[发明专利]厚钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为用于船舶、海洋结构物、建筑、钢管领域等各种钢结构物、特别是应用于大线能量焊接的厚钢板及其制造方法。

背景技术

在船舶、海洋结构物、建筑、钢管等领域中使用的钢结构物一般通过焊接接合而精加工为期望形状的结构物。因此，从确保安全性的观点出发，这些结构物除了要确保作为使用的钢材的基础的母材特性、即强度、韧性、伸长率以外还要求焊接部的特性、主要是接头强度、接头韧性也优良。

此外，近年来，上述船舶、钢结构物趋于大型化，因此所使用的钢材也期望高强度化、厚壁化，另一方面，抑制由钢材重量的大幅增加引起的供应成本增加这样的观点也受到关注。因此，逐渐变得采用所应用的钢板的强度、板厚不会变得过大这样的设计，并且在焊接施工中应用埋弧焊、气电焊、电渣焊等高效率、大线能量的焊接方法，以期整体的制造成本的合理化。具体而言，以应用上述大线能量焊接为前提，预计强度和板厚并没有那么过大的、作为强度级别以拉伸强度计达到约550～750N/mm²级别、板厚为50mm以下的钢板的应用会扩大。

通常，出于提高钢板的特性、削减合金元素以及省略热处理等目的，上述强度级别、板厚的厚钢板通过组合控制轧制和加速冷却的所谓的TMCP技术来制造。TMCP技术能够确保高冷却速度，因此具有能够以相对较低成分确保母材强度这样的优点。另一方面，与钢板内部相比钢板的表面被骤冷，因此有时与钢板内部相比钢板表面附近的硬度变高，板厚方向的硬度分布产生变动。另外，有时加速冷却并非在钢板整个面上均匀，担心对钢板内的材质均匀性、具体而言为钢板的拉伸特性带来影响。

为了解决上述问题，以往以来，作为TMCP技术的一环，提出了各种解决方法，例如在专利文献1中公开了如下所述的方法：加速冷却时，将冷却速度控制为3～12℃/秒这样比较低的冷却速度，由此抑制表面相对于板厚中心部的硬度升高。另外，在专利文献2中公开了如下所述的板厚方向的材质差异小的钢板的制造方法：在冷却过程中，在铁素体析出的温度范围内进行待机，由此使钢板的组织为铁素体与贝氏体的双相组织，降低了表层与板厚中心部的硬度的差异。此外，从着眼于钢板表面的氧化皮性状和钢板的加速冷却时的冷却速度的观点出发，在专利文献3、4中公开了如下所述的方法：在临冷却前进行去氧化皮，从而降低因氧化皮性状引起的冷却不均，改善钢板形状。这些技术均可被解释为在确保材质均匀性的同时能够实现由使晶粒微细化带来的高韧化的技术。

另一方面，如上所述，在钢板的焊接施工中倾向于应用施工效率高的大线能量焊接。然而，在由大线能量焊接形成的焊接热影响部(也称为HAZ[Heat Affected Zone])中，会同时发生由上述各种控制轧制、加速冷却工艺带来的晶粒微细化效果消失而引起的接头韧性的降低、因接头软化区域的形成引起的接头强度的降低，要求一并解决上述问题的对策。

作为其中尤其广为人知的对策，存在有通过使焊接中在高温范围内比较稳定的TiN微细分散在钢中来抑制奥氏体晶粒的粗大化的技术、如专利文献5中所记载那样通过在钢中添加适量的Ti、B来弥补接头低温韧性的降低的方法。

此外，公开了如专利文献6中所记载那样通过优化钢中的Nb添加量来谋求兼顾钢板的高强度化和接头特性、特别是HAZ韧性的方法。但是，以专利文献5、6为代表的大线能量焊接对策方法对钢板材质的均质性带来的影响还没有得到验证。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平7-116504号公报

专利文献2：日本专利第3911834号公报

专利文献3：日本特开平9-57327号公报

专利文献4：日本专利第3796133号公报

专利文献5：日本特开2005-2476号公报

专利文献6：日本特开2011-074448号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是鉴于上述现状而开发的，一同提供板厚为50mm以下的厚钢板及其有利的制造方法，该厚钢板具备大线能量焊接接头部所要求的各特性，并且通过减小钢板的板厚方向和板宽方向的硬度的变动而使得钢板的材质、特别是其全厚度拉伸特性提高。

用于解决问题的方法

为了解决上述课题，本发明是在对作为大线能量焊接对策的成分设计进行了优化的基础上，对用于使钢板内的材质均质性提高的制造条件进行了研究，并且针对为了满足规定的均质性而应具备的材质阈值进行了大量实验和研究后得到的。即本发明为：