厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法技术

提供同时确保表面的韧性和钢板内部的强度、韧性的技术。一种厚壁高韧性高张力钢板，从具有特定的成分组成且在表面凝固时的冷却速度为1℃/s以下的条件下铸造的钢原料制造，钢板表面的韧性(vE－40)为70J以上，板厚为100mm以上。

Thick wall, high toughness and high strength steel plate and manufacturing method thereof

Provides techniques to ensure both surface toughness and strength and toughness inside the steel plate. A thick wall with high toughness and high tension steel plate, from having a specific composition and cooling rate on the surface of solidification is 1 DEG C below /s under the condition of casting steel material manufacture, the surface of the steel plate toughness (vE - 40) is more than 70J, the thickness is more than 100mm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法
本专利技术涉及用于建筑、桥梁、造船、海洋结构物、建筑工业机械、容器(tank)、管道(penstock)等钢制结构物的厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法。本专利技术尤其涉及钢板表面的韧性和钢板内部的强度、韧性优异的厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法。此外，本钢板是板厚为100mm以上、且屈服强度为620MPa以上的钢板。
技术介绍
在建筑、桥梁、造船、海洋结构物、建筑工业机械、容器、管道等各领域使用钢材的情况下，通常，对钢材进行焊接以成为所期望的形状。近年来，钢结构物的大型化显著发展，所使用的钢材的高强度化和厚壁化显著推进。即使想要制造板厚100mm以上的厚壁且高强度、并且板厚中心部的强度、韧性优异的钢板，也会因为板厚中心部的冷却速度降低，而导致容易形成铁素体等强度比较低的组织。因此，为了抑制这样的组织的生成，需要添加大量的合金元素。尤其是，为了满足厚壁材料(板厚100mm以上的厚壁钢板)的板厚中心部的强度和韧性，在淬火时使板厚中心部形成贝氏体或贝氏体和马氏体的混合组织是重要的。为此，需要大量添加Mn、Ni、Cr、Mo等合金元素。另外，在钢板表面，与板厚中心部相比冷却速度较快从而形成韧性低的马氏体组织。因此，在板厚100mm以上的高强度钢板中，难以同时确保表面的韧性和钢板内部的强度、韧性。作为记载了与本专利相关联的钢板的文献，例如存在如下2件非专利文献。在非专利文献1中，具有关于板厚210mm的材料的记载，在非专利文献2中，具有关于板厚180mm的材料的记载。现有技术文献非专利文献非专利文献1：新日铁技报，348(1993)，10-16非专利文献2：日本钢管技报，107(1985)，21-30
技术实现思路
在上述非专利文献中，记载了板厚中心部的强度、韧性良好的内容。然而，没有关于钢板表面的韧性(夏比冲击特性)的记述。这样的厚壁材料通常通过淬火回火工艺制造，但考虑到在冷却速度比板厚中心部快的钢板表面会形成马氏体组织从而导致钢板表面的韧性(夏比冲击特性)降低的情况，在上述非专利文献中并未记载制造也稳定地满足钢板表面的韧性的钢板的内容。本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供一种同时确保表面的韧性和钢板内部的强度、韧性的、厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法。本申请专利技术人为了解决上述课题，以屈服强度620MPa以上且板厚100mm以上的厚钢板为对象，对用于同时确保钢板表面的韧性和板厚中心部的强度及韧性的微观组织控制因素进行了深入研究，得到以下见解。1.在作为原料的钢原料凝固时的冷却速度超过1℃/s的情况下，微观偏析的形成与凝固反应相竞争。其结果是，微观偏析得以减少。在制造大型的钢原料的情况下，上述钢原料凝固时的冷却速度降低至1℃/s以下，结果是，微观偏析变得显著。即使在这样的情况下，为了在淬火时成为马氏体组织的钢板表面得到良好的韧性，在降低P含量的基础上减少凝固时的微观偏析也是重要的。另外，通过使凝固时的初晶为δ相、且使γ相生成开始时的δ相的比率为30％以上，微观偏析会减少从而韧性提高。需要说明的是，作为上述比率的单位的％是指体积％。2.为了在热加工后的冷却时，在与钢板表面相比冷却速度显著变低的板厚中心部得到良好的强度、韧性，恰当地选定钢组成(成分组成)、使得即使在低的冷却速度下也能够使微观组织成为马氏体及/或贝氏体组织是重要的。为此，需要恰当地选定合金成分，尤其是需要将碳当量(Ceq)设为0.65％以上。另外，除了恰当的成分设计之外，基于热加工及热处理进行的组织的改善也是重要的。3.为了改善韧性，原γ粒径的微细化是有效的。对于热处理后的原γ粒径的微细化，热处理前的原γ粒径的微细化、即热加工完成时的原γ粒径的微细化是重要的。为此，恰当的热加工条件及轧制条件的选定是重要的。本专利技术是对上述见解进一步加以研究而完成的，提供以下的技术。[1]一种厚壁高韧性高强度钢板，以质量％计，含有C：0.08～0.20％、Si：0.40％以下、Mn：0.5～5.0％、P：0.010％以下、S：0.0050％以下、Cr：3.0％以下、Ni：0.1～5.0％、Al：0.010～0.080％、N：0.0070％以下、O：0.0025％以下，满足(1)式及(2)式的关系，余量为Fe及不可避免的杂质，钢板表面的韧性(vE-40)为70J以上，所述厚壁高韧性高强度钢板的板厚为100mm以上。CeqIIW＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5≥0.65(1)(CL-C)/CL×100≥30(2)在此，CL由下式定义。CL＝0.2-(-0.1×(0.2-Si)-0.03×(1.1-Mn)-0.12×(0.2-Cu)-0.11×(3-Ni)+0.025×(1.2-Cr)+0.1×(0.5-Mo)+0.2×(0.04-V)-0.05×(0.06-Al))(3)其中，在上述式中元素符号为各合金成分的含量(质量％)，在不含有的情况下设为0。[2]根据[1]所述的厚壁高韧性高强度钢板，其特征在于，以质量％计，还含有选自Cu：0.50％以下、Mo：1.50％以下、V：0.400％以下、Nb：0.100％以下、Ti：0.005％～0.020％中的1种或2种以上。[3]根据[1]或[2]所述的厚壁高韧性高强度钢板，其特征在于，以质量％计，还含有选自Mg：0.0001～0.0050％、Ta：0.01～0.20％、Zr：0.005～0.1％、Y：0.001～0.01％、B：0.0030％以下、Ca：0.0005～0.0050％、REM：0.0005～0.0100％中的1种或2种。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的厚壁高韧性高强度钢板，其特征在于，屈服强度为620MPa以上。[5]根据[1]～[4]中任一项所述的厚壁高韧性高强度钢板，其特征在于，板厚中心的板厚方向上的断面收缩率为40％以上。[6]一种厚壁高韧性高强度钢板的制造方法，其为制造[1]～[5]中任一项所述的厚壁高韧性高强度钢板的方法，其特征在于，对于钢原料，加热至1200～1350℃，进行将累计压下量设为25％以上的热锻，加热至Ac3点以上1200℃以下，进行将累计压下量设为40％以上的热轧，放置冷却，再加热至Ac3点以上1050℃以下，从Ac3点以上的温度急冷至350℃以下或Ar3点以下中的较低一方的温度，在450～700℃的温度下进行回火。[7]一种厚壁高韧性高强度钢板的制造方法，其为制造[1]～[5]中任一项所述的厚壁高韧性高强度钢板的方法，其特征在于，对于钢原料，加热至1200～1350℃，进行将累计压下量设为25％以上的热锻，加热至Ac3点以上1200℃以下，进行将累计压下量设为40％以上的热轧，从Ar3点℃以上的温度急冷至350℃以下或Ar3点以下中的较低一方的温度，在450℃～700℃的温度下进行回火。[8]一种厚壁高韧性高强度钢板的制造方法，其为制造[1]～[5]中任一项所述的厚壁高韧性高强度钢板的方法，其特征在于，对于钢原料，加热至1200～1350℃，进行将累计压下量设为40％以上的初轧，加热至Ac3点以上1200℃以下，进行将累计压下量设为40％以上的热轧，放置冷却，再加热至Ac3点以上1050℃以下，从Ac3点以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚壁高韧性高强度钢板，以质量％计，含有C：0.08～0.20％、Si：0.40％以下、Mn:0.5～5.0％、P:0.010％以下、S:0.0050％以下、Cr:3.0％以下、Ni:0.1～5.0％、Al：0.010～0.080％、N：0.0070％以下、O：0.0025％以下，满足(1)式及(2)式的关系，余量为Fe及不可避免的杂质，钢板表面的韧性即vE－40为70J以上，所述厚壁高韧性高强度钢板的板厚为100mm以上，Ceq

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.16 JP 2015-0066701.一种厚壁高韧性高强度钢板，以质量％计，含有C：0.08～0.20％、Si：0.40％以下、Mn:0.5～5.0％、P:0.010％以下、S:0.0050％以下、Cr:3.0％以下、Ni:0.1～5.0％、Al：0.010～0.080％、N：0.0070％以下、O：0.0025％以下，满足(1)式及(2)式的关系，余量为Fe及不可避免的杂质，钢板表面的韧性即vE－40为70J以上，所述厚壁高韧性高强度钢板的板厚为100mm以上，CeqIIW＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5≥0.65(1)(CL－C)/CL×100≥30(2)在此，CL由下式定义，CL＝0.2－(－0.1×(0.2－Si)－0.03×(1.1－Mn)－0.12×(0.2－Cu)－0.11×(3－Ni)+0.025×(1.2－Cr)+0.1×(0.5－Mo)+0.2×(0.04－V)－0.05×(0.06－Al))(3)其中，在上述式中元素符号为各合金成分的以质量％计的含量，在不含有的情况下设为0。2.根据权利要求1所述的厚壁高韧性高强度钢板，其特征在于，以质量％计，还含有选自Cu：0.50％以下、Mo：1.50％以下、V：0.400％以下、Nb:0.100％以下、Ti：0.005％～0.020％中的1种或2种以上。3.根据权利要求1或2所述的厚壁高韧性高强度钢板，其特征在于，以质量％计，还含有选自Mg：0.0001～0.0050％、Ta：0.01～0.20％、Zr：0.005～0.1％、Y：0.001～0.01％、B：0.0030％以下、Ca：0.0005～0.0050％、REM：0.0005～0.0100％中的1种或2种。4.根据权利要求1～3中任一项所述的厚壁高韧性高强度钢板，其特征在于，屈服强度为620MPa以上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的厚壁高...

【专利技术属性】
技术研发人员：木津谷茂树，一宫克行，长谷和邦，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP