[发明专利]焊接热影响部的韧性优异的钢材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁、高层建筑物和船舶等所使用的钢材，特别是涉及在焊接时受到热影响的部位(以下称为“焊接热影响部”或“HAZ”。)的韧性优异的钢材的制造方法。

背景技术

用于桥梁、高层建筑物和船舶等的钢材所要求的特性，近年来日益严格，要求其有格外良好的韧性。这些钢材一般多通过焊接接合，但在焊接接头部之中，特别是HAZ存在焊接时受到热影响而韧性容易劣化这样的问题。该韧性劣化随着焊接时的热能输入量越大而越发显著呈现，其原因被认为是，若焊接时的热能输入量变大，则HAZ的冷却速度减缓，淬火性降低而生成粗大的岛状马氏体。因此，为了改善HAZ的韧性，认为极力抑制焊接时的热能输入量即可。但是其另一方面是，要提高焊接作业效率，则期望采用例如气电焊、电渣焊、潜弧焊等焊接热能输入量在50kJ/mm以上的大热能输入量焊接法。

因此，本申请人在专利文献1～3中提出有一种在采用大热能输入量焊接法时抑制HAZ韧性劣化的钢材。这些钢材具有的特征在于，含有REM的氧化物和/或CaO、及ZrO₂，作为构成晶内铁素体相变的核的氧化物。上述氧化物在钢液中以液状存在，因此微细分散在钢中。另外上述氧化物热稳定，例如即使长时间曝露在1400℃水平的高温下也不会固溶消失，因此大大有助于HAZ韧性的提高。

作为使微细氧化物均一分散在钢中的方法，例如已知有专利文献4的技术。在该技术中，在溶解氧量为20～60ppm(0.002～0.006％)的范围的钢液中添加Zr，其后添加氧源物质，以氧浓度换算计为50～200ppm(0.005～0.02％)，进行冷却，由此使二次脱氧产物晶化。但是考虑若在添加Zr后再使氧富集，则会生成粗大的Zr氧化物(ZrO₂)

另一方面，作为不会使巨大夹杂物、簇状夹杂物生成而对钢液进行脱氧，防止由夹杂物引起的缺陷发生的技术，提出有专利文献5、6。但是在这些公报中，并未着眼于氧化物的大小与HAZ韧性的关系。

专利文献1：特开2007-100213号公报

专利文献2：特开2007-247004号公报

专利文献3：特开2007-247005号公报

专利文献4：特开平3-287711号公报

专利文献5：特开平9-287015号公报

专利文献6：特开2003-13132号公报

发明内容

本发明着眼于上述这种情况而做，其目的在于，提供一种特别是在进行热能输入量为50kJ/mm以上的大热能输入量焊接时HAZ韧性也优异的钢材的制造方法。

能够解决上述课题的本发明的制造方法，是制造如下钢材的方法，该钢材含有C：0.02～0.15％(质量％的意思。以下成分同。)、Si：0.5％以下(不包括0％)、Mn：2.5％以下(不包括0％)、P：0.03％以下(不包括0％)、S：0.02％以下(不包括0％)、Al：0.05％以下(不包括0％)、Ti：0.005～0.10％、Zr：0.0005～0.050％、REM：0.0003～0.015％、Ca：0.0003～0.010％、N：0.010％以下(不包括0％)、O：0.0005～0.010％，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，其中，具有如下几个要点：将添加Zr前的钢液中的溶解氧量Q_Of调整到0.0005～0.01质量％的范围，其后添加Zr时，添加所述溶解氧量Q_Of和Zr添加量Q_Zr满足下式(1)的量的Zr。

logQ_Zr+2logQ_Of≤-7.50    …(1)

上述钢材，作为其他元素也可以还含有如下等：

[1]Cu：2％以下(不包括0％)和/或Ni：3.5％以下(不包括0％)、

[2]Cr：3％以下(不包括0％)和/或Mo：1％以下(不包括0％)、

[3]Nb：0.25％以下(不包括0％)和/或V：0.1％以下(不包括0％)、

[4]B：0.005％以下(不包括0％)。

由上述制造方法获得的本发明的钢材，优选：

(a)所述钢材含有含Zr、REM和Ca的氧化物；

(b)测定所述钢材中包含的全部氧化物的组成并换算成单独氧化物时，以平均组成计，满足ZrO₂：5～50％、REM的氧化物(若以符号M表示REM则为M₂O₃)：5～50％、CaO：50％以下(不包括0％)，并且，