BE1021426B1 - Steel plate with excellent toughness in the area affected by heat - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une plaque d'acier qui a une ténacité plus élevée en moyenne, une composition chimique prédéterminée et une valeur A de 5,0 à 25,0, où la valeur A est exprimée par : A=10.000x[B]x(0,4+30x[Ti]-82x[N]), et contient des oxydes et du nitrure de titane.Provided is a steel plate which has a higher average toughness, a predetermined chemical composition and an A value of 5.0 to 25.0, where the A value is expressed by: A = 10,000x [B] x (0.4 + 30x [Ti] -82x [N]), and contains oxides and titanium nitride.

Description

« Plaque d'acier à excellente ténacité dans la zone affectée par la chaleur »"Steel plate with excellent toughness in the area affected by heat"

DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne des plaques d'acier (d'épaisses plaques d'acier) appliquées à des structures soudées telles que des ponts, des bâtiments à étages multiples et des navires. La présente invention concerne plus spécifiquement des plaques d'acier qui excellent en termes de ténacité dans une zone affectée par la chaleur (également dénommée ci-après ZAC) après soudage à apport de chaleur élevé.The present invention relates to steel plates (thick steel plates) applied to welded structures such as bridges, multi-story buildings and ships. The present invention more specifically relates to steel plates that are excellent in toughness in a heat-affected zone (hereinafter also referred to as ZAC) after high heat-input welding.

CONTEXTE DE L'INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION

Avec l'augmentation des tailles des structures soudées telles que des ponts, des bâtiments à étages multiples et des navires, des plaques d'acier ayant une épaisseur de 50 mm ou plus doivent de plus en plus être appliquées à des structures soudées et cela requiert inévitablement le soudage de plaques d'acier ayant une épaisseur de 50 mm ou plus. Dans ces circonstances, le soudage à apport de chaleur élevé est requis pour une plus grande efficience de la procédure de soudage.With increasing sizes of welded structures such as bridges, multi-storey buildings and ships, steel plates having a thickness of 50 mm or more must be increasingly applied to welded structures and this requires inevitably the welding of steel plates having a thickness of 50 mm or more. In these circumstances, high heat welding is required for greater efficiency of the welding procedure.

La zone affectée par la chaleur lors du soudage à apport de chaleur élevé est maintenue dans une phase austénite (y) à haute température pendant un long moment du fait du chauffage, et puis lentement refroidie. Par conséquent, la zone affectée par la chaleur souffre de structures plus grossières, telles que des grains austénitiques qui ont cru lors du chauffage et des gros grains de ferrite (a) formés pendant le processus de refroidissement, et cela amène la zone affectée par la chaleur à avoir une ténacité insuffisante lors du soudage à apport de chaleur élevé. Pour éviter cela, il conviendrait de mettre au point une technique qui permet à la ténacité dans la zone affectée par la chaleur (également dénommée ci-après ténacité ZAC) d'être maintenue à un niveau élevé lors du soudage à apport de chaleur élevé.The heat affected area during high heat welding is maintained in an austenite phase (y) at high temperature for a long time due to heating, and then slowly cooled. Therefore, the heat-affected zone suffers from coarser structures, such as austenitic grains that have grown during heating and large ferrite grains (a) formed during the cooling process, and this causes the area affected by the heat to have insufficient toughness during welding with high heat input. To avoid this, a technique should be developed which allows the toughness in the heat-affected zone (hereinafter also referred to as ZAC toughness) to be maintained at a high level when welding with a high heat input.

Pour veiller à la ténacité ZAC, des techniques utilisant des particules d'inclusion telles que des oxydes, des nitrures et des sulfures ont été proposées. Ces particules d'inclusion permettent de bloquer la croissance des grains austénitiques, induisent la formation de ferrite intragranulaire et aident ainsi l'acier à avoir une structure plus fine. La publication de demande de brevet japonais non examinée (JP-A) n° 2001-98340 et JP-A n° 2004-218010 divulguent des techniques de cette catégorie dans lesquelles des particules de nitrure de titane sont précipitées et dispersées comme particules pour le blocage de la croissance de grains austénitiques et cela empêche le grossissement des grains austénitiques dans la zone affectée par la chaleur lors du soudage à apport de chaleur élevé et protège l'acier en l'empêchant d'avoir une ténacité ZAC insuffisante. Cependant, ces techniques présentent l'inconvénient de ne pas fournir une ténacité ZAC stable et ne sont pas applicables à un apport de chaleur de soudage croissant dans les technologies récentes parce que les particules de nitrure de titane sont susceptibles de disparaître avec un apport de chaleur de soudage croissant.To ensure the ZAC toughness, techniques using inclusion particles such as oxides, nitrides and sulfides have been proposed. These inclusion particles block the growth of the austenitic grains, induce the formation of intragranular ferrite and thus help the steel to have a finer structure. Japanese Unexamined Patent Application Publication (JP-A) No. 2001-98340 and JP-A No. 2004-218010 disclose techniques of this class in which particles of titanium nitride are precipitated and dispersed as particles for blocking the growth of austenitic grains and this prevents magnification of the austenitic grains in the heat-affected area during high heat-input welding and protects the steel by preventing it from having insufficient ZAC toughness. However, these techniques have the disadvantage of not providing a stable ZAC toughness and are not applicable to increasing welding heat input in recent technologies because titanium nitride particles are likely to disappear with heat input. increasing welding.

Par contre, JP-A n° 2001-20031, JP-A n° 2007-247005, JP-A n° 2008-223062 et JP-A n° 2009-179844 proposent des techniques utilisant des inclusions d'oxyde comme particules pour bloquer la croissance de grains austénitiques parce que des inclusions d'oxyde sont stables à températures élevées. Cependant, ces techniques sont encore insuffisantes pour être appliquées au soudage à apport de chaleur élevé et devraient être ultérieurement améliorées parce que les inclusions d'oxyde sont en nombre moindre que les inclusions de nitrure contenant du titane et peuvent ne pas fournir des effets de blocage suffisants.By cons, JP-A No. 2001-20031, JP-A No. 2007-247005, JP-A No. 2008-223062 and JP-A No. 2009-179844 propose techniques using oxide inclusions as particles for block the growth of austenitic grains because oxide inclusions are stable at high temperatures. However, these techniques are still insufficient to be applied to high heat-input welding and should be further improved because oxide inclusions are fewer in number than titanium-containing nitride inclusions and may not provide blocking effects. enough.

De manière spécifique, JP-A n° 2001-20031 décrit que la présence d'oxydes contenant un élément de terres rares (REM) et/ou Zr permet à l'acier d'avoir de bonnes propriétés dans la zone affectée par la chaleur. Cependant, cette technique peut ne pas toujours donner de bonnes propriétés dans la zone affectée par la chaleur lors du soudage à apport de chaleur élevé parce que l'apport de chaleur assumé dans celui-ci reste encore à un faible niveau. JP-A n° 2007-247005 divulgue une technique utilisant des oxydes contenant un REM et/ou Zr comme dans JP-A n° 2001-20031 et évalue l'énergie absorbée dans l'essai de Charpy (résistance au choc de Charpy) comme ténacité ZAC. Cependant, cette technique est encore insuffisante pour la fiabilité du matériau (acier) parce que l'énergie absorbée Charpy mesurée dans cette technique est indiquée comme une moyenne de multiples spécimens, mais le minimum de ces multiples spécimens en énergie absorbée Charpy devrait être maintenu à un niveau élevé pour la fiabilité du matériau. JP-A n° 2008-223062 divulgue une technique utilisant des inclusions d'oxyde et des inclusions contenant du titane comme particules pour bloquer la croissance des grains austénitiques de manière à obtenir une ténacité ZAC satisfaisante. Cependant, l'utilisation d'inclusions contenant du titane a des limites en raison de l'apport de chaleur croissant dans les technologies récentes et des demandes sont émises pour établir immédiatement une technique utilisant pleinement des inclusions d'oxyde pour améliorer la ténacité ZAC lors du soudage à apport de chaleur élevé. Les présents inventeurs ont proposé une technique utilisant les effets bloquant la croissance des grains austénitiques des fines inclusions d'oxyde dans JP-A n° 2009-179844. Cependant, cette technique requiert un contrôle compliqué de la détermination des quantités d'éléments d'alliage sur la base des quantités d'oxygène dissous et de soufre dissous parce que cette technique recourt à la suppression de la re-précipitation de sulfures de manganèse fins en combinaison avec les effets bloquant la croissance des grains austénitiques des fines inclusions d'oxyde.Specifically, JP-A No. 2001-20031 discloses that the presence of oxides containing a rare earth element (REM) and / or Zr allows the steel to have good properties in the heat-affected zone. . However, this technique may not always give good properties in the heat-affected area during high heat-welding because the heat input therein is still at a low level. JP-A No. 2007-247005 discloses a technique using oxides containing a REM and / or Zr as in JP-A No. 2001-20031 and evaluates the energy absorbed in the Charpy test (Charpy impact resistance) as ZAC toughness. However, this technique is still insufficient for the reliability of the material (steel) because the Charpy energy absorbed measured in this technique is indicated as an average of multiple specimens, but the minimum of these multiple Charpy energy absorbed specimens should be maintained at a high level for the reliability of the material. JP-A No. 2008-223062 discloses a technique using oxide inclusions and inclusions containing titanium as particles to block the growth of the austenitic grains so as to obtain satisfactory ZAC toughness. However, the use of titanium-containing inclusions has limitations due to increasing heat input in recent technologies and calls are forthcoming to immediately establish a fully utilizing oxide inclusions technique to improve ZAC toughness when welding with high heat input. The present inventors have proposed a technique using the growth-blocking effects of the austenitic grains of the fine oxide inclusions in JP-A No. 2009-179844. However, this technique requires complicated control over the determination of alloy element quantities based on the dissolved oxygen and dissolved sulfur amounts because this technique resorts to the suppression of re-precipitation of fine manganese sulphides. in combination with the growth blocking effects of the austenitic grains of the fine oxide inclusions.

Des techniques permettant à un acier d'avoir une structure plus fine due à la formation de ferrite intragranulaire induite par des particules d'inclusion ont également été proposées. De manière typique, JP-A n° H07-252586 a proposé une technique utilisant du sulfure de manganèse (MnS) et des oxydes multicomposants contenant du titane et/ou un REM. De manière indépendante, les présents inventeurs ont proposé dans JP-A n° 2008-223081 une technique de contrôle de la forme des inclusions pour améliorer la formation de ferrite intragranulaire. Ces techniques sont construites en supposant que des inclusions ayant une énergie interfaciale faible par rapport à la ferrite intragranulaire sont efficaces pour la formation de ferrite intragranulaire. Cependant, ces techniques restent encore insuffisantes pour garantir une ténacité ZAC satisfaisante lors du soudage à apport de chaleur élevé parce que l'énergie interfaciale entre ferrite intragranulaire et austénite contribue aussi de manière significative à la formation de ferrite intragranulaire, et une simple réduction de l'énergie interfaciale entre ferrite intragranulaire et inclusions peut échouer à fournir une formation suffisante de ferrite intragranulaire.Techniques allowing a steel to have a finer structure due to intragranular ferrite formation induced by inclusion particles have also been proposed. Typically, JP-A No. H07-252586 has proposed a technique using manganese sulfide (MnS) and multicomponent oxides containing titanium and / or REM. Independently, the present inventors have proposed in JP-A No. 2008-223081 a technique for controlling the shape of inclusions to improve the formation of intragranular ferrite. These techniques are constructed on the assumption that inclusions with low interfacial energy relative to intragranular ferrite are effective for intragranular ferrite formation. However, these techniques are still insufficient to guarantee a satisfactory ZAC toughness during high heat-input welding because the interfacial energy between intragranular ferrite and austenite also contributes significantly to the formation of intragranular ferrite, and a simple reduction in Interfacial energy between intragranular ferrite and inclusions may fail to provide sufficient formation of intragranular ferrite.

Les présents inventeurs ont également proposé dans JP-A n° 2009-138255 une technique utilisant la formation de ferrite intragranulaire induite par de l'oxysulfure pour fournir une ténacité ZAC satisfaisante. Cependant, même cette technique ne garantit pas une ténacité ZAC suffisante lors du soudage à apport de chaleur élevé parce que cette technique requiert au contraire la dispersion de particules d'oxysulfure relativement grandes ayant des tailles de 2 pm ou plus dans une densité numérique spécifique. De manière spécifique, la technique divulguée dans JP-A n° H07-252586 est destinée à être appliquée au soudage à faible apport de chaleur, tandis que les techniques divulguées dans JP-A n° 2008-223081 et JP-A n° 2009-138255 sont encore susceptibles d'améliorations pour ce qui est du minimum d'énergie absorbée Charpy, tandis que l'énergie absorbée Charpy moyenne spécifiée dans ces techniques est élevée.The present inventors have also proposed in JP-A No. 2009-138255 a technique utilizing oxysulfide-induced intragranular ferrite formation to provide satisfactory ZAC toughness. However, even this technique does not guarantee sufficient ZAC toughness at high heat-input welding because this technique instead requires the dispersion of relatively large oxysulfide particles having sizes of 2 μm or more in a specific numerical density. Specifically, the technique disclosed in JP-A No. H07-252586 is intended to be applied to low heat-input welding, while the techniques disclosed in JP-A No. 2008-223081 and JP-A No. 2009 -138255 are still subject to improvements in terms of Charpy's minimum energy consumption, while the average Charpy energy consumption specified in these techniques is high.

Les présents inventeurs ont en outre proposé dans JP-A n° 2010-168644 et JP-A n° 2011-219797 des techniques de dispersion d'oxydes ayant des structures contrôlées pour fournir une ténacité ZAC satisfaisante. Ces techniques permettent à des plaques d'acier d'avoir une excellente ténacité dans une zone affectée par la chaleur mais sont encore susceptibles d'améliorations pour ce qui est de la fabrication de telles plaques d'acier.The present inventors have further proposed in JP-A No. 2010-168644 and JP-A No. 2011-219797 oxide dispersion techniques having controlled structures to provide satisfactory ZAC toughness. These techniques allow steel plates to have excellent toughness in a heat affected zone but are still subject to improvements in the manufacture of such steel plates.

La technique divulguée dans JP-A n° 2010-168644 contrôle la quantité de Ca sur la base de la quantité d'oxygène dissous avant l'ajout de Ca de manière à donner des oxydes ayant des dimensions prédéterminées. Cependant, selon cette technique, l'ajout de Ca devrait être effectué dans les 3 à 20 minutes suivant l'ajout de Ti et cela peut constituer une plus grande charge pour les opérateurs. La technique divulguée dans JP-A No. 2011-219797 est encore susceptible d'améliorations en termes de productivité parce que le matériau devrait être maintenu pendant une durée de 40 minutes à 90 minutes entre l'ajout de Ca et le début de la coulée.The technique disclosed in JP-A No. 2010-168644 controls the amount of Ca based on the amount of dissolved oxygen prior to the addition of Ca to give oxides having predetermined dimensions. However, according to this technique, the addition of Ca should be done within 3 to 20 minutes after the addition of Ti and this may be a greater burden for the operators. The technique disclosed in JP-A No. 2011-219797 is still subject to improvements in productivity because the material should be maintained for a period of 40 minutes to 90 minutes between the addition of Ca and the beginning of the casting. .

RÉSUMÉ DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

Problème techniqueTechnical problem

La présente invention a été réalisée sur la base de ces circonstances et un but de la présente invention est de fournir une plaque d'acier (épaisse plaque d'acier) qui présente une ténacité ZAC satisfaisante non seulement dans sa moyenne mais aussi à son minimum, et qui a par conséquent une excellente ténacité dans la zone affectée par la chaleur et peut être fabriquée avec une productivité satisfaisante.The present invention has been made on the basis of these circumstances and an object of the present invention is to provide a steel plate (thick steel plate) which exhibits satisfactory ZAC toughness not only in its average but also at its minimum. and which therefore has excellent toughness in the heat affected zone and can be manufactured with satisfactory productivity.

Solution au problème L’invention fournit, dans un aspect, une plaque d'acier qui comprend du carbone (C) dans une teneur de 0,03 % à 0,12 %; du silicium (Si) dans une teneur de 0 % à 0,25 %; du manganèse (Mn) dans une teneur de 1,0% à 2,0%; du phosphore (P) dans une teneur supérieure à 0 % et inférieure ou égale à 0,03 %; du soufre (S) dans une teneur supérieure à 0 % et inférieure ou égale à 0,015 %; de l'aluminium (Al) dans une teneur de 0,001 % à 0,05 %; du titane (Ti) dans une teneur de 0,010 % à 0,050 %; au moins un élément de terres rares (REM) dans une teneur de 0,0003 % à 0,02 %; du zirconium (Zr) dans une teneur de 0,0003 % à 0,02 %; du calcium (Ca) dans une teneur de 0,0005 % à 0,010 %; de l'azote (N) dans une teneur de 0,002 % à 0,010 %; et du bore (B) dans une teneur de 0,0005 % à 0,0050 %, en pourcentage en masse. La plaque d'acier comprend en outre du fer et des impuretés inévitables. La plaque d'acier a une valeur A exprimée par l'expression (1) de 5,0 ou plus et de 25,0 ou moins, expression (1) exprimée comme suit:Solution to the Problem The invention provides, in one aspect, a steel plate which comprises carbon (C) in a content of 0.03% to 0.12%; silicon (Si) in a content of 0% to 0.25%; manganese (Mn) in a content of 1.0% to 2.0%; phosphorus (P) in a content greater than 0% and less than or equal to 0.03%; sulfur (S) in a content greater than 0% and less than or equal to 0.015%; aluminum (Al) in a content of 0.001% to 0.05%; titanium (Ti) in a content of 0.010% to 0.050%; at least one rare earth element (REM) in a content of 0.0003% to 0.02%; zirconium (Zr) in a content of 0.0003% to 0.02%; calcium (Ca) in a content of 0.0005% to 0.010%; nitrogen (N) in a content of 0.002% to 0.010%; and boron (B) in a content of 0.0005% to 0.0050%, in percent by weight. The steel plate further comprises iron and unavoidable impurities. The steel plate has a value A expressed by expression (1) of 5.0 or higher and 25.0 or less, expression (1) expressed as follows:

Valeur A=104x[B]x(0,4+30x|Ti]-82x[N]) (1) où [B], [Ti] et [N] sont respectivement des teneurs (en pourcentage en masse) de B, Ti et N de la plaque d'acier; la plaque d'acier contient des oxydes et du nitrure de titane, chacun des oxydes contient des éléments constitutifs autres que l'oxygène dans des teneurs satisfaisant aux conditions suivantes: 2%<Ti<40%, 5%<AI<30%, 5%<Ca<40%, 5%<REM<50%, 2%<Zr30% et 1,5<REM/Zr, en pourcentage en masse, où Ti, Al, Ca, REM et Zr sont respectivement des teneurs (en pourcentage en masse) en Ti, Al, Ca, au moins un élément de terres rares et Zr, sur la base de la quantité totale d'éléments, autres que l'oxygène, constituant chaque oxyde. Pour ce qui est des oxydes, les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm sont présentes dans une densité numérique de 300 ou plus par millimètre carré et les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus sont présentes dans une densité numérique de 100 ou moins par millimètre carré. Pour ce qui est du nitrure de titane, les particules de nitrure de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 μηι ou plus sont présentes dans une densité numérique de 5 ou moins par millimètre carré.A = 104x [B] x (0.4 + 30x | Ti] -82x [N]) (1) where [B], [Ti] and [N] are respectively (percent by mass) of B , Ti and N of the steel plate; the steel plate contains oxides and titanium nitride, each of the oxides contains constituent elements other than oxygen in contents satisfying the following conditions: 2% <Ti <40%, 5% <AI <30%, 5% <Ca <40%, 5% <REM <50%, 2% <Zr30% and 1.5 <REM / Zr, in percentage by weight, where Ti, Al, Ca, REM and Zr are respectively contents ( in percent by mass) to Ti, Al, Ca, at least one rare earth element and Zr, based on the total amount of elements, other than oxygen, constituting each oxide. With respect to oxides, oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 2 μm are present in a numerical density of 300 or more per square millimeter and oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more are present in a numerical density of 100 or less per square millimeter. With respect to titanium nitride, titanium nitride particles having an equivalent circle diameter of 1 μηι or more are present in a numerical density of 5 or less per square millimeter.

Tel qu'utilisé dans le présent document, le terme "diamètre de cercle équivalent" indique la taille d'une particule d'oxyde ou d'une particule de nitrure de titane et fait référence au diamètre d'un cercle supposé ayant une aire égale à celle de la particule d'oxyde ou de la particule de nitrure de titane. Le diamètre de cercle équivalent peut être déterminé par observation au microscope électronique à transmission (TEM) ou au microscope électronique à balayage (SEM).As used herein, the term "equivalent circle diameter" refers to the size of an oxide particle or titanium nitride particle and refers to the diameter of a supposed circle having an equal area. to that of the oxide particle or the titanium nitride particle. The equivalent circle diameter can be determined by transmission electron microscopy (TEM) or scanning electron microscope (SEM) observation.

La plaque d'acier comprend de préférence en outre au moins un élément sélectionné dans le groupe consistant en nickel (Ni) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %; cuivre (Cu) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %; chrome (Cr) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %; et molybdène (Mo) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %, en pourcentage en masse, dans laquelle les teneurs en éléments satisfont à la condition suivante: [Ni]+[Cu]+[Cr]+[Mo]<2.5% où [Ni], [Cu], [Cr] et [Mo] sont les teneurs (en pourcentage en masse) respectivement en Ni, Cu, Cr et Mo.The steel plate preferably further comprises at least one member selected from the group consisting of nickel (Ni) in a content of 0.05% to 1.50%; copper (Cu) in a content of 0.05% to 1.50%; chromium (Cr) in a content of 0.05% to 1.50%; and molybdenum (Mo) in an amount of from 0.05% to 1.50%, in mass%, in which the element contents satisfy the following condition: [Ni] + [Cu] + [Cr] + [Mo] ] <2.5% where [Ni], [Cu], [Cr] and [Mo] are the contents (in percentage by mass) respectively in Ni, Cu, Cr and Mo.

La plaque d'acier peut en outre contenir au moins un élément sélectionné dans le groupe consistant en niobium (Nb) dans une teneur de 0,002 % à 0,10%; et vanadium (V) dans une teneur de 0,002 % à 0,10 %, en pourcentage en masse.The steel plate may further contain at least one member selected from the group consisting of niobium (Nb) in a content of 0.002% to 0.10%; and vanadium (V) in a content of 0.002% to 0.10%, in percent by weight.

La présente invention peut fournir une plaque d'acier qui présente une ténacité ZAC satisfaisante dans sa moyenne et son minimum, a une ténacité satisfaisante dans la zone affectée par la chaleur lors du soudage non seulement à faible ou moyen apport de chaleur mais aussi lors du soudage à apport de chaleur élevé et peut être fabriquée avec une productivité satisfaisante.The present invention can provide a steel plate which has a satisfactory average and minimum ZAC toughness, has satisfactory toughness in the heat-affected zone during welding not only at low or medium heat input but also at the same time. welding with high heat input and can be manufactured with satisfactory productivity.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES FORMES DE RÉALISATIONDETAILED DESCRIPTION OF THE FORMS OF REALIZATION

PRÉFÉRÉESFAVORITE

Les présents inventeurs ont effectué des investigations pour permettre à une plaque d'acier d'avoir une ténacité ZAC plus satisfaisante lors du soudage à apport de chaleur élevé même quand la plaque d'acier a été fabriquée dans ces conditions de fabrication de nature à donner une productivité relativement élevée. Ils ont donc constaté que la plaque d'acier peut avoir une productivité satisfaisante et une excellente ténacité ZAC lors du soudage à apport de chaleur élevé en permettant à des oxydes d'induire la formation de ferrite intragranulaire et en empêchant la formation de grosses particules de nitrure de titane et de ferrite grossière aux joints de grains (ferrite allotriomorphe) qui affectent toutes deux négativement la ténacité ZAC. De manière spécifique, les présents inventeurs ont constaté qu'un contrôle adéquat des compositions chimiques d'oxydes garantit la formation de ferrite intragranulaire et empêche la formation de grosses particules de nitrure de titane, lesquelles particules de nitrure de titane sont formées sur des oxydes dans un acier fondu dans des techniques habituelles; le contrôle adéquat de la composition chimique de l'acier empêche la formation de ferrite grossière aux joints de grains; et la plaque d'acier résultante a une ténacité ZAC satisfaisante lors du soudage à apport de chaleur élevé.The present inventors have carried out investigations to enable a steel plate to have a more satisfactory ZAC toughness during high heat-input welding even when the steel plate has been manufactured under such conditions of manufacture as to give relatively high productivity. They therefore found that the steel plate can have satisfactory productivity and excellent ZAC toughness during high heat-input welding by allowing oxides to induce intragranular ferrite formation and preventing the formation of large particles of titanium nitride and coarse grain-grain ferrite (allotriomorphous ferrite) both of which negatively affect the ZAC toughness. Specifically, the present inventors have found that adequate control of the chemical oxide compositions ensures the formation of intragranular ferrite and prevents the formation of large particles of titanium nitride, which particles of titanium nitride are formed on oxides in a steel melted in usual techniques; adequate control of the chemical composition of the steel prevents the formation of coarse ferrite at the grain boundaries; and the resulting steel plate has a satisfactory ZAC toughness when welding with high heat input.

De manière plus spécifique, les présents inventeurs ont constaté qu'une ténacité ZAC satisfaisante peut être obtenue en dispersant, pour ce qui est des oxydes susmentionnés, des particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm dans une densité numérique de 300 ou plus par millimètre carré et en limitant les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2pm ou plus à une densité numérique de 100 ou moins par millimètre carré.More specifically, the present inventors have found that a satisfactory ZAC tenacity can be obtained by dispersing, with respect to the above-mentioned oxides, oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 2 μm in a numerical density of 300 or more per square millimeter and limiting oxide particles having an equivalent circle diameter of 2pm or more to a numerical density of 100 or less per square millimeter.

La présente invention a été réalisée sur la base de ces constatations. Les conditions constitutives sont spécifiées dans le présent document pour les raisons mentionnées ci-dessous.The present invention has been made on the basis of these findings. The constitutive conditions are specified in this document for the reasons mentioned below.

Oxydes ayant des compositions chimiques spécifiques et ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm présents dans une densité numérique de 300 ou plus par millimètre carré.Oxides having specific chemical compositions and having an equivalent circle diameter of less than 2 μm present in a numerical density of 300 or more per square millimeter.

De manière spécifique, la plaque d'acier contient des oxydes contenant des éléments autres que l'oxygène dans des teneurs satisfaisant aux conditions suivantes: 2%<Ti<40%, 5%<AI<30%, 5%<Ca<40%, 5%<REM<50%, 2%<Zr<30%, et 1,5<REM/Zr, en pourcentage en masse, et pour ce qui est des oxydes, des particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm sont présentes dans une densité numérique de 300 ou plus par millimètre carré.Specifically, the steel plate contains oxides containing elements other than oxygen in contents satisfying the following conditions: 2% <Ti <40%, 5% <AI <30%, 5% <Ca <40 %, 5% <REM <50%, 2% <Zr <30%, and 1.5 <REM / Zr, in percent by weight, and for oxides, oxide particles having a circle diameter equivalent less than 2 μm are present in a numerical density of 300 or more per square millimeter.

Contrôle des particules d'oxyde pour qu'elles aient un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm favorise la formation de ferrite intragranulaire pour améliorer ainsi la ténacité ZAC. Des particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus peuvent réduire l'énergie barrière lors de la formation de grosses particules de nitrure de titane et cela peut être à l'origine d'une plus grande quantité de grosses particules de nitrure de titane. Des oxydes ayant des compositions chimiques ne satisfaisant pas aux conditions: 2%<Ti<40%, 5%<AI<30%, 5%<Ca<40%, 5%<REM<50%, 2%<Zr<30%, et 1,5<REM/Zr, en pourcentage en masse, peuvent empêcher une formation suffisante de ferrite intragranulaire. Parmi ces conditions, le contrôle du rapport (en pourcentage en masse) de REM à Zr dans les oxydes à 1,5 ou plus peut réduire la quantité de grosses particules de nitrure de titane formées à la surface d'oxydes dans l'acier fondu. Des particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm, si elles sont présentes dans une densité numérique de moins de 300 par millimètre carré, peuvent ne pas induire suffisamment la formation de ferrite intragranulaire, et cela peut amener la ferrite intragranulaire à être formée en quantité insuffisante et peut ne pas fournir une ténacité ZAC suffisante.Controlling the oxide particles to have an equivalent circle diameter of less than 2 μm promotes the formation of intragranular ferrite to thereby improve the ZAC toughness. Oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more can reduce the barrier energy during the formation of large titanium nitride particles and this can cause a greater amount of large particles of titanium nitride. Oxides having chemical compositions not satisfying the conditions: 2% <Ti <40%, 5% <AI <30%, 5% <Ca <40%, 5% <REM <50%, 2% <Zr <30 %, and 1.5 <REM / Zr, in percent by weight, can prevent sufficient formation of intragranular ferrite. Among these conditions, controlling the ratio (in weight percent) of REM to Zr in the oxides at 1.5 or more can reduce the amount of large titanium nitride particles formed on the oxide surface in molten steel. . Oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 2 μm, if present in a numerical density of less than 300 per square millimeter, may not sufficiently induce intragranular ferrite formation, and this may lead to intragranular ferrite to be formed in insufficient quantity and may not provide sufficient ZAC toughness.

Particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 μιτι ou plus présentes en densité numérique de 100 ou moins par millimètre carréOxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μιτι or more present in numerical density of 100 or less per square millimeter

Pour ce qui est des oxydes ayant des compositions chimiques satisfaisant aux conditions spécifiées ci-dessus, les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus encouragent la rupture fragile, affectent négativement la ténacité ZAC et sont de préférence réduites à une quantité minimum. Pour éviter cela, il est spécifié ici que les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus sont présentes dans une densité numérique de 100 ou moins par millimètre carré.For oxides having chemical compositions meeting the conditions specified above, oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more promote brittle fracture, negatively affect the ZAC toughness and are preferably reduced to a minimum quantity. To avoid this, it is specified here that oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more are present in a numerical density of 100 or less per square millimeter.

Particules de nitrure de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 pm ou plus présentes en densité numérique de 5 ou moins par millimètre carréTitanium nitride particles having an equivalent circle diameter of 1 μm or more present in numerical density of 5 or less per square millimeter

Des particules de nitrure de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 pm ou plus, si elles sont présentes dans une densité numérique de plus de 5 par millimètre carré, peuvent encourager la rupture fragile et affecter négativement la ténacité ZAC. Des telles particules de nitrure de titane ont des formes rectangulaires parallélépipédiques, ont une dureté nettement plus élevée que celle de l'acier et affectent ainsi de manière remarquablement négative la ténacité ZAC en raison de la concentration de contraintes. Pour éviter cela, les grosses particules de nitrure de titane sont contrôlées plus strictement que les grosses particules d'oxyde.Titanium nitride particles having an equivalent circle diameter of 1 μm or more, if present in a numerical density of more than 5 per square millimeter, can promote brittle fracture and negatively affect the ZAC toughness. Such titanium nitride particles have parallelepiped rectangular shapes, have a much higher hardness than steel and thus remarkably negatively affect ZAC toughness due to stress concentration. To avoid this, large particles of titanium nitride are controlled more strictly than large oxide particles.

Procédé de fabricationManufacturing process

La plaque d'acier selon la présente invention satisfait aux conditions ci-dessus. De manière spécifique, la plaque d'acier contient des oxydes et du nitrure de titane, les oxydes comprenant des éléments constitutifs autre que l'oxygène dans des teneurs satisfaisant aux conditions suivantes: %<Ti<40%, 5%<AI<30%, 5%<Ca<40%, 5%<REM<50%, 2%<Zr<30% et 1,5<REM/Zr en pourcentage en masse, dans laquelle, pour ce qui est des oxydes, les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 μιτι sont présentes dans une densité numérique de 300 ou plus par millimètre carré, et les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus sont présentes dans une densité numérique de 100 ou moins par millimètre carré, et pour ce qui est du nitrure de titane, les grosses particules de nitrure de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 pm ou plus sont présentes dans une densité numérique de 5 ou moins par millimètre carré. La fabrication de la plaque d'acier peut être effectuée dans les conditions de fabrication suivantes.The steel plate according to the present invention satisfies the above conditions. Specifically, the steel plate contains oxides and titanium nitride, the oxides comprising constituents other than oxygen in contents satisfying the following conditions:% <Ti <40%, 5% <AI <30 %, 5% <Ca <40%, 5% <REM <50%, 2% <Zr <30% and 1.5 <REM / Zr in percent by weight, in which, for oxides, the particles of oxide having an equivalent circle diameter of less than 2 μιτι are present in a numerical density of 300 or more per square millimeter, and oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more are present in a digital density of 100 or less per square millimeter, and in the case of titanium nitride, large titanium nitride particles having an equivalent circle diameter of 1 μm or greater are present in a numerical density of 5 or less per square millimeter. The manufacture of the steel plate can be carried out under the following manufacturing conditions.

De manière spécifique, la fabrication peut être effectuée de la manière suivante. Pendant la réalisation de lingots, la quantité d'oxygène dissous dans l'acier fondu est contrôlée au niveau de 0,002 % à 0,01 % en pourcentage en masse par désoxydation typiquement avec Mn et Si; Al, Ti, (REM et Zr) et Ca sont ajoutés dans cet ordre, le rapport |REM]/[Zr] de la masse de REM [REM] à la masse de Zr [Zr] est contrôlé à 1,8 ou plus, et la procédure d'ajout est contrôlée afin que l'intervalle de temps t1 de l'ajout de REM ou Zr à l'ajout de Ca s'élève à 10 minutes ou plus. Lors de la coulée, le refroidissement à des températures de l'ordre de 1500° C à 1450° C est effectué pendant une durée t2 de 300 secondes ou moins. Ensuite, les raisons pour lesquelles les conditions de fabrication sont spécifiées seront décrites en détail ci-dessous.Specifically, the manufacture can be carried out as follows. During the production of ingots, the amount of dissolved oxygen in the molten steel is controlled at the level of 0.002% to 0.01% by weight by deoxidation typically with Mn and Si; Al, Ti, (REM and Zr) and Ca are added in this order, the ratio | REM] / [Zr] of the mass of REM [REM] to the mass of Zr [Zr] is controlled at 1.8 or higher , and the adding procedure is controlled so that the time interval t1 of the addition of REM or Zr to the addition of Ca is 10 minutes or more. During casting, cooling at temperatures of the order of 1500 ° C to 1450 ° C is carried out for a time t2 of 300 seconds or less. Then, the reasons why the manufacturing conditions are specified will be described in detail below.

Contrôle de la quantité d'oxygène dissous dans l'acier fondu au niveau de 0,002 % à 0,01 % par désoxydation avec Mn et Si L'oxygène dissous, s'il est présent dans une quantité inférieure à 0,002 %, peut contribuer à la formation d'oxydes dans une quantité nécessaire, lesquels oxydes ont des compositions chimiques appropriées pour induire la formation de ferrite intragranulaire. L'oxygène dissous, s'il est présent dans une quantité supérieure à 0,01 %, peut être à l'origine de plus grandes quantités de grosses particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus, affectant par conséquent de manière négative la ténacité ZAC.Controlling the amount of dissolved oxygen in the molten steel at the level of 0.002% to 0.01% by deoxidation with Mn and Si Dissolved oxygen, if present in an amount of less than 0.002%, may contribute to the formation of oxides in a necessary amount, which oxides have chemical compositions suitable for inducing the formation of intragranular ferrite. Dissolved oxygen, if present in an amount greater than 0.01%, may be responsible for larger quantities of large oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more, affecting therefore negatively the ZAC toughness.

Contrôle du rapport [REM]/[Zr] de la masse de REM ajouté [REM] à la masse de Zr ajouté [Zr] au niveau de 1,8 ou plus;Control of the [REM] / [Zr] ratio of the mass of REM added [REM] to the added Zr mass [Zr] at 1.8 or higher;

Contrôle de l'intervalle de temps t1 de l'ajout de REM ou Zr à l'ajout de Ca à 10 minutes ou plusControl of the time interval t1 from the addition of REM or Zr to the addition of Ca to 10 minutes or more

Les oxydes spécifiés dans la présente invention favorisent la formation de ferrite intragranulaire et induisent peu la formation de grosses particules de nitrure de titane. En particulier pour le contrôle du rapport (en pourcentage en masse) de REM à Zr dans les oxydes au niveau de 1,5 ou plus, le rapport [REMJ/[Zr] de la masse de REM ajouté [REM] à la masse de Zr ajouté [Zr] devrait être contrôlé au niveau de 1,8 ou plus; et la réaction pour la formation d'oxydes de REM ou Zr devrait pouvoir se poursuivre suffisamment avant l'ajout de Ca servant d'élément fortement désoxydant. De manière spécifique, l'intervalle de temps t1 de l'ajout de REM ou Zr à l'ajout de Ca est contrôlé à 10 minutes ou plus pour donner des oxydes qui ont un rapport REM/Zr de 1,5 ou plus et sont présents dans une densité numérique prédéterminée. Si l'intervalle de temps t1 de l'ajout de REM ou Zr à l'ajout de Ca est inférieur à 10 minutes, des oxydes ayant un rapport REM/Zr de 1,5 ou plus peuvent être formés dans une quantité insuffisante.The oxides specified in the present invention promote the formation of intragranular ferrite and cause little formation of large particles of titanium nitride. Especially for the control of the ratio (in percentage by mass) of REM to Zr in the oxides at the level of 1.5 or more, the ratio [REMJ / [Zr] of the mass of REM added [REM] to the mass of Zr added [Zr] should be controlled at 1.8 or higher; and the reaction for the formation of REM or Zr oxides should be able to proceed sufficiently before the addition of Ca as a strongly deoxidizing element. Specifically, the time interval t1 of the addition of REM or Zr to the addition of Ca is controlled at 10 minutes or more to give oxides that have a ratio REM / Zr of 1.5 or more and are present in a predetermined numerical density. If the time interval t1 of the addition of REM or Zr to the addition of Ca is less than 10 minutes, oxides with a REM / Zr ratio of 1.5 or more may be formed in an insufficient amount.

Al, Ti, (REM et Zr) et Ca sont ajoutés dans cet ordre pendant la fabrication de lingots. Cela est dû au fait que les éléments respectifs, s'ils sont ajoutés dans un autre ordre que l'ordre spécifié ci-dessus, peuvent ne pas contribuer à la formation des quantités nécessaires d'oxydes ayant des compositions chimiques appropriées de nature à induire la formation de ferrite intragranulaire. Parmi ces éléments, le calcium a une activité désoxydante extrêmement forte, agit comme un élément fortement désoxydant et, s'il est ajouté avant le titane (Ti) et l'aluminium (Al), est combiné avec l’oxygène, et cela réduit de manière significative la quantité d'oxygène à combiner avec Ti et Al.Al, Ti, (REM and Zr) and Ca are added in this order during ingot production. This is because the respective elements, if added in a different order than the order specified above, may not contribute to the formation of the necessary quantities of oxides having suitable chemical compositions of a kind to induce intragranular ferrite formation. Among these elements, calcium has an extremely strong deoxidizing activity, acts as a strongly deoxidizing element and, if it is added before titanium (Ti) and aluminum (Al), is combined with oxygen, and this reduces significantly the amount of oxygen to combine with Ti and Al.

Contrôle du temps t2 de refroidissement à des températures de l'ordre de 1500° C à 1450° C à 300 secondes ou moins en couléeControl of the cooling time t2 at temperatures of the order of 1500 ° C. to 1450 ° C. at 300 seconds or less during casting

Le refroidissement à des températures de l'ordre de 1500° C à 1450° C lors de la coulée, s'il est effectué pendant un temps t2 supérieur à 300 secondes, peut être à l'origine de la formation de grosses particules de nitrure de titane en raison de la ségrégation de compositions chimiques lors de la solidification, affectant par conséquent de manière négative la ténacité ZAC.Cooling at temperatures of the order of 1500 ° C. to 1450 ° C. during casting, if it is carried out for a time t2 greater than 300 seconds, can be at the origin of the formation of large particles of nitride of titanium due to the segregation of chemical compositions during solidification, thus negatively affecting the ZAC toughness.

Composition chimiqueChemical composition

Ensuite, la composition chimique de la plaque d'acier selon la présente invention sera décrite. La plaque d'acier devrait avoir des contenus de compositions chimiques respectives (éléments) dans des plages appropriées de manière à avoir de bonnes propriétés du métal de base (acier) et de la zone affectée par la chaleur, même quand elle satisfait à des conditions autres que celles mentionnées ci-dessus, comme la dispersion des oxydes. La plaque d'acier a par conséquent des contenus de compositions chimiques respectives dans les plages mentionnées ci-dessous. Pour ce qui est des éléments, les teneurs en Al, Ca, Ti et autres éléments constituant des oxydes dans la plaque d'acier sont indiquées comme des teneurs totales comprenant les teneurs en éléments des oxydes, comme évidentes d'après leur fonctionnement et effets avantageux. Les contenus (/) des compositions chimiques suivantes sont tous indiqués en pourcentage en masse.Next, the chemical composition of the steel plate according to the present invention will be described. The steel plate should have contents of respective chemical compositions (elements) in appropriate ranges so as to have good properties of the base metal (steel) and the heat-affected zone, even when it satisfies conditions other than those mentioned above, such as the dispersion of oxides. The steel plate therefore has contents of respective chemical compositions in the ranges mentioned below. With respect to the elements, the contents of Al, Ca, Ti and other oxide-forming elements in the steel plate are indicated as total contents including the element content of the oxides, as evident from their operation and effects. advantageous. The contents (/) of the following chemical compositions are all indicated in percentage by mass.

Teneur en carbone (C): 0,03 % à 0,12 % L'élément carbone (C) est essentiel pour aider la plaque d'acier à avoir une résistance satisfaisante. Le carbone, s'il est présent dans une teneur inférieure à 0,03 %, ne peut pas contribuer à une résistance au niveau nécessaire. Cependant, la teneur en carbone est de préférence contrôlée à 0,12 % ou moins parce que le carbone, s'il est présent dans une teneur excessivement élevée, peut être à l'origine de la formation de constituant martensite-austénite (MA) dur dans une grande quantité qui affectera de manière négative la ténacité du métal de base. La teneur en carbone est de préférence de 0,04 % ou plus et de 0,10 % ou moins.Carbon content (C): 0.03% to 0.12% The carbon element (C) is essential to help the steel plate to have satisfactory strength. Carbon, if it is present in a content of less than 0.03%, can not contribute to a resistance at the necessary level. However, the carbon content is preferably controlled at 0.12% or less because the carbon, if present in excessively high content, may be responsible for the formation of martensite-austenite (MA) component hard in a large amount that will negatively affect the toughness of the base metal. The carbon content is preferably 0.04% or more and 0.10% or less.

Teneur en silicium (Si); 0 % à 0,25 % L'élément silicium (Si) n'est pas essentiel mais est utile pour fournir une résistance nécessaire due au durcissement par solution solide. Cependant, la teneur en Si est de préférence contrôlée à 0,25 % ou moins parce que le silicium, s'il est ajouté en excès, peut inviter une plus grande quantité de constituant martensite-austénite (MA) dur dans la zone affectée par la chaleur, provoquant par conséquent la détérioration de la ténacité ZAC. La teneur en Si est de préférence de 0,21 % ou moins et mieux encore de 0,18 % ou moins.Silicon content (Si); 0% to 0.25% The silicon (Si) element is not essential but is useful for providing necessary strength due to solid solution hardening. However, the Si content is preferably controlled to 0.25% or less because silicon, if added in excess, may invite a greater amount of martensite-austenite (MA) hard component into the area affected by the heat, thus causing the deterioration of the ZAC toughness. The Si content is preferably 0.21% or less and more preferably 0.18% or less.

Teneur en manganèse (Mn): 1,0 % à 2,0 % L'élément manganèse (Mn) est utile pour aider la plaque d'acier à avoir une résistance satisfaisante. Le manganèse est de préférence présent dans une teneur de 1,0 % ou plus pour présenter avantageusement de tels effets. Cependant, la teneur en Mn est de préférence contrôlée à 2,0 % ou moins parce que le manganèse, s’il est présent dans une teneur excessivement élevée de plus de 2,0 %, peut amener la zone affectée par la chaleur à avoir une résistance excessivement élevée et avoir ainsi une ténacité ZAC insuffisante. La teneur en Mn est de préférence de 1,4 % ou plus et de 1,8 % ou moins.Manganese content (Mn): 1.0% to 2.0% The manganese element (Mn) is useful in helping the steel plate to have satisfactory strength. The manganese is preferably present in a content of 1.0% or more to advantageously have such effects. However, the Mn content is preferably controlled to 2.0% or less because the manganese, if present in excessively high content of more than 2.0%, can cause the heat-affected zone to have excessively high resistance and thus have insufficient ZAC toughness. The Mn content is preferably 1.4% or more and 1.8% or less.

Teneur en phosphore (P): supérieure à 0 % et inférieure ou égale à 0,03 % L'élément phosphore (P) est un élément d'impureté qui peut souvent être à l'origine de fracture aux joints de grains et affecte de manière négative la ténacité. Pour éviter cela, la teneur en phosphore est de préférence réduite à un minimum. La teneur en phosphore est contrôlée à 0,03 % ou moins et est de préférence de 0,02 % ou moins, pour fournir une ténacité ZAC satisfaisante. Cependant, il est difficile industriellement de réduire la teneur en phosphore de l'acier à zéro pourcent.Phosphorus content (P): greater than 0% and less than or equal to 0,03% The phosphorus element (P) is an element of impurity which can often be at the origin of fracture at the grain boundaries and affects negatively the tenacity. To avoid this, the phosphorus content is preferably reduced to a minimum. The phosphorus content is controlled to 0.03% or less and is preferably 0.02% or less, to provide satisfactory ZAC toughness. However, it is difficult industrially to reduce the phosphorus content of steel to zero percent.

Teneur en soufre (S): supérieure à 0 % et inférieure ou égale à 0,015 % L'élément soufre (S) forme du sulfure de manganèse aux joints de grains d'austénite primaire dans la zone affectée par la chaleur et affecte de manière négative la ténacité ZAC. Pour éviter cela, la teneur en soufre est de préférence réduite à un minimum. La teneur en soufre est de préférence de 0,015 % ou moins et mieux encore de 0,010 % ou moins pour fournir une ténacité ZAC satisfaisante. Cependant, il est difficile industriellement de réduire à la teneur en soufre de l'acier à zéro pourcent.Sulfur content (S): greater than 0% and less than or equal to 0.015% The sulfur element (S) forms manganese sulphide at primary austenite grain boundaries in the heat affected zone and adversely affects ZAC toughness. To avoid this, the sulfur content is preferably reduced to a minimum. The sulfur content is preferably 0.015% or less and more preferably 0.010% or less to provide satisfactory ZAC toughness. However, it is difficult industrially to reduce to the sulfur content of the steel at zero percent.

Teneur en aluminium (Al): 0,004 % à 0,05 % L'élément aluminium (Al) forme des oxydes qui induisent la formation de ferrite intragranulaire. L'aluminium, s’il est présent dans une teneur inférieure à 0,004 %, peut ne pas donner des oxydes ayant des dimensions prédéterminées et peut provoquer la formation de grosses particules de nitrure de titane. Cependant, la teneur en Al est de préférence contrôlée à 0,05 % ou moins parce que l'aluminium, s'il est présent dans une teneur excessivement élevée, peut provoquer la formation de grosses particules d'oxyde et affecter de manière négative la ténacité ZAC. La teneur en Al est de préférence de 0,007 % ou plus et de 0,04 % ou moins.Aluminum content (Al): 0.004% to 0.05% The aluminum element (Al) forms oxides which induce the formation of intragranular ferrite. Aluminum, if present in a content of less than 0.004%, may not yield oxides having predetermined dimensions and may cause the formation of large particles of titanium nitride. However, the Al content is preferably controlled to 0.05% or less because aluminum, if present in excessively high content, can cause the formation of large oxide particles and adversely affect the ZAC toughness. The Al content is preferably 0.007% or more and 0.04% or less.

Teneur en titane (Ti): 0,010 % à 0,050 % L'élément titane (Ti), quand il est ajouté avec REM, Zr et Ca, aide les oxydes à être finement dispersés, lesquels oxydes ont la fonction de promouvoir la formation de ferrite intragranulaire. Pour présenter avantageusement ces effets, le titane est présent dans une teneur de 0,010 % ou plus. Cependant, la teneur en Ti est de préférence contrôlée à 0,050 % ou moins parce que le titane, s'il est présent dans une teneur excessivement élevée, peut provoquer la formation d'une grande quantité de grosses particules de nitrure de titane et affecter de manière négative la ténacité ZAC. La teneur en Ti est de préférence de 0,012 % ou plus et de 0,035 % ou moins, et mieux encore est de 0,025 % ou moins.Titanium content (Ti): 0.010% to 0.050% The titanium element (Ti), when added with REM, Zr and Ca, helps the oxides to be finely dispersed, which oxides have the function of promoting the formation of ferrite intragranular. To advantageously present these effects, titanium is present in a content of 0.010% or more. However, the Ti content is preferably controlled to 0.050% or less because titanium, if present in excessively high content, can cause the formation of a large amount of large titanium nitride particles and adversely affect the negatively ZAC toughness. The Ti content is preferably 0.012% or more and 0.035% or less, and more preferably 0.025% or less.

Teneur en REM: 0.0003 % à 0.02 % et teneur en Zr: 0,0003 % à 0,02%EMR content: 0.0003% to 0.02% and Zr content: 0.0003% to 0.02%

Les éléments de terres rares (REM) et l'élément zirconium (Zr), quand ils sont ajoutés après l'ajout de Ti et avant l'ajout de Ca, forment des oxydes contribuant à la formation de ferrite intragranulaire. Ces éléments présentent les effets de manière plus satisfaisante à mesure que leur teneur augmente et REM et Zr, quand ils sont chacun présents dans une teneur de 0,0003 % ou plus, peuvent présenter les effets avantageusement. Cependant, les teneurs en REM et Zr sont de préférence contrôlées chacune à 0,02 % ou moins parce que REM et Zr, quand ils sont présents en excès, peuvent amener les oxydes à être grossiers et peuvent affecter de manière négative la ténacité ZAC. Les teneurs en REM et Zr sont plus préférablement chacune de 0,0005 % ou plus et de 0,015 % ou moins.The rare earth elements (REM) and the zirconium element (Zr), when added after the addition of Ti and before the addition of Ca, form oxides contributing to the formation of intragranular ferrite. These elements present the effects more satisfactorily as their content increases and REM and Zr, when they are each present in a content of 0.0003% or more, may have the effects advantageously. However, the levels of REM and Zr are preferably each controlled at 0.02% or less because REM and Zr, when present in excess, can cause the oxides to be coarse and may adversely affect the ZAC toughness. The levels of REM and Zr are more preferably each 0.0005% or more and 0.015% or less.

Teneur en calcium (Ca): 0,0005 % à 0,010 % L'élément calcium (Ca), quand il est ajouté 10 minutes ou plus après l'ajout de Ti, REM et Zr, forme des oxydes qui contribuent à la formation de ferrite intragranulaire et empêchent la formation de grosses particules de nitrure de titane. Le calcium, quand il est présent dans une teneur de 0,0005 % ou plus, peut présenter avantageusement ces effets. Cependant, la teneur en Ca est de préférence contrôlée à 0,010 % ou moins parce que le calcium, s'il est présent dans une teneur excessivement élevée, peut provoquer la formation de grosses particules d'oxyde et affecter de manière négative la ténacité ZAC. La teneur en Ca est de préférence de 0,0008 % ou plus et de 0,008 % ou moins.Calcium (Ca) content: 0.0005% to 0.010% The calcium (Ca) element, when added 10 minutes or more after the addition of Ti, REM and Zr, forms oxides which contribute to the formation of intragranular ferrite and prevent the formation of large particles of titanium nitride. Calcium, when present in a content of 0.0005% or more, may advantageously have these effects. However, the Ca content is preferably controlled to 0.010% or less because calcium, if present in excessively high content, can cause the formation of large oxide particles and negatively affect the ZAC toughness. The Ca content is preferably 0.0008% or more and 0.008% or less.

Teneur en azote (N): 0,002 % à 0,010 % L'élément azote (N) est utile pour la formation de particules de nitrure de titane pour fournir une ténacité satisfaisante dans la zone affectée par la chaleur. L'azote, quand il est présent dans une teneur de 0,002 % ou plus, peut donner les particules de nitrure de titane souhaitées. Cependant, la teneur en azote est de préférence contrôlée à 0,010% ou moins parce que l'azote, s'il est présent dans une teneur excessivement élevée, peut promouvoir la formation de grosses particules de nitrure de titane. La teneur en azote est de préférence de 0,003 % ou plus et de 0,008 % ou moins.Nitrogen Content (N): 0.002% to 0.010% Nitrogen (N) is useful for the formation of titanium nitride particles to provide satisfactory toughness in the heat affected zone. Nitrogen, when present in a content of 0.002% or more, can give the desired titanium nitride particles. However, the nitrogen content is preferably controlled to 0.010% or less because nitrogen, if present at an excessively high level, can promote the formation of large titanium nitride particles. The nitrogen content is preferably 0.003% or more and 0.008% or less.

Teneur en bore (B): 0,0005 % à 0,005 %Boron content (B): 0.0005% to 0.005%

Si de la ferrite grossière aux joints de grains est formée dans la zone affectée par la chaleur, la zone affectée par la chaleur peut avoir une ténacité ZAC limitée (peut ne pas avoir une ténacité ZAC satisfaisante) même quand de la ferrite intragranulaire est formée et que la formation de grosses particules de nitrure de titane est empêchée. L'élément bore (B) empêche avantageusement la formation de ferrite grossière aux joints de grains et améliore ainsi la ténacité ZAC. Le bore présente ces effets de manière plus satisfaisante à mesure que sa teneur augmente et, quand il est présent dans une teneur de 0,0005 % ou plus, peut présenter avantageusement les effets. Cependant, la teneur en bore est contrôlée de préférence à 0,005 % ou moins parce que le bore, s'il est présent dans une teneur excessivement élevée, peut promouvoir la formation de paquets bainitiques grossiers provenant des joints de grains d'austénite primaire et peut affecter de manière négative la ténacité ZAC. La teneur en bore est de préférence de 0,0010 % ou plus et de 0,004 % ou moins, et mieux encore est de 0,0015 % ou plus.If coarse ferrite at the grain boundaries is formed in the heat affected zone, the heat affected zone may have a limited ZAC toughness (may not have a satisfactory ZAC toughness) even when intragranular ferrite is formed and that the formation of large particles of titanium nitride is prevented. The boron element (B) advantageously prevents the formation of coarse ferrite at the grain boundaries and thus improves the ZAC toughness. Boron exhibits these effects more satisfactorily as its content increases and, when present in a content of 0.0005% or more, may advantageously have the effects. However, the boron content is controlled preferably to 0.005% or less because boron, if present in excessively high content, can promote the formation of coarse bainitic packets from the primary austenite grain boundaries and can negatively affect the ZAC toughness. The boron content is preferably 0.0010% or more and 0.004% or less, and more preferably 0.0015% or more.

La plaque d'acier selon la présente invention contient essentiellement les éléments susmentionnés, le reliquat comprenant du fer et des impuretés inévitables. La plaque d'acier peut contenir, comme impuretés inévitables, Sn, As, Pb et d'autres éléments qui sont typiquement introduits dans l'acier en provenance de matières brutes, matériaux de construction et installations de fabrication. La plaque d'acier peut effectivement contenir positivement certains des éléments mentionnés ci-dessous afin d'avoir d'autres propriétés améliorées selon les types des compositions chimiques (éléments) à ajouter.The steel plate according to the present invention essentially contains the aforementioned elements, the remainder comprising iron and unavoidable impurities. The steel plate may contain, as unavoidable impurities, Sn, As, Pb and other elements that are typically introduced into the steel from raw materials, building materials and manufacturing facilities. The steel plate can actually positively contain some of the elements mentioned below in order to have other improved properties depending on the types of chemical compositions (elements) to be added.

Au moins un élément sélectionné dans le groupe consistant en nickel (Ni) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %, cuivre (Cu) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %, chrome (Cr) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 % et molybdène (Mo) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %At least one member selected from the group consisting of nickel (Ni) in a content of 0.05% to 1.50%, copper (Cu) in a content of 0.05% to 1.50%, chromium (Cr) in a content of 0.05% to 1.50% and molybdenum (Mo) in a content of 0.05% to 1.50%

Les éléments nickel (Ni), cuivre (Cu), chrome (Cr) et molybdène (Mo) sont chacun efficaces pour aider la plaque d'acier à avoir une plus grande résistance et présentent cet effet de manière plus satisfaisante à mesure que leur teneur augmente. Ces éléments sont de préférence présents chacun dans une teneur de 0,05 % ou plus. Cependant, les teneurs en ces éléments sont de préférence contrôlées chacune à 1,50 % ou moins parce que ces éléments, s'ils sont présents dans une teneur excessivement élevée, peuvent inviter une résistance élevée et altérer la ténacité ZAC. Les teneurs en ces éléments sont chacune plus préférablement de 0,10 % ou plus et de 1,20 % ou moins.The nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr) and molybdenum (Mo) elements are each effective in helping the steel plate to have greater strength and exhibit this effect more satisfactorily as their content increases. increases. These elements are preferably each present in a content of 0.05% or more. However, the contents of these elements are preferably each controlled at 1.50% or less because these elements, if present in excessively high content, may invite high strength and impair ZAC toughness. The contents of these elements are each more preferably 0.10% or more and 1.20% or less.

Au moins un élément sélectionné dans le groupe consistant en niobium (Nb) dans une teneur de 0,002 % à 0,10 % et vanadium (V) dans une teneur de 0,002 % à 0,10 %At least one member selected from the group consisting of niobium (Nb) in a content of 0.002% to 0.10% and vanadium (V) in a content of 0.002% to 0.10%

Les éléments niobium (Nb) et vanadium (V) précipitent comme carbonitrures pour empêcher les grains austénitiques de devenir grossiers et sont ainsi efficaces pour fournir une ténacité satisfaisante du métal de base. Ces éléments présentent les effets de manière plus satisfaisante à mesure que leurs teneurs augmentent et sont de préférence présents chacun dans une teneur de 0,002 % ou plus pour présenter avantageusement les effets. Cependant, les teneurs en ces éléments sont de préférence contrôlées chacune à 0,10% ou moins parce que les éléments, s'ils sont présents en excès, peuvent amener la zone affectée par la chaleur à avoir une structure grossière, donc altérant la ténacité ZAC. Les teneurs en ces éléments sont chacune plus préférablement de 0,005 % ou plus et de 0,08 % ou moins.The niobium (Nb) and vanadium (V) elements precipitate as carbonitrides to prevent the austenitic grains from becoming coarse and are thus effective in providing satisfactory toughness of the base metal. These elements exhibit the effects more satisfactorily as their contents increase and are preferably each present in a content of 0.002% or more to advantageously present the effects. However, the contents of these elements are preferably each controlled at 0.10% or less because the elements, if present in excess, can cause the heat-affected zone to have a coarse structure, thus impairing the toughness. ZAC. The contents of these elements are each more preferably 0.005% or more and 0.08% or less.

ParamètresSettings

La plaque d'acier selon la présente invention a une composition chimique satisfaisant aux conditions ci-dessus et, en plus, a une valeur A de 5,0 ou plus et de 25,0 ou moins (5,0<A<25,0), la valeur A étant exprimée par l'expression (1):The steel plate according to the present invention has a chemical composition satisfying the above conditions and, in addition, has an A value of 5.0 or higher and 25.0 or less (5.0 <A <25, 0), the value A being expressed by the expression (1):

Valeur A=104x[B]x(0,4+30x[Ti]-82x[N]) (1 ) où [B], [Ti] et [N] sont des teneurs (en pourcentage en masse) respectivement en B, Ti et N. La suppression de la formation de ferrite grossière aux joints de grains requiert non seulement l'ajout de bore mais aussi la présence de bore libre. La valeur A déterminée selon l'expression (1) est un indice pour la quantité de bore libre à contrôler. Une plaque d'acier ayant une valeur A inférieure à 5,0 peut souffrir de la formation de ferrite grossière aux joints de grains. Une plaque d'acier ayant une valeur A supérieure à 25,0 peut souffrir d'une ténacité ZAC insuffisante due à la promotion de la formation de paquets bainitiques grossiers aux joints de grains austénitiques.Value A = 104x [B] x (0.4 + 30x [Ti] -82x [N]) (1) where [B], [Ti] and [N] are percentages by mass respectively in B , Ti and N. The suppression of coarse grain-grain ferrite formation requires not only the addition of boron but also the presence of free boron. The value A determined according to the expression (1) is an index for the amount of free boron to be controlled. A steel plate having an A value of less than 5.0 may suffer from coarse grain ferrite formation. A steel plate having an A value greater than 25.0 may suffer from insufficient ZAC toughness due to the promotion of coarse bainite formation at the austenitic grain boundaries.

Les coefficients et les plages des éléments respectifs dans l'expression (1) pour la détermination de la valeur A ont été déterminés de façon expérimentale sur la base de l'idée suivante.The coefficients and ranges of the respective elements in the expression (1) for the determination of the A value were determined experimentally on the basis of the following idea.

Le bore est présent principalement comme bore libre et nitrure de bore. La quantité de bore libre est par conséquent déterminée en gros sur la base de la quantité de bore ajouté et de la quantité de nitrure de bore. Lorsque la zone affectée par la chaleur est chauffée à des températures élevées, le nitrure de titane fond pour former de l'azote libre et l'azote libre est combiné avec du bore pour former du nitrure de bore pendant le processus de refroidissement subséquent. Sur la base de cela, une équation de régression linéaire de [Ti] et [N] a été déterminée par calcul en utilisant le logiciel Thermo-Cale pour calculs thermodynamiques pour dériver l'expression (1). L'équation de régression linéaire de [Ti] et [N] représente la quantité d'azote libre lorsqu'on chauffe la zone affectée par la chaleur à une température élevée (1400° C). Ensuite, le coefficient de proportionnalité a été déterminé par comparaison avec une quantité de bore libre déterminée de façon expérimentale en partant du principe que la quantité de nitrure de bore formée pendant le refroidissement de la zone affectée par la chaleur est proportionnelle au produit de la quantité d'azote libre et de la quantité de bore ajouté. L'expression résultante représentant la quantité de nitrure de bore est soustraite de la quantité de bore ajouté pour donner l'expression (1): Valeur A=104x[B]x(0,4+30x|Ti]-82x[N]) (1)Boron is present mainly as free boron and boron nitride. The amount of free boron is therefore roughly determined on the basis of the amount of boron added and the amount of boron nitride. When the heat affected zone is heated to elevated temperatures, the titanium nitride melts to form free nitrogen and the free nitrogen is combined with boron to form boron nitride during the subsequent cooling process. On the basis of this, a linear regression equation of [Ti] and [N] was computationally determined using the Thermo-Wedge software for thermodynamic calculations to derive expression (1). The linear regression equation of [Ti] and [N] represents the amount of free nitrogen when the heat-affected zone is heated to a high temperature (1400 ° C). Next, the proportionality coefficient was determined by comparison with an experimentally determined free amount of free boron assuming that the amount of boron nitride formed during the cooling of the heat-affected zone is proportional to the product of the quantity. free nitrogen and the amount of boron added. The resulting expression representing the amount of boron nitride is subtracted from the amount of boron added to give expression (1): A value = 104x [B] x (0.4 + 30x | Ti] -82x [N] ) (1)

Comme cela est décrit dans les compositions chimiques, la plaque d'acier peut en outre effectivement contenir au moins un élément sélectionné dans le groupe consistant en Ni, Cu, Cr et Mo. Dans ce cas, les teneurs (en pourcentage en masse) en ces éléments satisfont à la condition suivante: (Ni]+[Cu]+[Cr]+|Mo]<2,5 %. En d'autres termes, la teneur totale en Ni, Cu, Cr et Mo est inférieure à 2,5 %.As described in the chemical compositions, the steel plate may additionally contain at least one member selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr and Mo. In this case, the contents (in percent by weight) of these elements satisfy the following condition: (Ni] + [Cu] + [Cr] + | Mo] <2.5% In other words, the total content of Ni, Cu, Cr and Mo is less than 2 , 5%.

Les grosses particules de nitrure de titane se forment par ségrégation à la solidification dans une phase liquide enrichie avec du titane et de l'azote dans le processus de solidification de l'acier fondu. Ces éléments, s'ils sont ajoutés en une teneur totale de plus de 2,5 %, peuvent abaisser la température de solidification et la phase liquide peut rester à une basse température à laquelle la force poussant à la formation de grosses particules de nitrure de titane devient trop grande. Donc, une plus grande quantité de grosses particules de nitrure de titane peut être formée.Large titanium nitride particles are formed by segregation upon solidification in a liquid phase enriched with titanium and nitrogen in the process of solidification of the molten steel. These elements, if added to a total content of more than 2.5%, can lower the solidification temperature and the liquid phase can remain at a low temperature at which the force pushing for the formation of large particles of nitride titanium becomes too big. Therefore, a larger amount of large titanium nitride particles can be formed.

La présente invention concerne des plaques d'acier. Le terme "plaque d'acier" se réfère de manière générale à une tôle d'acier ayant une épaisseur de 3,0 mm ou plus. Par contre, la plaque d'acier selon la présente invention est de préférence une plaque d'acier qui a une épaisseur de 50 mm ou plus et qui sera soudée. En conséquence, les tôles d'acier auxquelles la présente invention est appliquée sont de préférence, mais pas exclusivement, des tôles d'acier ayant une épaisseur de 50 mm ou plus. Il est à noter, cependant, que celles-ci sont simplement des formes de réalisation préférées et ne sont pas destinées à éviter l'application de la présente invention à des plaques d'acier (ou tôles d'acier) ayant une épaisseur de moins de 50 mm.The present invention relates to steel plates. The term "steel plate" refers generally to a steel sheet having a thickness of 3.0 mm or more. On the other hand, the steel plate according to the present invention is preferably a steel plate which has a thickness of 50 mm or more and which will be welded. Accordingly, the steel sheets to which the present invention is applied are preferably, but not exclusively, steel sheets having a thickness of 50 mm or more. It should be noted, however, that these are merely preferred embodiments and are not intended to avoid the application of the present invention to steel plates (or steel sheets) having a thickness of less than 50 mm.

ExemplesExamples

La présente invention sera illustrée de manière plus détaillée en référence à plusieurs exemples expérimentaux ci-dessous. Il est à noter, cependant, que les exemples ne sont jamais interprétés comme limitant la portée de la présente invention et peuvent être modifiés ou changés sans s'écarter de la portée et de l'esprit de la présente invention et tous ceux-ci entrent dans le cadre de la présente invention.The present invention will be illustrated in more detail with reference to several experimental examples below. It should be noted, however, that the examples are never construed as limiting the scope of the present invention and may be modified or changed without departing from the scope and spirit of the present invention and all of these are incorporated herein by reference. in the context of the present invention.

Dans les exemples expérimentaux du présent document, les tôles d'acier ont été fabriquées de la manière suivante. Au départ, des tôles ayant les compositions chimiques reprises dans les tableaux 1 et 2 ont été fabriquées par fusion en utilisant un four de fusion sous vide (four de fusion par induction sous vide; VIF; 150 kg), les métaux fondus ont été coulés en brames (forme de section: 150 mm par 250 mm) et les brames ont été soumises au laminage à chaud pour donner des tôles d'acier laminées à chaud ayant une épaisseur de 80 mm. De manière spécifique, les brames ont été chauffées à 1100° C pendant 3 heures avant le laminage à chaud, ont été laminées à chaud à une température de laminage de finition de 780° C ou plus et ont été refroidies à une température d'arrêt de refroidissement de 450° C à une température de refroidissement moyenne de 6° C par seconde.In the experimental examples of this document, the steel sheets were manufactured in the following manner. Initially, sheets having the chemical compositions listed in Tables 1 and 2 were made by melting using a vacuum melting furnace (vacuum induction melting furnace, VIF, 150 kg), the molten metals were cast. in slabs (sectional shape: 150 mm by 250 mm) and the slabs were hot-rolled to give hot-rolled steel sheets having a thickness of 80 mm. Specifically, slabs were heated at 1100 ° C for 3 hours prior to hot rolling, were hot rolled to a finish rolling temperature of 780 ° C or higher, and cooled to a quench temperature. cooling temperature of 450 ° C at an average cooling temperature of 6 ° C per second.

Les conditions de fabrication contrôlées des tôles d'acier (plaques d'acier) laminées à chaud sont indiquées dans les tableaux 3 et 4. Les conditions contrôlées sont la quantité d'oxygène dissous (Of) (en pourcentage en masse) dans l'acier fondu avant l'ajout de Al (Ti); l'ordre des ajouts de Al, Ti, REM, Zr et Ca; l'intervalle de temps t1 de l'ajout de REM ou Zr à l'ajout de Ca; le rapport [REM]/[Zr] (en masse) de la quantité de REM ajouté [REM] à la quantité de Zr ajouté [Zr] (le rapport est indiqué comme "REM/Zr" dans les tableaux); et le temps de refroidissement t2 à des températures de l'ordre de 1500° C à 1450° C en coulée.Controlled manufacturing conditions for hot-rolled steel sheets (steel plates) are given in Tables 3 and 4. The controlled conditions are the amount of dissolved oxygen (Of) (in percentage by mass) in the molten steel before the addition of Al (Ti); the order of the additions of Al, Ti, REM, Zr and Ca; the time interval t1 of the addition of REM or Zr to the addition of Ca; the ratio [REM] / [Zr] (mass) of the amount of REM added [REM] to the amount of Zr added [Zr] (the ratio is indicated as "REM / Zr" in the tables); and the cooling time t2 at temperatures of the order of 1500 ° C to 1450 ° C in casting.

Les REM, comme indiqué dans les tableaux 1 et 2, ont été ajoutés comme un mischmétal contenant environ 50 % de Ce et environ 25 % de La en pourcentage en masse. Le symbole dans les tableaux 1 et 2 indique qu'un élément en question n'a pas été ajouté.EMRs, as shown in Tables 1 and 2, were added as a misch metal containing about 50% Ce and about 25% La in percent by weight. The symbol in Tables 1 and 2 indicates that an element in question has not been added.

Les ordres d'ajout de Al, Ti, REM, Zr et Ca dans les tableaux 3 et 4 sont indiqués comme "approprié" quand les éléments ont été ajoutés dans l'ordre Al, Ti, (REM et Zr) et Ca et comme "inapproprié" quand les éléments ont été ajoutés dans un autre ordre. чThe addition orders of Al, Ti, REM, Zr and Ca in Tables 3 and 4 are indicated as "appropriate" when the elements have been added in the order Al, Ti, (REM and Zr) and Ca and as "inappropriate" when the elements have been added in another order. ч

< jj CÛ < μ. гм<jj CÛ <μ. гм

Э < ωЭ <ω

-J 2Э-J 2Э

Tableau 3Table 3

Tableau 4Table 4

Les tôles d'acier (plaques d'acier) laminées à chaud fabriquées dans ces conditions ont été examinées pour déterminer la densité numérique N1 de particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm, la densité numérique N2 de particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus, la densité numérique N3 de particules de nitrure de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 pm ou plus et la ténacité ZAC selon les méthodes de mesure suivantes. Les résultats de ces mesures sont indiqués dans les tableaux 5 et 6.Hot-rolled steel plates (steel plates) manufactured under these conditions were examined to determine the numerical density N1 of oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 2 μm, the numerical density N 2 of oxide having an equivalent circle diameter of 2 μm or more, the numerical density N3 of titanium nitride particles having an equivalent circle diameter of 1 μm or more and the ZAC toughness according to the following measurement methods. The results of these measurements are shown in Tables 5 and 6.

Mesure de la densité numérique de particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pmMeasuring the numerical density of oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 2 μm

Des spécimens ont été découpés dans les plaques d'acier respectives à une profondeur d’un quart de l'épaisseur à partir de la surface de la plaque de sorte que l'axe central de chaque spécimen passe à la profondeur d'un quart de l'épaisseur. Une coupe transversale de chaque spécimen parallèlement au sens de laminage et au sens de la profondeur a été observée avec un microscope électronique à balayage à effet de champ "SUPRA35 (nom commercial)" (également dénommé ci-après FE-SEM) fourni par Cari Zeiss AG. L'observation a été effectuée à un grossissement de 5000x dans un champ de vision de 0,0024 mm2 en vingt points. Des zones d'oxydes respectifs dans les champs de vision d'observation ont été mesurées par analyse d'images à partir desquelles les diamètres de cercle équivalent des oxydes ont été calculés. Le fait que les oxydes ont des compositions chimiques satisfaisant aux conditions ci-dessus a été vérifié avec un spectromètre à rayons X à dispersion d'énergie (EDX). La mesure des compositions chimiques avec EDX a été effectuée à une tension d'accélération de 15 kV pendant une durée de 100 secondes. Le nombre de particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm a été déterminé en termes de densité numérique (N1) par millimètre carré. Cependant, les données de particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 0,2 pm ou moins ont été exclues des données à analyser à cause d'une fiabilité insuffisante de EDX.Specimens were cut from the respective steel plates to a depth of one quarter of the thickness from the surface of the plate so that the central axis of each specimen passed to the depth of a quarter of thickness. A cross-section of each specimen parallel to the direction of rolling and the direction of depth was observed with a field-effect scanning electron microscope "SUPRA35 (trade name)" (also hereinafter referred to as FE-SEM) provided by Carl Zeiss AG. The observation was carried out at a magnification of 5000x in a field of vision of 0.0024 mm 2 in twenty points. Respective oxide areas in the viewing fields of view were measured by image analysis from which the equivalent circle diameters of the oxides were calculated. The fact that the oxides have chemical compositions satisfying the above conditions has been verified with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX). Measurement of the chemical compositions with EDX was carried out at an acceleration voltage of 15 kV for a duration of 100 seconds. The number of oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 2 μm has been determined in terms of numerical density (N1) per square millimeter. However, oxide particle data having an equivalent circle diameter of 0.2 μm or less were excluded from the data to be analyzed because of insufficient reliability of EDX.

Mesure de la densité numérique de particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plusMeasuring the numerical density of oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more

Des spécimens ont été découpés dans les plaques d'acier respectives à une profondeur d'un quart de l'épaisseur à partir de la surface de la plaque de sorte que l'axe central de chaque spécimen passe à la profondeur d'un quart de l'épaisseur. Une coupe transversale de chaque spécimen parallèlement au sens de laminage et au sens de la profondeur a été observée avec FE-SEM. L'observation a été effectuée à un grossissement de 1000x dans un champ de vision de 0,06 mm2 en vingt points. Des zones d'oxydes respectifs dans les champs de vision d'observation ont été mesurées par analyse d'images à partir desquelles les diamètres de cercle équivalent des oxydes ont été calculés. Le fait que les oxydes ont des compositions chimiques satisfaisant aux conditions ci-dessus a été vérifié avec un spectromètre à rayons X à dispersion d'énergie (EDX). La mesure des compositions chimiques avec EDX a été effectuée à une tension d'accélération de 15 kV pendant une durée de 100 secondes. Le nombre de particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus a été déterminé en termes de densité numérique (N2) par millimètre carré.Specimens were cut from the respective steel plates to a depth of one quarter of the thickness from the surface of the plate so that the central axis of each specimen passed to the depth of a quarter of thickness. A cross-section of each specimen parallel to the direction of rolling and the direction of the depth was observed with FE-SEM. The observation was carried out at a magnification of 1000x in a field of vision of 0.06 mm2 in twenty points. Respective oxide areas in the viewing fields of view were measured by image analysis from which the equivalent circle diameters of the oxides were calculated. The fact that the oxides have chemical compositions satisfying the above conditions has been verified with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX). Measurement of the chemical compositions with EDX was carried out at an acceleration voltage of 15 kV for a duration of 100 seconds. The number of oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more has been determined in terms of numerical density (N 2) per square millimeter.

Mesure de la densité numérique de nitrures de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 pm ou plusMeasuring the numerical density of titanium nitrides having an equivalent circle diameter of 1 μm or more

Des spécimens ont été découpés dans les plaques d'acier respectives à une profondeur d'un quart de l'épaisseur à partir de la surface de la plaque de sorte que l'axe central de chaque spécimen passe à la profondeur d'un quart de l'épaisseur. Des images ont été prises dans vingt champs de vision d'une coupe transversale de chaque spécimen parallèlement au sens de laminage et au sens de la profondeur avec un microscope optique à un grossissement de 200x, le nombre de grosses particules de nitrure de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 pm ou plus a été compté et converti en une densité numérique (N3) par millimètre carré. Une zone mesurée des images était de 0,148 mm2 par champ de vision et était de 2,96 mm2 par échantillon. Le nitrure de titane été identifié sur la base de la forme et de la couleur. De manière spécifique, des inclusions aux formes angulaires et orange clair ont été considérées comme des particules de nitrure de titane. Les diamètres de cercle équivalent des particules de nitrure de titane ont été calculés en utilisant un logiciel d'analyse. Des grosses particules de nitrure de titane se forment au niveau des oxydes.Specimens were cut from the respective steel plates to a depth of one quarter of the thickness from the surface of the plate so that the central axis of each specimen passed to the depth of a quarter of thickness. Images were taken in 20 fields of view of a cross-section of each specimen parallel to the direction of rolling and the direction of depth with an optical microscope at 200x magnification, the number of large titanium nitride particles having a Equivalent circle diameter of 1 μm or more was counted and converted to a numerical density (N3) per square millimeter. A measured area of the images was 0.148 mm 2 per field of view and was 2.96 mm 2 per sample. Titanium nitride has been identified on the basis of shape and color. Specifically, angular and light orange inclusions have been considered as titanium nitride particles. The equivalent circle diameters of the titanium nitride particles were calculated using analysis software. Large particles of titanium nitride form in the oxides.

Dans ce cas, les oxydes entourés par des particules de nitrure de titane ont été exclus de la mesure des diamètres de cercle équivalent.In this case, the oxides surrounded by titanium nitride particles were excluded from the measurement of equivalent circle diameters.

Évaluation de la ténacité ZACZAC toughness assessment

Des spécimens de joint de soudure ont été échantillonnés à partir des plaques d'acier respectives, traités pour former un bord à rainure en V et ont été soumis au soudage à l'arc à électrogaz avec un apport de chaleur de 50 kJ/mm. Chacun des trois spécimens d'essai de flexion par choc sur éprouvette entaillée de Charpy ont été échantillonnés à partir de ces spécimens. Les spécimens d'essai de Charpy étaient des spécimens à entaille en V selon les normes industrielles japonaises (JIS) Z 2242 et avaient une entaille dans une zone affectée par la chaleur à proximité d'un cordon de soudure (liaison) à une profondeur d'un quart de l'épaisseur à partir de la surface de chaque plaque d'acier. Les spécimens d'essai de Charpy ont été soumis à des essais de Charpy à -40° C pour mesurer l'énergie absorbée (vE.40) et une moyenne et un minimum de l'énergie absorbée des trois spécimens ont été déterminés. Sur la base des résultats de mesure, un échantillon ayant une vE-40 moyenne de plus de 180 J et une vE.40 minimum de plus de 120 J a été évalué comme ayant une ténacité ZAC satisfaisante.Weld joint specimens were sampled from the respective steel plates treated to form a V-groove edge and subjected to electrogas arc welding with a heat input of 50 kJ / mm. Each of the three specimens of Charpy notched impact test specimens were sampled from these specimens. The Charpy test specimens were Japanese industry standard (JIS) Z 2242 V-notch specimens and had a notch in a heat-affected zone near a weld seam (bond) at a depth of 20 cm. a quarter of the thickness from the surface of each steel plate. Charpy assay specimens were Charpy assayed at -40 ° C for absorbed energy (vE.40) and an average and a minimum of absorbed energy of the three specimens were determined. Based on the measurement results, a sample with an average vE-40 of greater than 180 J and a minimum vE.40 of more than 120 J was evaluated as having satisfactory ZAC toughness.

Chacun des trois spécimens d'essai de Charpy ont été préparés indépendamment à partir de spécimens de joint de soudure par la procédure ci-dessus, sauf que les spécimens de joint de soudure ont été soumis au soudage à l'arc à électrogaz avec un apport de chaleur de 60 kJ/mm. Les spécimens d'essai de Charpy ont été soumis à des essais de Charpy dans les conditions susmentionnées. L'énergie absorbée (vE.40) des trois spécimens a été mesurée et une moyenne a été déterminée. Sur la base des résultats de mesure, un échantillon ayant une vE.40 moyenne de plus de 120 J a été évalué comme ayant une ténacité ZAC satisfaisante.Each of the three Charpy test specimens were independently prepared from weld joint specimens by the above procedure, except that the weld joint specimens were subjected to electrogas arc welding with heat of 60 kJ / mm. The Charpy test specimens were tested by Charpy under the above conditions. The absorbed energy (vE.40) of the three specimens was measured and an average was determined. Based on the measurement results, a sample with an average vE.40 of more than 120 J was evaluated as having satisfactory ZAC toughness.

Tableau 5Table 5

Tableau 6Table 6

Les résultats démontrent ce qui suit. Les échantillons n° 1 à 30 sont des exemples satisfaisant aux conditions spécifiées dans la présente invention. Ils avaient des compositions chimiques contrôlées de manière appropriée, comprenaient des oxydes et des particules de nitrure de titane dispersés de manière appropriée et présentaient une ténacité ZAC satisfaisante (moyenne et minimum) lors du soudage avec un apport de chaleur de 50 kJ/mm et également une ténacité ZAC satisfaisante (moyenne) lors du soudage avec un apport de chaleur de 60 kJ/mm. De manière spécifique, les échantillons n° 1 à 30 peuvent servir comme plaques d'acier à excellente ténacité dans une zone affectée par la chaleur.The results demonstrate the following. Samples Nos. 1 to 30 are examples satisfying the conditions specified in the present invention. They had appropriately controlled chemical compositions, suitably dispersed titanium nitride oxides and particles, and had a satisfactory ZAC (average and minimum) toughness when welding with a heat input of 50 kJ / mm and also satisfactory ZAC toughness (average) when welding with a heat input of 60 kJ / mm. Specifically, samples Nos. 1 to 30 can be used as steel plates with excellent toughness in a heat affected zone.

Par contre, les échantillons 31 à 52 sont des exemples comparatifs ne satisfaisant pas à au moins une des conditions spécifiées dans la présente invention. Ils ne satisfaisaient pas à un critère relatif à l'une quelconque de la ténacité ZAC (moyenne et minimum) lors du soudage avec un apport de chaleur de 50 kJ/mm et de la ténacité ZAC (moyenne) lors du soudage avec un apport de chaleur de 60 kJ/mm.In contrast, samples 31 to 52 are comparative examples not satisfying at least one of the conditions specified in the present invention. They did not meet a criterion for any of the ZAC toughness (average and minimum) when welding with a heat input of 50 kJ / mm and the ZAC toughness (average) when welding with a contribution of heat of 60 kJ / mm.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Plaque d'acier comprenant: du carbone (C) dans une teneur de 0,03 % à 0,12 %; du silicium (Si) dans une teneur de 0 % à 0,25 %; du manganèse (Mn) dans une teneur de 1,0 % à 2,0 %; du phosphore (P) dans une teneur supérieure à 0 % et inférieure ou égale à 0,03 %; du soufre (S) dans une teneur supérieure à 0 % et inférieure ou égale à 0,015 %; de l'aluminium (Al) dans une teneur de 0,004 % à 0,05 % du titane (Ti) dans une teneur de 0,010 % à 0,050 %; au moins un élément de terres rares (REM) dans une teneur de 0,0003 % à 0,02 %; du zirconium (Zr) dans une teneur de 0,0003 % à 0,02 %; du calcium (Ca) dans une teneur de 0,0005 % à 0,010 %; de l'azote (N) dans une teneur de 0,002 % à 0,010 %; et du bore (B) dans une teneur de 0,0005 % à 0,0050 %, en pourcentage en masse, dans laquelle: la plaque d'acier comprend en outre du fer et des impuretés inévitables; la plaque d'acier a une valeur A exprimée par l’expression (1) de 5,0 ou plus et de 25,0 ou moins, expression (1) exprimée comme suit: Valeur A=104x[B]x(0,4+30x[Ti]-82x[N]) (1) où [B], [Ti] et [N] sont des teneurs (en pourcentage en masse) respectivement en B, Ti et N dans la plaque d'acier; la plaque d'acier contient des oxydes et du nitrure de titane, où chacun des oxydes contient des éléments constitutifs autres que l'oxygène dans des teneurs satisfaisant aux conditions suivantes: 2%<Ti<40%, 5%<AI<30%, 5%<Ca<40%, 5%<REM<50%, 2%<Zr<30% et 1,5<REM/Zr, où Ti, Al, Ca, REM et Zr sont des teneurs (en pourcentage en masse) respectivement en Ti, Al, Ca, au moins un élément de terres rares et Zr, sur la base de la quantité totale d'éléments, autres que l'oxygène, constituant chaque oxyde; pour ce qui est des oxydes, les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent inférieur à 2 pm sont présentes dans une densité numérique de 300 ou plus par millimètre et les particules d'oxyde ayant un diamètre de cercle équivalent de 2 pm ou plus sont présentes dans une densité numérique de 100 ou moins par millimètre carré, et pour ce qui est du nitrure de titane, les particules de nitrure de titane ayant un diamètre de cercle équivalent de 1 pm ou plus sont présentes dans une densité numérique de 5 ou moins par millimètre carré.A steel plate comprising: carbon (C) in a content of 0.03% to 0.12%; silicon (Si) in a content of 0% to 0.25%; manganese (Mn) in a content of 1.0% to 2.0%; phosphorus (P) in a content greater than 0% and less than or equal to 0.03%; sulfur (S) in a content greater than 0% and less than or equal to 0.015%; aluminum (Al) in a content of 0.004% to 0.05% titanium (Ti) in a content of 0.010% to 0.050%; at least one rare earth element (REM) in a content of 0.0003% to 0.02%; zirconium (Zr) in a content of 0.0003% to 0.02%; calcium (Ca) in a content of 0.0005% to 0.010%; nitrogen (N) in a content of 0.002% to 0.010%; and boron (B) in a content of 0.0005% to 0.0050%, in weight percent, wherein: the steel plate further comprises iron and unavoidable impurities; the steel plate has a value A expressed by the expression (1) of 5.0 or higher and 25.0 or less, expression (1) expressed as follows: Value A = 104x [B] x (0, 4 + 30x [Ti] -82x [N]) (1) where [B], [Ti] and [N] are percentages (by mass percentage) respectively of B, Ti and N in the steel plate; the steel plate contains oxides and titanium nitride, where each of the oxides contains constituent elements other than oxygen in contents satisfying the following conditions: 2% <Ti <40%, 5% <AI <30% , 5% <Ca <40%, 5% <REM <50%, 2% <Zr <30% and 1.5 <REM / Zr, where Ti, Al, Ca, REM and Zr are contents (in percentages mass) respectively to Ti, Al, Ca, at least one rare earth element and Zr, based on the total amount of elements, other than oxygen, constituting each oxide; with respect to oxides, oxide particles having an equivalent circle diameter of less than 2 μm are present in a numerical density of 300 or more per millimeter and oxide particles having an equivalent circle diameter of 2 μm or more are present in a numerical density of 100 or less per square millimeter, and in the case of titanium nitride, titanium nitride particles having an equivalent circle diameter of 1 μm or more are present in a numerical density of 5. or less per square millimeter. 2. Plaque d'acier de la revendication 1, comprenant en outre au moins un élément sélectionné dans le groupe consistant en: nickel (Ni) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %; cuivre (Cu) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %; chrome (Cr) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %; et molybdène (Mo) dans une teneur de 0,05 % à 1,50 %, en pourcentage en masse, dans laquelle les teneurs en ces éléments satisfont à la condition suivante: [Ni]+[Cu]+[Cr]+[Mo] <2.5% où [Ni], [Cu], [Cr] et [Mo] sont les teneurs (en pourcentage en masse) respectivement en Ni, Cu, Cr et Mo.The steel plate of claim 1, further comprising at least one member selected from the group consisting of: nickel (Ni) in a content of 0.05% to 1.50%; copper (Cu) in a content of 0.05% to 1.50%; chromium (Cr) in a content of 0.05% to 1.50%; and molybdenum (Mo) in an amount of from 0.05% to 1.50%, in percent by weight, in which the contents of these elements satisfy the following condition: [Ni] + [Cu] + [Cr] + [ Mo] <2.5% where [Ni], [Cu], [Cr] and [Mo] are the contents (in percentage by mass) respectively in Ni, Cu, Cr and Mo. 3. Plaque d'acier de l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant en outre au moins un élément sélectionné dans le groupe consistant en: niobium (Nb) dans une teneur de 0,002 % à 0,10 %; et vanadium (V) dans une teneur de 0,002 % à 0,10 %, en pourcentage en masse.The steel plate of any one of claims 1 and 2, further comprising at least one member selected from the group consisting of: niobium (Nb) in a content of 0.002% to 0.10%; and vanadium (V) in a content of 0.002% to 0.10%, in percent by weight.