厚壁高韌性高張力鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可用于建筑、橋梁、造船、海洋構(gòu)造物、建筑與工業(yè)用機(jī)械、罐、閘門(mén)等 鋼制構(gòu)造物的強(qiáng)度、韌性及焊接性?xún)?yōu)異的厚壁高韌性高張力鋼板及其制造方法。優(yōu)選涉及 板厚100謹(jǐn)以上且屈服強(qiáng)度為620MPa以上的鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，鋼構(gòu)造物的大型化顯著發(fā)展，并且使用的鋼材的高強(qiáng)度化、厚壁化也顯著 發(fā)展。通常對(duì)利用鑄錠法制成的大型鋼錠進(jìn)行初乳，之后對(duì)得到的初乳鋼坯進(jìn)行熱乳，由此 制造板厚100mm以上的厚壁的鋼板。但是，該鑄錠 -初乳工藝必須將熱頂（hot top)部的 濃厚偏析部和鋼錠底部的負(fù)偏析部切下扔掉，因此成品率降低、制造成本上升，工期延長(zhǎng)。
[0003] 另一方面，在使用連續(xù)鑄造鋼坯作為原材料的工藝中，雖沒(méi)有上述擔(dān)憂(yōu)，但由于連 續(xù)鑄造鋼坯的厚度比鑄錠鋼坯小，因此直到產(chǎn)品厚度的壓下率小，在鋼材高強(qiáng)度化、厚壁化 時(shí)，為了確保必要的特性而添加的合金元素量增加，出現(xiàn)由中心偏析引起的中心疏松、因大 型化所致的內(nèi)部質(zhì)量劣化的問(wèn)題。
[0004] 為了解決該問(wèn)題，以往，以在由連續(xù)鑄造鋼坯制造極厚鋼板的過(guò)程中對(duì)中心疏松 進(jìn)行壓接來(lái)改善中心偏析部的特性為目的，提出了如下技術(shù)。
[0005] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了如下技術(shù)：通過(guò)加大連續(xù)鑄造鋼坯的熱乳時(shí)的乳制形狀 比，對(duì)中心疏松進(jìn)行壓接。專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中記載了如下技術(shù)：在制造連續(xù)鑄造鋼坯時(shí)，通過(guò) 在連續(xù)鑄造機(jī)中使用輥或平砧來(lái)進(jìn)行加工，從而對(duì)連續(xù)鑄造鋼坯的中心疏松進(jìn)行壓接。
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載了如下技術(shù)：由連續(xù)鑄造鋼坯制造累積壓下率為70%以下的厚 壁鋼板時(shí)，通過(guò)在熱乳前進(jìn)行鍛造加工來(lái)實(shí)現(xiàn)中心疏松的壓接。專(zhuān)利文獻(xiàn)4中記載了如下 技術(shù)：利用總壓下率35~67%的鍛造和厚板乳制由連續(xù)鑄造鋼坯制造極厚鋼板時(shí)，在鍛造 前將原材料的板厚中心部在1200°C以上的溫度保持20小時(shí)以上，使鍛造的壓下率為16% 以上，從而不僅中心疏松消失，而且減輕中心偏析，實(shí)現(xiàn)耐回火脆化特性的改善。
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5中記載了如下技術(shù)：對(duì)連續(xù)鑄造鋼坯實(shí)施十字鍛造后，進(jìn)行熱乳，由此 改善中心疏松和中心偏析。專(zhuān)利文獻(xiàn)6中記載了一種涉及拉伸強(qiáng)度為588MPa以上的厚鋼 板的制造方法的技術(shù)，即，將連續(xù)鑄造鋼坯在1200°C以上的溫度保持20小時(shí)以上，使鍛造 的壓下率為17%以上，厚板乳制在包括鍛造的總壓下率在23~50%的范圍進(jìn)行，在厚板乳 制后進(jìn)行2次淬火處理，由此不僅中心疏松消失，而且減輕中心偏析帶。
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)7中記載了一種涉及焊接性和板厚方向的延展性?xún)?yōu)異的厚鋼板的制造 方法的技術(shù)，即，將具有特定成分的連續(xù)鑄造鋼坯再加熱至1100 °C~1350°C后，使1000 °C 以上的應(yīng)變速度為0. 05~3/秒、累積壓下量為15%以上。
[0009] 先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)昭55-114404號(hào)公報(bào)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)昭61-273201號(hào)公報(bào)
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本專(zhuān)利3333619號(hào)公報(bào)
[0014] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2002-194431號(hào)公報(bào)
[0015] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2000-263103號(hào)公報(bào)
[0016] 專(zhuān)利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2006-111918號(hào)公報(bào)
[0017] 專(zhuān)利文獻(xiàn)7:日本特開(kāi)2010-106298號(hào)公報(bào)
[0018] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0019]非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1:鐵與鋼，vol. 66 (1980)，No. 2, P201-210

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 然而，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，為了得到內(nèi)部質(zhì)量良好的鋼板，需要反復(fù) 進(jìn)行乳制形狀比高的乳制。這會(huì)成為超出乳制機(jī)的設(shè)備規(guī)格上限的范圍，產(chǎn)生制造上的限 制。
[0021] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2的技術(shù)存在改造連續(xù)鑄造設(shè)備的大規(guī)模設(shè)備投資成為必需的課 題，實(shí)施例中的鋼板強(qiáng)度也不明確。專(zhuān)利文獻(xiàn)3~7的技術(shù)對(duì)降低中心疏松、改善中心偏析 有效。然而，就實(shí)施例中的鋼板強(qiáng)度而言，屈服強(qiáng)度均小于620MPa。在屈服強(qiáng)度為620MPa 以上的厚壁鋼板中，因強(qiáng)度上升而導(dǎo)致韌性降低。另外，為了即使在因板厚擴(kuò)大而使冷卻速 度降低的板厚中心部也確保強(qiáng)度，必須增加合金添加量。在制造這樣的合金添加量多的厚 壁鋼板時(shí)，由于變形阻力增大而導(dǎo)致難以充分壓接中心疏松且在加工后也容易殘留。因此， 板厚中心部的伸長(zhǎng)率和韌性可能不充分。這樣，尚未確定使用現(xiàn)有的設(shè)備能制造屈服強(qiáng)度 為620MPa以上的厚壁高韌性高張力鋼板及其制造方法。
[0022] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種板厚中心部的強(qiáng)度?韌性?xún)?yōu)異的鋼板及其制造 方法，所述鋼板是合金元素的添加量多、屈服強(qiáng)度為620MPa以上的厚壁高韌性高張力鋼 板。作為對(duì)象的板厚為100mm以上。
[0023] 本發(fā)明人等為了解決上述課題，以屈服強(qiáng)度為620MPa以上、板厚為100mm以上的 厚鋼板為對(duì)象，對(duì)于板厚中心部的強(qiáng)度、韌性與微觀組織的關(guān)系及實(shí)現(xiàn)該微觀組織的制造 條件進(jìn)行了深入研究。本發(fā)明是以所得到的見(jiàn)解為基礎(chǔ)進(jìn)一步加以研究而作出的，即，本發(fā) 明包括如下技術(shù)方案，
[0024] 1.一種板厚100mm以上的厚壁尚初性尚張力鋼板，在遍及板厚方向的整個(gè)區(qū)域 的微觀組織的平均原奧氏體粒徑為50 ym以下，馬氏體和/或貝氏體組織以面積分率計(jì)為 80%以上。
[0025] 2.根據(jù)1記載的厚壁高韌性高張力鋼板，其中，屈服強(qiáng)度為620MPa以上。
[0026] 3.根據(jù)1或2記載的厚壁高韌性高張力鋼板，其特征在于，鋼板的板厚方向拉伸試 驗(yàn)中的斷裂后的斷面收縮（reduction of area)為25%以上。
[0027] 4.一種板厚100mm以上的厚壁尚初性尚張力鋼板的制造方法，所述板厚100mm以 上的厚壁高韌性高張力鋼板，在遍及板厚方向的整個(gè)區(qū)域的微觀組織的平均原奧氏體粒徑 為50 ym以下，馬氏體和/或貝氏體組織以面積分率計(jì)為80%以上，
[0028] 所述制造方法的特征在于，將連續(xù)鑄造鋼坯加熱至1200°C~1350°C后，在1000°C 以上進(jìn)行以應(yīng)變速度為3/秒以下、累積壓下量為15%以上的熱加工，其后，進(jìn)行熱乳、淬火 回火，
[0029] 所述連續(xù)鑄造鋼坯以質(zhì)量％計(jì)，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%，滿(mǎn)足（1)式的關(guān) 系，并且剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)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，將未含有的金屬元素設(shè)為0,進(jìn)行計(jì)算，含量以質(zhì)量％ 計(jì)。
[0032] 5.根據(jù)4記載的厚壁高韌性高張力鋼板的制造方法，其中，屈服強(qiáng)度為620MPa以 上。
[0033] 6.根據(jù)4或5記載的厚壁高韌性高張力鋼板的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％ 計(jì)，進(jìn)一步含有Cu :0. 50%以下、Mo : 1.00%以下、V :0. 200%以下中的1種或2種以上。
[0034] 7.根據(jù)4~6中任一項(xiàng)記載的厚壁高韌性高張力鋼板的制造方法，其特征在于，以 質(zhì)量％計(jì)，進(jìn)一步含有Ca :0? 0005~0? 0050%、REM :0? 0005~0? 0050%中1種或2種。
[0035] 8.根據(jù)4~7中任一項(xiàng)記載的厚壁高韌性高張力鋼板的制造方法，其特征在于， 將連續(xù)鑄造鋼坯加熱至1200°C~1350°C，進(jìn)行1000°C以上時(shí)的應(yīng)變速度為3/秒以下且累 積壓下量為15%以上的熱加工，之后進(jìn)行放冷，再次加熱至Ac3點(diǎn)~1200°C后，進(jìn)行包含至 少2次以上的每1道次的壓下率為4%以上的道次的熱乳后，放冷，加熱至Ac3點(diǎn)~1050°C 后，快速冷卻至350°C以下，其后，在450°C~700°C進(jìn)行回火。
[0036] 9.根據(jù)8記載的厚壁高韌性高張力鋼板的制造方法，其特征在于，在熱加工前將 連續(xù)鑄造鋼坯的寬度方向壓下100mm以上，之后進(jìn)行應(yīng)變速度為3/秒以下且累積壓下量為 15%以上的熱加工。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，可得到一種厚鋼板及其制造方法，所述厚鋼板為板厚中心部的內(nèi)部 質(zhì)量?jī)?yōu)異的板厚為100mm以上的厚鋼板，具有屈服強(qiáng)度為620MPa以上的強(qiáng)度，并且韌性也 優(yōu)異，非常有助于鋼構(gòu)造物的大型化、鋼構(gòu)造物的安全性提尚、成品率的提尚、制造工期的 縮短，在產(chǎn)業(yè)上具有顯著效果。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0039][微觀組織]
[0040] 本發(fā)明中，對(duì)于板厚100mm以上的厚壁鋼板，為了屈服強(qiáng)度為620MPa以上且確保 優(yōu)異的韌性，需要使微觀組織在遍及板厚方向的整個(gè)區(qū)域平均原奧氏體粒徑為50 ym以 下、馬氏體和/或貝氏體組織以面積分率計(jì)為80%以上。馬氏體和/或貝氏體組織的剩余 部分的組織沒(méi)有特別規(guī)定。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明中的平均原奧氏體粒徑是指位于板厚中央位 置的原奧氏體的平均粒徑。
[0041][成分組成]
[0042] 在說(shuō)明中，各元素的含量全部以質(zhì)量％計(jì)。
[0043] C :0? 080~0? 200%
[0044] C是用以廉價(jià)獲得構(gòu)造用鋼所要求的強(qiáng)度的元素，為了得到該效果，需要添加 0. 080%以上。另一方面，如果含有量超過(guò)0.200%，則使母材及焊接部的韌性顯著劣化，因 此將上限設(shè)為0.200%。優(yōu)選為0.080 %~0. 140%。
[0045]