厚壁高韧性高张力钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可用于建筑、桥梁、造船、海洋构造物、建筑与工业用机械、罐、闸门等 钢制构造物的强度、韧性及焊接性优异的厚壁高韧性高张力钢板及其制造方法。优选涉及 板厚100謹以上且屈服强度为620MPa以上的钢板。
【背景技术】
[0002] 近年来，钢构造物的大型化显著发展，并且使用的钢材的高强度化、厚壁化也显著 发展。通常对利用铸锭法制成的大型钢锭进行初乳，之后对得到的初乳钢坯进行热乳，由此 制造板厚100mm以上的厚壁的钢板。但是，该铸锭 -初乳工艺必须将热顶（hot top)部的 浓厚偏析部和钢锭底部的负偏析部切下扔掉，因此成品率降低、制造成本上升，工期延长。
[0003] 另一方面，在使用连续铸造钢坯作为原材料的工艺中，虽没有上述担忧，但由于连 续铸造钢坯的厚度比铸锭钢坯小，因此直到产品厚度的压下率小，在钢材高强度化、厚壁化 时，为了确保必要的特性而添加的合金元素量增加，出现由中心偏析引起的中心疏松、因大 型化所致的内部质量劣化的问题。
[0004] 为了解决该问题，以往，以在由连续铸造钢坯制造极厚钢板的过程中对中心疏松 进行压接来改善中心偏析部的特性为目的，提出了如下技术。
[0005] 非专利文献1中记载了如下技术：通过加大连续铸造钢坯的热乳时的乳制形状 比，对中心疏松进行压接。专利文献1、2中记载了如下技术：在制造连续铸造钢坯时，通过 在连续铸造机中使用辊或平砧来进行加工，从而对连续铸造钢坯的中心疏松进行压接。
[0006] 专利文献3中记载了如下技术：由连续铸造钢坯制造累积压下率为70%以下的厚 壁钢板时，通过在热乳前进行锻造加工来实现中心疏松的压接。专利文献4中记载了如下 技术：利用总压下率35~67%的锻造和厚板乳制由连续铸造钢坯制造极厚钢板时，在锻造 前将原材料的板厚中心部在1200°C以上的温度保持20小时以上，使锻造的压下率为16% 以上，从而不仅中心疏松消失，而且减轻中心偏析，实现耐回火脆化特性的改善。
[0007] 专利文献5中记载了如下技术：对连续铸造钢坯实施十字锻造后，进行热乳，由此 改善中心疏松和中心偏析。专利文献6中记载了一种涉及拉伸强度为588MPa以上的厚钢 板的制造方法的技术，即，将连续铸造钢坯在1200°C以上的温度保持20小时以上，使锻造 的压下率为17%以上，厚板乳制在包括锻造的总压下率在23~50%的范围进行，在厚板乳 制后进行2次淬火处理，由此不仅中心疏松消失，而且减轻中心偏析带。
[0008] 专利文献7中记载了一种涉及焊接性和板厚方向的延展性优异的厚钢板的制造 方法的技术，即，将具有特定成分的连续铸造钢坯再加热至1100 °C~1350°C后，使1000 °C 以上的应变速度为0. 05~3/秒、累积压下量为15%以上。
[0009] 先行技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开昭55-114404号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开昭61-273201号公报
[0013] 专利文献3:日本专利3333619号公报
[0014] 专利文献4:日本特开2002-194431号公报
[0015] 专利文献5:日本特开2000-263103号公报
[0016] 专利文献6:日本特开2006-111918号公报
[0017] 专利文献7:日本特开2010-106298号公报
[0018] 非专利文献
[0019]非专利文献 1:铁与钢，vol. 66 (1980)，No. 2, P201-210
【发明内容】
[0020] 然而，在非专利文献1所记载的技术中，为了得到内部质量良好的钢板，需要反复 进行乳制形状比高的乳制。这会成为超出乳制机的设备规格上限的范围，产生制造上的限 制。
[0021] 专利文献1和2的技术存在改造连续铸造设备的大规模设备投资成为必需的课 题，实施例中的钢板强度也不明确。专利文献3~7的技术对降低中心疏松、改善中心偏析 有效。然而，就实施例中的钢板强度而言，屈服强度均小于620MPa。在屈服强度为620MPa 以上的厚壁钢板中，因强度上升而导致韧性降低。另外，为了即使在因板厚扩大而使冷却速 度降低的板厚中心部也确保强度，必须增加合金添加量。在制造这样的合金添加量多的厚 壁钢板时，由于变形阻力增大而导致难以充分压接中心疏松且在加工后也容易残留。因此， 板厚中心部的伸长率和韧性可能不充分。这样，尚未确定使用现有的设备能制造屈服强度 为620MPa以上的厚壁高韧性高张力钢板及其制造方法。
[0022] 因此，本发明的目的在于提供一种板厚中心部的强度?韧性优异的钢板及其制造 方法，所述钢板是合金元素的添加量多、屈服强度为620MPa以上的厚壁高韧性高张力钢 板。作为对象的板厚为100mm以上。
[0023] 本发明人等为了解决上述课题，以屈服强度为620MPa以上、板厚为100mm以上的 厚钢板为对象，对于板厚中心部的强度、韧性与微观组织的关系及实现该微观组织的制造 条件进行了深入研究。本发明是以所得到的见解为基础进一步加以研究而作出的，即，本发 明包括如下技术方案，
[0024] 1.一种板厚100mm以上的厚壁尚初性尚张力钢板，在遍及板厚方向的整个区域 的微观组织的平均原奥氏体粒径为50 ym以下，马氏体和/或贝氏体组织以面积分率计为 80%以上。
[0025] 2.根据1记载的厚壁高韧性高张力钢板，其中，屈服强度为620MPa以上。
[0026] 3.根据1或2记载的厚壁高韧性高张力钢板，其特征在于，钢板的板厚方向拉伸试 验中的断裂后的断面收缩（reduction of area)为25%以上。
[0027] 4.一种板厚100mm以上的厚壁尚初性尚张力钢板的制造方法，所述板厚100mm以 上的厚壁高韧性高张力钢板，在遍及板厚方向的整个区域的微观组织的平均原奥氏体粒径 为50 ym以下，马氏体和/或贝氏体组织以面积分率计为80%以上，
[0028] 所述制造方法的特征在于，将连续铸造钢坯加热至1200°C~1350°C后，在1000°C 以上进行以应变速度为3/秒以下、累积压下量为15%以上的热加工，其后，进行热乳、淬火 回火，
[0029] 所述连续铸造钢坯以质量％计，C:0. 08~0.20%、Si :0. 40%以下、Mn:0. 5~ 5. 0%、P :0? 015%以下、S :0? 0050%以下、Cr :3. 0%以下、Ni :5. 0%以下、Ti :0? 005%~ 0? 020%、A1 :0? 010~0? 080%、N :0? 0070%以下、B :0? 0003~0? 0030%，满足（1)式的关 系，并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
[0030] CeqIIW= C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5 ^0.57 ? ? ? (1)
[0031] 式中，各合金元素表示含量，将未含有的金属元素设为0,进行计算，含量以质量％ 计。
[0032] 5.根据4记载的厚壁高韧性高张力钢板的制造方法，其中，屈服强度为620MPa以 上。
[0033] 6.根据4或5记载的厚壁高韧性高张力钢板的制造方法，其特征在于，以质量％ 计，进一步含有Cu :0. 50%以下、Mo : 1.00%以下、V :0. 200%以下中的1种或2种以上。
[0034] 7.根据4~6中任一项记载的厚壁高韧性高张力钢板的制造方法，其特征在于，以 质量％计，进一步含有Ca :0? 0005~0? 0050%、REM :0? 0005~0? 0050%中1种或2种。
[0035] 8.根据4~7中任一项记载的厚壁高韧性高张力钢板的制造方法，其特征在于， 将连续铸造钢坯加热至1200°C~1350°C，进行1000°C以上时的应变速度为3/秒以下且累 积压下量为15%以上的热加工，之后进行放冷，再次加热至Ac3点~1200°C后，进行包含至 少2次以上的每1道次的压下率为4%以上的道次的热乳后，放冷，加热至Ac3点~1050°C 后，快速冷却至350°C以下，其后，在450°C~700°C进行回火。
[0036] 9.根据8记载的厚壁高韧性高张力钢板的制造方法，其特征在于，在热加工前将 连续铸造钢坯的宽度方向压下100mm以上，之后进行应变速度为3/秒以下且累积压下量为 15%以上的热加工。
[0037] 根据本发明，可得到一种厚钢板及其制造方法，所述厚钢板为板厚中心部的内部 质量优异的板厚为100mm以上的厚钢板，具有屈服强度为620MPa以上的强度，并且韧性也 优异，非常有助于钢构造物的大型化、钢构造物的安全性提尚、成品率的提尚、制造工期的 缩短，在产业上具有显著效果。
【具体实施方式】
[0038] 以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
[0039][微观组织]
[0040] 本发明中，对于板厚100mm以上的厚壁钢板，为了屈服强度为620MPa以上且确保 优异的韧性，需要使微观组织在遍及板厚方向的整个区域平均原奥氏体粒径为50 ym以 下、马氏体和/或贝氏体组织以面积分率计为80%以上。马氏体和/或贝氏体组织的剩余 部分的组织没有特别规定。应予说明，本发明中的平均原奥氏体粒径是指位于板厚中央位 置的原奥氏体的平均粒径。
[0041][成分组成]
[0042] 在说明中，各元素的含量全部以质量％计。
[0043] C :0? 080~0? 200%
[0044] C是用以廉价获得构造用钢所要求的强度的元素，为了得到该效果，需要添加 0. 080%以上。另一方面，如果含有量超过0.200%，则使母材及焊接部的韧性显著劣化，因 此将上限设为0.200%。优选为0.080 %~0. 140%。
[0045]