专利名称：：在线冷却型高张力钢板及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及焊接性、屈服强度及抗拉强度优异的钢板，及通过在线冷却制造终种钢板的方法。
背景技术：
：在建筑、桥梁、铁塔、储罐等的钢结构物中，要求焊接性(耐焊接裂纹性等)、屈服强度及抗拉强度优异的钢板，要求屈服强度在例如600MPa以上，抗拉强度在例如700MPa以上。这种钢板一般是通过对板坯进行热轧，在即刻冷却至室温后，通过离线进行再加热，并实施淬火-回火处理来制造。近年来，为了省略用离线的再加热淬火以降低制造成本，存在在轧制之后即刻进行直接淬火(DirectQuenching(DQ))和加速冷却等的在线冷却的情况。但是，在线冷却中，与再加热淬火相比，有强度不稳定这样的问题。另外，为了既极力降低用于焊接性及HAZ韧性的改善和降低成本的昂贵合金元素(Ni、Mo、Nb等)的使用量，同时又提高强度而开发了各种办法。例如在特开2003-321725号公报中，提出在控制轧制后的加速冷却中的贝氏体相变途中进行再加热。若在加速冷却途中进行再加热，则除了由加速冷却时的贝氏体相变带来的强化以外，还能够利用由再加热时从未相变奥氏体向铁素体相变时析出的微细析出物带来的析出强化，从而能够实现高强度化。在特开昭62-158817号公报中提出，不是将连续铸造铸片一下子冷却而是立刻热轧，接着再进行直接淬火。不使连续铸造铸片冷却而是提供热轧，由此容易使Nb、Ti等的氮化物形成元素固溶，这些Nb、Ti即使极微量也能够使奥氏体未再结晶温度域上升，使直接淬火后的组织微细化。特开2005-232562号公报是关于在热轧后直接淬火-回火的方法，提出在回火时，以低于l°C/s的速度升温至46(TC，46(TC以后进行l°C/s以上的升温。在通常的加热中，温度越高升温速度越降低，但是如同公报的方法，若温度越高越是提高升温速度，则能够操纵碳化物的溶解、析出过程，能够使碳化物极微细地分散析出，从而达成强韧化。但是，根据上述3个公报的方法，由于制造工艺变得特殊，为此需要特别的装置，初期成本和维护成本反而上升。在一般性的在线冷却法中还要求能够稳定提高强度的技术。特开昭63-190118号公报是涉及不需要特别装置的在线冷却法，记述了在进行直接淬火时，添加Nb:0.0010.05%、B:0.00050.0025%等，以提高钢的淬火性。但是，如上述从HAZ韧性和材质稳定性出发，以避免Nb的使用的方法为宜。另外，不进行N量的控制也不能有效利用B的淬火性。特开昭63-190117号公报也是涉及不需要特别装置的在线冷却法，公开在地行直接淬火时，添加B:0.0050.002%以提高钢板的淬火性，而为了发挥这种B添加效果，要将N控制在0.0045。/。以下，且将N作为A1N加以固定。同公报的方法是将N作A1N固定而无害化，从而确保B的淬火性，在这一点上比所述特开昭63-1卯118号公报优异。但是，根据本发明者的研究判明，即使将N作为AIN加以固定，仍难以稳定提高强度。
发明内容本发明着眼于上述这种情况而做，其目的在于，提供一种在线冷却型高张力钢板及其制造方法，其即使是不需要特别装置的在线冷却，也能够稳定提高强度。本发明者为了解决上述课题而反复锐意研究，其结果判明，为了确保在线冷却下的B的淬火性，虽然通过Al将N作为A1N加以固定的方法有效，但是在在线冷却中，存在冷却前的A1N的稳定性低，从而变成BN的情况，致使不能稳定得到高强度的钢板。因此，若添加Ti，则N通过结合力强度Ti被固定为TiN，而且即使在轧制后的冷却前TiN仍稳定，因而B的淬火性也稳定。而且进一步进行研究发现，如果使Ti、B、N的平衡适当，且恰当设定在线冷却-回火条件，则可稳定提高强度，从而完成本发明。本发明的钢板，含有C:0.110.18%(质量％的意思。下同)、Si:0.050.5%、Mn:0,82%、P:0.03°/。以下、S:0.01%以下、Al:0.05%以下、Cr:0.61.5%、Th0.0050.02%、B:0.00050.003%、N:0.0020.006%及0:0.004%以下，余量是铁及不可避免的杂质，根据下式求得的碳当量C叫、焊接裂纹敏感性组成Pcm及BK值为，C叫(％):0.50以下，Pcm(%):0.28%以下，BK(%):0以上。C叫(％)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/〗5+V/10+5XBBK(%)=B—11X(N—Ti/3.4)/14(式中，C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cu、B、N、Ti表示板坯中的各元素的含量(质量％))在此，所谓BK值是为了规定本发明而新导入的值。而且，本发明的钢为屈服强度600MPa以上，抗拉强度700MPa以上。所述钢板，还可以再适宜含有如下等元素Ca:0.00050.004%、REM:0.0050.04%、V:0.010.06%、Ni:0.050.4%、Cu:0.050,5%、Mo:0.010，2%。另外，在本发明的钢板的制造方法中，采用如下这种板坯，其含有C:0,110.18%、Si:0.050.5%、Mm0.82%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、Al:0.05%以下、Cr:0.61.5%、Ti:0.0050.02%、B:0.00050.003%、N:0.0020.006%及0:0.004%以下，余量是铁及不可避免的杂质，根据下式求得的碳当量Ceq、焊接裂纹敏感性组成Pcm及BK值为，C叫(％):0.50以下，Pcm(%):0.28以下，BK(%):0以上。Ceq(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5XBBK(%)=B—11X(N—Ti/3,4)/14(式中，C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cu、B、N、Ti表示板坯中的各元素的含量(质量％))而且，在本发明的制造方法中，以加热温度1000117(TC的条件加热所述板坯，以终轧温度85095(TC的条件进行热轧，以280。C/s的冷却速度对高于Af3点的温度至低于30(TC的范围进行在线冷却，之后以温度450。C以上、低于550'C的条件进行在线的回火。据此，能够得到屈服强度600MPa、抗拉强度700MPa以上的耐焊接裂纹性优异的在线冷却型高张力钢板。所述钢板，还可以再适宜含有如下等元素Ca:0.00050.004%、REM:0.0050.04%、V:0.010.06%、Ni:0.050.4%、Cu:0.050.5o/o、Mo:0.010.2%。根据本发明，使Ti、B、N的平衡适当，且恰当设定了在线冷却-回火条件，因此即使是不用特别装置的在线冷却，也能够稳定提高钢板的屈服强度、抗拉强度等。另外，因为使Ceq、Pcm等适当，所以焊接性也优异。图1是表示抗拉强度的上升值ATS(MPa)和BK值的关系的曲线图。具体实施方式本发明涉及一种在线冷却型高张力钢板及其制造方法，是通过加热板坯并进行热轧后，迅速冷却并进行回火，钢板(构成钢板本身的板坯)的成分组成如下。C:0.110.18%(质量％的意思。下同)C是用于确保强度的重要的元素，为了既减少合金元素同时又确保规定的强度，需要其添加0.11%以上。优选为0.12%以上，更优选为0.13%以上。另一方面，若C变多，则母材韧性、母材延性劣化，焊接时有硬化组织生成，将容易在焊接部产生裂纹。因此C为0.18%以下，优选为0.17%以下，更优选为0.16%以下。Si:0.050.5%Si是钢的脱氧所需要的元素，添加0.05%以上。优选Si量为0.10。/。以上，特别优选为0.15°/。以上。另一方面，若Si变得过剩，则焊接性劣化。因此Si为0.5。/。以下，优选为0.4%以下，更优选为0.35%以下。Mm0.82%Mn对于提高强度和韧性有效。为了确保规定的强度，需要添加0.8%以上。优选为0.85%以上，更优选为0.90%以上。另一方面，若Mn变得过剩，则焊接性劣化。因此Mn为2^以下，优选为1.5%以下，更优选为1.3%以下。减小Mn量的上限，根据本发明，也能够确保规定的强度。P:0.03%以下因为P使韧性劣化，所以越少越好。因此P为0.03%以下，优选为0.025%以下。S:0.01%以下s也是越少越好。若s大量残留，则板厚方向的性能劣化，另外在板厚方向中心部生成MnS系夹杂物，在弯曲加工时会成为裂纹的起点。因此S为0.01。/。以下，优选为0.008%以下。Al:0德0.05%Al为了脱氧而添加。优选量为0.005%以上，更优选为0.010%以上，特别优选为0.020°/。以上。但是若添加得过剩，则韧性劣化。因此Al为0.05%以下，优选为0.04%以下。Cn0.61.5%Cr是用于确保强度的重要的元素。另外，因为在HAZ韧性和材质稳定性的方面，其比Nb更有效，所以在本发明中积极地添加。Cr量为0.6。/。以上，优选为0.65%以上。另一方面，若Cr变得过剩，则焊接性劣化。因此Cr为1.5%以下，优选为1.2%以下，更优选为1.0%以下(特别优选0.9%以下)。即使减小Cr量的上限，根据本发明，仍能够确保规定的强度。Ti:0,0050.02%Ti将N作为TiN加以固定，因此是重要的元素。TiN比AlN稳定性更高，在热轧后的冷却前使B被N夺走而形成BN的可能性低，从而能够稳定确保固溶B，能够稳定提高淬火性。Ti为0.005%以上，优选为0.007%以上，更优选为0.010%以上。另一方面，若Ti超过0.02。/。，则粗大的氮化物和氧化物生成，韧性劣化。因此，Ti为0.02%以下，优选为0.017%以下。B:0.00050.003%B是用于在低成本下提高强度的重要的元素，在0.0005%以上，优选为0.0007°/。以上，更优选为0.0010%以上。另一方面，若B变得过剩，则生成粗大的夹杂物。另外固溶B也变得过剩，焊接性劣化。因此，B为0.003%以下，优选为0.0025%以下，更优选为0.0023°/0以下。N:0.0020扁％N作为TiN析出，防止加热时的奥氏体晶粒的粗大化。另外对于改善HAZ韧性和母材韧性有效。因此，N为0.002%以上，优选为0.003%以上。但是，若N多，则与B结合而降低固溶B，阻碍B的淬火性效果。因此N量为0.006%以下，优选为0.005%以下。0:0.004%以下O越少越好。若O多则生成粗大的氧化物，使HAZ韧性和母材韧性劣化。因此O—为0.004%以下，优选为0.003%以下。本发明优异的一点是，即使合金成分少也能够确保规定的强度。余量是铁及不可避免的杂质的情况下，虽然在合金成分少从而能够降低成本的方面优异，但是根据也可以再添加追加的成分。例如也可以再含有Ca:0.00050.0040%及REM:0.0050.04%之中的至少1种。此Ca和REM对于控制MnS系夹杂物的形态，从而改善板厚方向的特性有效。Ca的优选添加量为0.0005。/。以上，更优选为0.0010%以上，特别优选为0.0020%以上。另夕卜，REM的优选添加量为0.005%以上，更优选为0.010%以上，特别优选为0.020%以上。但是若过度添加Ca和REM，则不仅成本变高，而且会生成粗大的夹杂物而成为裂纹的原因。因此Ca量为0.004%以下，优选为0.003%以下。另外REM量为0.04%以下，优选为0.03%以下。另外，钢板(板坯)也可以再含有V:0.010.06%。V对于提高强度和韧性有效。V优选的添加量为0.01%以上，更优选为0.02%以上，特别优选为0.03%以上。但是若过剩地添加V，则不仅成本变高，而且HAZ韧性劣化。因此V为0.06。/。以下，优选为0.05%以下。另外，钢板(板坯)也可以再含有Nh0.050.4%、Cu:0.050.5%及Mo:0.010.2%之中的至少1种。这些元素对于强度上升有效。另外Ni和Cu对于韧性提高也有效。Ni的优选添加量0.05%以上，更优选为0.10%以上，特别优选为0.15%以上。Cu的优选添加量为0.05%以上，更优选为0.10%以上，特别优选为0.15%以上。Mo的优选添加量为0.01%以上，更优选为0.05%以上，特别优选为0.10%以上。但是，若过度添加Ni、Cu和Mo，则不仅成本变高，而且焊接性劣化。因此Ni为0.4。/。以下，优选为0.3%以下，更优选为0.25%以下。Cu为0.5%以下，优选为0.4%以下，更优选为0.3%以下。Mo为0.2。/。以下，优选为0.15°/。以下。本发明所使用的钢板(板坯)，从碳当量(Ceq)及焊接裂纹敏感性组成(Pcm)的观点出发也要进行成本控制。碳当量(Ceq)与焊接部的硬度有关，根据下式计算。还有下式基于JISG0203。Ceq(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(式中，C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo及V表示钢板(板坯)中的各元素的含量(质量％))另外焊接裂纹敏感性组成(Pcm)与焊接部的裂纹发生有关，根据下式计算。还有下式基于WES3009。Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5XB(式中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V及B表示钢板(板坯)中的各元素的含量(质量％))在本发明的钢板(板坯)中，使所述Ceq(%)为0.50以下(优选为0.49以下)，且所述Pcm(%)为0.28以下(优选为0.27以下)，如此来抑制合金成分。因此能够抑制焊接部的硬化，能够防止裂纹。而且在本发明的钢板(板坯)中，最大的一点特征是，根据下式求得的BK值(％)为0以上。BK(%)=B—11X(N—Ti/3.4)/14(式中，B、N、Ti表示钢板(板坯)中的各元素的含量(质量％))所述BK值表示，相对于由Ti固定N后的残留的游离N而言，B是否在一定程度上多余地存在。BK值为O或正值时，意味着能够确保固溶B。在在线冷却中，由A1固定N虽然能够确保游离的B，但是在在线冷却中，在冷却前的阶段由于A1N不稳定并变成BN，因此不能期待由A1对N的固定。上式的意图是，在在线冷却的情况下，有了只期待由Ti对N的固定化，而不是残留的N被A1固定而会与B结合的准备，即使在这种情况下，也能够确实地留下游离B(固溶B)。图1是实验性地表示对于上述BK值的思考的曲线图。该图1是表示，相对于轧制成板厚30mm的钢板进行空冷的情况，不进行空冷，而是在线进行淬火，在这种情况下的抗拉强度的上升值ATS(MPa)和BK值的关系。如图l所表明的可判明，BK值为负的值时，固溶B实质上没有残留，因此ATS停留在低的值上，相对于此，若BK值变成正的值，则ATS急剧提高。BK值越大越好，优选为0.001以上，在极力增大抗拉强度时，也可以在0.0015以上(特别优选为0.0020以上)。根据本发明，因为使用了如上这种适当的板坯，所以即使是不需要特别的装置的热轧-在线冷却法，也能够稳定提高强度。还有，为了确实地使强度处于规定值以上，而将制造条件设定在适当的范围内。板坯的加热温度为1000H7(TC。加热温度过低时热轧终轧温度、在显冷却开始温度等也下降，有可能淬火不足。另外，加热温度过高，则奥氏体晶粒粗大化，轧制后的韧性劣化。优选加热温度为10501100°C。加热的板坯进行热轧。热轧的终止温度设定在850950°C。若热轧终止温度过低，则奥氏体晶粒微细化，并且冷却开始温度降低，因此强度大大降低。另一方面，若热轧终止温度过高，则奥氏体晶粒变得粗大，韧性及强度不足。热轧结束后，在线急冷，使组织的主体(例如以面积率计为50%以上，优选为80°/。以上，更优选为95%以上)为下部贝氏体和马氏体等的淬火组织，以确保强度。为了得到期望的组织，冷却开始温度被设定为比Ar3点的高的温度(例如Ar3点+2(TC以上，优选Ar3点+4(TC以上)。还有A。点由下式(铁和钢(1981)，第143页)求得。Ar3点910—310XC—80XMn—20XCu—15XCr—55XNi—80XMo+0.35X(t—8)(式中，C、Mn、Cu、Cr、Ni、Mo表示钢中的各元素的含量(质量°/。)。t表示板厚(mm))为了得到期望的组织，冷却结束温度也被设定为30(TC以下，优选为20CTC以下。还有，冷却结束温度的下限没有特别被限定，但是通常为室温以上。为了得到期望组织，冷却速度也被加以设定，为2TV秒以上，优选为5tV秒以上，更优选为1(TC/秒以上。还有，若冷却速度超过80'C/秒，则韧性劣化。因此冷却速度为8(TC/秒以下，优选为7(TC/秒以下，更优选为50tV秒以下。如所述在线进行淬火的钢，经回火处理以提高韧性。回火(再加热)温度为450。C以上，优选为470。C以上，更优选为480。C以上。但是，若回火温度过高，则强度降低。因此回火温度为低于550°C，优选为54(TC以下，更优选为53(TC以下。如以上这样得到的钢板的屈服强度为600MPa以上，优选为680MPa以上，更优选为700MPa以上，最优异时也有能够达到750MPa以上的情况。另外抗拉强度为700MPa以上，优选为780MPa以上，更优选为800MPa以上，最优异时也有能够达到850MPa以上的情况。屈服强度的上限没有特别限定，但是屈服强度低于800MPa的钢板都包含在本发明的钢板中。另外抗拉强度的上限也没有特别限定，但是抗拉强度低于900MPa的钢板也包含在本发明中。另外，如以上这样得到的钢板，靭性和焊接性(耐焊接裂纹性)也优异，温度为O'C下的v切口摆锤吸收能(vEq)例如为100J以上，优选为150J以上，更优选为200J以上。还有，vEo上限没有特别限定，但是vEo在300J以下的钢板都包含在本发明中。本发明的钢板的板厚，例如为2580mm左右，优选为3060mm左右。实施例以下列举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施例的限制，只要在能够符合前后述宗旨的范围内当然也可以适当地加以变更实施，这上结均包含在本发明的技术范围内。实验例124以表2所示的条件，加热表1所示的成分的板坯A0，在热轧后即刻冷却，进行回火。测定得到的钢板的屈服强度(YS)、抗拉强度(TS)、摆锤吸收能(vEo)。另外，基于JISZ3158"y形焊接裂纹试验"，使焊接输入热能为1.8kJ/mm，在室温(25°C)下进行焊接裂纹试验，遵循JIS规格在5个截面中观察裂纹。详情显示在下述表12中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>实验例1、2(板坯A)、实验例10(板坯B)、实验例1213(板坯CD)、实验例2124(板坯L0)，板坯组成均适当，并且制造条件也均适当，因此能够得到强度、韧性及焊接性优异的钢板。另一方面，实验例39(板坯A)及实验例11(板坯B)虽然板坯组成适当，但是因为制造条件不适当，所以强度或韧性劣化。另外实验例1420虽然制造条件适当，但是因为板坯组成不适当，所以强度或焊接性劣化。实验例2539按以下的条件对表3所示成分的钢进行热轧，在线直接冷却。测定得到的钢板的抗拉强度(TSO。加热温度IIO(TC终轧温度880930°C冷却开始温度820860°C冷却速度30°C/s冷却停止温度20(TC以下另外除了冷却条件是空冷以外，与前述方法一样获得钢板。测定得到的钢板的抗拉强度(TS2)。求得抗拉强度的差(ATS-TS1—TS2)，整理其与BK值的关系。结果显示在图l中。图中，黑圆对应的是在本发明范围内含有Ti的例子(No.2536)，白圆对应的是Ti不足的例子(No.3739)。由图1表明，在Ti不足的例子中(白圆)，ATS变动大。相对于此，在规定量以上添加Ti的例子中(黑圆)，若BK值达到0以上，则ATS急速地稳定提高。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>权利要求1.一种钢板，其特征在于，以质量％计含有C0.11～0.18％、Si0.05～0.5％、Mn0.8～2％、P0.03％以下、S0.01％以下、Al0.05％以下、Cr0.6～1.5％、Ti0.005～0.02％、B0.0005～0.003％、N0.002～0.006％及O0.004％以下，余量是铁及不可避免的杂质，并且，根据下式求得的碳当量Ceq、焊接裂纹敏感性组成Pcm及BK值为Ceq(％)0.50以下、Pcm(％)0.28％以下、BK(％)0以上，并且，屈服强度为600MPa以上，抗拉强度为700MPa以上，Ceq(％)＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14Pcm(％)＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5×BBK(％)＝B-11×(N-Ti/3.4)/14式中，C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cu、B、N、Ti表示板坯中的各元素的质量百分比含量。2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，以质量X计还含有Ca:0.00050.004。/。以下及REM:0.0050.04%中的至少1种。3.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，以质量^计还含有V:0.010.06%。4.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于，以质量X计还含有Ni:0.050.4%、Cu:0.050.5"/。及Mo:0.010.2%中的至少1种。5.—种制造权利要求1所述的钢板的方法，其特征在于，以加热温度1000117(TC的条件对板坯进行加热，以终轧温度为85095(TC的条件进行热轧，以280°C/s的冷却速度在从高于Ar3点的温度至低于300t:的范围进行在线冷却，之后以温度45(TC以上低于55(TC的条件进行在线的回火，该板坯以质量^计含有C:0.110.18%、Si:0.050.5%、Mn:0.82%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、Al:0.05%以下、Cr:0.61.5%、Ti:0.0050.02%、B:0.00050.003%、N:0.0020.006%及0:0.004%以下，余量是铁及不可避免的杂质，并且，根据下式求得的碳当量Ceq、焊接裂纹敏感性组成Pcm及BK值为Ceq(%):0,50以下、Pcm(%):0.28%以下、BK(%):0以上，Ceq(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5XBBK(%)=B—11X(N—Ti/3.4)/14式中，C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Cu、B、N、Ti表示板坯中的各元素的质量百分比含量。6.根据权利要求5所述的钢板的制造方法，其特征在于，所述板坯以质量％计还含有Ca:0.00050.004%以下及REM:0.0050.04%中的至少1种。7.根据权利要求5所述的钢板的制造方法，其特征在于，所述板坯以质量^计还含有V:0.010.06%。8.根据权利要求5所述的钢板的制造方法，其特征在于，所述板坯以质量％计还含有Ni:0.050.4%、Cu:0.050.5%及Mo:0.010.2%中的至少l种。全文摘要将如下这种板坯加热到1000～1170℃，该板坯含有C0.11～0.18％、Si0.05～0.5％、Mn0.8～2％、P≤0.03％、S≤0.01％、Al≤0.05％、Cr0.6～1.5％、Ti0.005～0.02％、B0.0005～0.003％、N0.002～0.006％、O≤0.004％，该钢板碳当量≤0.50以下，焊接裂纹敏感性组成≤0.28％，下述式的BK(％)≥0，以850～950℃的终轧温度进行热轧，以2～80℃/s的冷却速度冷却至低于300℃，以450℃以上、低于550℃进行回火而成为钢板。BK(％)＝B-11×(N-Ti/3.4)/14，根据这一方法，即使是不需要特别装置的在线冷却，也能够稳定提高强度。文档编号C22C38/32GK101275205SQ200810081449公开日2008年10月1日申请日期2008年2月22日优先权日2007年3月30日发明者盐饱丰明申请人:株式会社神户制钢所