋼に不可避的に含有さ
れる不純物元素である。Sが多量に存在する場合、Mn
S等を形成して溶接割れ等の起点となる。このためSは
低いほど好ましいが、経済性を考慮して0.03%を上
限とする。さらに母材靭性、HAZ靭性を向上させ、ス
ラブ中心偏析も低減するには、0.01%以下とするこ
とが望ましい。
S: Like P, S is an impurity element inevitably contained in steel. When S is present in a large amount, Mn
S and the like are formed and become a starting point of welding cracks and the like. For this reason, S is preferably as low as possible, but the upper limit is made 0.03% in consideration of economy. Further, in order to improve the base material toughness and the HAZ toughness and reduce the slab center segregation, the content is desirably 0.01% or less.

【0043】Al:Alは、フェライト生成核となる酸
化物の構成元素としても必須の元素である。酸化物形成
に必要なAlは酸化物密度からの計算上では0.000
1%程度あれば十分であるが、この値は分析精度の限界
を下回る。従って、Alは必ず添加しなければならない
が、特に下限を設けない。強いて下限を定めるとすれ
ば、分析精度以下で検出の仕様がないが、0.0001
%以上とすることが望ましい。しかし、上限について
は、Alが0.02%を超えて過剰になるとフェライト
を生成させる酸化物の形成をかえって困難にし、またH
AZにおける島状マルテンサイトの増加を招くことから
0.02%以下とする。
Al: Al is an essential element also as a constituent element of an oxide serving as a ferrite generation nucleus. Al required for oxide formation is 0.000 in calculation from oxide density.
About 1% is sufficient, but this value is below the limit of analysis accuracy. Therefore, Al must be added without any particular limitation. If the lower limit is forcibly determined, there is no detection specification below the analysis accuracy, but 0.0001
% Is desirable. However, as for the upper limit, if Al exceeds 0.02%, the formation of oxides that generate ferrite becomes rather difficult, and H
The content is set to 0.02% or less because an increase in island martensite in AZ is caused.

【0044】Ti:TiもAl同様、酸化物の構成元素
として必須である。ただし、Alと同様に計算上酸化物
形成に必要なTi量は分析限界値を下回る。必須の元素
という意味で下限を定めるとすれば、これも検出の仕様
がないが、0.001%以上とすることが望ましい。一
方、上限については、0.02%を超える過剰なTiは
粗大なTiCの単独析出を招きHAZ、母材の靭性に有
害であるため0.02%以下とする。
Ti: Like Al, Ti is also essential as a constituent element of the oxide. However, like Al, the amount of Ti required for oxide formation in calculation is below the analytical limit. If the lower limit is determined in the sense of an essential element, there is no specification for detection, but it is desirable that the lower limit be 0.001% or more. On the other hand, the upper limit is set to 0.02% or less because excessive Ti exceeding 0.02% causes single precipitation of coarse TiC and is harmful to the toughness of the HAZ and the base material.

【0045】N:Nは不可避的に鋼に含有される不純物
元素であり、過剰に存在すると靭性を低下させる。本発
明鋼においては0.01%以下であればその影響が比較
的少ないため、上限を0.01%とする。しかし、本発
明に係る鋼のHAZ靭性の上からはNは低ければ低いほ
どよく、例えば0.004%以下とできれば望ましい。
N: N is an unavoidable impurity element contained in steel, and if present excessively, it lowers toughness. In the steel of the present invention, if the content is 0.01% or less, the effect is relatively small, so the upper limit is made 0.01%. However, from the viewpoint of the HAZ toughness of the steel according to the present invention, the lower the N, the better, for example, it is desirable to be able to be 0.004% or less.

【0046】O(酸素):Oはフェライト生成核となる
酸化物生成のために最低0.001%は必要である。し
かし、鋼中に過剰にOが存在する場合には母材靭性及び
延性を劣化させるため上限を0.01%とした。
O (oxygen): O is required to be at least 0.001% in order to form an oxide serving as a ferrite formation nucleus. However, if O is excessively present in the steel, the upper limit is set to 0.01% because the base metal toughness and ductility deteriorate.

【0047】上記した元素以外に、強度又は靭性等を向
上させる場合には下記の元素を所定の範囲に、また、下
記の元素以外のその他の元素についても含ませることが
できる。
In order to improve the strength or toughness other than the above elements, the following elements can be included in a predetermined range, and other elements other than the following elements can be included.

【0048】Cu:Cuは母材の強度を向上させるのに
有効なので高強度鋼とする場合には添加する。含ませる
場合、0.2%未満では十分な強度上昇が得られないの
で0.2%以上とすることが望ましい。一方、1.5%
を超えると鋳片表面性状を劣化させ表面手入れ費用が上
昇し、劣化の程度によっては歩留まりを大幅に低下させ
る事態にもなるので1.5%以下とするのが望ましい。
Cu: Cu is effective in improving the strength of the base material, and is therefore added when a high-strength steel is used. If it is included, if it is less than 0.2%, a sufficient increase in strength cannot be obtained, so it is desirable to make it 0.2% or more. On the other hand, 1.5%
Exceeding 1.5 degrades the surface properties of the slab and raises the cost of surface care. Depending on the degree of deterioration, the yield may be significantly reduced.

【0049】Ni:Niは鋼のマトリックスに固溶して
靭性を高め、かつ焼入性を高めることによって強度を向
上させるので低温環境で使用する鋼等には使用する。
0.2%未満では靭性の向上が大きく期待できないの
で、靭性も強度と併せて向上させるときには0.2%以
上とすることが望ましい。一方、3%を超えると焼入性
が過剰になりHAZ靭性がかえって低下するので、3%
以下とするのがよい。
Ni: Ni is dissolved in a steel matrix to increase toughness and hardenability to improve strength. Therefore, Ni is used for steel used in a low-temperature environment.
If it is less than 0.2%, the improvement in toughness cannot be expected to be large. On the other hand, if the content exceeds 3%, the hardenability becomes excessive and the HAZ toughness is rather reduced.
It is better to do the following.

【0050】Cr:Crは焼入性を高めるので高強度鋼
とする場合には添加する。0.05%未満では焼入性の
向上効果がないので、0.05%以上とすることが望ま
しい。一方、1%を超えると剥離しにくい酸化スケール
が鋼表面に生成し表面疵の原因になるので1%以下とす
るのが望ましい。
Cr: Cr is added when high strength steel is used because it enhances hardenability. If it is less than 0.05%, there is no effect of improving hardenability, so it is desirable to make it 0.05% or more. On the other hand, if it exceeds 1%, an oxide scale that is difficult to peel off is formed on the steel surface and causes surface flaws.

【0051】Mo:Moは焼入性と焼戻し軟化抵抗を高
め強度を向上させるので、高強度鋼の場合には添加す
る。0.05%未満では焼戻し軟化抵抗が十分期待でき
ないので、焼戻し軟化抵抗も併せて得る場合には0.0
5%以上とすることが望ましい。一方、1%を超えると
母材とHAZの靭性低下が大きくなるので1%以下とす
るのがよい。
Mo: Mo is added in the case of high-strength steel because it increases hardenability and temper softening resistance and improves strength. If it is less than 0.05%, sufficient tempering softening resistance cannot be expected.
It is desirable to set it to 5% or more. On the other hand, if it exceeds 1%, the toughness of the base material and HAZ is greatly reduced.

【0052】V:Vは炭窒化物を析出することにより焼
戻し軟化抵抗を高め強度を向上させるので、高強度鋼の
場合には添加する。0.02%未満では明確な強度向上
が得られないので0.02%以上とすることが望まし
い。一方、0.2%を超えると強度向上が過剰になり靭
性が低下するので0.2%以下とするのが望ましい。
V: V is added in the case of high-strength steel because V precipitates carbonitride to increase temper softening resistance and improve strength. If it is less than 0.02%, a clear improvement in strength cannot be obtained, so it is desirable to make it 0.02% or more. On the other hand, if it exceeds 0.2%, the strength is excessively increased and the toughness is reduced.

【0053】Nb:Nbは圧延時の未再結晶温度域を広
げ、制御圧延を容易にし強度及び靭性を向上するのに有
効である。0.01%未満では再結晶抑制効果が十分現
れないので0.01%以上とすることが望ましい。一
方、0.2%を超えるとHAZ靭性を劣化させるので含
ませる場合でも0.2%以下とするのがよい。
Nb: Nb is effective in expanding the non-recrystallization temperature range during rolling, facilitating controlled rolling, and improving strength and toughness. If it is less than 0.01%, the effect of suppressing recrystallization is not sufficiently exhibited, so it is desirable that the content be 0.01% or more. On the other hand, if it exceeds 0.2%, the HAZ toughness is deteriorated.

【0054】3.製造方法 上記の組成範囲内にある鋼を転炉又は電気炉等で溶製
し、所定の酸化物が凝固後に分散するようにする。本発
明の範囲の酸化物を得るためには、精錬にあたって、最
初にAl脱酸を大部分進行させてしまうことは避け、脱
酸元素以外の合金元素の調整をMn及びSiと共に行
い、さらにTi等により脱酸が進行した状態で、出鋼直
前にAlを添加して得られた溶鋼を鋳造することが望ま
しい。このような、比較的簡便な精錬条件を採用するこ
とにより、鋼が本発明の組成の範囲内にあるかぎり目的
とする酸化物を均一に分散させることができる。
3. Manufacturing method Steel having the above composition range is melted in a converter or an electric furnace or the like so that a predetermined oxide is dispersed after solidification. In order to obtain an oxide within the scope of the present invention, in refining, it is necessary to avoid advancing Al deoxidation for the first time, and to adjust alloying elements other than deoxidizing elements together with Mn and Si. It is desirable to cast a molten steel obtained by adding Al immediately before tapping in a state where deoxidation has progressed due to the above. By adopting such relatively simple refining conditions, the target oxide can be uniformly dispersed as long as the steel is within the range of the composition of the present invention.

【0055】酸化物中のAl等の比率の制御は、実施例
において詳述するようにフラックス、又はスラグ中のア
ルミの比率を制御することによって行うことができる。
また、酸化物中のSi、Mnの比率は初期脱酸時の溶鋼
中のSi、Mnの組成によって制御される。
The control of the ratio of Al and the like in the oxide can be performed by controlling the ratio of aluminum in the flux or slag as described in detail in Examples.
The ratio of Si and Mn in the oxide is controlled by the composition of Si and Mn in the molten steel at the time of initial deoxidation.

【0056】鋳造においては連続鋳造又はインゴット造
塊により鋳片を製造する。連続鋳造又はインゴット造塊
の際、凝固時の冷却速度が速い方が酸化物の均一分散の
観点からは好ましい。
In casting, a slab is manufactured by continuous casting or ingot ingot making. In the case of continuous casting or ingot ingot making, it is preferable that the cooling rate at the time of solidification is faster from the viewpoint of uniform dispersion of the oxide.

【0057】このため、凝固時の鋼の短辺を350mm
以下とする。短辺が350mmを超えると、凝固速度が
遅くなり、酸化物の長径が10μmを超えるものが多く
なり、母材の靭性及び延性を低下させる。また、長径1
〜10μmの酸化物が均一に分散しないので、HAZに
おいて靭性のばらつきが発生する。短辺は350mm以
下であれば小さいほうがよいが、生産能率等を考慮する
と50mm以上であることが望ましい。
Therefore, the short side of the steel at the time of solidification is 350 mm
The following is assumed. When the short side exceeds 350 mm, the solidification rate becomes slow, and the major axis of the oxide often exceeds 10 μm, and the toughness and ductility of the base material decrease. In addition, major axis 1
Since oxides of 10 μm to 10 μm are not uniformly dispersed, a variation in toughness occurs in the HAZ. The shorter side is preferably smaller if it is 350 mm or less, but is preferably 50 mm or more in consideration of production efficiency and the like.

【0058】その後、熱間圧延を施し所定の厚みの鋼材
を製造する。熱間圧延前の加熱以降の製造条件について
は現在公知になっている制御圧延、加速冷却等の種々の
技術を適用してもHAZの性質になんら悪影響を及ぼさ
ない。また母材の機械的特質を向上させるために、熱間
圧延後適当な熱処理を施してもHAZの性質になんら悪
影響を及ぼすものではない。
Thereafter, hot rolling is performed to produce a steel material having a predetermined thickness. Regarding the manufacturing conditions after heating before hot rolling, even if various techniques such as controlled rolling and accelerated cooling, which are currently known, are applied, the properties of the HAZ are not affected at all. Further, even if an appropriate heat treatment is performed after hot rolling to improve the mechanical properties of the base material, the properties of the HAZ are not adversely affected at all.

【0059】上記の熱間圧延は厚板圧延でもよいし、ホ
ットコイルの熱延であってもよい。
The above hot rolling may be thick plate rolling or hot rolling of a hot coil.

【0060】[0060]

【実施例】つぎに本発明の効果を実施例により説明す
る。
EXAMPLES Next, the effects of the present invention will be described with reference to examples.

【0061】[実施例1]表1は、実施に用いた鋼の化
学組成の一覧表である。同表に示すような母材組成を有
する鋼を実験室規模の150kg真空溶解炉を用いて作
製した。その際、酸化物組成を変化させるため、つぎの
ような方法を採用した。
[Example 1] Table 1 is a list of chemical compositions of steels used in the examples. Steel having a base material composition as shown in the table was produced using a laboratory-scale 150 kg vacuum melting furnace. At that time, the following method was employed to change the oxide composition.

【0062】本発明例の鋼の溶製にあたっては、まず、
SiとMnによる予備脱酸の後、Ti添加、次いでAl
添加の順で脱酸を行った。
In melting the steel of the example of the present invention, first,
After preliminary deoxidation by Si and Mn, Ti addition, then Al
Deoxidation was performed in the order of addition.

【0063】酸化物中のAl組成は、メタルAlを添加
して制御することは困難であり、溶鋼へのフラックス添
加により行っている。また、酸化物中におけるSiとM
nの比率は初期脱酸におけるSiとMnの溶鋼中での組
成バランスと、Ti、Al投入前の活量酸素量をコント
ロールすることにより調整した。
It is difficult to control the Al composition in the oxide by adding metal Al, and the Al composition is controlled by adding a flux to molten steel. In addition, Si and M in the oxide
The ratio of n was adjusted by controlling the composition balance of Si and Mn in the molten steel in the initial deoxidation and controlling the amount of active oxygen before introducing Ti and Al.

【0064】これに対して、比較例のB2は初期脱酸の
段階からAlを、また、比較例B3は同じくTiを添加
したものである。比較例B4は、Mnで脱酸を十分行っ
た結果、Ti、Alを投入する際の活量酸素が不足した
ものであり、また、比較例B5は初期脱酸の際、Mnが
不足した鋼である。
On the other hand, in Comparative Example B2, Al was added from the stage of initial deoxidation, and in Comparative Example B3, Ti was similarly added. In Comparative Example B4, as a result of sufficient deoxidation with Mn, the activity oxygen when Ti and Al were charged was insufficient. In Comparative Example B5, Mn was insufficient in the initial deoxidation. It is.

【0065】上記のように溶鋼段階における処理方法に
差異をつけることにより、本発明例と比較例の鋼を製造
することができた。
By making a difference in the treatment method in the molten steel stage as described above, the steels of the present invention and the comparative example could be manufactured.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】インゴット造塊により、A1、A2、B1
以外の鋼について同一の短辺150mmの鋳片を得て、
熱間鍛造後(分塊圧延に相当)、熱間圧延して鋼板とし
た。これらの鋼板について長径1〜10μmの酸化物分
散密度、酸化物組成を調査した。酸化物分散密度は50
0倍の光学顕微鏡にてミクロ試料を観察し計測した。
A1, A2, B1
Obtained the same short side 150 mm slabs for steel other than
After hot forging (corresponding to slab rolling), hot rolling was performed to obtain a steel sheet. With respect to these steel sheets, the oxide dispersion density and the oxide composition of the major axis of 1 to 10 μm were investigated. Oxide dispersion density is 50
The micro sample was observed and measured with a 0 × optical microscope.

【0068】酸化物相の化学組成は、酸化物をSEM−
EDX装置(EDX付走査型電子顕微鏡)にて観察し、
組成比率を各酸化物ごとに測定することにより確認し
た。結晶構造は定電流電解法により得た抽出残さに対し
てX線回折を行うことにより確認した。
The chemical composition of the oxide phase is as follows:
Observed with an EDX device (scanning electron microscope with EDX),
It was confirmed by measuring the composition ratio for each oxide. The crystal structure was confirmed by performing X-ray diffraction on the extraction residue obtained by the galvanostatic method.

【0069】表2はこれらの測定結果をまとめた一覧表
である。
Table 2 is a table summarizing these measurement results.

【0070】[0070]

【表2】 [Table 2]

【0071】また、鋼板母材の引張試験(試験片:JIS Z
2201 4号)及びシャルピー衝撃試験(試験片:JIS Z2202
4号)により強度と靭性を調査し、また、HAZの靭性
評価のために再現HAZ靭性試験を行った。
Further, a tensile test of a steel sheet base material (test piece: JIS Z
22014) and Charpy impact test (specimen: JIS Z2202)
No. 4), the strength and toughness were investigated, and a reproduction HAZ toughness test was performed to evaluate the toughness of HAZ.

【0072】再現HAZ靭性試験は鋼板の板厚4分の1
から採取した幅11mm、厚さ11mm、長さ60mm
の試験片に最高加熱温度を1400℃として加熱を行っ
た後、800℃から500℃の冷却時間(後記する表3
においてt800 500と記載)を20、60及び180秒と
した再現溶接熱サイクルを与えた。これらは、それぞれ
溶接入熱量30、100及び300kJ/cmに相当す
る熱サイクルである。再現溶接熱サイクル付与後、試験
片をJIS Z2202 4号 シャルピー試験片に加工して衝撃試
験に供した。
The reproducible HAZ toughness test was performed at a quarter of the thickness of the steel sheet.
11mm, thickness 11mm, length 60mm taken from
The test piece was heated at a maximum heating temperature of 1400 ° C., and then cooled from 800 ° C. to 500 ° C. (see Table 3 below).
In gave reproducible weld heat cycle of t 800 500 and described) and 20, 60 and 180 seconds. These are thermal cycles corresponding to welding heat input of 30, 100 and 300 kJ / cm, respectively. After the reproduction welding heat cycle was applied, the test piece was processed into a JIS Z2202 No. 4 Charpy test piece and subjected to an impact test.

【0073】表3はこれらの試験結果を示す。Table 3 shows the results of these tests.

【0074】[0074]

【表3】 [Table 3]

【0075】鋼A1〜A4及びB1〜B5は母材の組成
をほぼ同一とし酸化物の組成を変化させて母材性能及び
再現熱サイクル靭性を調査した鋼である。
Steels A1 to A4 and B1 to B5 were steels whose base materials had substantially the same composition and oxide compositions were varied to investigate base material performance and reproduced thermal cycle toughness.

【0076】鋼A1、A2、B1は同一の精錬条件で精
錬した溶鋼を凝固させるにあたって鋳型寸法を変更する
ことにより、酸化物の分散密度を変化させた鋼である。
これらの鋼の短辺の長さはそれぞれ、A1は100m
m、A2は150mm、また、B2は400mmであっ
た。
Steels A1, A2, and B1 are steels in which oxide dispersion density is changed by changing a mold size when solidifying molten steel refined under the same refining conditions.
The length of the short side of each of these steels is 100 m for A1.
m and A2 were 150 mm, and B2 was 400 mm.

【0077】精錬条件を同一とした結果、鋼A1、A
2、B1に含有される酸化物の組成はほぼ同一のものが
得られた。
As a result of making the refining conditions the same, steel A1, A
2. The composition of the oxide contained in B1 was almost the same.

【0078】これらのことは表2に示すEDX分析結果
及びX線回折結果に明確に現れている。すなわち、鋼A
1、A2、B1中に含有される酸化物には本発明の組成
範囲内にあり、かつ、XY24型の結晶構造を有し、格
子定数も本発明の範囲内にある。また、鋼A1及びA2
は本発明の範囲内の酸化物密度を満たしている。このた
め、鋼A1及びA2は優れた母材靭性を有するとともに
何れの再現溶接熱サイクル条件においても優れた靭性を
示す。
These facts are clearly shown in the EDX analysis results and X-ray diffraction results shown in Table 2. That is, steel A
The oxides contained in 1, A2, and B1 fall within the composition range of the present invention, have an XY 2 O 4 type crystal structure, and have a lattice constant within the range of the present invention. In addition, steel A1 and A2
Satisfies the oxide density within the scope of the present invention. For this reason, the steels A1 and A2 have excellent base metal toughness and show excellent toughness under any of the reproducible welding heat cycle conditions.

【0079】一方、鋼A1及びA2に比べて酸化物密度
の小さい鋼B1では、母材の強度及び靭性については鋼
A1及びA2と同等の性能を示すが再現HAZ靭性が著
しく劣化することが明らかである。
On the other hand, the steel B1 having a smaller oxide density than the steels A1 and A2 shows the same performance as the steels A1 and A2 with respect to the strength and toughness of the base metal, but it is apparent that the reproduced HAZ toughness is significantly deteriorated. It is.

【0080】鋼A3及びA4は鋼中のS量を低減させて
MnSの影響を検討した実施例である。これらの鋼では
MnSの析出はほとんど観察されなかったが、再現HA
Z靭性は良好な値を示した。
Steels A3 and A4 are examples in which the effect of MnS was studied by reducing the amount of S in the steel. Almost no MnS precipitation was observed in these steels, but the reproduced HA
The Z toughness showed a good value.

【0081】鋼B2は、精錬初期にAl脱酸を行うこと
により主にAlにより脱酸をおこなった鋼である。酸化
物は主にAl酸化物となっておりX線回折結果からもX
24型の酸化物が存在しないことが明らかである。こ
のため再現HAZ靭性が本発明鋼に比べて著しく劣化す
る。
The steel B2 is a steel which has been deoxidized mainly by Al by performing Al deoxidation in the early stage of refining. The oxides are mainly Al oxides.
It is clear that no oxides of the type Y 2 O 4 are present. For this reason, the reproduced HAZ toughness is significantly deteriorated as compared with the steel of the present invention.

【0082】鋼B3はTi酸化物を形成した場合の結果
である。鋼B3でも鋼B2と同様に再現熱サイクル靭性
の低下が認められる。
Steel B3 is the result when Ti oxide was formed. In steel B3, similarly to steel B2, a decrease in reproducible heat cycle toughness is observed.

【0083】鋼B4はMn酸化物を多量に形成した場合
の結果であり、この場合には再現熱サイクル靭性の低下
とともに母材靭性の低下も認められる。
Steel B4 shows the results when a large amount of Mn oxide is formed. In this case, a decrease in the reproducible heat cycle toughness and a decrease in the base metal toughness are also observed.

【0084】鋼B5は酸化物中のMn量を著しく低減し
た例である。この場合には、所望の結晶構造を有する酸
化物相が得られず再現熱サイクル靭性が低下する。
Steel B5 is an example in which the amount of Mn in the oxide is significantly reduced. In this case, an oxide phase having a desired crystal structure cannot be obtained, and the reproduced thermal cycle toughness decreases.

【0085】鋼A5及びB6は窒素量を増加させた場合
の例である。本発明の範囲より窒素が過剰に存在する鋼
B6では、本発明が限定した粒子が分散しているにも拘
らず、大入熱溶接を模した800から500℃の冷却時
間(t800 500)が180secの再現HAZ靭性が劣化
する。
Steels A5 and B6 are examples in which the amount of nitrogen is increased. In steel B6 in which nitrogen is present in excess of the range of the present invention, a cooling time (t 800 500 ) of 800 to 500 ° C. simulating large heat input welding, despite the fact that the particles limited by the present invention are dispersed. However, the reproduced HAZ toughness for 180 seconds deteriorates.

【0086】これに対してNが鋼B6よりも低い鋼A5
は、t800 500=180secにおいても、なお良好な靭
性を示している。
On the other hand, steel A5 in which N is lower than steel B6
Shows still good toughness even at t 800 500 = 180 sec.

【0087】鋼A6からA14は、Cu、Ni等の強化
元素を含んだ例である。いずれの鋼も本発明の範囲内の
酸化物を含有しており、小入熱から大入熱のいずれの条
件においても安定して高い再現HAZ靭性を示す。
The steels A6 to A14 are examples containing reinforcing elements such as Cu and Ni. Each steel contains an oxide within the range of the present invention, and shows stable and high reproducible HAZ toughness under any condition of small heat input to large heat input.

【0088】[実施例2]表4は、実際の製造現場にお
いて製造した本発明に係る鋼の化学組成を示す。
Example 2 Table 4 shows the chemical composition of the steel according to the present invention manufactured at an actual manufacturing site.

【0089】[0089]

【表4】 [Table 4]

【0090】具体的な製造方法はつぎの通りである。The specific manufacturing method is as follows.

【0091】転炉にて炭素濃度を調整した後、取鍋内に
てSi及びMnを用いて予備脱酸するとともに、スラグ
改質によりAlを含有しかつ酸素ポテンシャルを制御可
能なスラグを造滓し、スラグ中のAl23濃度を18%
程度に制御した。さらに、取鍋精錬設備にて全酸素濃度
を調整した。精錬終了後、溶鋼を連続鋳造法にて短辺3
00mmのスラブに鋳造し制御圧延、加速冷却により板
厚40mmの厚鋼板に仕上げた。
After adjusting the carbon concentration in the converter, preliminary deoxidation was performed in the ladle using Si and Mn, and slag containing Al and capable of controlling the oxygen potential by slag reforming was produced. And the Al 2 O 3 concentration in the slag is 18%
Controlled to a degree. Further, the total oxygen concentration was adjusted by a ladle refining facility. After refining, short side 3 of molten steel by continuous casting
It was cast into a 00 mm slab, and was rolled into a 40 mm thick steel plate by controlled rolling and accelerated cooling.

【0092】酸化物の密度、組成及び結晶構造の測定は
実施例1と同様の方法にて実施した。
The density, composition, and crystal structure of the oxide were measured in the same manner as in Example 1.

【0093】表5は酸化物粒子の密度、組成及び格子定
数を示す。
Table 5 shows the density, composition and lattice constant of the oxide particles.

【0094】[0094]

【表5】 [Table 5]

【0095】HAZの靭性調査にあたっては実施例1で
行った再現HAZ靭性試験に加えて実継手の溶接熱影響
部靭性を合わせて調査した。実継手の靭性調査のため溶
接入熱量を30、90、120及び250kJ/cmに
変化させたサブマージアーク溶接継手を作製した。靭性
調査にはシャルピー衝撃試験を用い、ノッチ位置は溶融
線近傍の溶接金属と溶接熱影響部(母材)が1:1にな
る位置(ボンドと称す)及びボンドより1mm母材に近
づいた位置(HAZ1mmと称す)の2カ所とした。実
継手のシャルピー試験結果は破面遷移温度にて評価し
た。
In the study of the toughness of the HAZ, the toughness of the welded heat-affected zone of the actual joint was examined in addition to the reproduction HAZ toughness test performed in Example 1. For investigating the toughness of the actual joint, submerged arc welded joints in which the heat input was changed to 30, 90, 120 and 250 kJ / cm were produced. The Charpy impact test was used for the toughness investigation, and the notch position was the position where the weld metal and the weld heat affected zone (base metal) near the melting line were 1: 1 (referred to as bond) and the position 1 mm closer to the base material than the bond. (Referred to as HAZ 1 mm). The Charpy test result of the actual joint was evaluated at the fracture surface transition temperature.

【0096】表6及び表7はそれぞれ母材性能、再現H
AZ靭性及び実継手の性能を示す一覧表である。
Tables 6 and 7 show the base material performance and reproduction H, respectively.
It is a list | wrist which shows AZ toughness and the performance of a real joint.

【0097】[0097]

【表6】 [Table 6]

【0098】[0098]

【表7】 [Table 7]

【0099】本実施例に示すように、実際の製造現場で
製造した場合であっても本発明鋼の特徴が歴然と現れ、
優れた母材特性と溶接熱影響部靭性を有することが明ら
かである。
As shown in the present embodiment, the characteristics of the steel of the present invention clearly appear even when the steel is manufactured at an actual manufacturing site.
It is evident that it has excellent base metal properties and weld heat affected zone toughness.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明により、実際の定常の操業では稀
な狭い精錬条件等を採用しなくても、小入熱から大入熱
の溶接施工後、HAZのすべての領域について良好な靭
性を得ることができる鋼材およびその製造方法を提供す
ることができ、関連業界に及ぼす効果は非常に大きい。
According to the present invention, good toughness can be obtained in all areas of the HAZ after welding from small heat input to large heat input, without employing narrow refining conditions, which are rare in actual steady operation. An obtainable steel material and a method for producing the same can be provided, and the effect on the related industry is very large.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小溝 裕一 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 高山 透 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor: Yuichi Komizo 4-33, Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Inside Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Toru Takayama 4-chome, Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 5-33 No. Sumitomo Metal Industries, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量%で、C:0.03〜0.2%、S
i:0.02〜0.5%、Mn:0.6〜2%、P:
0.03%以下、S:0.03%以下、Al:0.02
%以下、Ti:0.02%以下、O(酸素):0.00
1〜0.01%及びN:0.01%以下を含み、下記
、及びを満足するMn−Al−Ti系酸化物が1
mm2 あたり平均4個以上分散することを特徴とする溶
接熱影響部靭性の優れた鋼材。 : Mn:5〜50at%、Al+Ti:50〜95
at% : 格子定数0.75〜0.9nmのスピネル型又は
逆スピネル型結晶構造 : 長径1〜10μm
(1) C: 0.03 to 0.2% by weight, S
i: 0.02 to 0.5%, Mn: 0.6 to 2%, P:
0.03% or less, S: 0.03% or less, Al: 0.02
%, Ti: 0.02% or less, O (oxygen): 0.00
Mn-Al-Ti-based oxides containing 1 to 0.01% and N: 0.01% or less and satisfying the following and 1
A steel material with excellent toughness in the heat affected zone of the weld, characterized in that 4 or more particles are dispersed on average per mm 2 . : Mn: 5 to 50 at%, Al + Ti: 50 to 95
at%: spinel-type or inverse spinel-type crystal structure having a lattice constant of 0.75 to 0.9 nm: major axis 1 to 10 μm
【請求項2】短辺350mm以下の鋳片に対して、熱間
圧延時に制御圧延を行った後に加速冷却若しくは直接焼
入れ焼戻しを施すか、又は熱間圧延を行った後に熱処理
を施すことを特徴とする請求項1に記載する鋼材の製造
方法。
2. A slab having a short side of 350 mm or less is subjected to accelerated cooling or direct quenching and tempering after performing controlled rolling during hot rolling, or is subjected to heat treatment after performing hot rolling. The method for producing a steel material according to claim 1.
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