專利名稱：抗hic厚鋼板及uoe鋼管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及厚鋼板及UOE鋼管，更具體地講是涉及適合用于管線管、海洋構(gòu)造物、 壓力容器等用途的、抗氫致裂紋特性(抗HIC特性)優(yōu)良的X60級以上的高強度的厚鋼板及將該厚鋼板作為原料的UOE鋼管。在本發(fā)明中，“厚鋼板”的意思是指板厚6. Omm以上的鋼板。
背景技術(shù)：
對用于輸送原油、天然氣的管線管，除了要求強度、韌性、焊接性等通常的特性之外，由于有可能在含有硫化氫的腐蝕環(huán)境下使用，因此，作為重要的特性還要求上述管線管具有對于氫致裂紋(Hydrogen Induced Cracking)(以下簡記作“HIC”)的耐性。實際上過去在管線管、油井管等中就發(fā)生過由HIC引起的漏油、破壞、爆炸事故， 因此，以往對HIC進行了很多研究。結(jié)果可明確HIC的產(chǎn)生原理因腐蝕反應(yīng)而產(chǎn)生的氫離子吸附在鋼表面，作為原子狀氫擴散到鋼內(nèi)部而聚集在鋼材中的MnS、氧化物系夾雜物的周圍，分子化而成為氣體，因該氣體的內(nèi)壓而產(chǎn)生裂紋。因此，作為HIC的防止對策，公開有如下地大致區(qū)分的方法。(1)在專利文獻1中記載有這樣的內(nèi)容基于在鋼材中存在MnS時會以MnS為起點產(chǎn)生裂紋、若MnS在軋制時伸展得較長則裂紋敏感性增大這樣的見解，通過降低鋼中的S 含有量且向鋼中添加Ca、REM,來使鋼中的S成為微細的球狀化的CaS、REM硫化物。(2)在專利文獻2中公開有這樣的內(nèi)容考慮到在鑄坯的相當(dāng)于中心偏析部的部位，由于C、Mn、P等偏析會形成有馬氏體、貝氏體等較硬的組織，這些較硬的組織會成為裂紋的傳播路徑，而通過降低鋼中的C、Mn、P等的濃度、進行利用擴散來減輕偏析的均熱處理以及提高軋制后的冷卻速度來防止生成較硬的組織。另外，在專利文獻3、4中公開有通過在連續(xù)鑄造的殘留有未凝固鋼液的階段使鑄坯暫且凸起(bulging)之后將其壓下來消除中心偏析的部分。(3)在專利文獻5 7中公開有這樣的內(nèi)容隨著最近越來越要求提高鋼材的強度規(guī)格，利用應(yīng)對上述中心偏析部、MnS生成的單獨對策并不足夠的情況越來越增多，因此， 通過向鋼中添加Cu、Ni，而在鋼材表面形成保護被膜來抑制氫進入到鋼中，并且同時添加 Cr、Mo 等、進行車 L 制時的力口工熱處理(TMCP, thermomechanical control process)。專利文獻1 JP54-110119A1專利文獻2 JP61-60866A1專利文獻3 JP09-57410A1
專利文獻 4 JP2002-105604A1專利文獻5 JP06-220577A1專利文獻6 JP09-209037A1專利文獻7 :JP2003-2^922A
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人主要對于管線管等所采用的X60級(YS :60ksi、YP為70ksi左右)以上的厚鋼板進行了研究，新查明了利用上述(1) (3)所說明的以往對策無法防止的HIC產(chǎn)
生原理。本發(fā)明的目的在于對于)(60級以上的強度等級的厚鋼板、特別是易于顯著地引起偏析的板厚IOmm以上的厚鋼板，提供能夠防止利用迄今共知的HIC的防止對策無法防止的 HIC的、抗HIC特性優(yōu)良的厚鋼板(以下也稱作抗HIC厚鋼板)以及UOE鋼管。本發(fā)明是除了基于以往被看作是妨礙抗HIC特性的主要原因的MnS、C、Mn、P之外， 還基于Nb的碳氮化物為HIC的產(chǎn)生起點這樣的重要見解而完成的。本發(fā)明是一種抗HIC特性優(yōu)良的厚鋼板，其特征在于，該厚鋼板具有如下的化學(xué)組成按質(zhì)量 ％ 計為 C :0. 02% 0. 07%、Si :0. 05% 0. 50%、Mn :1. 1 % 1. 6%、 P :0. 015 % 以下、S :0. 002 % 以下、Nb :0. 005 % 0. 060 %、Ti :0. 005 % 0. 030 %、Al 0. 005% 0. 06%、Ca 0. 0005% 0. 0060%, N 0. 0015% 0. 007%、從滿足式(1)的量的Cu、Ni、Cr和Mo中選擇的至少一種、V 0. 10%、其余部分由!^e和雜質(zhì)構(gòu)成，而且， Nb偏析度為2. 0以下，Nb偏析度與Mn偏析度之比α ( α =Nb偏析度/Mn偏析度)為1. 0 以上、1. 5以下，Ti偏析度為2. 0以下，Ti偏析度與Mn偏析度之比β (β = Ti偏析度/Mn 偏析度)為1.0以上、1.5以下。式(1)0. 1%< (Cu+Ni+Cr+Mo) < 1. 5%上述式中，元素符號是指各元素的含有量(質(zhì)量％ )的意思。在本發(fā)明中，“Nb偏析度”、“Mn偏析度”及“Ti偏析度”的意思是指，在鋼板的與板軋制方向平行地剖切而成的截面(與板表面垂直的截面)中，在自板厚中心向上下50點以上、優(yōu)選為100點或者更多的地點測定Nb、Mn及Ti濃度，針對Nb、Mn及Ti，分別通過以作為所有測定值的算術(shù)平均值的平均濃度去除作為所有測定值中的最大測定值的最高濃度而計算出的值。即，Nb偏析度是最高Nb濃度/平均Nb濃度，同樣，Mn偏析度是最高Mn濃度/平均Mn濃度，Ti偏析度是最高Ti濃度/平均Ti濃度。50點以上、優(yōu)選為100點或者更多的測定點優(yōu)選為在板厚方向上整個板厚的20% 以上的長度范圍(即，從板厚中心向上下分別為整個板厚的10%以上的長度范圍)內(nèi)，自板厚中心向上下方向大致以均等的增量變化的位置。例如自板厚中心向上下以100 μ m(= 0. 1mm)間隔分別在25點以上、優(yōu)選為50點或者更多的地點測定Nb、Mn、Ti的各濃度。在任一種情況下，通過由得到的50點以上的測定值求出Nb、Mn、Ti的平均濃度和最大濃度，能夠計算出各元素的偏析值。如后所述，在本發(fā)明的實施例中，通過自板厚中心向上下以0. Imm 間隔各對60點(合計測定長度12mm)進行測定來求得偏析度?！昂皲摪?Π上所述是指板厚6. Omm以上的鋼板的意思。優(yōu)選的板厚是特別易于引起偏析的IOmm以上。板厚的上限并沒有特別的規(guī)定，但只要采用本發(fā)明，就能夠?qū)崿F(xiàn)板厚 40mm以內(nèi)的抗HIC厚鋼板。從另一個方面考慮，本發(fā)明是一種UOE鋼管，其特征在于，將上述抗HIC厚鋼板作為原料。UOE鋼管通過將厚鋼板沖壓成形為U型、接著沖壓成形為0型，將板的對接部埋弧焊接之后，從內(nèi)側(cè)利用擴管器擴管而精加工為規(guī)定尺寸來制造。
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在本發(fā)明的抗HIC厚鋼板及UOE鋼管中，能夠得到X60級(YP70ksi左右)以上的高強度。另外，除了控制Mn、C、P、S等以往提出的導(dǎo)致產(chǎn)生HIC的元素之外，能夠防止由 Nb、Ti的碳氮化物引起產(chǎn)生HIC，因此，能夠可靠地防止在高強度厚鋼板中產(chǎn)生HIC。本發(fā)明的抗HIC特性優(yōu)良的厚鋼板能夠用于制造海洋構(gòu)造物、壓力容器等構(gòu)造物或者UOE鋼管。本發(fā)明的抗HIC特性優(yōu)良的UOE鋼管特別適合管線管，但也能夠在海洋構(gòu)造物中使用。由于能夠可靠地防止產(chǎn)生HIC，因此制品的可靠性顯著升高。


圖1是表示利用激光ICP法得到的Mn、P、S、Nb、C的偏析度調(diào)查結(jié)果的坐標(biāo)圖。圖2的(a)是表示Mn濃度和Nb濃度的關(guān)系的坐標(biāo)圖，圖2的(b)是表示Mn濃度和Ti濃度的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
具體實施例方式本發(fā)明的厚鋼板的化學(xué)組成像以下說明的那樣。另外，在以下說明中，與鋼的化學(xué)組成相關(guān)的％全部是指質(zhì)量％的意思。C 0. 02% 以上、0. 07% 以下通常，C作為對鋼的強度影響很大的元素被知曉。在C含有量小于0.02%時，難以達到管線管等用途所要求的規(guī)定的強度。另一方面，在C含有量大于0. 07 %時，如上所述，在連續(xù)鑄造時在鑄坯的厚度中心部形成微觀偏析部，導(dǎo)致產(chǎn)生HIC。因此，C含有量為 0.02%以上、0.07%以下。從上述方面考慮，C含有量的下限期望為0.03%，其上限期望為 0. 06%。Si 0. 05% 以上、0. 50% 以下Si在含有0. 05%以上的情況下，通常在鋼的制造工藝中起到脫氧元素的作用，對降低鋼中的氧濃度是很有效的。另外，Si也具有強化鋼的效果。但是，在Si含有量大于 0.50%時，導(dǎo)致生成島狀馬氏體，在焊接時使HAZ(焊接熱影響部)的韌性變差。另外，由于 Si與Ti之間具有較強的相互作用，因此，盡管不是構(gòu)成元素，也會影響TiN的生成。在本發(fā)明中作為HIC的產(chǎn)生起點而受到關(guān)注的Nb碳氮化物以TiN為核析出的可能性較高，在Si 濃度過高時，有可能導(dǎo)致HIC特性變差。因而，Si含有量為0.05%以上、0.50%以下。優(yōu)選的Si含有量大于等于0. 05%、小于0. 3%。Mn :1. 以上、1. 6% 以下Mn通常是對鋼材的強度產(chǎn)生很大影響的元素，在Mn含有量小于1. 時，難以得到充分的強度。在Mn含有量大于1. 6%時，如上所述，Mn在中心偏析部濃化，使抗HIC特性變差。因此，Mn含有量為1. 以上、1.6%以下。為了可靠地確保中心偏析部的抗HIC特性，Mn含有量優(yōu)選大于等于1. 1%、小于1.5%。P 0. 015% 以下P是鋼中不可避免地含有的雜質(zhì)之一，優(yōu)選盡量地少。P凝固時的固液界面的分配系數(shù)較小，存在明顯地偏析的傾向，因此，如上所述地在中心偏析部濃化，使抗HIC特性變差。因此，使P含有量的上限為0.015%。為了更可靠地防止P的中心偏析部的抗HIC特性變差，優(yōu)選使P含有量小于0. 008 %。P含有量的下限沒有限定，但由于極端地降低P含有量時伴隨著相應(yīng)的成本上升，因此，P含有量期望為0. 004%以上。S :0002% 以下S也是鋼中不可避免地含有的雜質(zhì)之一，優(yōu)選盡量地少。與P同樣，S凝固時的固液界面的分配系數(shù)也較小，是存在明顯地偏析的傾向的元素。而且，如上所述，S會在偏析部生成MnS而成為HIC的產(chǎn)生起點。因此，使S含有量的上限為0.002%。為了像高強度鋼那樣在要求等級更加嚴苛的條件下穩(wěn)定地得到抗HIC特性，優(yōu)選使S含有量的上限為0. 001 %。 S含有量的下限沒有限定，但由于極端地降低S含有量時伴隨著相應(yīng)的成本上升，因此，S含有量期望為0. 0003%以上。Nb 0. 005% 以上、0. 060% 以下Nb是在鋼中形成碳氮化物來提高鋼的強度、并且也有效地提高韌性的元素。因此， 使Nb含有0. 005%以上。特別是在TMCP中，為了通過控制固溶及析出來控制厚鋼板的微觀組織而使用Nb。為了得到該效果，也使Nb含有0.005%以上。但是，在Nb含有量大于 0. 060%時，加熱時也不會固溶，無法控制組織。同時，Nb量增加意味著Nb碳氮化物量增加， 有可能導(dǎo)致抗HIC特性降低。因此，Nb含有量為0. 005%以上、0. 060%以下。為了像高強度鋼那樣在要求等級更加嚴苛的條件下穩(wěn)定地確保抗HIC特性，優(yōu)選使Nb含有量為0. 010% 以上、0. 040%以下。Ti 0. 005% 以上、0. 030% 以下Ti提高鋼的強度，并且使鋼中的N成為TiN來固定N，減少NbN、AlN的析出量，因此，也存在防止由連續(xù)鑄造的鑄坯的彎曲、矯正時NbN、AlN向奧氏體晶界中動態(tài)析出引起的鑄坯表面裂紋的效果。為了得到該效果，使Ti含有0.005%以上。但是，在Ti含有量大于0. 030%時，生成很多Ti碳化物，導(dǎo)致降低HAZ韌性，并生成粗大的TiN。另外，如上所述， Nb碳氮化物以TiN為核析出的可能性較高，因此，存在粗大的TiN會導(dǎo)致抗HIC特性降低。 因此，Ti含有量為0. 005%以上、0. 030%以下。優(yōu)選的Ti含有量為0. 010%以上、0. 025% 以下。Al 0. 005% 以上、0. 06% 以下Al也是作為脫氧元素對于降低鋼中的氧濃度有效的元素之一。脫氧所需的Al含有量為0. 005%以上。在Al含有量小于0. 005%時，脫硫也不充分，而且添加Ca的成品率變差，也無法充分得到其效果，由鋼中的硫化物、S的偏析引起產(chǎn)生HIC。但是，由于隨著脫氧生成的氧化鋁會導(dǎo)致HIC，因此，Al含有量為0. 06%以下。鑒于相同的理由，Al含有量優(yōu)選為0. 04%以下。Ca 0. 0005% 以上、0. 0060% 以下在抗HIC鋼中，Ca是使S濃度降低來防止生成MnS、并且為了控制硫化物的形態(tài)而在中途必需的添加元素。因此，使Ca含有0.0005%以上。但是，在Ca含有量大于0.0060% 時，其效果飽和，導(dǎo)致制造成本增加。因此，Ca含有量為0. 0005%以上、0. 0060%以下。N 0. 0015% 以上、0. 007% 以下N是在轉(zhuǎn)爐等的大氣氣氛中熔煉鋼的情況下不可避免地進入到鋼中的元素。N是在本發(fā)明中受到矚目的粗大的Nb碳氮化物的構(gòu)成元素。公知Nb碳氮化物不會直接優(yōu)先地與N結(jié)合，而是以結(jié)晶的TiN為核析出。N是在鋼材中和Al、Ti等形成氮化物的元素，由于這些氮化物具有在熱加工的過程中作為束縛粒子(pinning particles)使晶粒微細化的效果，因此，會對鋼材的機械特性產(chǎn)生影響，并且也會影響微觀組織形成。因此，需要使N為 0. 0015%以上的濃度。另一方面，如上所述，由于這些氮化物在連續(xù)鑄造時會動態(tài)析出到奧氏體晶界中，從而導(dǎo)致鑄坯表面裂紋，因此N的上限為0. 007%。0. 1%< (Cu+Ni+Cr+Mo) < 1. 5%像關(guān)于(1)式說明的那樣，上述各元素符號是指該元素的含有量(質(zhì)量％ )的意 )思ο在抗HIC鋼中，出于減少產(chǎn)生MnS及C偏析的目的，決定C、Mn含有量的上限。因此，為了確保強度，含有從Cu、Ni、Cr、Mo中選擇的至少一種合金元素。為了可靠地得到提高強度的效果，這些合金元素含有量的總量多于0. 是非常有效的。但是，在這些合金元素的含有量過多時，隨著淬透性的上升，會導(dǎo)致強度上升及局部組織硬化，由此抗HIC性變差。因此，在本發(fā)明中，這些合金元素含有量的總量小于1.5%。也對這些合金元素各自的含有量進行說明。由這些說明可知，優(yōu)選全部含有這4 種元素，但根據(jù)作為目標(biāo)的強度等級，也可以添加1種 3種。但是，在這種情況下，它們的合計量也大于0. 1%、小于1.5%。Cu通過含有0. 以上來提高鋼的淬透性。另一方面，在Cu含有量大于0.5% 時，鋼的熱加工性、被切削性降低，而且，在連續(xù)鑄造時，會誘發(fā)被稱作銅裂紋(copper checking)的表面裂紋。因而，Cu含有量期望為0. 以上、0.5%以下。在含有0.2%以上的Cu的情況下，為了防止銅裂紋，期望同時含有Cu的(1/3)以上的量的Ni。Ni也具有利用固溶強化提高鋼的強度、并改良韌性的效果。在M含有量為0. 1% 以上時能夠得到這些效果，但即使Ni的含有量大于1.0%，該效果也會達到頂點，反而使焊接性變差。因此，Ni含有量期望為0. 以上、1. 0%以下。由于Cr提高鋼的強度、韌性，因此，特別是在要求高強度的鋼中添加Cr是非常有效的。由碳當(dāng)量Ceq( = C+Mn/6+ (Cr+Mo)/5+ (Cu+Ni)/15)也可知，僅少量含有Cr就有助于大幅度提高強度。該效果在Cr含有量為0.05%以上時能夠得到。另一方面，在含有大于 0. 5%的量的Cr時，會產(chǎn)生焊接裂紋。因此，Cr含有量期望為0. 05%以上、0. 5%以下。Mo提高鋼的淬透性，并且有助于提高強度。另外，Mo是難以微觀偏析的元素，具有抑制由中心偏析引起產(chǎn)生HIC的效果。這些Mo的效果在Mo含有量為0. 02%以上時能夠得到。但是，Mo不僅是導(dǎo)致成本增加的高價的元素，而且在Mo的含有量大于0.5%時，會生成貝氏體相、馬氏體相等固化相，反而使HIC變差。因此，Mo含有量優(yōu)選為0. 02 %以上、0. 5 % 以下。由于對抗HIC特性的影響大于上述其他3種元素，因此，Mo含有量更優(yōu)選為0. 3%以下。接著，對任意元素進行說明。V 0. 10% 以下V在鋼中向鐵素體中固溶以及形成碳氮化物而對提高鋼的強度很有效，因此，特別是在要求高強度的情況下，也可以含有V。但是，在V含有量大于0. 1 %時，對HAZ韌性產(chǎn)生不良影響。因此，在含有V的情況下，其含有量為0.10%以下。另外，為了可靠地得到V的上述效果，V含有量期望為0. 01%。除上述元素之外是!^e和雜質(zhì)。Nb偏析度2. 0以下Nb偏析度/Mn偏析度(α ) :1. 0以上、1. 5以下
Ti偏析度2. 0以下Ti偏析度/Mn偏析度(β ) :1. 0以上、1. 5以下"Mn偏析度”、“Nb偏析度”及“Ti偏析度”是板厚中央部的偏析度，如上述那樣地求出。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在X60級(YP70ksi左右)以上的管線管等所使用的厚鋼板中，即使減少以往認為是阻礙抗HIC特性的主要原因的MnS、C、Mn、P，有時也會產(chǎn)生HIC?？烧J為其理由在于，即使進行以往的MnS、微觀偏析等HIC的對策，殘留在鋼中的Nb、Ti的碳氮化物有時也會成為基點而產(chǎn)生裂紋。因此，通過進行厚鋼板的偏析度和HIC試驗來調(diào)查其相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)除C、Mn、P、S 之外，Nb、Ti也會根據(jù)厚鋼板的偏析度導(dǎo)致產(chǎn)生HIC。即，除以往的見解之外，通過也控制 Nb和Ti的偏析，能夠提高X60級以上的管線管等所使用的厚鋼板的抗HIC特性。本發(fā)明人對自制造的厚鋼板提取的試驗片進行了 HIC試驗。裂紋全部產(chǎn)生在板厚中央部。因此，可知在中心偏析部產(chǎn)生HIC。對產(chǎn)生了裂紋的試驗片詳細調(diào)查了裂紋產(chǎn)生部。對于成為裂紋起點的夾雜物，利用SEM/EDS進行了分析，可明確，雖然存在濃度發(fā)生各種變化的情況，但是主要含有Nb、標(biāo)記為Nb (C，N)的碳氮化物(含有10體積％以下的Ti， 在本說明書中稱作“Nb碳氮化物”)。通過以更寬范圍的組成調(diào)查中心偏析部，能夠把握各元素的濃化程度(偏析度)。 偏析度調(diào)查能夠通過采用EPMA (電子射線顯微分析儀，Electron Probe Micro Analyzer) 法、激光ICP(激光燒蝕電感耦合等離子體，Laser Ablation Inductively Coupled Plasma)法或者化學(xué)分析法來實施。本發(fā)明人利用軋制后的厚鋼板調(diào)查板厚中央部的各元素的偏析度，調(diào)查了其與是否產(chǎn)生HIC的關(guān)聯(lián)。各元素的偏析度利用激光ICP法進行了調(diào)查。使用的裝置是島津制作所制的激光 ICP分析裝置。激光ICP法是這樣的方法對樣本的切斷面照射激光光束，利用運載氣體輸送產(chǎn)生的蒸氣，在電感等離子體中發(fā)光，分析該光的波長和光度，對各元素進行定量分析， 該激光ICP法是發(fā)光分析的一種。通過使樣本向一個方向移動地照射激光光束，反復(fù)進行分析，能夠?qū)Ω髟卣{(diào)查一定長度的濃度變化。在激光ICP裝置中，由于能夠?qū)γ?00 μ m( = 0. 1mm)進行測定(使樣本以IOOym 為單位進行移動的測定)，因此，能夠在IOmm的長度中得到100點的測定結(jié)果。在本發(fā)明中， 使用沿與板軋制方向平行的方向剖切厚鋼板得到的與板面垂直的截面樣本，在從切斷面的板厚中心向上下各6mm合計12mm的長度中得到120點的各元素的濃度測定值。由此，能夠充分地評價微觀偏析。各元素的偏析度通過將得到的120點的測定值的算術(shù)平均值作為厚鋼板中的該元素的平均濃度，用測定值中的最大值(最高濃度)除以該平均濃度而求得。各元素的偏析度也能夠通過這樣求得根據(jù)利用激光ICP法得到的120點的測定值(發(fā)光峰值強度)實際求出各元素的濃度(質(zhì)量％)，計算出最高濃度/平均濃度。但是，由于該濃度與通過測定得到的歸屬于各元素的發(fā)光峰值強度處于正比例關(guān)系，因此，對于各元素，可以使用最高峰值強度/平均峰值強度之比簡便地求出偏析度。由于激光光束直徑約為Imm左右，因此，Imm以下的夾雜物會全部被吸收在測定數(shù)據(jù)中。由于夾雜物的尺寸通常為幾μ m左右、較大也就是幾十μ m左右，因此，利用本測定能夠進行充分包含夾雜物的偏析度調(diào)查。
圖1是表示HIC產(chǎn)生率為8. 8%的厚鋼板中、利用激光ICP法求得的Mn、P、S、Nb、 C的偏析度結(jié)果的坐標(biāo)圖。圖1的坐標(biāo)圖中的橫軸是板厚方向的測定點位置(板厚中心為 60 (單位是0. Imm)，測定長度為從板厚中心向上下方向各6mm，測定點合計120點)，縱軸是各元素的測定結(jié)果(發(fā)光峰值強度，任意單位)，縱軸雖然根據(jù)元素而產(chǎn)生等級差，但能夠利用該測定方法計算出平均組成和偏析度。如上所述，也能夠使用除激光ICP法之外的方法。例如通過利用化學(xué)分析等測定對象部位的元素，通過與沒有偏析的部分的分析結(jié)果進行比較也能求得偏析度。也能夠利用在EPMA法、激光ICP法中不利用發(fā)光分析而利用質(zhì)量分析進行定量的激光發(fā)光質(zhì)量分析法(Laser Ablation Inductive Coupled Plasma Mass Spectroscopy, LA-1 CP-MS 法)求得偏析度。在圖1的坐標(biāo)圖的例子中，可知Nb偏析度=2. 1、Ti偏析度=1. 8、Mn偏析度= 1. 3，因此，能夠計算出Nb偏析度/Mn偏析度(α ) = 1. 7、Ti偏析度/Mn偏析度(β ) = 1. 4。圖2的(a)使用圖1的數(shù)據(jù)，是將橫軸作為Mn濃度、縱軸作為Nb濃度的坐標(biāo)圖， 圖2的(b)是將橫軸作為Mn濃度、縱軸作為Ti濃度的坐標(biāo)圖。另外，各元素的濃度實際上使用發(fā)光峰值強度。通過比較這些坐標(biāo)圖，能夠比較Mn偏析度與Nb偏析度或者Mn偏析度與Ti偏析度。由圖2的(a)及圖2的(b)所示的坐標(biāo)圖可知，Mn偏析度代表板坯中的各元素的偏析，若板坯偏析度(Mn偏析度)變差，則Nb偏析度、Ti偏析度也同樣變差。并且也可明確，在Mn偏析度超過某個臨界點時，如這些圖中用圓圈包圍地所示，存在Nb、Ti作為夾雜物一下子析出的傾向。本發(fā)明人認為大量產(chǎn)生的夾雜物能夠?qū)е翲IC，調(diào)查了是否產(chǎn)生HIC與Nb偏析度 /Mn偏析度(α )和Ti偏析度/Mn偏析度(β )的關(guān)系。結(jié)果可明確，Nb偏析度為2. 0以下， 作為Nb偏析度/Mn偏析度之比的α為1. 0以上、1. 5以下，而且Ti偏析度為2. 0以下，作為Ti偏析度/Mn偏析度之比的β為1. 0以上、1. 5以下時，能夠顯著地抑制產(chǎn)生HIC。遵照本發(fā)明的是否產(chǎn)生HIC的判定基準(zhǔn)對于僅利用以往公知的判定標(biāo)準(zhǔn)無法判定的、Χ60級以上的高強度鋼的抗HIC特性特別有效。不言而喻，若在以往提出的C、Mn、P、 S降低的同時，同時使用遵照本發(fā)明的Nb、Ti偏析度的判定基準(zhǔn)，則能夠有效地防止產(chǎn)生 HIC。即使厚鋼板的化學(xué)組成相同，在制造條件不同時偏析狀況也不同，因此，有時會滿足或者無法滿足上述偏析度的條件(Nb、Ti的偏析度及α、β的值)。因而，除化學(xué)組成之外，通過將制鋼及軋制的條件設(shè)定為難以引起偏析，能夠制造本發(fā)明的厚鋼板。下面，對有助于降低偏析的操作條件進行簡單的說明。在制鋼過程中，通過應(yīng)用IR(注射 精煉)并添加Ca來控制氧化物的形態(tài)對降低偏析是很有效的。在作為下一工序的連續(xù)鑄造(CC)中，通過將鑄片的梯度設(shè)定為在鑄片的中心部凝固時相當(dāng)于鑄片的凝固收縮量的程度或者稍大于該凝固收縮量的程度，能夠謀求降低板厚方向的偏析。另一方面，為了避免在鑄入寬度方向和鑄入長度方向上發(fā)生明顯的凝固不均勻，采用適當(dāng)?shù)乃錀l件并選擇鑄入速度對降低偏析也是有效的。在從鑄片熱軋制成厚板(其也可以是接著CC進行的直送軋制)的過程中，首先實
9施1100°C以上、1200°C以下的加熱非常有效。由此，能夠使在鑄片階段中結(jié)晶的Nb固溶，防止成為Nb碳氮化物。為了使Nb固溶，隨著Nb量調(diào)整加熱溫度、時間非常有效。在Nb含有量較多的情況下，增大加熱溫度及/或時間。軋制之后，在Ar3點以上開始水冷。這樣地限制水冷開始溫度的原因在于，在從Ar3 點以下的溫度開始水冷時，在水冷之前生成鐵素體而開始排出碳，因此，因水冷而大量形成含有碳的硬化組織，HIC特性變差。水冷有效的原因在于，盡量降低了 C、P等元素的擴散，能夠防止C和Nb結(jié)合。在溫度降低的同時各元素的擴散速度降低，但若在軋制之后不進行水冷而是擱冷，則暴露在高溫中的時間更長，有可能助長元素的擴散。擴散的元素偏析到晶界、夾雜物中。水冷速度期望為5°C/sec以上、30°C /sec以下。其原因在于，在水冷速度小于 5°C /sec時助長擴散，在水冷速度大于30°C /sec時過度淬火，產(chǎn)生硬化組織。將本發(fā)明的厚鋼板作為原料制造成的UOE鋼管不會產(chǎn)生由Ti、Nb的粗大的碳氮化物引起的HIC，在腐蝕環(huán)境下使用的情況下的可靠性上升。UOE鋼管的制造方法被本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知，在本發(fā)明中，也能夠利用與以往技術(shù)同樣的方法制造UOE鋼管。實施例1 參照實施例更具體地說明本發(fā)明。使用厚度300mm、寬度2300mm的垂直彎曲型連續(xù)鑄造機，以0. 7m/min以上、0. 8m/ min以下的鑄造速度連續(xù)鑄造具有表1所示的化學(xué)組成和Ar3點的鋼種No. 1 No. 14，得到了鑄片(板坯)。將得到的鑄片加熱到約1100°C以上、1200°C以下，在精軋溫度約為750°C以上、 850°C以下的條件下進行熱軋制，精加工到厚度25. 4mm左右。在熱軋制之后立即進行水冷， 在約450°C以上、550°C以下時停止冷卻，之后進行空冷。水冷的冷卻速度為10°C /sec 30 °C /sec ο對該厚鋼板進行了采用上述激光ICP法進行的偏析度調(diào)查(測定點120點)、拉伸試驗和HIC試驗。將試驗結(jié)果和鋼的化學(xué)組成一并表示在表1中。HIC試驗采用NACE TM-02-84所規(guī)定的NACE試驗，作為HIC產(chǎn)生率測定了裂紋面積率(CAR，Crack Area Ratio)。CAR為3%以下判定為合格，在CAR大于3%的情況下實質(zhì)上產(chǎn)生HIC，判定為不合格。表 權(quán)利要求
1.一種抗HIC特性優(yōu)良的厚鋼板，其特征在于，抗HIC厚鋼板具有如下化學(xué)組成按質(zhì)量％計為C 0. 02% 0. 07%, Si :0. 05% 0. 50%、Mn :1. 1 % 1. 6%、P :0. 015% 以下、S :0. 002% 以下、Nb :0. 005 % 0. 060%, Ti 0. 005% 0. 030%, Al :0. 005% 0. 06%, Ca :0. 0005% 0. 0060%, N :0. 0015% 0.007%、從滿足式(1)的量的Cu、Ni、Cr和Mo中選擇的至少一種、V 0. 10%、其余部分由狗和雜質(zhì)構(gòu)成，而且，Nb偏析度為2. 0以下，Nb偏析度與Mn偏析度之比α ( α =Nb偏析度/Mn偏析度)為1. 0以上、1. 5以下； Ti偏析度為2.0以下，Ti偏析度與Mn偏析度之比β ( β = Ti偏析度/Mn偏析度)為1. 0以上、1. 5以下； 式(1) 0. 1%< (Cu+Ni+Cr+Mo) < 1. 5% 式中，元素符號是指各元素的以質(zhì)量％計的含有量的意思。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚鋼板，其中， 上述化學(xué)組成含有0. 01% 0. 10%的V。
3.—種UOE鋼管，其特征在于，將權(quán)利要求1或2所述的厚鋼板作為原料。
全文摘要
本發(fā)明的X60級以上的高強度、抗HIC特性優(yōu)良的厚鋼板及UOE鋼管具有如下化學(xué)組成按質(zhì)量％計為C0.02％～0.07％、Si0.05％～0.50％、Mn1.1％～1.6％、P0.015％以下、S0.002％以下、Nb0.005％～0.060％、Ti0.005％～0.030％、Al0.005％～0.06％、Ca0.0005％～0.0060％、N0.0015％～0.007％、Cu、Ni、Cr和Mo中的至少一種合計大于0.1％、小于1.5％、其余部分由Fe和雜質(zhì)構(gòu)成，而且，Nb和Ti的偏析度分別為2.0以下，Nb偏析度/Mn偏析度之比及Ti偏析度/Mn偏析度之比均為1.0以上、1.5以下。
文檔編號B21B1/38GK102421926SQ20108002090
公開日2012年4月18日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者山本昭夫, 湊出, 高橋伸彰 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社