鋼板制造技術

本發明專利技術提供一種制造成本低、且生產效率高、母材的脆性裂紋傳播停止性能和高熱輸入焊接時的焊接熱影響區的韌性優異的鋼板。所述鋼板具有規定的化學成分，碳當量為0.30～0.40質量％，SOLB為-0.0015～+0.0015質量％，在板厚1/2部，晶粒的粒徑的加權平均值DAVE為3.0～17.0μm，在板厚1/2部，相對于與軋制方向垂直的面呈15°以內的角度的{100}面的面積率為2.0～20.0％，在板厚1/4部，分別具有0.5～2.0μm的當量圓直徑的TiN粒子、MnS粒子、以及復合粒子的個數密度的合計為20～200個/mm2，在板厚1/4部，具有1～10μm的當量圓直徑的氧化物粒子的個數密度為20～200個/mm2，板厚為10～35mm，屈服應力為300～500MPa。

【技術實現步驟摘要】
鋼板
本專利技術涉及在進行了焊接的情況下焊接熱影響區的韌性和母材的脆性裂紋傳播停止性能優異的鋼板。
技術介紹
對于造船、建筑、罐、海洋結構物、和管線管等的結構物所使用的厚鋼板，為了抑制結構物的脆性斷裂，要求抑制從焊接接縫的脆性裂紋產生的性能(以下為接縫韌性)。另外，對于上述那樣的結構物用厚鋼板，還要求萬一脆性斷裂在焊接接縫部位發生的情況下，也能夠使脆性裂紋的傳播在母材停止的性能(以下為止裂性)。特別是近年來，石油和天然氣等的能源的埋藏量大的、冰海域等寒冷地區的油田開發不斷活躍化，因此在船舶和海洋結構物涉及的
中，即使在例如-60℃的極低溫環境下，也要求上述的抗斷裂性能。這樣的部件，多數情況使用屈服應力為300～500MPa、板厚為10～35mm的厚鋼板。此外，對于在船舶涉及的
中使用的鋼板，除了抗斷裂性能以外還要求抗拉強度、屈服應力等。例如，近年來實用化的、在具有將船體結構與球狀LNG罐的外裝一體化的結構的LNG船中所使用的球狀LNG罐外裝用鋼板，需要具有450～620MPa、優選為490～620MPa的抗拉強度(TS)，300～500MPa、優選為355～500MPa的屈服應力(YP)，以及10～35mm、優選為15～30mm的板厚。并且，球狀LNG罐外裝用鋼板，還需要具有在-60℃時的止裂韌性值Kca變為4000N/mm1.5以上的母材止裂性。此外，通過將球狀LNG罐外裝用鋼板在非常大的焊接熱輸入條件(例如50～200kJ/cm)下焊接而得到的焊接接縫的焊接熱影響區(HAZ)中，需要得到高的低溫韌性(例如在-60℃時的夏比吸收能的平均值變為100J以上的低溫韌性)。但是，上述的抗斷裂性能，一般地在極低溫下有顯著下降的傾向。并且為了提高焊接施工效率、削減成本，要求應用能夠單道焊接的高熱輸入焊接，該情況下的接縫韌性，容易發生組織粗大化，因此會更進一步下降。因此，在上述厚鋼板中，期待使-60℃時的接縫韌性和止裂性提高的技術。再者，單道高熱輸入焊接的焊接熱輸入，根據板厚而變化，在板厚為10～35mm的范圍為50～200kJ/cm。作為使接縫韌性提高的方法，已知例如在焊接熱影響區(以下為HAZ)控制晶體粒徑的方法、控制脆化第二相的方法、以及添加賦予鋼高韌性的元素即Ni的方法。作為控制晶體粒徑的方法，可例示通過使微細的釘扎粒子大量分散于鋼中，從而抑制焊接的加熱過程中的奧氏體晶粒的粗大化的方法(以下稱為釘扎技術)。另外，作為控制晶體粒徑的另一方法，還可例示通過使成為鐵素體相變的核的粒子分散于鋼中，從而促進焊接的冷卻過程中的晶粒內相變，將晶粒內細分化的方法(以下稱為晶粒內相變技術)。作為釘扎技術，可例示專利文獻1～10所記載的技術。在專利文獻1所記載的技術中，通過再加熱使0.004％以上的TiN固溶，在之后的冷卻過程中將TiN微細析出并使其分散，由此將HAZ組織微細化，提高接縫韌性。在專利文獻2所記載的技術中，通過使Ti含量除以N含量所得的值成為1.0～6.0，從而使粒徑為0.01～0.1μm的TiN以5×105～5×106個/mm2存在，由此將HAZ組織微細化，使接縫CTOD特性提高。在專利文獻3～6所記載的技術中，在煉鋼工序中，通過利用與Si的平衡反應將鋼液中的溶存氧量調整為規定值，接著依次添加作為脫氧元素的Ti、以及Al，從而使Ti-Al復合系氧化物均勻微細分散。由此，在專利文獻3～6所記載的技術中，將HAZ組織微細化，使接縫韌性提高。專利文獻6記載了該Ti-Al復合系氧化物，Ti組成比為5％以上，Al組成比為95％以下，粒徑為0.01～1.0μm，粒子數為5×103～1×105個/mm2。在專利文獻7所記載的技術中，利用Ti和Al將鋼液脫氧后，添加0.0010％以下的Mg。由此，使粒徑為0.01～1.0μm、且粒子數為1×104～2×105個/mm2的、以Al-Ti-Mg為主體的復合系氧化物均勻地微細分散，將HAZ組織微細化，提高了接縫韌性。在專利文獻8、9所記載的技術中，使當量圓直徑為0.005～2.0μm的包含Ca、Al、O元素的氧化物粒子分散于鋼中。由此，將HAZ組織微細化，使接縫韌性提高。專利文獻8所記載的氧化物粒子，個數密度為100～5000個/mm2，除了O以外的化學組成為Ca：5質量％以上，以及Al：5質量％以上。專利文獻9記載的氧化物粒子，個數密度為100～3000個/mm2，除了O以外的化學組成為Ca：3質量％以上，Al：1質量％以上。在專利文獻10所記載的技術中，在脫氧工序中將鋼液中的溶存氧量調整為0.0010～0.0050％，先添加Ti再添加Al，進行脫氧，進而添加Ca、Mg、和REM之中1種以上的元素。由此，使當量圓直徑為0.005～0.5μm的氧化物以100個/mm2以上分散，將HAZ組織微細化，提高了接縫韌性。作為晶粒內相變技術，可例示專利文獻11～17所記載的技術。在專利文獻11所記載的技術中，通過在焊接后的冷卻過程中生成以VN為核的晶粒內鐵素體，將HAZ組織微細化，使接縫韌性提高。在專利文獻12所記載的技術中，通過得到在熔合區附近微細地分散TiN和/或BN粒子、并且粒徑50μm以下的鐵素體的面積分率為60％以上的金屬組織，使接縫韌性提高。在專利文獻13所記載的技術中，通過使B從焊接金屬向HAZ擴散，在HAZ內使BN析出，以該BN為核生成微細鐵素體，從而使接縫韌性提高。在專利文獻14所記載的技術中，使鋼的化學組成，成為冷卻速度為2℃/s以下的CCT曲線中的轉變點變為670℃以上的化學組成，并且控制N-Ti-B的含量比。由此，生成以BN為核的晶粒內鐵素體，將HAZ組織微細化，使接縫韌性提高。在專利文獻15所記載的技術中，在熔煉工序中將Ca添加時的溶存氧量調整為0.0010～0.0030％，并且適當地控制Ca、S、和O的添加量。由此，在CaS上析出MnS的復合硫化物生成于鋼中，該復合硫化物作為鐵素體相變核發揮作用，將HAZ組織微細化，使接縫韌性提高。在專利文獻16所記載的技術中，使在Ti氧化物中析出了BN的復合夾雜物生成于鋼中。通過將該復合夾雜物作為晶粒內相變核，形成晶界鐵素體分率為5％以下且針狀鐵素體尺寸以當量圓直徑計為10μm以下的微細的HAZ組織，使接縫韌性提高。在專利文獻17所記載的技術中，使用Ti將鋼液脫氧后，添加Al。通過以由此而生成的Ti-Al復合氧化物為核，以使TiN、MnS、B系析出物進一步復合析出而形成的物質為鐵素體相變核，從而將HAZ組織微細化，使接縫韌性提高。另外，作為為了使接縫韌性提高而控制脆化第二相的方法，有專利文獻18～20所記載的技術。在專利文獻18所記載的技術中，使用具有C：低于0.03％、Mn：0.6～1.2％、Ni：1.0～2.3％的化學成分，并且滿足Ni≤-2×Mn+4.0的鋼作成焊接接縫。由此，通過抑制島狀馬氏體的生成，使接縫韌性提高。在專利文獻19所記載的技術中，向鋼中有意地添加Mn，并且將作為雜質元素的P的含量降低至0.008質量％以下。由此，通過促進在高熱輸入焊接后的冷卻中生成的島狀的未相變奧氏體分解而形成滲碳體，將島狀馬氏體的面積率抑制為1％以下，從而使接縫韌性提高。在專利文獻20所記載的技術中，向鋼中添本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼板，其特征在于，化學組成以質量％計，為C：0.040～0.090％、Si：0.01～0.20％、Mn：1.30～1.80％、P：0.020％以下、S：0.001～0.010％、Al：0.005～0.100％、Nb：0.003～0.030％、Ti：0.003～0.030％、B：0.0003～0.0040％、N：0.0020～0.0080％、O：0.0005～0.0040％、Cu：0～1.00％、Ni：0～1.00％、Cr：0～1.00％、Mo：0～0.500％、V：0～0.100％、Ca：0～0.0050％、Mg：0～0.0050％、REM：0～0.0050％、以及余量：鐵和雜質，由A式定義的碳當量CE為0.30～0.40質量％，由B式定義的SOLB為?0.0015～+0.0015質量％，金屬組織是包含鐵素體和貝氏體的混合組織、或者包含所述鐵素體、珠光體和所述貝氏體的混合組織，所述鐵素體的面積率為50～90％，且所述貝氏體的面積率為10～50％，所述金屬組織中的MA的面積率為0～5％，在板厚1/2部，將彼此的晶體取向差為15°以上的、相鄰晶體之間的邊界定義為晶界，將由所述晶界包圍的區域定義為晶粒，將分割數N設定為10以上的整數的情況下，由E式定義的所述晶粒的粒徑的加權平均值DAVE為3.0～17.0μm，在所述板厚1/2部，相對于與軋制方向垂直的面呈15°以內的角度的{100}面的面積率為2.0～20.0％，在板厚1/4部，將包含1質量％以上的Ti、低于1質量％的O、和1質量％以上的N的粒子定義為TiN粒子，將包含1質量％以上的Mn、1質量％以上的S、和低于1質量％的O的粒子定義為MnS粒子，將同時滿足所述TiN粒子的定義和所述MnS粒子的定義的粒子定義為復合粒子的情況下，分別具有0.5～2.0μm的當量圓直徑的所述TiN粒子、所述MnS粒子、以及所述復合粒子的個數密度的合計為20～200個/mm2，在所述板厚1/4部，將包含1質量％以上的O的粒子定義為氧化物粒子的情況下，具有1～10μm的當量圓直徑的所述氧化物粒子的個數密度為20～200個/mm2，板厚為10～35mm，屈服應力為300～500MPa，CE＝C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5···(A)SOLB＝0.226×Ti+B?0.772×N···(B)p＝(DMAX?DMIN)/N···(C)Dk＝DMIN+p×(k?1/2)···(D)DAVE＝(Σ[k＝1、N](Dk×Sk))/(Σ[k＝1、N]Sk)···(E)式中所記載的元素符號以質量％為單位表示各成分在所述鋼板中的含量，DMAX以μm為單位表示最大的所述晶粒的所述粒徑，DMIN以μm為單位表示最小的所述晶粒的所述粒徑，k為1以上N以下的整數，Sk以％為單位表示具有(DMIN+p×(k?1))μm以上且低于(DMIN+p×k)μm的當量圓直徑的所述晶粒的合計面積率。...

【技術特征摘要】
2013.11.19 JP PCT/JP2013/081137;2014.06.24 JP 20141.一種鋼板，其特征在于，化學組成以質量％計，為C：0.040～0.090％、Si：0.01～0.20％、Mn：1.30～1.80％、P：0.020％以下、S：0.001～0.010％、Al：0.005～0.100％、Nb：0.003～0.030％、Ti：0.003～0.030％、B：0.0003～0.0040％、N：0.0020～0.0080％、O：0.0005～0.0040％、Cu：0～1.00％、Ni：0～1.00％、Cr：0～1.00％、Mo：0～0.500％、V：0～0.100％、Ca：0～0.0050％、Mg：0～0.0050％、REM：0～0.0050％、以及余量：鐵和雜質，由A式定義的碳當量CE為0.30～0.40質量％，由B式定義的SOLB為-0.0015～+0.0015質量％，金屬組織是包含鐵素體和貝氏體的混合組織、或者包含所述鐵素體、珠光體和所述貝氏體的混合組織，所述鐵素體的面積率為50～90％，所述貝氏體的面積率為10～50％，并且所述珠光體的面積率為0～10％，所述金屬組織中的MA的面積率為0～5％，在板厚1/2部，將彼此的晶體取向差為15°以上的、相鄰晶體之間的邊界定義為晶界，將由所述晶界包圍的區域定義為晶粒，將分割數N設定為10以上的整數的情況下，由E式定義的所述晶粒的粒徑的加權平均值DAVE為3.0～17.0μm，在所述板厚1/2部，相對于與軋制方向垂直的面呈15°以內的角度的{100}面的面積率為2.0～20.0％，在板厚1/4部，將包含1質量％以上的Ti、低于1質量％的O、和1質量％以上的N的粒子定義為TiN粒子，將包含1質量％以上的Mn、1質量％以上的S、和低于1質量％的O的粒子定義為MnS粒子，將同時滿足所述TiN粒子的定義和所述MnS粒子的定義的粒子定義為復合粒子的情況下，分別具有0.5～2.0μm的當量圓直徑的所述TiN粒子、所述MnS粒子、以及所述復合粒子的個數密度的合計為20～200個/mm2，在所述板厚1/4部，將包含1質量％以上的O的粒子定義為氧化物粒子的情況下，具有1～10μm的當量圓直徑的所述氧化物粒子的個數密度為20～200個/mm2，板厚為10～35mm，屈服應力為300～500MPa，CE＝C+Mn/6+(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：中島清孝，獅獅堀明，
申請(專利權)人：新日鐵住金株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP