本发明专利技术的目的在于提供板厚为70mm以上且脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板及其制造方法。一种板厚70mm以上的脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板，其具有以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％和N：0.0050％以下、由下述式(1)定义的Ceq为0.36以上且0.40以下、且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，并且具有板厚中央的轧制面中的(211)面集聚度为1.2以上、钢板表面的轧制面中的(200)面集聚度为1.7以上的织构，板厚1/4位置处的夏比断口转变温度vTrs为‑40℃以下，钢板表面处的夏比断口转变温度vTrs为‑80℃以下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板及其制造方法
本专利技术涉及船舶、海洋结构物、低温储存罐、建筑/土木结构物等大型结构物中使用的、板厚70mm以上的脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板及其制造方法。
技术介绍
对于船舶、海洋结构物、低温储存罐、建筑/土木结构物等大型结构物而言，发生伴随脆性断裂产生的事故时，给社会经济、环境等带来的影响较大。因此，上述大型结构物经常要求安全性的提高，对于作为大型结构物的原材的钢板，以高水平要求使用温度下的脆性裂纹传播停止特性。集装箱船、散装货船等船舶在其结构上使用高强度的厚钢板作为船体外板。最近，伴随着船体的大型化，要求进一步的高强度化，正在推进作为原材的厚钢板的厚壁化。一般而言，钢板的脆性裂纹传播停止特性具有越是高强度或越是厚壁则越劣化的倾向。因此，对于大型结构物中使用的厚钢板，对脆性裂纹传播停止特性的要求也进一步提高。在此，作为使钢板的脆性裂纹传播停止特性提高的手段，以往以来已知有增加钢中的Ni含量的方法。例如，对于液化天然气(LNG)的储存罐而言，在商业规模下使用9％Ni钢。但是，钢中Ni含量的增加迫使制造成本大幅升高。因此，9％Ni钢难以应用于LNG储存罐以外的用途。另一方面，对于达不到LNG这样的极低温度的、例如船舶或管线管中使用的板厚小于50mm的较薄的钢板，通过TMCP法实现细粒化，使低温韧性提高，由此，能够实现优良的脆性裂纹传播停止特性。另外，为了在不使合金成本升高的情况下提高脆性裂纹传播停止特性，在专利文献1中提出了将表层部的组织超微细化而得到的钢板。专利文献1中记载的脆性裂纹传播停止特性优良的钢板是着眼于脆性裂纹传播时在钢板表层部产生的剪切唇(塑性变形区域)对脆性裂纹传播停止特性的提高有效而完成的，其特征在于，通过使剪切唇部分的晶粒微细化来吸收传播的脆性裂纹所具有的传播能量。另外，在专利文献1中记载了：通过热轧后的控制冷却将表层部冷却至Ar3相变点以下，然后，停止控制冷却，将表层部复热至Ar3相变点以上，将上述工序重复进行一次以上，在此期间对钢板进行压下，由此使其反复发生相变或加工再结晶，由此，在表层部分生成超微细的铁素体组织或贝氏体组织。在专利文献2中记载了：对于以铁素体-珠光体为主体的显微组织的钢板而言，为了提高脆性裂纹传播停止特性，重要的是使钢板的两表面部由具有面积率为50％以上的具有圆等效粒径：5μm以下且长径比：2以上的铁素体晶粒的铁素体组织来构成，并且抑制铁素体结晶粒径的不均；作为抑制该不均的方法，将精轧中的每一道次的最大压下率设定为12％以下，由此抑制局部的再结晶现象。在专利文献3中记载了一种TMCP的扩展方面的技术，其不仅着眼于铁素体晶粒的微细化，而且着眼于铁素体晶粒内形成的亚晶粒，由此使脆性裂纹传播停止特性提高。具体而言，记载了如下技术：对于板厚为30～40mm的钢板而言，不需要进行钢板表层的冷却和复热等复杂的温度控制，通过下述条件使脆性裂纹传播停止特性提高，所述条件为：(a)确保微细的铁素体晶粒的轧制条件、(b)在钢板板厚的5％以上的部分生成微细铁素体组织的轧制条件、(c)在微细铁素体中使织构发达并且利用热能将通过加工(轧制)引入的位错进行再配置而形成亚晶粒的轧制条件、和(d)抑制所形成的微细铁素体晶粒和微细亚晶粒的粗大化的冷却条件。另外，还已知如下方法：在控制轧制中，对相变后的铁素体实施压下而使织构发达，由此使脆性裂纹传播停止特性提高。该方法中，在钢材的断裂面上沿着与板面平行的方向产生分离，使脆性裂纹前端的应力缓和，由此提高对脆性断裂的阻力。例如，在专利文献4中记载了：通过控制轧制使(110)面X射线强度比为2以上并且使圆等效直径20μm以上的粗大晶粒的面积率为10％以下，由此使耐脆性断裂特性提高。在专利文献5中，作为接头部的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接结构用钢，公开了一种特征在于板厚内的轧制面中的(100)面的X射线面强度比为1.5以上的钢板，并记载了通过由该织构发达引起的应力负荷方向与裂纹传播方向的角度的不一致而使脆性裂纹传播停止特性优良。此外，在专利文献6中记载了一种脆性裂纹传播停止特性的优良的焊接结构用钢板的制造方法，其中，通过对控制轧制中的平均压下率进行规定而在板厚方向的各部(板厚1/4位置、板厚中央部等)使织构发达。另外，最近的超过6000TEU的大型集装箱船中，使用板厚为70mm以上的厚钢板。在非专利文献1中，对板厚为65mm的钢板的脆性裂纹传播停止特性进行了评价，并报道了在母材的大型脆性裂纹传播停止试验中脆性裂纹不会停止的结果。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公平7-100814号公报专利文献2：日本特开2002-256375号公报专利文献3：日本专利第3467767号公报专利文献4：日本专利第3548349号公报专利文献5：日本专利第2659661号公报专利文献6：日本专利第5733425号公报非专利文献非专利文献1：厚手造船用鋼における長大脆性き裂伝播挙動(厚壁造船用钢的长大脆性裂纹传播行为)、日本船舶海洋工学会演讲论文集第3期、2006、pp359-362
技术实现思路
专利技术所要解决的问题专利文献1、2中记载的技术中，通过仅将钢板表层部暂时冷却后使其复热并且在复热中实施加工而得到特定的组织。因此，在实际生产规模下不易控制，特别是在对于板厚为70mm以上的厚壁材料的制造中，是对轧制设备、冷却设备的负荷大的工艺。另外，对于专利文献1～6中记载的钢板，从制造条件、所公开的实验数据来看，均以板厚：约50mm～约70mm的钢板为主要对象，对于在70mm以上的厚壁材料中的应用，不清楚能否得到预定的特性，对于大型结构物所需的板厚方向的裂纹传播特性，完全没有进行验证。此外，在非专利文献1中，供试材料的ESSO试验显示出使用温度-10℃下的Kca的值低于3000N/mm1.5的结果，暗示了：对于非专利文献1的技术而言，在应用板厚超过50mm的钢板的大型结构物的情况下，并不能说安全性确保是充分的。本专利技术鉴于上述情况，其目的在于提供板厚为70mm以上且脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板及其制造方法。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术人对即使板厚为70mm以上也具有优良的脆性裂纹传播停止特性的高强度极厚钢板和稳定地得到该钢板的制造方法反复进行了研究。结果发现，具有板厚中央的轧制面中的(211)面集聚度为1.2以上且钢板表面(有时仅称为“表面”)的轧制面中的(200)面集聚度为1.7以上的织构、作为韧性的指标的板厚1/4位置处的夏比断口转变温度vTrs为-40℃以下和钢板表面处的夏比断口转变温度vTrs为-80℃以下的极厚钢板具有极其优良的脆性裂纹传播停止特性。本专利技术是对上述见解进一步进行研究而完成的。本专利技术的主旨构成如下所述。[1]一种板厚70mm以上的脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％和N：0.0050％以下，由下述式(1)定义的Ceq为0.36以上且0.40以下，余量由Fe和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种板厚70mm以上的脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％和N：0.0050％以下，由下述式(1)定义的Ceq为0.36以上且0.40以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且具有板厚中央的轧制面中的(211)面集聚度为1.2以上、钢板表面的轧制面中的(200)面集聚度为1.7以上的织构，板厚1/4位置处的夏比断口转变温度vTrs为‑40℃以下，钢板表面处的夏比断口转变温度vTrs为‑80℃以下，Ceq＝C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5…(1)在此，式(1)中的C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo和V表示各元素的质量％含量，不含有时设为0。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.24 JP 2016-0327961.一种板厚70mm以上的脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.03～0.20％、Si：0.03～0.5％、Mn：0.5～2.2％、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Ti：0.005～0.03％、Al：0.005～0.080％和N：0.0050％以下，由下述式(1)定义的Ceq为0.36以上且0.40以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且具有板厚中央的轧制面中的(211)面集聚度为1.2以上、钢板表面的轧制面中的(200)面集聚度为1.7以上的织构，板厚1/4位置处的夏比断口转变温度vTrs为-40℃以下，钢板表面处的夏比断口转变温度vTrs为-80℃以下，Ceq＝C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5…(1)在此，式(1)中的C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo和V表示各元素的质量％含量，不含有时设为0。2.如权利要求1所述的脆性裂纹传播停止特性优良的高强度极厚钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有Nb：0.005...
【专利技术属性】
技术研发人员：中岛孝一，一宫克行，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
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