热轧钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种适合作为管线管中所使用的螺旋钢管或电缝钢管的原材料的低 屈服比高强度热轧钢板及其制造方法。特别是，可防止造管后的屈服强度的降低，同时屈服 比低且可稳定保证优异的低温韧性。
【背景技术】
[0002] 目前，在将钢板卷为螺旋状来造管的螺旋钢管由于可有效地制造大直径的钢管， 因此，近年来广泛用作输送原油、天然气的管线管用途。特别是在长距离输送的管道中，要 求提高输送效率并进行高压化，另外，有时油井及气井大多存在于寒冷地区，经由寒冷地区 的情况较多。因此，所使用的管线管要求高强度化、高韧性化。此外，从抗压曲性、抗震性的 观点考虑，要求管线管为低屈服比。螺旋钢管的管长度方向的屈服比几乎不因造管而发生 变化，与作为原材料的热轧钢板的屈服比基本一致。因此，为了降低螺旋钢管制的管线管的 屈服比，需要降低作为原材料的热轧钢板的屈服比。
[0003] 针对这样的要求，例如，在专利文献1中记载了一种低温韧性优异且低屈服比高 张力管线管用热轧钢板的制造方法。在专利文献1所记载的技术中，将钢坯加热到1180? 1300°C后，在粗轧结束温度950?1050°C、精轧结束温度760?800°C的条件下进行热轧， 以5?20°C /秒的冷却速度冷却，在达到670°C时开始自然冷却并保持5?20秒钟，接着， 以20°C /秒以上的冷却速度冷却，在500°C以下的温度下卷绕，制成了热轧钢板，所述钢坯 以重量％计含有C :0. 03?0. 12%、Si :0. 50%以下、Mn :1. 70%以下、Al :0. 070%以下，还 含有Nb :0. 01?0. 05%、V :0. 01?0. 02%、Ti :0. 01?0. 20%中的至少1种。根据专利 文献1中所记载的技术，可以制造出拉伸强度60kg/mm2以上（590MPa以上）、屈服比为85% 以下、具有断口转变温度为_60°C以下的高韧性的热轧钢板。
[0004] 另外，在专利文献2中记载了一种高强度低屈服比管用热轧钢板的制造方法。专 利文献2所记载的技术是如下的热轧钢板的制造方法，该方法包括：将钢加热到1000? 1300°C，在750?950°C的范围结束热轧，以冷却速度10?50°C /秒冷却至卷取温度，在 480?600°C的范围进行卷取，所述钢含有C :0· 02?0· 12%、Si :0· 1?L 5%、Mn :2· 0% 以下、Al :0.01?0. 10%，还含有Mo+Cr:0. 1?1.5%。根据专利文献2所记载的技术，可 不进行从奥氏体温度区域开始的骤冷而得到以铁素体为主体、以面积比例计具有1?20% 的马氏体、屈服比为85%以下且造管后的屈服强度减少量较小的热轧钢板。
[0005] 另外，在专利文献3中记载了一种低温韧性优异的低屈服比电缝钢管的制造方 法。在专利文献3所记载的技术中，对板坯进行热轧，以5°C /秒以上的冷却速度冷却至 500?650°C后进行卷取，在该温度范围使其滞留10分钟以上后，冷却至低于500°C的温度， 制成热轧钢板，对该热轧钢板进行造管而制成电缝钢管，所述板坯的组成如下：以质量％计 含有 C :0· 01 ?0· 09%、Si :0· 50% 以下、Mn :2· 5% 以下、Al :0· 01 ?0· 10%、Nb :0· 005 ? 0. 10%，还含有Mo :0.5%以下、Cu :0.5%以下、Ni :0.5%以下、Cr :0.5%以下中的1种或2 种以上，使得Mneq满足2.0以上，所述Mneq是此、5丨、？、0、附^〇的含量关系式。根据专 利文献3所记载的技术，可以制造出具有以贝氏体铁素体为主相、且包含3%以上的马氏体 和根据需要为1 %以上的残留奥氏体的组织，断口转变温度为_50°C以下、低温韧性优异且 具有高塑性变形吸收能力的电缝钢管。
[0006] 另外，在专利文献4中记载了一种低屈服比高韧性厚钢板。在专利文献4中所记载 的技术中，对板坯实施热轧，然后在精轧温度-50°C以内开始加速冷却，以5?50°C /秒的 平均冷却速度水冷至400?150°C，然后进行自然冷却，由此可以得到具有平均粒径为10? 50 y m的铁素体和分散有1?20面积％的岛状马氏体的贝氏体的混合组织的低屈服比且高 韧性的厚钢板，所述热轧优选加热到950?1300°C、将（Ar3相变点+100°C )?（Ar3相变 点+150°C )的温度范围的压下率设为10%以上、将精轧温度设为800?700°C，所述板坯的 组成如下：含有 C :0· 03 ?0· 15%、Si :1· 0% 以下、Mn :1. 0 ?2· 0%、A1 :0· 005 ?0· 060%、 Ti :0· 008?0· 030%、N :0· 0020?0· 010%、O :0· 010%以下。需要说明的是，没有提及岛 状马氏体的形状（棒状、块状：后述）。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开昭63-227715号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开平10-176239号公报
[0011] 专利文献3 :日本特开2006-299413号公报
[0012] 专利文献4 :日本特开2010-59472号公报
【发明内容】
[0013] 发明要解决的课题
[0014] 然而，对于专利文献1所记载的技术而言，由于自然冷却前后、特别是自然冷却后 的冷却速度较大，因此，需要迅速且恰当地控制冷却速度、冷却停止温度等，特别是存在为 了制造厚的热轧钢板而需要大规模的冷却设备等这样的问题。另外，按照专利文献1所记 载的技术而得到的热轧钢板还存在具有以软质的多边形铁素体为主的组织，从而难以获得 所期望的高强度这样的问题。
[0015] 另外，对于专利文献2所记载的技术而言，依然可看到造管后的屈服强度的降低， 从而存在产生无法满足最近的钢管强度的增加要求的情况这样的问题。
[0016] 另外，对于专利文献3所记载的技术而言，存在达不到可稳定地保证断口转变温 度vTrs (为最近的寒冷地区规格）为_80°C以下这样的优异的低温韧性这样的问题。
[0017] 另外，对于利用专利文献4所记载的技术得到的厚钢板而言，只能保证断口转变 温度vTrs最高为-30?-41°C左右的韧性，存在无法应对最近的需要进一步提高韧性的要 求这样的问题。
[0018] 另外，近年来，基于高效地输送原油等的要求，要求高强度且较厚的钢管用原材 料。但是，存在如下问题：为了高强度化而增大合金元素量、以及不得不随着增加壁厚而在 热轧钢板制造工序中进行骤冷处理。热轧钢板由于以高速在有限的长度的水冷带中输送而 卷成线圈状，因此板厚越厚越需要强的冷却。因此，存在钢板的表面硬度提高到必要以上这 样的问题。
[0019] 特别是在例如制造板厚达IOmm以上的厚热轧钢板的情况下，由于在精轧时使板 以100?250mpm这样的高速通过，因此也使板同样地以高速通过精轧后的冷却带。因此， 板厚越是增加，越是进行具有大的传热系数的冷却。因此，存在下述问题：热轧钢板的表面 硬度提高到必要以上，与板厚内部相比，热轧钢板表面硬化，并且显示不均匀分布的情况增 多。这样的硬度不均匀的分布还会产生带来钢管特性不均的问题。
[0020] 本发明的目的在于提供一种低温韧性优异的低屈服比高强度热轧钢板，该热轧钢 板可解决上述现有技术的问题，不用实施复杂的热处理，并且不进行大规模的设备改造，适 合用作钢管用原材料、特别是螺旋钢管用途，可防止螺旋造管后的强度降低。特别是，本发 明的目的在于提供一种板厚8mm以上（更优选为IOmm以上）且50mm以下（更优选为25mm 以下）的低温韧性优异的低屈服比高强度热轧钢板。这里所说的"高强度"是指与轧制方 向成30度的方向的屈服强度为480MPa以上、板宽方向的拉伸强度为600MPa以上的情况， 另外，"低温韧性优异"是指夏比冲击试验的断口转变温度vTrs为-80°C以下的情况，另外， "低屈服比"是指表示为连续屈服型的应力应变曲线时屈服比为85%以下的情况。另外，"钢 板"包括钢板及钢带。
[0021] 解决问题的方法
[0022] 为了实现上述目的，本发明人等对与影响造管后的钢管强度、以及钢管韧性的各 种要因进行了深入研宄。其结果发现，造管导致的强度的降低是由压缩应力所作用的管内 面侧的包辛格效应导致的屈服强度的降低和拉伸应力所作用的管外面侧的屈服伸长的消 失所引起的。
[0023] 因此，本发明人等进行了进一步的研宄，结果想到，通过使钢板的组织为以微细的 贝氏体铁素体为主相、并且在该贝氏体铁素体中微细地分散有硬质的块状马氏体的组织， 可以制成能够防止造管后、特别是螺旋造管后的强度降低，同时具有85%以下的屈服比，进 而还兼备优异韧性的钢管。这样一来，通过形成这样的组织使作为钢管原材料的钢板的加 工硬化能力提高，因此利用造管时管外面侧的加工硬化可得到充分的强度提高，从而可抑 制造管后、特别是螺旋造管后的强度降低，此外，通过使块状马氏体微细地分散，韧性显著 提高。此外，本发明人等还发现，为了通过防止钢板表面硬度的不均匀上升而使成形后的管 形状优异，从而具有均匀变形能，控制表层的贝氏体铁素体的板条间距是特别有效的。
[0024] 本发明是基于上述发现并进一步研宄而完成的。即，本发明的主旨如下。
[0025] (1) 一种热轧钢板，其具有如下的组成：
[0026] 以质量 ％计，含有 C :0· 03 ?0· 10%、Si :0· 01 ?0· 50%、Mn :1· 4 ?2. 2%、P : 0· 025 % 以下、S :0· 005 % 以下、Al :0· 005 ?0· 10 %、Nb :0· 02 ?0· 10 %、Ti :0· 001 ? 0· 030%、M〇 :0· 01 ?0· 50%、Cr :0· 01 ?0· 50%、Ni :0· 01 ?0· 50%，余量由 Fe 及不可避 免的杂质构成，
[0027] 并且，所述热轧钢板具有如下的组织：
[0028] 表层由贝氏体铁素体相构成、或者由贝氏体铁素体相和回火马氏体相构成，所述 贝氏体铁素体相的板条间距为〇· 2?L 6 μ m，
[0029] 内层以贝氏体铁素