JP7633510B2 - Thick steel plate for square steel pipe - Google Patents
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Description
本発明は、角形鋼管用厚鋼板に関する。特に、高層ビルの柱等、建築構造物に用いられ、引張強さが550~740MPa、降伏応力が385~540MPaである55k級、または60k級の角形鋼管用厚鋼板に関する。 The present invention relates to thick steel plates for square steel pipes. In particular, it relates to 55k or 60k class thick steel plates for square steel pipes, which are used in architectural structures such as columns of high-rise buildings and have a tensile strength of 550 to 740 MPa and a yield stress of 385 to 540 MPa.
建築構造物等に用いられる角形鋼管は、厚鋼板を冷間プレス加工して、製造される。具体的には、図1に示されるように、厚鋼板を、90°に曲げるプレス加工を行い、角部となる部分(以下、「曲げR部」ともいう。)を形成させ、コの字形にする。続いて、コの字形にした二つの厚鋼板の端部を溶接し、角形鋼管とする。 Square steel pipes used in building structures and the like are manufactured by cold pressing thick steel plates. Specifically, as shown in Figure 1, the thick steel plate is pressed to bend it at 90 degrees, forming a corner (hereinafter also referred to as the "bent R part") and giving it a U-shape. Next, the ends of the two U-shaped thick steel plates are welded together to make a square steel pipe.
建築構造物等に用いられる角形鋼管は、建築物の強度等の観点から、強度、延性、靭性等の種々の特性が要求されることがある。このため、特許文献1~4に記載されているように、上述した特性を高めた角形鋼管用鋼板および角形鋼管が開発されている。
Square steel pipes used in building structures and the like are required to have various properties such as strength, ductility, and toughness in terms of the strength of the building. For this reason, as described in
従来、特許文献1に記載されているような、比較的薄手で、かつ強度も小さい鋼板を素材とした角形鋼管が主流であった。しかし、近年では、建築構造物が大型化していることから、さらに厚手で、かつ強度が高い鋼板を素材とし、より強度、延性等の特性を向上させた角形鋼管が求められている。
Conventionally, square steel pipes made from relatively thin, low-strength steel plates, as described in
厚手で、かつ強度が高い鋼板を用いて角形鋼管に製造するためには、鋼板にプレス加工を行う必要がある。そして、このプレス加工の際に、「くびれ」と呼ばれる50~250μm程度の凹部が、曲げR部に沿って形成されることがある。くびれは、強度といった、角形鋼管の特性を著しく低下させるものではないが、鋼管の外表面に形成するため、美観の面から望ましくない。しかしながら、特許文献1~4では、この、くびれについて、検討を行っていない。したがって、これら文献の鋼板および鋼管は、くびれの抑制という点において、さらに改善の余地がある。
In order to manufacture square steel pipes using thick, high-strength steel plate, the steel plate must be pressed. During this press work, depressions of about 50 to 250 μm in size, known as "necking," can form along the bend radius. Although necking does not significantly reduce the properties of the square steel pipe, such as strength, it is undesirable from an aesthetic standpoint because it is formed on the outer surface of the steel pipe. However,
本発明は、上記の課題を解決し、高い強度と延性とを有し、かつ、くびれの発生を抑制しうる角形鋼管用厚鋼板を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems and provide a thick steel plate for square steel pipes that has high strength and ductility and can suppress the occurrence of necking.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の角形鋼管用厚鋼板を要旨とする。 The present invention was made to solve the above problems, and the gist of the invention is the following thick steel plate for square steel pipes.
(1)二つの圧延面を有する厚鋼板であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.04%以上0.13%未満、
Si:0.10~0.36%、
Mn:1.00~1.90%、
P:0.030%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.010~0.100%、
Nb:0.005~0.050%、
Ti:0.005~0.030%、
N:0.010%以下、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で算出される炭素当量CeqWESが、0.36~0.50%であり、
下記(ii)式で算出される溶接割れ感受性組成Pcmが、0.17~0.25%であり、
前記圧延面の少なくとも一方における表層部の一様伸びuELsが、5.0%以上であり、
引張強さTSが、550~740MPaであり、
降伏応力YSが、385~540MPaであり、
板厚が、33~70mmである、角形鋼管用厚鋼板。
CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ・・・(i)
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ・・・(ii)
但し、上記式中の各元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
(1) A steel plate having two rolling surfaces,
The chemical composition, in mass%, is
C: 0.04% or more and less than 0.13%;
Si: 0.10-0.36%,
Mn: 1.00-1.90%,
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
Al: 0.010-0.100%,
Nb: 0.005-0.050%,
Ti: 0.005-0.030%,
N: 0.010% or less,
The balance is Fe and impurities.
The carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (i) is 0.36 to 0.50%,
The weld crack susceptibility composition P cm calculated by the following formula (ii) is 0.17 to 0.25%,
The uniform elongation uELs of the surface layer portion on at least one of the rolled surfaces is 5.0% or more;
The tensile strength TS is 550 to 740 MPa;
The yield stress YS is 385 to 540 MPa;
A thick steel plate for square steel pipes having a thickness of 33 to 70 mm.
CeqWES (%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(i)
P cm (%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B...(ii)
In the above formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when no element is contained, the value is set to zero.
(2)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Cu:1.00%以下、
Ni:1.00%以下、
Cr:0.50%以下、
Mo:0.20%未満、および
V:0.10%以下、
からなる群から選択される一種以上を含有する、上記(1)に記載の角形鋼管用厚鋼板。
(2) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Cu: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Cr: 0.50% or less,
Mo: less than 0.20%, and V: 0.10% or less;
The thick steel plate for square steel pipes according to the above (1), comprising one or more selected from the group consisting of:
(3)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、および
REM:0.0050%以下、
からなる群から選択される一種以上を含有する、上記(1)または(2)に記載の角形鋼管用厚鋼板。
(3) The chemical composition contains, in mass%, a part of the Fe replaced by
Ca: 0.0050% or less,
Mg: 0.0050% or less; and REM: 0.0050% or less;
The thick steel plate for square steel pipes according to the above (1) or (2), comprising one or more selected from the group consisting of:
(4)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Zr:0.0050%以下、
を含有する、上記(1)~(3)のいずれか1項に記載の角形鋼管用厚鋼板。
(4) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Zr: 0.0050% or less,
The thick steel plate for square steel pipes according to any one of (1) to (3) above, containing:
本発明によれば、高い強度と延性とを有し、かつ、くびれの発生を抑制しうる角形鋼管用厚鋼板を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain thick steel plates for square steel pipes that have high strength and ductility and can suppress the occurrence of necking.
本発明者は、くびれについて、その発生メカニズムの検討を行い、以下の(a)~(d)の知見を得た。 The inventors have investigated the mechanism by which necking occurs and have obtained the following findings (a) to (d).
(a)同じ特性を有する厚鋼板に対して、冷間プレス加工を行った場合でも、常に同じ場所からくびれが発生するわけではない。このため、本発明者らは、くびれの発生要因を検討するため、有限要素法(FEM)による解析を行った。この解析は、鋼板表面にノッチを設けた厚鋼板を冷間プレス加工する際のものである。 (a) Even when cold pressing is performed on thick steel plates with the same characteristics, necking does not always occur in the same place. For this reason, the inventors performed an analysis using the finite element method (FEM) to investigate the causes of necking. This analysis was performed when cold pressing a thick steel plate with a notch on the surface of the steel plate.
(b)FEM解析によれば、ノッチ深さがおよそ30μm以上となる、すなわち、表面粗さが粗くなると、ノッチの底にひずみが集中しノッチ深さが増大することが分かった。このことから、くびれの発生因子の一つとして、角形鋼管の素材となる厚鋼板の表面粗さが挙げられ、表面粗さが粗い領域ではくびれが発生しやくなると考えられた。しかしながら、厚鋼板の表面粗さを向上させることができたとしても、表面粗さを100μ以下にまで制御するには、表層スケールの成長などの影響も考慮した上、通常の製造工程、特に圧延工程で生じうる粗さを極限まで抑制する必要があり、製造コスト面での限界がある。 (b) According to FEM analysis, it was found that when the notch depth is approximately 30 μm or more, i.e., when the surface roughness becomes rough, strain concentrates at the bottom of the notch, and the notch depth increases. From this, it was thought that one of the factors that cause necking is the surface roughness of the thick steel plate used to make the square steel pipe, and that necking is more likely to occur in areas with rough surface roughness. However, even if it is possible to improve the surface roughness of the thick steel plate, in order to control the surface roughness to 100 μ or less, it is necessary to take into account the effects of surface scale growth, etc., and to suppress the roughness that can occur in normal manufacturing processes, particularly the rolling process, to the utmost extent possible, which poses limitations in terms of manufacturing costs.
(c)そこで、本発明者らは、FEM解析について、さらに検討を行った。そして、厚鋼板の表面にひずみが集中し、冷間プレス加工時に均一変形の限界を超えて鋼板表面が延ばされれば、くびれが生じ得ることを見出した。したがって、厚鋼板表面において、均一変形が生じやすいよう制御するのが有効であり、具体的には、厚鋼板の表面付近の一様伸びを向上させるのが有効であることを、本発明者らは知見した。 (c) Therefore, the inventors further investigated the FEM analysis. They found that if strain concentrates on the surface of the thick steel plate and the surface of the steel plate is elongated beyond the limit of uniform deformation during cold press working, necking can occur. Therefore, the inventors found that it is effective to control the surface of the thick steel plate so that uniform deformation is more likely to occur, and specifically, it is effective to improve the uniform elongation near the surface of the thick steel plate.
(d)ここで、くびれを抑制するためには、特許文献1に記載されているような厚鋼板全体での一様伸びを制御することより、表面付近における一様伸びを制御することが有効である。くびれの発生自体が、鋼管表面で生じるのに対し、鋼板全体で、一様伸びを制御しようとすると、鋼管として求められる引張強さ等、他の重要な特性を低下させる場合があるからである。
(d) Here, in order to suppress necking, it is more effective to control the uniform elongation near the surface than to control the uniform elongation of the entire thick steel plate as described in
また、55k級以上の高強度の鋼になると、特許文献1に記載されているような50k級の鋼とはミクロ組織の構成も異なってくる。このため、強度を担保した上で、冷間プレス加工を行うことを考慮すると、55k級以上の高強度かつ厚手の鋼板は、冷間プレス加工により曲げ加工がしにくくなる。したがって、このような厚鋼板を用いて角形鋼管の製造の際にくびれが発生しないようにするには、鋼板全厚における一様伸びではなく、FEM解析の結果からも明らかなようにノッチの底に相当する位置である鋼板表面付近における一様伸びを向上させることが有効である。
In addition, when it comes to high-strength steel of 55k class or more, the microstructural structure is different from that of 50k class steel as described in
本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。本発明の一実施形態に係る厚鋼板は、二つの圧延面を有する厚鋼板である。以下、各要件について説明する。 The present invention was made based on the above findings. The steel plate according to one embodiment of the present invention is a steel plate having two rolled surfaces. Each requirement will be explained below.
1.化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical composition The reasons for limiting the content of each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass %".
C:0.04%以上0.13%未満
Cは、強度向上のために重要な元素である。所望する強度を安定的に確保するため、C含有量は、0.04%以上とする。より安定して強度を高めるためには、C含有量は、0.05%以上とするのが好ましく、0.06%以上とするのがより好ましく、0.08%以上とするのがさらに好ましい。しかしながら、Cを過剰に含有させると、靭性、すなわち延性が低下する。このため、C含有量は、0.13%未満とする。C含有量は、0.12%以下とするのが好ましく、0.11%以下とするのがより好ましい。
C: 0.04% or more and less than 0.13% C is an important element for improving strength. In order to stably secure the desired strength, the C content is set to 0.04% or more. In order to more stably increase the strength, the C content is preferably set to 0.05% or more, more preferably set to 0.06% or more, and even more preferably set to 0.08% or more. However, if C is contained in excess, toughness, i.e., ductility, decreases. For this reason, the C content is set to less than 0.13%. The C content is preferably set to 0.12% or less, and more preferably set to 0.11% or less.
Si:0.10~0.36%
Siは、脱酸のために重要な元素である。そして、脱酸を適切に行うことで、靭性および延性を向上させる。このため、Si含有量は、0.10%以上とする。しかしながら、Siを過剰に含有させると、靭性に悪影響をおよぼす島状マルテンサイト生成を助長し、強度が過剰に高くなり、表層部の一様伸びuELsが低下する。このため、Si含有量は、0.36%以下とする。Si含有量は、0.34%以下とするのが好ましく、0.32%以下とするのがより好ましい。
Si: 0.10-0.36%
Si is an important element for deoxidation. By performing deoxidation appropriately, toughness and ductility are improved. For this reason, the Si content is set to 0.10% or more. However, excessive Si content promotes the formation of island martensite, which adversely affects toughness, and the strength becomes excessively high, decreasing the uniform elongation uELs of the surface layer. For this reason, the Si content is set to 0.36% or less. The Si content is preferably set to 0.34% or less, and more preferably set to 0.32% or less.
Mn:1.00~1.90%
Mnは、強度向上に有効な元素であり、経済的に強度を確保するために有効な元素である。このため、Mn含有量は、1.00%以上とする。強度を安定的に確保する観点から、Mn含有量は、1.20%以上とするのが好ましい。しかしながら、Mnを過剰に含有させると、スラブの中心偏析が顕著となり、硬度を上昇させるのに加え、島状マルテンサイトの生成を助長させ、靭性を低下させる。また、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、Mn含有量は、1.90%以下とする。硬度の上昇および島状マルテンサイトの生成を抑制する観点からは、Mn含有量は、1.80%以下とするのが好ましく、1.70%以下とするのがより好ましい。
Mn: 1.00-1.90%
Mn is an element effective for improving strength and is an element effective for economically ensuring strength. Therefore, the Mn content is set to 1.00% or more. From the viewpoint of stably ensuring strength, the Mn content is preferably set to 1.20% or more. However, if Mn is excessively contained, the central segregation of the slab becomes significant, and in addition to increasing the hardness, it promotes the formation of island martensite and reduces toughness. It also reduces the uniform elongation uELs of the surface layer. Therefore, the Mn content is set to 1.90% or less. From the viewpoint of increasing the hardness and suppressing the formation of island martensite, the Mn content is preferably set to 1.80% or less, and more preferably set to 1.70% or less.
P:0.030%以下
Pは、鋼中に含有される不純物元素であり、過度に含有すると靭性が低下する。また、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、P含有量は、0.030%以下とする。一方、Pを過剰に低減すると、製鋼コストが上昇し、経済的に不利となる。このため、P含有量は、0.003%以上とするのが好ましい。
P: 0.030% or less P is an impurity element contained in steel, and if contained in excess, it reduces toughness. It also reduces the uniform elongation uELs of the surface layer. For this reason, the P content is set to 0.030% or less. On the other hand, if the P content is reduced excessively, the steelmaking cost increases, which is economically disadvantageous. For this reason, the P content is preferably set to 0.003% or more.
S:0.010%以下
Sも、Pと同様、鋼中に含有される不純物元素である。また、S含有量が高いと、圧延で延伸化して靭性を低下させるMnSが生成しやすくなる。このため、S含有量は、0.010%以下とする。一方、Sも、Pと同様に、過剰に低減すると、製鋼コストが上昇し、経済的に不利となる。このため、S含有量は、0.001%以上とするのが好ましい。
S: 0.010% or less Like P, S is also an impurity element contained in steel. In addition, if the S content is high, MnS, which is elongated by rolling and reduces toughness, is likely to be generated. For this reason, the S content is set to 0.010% or less. On the other hand, like P, if S is reduced too much, the steelmaking cost increases, which is economically disadvantageous. For this reason, the S content is preferably set to 0.001% or more.
Al:0.010~0.100%
Alは、脱酸材としての役割を果たし、O(酸素)を低減して鋼の清浄性を高める元素である。そして、脱酸を適切に行うことで、靭性および延性を向上させる。その効果を安定して確実に発揮させるため、Al含有量は、0.010%以上とする。しかしながら、Alを過剰に含有させると、靭性が低下するだけでなく、溶接した際に溶接金属に混入し、溶接金属の靭性を低下させる。また、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、Al含有量は、0.100%以下とする。なお、Al含有量は、0.090%以下とするのが好ましく、0.080%以下とするのがさらに好ましい。
Al: 0.010-0.100%
Al is an element that acts as a deoxidizer, reducing O (oxygen) and improving the cleanliness of steel. Appropriate deoxidization improves toughness and ductility. In order to stably and reliably exert this effect, the Al content is set to 0.010% or more. However, excessive Al content not only reduces toughness, but also mixes with the weld metal during welding, reducing the toughness of the weld metal. It also reduces the uniform elongation uELs of the surface layer. For this reason, the Al content is set to 0.100% or less. The Al content is preferably set to 0.090% or less, and more preferably set to 0.080% or less.
Nb:0.005~0.050%
Nbは、オーステナイトの未再結晶温度を上昇させ、熱間圧延時の制御圧延の効果を最大限に発揮するのに加え、溶接および切断時の熱影響部の軟化を防止するのに有効な元素である。また、Nbは、鋼を析出硬化させ、強度向上にも寄与する。このため、Nb含有量は、0.005%以上とする。Nb含有量は、0.007%以上とするのが好ましい。しかしながら、Nbを過剰に含有させると、靭性劣化を招く。また、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、Nb含有量は、0.050%以下とする。Nb含有量は、0.040%以下とするのが好ましく、0.035%以下とするのがより好ましい。
Nb: 0.005-0.050%
Nb is an element that is effective in increasing the non-recrystallization temperature of austenite, maximizing the effect of controlled rolling during hot rolling, and preventing softening of the heat-affected zone during welding and cutting. Nb also precipitation hardens the steel and contributes to improving strength. For this reason, the Nb content is set to 0.005% or more. The Nb content is preferably set to 0.007% or more. However, excessive Nb content leads to deterioration of toughness. It also reduces the uniform elongation uELs of the surface layer. For this reason, the Nb content is set to 0.050% or less. The Nb content is preferably set to 0.040% or less, and more preferably set to 0.035% or less.
Ti:0.005~0.030%
Tiは、靭性を向上させる効果を有する。これは、Tiが、Nと結合してTiNとしてスラブ中に微細析出して、加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑え、圧延組織を細粒化するからである。また、このような細粒化効果により、表層部の一様伸びuELsが向上する場合もある。これに加えて、鋼板中に存在する微細TiNは、溶接時にHAZ組織を細粒化する効果もある。このため、Ti含有量は、0.005%以上とする。Ti含有量は、0.010%以上とするのが好ましい。しかしながら、Tiを過剰に含有させると、TiCを形成し、低温靭性および溶接性を低下させる。また、強度が過剰になり、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、Ti含有量は、0.030%以下とする。Ti含有量は、0.025%以下とするのが好ましい。
Ti: 0.005-0.030%
Ti has the effect of improving toughness. This is because Ti combines with N and finely precipitates in the slab as TiN, suppressing the coarsening of austenite grains during heating and refining the rolled structure. In addition, such a refining effect may improve the uniform elongation uELs of the surface layer. In addition, the fine TiN present in the steel sheet also has the effect of refining the HAZ structure during welding. For this reason, the Ti content is set to 0.005% or more. The Ti content is preferably set to 0.010% or more. However, excessive Ti content forms TiC, which reduces low-temperature toughness and weldability. In addition, the strength becomes excessive, and the uniform elongation uELs of the surface layer is also reduced. For this reason, the Ti content is set to 0.030% or less. The Ti content is preferably set to 0.025% or less.
N:0.010%以下
Nは、鋼中で含有される不純物元素であり、冷間加工後に歪時効を起こし、鋼の靭性を低下させる。また、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、N含有量は、0.010%以下とする。N含有量は、0.008%以下とするのが好ましい。N含有量は、可能な限り低減するのが好ましいが、N含有量の過剰な低減は、製造コストを増加させる。このため、経済的な観点から、N含有量は、0.001%以上とするのが好ましい。
N: 0.010% or less N is an impurity element contained in steel, which causes strain aging after cold working and reduces the toughness of the steel. It also reduces the uniform elongation uELs of the surface layer. For this reason, the N content is set to 0.010% or less. The N content is preferably set to 0.008% or less. It is preferable to reduce the N content as much as possible, but excessive reduction of the N content increases the manufacturing cost. For this reason, from an economical point of view, the N content is preferably set to 0.001% or more.
上記の元素に加えて、さらにCu、Ni、Cr、Mo、V、Ca、Mg、REM、およびZrから選択される一種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。各元素の限定理由について説明する。 In addition to the above elements, one or more elements selected from Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ca, Mg, REM, and Zr may be contained within the ranges shown below. The reasons for limiting each element are explained below.
Cu:1.00%以下
Cuは、固溶強化および焼入性の向上に寄与し、鋼の強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Cuを過剰に含有させると、表面性状が低下する。そのため、Cu含有量は、1.00%以下とする。Cu含有量は、0.30%以下とするのが好ましく、0.20%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Cu含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.05%以上とするのがより好ましく、0.10%以上とするのがさらに好ましい。
Cu: 1.00% or less Cu contributes to improving solid solution strengthening and hardenability, and has the effect of improving the strength of steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, if Cu is contained in excess, the surface properties will deteriorate. Therefore, the Cu content is set to 1.00% or less. The Cu content is preferably set to 0.30% or less, and more preferably set to 0.20% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Cu content is preferably set to 0.01% or more, more preferably set to 0.05% or more, and even more preferably set to 0.10% or more.
Ni:1.00%以下
Niは、靭性を低下させることなく、鋼の強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Niを過剰に含有させると、その効果が飽和するだけでなく、合金コストも増加し、経済的に不利となる。そのため、Ni含有量は、1.00%以下とする。Ni含有量は、0.40%以下とするのが好ましく、0.30%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ni含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.05%以上とするのがより好ましく、0.10%以上とするのがさらに好ましい。
Ni: 1.00% or less Ni has the effect of improving the strength of steel without reducing toughness. Therefore, it may be contained as necessary. However, if Ni is contained in excess, not only will the effect saturate, but the alloy cost will also increase, which is economically disadvantageous. Therefore, the Ni content is set to 1.00% or less. The Ni content is preferably set to 0.40% or less, and more preferably set to 0.30% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ni content is preferably set to 0.01% or more, more preferably set to 0.05% or more, and even more preferably set to 0.10% or more.
Cr:0.50%以下
Crは、焼入性向上に寄与し、鋼の強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Crを過剰に含有させると、その効果が飽和するだけでなく、合金コストも増加し経済的に不利となる。そのため、Cr含有量は、0.50%以下とする。Cr含有量は、0.30%以下とするのが好ましく、0.20%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Cr含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.10%以上とするのが好ましい。
Cr: 0.50% or less Cr contributes to improving hardenability and has the effect of improving the strength of steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, if Cr is contained in excess, not only will the effect saturate, but the alloy cost will also increase, which is economically disadvantageous. Therefore, the Cr content is set to 0.50% or less. The Cr content is preferably set to 0.30% or less, and more preferably set to 0.20% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Cr content is preferably set to 0.01% or more, and more preferably set to 0.10% or more.
Mo:0.20%未満
Moは、焼入性向上に寄与し、鋼の強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Moを過剰に含有させると、母材靭性およびHAZ靭性が低下する。そのため、Mo含有量は、0.20%未満とする。Mo含有量は、0.15%以下とするのが好ましく、0.10%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mo含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.03%以上とするのがより好ましく、0.05%以上とするのがさらに好ましい。
Mo: less than 0.20% Mo contributes to improving hardenability and has the effect of improving the strength of steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, if Mo is contained in excess, the base material toughness and HAZ toughness decrease. Therefore, the Mo content is less than 0.20%. The Mo content is preferably 0.15% or less, and more preferably 0.10% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mo content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and even more preferably 0.05% or more.
V:0.10%以下
Vは、析出強化により、鋼の強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Vを過剰に含有させると、母材靭性およびHAZ靭性が低下する。そのため、V含有量は、0.10%以下とする。V含有量は、0.08%以下とするのが好ましく、0.06%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、V含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.02%以上とするのがより好ましく、0.04%以上とするのがさらに好ましい。
V: 0.10% or less V has the effect of improving the strength of steel by precipitation strengthening. Therefore, it may be contained as necessary. However, if V is contained excessively, the base material toughness and HAZ toughness decrease. Therefore, the V content is set to 0.10% or less. The V content is preferably set to 0.08% or less, and more preferably set to 0.06% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the V content is preferably set to 0.01% or more, more preferably set to 0.02% or more, and even more preferably set to 0.04% or more.
Ca:0.0050%以下
Caは、硫化物、酸化物、および酸硫化物の形態制御に寄与し、鋼の靭性および延性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Caを過剰に含有させると、母材靭性が低下する。そのため、Ca含有量は、0.0050%以下とする。Ca含有量は、0.0040%以下とするのが好ましく、0.0030%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ca含有量は、0.0003%以上とするのが好ましく、0.0005%以上とするのがより好ましく、0.0010%以上とするのがさらに好ましい。
Ca: 0.0050% or less Ca contributes to morphological control of sulfides, oxides, and oxysulfides, and has the effect of improving the toughness and ductility of steel. Therefore, it may be contained as necessary. However, if Ca is contained in excess, the toughness of the base material decreases. Therefore, the Ca content is set to 0.0050% or less. The Ca content is preferably set to 0.0040% or less, and more preferably set to 0.0030% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ca content is preferably set to 0.0003% or more, more preferably set to 0.0005% or more, and even more preferably set to 0.0010% or more.
Mg:0.0050%以下
Mgは、硫化物、酸化物、および酸硫化物の形態制御に寄与し、鋼の靭性および延性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Mgを過剰に含有させると、母材靭性が低下する。そのため、Mg含有量は、0.0050%以下とする。Mg含有量は、0.0040%以下とするのが好ましく、0.0030%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mg含有量は、0.0003%以上とするのが好ましく、0.0005%以上とするのがより好ましく、0.0010%以上とするのがさらに好ましい。
Mg: 0.0050% or less Mg contributes to morphological control of sulfides, oxides, and oxysulfides, and has the effect of improving the toughness and ductility of steel. For this reason, it may be contained as necessary. However, if Mg is contained in excess, the toughness of the base material decreases. Therefore, the Mg content is set to 0.0050% or less. The Mg content is preferably set to 0.0040% or less, and more preferably set to 0.0030% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mg content is preferably set to 0.0003% or more, more preferably set to 0.0005% or more, and even more preferably set to 0.0010% or more.
REM:0.0050%以下
REMは、硫化物、酸化物、および酸硫化物の形態制御に寄与し、鋼の靭性および延性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、REMを過剰に含有させると、母材靭性が低下する。そのため、REM含有量は、0.0050%以下とする。REM含有量は、0.0040%以下とするのが好ましく、0.0030%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、REM含有量は、0.0003%以上とするのが好ましく、0.0005%以上とするのがより好ましく、0.0010%以上とするのがさらに好ましい。
REM: 0.0050% or less REM contributes to morphological control of sulfides, oxides, and oxysulfides, and has the effect of improving the toughness and ductility of steel. For this reason, it may be contained as necessary. However, if REM is contained in excess, the toughness of the base material decreases. Therefore, the REM content is set to 0.0050% or less. The REM content is preferably set to 0.0040% or less, and more preferably set to 0.0030% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the REM content is preferably set to 0.0003% or more, more preferably set to 0.0005% or more, and even more preferably set to 0.0010% or more.
REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、上記REM含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。REMは、工業的には、ミッシュメタルの形で添加される。 REM refers to a total of 17 elements, including Sc, Y, and lanthanides, and the above REM content refers to the total content of these elements. Industrially, REM is added in the form of misch metal.
Zr:0.0050%以下
Zrは、Ca、Mg、およびREMと同様に、酸化物、硫化物、および酸硫化物を形成して、粗大介在物の生成を抑制し、母材靭性およびHAZ靱性を高める効果を有する。このため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、Zrを過剰に含有させると、脆性破壊の発生起点となるZr系介在物が増加する。そのため、Zr含有量は、0.0050%以下とする。Zr含有量は、0.0045%以下とするのが好ましく、0.0040%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Zr含有量は、0.0001%以上とするのが好ましい。Zr含有量は、0.0003%以上とするのが好ましく、0.0015%以上とするのがより好ましく、0.0020%がさらに好ましい。
Zr: 0.0050% or less Zr, like Ca, Mg, and REM, forms oxides, sulfides, and oxysulfides to suppress the generation of coarse inclusions and enhance the toughness of the base material and the HAZ toughness. Therefore, it may be contained as necessary. However, if Zr is contained in excess, the number of Zr-based inclusions that become the starting point of brittle fracture increases. Therefore, the Zr content is set to 0.0050% or less. The Zr content is preferably set to 0.0045% or less, and more preferably set to 0.0040% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Zr content is preferably set to 0.0001% or more. The Zr content is preferably set to 0.0003% or more, more preferably set to 0.0015% or more, and even more preferably set to 0.0020%.
本発明の一実施形態に係る厚鋼板の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。なお、不純物としては、様々な元素が考えられるが、例えば、Bが考えられる。不純物としてのB含有量は、特に限定しないが、通常、0.0005%以下となると考えられる。 In the chemical composition of the thick steel plate according to one embodiment of the present invention, the balance is Fe and impurities. Here, "impurities" refers to components that are mixed in due to various factors in the raw materials such as ores and scraps and the manufacturing process when steel is industrially produced, and are acceptable within a range that does not adversely affect the present invention. Note that various elements are considered as impurities, but B is one example. The content of B as an impurity is not particularly limited, but is usually considered to be 0.0005% or less.
炭素当量CeqWES:0.36~0.50%
下記の(i)式で算出される炭素当量CeqWESは、鋼の強度を示す指標であり、その値が高い程、強度が高いことを示す。そこで、本発明の一実施形態に係る厚鋼板では、所望する強度を得るため、炭素当量CeqWESを制限する。
Carbon equivalent CeqWES: 0.36 to 0.50%
The carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (i) is an index of the strength of steel, and the higher the value, the higher the strength. Therefore, in the thick steel plate according to one embodiment of the present invention, the carbon equivalent CeqWES is limited in order to obtain the desired strength.
CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ・・・(i)
但し、上記式中の各元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
CeqWES (%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(i)
In the above formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when no element is contained, the value is set to zero.
炭素当量CeqWESが0.36%未満であると、後述するような加工熱処理法(「TMCP」とも記載する。)を適用しても、角形鋼管の素材として求められる厚鋼板の引張強さTSと降伏応力YSとを安定的に確保することができない。このため、炭素当量CeqWESは、0.36%以上とする。炭素当量CeqWESは、0.37%以上とするのが好ましく、0.38%以上とするのがより好ましい。 If the carbon equivalent CeqWES is less than 0.36%, even if the thermomechanical processing method (also referred to as "TMCP") described below is applied, the tensile strength TS and yield stress YS of the thick steel plate required as the material for square steel pipes cannot be stably secured. For this reason, the carbon equivalent CeqWES is set to 0.36% or more. The carbon equivalent CeqWES is preferably set to 0.37% or more, and more preferably 0.38% or more.
一方、炭素当量CeqWESが0.50%を超えると、母材およびHAZ部の硬化が生じる、またはマルテンサイトが生成し、母材靭性およびHAZ靭性を安定して確保することができなくなる。また、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、炭素当量CeqWESは、0.50%以下とする。炭素当量CeqWESは、0.48%以下とするのが好ましく、0.45%以下とするのがより好ましい。 On the other hand, if the carbon equivalent CeqWES exceeds 0.50%, the base material and HAZ will harden, or martensite will form, making it impossible to stably ensure the toughness of the base material and HAZ. It will also reduce the uniform elongation uELs of the surface layer. For this reason, the carbon equivalent CeqWES is set to 0.50% or less. It is preferable that the carbon equivalent CeqWES is set to 0.48% or less, and more preferably to 0.45% or less.
溶接割れ感受性組成Pcm:0.17~0.25%
下記の(ii)式で算出される溶接割れ感受性組成Pcmは、炭素当量CeqWESと同様、鋼の強度を示す指標であるのに加え、溶接の際の低温割れの割れやすさを示す指標である。そこで、本発明の一実施形態に係る厚鋼板では、所望する強度および耐溶接割れ性を得るため、溶接割れ感受性組成Pcmを制御する。
Weld crack susceptibility composition P cm : 0.17 to 0.25%
The weld crack susceptibility composition Pcm calculated by the following formula (ii) is an index showing the strength of steel, similar to the carbon equivalent CeqWES, and is also an index showing the susceptibility to cold cracking during welding. Therefore, in the thick steel plate according to one embodiment of the present invention, the weld crack susceptibility composition Pcm is controlled in order to obtain the desired strength and weld cracking resistance.
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ・・・(ii)
但し、上記式中の各元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
P cm (%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B...(ii)
In the above formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when no element is contained, the value is set to zero.
溶接割れ感受性組成Pcmが、0.17%未満では、炭素当量CeqWESと同様、後述するようなTMCPを適用しても、求められる厚鋼板の引張強さTSと降伏応力YSとを安定的に確保することができない。このため、溶接割れ感受性組成Pcmは、0.17%以上とする。溶接割れ感受性組成Pcmは、0.175%以上とするのが好ましい。 If the weld crack susceptibility composition Pcm is less than 0.17%, the required tensile strength TS and yield stress YS of the thick steel plate cannot be stably secured, similarly to the carbon equivalent CeqWES, even if the TMCP described below is applied. Therefore, the weld crack susceptibility composition Pcm is set to 0.17% or more. The weld crack susceptibility composition Pcm is preferably set to 0.175% or more.
一方、溶接割れ感受性組成Pcmが0.25%を超えると、母材およびHAZ部の硬化が生じる、またはマルテンサイトが生成し、母材靭性およびHAZ靭性を安定して確保することができなくなる。また、表層部の一様伸びuELsも低下させる。このため、溶接割れ感受性組成Pcmは、0.25%以下とする。溶接割れ感受性組成Pcmは、0.24%以下とするのが好ましく、0.22%以下とするのがより好ましい。 On the other hand, if the weld crack susceptibility composition P cm exceeds 0.25%, the base material and HAZ portion will harden, or martensite will form, making it impossible to stably ensure the base material toughness and HAZ toughness. It also reduces the uniform elongation uELs of the surface layer. For this reason, the weld crack susceptibility composition P cm is set to 0.25% or less. The weld crack susceptibility composition P cm is preferably set to 0.24% or less, and more preferably set to 0.22% or less.
2.表層部の一様伸びuELs
本発明の一実施形態に係る厚鋼板では、上述したように、くびれの発生を抑制するために、表層部の一様伸びuELsを制御する。くびれは、表面粗さが粗い部分を起点として生じやすいが、表層部の一様伸びuELsを向上させることで、くびれの発生を抑制することができる。
2. Uniform elongation of the surface layer (uELs)
In the thick steel plate according to one embodiment of the present invention, as described above, the uniform elongation uELs of the surface layer portion is controlled in order to suppress the occurrence of necking. Necking is likely to occur starting from a portion with a high surface roughness, but the occurrence of necking can be suppressed by improving the uniform elongation uELs of the surface layer portion.
ここで、厚鋼板は、上下からロールで挟まれて圧延されるため、上下、二つの圧延面を有する。この圧延面の少なくとも一方は、冷間プレス加工される際に、角形鋼管の外表面に相当する。このため、外表面のくびれを抑制するためには、圧延面の少なくとも一方において、表層部の一様伸びuELsは、5.0%以上となるよう制御する。 Here, the thick steel plate is rolled by being sandwiched between rolls from above and below, so it has two rolling surfaces, an upper one and a lower one. At least one of these rolling surfaces corresponds to the outer surface of the square steel pipe when it is cold pressed. Therefore, in order to suppress necking of the outer surface, the uniform elongation uELs of the surface layer on at least one of the rolling surfaces is controlled to be 5.0% or more.
上記表層部の一様伸びuELsが5.0%未満であると、表面性状の良好でない部分(表面粗さが粗い部分)から、くびれが生じやすくなる。このため、上記表層部の一様伸びuELsは、5.0%以上とする。上記表層部の一様伸びuELsは、5.5%以上とするのが好ましい。なお、表層部の一様伸びuELsの上限値については、特に限定しないが、通常、12.0%以下となる。 If the uniform elongation uELs of the surface layer is less than 5.0%, necking is likely to occur in areas with poor surface properties (areas with high surface roughness). For this reason, the uniform elongation uELs of the surface layer is set to 5.0% or more. It is preferable that the uniform elongation uELs of the surface layer is set to 5.5% or more. There is no particular limit to the upper limit of the uniform elongation uELs of the surface layer, but it is usually 12.0% or less.
ここで、表層部の一様伸びとは、厚鋼板の表面近傍の圧延面で引張試験片を採取し、測定される一様伸びのことである。具体的には、図2に示すように、厚鋼板の表面から板厚垂直方向に3mmの厚さで、圧延方向に垂直な方向を引張方向とし、圧延面からJIS5号引張試験片を採取し、同試験片で測定された一様伸びのことである。なお、上述したように鋼板の上下二つの圧延面のうち、鋼管の外表面となる圧延面において、引張試験片を採取し、測定を行えばよく、上下の圧延面において、表層部の一様伸びが異なっていてもよい。 Here, the uniform elongation of the surface layer refers to the uniform elongation measured by taking a tensile test piece from the rolled surface near the surface of the thick steel plate. Specifically, as shown in Figure 2, a JIS No. 5 tensile test piece is taken from the rolled surface at a thickness of 3 mm from the surface of the thick steel plate in the direction perpendicular to the plate thickness, with the tensile direction perpendicular to the rolling direction, and the uniform elongation of the test piece is measured. As mentioned above, of the two rolled surfaces, the top and bottom, of the steel plate, it is sufficient to take a tensile test piece and perform the measurement on the rolled surface that will become the outer surface of the steel pipe, and the uniform elongation of the surface layer may be different between the top and bottom rolled surfaces.
3.強度
本発明の一実施形態に係る厚鋼板の引張強さTSは、550~740MPaとする。厚鋼板の引張強さTSは、570MPa以上とするのが好ましく、600MPa以上とするのがより好ましい。また、引張強さTSは、720MPa以下とするのが好ましく、700MPa以下とするのがより好ましい。
3. Strength The tensile strength TS of the thick steel plate according to one embodiment of the present invention is 550 to 740 MPa. The tensile strength TS of the thick steel plate is preferably 570 MPa or more, and more preferably 600 MPa or more. The tensile strength TS is preferably 720 MPa or less, and more preferably 700 MPa or less.
降伏応力YSは、385~540MPaとする。降伏応力YSは、400MPa以上とするのが好ましく、420MPa以上とするのがより好ましい。また、降伏応力YSは、520MPa以下とするのが好ましく、500MPa以下とするのがより好ましい。 The yield stress YS is 385 to 540 MPa. The yield stress YS is preferably 400 MPa or more, and more preferably 420 MPa or more. The yield stress YS is preferably 520 MPa or less, and more preferably 500 MPa or less.
これらの強度(引張強さおよび降伏応力)は、いわゆる55k級、60k級と呼ばれる強度であり、本発明の鋼管を用いて角形鋼管を製造したときに、建築構造物の柱(「コラム」ともいう。)として必要な強度である。このように、従来主流であった50k級の鋼板に対してそれを上回る強度を有する厚鋼板とする。 These strengths (tensile strength and yield stress) are what are known as 55k and 60k class strengths, and when a square steel pipe is manufactured using the steel pipe of the present invention, it is the strength required for a pillar (also called a "column") in an architectural structure. In this way, it is a thick steel plate with a strength that exceeds that of the 50k class steel plates that were previously mainstream.
なお、上記の引張強さおよび降伏応力は、1/4tから採取した丸棒試験片によって引張試験を行って、算出すればよい。ここで、tとは、板厚(全厚)を示し、1/4tとは、板厚1/4であることを表している。また、建築構造物に用いられる鋼板として、降伏比(=降伏応力/引張強さ)は80%以下であることが好ましい。本発明の厚鋼板では、鋼板の伸び(全伸び)については、特に、規定しないが、上記方法で引張試験を行った場合に全伸びは20.0%超であるのが望ましい。 The above tensile strength and yield stress can be calculated by performing a tensile test using a round bar test piece taken from 1/4t. Here, t indicates the plate thickness (total thickness), and 1/4t means 1/4 of the plate thickness. In addition, for steel plates used in architectural structures, the yield ratio (= yield stress/tensile strength) is preferably 80% or less. For the thick steel plate of the present invention, the elongation (total elongation) of the steel plate is not particularly specified, but it is desirable that the total elongation is more than 20.0% when a tensile test is performed using the above method.
4.板厚
本発明の一実施形態に係る厚鋼板の板厚は、33~70mmとする。板厚が33mm未満であると、鋼板に部分的に表面性状が低下した部分があったとしても、その部分に大きなひずみが集中することはなく、くびれの問題も生じにくい。このため、板厚は、33mm以上とする。一方、板厚が70mmを超えれば、冷間プレス加工によって板厚t(mm)に対し外曲げ半径(mm)4.0t以下を確保することが困難となり、所望する角形形状に加工できなくなる。このため、板厚は、70mm以下とする。
4. Plate thickness The plate thickness of the thick steel plate according to one embodiment of the present invention is 33 to 70 mm. If the plate thickness is less than 33 mm, even if the steel plate has a part with a partially deteriorated surface property, a large strain is not concentrated in that part, and the problem of necking is unlikely to occur. For this reason, the plate thickness is 33 mm or more. On the other hand, if the plate thickness exceeds 70 mm, it becomes difficult to secure an outer bending radius (mm) of 4.0t or less for the plate thickness t (mm) by cold press working, and it becomes impossible to process into a desired rectangular shape. For this reason, the plate thickness is 70 mm or less.
5.製造方法
本発明の一実施形態に係る厚鋼板の好ましい製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係る厚鋼板は、製造方法によらず、上述の構成を有していれば、その効果を得られるが、例えば、以下のようなTMCPによる製造方法により、安定して製造することができる。
5. Manufacturing method A preferred manufacturing method of the thick steel plate according to one embodiment of the present invention will be described. The thick steel plate according to one embodiment of the present invention can obtain the effects as long as it has the above-mentioned configuration regardless of the manufacturing method, but it can be stably manufactured, for example, by the following manufacturing method using TMCP.
上記化学組成を有するスラブを連続鋳造により製造する。製造したスラブは、1100~1200℃に加熱するのが好ましい。スラブの加熱温度が1100℃未満であると、所望する強度の厚鋼板を得にくくなる。このため、スラブの加熱温度は、1100℃以上とするのが好ましい。 A slab having the above chemical composition is manufactured by continuous casting. The manufactured slab is preferably heated to 1100-1200°C. If the slab is heated to a temperature below 1100°C, it becomes difficult to obtain a thick steel plate with the desired strength. For this reason, it is preferable to heat the slab to a temperature of 1100°C or higher.
一方、スラブの加熱温度が、1200℃を超えると、結晶粒が粗大になり、靭性が低下しやすくなる。また、焼入れ性が増加しすぎて、厚鋼板の表面硬さが増加する。この結果、表層部の一様伸びuELsを5.0%以上としにくくなる。このため、スラブの加熱温度は、1200℃以下とするのが好ましく、1180℃以下とするのがより好ましい。 On the other hand, if the heating temperature of the slab exceeds 1200°C, the crystal grains become coarse and the toughness is likely to decrease. In addition, the hardenability increases too much, and the surface hardness of the thick steel plate increases. As a result, it becomes difficult to achieve a uniform elongation uELs of 5.0% or more in the surface layer. For this reason, the heating temperature of the slab is preferably 1200°C or less, and more preferably 1180°C or less.
続いて、加熱したスラブを熱間圧延する。熱間圧延は、粗圧延と仕上圧延に分類される。特に、仕上圧延においては、組織粗大化抑制にはオーステナイトの未再結晶温度域で圧延することが効果的であるためその開始温度(以下、単に「仕上圧延開始温度」と記載する。)を870℃以下とするのが好ましい。仕上圧延開始温度が870℃を超えると、組織が粗大になり、所望する靭性を得ることが困難となる。また、表面硬さが増加することで、表層部の一様伸びuELsを5.0%以上としにくくなる。このため、仕上圧延開始温度は、870℃以下とするのが好ましく、860℃以下とするのがより好ましい。 The heated slab is then hot rolled. Hot rolling is classified into rough rolling and finish rolling. In particular, in finish rolling, rolling in the austenite non-recrystallization temperature range is effective in suppressing coarsening of the structure, so the start temperature (hereinafter simply referred to as the "finish rolling start temperature") is preferably 870°C or less. If the finish rolling start temperature exceeds 870°C, the structure becomes coarse, making it difficult to obtain the desired toughness. In addition, the increase in surface hardness makes it difficult to achieve a uniform elongation uELs of the surface layer of 5.0% or more. For this reason, the finish rolling start temperature is preferably 870°C or less, and more preferably 860°C or less.
また、熱間圧延の最終パスの圧延温度は、680℃以上とするのが好ましい。上記最終パスの圧延温度が、680℃未満であると、圧延中または圧延直後にフェライトが生成し、粗大化して、表層部の靱性が低下する。また、表層部の一様伸びuELsを5.0%以上としにくくなる。このため、熱間圧延の最終パスの圧延温度は、680℃以上とするのが好ましく、700℃以上とするのが好ましい。 The rolling temperature of the final pass of hot rolling is preferably 680°C or higher. If the rolling temperature of the final pass is less than 680°C, ferrite will form during or immediately after rolling, causing coarsening and reducing the toughness of the surface layer. It will also be difficult to achieve a uniform elongation uELs of 5.0% or higher in the surface layer. For this reason, the rolling temperature of the final pass of hot rolling is preferably 680°C or higher, and more preferably 700°C or higher.
なお、熱間圧延において、その他条件は、特に限定しない。適宜、必要に応じて、調整すればよい。例えば、圧下率等についても、適宜、指定する板厚となる様、調整すればよい。 In addition, other conditions for hot rolling are not particularly limited. They may be adjusted as appropriate and necessary. For example, the reduction rate and the like may be adjusted as appropriate to obtain the specified plate thickness.
熱間圧延後に、加速冷却を行うのが好ましい。本発明の実施形態に係る厚鋼板では、板厚が33mm以上と厚い。このような場合、厚鋼板の表面ほど水冷の際、冷却速度が速くなり、焼きは入りやすく一様伸びが小さくなる傾向にある。このため、表層部の一様伸びuELsを5.0%以上とするために、加速冷却を行い、特定の温度域における冷却速度を制御するのが好ましい。なお、加速冷却は、少なくとも一方の圧延面において行えばよく、必ずしも、両面を行う必要はなく、表層部の一様伸びuELsを制御したい圧延面において行えばよい。 After hot rolling, accelerated cooling is preferably performed. The thick steel plate according to the embodiment of the present invention has a thickness of 33 mm or more. In such a case, the cooling rate during water cooling becomes faster toward the surface of the thick steel plate, which tends to make it easier for quenching to occur and to reduce the uniform elongation. For this reason, it is preferable to perform accelerated cooling and control the cooling rate in a specific temperature range in order to make the uniform elongation uELs of the surface layer 5.0% or more. Accelerated cooling only needs to be performed on at least one of the rolling surfaces, and does not necessarily need to be performed on both surfaces. It is sufficient to perform accelerated cooling on the rolling surface on which it is desired to control the uniform elongation uELs of the surface layer.
加速冷却とは、水量密度を制御し、行う冷却方法である。具体的には、1/4tにおいて600℃以上の温度域の冷却速度が、15℃/s以下とするのが好ましい。上記冷却速度が、15℃/sを超えると、表面が急速に冷却されることで、硬化が進み、表層部の一様伸びuELsを5.0%以上としにくくなる。このため、上記冷却速度は、15℃/s以下とするのが好ましく、11℃/s以下とするのがより好ましい。なお、上記冷却速度の下限値は、特に限定されないが、製造上の観点から通常、5℃/s以上となることが多い。 Accelerated cooling is a cooling method that controls the water density. Specifically, the cooling rate in the temperature range of 600°C or higher at 1/4t is preferably 15°C/s or less. If the cooling rate exceeds 15°C/s, the surface will be cooled rapidly, hardening will progress, and it will be difficult to achieve a uniform elongation uELs of 5.0% or more in the surface layer. For this reason, the cooling rate is preferably 15°C/s or less, and more preferably 11°C/s or less. The lower limit of the cooling rate is not particularly limited, but from a manufacturing standpoint, it is usually 5°C/s or more.
また、1/4tにおいて600℃未満の冷却速度は、8℃/s以上とするのが好ましい。上記冷却速度が、8℃/s未満であると、島状マルテンサイトが生成し、靱性が低下する。このため、上記冷却速度は、8℃/s以上とするのが好ましい。 In addition, the cooling rate below 600°C at 1/4t is preferably 8°C/s or more. If the cooling rate is less than 8°C/s, island martensite will form and toughness will decrease. For this reason, the cooling rate is preferably 8°C/s or more.
また、加速冷却の停止温度は、300℃以下とするのが好ましい。加速冷却の停止温度が300℃を超えると、島状マルテンサイトが生成し、靱性が低下するからである。このため、加速冷却の停止温度は、300℃以下とするのが好ましく、200℃以下とするのがより好ましい。 The accelerated cooling stop temperature is preferably 300°C or less. If the accelerated cooling stop temperature exceeds 300°C, island martensite will form and toughness will decrease. For this reason, the accelerated cooling stop temperature is preferably 300°C or less, and more preferably 200°C or less.
なお、加速冷却停止後、例えば、表層部の一様伸びを向上させるために、さらに焼戻し処理を適用してもよい。この際の熱処理温度は、例えば、300~500℃の範囲となる。 After the accelerated cooling is stopped, a further tempering process may be applied, for example, to improve the uniform elongation of the surface layer. The heat treatment temperature in this case is, for example, in the range of 300 to 500°C.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
表1に示す化学組成を有する厚み240mmのスラブを連続鋳造法により製造した。 A 240 mm thick slab with the chemical composition shown in Table 1 was produced by continuous casting.
得られたスラブを、表2に示すように、1100~1200℃の温度域に加熱し、仕上圧延開始を870℃以下とし、最終パスの圧延温度を730℃以上で実施した後、1/4tにおいて、600℃以上温度域の冷却速度を15℃/s以下、600℃未満の冷却速度を8℃/s以上となるように、板厚に応じて水量密度を調節した。加速冷却の停止温度は300℃以下として、厚み35~70mmの厚鋼板を製造した。なお、一部の厚鋼板については、最終パスの圧延温度または600℃以上温度域の冷却速度について、上述の条件から外れるように製造した。 As shown in Table 2, the obtained slab was heated to a temperature range of 1100-1200°C, finish rolling was started at 870°C or less, and the rolling temperature of the final pass was set at 730°C or more. After that, at 1/4t, the water flow density was adjusted according to the plate thickness so that the cooling rate in the temperature range of 600°C or more was 15°C/s or less, and the cooling rate below 600°C was 8°C/s or more. The accelerated cooling stop temperature was set at 300°C or less, and thick steel plates with thicknesses of 35-70 mm were manufactured. Note that some thick steel plates were manufactured so that the rolling temperature of the final pass or the cooling rate in the temperature range of 600°C or more did not fall within the above-mentioned conditions.
製造した各厚鋼板について、引張試験を行い、引張強さTS、降伏応力YP、伸びEL、および表層部の一様伸びuELsについて、以下の手順で測定した。また、くびれの発生のしやすさを評価するため、下記の手順で、冷間プレス加工を実施した。 Tensile tests were conducted on each of the manufactured thick steel plates, and the tensile strength TS, yield stress YP, elongation EL, and uniform elongation uELs of the surface layer were measured using the following procedure. In addition, to evaluate the susceptibility to necking, cold pressing was performed using the following procedure.
(引張強さTS、降伏応力YP、伸びELの測定)
引張強さTS、降伏応力YP、および伸びELについては、図3のように板厚の1/4tから圧延方向に垂直に棒状試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠して引張試験を実施して求めた。
(Measurement of tensile strength TS, yield stress YP, and elongation EL)
The tensile strength TS, yield stress YP, and elongation EL were determined by taking bar-shaped test pieces perpendicular to the rolling direction from ¼t of the plate thickness as shown in FIG. 3 and conducting tensile tests in accordance with JIS Z 2241:2011.
(表層部の一様伸びuELsの測定)
製造した厚鋼板の片面に対し研削加工を行い、上述したように、図2のように表層を残して3mm厚に仕上げた板状のJIS5号引張試験片を採取して、JIS Z 2241:2011に準拠して引張試験を実施して求めた。
(Measurement of uniform elongation uELs of surface layer)
One side of the manufactured thick steel plate was subjected to a grinding process, and as described above, a plate-shaped JIS No. 5 tensile test piece was taken that was finished to a thickness of 3 mm while leaving the surface layer as shown in Figure 2, and a tensile test was performed in accordance with JIS Z 2241:2011 to determine the strength.
(くびれの評価)
そして、引張試験とは別に各厚鋼板について冷間プレス加工を施した。冷間プレス加工では、板厚tに対し、外曲げ半径r(mm)=3.5tとなるようにプレスを行い、角部を形成、コの字形の部材に成形した。角部にはくびれができやすいことから、視認により角部のくびれの有無を確認した。なお、一部の例については、加工後、2つの厚鋼板の端部を突合せて内面を炭酸ガスアーク溶接、外面をサブマージアーク溶接することで角形鋼管を製造し、鋼管の製造において、問題がないことを確認した。以下、結果を表3に示す。
(Evaluation of waistline)
Then, each thick steel plate was subjected to cold pressing apart from the tensile test. In the cold pressing, pressing was performed so that the outer bending radius r (mm) = 3.5t for the plate thickness t, corners were formed, and the plate was shaped into a U-shaped member. Since corners are prone to necking, the presence or absence of necking at the corners was confirmed by visual inspection. In addition, for some examples, after processing, the ends of two thick steel plates were butted together, and the inner surface was carbon dioxide gas arc welded and the outer surface was submerged arc welded to produce a square steel pipe, and it was confirmed that there were no problems in the production of the steel pipe. The results are shown in Table 3 below.
本発明の要件を満足するNo.1~14は、良好な強度を有し、かつ、くびれの発生を抑制できた。その一方、本発明の要件を満足しないNo.15~35は、所望する特性のいずれかが劣る結果となった。 Nos. 1 to 14, which satisfy the requirements of the present invention, have good strength and are able to suppress the occurrence of necking. On the other hand, Nos. 15 to 35, which do not satisfy the requirements of the present invention, are inferior in one of the desired properties.
Claims (4)
化学組成が、質量%で、
C:0.04%以上0.13%未満、
Si:0.10~0.36%、
Mn:1.00~1.90%、
P:0.030%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.010~0.100%、
Nb:0.005~0.050%、
Ti:0.005~0.025%、
N:0.010%以下、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で算出される炭素当量CeqWESが、0.37~0.50%であり、
下記(ii)式で算出される溶接割れ感受性組成Pcmが、0.17~0.25%であり、
前記第一圧延面の表面から板厚垂直方向に3mmの厚さ位置から採取された圧延方向に垂直な方向を引張方向とするJIS5号引張試験片を用いて測定された、一様伸びuELsが、5.0%以上であり、
引張強さTSが、550~740MPaであり、
降伏応力YSが、385~540MPaであり、
板厚が、33~70mmである、角形鋼管用厚鋼板。
CeqWES(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ・・・(i)
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ・・・(ii)
但し、上記式中の各元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。 A steel plate having a first rolled surface that becomes an outer surface of a steel pipe and a second rolled surface that becomes an inner surface of the steel pipe ,
The chemical composition, in mass%, is
C: 0.04% or more and less than 0.13%;
Si: 0.10-0.36%,
Mn: 1.00-1.90%,
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
Al: 0.010-0.100%,
Nb: 0.005-0.050%,
Ti: 0.005-0.025 %,
N: 0.010% or less,
The balance is Fe and impurities.
The carbon equivalent CeqWES calculated by the following formula (i) is 0.37 to 0.50%,
The weld crack susceptibility composition P cm calculated by the following formula (ii) is 0.17 to 0.25%,
The uniform elongation uELs measured using a JIS No. 5 tensile test piece having a tensile direction perpendicular to the rolling direction taken from a thickness position 3 mm in a plate thickness direction perpendicular to the surface of the first rolled surface is 5.0% or more;
The tensile strength TS is 550 to 740 MPa;
The yield stress YS is 385 to 540 MPa;
A thick steel plate for square steel pipes having a thickness of 33 to 70 mm.
CeqWES (%) = C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14...(i)
P cm (%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B...(ii)
In the above formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when no element is contained, the value is set to zero.
Cu:1.00%以下、
Ni:1.00%以下、
Cr:0.50%以下、
Mo:0.20%未満、および
V:0.10%以下、
からなる群から選択される一種以上を含有する、請求項1に記載の角形鋼管用厚鋼板。 The chemical composition is, in mass %, replacing a part of the Fe,
Cu: 1.00% or less,
Ni: 1.00% or less,
Cr: 0.50% or less,
Mo: less than 0.20%, and V: 0.10% or less;
The thick steel plate for square steel pipes according to claim 1, comprising one or more selected from the group consisting of:
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、および
REM:0.0050%以下、
からなる群から選択される一種以上を含有する、請求項1または2に記載の角形鋼管用厚鋼板。 The chemical composition is, in mass %, replacing a part of the Fe,
Ca: 0.0050% or less,
Mg: 0.0050% or less; and REM: 0.0050% or less;
The thick steel plate for square steel pipes according to claim 1 or 2, comprising one or more selected from the group consisting of:
Zr:0.0050%以下、
を含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の角形鋼管用厚鋼板。 The chemical composition is, in mass %, replacing a part of the Fe,
Zr: 0.0050% or less,
The thick steel plate for square steel pipes according to any one of claims 1 to 3, comprising:
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