JP5545251B2

JP5545251B2 - Steel sheet pile

Info

Publication number: JP5545251B2
Application number: JP2011065111A
Authority: JP
Inventors: 浩史中村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: JP2012201904A

Description

本発明は、鋼矢板に関する。 The present invention relates to a steel sheet pile.

鋼矢板は、港湾、河川、土留（山留）などの工事において締切り材として用いられる鋼材である。鋼矢板には、ハット形、Ｕ形、組合せ形、直線形などの断面形状を有するものがある。また、鋼矢板を用いた構造形式には、自立式、タイロッド式、セル式などの様々な種類がある。 A steel sheet pile is a steel material used as a cut-off material in constructions such as harbors, rivers, domes (mountains). Some steel sheet piles have a cross-sectional shape such as a hat shape, a U shape, a combination shape, and a straight shape. Moreover, there are various types of structures using steel sheet piles, such as a self-supporting type, a tie rod type, and a cell type.

例えば、自立式は、鋼矢板の剛性と、鋼矢板が埋め込まれた地盤の抵抗力（水平方向の抵抗力）によって外力に抵抗する構造形式である。この方式は、地盤が良好で水深が小さい場合に適用される場合が多く、たとえば、護岸、岸壁、擁壁、土留めなどに用いられる。タイロッド式は、鋼矢板と、控え工をタイロッドまたはタイワイヤーで連結することで壁体を安定させる構造形式である。たとえば、護岸、岸壁、擁壁などに用いられる。 For example, the self-supporting type is a structure type that resists external force by the rigidity of the steel sheet pile and the resistance force (horizontal resistance force) of the ground in which the steel sheet pile is embedded. This method is often applied when the ground is good and the water depth is small, and is used, for example, for revetments, quay walls, retaining walls, earth retaining and the like. The tie rod type is a structural type in which a wall body is stabilized by connecting a steel sheet pile and a laying work with a tie rod or a tie wire. For example, it is used for revetments, quay walls and retaining walls.

自立式の場合には、鋼矢板自体を支持する部材がなく、鋼矢板にしなりが生じるため、ヤング率を考慮した強度設計が必要となる。一方、タイロッド式の場合にはタイロッドによりしなりが抑制されるので、降伏強度を考慮した設計が必要となり、鋼矢板の高強度化が求められる。特に、タイロッド式の工法に用いる鋼矢板には、降伏強度が４３０Ｎ／ｍｍ^２以上であることが必要とされる場合がある。 In the case of the self-supporting type, there is no member that supports the steel sheet pile itself, and the steel sheet pile is deformed. Therefore, it is necessary to design the strength in consideration of the Young's modulus. On the other hand, in the case of the tie rod type, since bending is suppressed by the tie rod, a design in consideration of the yield strength is required, and the steel sheet pile is required to have high strength. In particular, a steel sheet pile used for a tie rod type construction method may require a yield strength of 430 N / mm ² or more.

鋼矢板には、構造物としての安全性の観点から、良好な靱性と溶接性を兼ね備えていることが望まれる。しかし、鋼矢板は、やや複雑な断面形状を有しているため、その製造時の温度履歴に制約があり、一般には、ウェブの圧下を高温で終了させ、その後の加速冷却を実施しないことが求められている。このため、圧下後にミクロ組織が成長して、製品の結晶粒が粗大になるなど、靱性が低下しやすい。 The steel sheet pile is desired to have both good toughness and weldability from the viewpoint of safety as a structure. However, since steel sheet piles have a somewhat complicated cross-sectional shape, there are restrictions on the temperature history during production, and in general, web rolling is terminated at high temperatures and subsequent accelerated cooling is not performed. It has been demanded. For this reason, the toughness tends to be lowered, for example, the microstructure grows after the rolling and the crystal grains of the product become coarse.

従来から高強度鋼矢板に関する技術は多く開示されている。例えば、特許文献１には、高強度広幅鋼矢板に関する技術が開示されている。特許文献１で開示された技術によれば、降伏強度が３９０Ｎ/ｍｍ^２以上の高強度鋼矢板が得られるとされている。また、特許文献２には、鋼矢板の製造方法に関する技術が開示されている。特許文献２で開示された技術によれば、ウェブの靭性に優れる鋼矢板が得られるとされている。 Many techniques related to high-strength steel sheet piles have been disclosed. For example, Patent Document 1 discloses a technique related to a high-strength wide steel sheet pile. According to the technique disclosed in Patent Document 1, a high-strength steel sheet pile having a yield strength of 390 N / mm ² or more is obtained. Patent Document 2 discloses a technique related to a method for manufacturing a steel sheet pile. According to the technique disclosed in Patent Document 2, a steel sheet pile excellent in web toughness is obtained.

特開２００７−３３２４１４号公報JP 2007-332414 A 特開２００８−２２１３１８号公報JP 2008-221318 A

特許文献１および特許文献２で開示された技術を用いても、４３０Ｎ／ｍｍ^２以上の降伏強度と優れた靱性を有する鋼材を安定的に得ることが難しい。また、特許文献２で開示された技術では圧延中に水冷することが必要であるため、水冷による変形が生じて、製品形状は悪化する懸念がある。 Even using the techniques disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, it is difficult to stably obtain a steel material having a yield strength of 430 N / mm ² or more and excellent toughness. In addition, since the technique disclosed in Patent Document 2 requires water cooling during rolling, there is a concern that deformation due to water cooling occurs and the product shape deteriorates.

本発明は、このような従来技術の問題を解決するため、一般に用いられる鋼矢板のサイズの中では最も厚い２７．６ｍｍよりも大きい厚さであっても、鋼材の降伏強度が４３０〜６００Ｎ／ｍｍ^２である鋼矢板を提供することを目的とする。 In order to solve such problems of the prior art, the present invention provides a steel having a yield strength of 430 to 600 N / mm even when the thickness is larger than 27.6 mm, which is the thickest steel sheet size generally used. and to provide a steel sheet pile is mm ^2.

鋼矢板は、良好な寸法精度を確保することが優先される。このため、鋼材の強度および靱性を向上させるために、圧延時に比較的低温域での累積圧下率を大きく増加させたり、圧延中または圧延後に加速冷却を適用したりすることは難しい。また、鋼矢板の板厚が大きいほど良好な靱性を得ることが難しい傾向にある。 The steel sheet pile is prioritized to ensure good dimensional accuracy. For this reason, in order to improve the strength and toughness of the steel material, it is difficult to greatly increase the cumulative rolling reduction in a relatively low temperature region during rolling or to apply accelerated cooling during or after rolling. Moreover, it tends to be difficult to obtain good toughness as the thickness of the steel sheet pile increases.

本発明者らは、鋼矢板のウェブの圧延を模擬した圧延条件、すなわち、圧延終了温度が９００℃以上で、かつ、圧延中または圧延後に加速冷却を適用しない条件で、板厚が２８ｍｍの鋼材を圧延しても、降伏強度が４３０〜６００Ｎ／ｍｍ^２で、かつ良好な靱性が得られる条件を調査し、本発明を完成させた。 The present inventors have developed a steel material having a sheet thickness of 28 mm under rolling conditions that simulate the rolling of a steel sheet pile web, that is, the rolling end temperature is 900 ° C. or higher and accelerated cooling is not applied during or after rolling. The present invention was completed by investigating the conditions under which the yield strength was 430 to 600 N / mm ² and good toughness was obtained even when rolled.

本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｅ）の鋼矢板を要旨とする。 The gist of the present invention is the steel sheet pile of the following (A) to (E).

（Ａ）質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１９％、Ｓｉ：０．０１〜０．６０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ：０．０５１〜０．１０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．１０％およびＮ：０．０００５〜０．００９０％、ならびに、Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜３．０％、Ｃｒ：０．０１〜１．０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｖ：０．００１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１０％およびＢ：０．０００１〜０．００５０％から選択される１種以上を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、不純物としてのＰ、ＳおよびＯが、それぞれＰ：０．０４％以下、Ｓ：０．０４％以下およびＯ：０．００５％以下である化学組成を有し、降伏強度が４３０〜６００Ｎ／ｍｍ^２である鋼材からなることを特徴とする鋼矢板。 (A) In mass%, C: 0.04 to 0.19%, Si: 0.01 to 0.60%, Mn: 0.5 to 2.0%, Nb: 0.051 to 0.10% , Sol. Al: 0.001-0.10% and N: 0.0005-0.0090%, and Cu: 0.01-2.0%, Ni: 0.01-3.0%, Cr: 0.00. 01-1.0%, Mo: 0.01-1.0%, V: 0.001-0.30%, Ti: 0.001-0.10% and B: 0.0001-0.0050% At least one selected from the group consisting of Fe and impurities, and P, S, and O as impurities are P: 0.04% or less, S: 0.04% or less, and O: 0.0. A steel sheet pile comprising a steel material having a chemical composition of 005% or less and a yield strength of 430 to 600 N / mm ² .

（Ｂ）化学組成が、下記の（１）式から求められるＰｎの値が０．２２以下を満足するものである上記（Ａ）の鋼矢板。
Ｐｎ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０−Ｎｂ／２＋５Ｂ・・・（１）
ただし、（１）式中の元素記号は各元素の鋼中含有量（質量％）を意味する。 (B) The steel sheet pile of the above (A) whose chemical composition satisfies the value of Pn calculated from the following formula (1) of 0.22 or less.
Pn = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10−Nb / 2 + 5B (1)
However, the element symbol in the formula (1) means the content (% by mass) of each element in steel.

（Ｃ）化学組成が、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０１％以下およびＲＥＭ：０．０２％以下の一方または両方を含有するものである上記（Ａ）または（Ｂ）の鋼矢板。 (C) The steel sheet pile according to (A) or (B) above, wherein the chemical composition further contains one or both of Ca: 0.01% or less and REM: 0.02% or less in terms of mass%.

（Ｄ）化学組成が、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０１％以下を含有するものである上記（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかの鋼矢板。 (D) The steel sheet pile according to any one of the above (A) to (C), wherein the chemical composition further contains, by mass%, Mg: 0.01% or less.

（Ｅ）化学組成が、さらに、質量％で、Ｓｎ：０．５０％以下を含有するものである上記（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかの鋼矢板。 (E) The steel sheet pile according to any one of the above (A) to (D), wherein the chemical composition further contains, by mass%, Sn: 0.50% or less.

本発明の鋼矢板は、降伏強度が４３０〜６００Ｎ／ｍｍ^２で、かつ良好な靱性を有するので、自立式またはタイロッド式の工法に用いる鋼矢板として好適である。本発明の鋼矢板は、特にタイロッド式矢板壁に用いる鋼矢板として好適である。本発明の鋼矢板は溶接性にも優れているため、溶接作業も容易に実施することができる。 Since the steel sheet pile of the present invention has a yield strength of 430 to 600 N / mm ² and good toughness, it is suitable as a steel sheet pile used for a self-supporting type or a tie rod type method. The steel sheet pile of the present invention is particularly suitable as a steel sheet pile used for a tie rod type sheet pile wall. Since the steel sheet pile of the present invention is excellent in weldability, welding work can be easily performed.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学組成における各元素の含有量の「％」は「質量％」を意味する。 Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, “%” of the content of each element in the chemical composition means “mass%”.

[１]鋼材の化学組成について
Ｃ：０．０４〜０．１９％
Ｃは、鋼の強度を高めるために必要な元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量は０．０４％以上とする。しかし、Ｃの含有量が０．１９％を超えると、靱性が低下しやすくなり、また、溶接割れが起こりやすくなる。よって、Ｃ含有量は０．０４〜０．１９％とする。好ましい下限は０．０５％である。好ましい上限は０．１５％であり、より好ましい上限は０．１０％である。 [1] Chemical composition of steel C: 0.04 to 0.19%
C is an element necessary for increasing the strength of steel. In order to obtain this effect, the C content is 0.04% or more. However, if the C content exceeds 0.19%, the toughness tends to be lowered and weld cracks are likely to occur. Therefore, the C content is set to 0.04 to 0.19%. A preferred lower limit is 0.05%. A preferable upper limit is 0.15%, and a more preferable upper limit is 0.10%.

Ｓｉ：０．０１〜０．６０％
Ｓｉは、脱酸作用を有する元素である。この効果を得るために、Ｓｉ含有量は０．０１％以上とする。しかし、Ｓｉの含有量が０．６０％を超えると、母材および溶接熱影響部の靱性が著しく悪化する。よって、Ｓｉ含有量は０．０１〜０．６０％とする。好ましい下限は０．０３％であり、より好ましい下限は０．０５％である。好ましい上限は０．４５％であり、より好ましい上限は０．２０％である。 Si: 0.01-0.60%
Si is an element having a deoxidizing action. In order to obtain this effect, the Si content is 0.01% or more. However, when the Si content exceeds 0.60%, the toughness of the base metal and the weld heat affected zone is significantly deteriorated. Therefore, the Si content is set to 0.01 to 0.60%. A preferred lower limit is 0.03%, and a more preferred lower limit is 0.05%. A preferable upper limit is 0.45%, and a more preferable upper limit is 0.20%.

Ｍｎ：０．５〜２．０％
Ｍｎは、鋼材の強度を高める作用を有する。この効果を得るために、Ｍｎ含有量は０．５％以上とする。しかし、その含有量が２．０％を超えると、溶接割れが起こりやすくなる。このため、Ｍｎの含有量は０．５〜２．０％とする。好ましい下限は１．０％であり、より好ましい下限は１．２％である。また、好ましい上限は１．７％、より好ましい上限は１．５％である。 Mn: 0.5 to 2.0%
Mn has the effect | action which raises the intensity | strength of steel materials. In order to obtain this effect, the Mn content is 0.5% or more. However, if the content exceeds 2.0%, weld cracks are likely to occur. For this reason, content of Mn shall be 0.5 to 2.0%. A preferred lower limit is 1.0%, and a more preferred lower limit is 1.2%. Moreover, a preferable upper limit is 1.7% and a more preferable upper limit is 1.5%.

Ｎｂ：０．０５１〜０．１０％
Ｎｂは、鋼材の強度を向上させる効果を有する。この効果を得るために、Ｎｂを０．０５１％以上含有させる。しかし、その含有量が０．１０％を超えると、母材と溶接熱影響部の靱性が悪化する。よって、Ｎｂを含有させる場合には、その含有量を０．０５１〜０．１０％とする。好ましい下限は０．０５５％である。好ましい上限は０．０８％であり、より好ましい上限は０．０７％である。 Nb: 0.051 to 0.10%
Nb has the effect of improving the strength of the steel material. In order to acquire this effect, Nb is contained 0.051% or more. However, if the content exceeds 0.10%, the toughness of the base material and the weld heat affected zone deteriorates. Therefore, when Nb is contained, the content is set to 0.051 to 0.10%. A preferred lower limit is 0.055%. A preferable upper limit is 0.08%, and a more preferable upper limit is 0.07%.

ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．１０％
Ａｌは、脱酸作用を有する元素である。この効果を得るために、ｓｏｌ．Ａｌ（「酸可溶Ａｌ」）として０．００１％以上含有させる。しかし、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．１０％を超えると、溶接熱影響部の靱性が悪化する場合がある。よって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１〜０．１０％とする。好ましい下限は０．００３％である。好ましい上限は０．０５０％であり、より好ましい上限は０．０３０％である。 sol. Al: 0.001 to 0.10%
Al is an element having a deoxidizing action. In order to obtain this effect, sol. Al (“acid-soluble Al”) is contained in an amount of 0.001% or more. However, sol. If the Al content exceeds 0.10%, the toughness of the weld heat affected zone may deteriorate. Therefore, sol. The Al content is 0.001 to 0.10%. A preferred lower limit is 0.003%. A preferable upper limit is 0.050%, and a more preferable upper limit is 0.030%.

Ｎ：０．０００５〜０．００９０％
Ｎは、Ｔｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖとともに析出物を形成し、母材および溶接熱影響部の靱性を改善するのに有効な元素である。これらの効果を得るために、Ｎを０．０００５％以上含有させる。しかし、その含有量が０．００９０％を超えると、母材および溶接熱影響部の靱性が悪化する。よって、Ｎ含有量は０．０００５〜０．００９０％とする。好ましい下限は０．００２％である。好ましい上限は０．００６％である。 N: 0.0005 to 0.0090%
N is an element that forms precipitates together with Ti, B, Nb, Al, and V, and is effective in improving the toughness of the base material and the weld heat affected zone. In order to obtain these effects, 0.0005% or more of N is contained. However, if the content exceeds 0.0090%, the toughness of the base metal and the weld heat affected zone deteriorates. Therefore, the N content is set to 0.0005 to 0.0090%. A preferred lower limit is 0.002%. A preferable upper limit is 0.006%.

本発明の鋼矢板は、上記の各元素を基本成分とし、さらに、強度、靱性を向上させるために、Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜３．０％、Ｃｒ：０．０１〜１．０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｖ：０．００１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１０％およびＢ：０．０００１〜０．００５０％から選択される１種以上を含有する化学組成を有する。 The steel sheet pile of the present invention comprises the above-mentioned elements as basic components, and in order to further improve the strength and toughness, Cu: 0.01 to 2.0%, Ni: 0.01 to 3.0%, Cr : 0.01-1.0%, Mo: 0.01-1.0%, V: 0.001-0.30%, Ti: 0.001-0.10% and B: 0.0001-0 It has a chemical composition containing one or more selected from 0050%.

Ｃｕ：０．０１〜２．０％
Ｃｕは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素である。この効果は、Ｃｕを０．０１％以上含有させた場合に得られる。しかし、Ｃｕ含有量が２．０％を超えると、鋼材の表面性状および靱性が悪化し、溶接割れが起こりやすくなる。よって、Ｃｕを含有させる場合の含有量は０．０１〜２．０％以下とする。好ましい下限は０．１％である。好ましい上限は０．５０％以下である。 Cu: 0.01 to 2.0%
Cu is an element effective for improving the strength of the steel material. This effect is obtained when 0.01% or more of Cu is contained. However, if the Cu content exceeds 2.0%, the surface properties and toughness of the steel material are deteriorated, and weld cracks are likely to occur. Therefore, the content when Cu is contained is set to 0.01 to 2.0% or less. A preferred lower limit is 0.1%. A preferable upper limit is 0.50% or less.

Ｎｉ：０．０１〜３．０％
Ｎｉは、鋼材の強度および靱性を向上させるのに有効な元素である。この効果は、Ｎｉを０．０１％以上含有させた場合に得られる。しかし、Ｎｉ含有量が３．０％を超えると、鋼材の表面性状が悪化することがある。よって、Ｎｉを含有させる場合には、その含有量を０．０１〜３．０％とする。好ましい下限は０．１％である。好ましい上限は１．０％、より好ましい上限は０．５０％である。 Ni: 0.01-3.0%
Ni is an element effective for improving the strength and toughness of a steel material. This effect is obtained when 0.01% or more of Ni is contained. However, when the Ni content exceeds 3.0%, the surface properties of the steel material may be deteriorated. Therefore, when Ni is contained, the content is set to 0.01 to 3.0%. A preferred lower limit is 0.1%. A preferable upper limit is 1.0%, and a more preferable upper limit is 0.50%.

Ｃｒ：０．０１〜１．０％
Ｃｒは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素である。この効果は、Ｃｒを０．０１％以上含有させた場合に得られる。しかし、Ｃｒ含有量が１．０％を超えると、溶接割れが起こりやすくなる。よって、Ｃｒを含有させる場合には、その含有量を０．０１〜１．０％とする。好ましい下限は０．１％である。好ましい上限は０．５０％である。 Cr: 0.01 to 1.0%
Cr is an element effective for improving the strength of a steel material. This effect is obtained when Cr is contained by 0.01% or more. However, if the Cr content exceeds 1.0%, weld cracks are likely to occur. Therefore, when Cr is contained, the content is set to 0.01 to 1.0%. A preferred lower limit is 0.1%. A preferable upper limit is 0.50%.

Ｍｏ：０．０１〜１．０％
Ｍｏは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素である。この効果は、Ｍｏを０．０１％以上含有させた場合に得られる。しかし、Ｍｏ含有量が１．０％を超えると、溶接割れが起こりやすくなる。よって、Ｍｏを含有させる場合には、その含有量を０．０１〜１．０％とする。好ましい下限は０．１％である。好ましい上限は０．５０％である。 Mo: 0.01 to 1.0%
Mo is an element effective for improving the strength of the steel material. This effect is obtained when 0.01% or more of Mo is contained. However, if the Mo content exceeds 1.0%, weld cracks are likely to occur. Therefore, when Mo is contained, the content is set to 0.01 to 1.0%. A preferred lower limit is 0.1%. A preferable upper limit is 0.50%.

Ｖ：０．００１〜０．３０％
Ｖは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素である。この効果は、Ｖを０．００１％以上含有させた場合に得られる。しかし、Ｖ含有量が０．３０％を超えると靱性が悪化するおそれがある。よって、Ｖを含有させる場合には、その含有量を０．００１〜０．３０％とする。好ましい下限は０．０１％であり、より好ましい下限は０．０４％である。好ましい上限は０．１５％である。 V: 0.001 to 0.30%
V is an element effective for improving the strength of the steel material. This effect is obtained when V is contained by 0.001% or more. However, if the V content exceeds 0.30%, the toughness may deteriorate. Therefore, when V is contained, the content is made 0.001 to 0.30%. A preferred lower limit is 0.01%, and a more preferred lower limit is 0.04%. A preferable upper limit is 0.15%.

Ｔｉ：０．００１〜０．１０％
Ｔｉは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素であり、また、Ｎとともに析出物（ＴｉＮ）を形成し、溶接熱影響部の靱性を改善するのに有効な元素である。この効果は、Ｔｉを０．００１％以上含有させた場合に得られる。また、固溶Ｎ量を調整して、Ｂ（ボロン）の働きを制御する効果もある。しかし、その含有量が０．１０％を超えると、母材と溶接熱影響部の靱性が悪化する。よって、Ｔｉ含有量は０．００１〜０．１０％とする。好ましい下限は０．００５％である。好ましい上限は０．０２５％であり、より好ましい上限は０．０２０％であり、さらに好ましい上限は０．０１４％である。 Ti: 0.001 to 0.10%
Ti is an element effective for improving the strength of the steel material, and is an element effective for forming a precipitate (TiN) together with N and improving the toughness of the weld heat affected zone. This effect is obtained when 0.001% or more of Ti is contained. In addition, there is an effect of controlling the function of B (boron) by adjusting the amount of solute N. However, if the content exceeds 0.10%, the toughness of the base material and the weld heat affected zone deteriorates. Therefore, the Ti content is 0.001 to 0.10%. A preferred lower limit is 0.005%. A preferable upper limit is 0.025%, a more preferable upper limit is 0.020%, and a further preferable upper limit is 0.014%.

Ｂ：０．０００１〜０．００５０％
Ｂは、鋼材の強度を向上させるのに有効な元素である。また、Ｎとともに析出物（ＢＮ）を形成し、母材、溶接熱影響部の靱性を改善する効果もある。これらの効果は、Ｂを０．０００１％以上含有させた場合に得られる。しかし、Ｂの含有量が０．００５０％を超えると、溶接割れが起こりやすくなる。よって、Ｂを含有させる場合には、その含有量を０．０００１〜０．００５０％とする。好ましい下限は０．０００５％である。好ましい上限は０．００２５％であり、より好ましい上限は０．００２０％である。 B: 0.0001 to 0.0050%
B is an element effective for improving the strength of the steel material. Further, precipitates (BN) are formed together with N, and there is an effect of improving the toughness of the base material and the weld heat affected zone. These effects are obtained when B is contained in an amount of 0.0001% or more. However, if the content of B exceeds 0.0050%, weld cracking is likely to occur. Therefore, when it contains B, the content shall be 0.0001 to 0.0050%. A preferred lower limit is 0.0005%. A preferable upper limit is 0.0025%, and a more preferable upper limit is 0.0020%.

なお、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、ＴｉおよびＢから選択される２種以上を含有させる場合には、その合計含有量を３．０％以下とすることが好ましい。合計含有量は２．０％以下とするのがより好ましい。 In addition, when 2 or more types selected from Cu, Ni, Cr, Mo, V, Ti, and B are contained, the total content is preferably set to 3.0% or less. The total content is more preferably 2.0% or less.

本発明の鋼矢板は、上記の化学組成を有し、残部はＦｅおよび不純物からなるものである。不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料その他の要因により混入する成分を意味する。ただし、Ｐ、ＳおよびＯは、不純物としての含有量が高いと、鋼の特性を顕著に悪化させる可能性がある。よって、これらの元素については、その含有量を下記の範囲に制限する必要がある。 The steel sheet pile of the present invention has the above-mentioned chemical composition, and the balance consists of Fe and impurities. An impurity means the component mixed by raw materials and other factors, such as an ore and a scrap, when manufacturing steel materials industrially. However, if the content of P, S and O as impurities is high, there is a possibility that the properties of the steel will be remarkably deteriorated. Therefore, it is necessary to limit the content of these elements to the following ranges.

Ｐ：０．０４％以下
Ｐは、鋼材中に不純物として不可避的に存在し、靱性を悪化させる元素である。そのため、Ｐ含有量は０．０４％以下とする必要がある。好ましい上限は０．０２％である。より好ましい上限は０．０１２％である。 P: 0.04% or less P is an element that inevitably exists as an impurity in steel materials and deteriorates toughness. Therefore, the P content needs to be 0.04% or less. A preferable upper limit is 0.02%. A more preferred upper limit is 0.012%.

Ｓ：０．０４％以下
Ｓは、鋼材中に不純物として不可避的に存在し、靱性に有害な元素である。そのため、Ｓ含有量は０．０４％以下とする必要がある。好ましい上限は０．０１％であり、より好ましい上限は０．００７％であり、さらに好ましい上限は０．００４％である。 S: 0.04% or less S is an element that inevitably exists as an impurity in steel and is harmful to toughness. Therefore, the S content needs to be 0.04% or less. A preferred upper limit is 0.01%, a more preferred upper limit is 0.007%, and a more preferred upper limit is 0.004%.

Ｏ：０．００５％以下
Ｏ（酸素）は、鋼材中に不純物として不可避的に存在し、母材靱性に悪影響を及ぼす元素である。そのため、Ｏ含有量は０．００５％以下とする必要がある。好ましい上限は０．００３％であり、より好ましい上限は０．００２％である。 O: 0.005% or less O (oxygen) is an element that inevitably exists as an impurity in the steel material and adversely affects the toughness of the base material. Therefore, the O content needs to be 0.005% or less. A preferable upper limit is 0.003%, and a more preferable upper limit is 0.002%.

なお、鋼材には、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、ＲＥＭ、ＭｇおよびＳｎから選択される一種以上の元素を含有させてもよい。それぞれの元素を含有させる場合の含有量の範囲と限定理由は下記のとおりである。
Ｃａ：０．０１％以下
ＲＥＭ：０．０２％以下
ＣａおよびＲＥＭは、硫化物（特にＭｎＳ）の形態を制御し、靱性を向上させるのに有効な元素である。この効果を得るために、ＣａおよびＲＥＭの一方または両方を含有させてもよい。ただし、含有量が過剰な場合、ＣａおよびＲＥＭを含む介在物が粗大となる。粗大化した介在物がクラスター化すると、鋼の清浄度を害し、溶接性にも悪影響を及ぼすことがある。よって、Ｃａを含有させる場合には、その含有量は０．０１％以下とし、ＲＥＭを含有させる場合には、その含有量は０．０２％以下とする。上記の効果は、Ｃａは０．０００５％以上、ＲＥＭは０．００１％以上含有させた場合に顕著となる。Ｃａ含有量は、溶接性の観点から０．００６％以下にすることが好ましい。 Note that the steel material may contain one or more elements selected from Ca, REM, Mg, and Sn instead of part of Fe. The range of content and the reason for limitation when each element is contained are as follows.
Ca: 0.01% or less REM: 0.02% or less Ca and REM are effective elements for controlling the form of sulfide (particularly MnS) and improving toughness. In order to obtain this effect, one or both of Ca and REM may be contained. However, when the content is excessive, inclusions containing Ca and REM become coarse. When the coarse inclusions are clustered, the cleanliness of the steel is impaired and the weldability may be adversely affected. Therefore, when Ca is contained, the content is 0.01% or less, and when REM is contained, the content is 0.02% or less. The above effect becomes remarkable when Ca is contained in an amount of 0.0005% or more and REM is contained in an amount of 0.001% or more. The Ca content is preferably 0.006% or less from the viewpoint of weldability.

なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素の総称であり、これらの元素から選択される１種以上を含有させることができる。ＲＥＭの含有量は上記元素の合計量を意味する。 Note that REM is a general term for a total of 17 elements of Sc, Y, and lanthanoid, and can contain one or more selected from these elements. The content of REM means the total amount of the above elements.

Ｍｇ：０．０１％以下
Ｍｇは、微細に分散した酸化物を形成し、溶接熱影響部のオーステナイト粒径の粗大化を抑制して低温靭性を向上させる効果を発揮する。この効果を得るためにＭｇを含有させてもよい。ただし、Ｍｇ含有量が０．０１％を超えると、粗大な酸化物を生成して靭性を劣化させることがある。このため、Ｍｇを含有させる場合には、その含有量は０．０１％以下とする。上記の効果は、Ｍｇを０．０００５％以上含有させた場合に顕著となる。 Mg: 0.01% or less Mg forms an oxide that is finely dispersed, and exhibits an effect of improving low temperature toughness by suppressing coarsening of the austenite grain size in the weld heat affected zone. In order to obtain this effect, Mg may be contained. However, if the Mg content exceeds 0.01%, a coarse oxide may be generated to deteriorate toughness. For this reason, when it contains Mg, the content shall be 0.01% or less. The above effect becomes significant when Mg is contained in an amount of 0.0005% or more.

Ｓｎ：０．５０％以下
Ｓｎは、Ｓｎ^２＋となって溶解し、腐食を抑制する作用を有する。これは、Ｓｎ^２＋が腐食促進作用を有するＦｅ^３＋を速やかに還元するからである。Ｓｎはまた、鋼のアノード溶解反応を抑制し耐食性を向上させる作用も有する。これらの効果を得るためにＳｎを含有させてもよい。ただし、Ｓｎ含有量が０．５０％を超えると、これらの効果は飽和する。よって、Ｓｎを含有させる場合には、その含有量を０．５０％以下とする。上記の効果は、Ｓｎを０．０３％以上含有させた場合に顕著となる。好ましい下限は０．０５％である。好ましい上限は０．３０％である。 Sn: 0.50% or less Sn has a function of suppressing corrosion by dissolving as Sn ²⁺ . This is because Sn ²⁺ rapidly reduces Fe ³⁺ having a corrosion promoting action. Sn also has the effect of suppressing the anodic dissolution reaction of steel and improving the corrosion resistance. In order to obtain these effects, Sn may be included. However, when the Sn content exceeds 0.50%, these effects are saturated. Therefore, when it contains Sn, the content shall be 0.50% or less. The above effect becomes remarkable when Sn is contained by 0.03% or more. A preferred lower limit is 0.05%. A preferable upper limit is 0.30%.

Ｐｎ：０．２２以下
鋼材中の各元素をそれぞれ規定するだけでは、鋼矢板のウェブの圧延を模擬した圧延条件（圧延終了温度が９００℃以上で、かつ、圧延中または圧延後に加速冷却を適用しない条件）で板厚が２８ｍｍの鋼材を圧延した場合に、降伏強度が４３０〜６００Ｎ／ｍｍ^２で、かつ良好な靱性を有する鋼矢板を得ることができないことがある。そのため、本発明者らは、種々の化学組成を有する鋼材を上記の圧延条件で圧延する実験を数多く実施した結果、下記（１）式から求められるＰｎを０．２２以下にした場合に、機械的特性が安定することを見出した。Ｐｎは、０．１８以下とすることがより好ましく、０．１６以下とすることがさらに好ましく、０．１４以下とすることが一層好ましい。
Ｐｎ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０−Ｎｂ／２＋５Ｂ・・・（１）
ただし、（１）式中の元素記号は各元素の鋼中含有量（質量％）を意味する。 Pn: 0.22 or less Rolling conditions that simulate the rolling of a steel sheet pile web (rolling end temperature is 900 ° C. or higher and accelerated cooling is applied during or after rolling) by simply defining each element in the steel material When a steel material having a sheet thickness of 28 mm is rolled under the above conditions, a steel sheet pile having a yield strength of 430 to 600 N / mm ² and good toughness may not be obtained. Therefore, the present inventors have conducted many experiments for rolling steel materials having various chemical compositions under the above rolling conditions, and as a result, when Pn obtained from the following equation (1) is 0.22 or less, It was found that the physical characteristics are stable. Pn is more preferably 0.18 or less, further preferably 0.16 or less, and further preferably 0.14 or less.
Pn = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10−Nb / 2 + 5B (1)
However, the element symbol in the formula (1) means the content (% by mass) of each element in steel.

[２]製造条件について
上記[１]で説明した化学組成を有する鋼片または鋼塊を用いて、加熱、圧延を行うことで鋼矢板を製造することができる。各工程の好ましい条件を以下に示す。 [2] Production conditions A steel sheet pile can be produced by heating and rolling using a steel slab or steel ingot having the chemical composition described in [1] above. Preferred conditions for each step are shown below.

圧延前の加熱温度は、鋼材の熱間圧延を容易に行うため、１０００℃以上とすることが好ましい。この温度で圧延前の加熱を行えば、炭窒化物の固溶が促進するなどの効果が得られ、強度および靱性が向上する。加熱温度は、１２００℃以上とするのがより好ましい。ただし、加熱温度が高すぎると、オーステナイト結晶粒が粗大化して靱性が劣化することがある。したがって、加熱温度は１３５０℃以下とするのが好ましい。 The heating temperature before rolling is preferably 1000 ° C. or higher in order to easily perform hot rolling of the steel material. If heating before rolling is performed at this temperature, effects such as promotion of solid solution of carbonitride are obtained, and strength and toughness are improved. The heating temperature is more preferably 1200 ° C. or higher. However, if the heating temperature is too high, the austenite crystal grains may become coarse and the toughness may deteriorate. Therefore, the heating temperature is preferably 1350 ° C. or lower.

圧延は、９００℃以下の温度域における合計圧下率が１０％以下となる条件で行うことが好ましい。これにより、圧延荷重を小さくすることができ、良好な形状を確保することが容易になる。９００℃以下の温度域における合計圧下率は５％以下とするのがより好ましい。ここで、「９００℃以下の温度域における合計圧下率」とは、｛（９００℃に達した時点の厚さ）−（圧延仕上厚さ）｝／（９００℃に達した時点の厚さ）×１００（％）を意味する。 The rolling is preferably performed under the condition that the total rolling reduction in a temperature range of 900 ° C. or less is 10% or less. Thereby, a rolling load can be made small and it becomes easy to ensure a favorable shape. The total rolling reduction in the temperature range of 900 ° C. or less is more preferably 5% or less. Here, “the total rolling reduction in a temperature range of 900 ° C. or less” is {(thickness when reaching 900 ° C.) − (Rolling thickness)} / (thickness when reaching 900 ° C.) X100 (%) is meant.

さらに、圧延仕上温度は、７００℃以上とすることが好ましい。これにより、良好な形状がより確実に得られる。好ましい下限は７５０℃であり、より好ましい下限は８００℃である。 Furthermore, the rolling finishing temperature is preferably 700 ° C. or higher. Thereby, a good shape can be obtained more reliably. A preferred lower limit is 750 ° C., and a more preferred lower limit is 800 ° C.

上記各温度は、被圧延材の代表位置（例えば中央部）における表面温度を意味する。 Each said temperature means the surface temperature in the representative position (for example, center part) of a to-be-rolled material.

圧延中、圧延後の加速冷却を適用することにより、強度および靱性を改善できる場合があるが、変形が懸念されるため加速冷却は特に必要とされない。ただし、本発明の実施において、圧延中の圧延設備の冷却水が鋼材にかかる場合もある。また、圧延後は放冷することが好ましいが、本発明の実施において、冷却床においてスプレー水が鋼材にかかる場合もある。これらの水による冷却による鋼矢板の特性への影響はほとんどない。 In some cases, strength and toughness can be improved by applying accelerated cooling after rolling during rolling, but accelerated cooling is not particularly required because deformation is a concern. However, in implementation of this invention, the cooling water of the rolling equipment in rolling may be applied to steel materials. Moreover, although it is preferable to cool after rolling, in the implementation of the present invention, spray water may be applied to the steel material in the cooling bed. There is almost no influence on the characteristics of the steel sheet pile by cooling with water.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

表１に示す化学組成を有する厚さ１４０ｍｍの鋼片を、１２５０℃に加熱し、加熱後にその温度で１時間保持し、熱間圧延して、鋼板を作製した。熱間圧延において、圧延仕上温度を表２に示す。また、仕上板厚は２８ｍｍとし、圧延後は放冷した。この製造方法は実際の鋼矢板の製造を模擬したものである。 A steel piece having a chemical composition shown in Table 1 and having a thickness of 140 mm was heated to 1250 ° C., held at that temperature for 1 hour after heating, and hot-rolled to produce a steel plate. Table 2 shows the rolling finishing temperature in the hot rolling. The finished plate thickness was 28 mm, and the plate was allowed to cool after rolling. This production method simulates the production of an actual steel sheet pile.

得られた各鋼板について、常温で引張試験およびシャルピー衝撃試験を行った。また、合わせて組織観察も行った。それぞれの試験は、下記の通りに行った。各試験結果を表２に記載した。 About each obtained steel plate, the tension test and the Charpy impact test were done at normal temperature. In addition, the structure was also observed. Each test was performed as follows. The test results are shown in Table 2.

＜引張試験＞
板厚中央部から、試験片の軸が圧延方向に対して平行になるように採取した丸棒引張試験片（平行部の直径：８．５ｍｍ、標点距離：４２．５ｍｍ）を用いて、室温で引張試験を実施し、降伏強度（ＹＳ。０．２％耐力とした）、引張強度（ＴＳ）を求めた。ＹＳは４３０ＭＰａ以上であることを、ＴＳは５１０〜７５０ＭＰａであることを目標とする。 <Tensile test>
Using a round bar tensile test specimen (diameter of parallel part: 8.5 mm, gauge distance: 42.5 mm) collected so that the axis of the specimen is parallel to the rolling direction from the center of the plate thickness, A tensile test was carried out at room temperature to determine yield strength (YS, 0.2% proof stress) and tensile strength (TS). The target is that YS is 430 MPa or more, and TS is 510 to 750 MPa.

＜シャルピー衝撃試験＞
板厚中央部から、試験片の長辺が圧延方向に対して平行になるように採取したＶノッチ試験片（ＪＩＳＺ２２４２−２００５）を用いてシャルピー衝撃試験を実施し、ｖＥ０（０℃での吸収エネルギー。試験片３本の平均値）を求めた。ｖＥ０は１００Ｊ以上であることを目標とする。 <Charpy impact test>
A Charpy impact test was performed using a V-notch test piece (JIS Z 2242-2005) taken from the center of the plate thickness so that the long side of the test piece was parallel to the rolling direction, and vE0 (at 0 ° C). (The average value of three test pieces). The target is that vE0 is 100 J or more.

＜組織観察＞
ミクロ組織観察は、圧延方向と板厚方向を含む面を鏡面研磨し、ナイタールで腐食して試料を作製し、光学顕微鏡を用いて、板厚方向中央部を倍率５００倍で５視野観察した。得られた組織については、画像処理により組織を解析した。 <Tissue observation>
In the microstructure observation, the surface including the rolling direction and the plate thickness direction was mirror-polished, and a sample was prepared by corroding with nital, and the central portion in the plate thickness direction was observed with five fields of view at 500 times magnification using an optical microscope. The obtained tissue was analyzed by image processing.

表２に示すように、試験Ｎｏ．１〜６および１０〜１３（いずれも本発明例）はいずれも、ＹＳが４３０ＭＰａ以上であり、ｖＥ０が１００Ｊ以上であり、フェライト面積率が８０％以上であった。本発明例のうち、Ｎｏ．６は、Ｐｎがやや高いため、ｖＥ０が１１４Ｊと、他の本発明例よりも低い水準にとどまった。また、Ｎｏ．９は、請求項１に係る化学組成を満足するが、（１）式から求められるＰｎを満足しない。このため、この鋼材からなる鋼矢板は、ＹＳが４３０ＭＰａ以上であるので、タイロッド式鋼矢壁に用いることができる。しかし、ｖＥ０が３７Ｊと低いので、低温度下での使用が難しい。この原因は、ミクロ組織中のフェライト面積率が低いためであると考えられる。 As shown in Table 2, test no. In each of 1-6 and 10-13 (all examples of the present invention), YS was 430 MPa or more, vE0 was 100 J or more, and the ferrite area ratio was 80% or more. Among the examples of the present invention, no. No. 6 had a slightly higher Pn, so vE0 was 114 J, which was lower than other examples of the present invention. No. 9 satisfies the chemical composition according to claim 1, but does not satisfy Pn obtained from the equation (1). For this reason, since the steel sheet pile made of this steel material has a YS of 430 MPa or more, it can be used for a tie rod type steel arrow wall. However, since vE0 is as low as 37 J, it is difficult to use at low temperatures. This is probably because the ferrite area ratio in the microstructure is low.

Ｎｂ量が本発明で規定される条件を満足しない試験Ｎｏ．７および８（いずれも比較例）は、ＹＳが４３０ＭＰａ未満であった。特に、Ｐｎが本発明で規定される条件を満足しない試験Ｎｏ．８は、ｖＥ０が４０Ｊと低くなった。 Test No. in which the Nb amount does not satisfy the conditions defined in the present invention. 7 and 8 (both were comparative examples) had a YS of less than 430 MPa. In particular, Test No. Pn does not satisfy the conditions defined in the present invention. 8, vE0 was as low as 40J.

Claims

質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１９％、Ｓｉ：０．０１〜０．６０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｎｂ：０．０５１〜０．１０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．１０％およびＮ：０．０００５〜０．００９０％、ならびに、
Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜３．０％、Ｃｒ：０．０１〜１．０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｖ：０．００１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１０％およびＢ：０．０００１〜０．００５０％から選択される１種以上を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、
不純物としてのＰ、ＳおよびＯが、それぞれＰ：０．０４％以下、Ｓ：０．０４％以下およびＯ：０．００５％以下である化学組成を有し、
降伏強度が４３０〜６００Ｎ／ｍｍ^２である鋼材からなることを特徴とする鋼矢板。 In mass%, C: 0.04 to 0.19%, Si: 0.01 to 0.60%, Mn: 0.5 to 2.0%, Nb: 0.051 to 0.10%, sol. Al: 0.001-0.10% and N: 0.0005-0.0090%, and
Cu: 0.01-2.0%, Ni: 0.01-3.0%, Cr: 0.01-1.0%, Mo: 0.01-1.0%, V: 0.001- Containing one or more selected from 0.30%, Ti: 0.001 to 0.10% and B: 0.0001 to 0.0050%, the balance consisting of Fe and impurities,
P, S and O as impurities have a chemical composition in which P: 0.04% or less, S: 0.04% or less, and O: 0.005% or less,
A steel sheet pile comprising a steel material having a yield strength of 430 to 600 N / mm ² .

化学組成が、下記の（１）式から求められるＰｎの値が０．２２以下を満足するものであることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板。
Ｐｎ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０−Ｎｂ／２＋５Ｂ・・・（１）
ただし、（１）式中の元素記号は各元素の鋼中含有量（質量％）を意味する。 The steel sheet pile according to claim 1, wherein the chemical composition satisfies a value of Pn calculated from the following formula (1) of 0.22 or less.
Pn = C + Si / 30 + Mn / 20 + Cu / 20 + Ni / 60 + Cr / 20 + Mo / 15 + V / 10−Nb / 2 + 5B (1)
However, the element symbol in the formula (1) means the content (% by mass) of each element in steel.

化学組成が、さらに、質量％で、Ｃａ：０．０１％以下およびＲＥＭ：０．０２％以下の一方または両方を含有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼矢板。 The steel sheet pile according to claim 1 or 2, wherein the chemical composition further contains one or both of Ca: 0.01% or less and REM: 0.02% or less in mass%. .

化学組成が、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０１％以下を含有するものであることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の鋼矢板。 The steel sheet pile according to any one of claims 1 to 3, wherein the chemical composition further contains Mg: 0.01% or less in terms of mass%.

化学組成が、さらに、質量％で、Ｓｎ：０．５０％以下を含有するものであることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の鋼矢板。 The steel sheet pile according to any one of claims 1 to 4, wherein the chemical composition further contains Sn: 0.50% or less in mass%.