專利名稱：：具有超高強度和優(yōu)異低溫韌性的管道鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種有超高強度和優(yōu)異低溫韌性的管道鋼板及其制造方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種即使在成合金元素的含量比傳統(tǒng)鋼板中少很多的情況下也具有930MPa或更高的強度以及優(yōu)異韌性的管道鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
：管道指埋在地下用于長距離運輸原油和天然氣的鋼管，并且通常要承受流經(jīng)的高壓氣體或原油流體造成的高壓。為提高管道的傳輸效率，必須提高每小時原油或氣體(以下簡稱為"原油等")的傳輸量。為此目的，必須將管道的外直徑增加到很大的尺寸。當管道外直徑增加時，其中流經(jīng)的原油等的量也會增加，這繼而增加了原油等施加于管道的壓力。在這點上，盡管管道需要強度很高的鋼，但本領(lǐng)域通常只根據(jù)管道的強度標準而使用X70級鋼板。X70級鋼板具有70ksi的強度，即約480MPa。因此，當用這種強度級別的鋼板制造大外徑的管道時，必須增加鋼板的厚度，這增加了經(jīng)濟負擔。因此，盡管越來越需要強度與傳統(tǒng)鋼板相比顯著改善的管道鋼板，本領(lǐng)域還未開發(fā)出這種能夠充分滿足對高強度的要求的鋼板。這不僅歸咎于提高鋼板強度的技術(shù)壁壘，而且還歸因于伴隨鋼板強度提高的其它技術(shù)問題。具體地，對提高鋼板強度而言，盡管通常在鋼中加入對提高強度有效的成合金元素，然而加入所述成合金元素不僅會使強度充分增加，而且成合金元素加入量的增加也會造成焊接區(qū)和基體的低溫韌性劣化。因此，當增加鋼板的強度時，也必須提高低溫韌性。而且，當以傳統(tǒng)技術(shù)提高鋼板的強度時，通常將鋼板淬火以在鋼板中生成低溫微結(jié)構(gòu)如下貝氏體或馬氏體，從而同時提高鋼板的硬度和強度。然而，當鋼板中形成所述微結(jié)構(gòu)如馬氏體等時，鋼板中的殘留應(yīng)力會造成鋼板強度不足或明顯的韌性劣化。如上所述，強度和韌性通常被認為是不相容的機械性質(zhì)，即強度的提高會導致韌性的降低。因此，人們一直試圖確保鋼板的強度和韌性，從而提供高強度高韌性的鋼板。這種嘗試之一是熱機械控制工藝(TMCP)。TMCP是一個專業(yè)術(shù)的過程。盡管TMCP通過各種變型被廣泛應(yīng)用，其通常包括一個控制的軋制工藝，其中軋制在嚴格控制的條件下于特定溫度進行；和一個加速冷卻工藝，其中鋼板以合適的冷卻速率被冷卻。TMCP的優(yōu)點在于通過該工藝鋼板中可形成細粒和所想要的微結(jié)構(gòu)，從而在理論上使將鋼板的機械性能有效控制到所需程度成為可能。然而，為了通過TMCP中的加速冷卻工藝制造具有所需強度的鋼板，必須形成如以傳統(tǒng)技術(shù)一樣的硬結(jié)構(gòu)。因此，即使對于通過TMCP制造的鋼板，強度的增加也不可避免地導致韌性的降低。因此，在高強度鋼產(chǎn)品領(lǐng)域中一直在進行不斷地研究，以開發(fā)一種同時提高強度和低溫韌性的方法。具體而言，回火被最廣泛地采用以解決這一問題。例如，美國專利No.5545269、5755895、5798004、5卯0075、6045630、6183573、6245290和6532995z^開了一種制造鋼板的方法，其包括進4亍TMCP以軋制和冷卻鋼板，如圖1所示，然后在低于Ad轉(zhuǎn)變溫度(在此溫度下鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體)的溫度下對鋼板進行回火。然而，由于在冷卻鋼板后必須對鋼板進行二次加熱以進行回火，此方法需要能量的高度消耗。另外，增加回火過程導致生產(chǎn)成本的增加。另外，多種成合金元素被加入鋼中以增加鋼的強度，尤其是通常Mo作為最有效的元素中的一種而^:加入。例如，美國專利No.6224689、6228183、6248191和6264760公開了含有大量Mo-特別為0.2wt。/o或更多的Mo——以具有下貝氏體和板條馬氏體作為鋼微結(jié)構(gòu)的鋼。類似地，4艮據(jù)韓國專利No.2000-00533890，含0.35wt。/o或更多Mo的鋼作為一種該發(fā)明的實例被公開，而含0.14wt%Mo的對照實例具有小于930MPa的低抗張強度。然而，由于Mo是一種昂貴的元素，超過0.15wto/o或0.2wt。/。的Mo含量會變成制造成本增加的原因。另外，由于圖3所示的下貝氏體具有很窄的相變溫度范圍，如圖2所示，因此所述鋼需要非嚴格的冷卻條件和非常高的冷卻速率，這導致對設(shè)備的性能具有非常特定的要求。另外，由于這種高冷卻速率可導致諸如鋼板變形的問題，因此必須在制造鋼板后進行一種用于板形控制的附加工藝，這使得加工條件更為復雜和繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明已做出以解決前述現(xiàn)有技術(shù)問題，因此本發(fā)明的一個方面是提供一種具有高抗張強度和優(yōu)異低溫韌性且不含大量Mo的鋼板及其制造方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種鋼板，其含有(以重量％計)0.03-0.10%C、0-0.6o/oSi、1.6-2.1%Mn、0-1.0o/。Cu、0-1.0%Ni、0.02-0.06%Nb、0-0.1%V、0.1-0.5%Mo、0-1.0%Cr、0.005-0.03%Ti、0.01-0.06%AI、0.0005-0.0025%B、0.001-0.006%N、0-0.006%Ca、0.02%或更少的P、0.005%或更少的S，以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中微結(jié)構(gòu)含有至少約75面積百分比的貝氏鐵素體和針狀鐵素體的混合物。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種鋼板，其含有(以重量％計)0.03-0.10%C、0-0.6%Si、1.6-2.1°/oMn、0-1.0o/oCu、0-1.0%Ni、0.02-0.06%Nb、0.1%或更少的V、0.1-0.5%Mo、1.0%或更少的Cr、0.005-0.03%Ti、0.01-0.06%Al、0.0005-0.0025%B、0.001-0.006%N、0-0.006%Ca、0.02%或更少的P、0.005%或更少的S，以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中微結(jié)構(gòu)含有至少約75面積百分比的貝氏鐵素體和針狀鐵素體的混合物，屈服強度為930MPa或更高，且-40匸卻貝沖擊吸收能量為230J或更多。優(yōu)選地，所述鋼板含有0.015wt。/?；蚋俚腗o。優(yōu)選地，所述鋼板的微結(jié)構(gòu)含有的粒狀貝氏體不應(yīng)超過5個面積百分比。更優(yōu)選地，奧氏體晶豐立的全厚度尺寸(throughthicknessdimension)應(yīng)小于15nM。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種用于生產(chǎn)具有主要含有貝氏鐵素體、針狀鐵素體或其混合物的微結(jié)構(gòu)的超高強度和高韌性鋼的優(yōu)選方法包括將板坯加熱至一個足以基本熔化全部釩和鈮的碳化物和碳氮化物的溫度；在奧氏體重結(jié)晶的第一溫度范圍內(nèi)在一個或多個熱軋道次上將所述板坯軋制成鋼板；在低于U顯度(低于此溫度奧氏體不發(fā)生重結(jié)晶)和高于Ar3轉(zhuǎn)化點(即冷卻過程中奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的溫度)的第二溫度范圍內(nèi)在一個或多個熱軋道次上進一步軋制所述鋼板；以20-50X:/s的冷卻速率冷卻軋制的鋼板；在200-400C的溫度下停止冷卻鋼板；以及將經(jīng)冷卻的鋼板空氣冷卻至室溫。優(yōu)選地，所述板坯含有0.015wt。/o或更少的Mo。優(yōu)選地，所述方法還包括在停止以20-50"C/s的冷卻速率冷卻鋼板后將經(jīng)冷卻的鋼板空氣冷卻至室溫。本發(fā)明上述和其它方面、特征和其它優(yōu)點可由以下詳細描述結(jié)合附圖得以更清楚地理解，所述附圖中圖1是比較基于將通過軋制和冷卻制造的鋼板進行回火以確保機械性能的制造方法與另一種不進行回火就能確保機械性能的制造方法的示意圖2是顯示含下貝氏體和板條馬氏體為主要微結(jié)構(gòu)的鋼和含貝氏鐵素體和針狀鐵素體為主要微結(jié)構(gòu)的鋼的冷卻條件的TTT圖3是下貝氏體的電子透射顯微照片；圖4是貝氏鐵素體的電子透射顯微照片；圖5是針狀鐵素體的電子透射顯微照片；和圖6是粒狀貝氏體的電子透射顯微照片；具體實施例方式現(xiàn)將結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施方案。通過對傳統(tǒng)技術(shù)的問題的廣泛而深入的研究，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)了以下事實通過添加比現(xiàn)有發(fā)明更少量的Mo——其加入鋼中以增加鋼板強度，即使不形成如在現(xiàn)有發(fā)明的超高強度鋼中所形成的下貝氏體或板條馬氏體，鋼板也可表現(xiàn)出足夠的強度；同時，鋼板還可通過控制軋制條件以及使非常硬的微結(jié)構(gòu)由其它類型微結(jié)構(gòu)(如下貝氏體或板條馬氏體)代替而形成奧氏體細粒而具有良好的韌性。本發(fā)明是基于這些發(fā)現(xiàn)做出的。具體地，本發(fā)明鋼板中Mo的含量被降低，其它成合金元素的加入量也有調(diào)整；并且其微結(jié)構(gòu)被調(diào)節(jié)為包含貝氏鐵素體和針狀鐵素體，二者均具有細晶粒，以確保與現(xiàn)有發(fā)明的具有硬微結(jié)構(gòu)、下貝氏體或板條馬氏體的鋼板相比具有相同或更高的強度。另夕卜，本發(fā)明的鋼板中，這些微結(jié)構(gòu)形成以具有細粒度，從而與包括下貝氏體或板條馬氏體的傳統(tǒng)鋼板相比，可提供優(yōu)異的低溫韌性。本發(fā)明還提供一種制造這種鋼板的方法。下文將根據(jù)組分、微結(jié)構(gòu)和制造方法詳細描述本發(fā)明的鋼板。(鋼板組成)為獲得足夠強度和韌性(包括焊接區(qū)韌性)，提供如下本發(fā)明鋼板的組成。C:0.03畫0.10wt%碳(C)是通過固溶強化作用而用于強化焊接區(qū)及其基體的最有效元素。另外，碳通過在鋼中形成細碳化鐵、V和Nb的碳氮化物[Nb(C，N)]以及碳化鉬[M02C的淀積硬化來提供強化作用。此外，Nb的碳氮化物還用于在熱軋過程中延緩奧氏體重結(jié)晶和抑制晶粒生長，從而通過晶粒細化同時提高強度和低溫韌性。碳還增加可淬性，這是一種在冷卻過程中在鋼板中形成強微細結(jié)構(gòu)的能力。通常，如果C含量小于0.03wt。/。，就不能獲得這些強化效果。如果C含量超過0.1wt。/。，那么鋼板通常容易在現(xiàn)場焊接后低溫開裂，并且鋼板及其焊接熱影響區(qū)(weidHAZ)的韌性容易降低。Si:0-0.6wtYo硅(Si)輔助Al對鋼水進行去氧化并作為一種固溶強化元素起作用。然而，上限設(shè)為0.6wt。/。以避免可由硅含量過多導致的現(xiàn)場可焊性和和焊接熱影響區(qū)韌性的明顯劣化。由于Al或Ti可行使相同功能，因此將Si加入到剛中對去氧化而言不是必需的。Mn:1.6-2.1wt%錳(Mn)是鋼固溶強化中的一種有效元素。為提高可淬性和強度，需要加入1.6wt。/?；蚋嗔康腻i。然而，Mn含量超過2.1wtY。往往會在連續(xù)鑄鋼中造成中心偏析，還可導致鋼韌性的劣化。此外，Mn含量過高會通過可淬性的過度增加而導致現(xiàn)場可焊性和和焊接熱影響區(qū)韌性的劣化。Cu:O-l.Owt%銅(Cu)是一種強化基體金屬和焊接熱影響區(qū)的元素。然而，Cu含量過高會導致現(xiàn)場可焊性和焊接熱影響區(qū)韌性的劣化。Ni:O-l.Owt0/o鎳(Ni)是一種可提高機械性能又不使低碳鋼的現(xiàn)場可焊性和低溫韌性劣化的元素。與Mn和Mo相比，Ni形成更少量的可〗吏低溫韌性劣化的馬氏體-奧氏體成分，并提高了焊接熱影響區(qū)的韌性。此外，Ni可有效防止在連續(xù)鑄造和熱軋過程中銅引起的表面開裂。然而，Ni是一種昂貴的元素，而且過量添加M會導致焊接熱影響區(qū)的韌性劣化。Nb:0.02-0.06wt%鈮(Nb)加入以促進鋼軋制微結(jié)構(gòu)的晶粒細化，這可同時提高強度和韌性。在熱軋過程中形成的Nb的碳氮化物[Nb(C，N)]通過延緩奧氏體重結(jié)晶和抑制晶粒生長而生成細小奧氏體晶粒。當Nb與Mo—起被加入鋼中時，Nb可通過抑制奧氏體重結(jié)晶而提高晶粒細化的效果，并通過沉淀強化和可淬性提高而使鋼強化有明顯效果。在硼的存在下，鈮可協(xié)同提高可淬性。要獲得這種效果，加入的鈮優(yōu)選地至少為0.02wt%。然而，超過0.06wt。/。的Nb含量使得不太可能預期效果的進一步提高，反而對可焊性和焊接熱影響區(qū)的韌性不利。v:u畫u.iwr/o盡管釩(V)具有與Nb類似的效果，但是添加V的效果較不突出。然而，當V與Nb—起凈皮加入時，所述效果會明顯加大。然而，顧及可焊性和焊接熱影響區(qū)的韌性，V含量的上限為0.1wt%。Mo:0.1-0.5wt%鉬(Mo)可提高可淬性，并且當與B—起加入時此效果非常明顯。另外，當與Nb—起加入時，Mo通過抑制奧氏體重結(jié)晶有助于晶粒細化。然而，由于Mo的過量加入會導致現(xiàn)場焊接過程中焊接熱影響區(qū)韌性的劣化，因此Mo的含量為0.5wt。/o或更低。更優(yōu)選地，加入的Mo為0.01-0.15wt%。Cr:O-l.Owt%鉻(Cr)用于提高可淬性。然而，由于Cr的過量加入會在現(xiàn)場焊接后產(chǎn)生低溫開裂而導致焊接熱影響區(qū)和基體的韌性劣化，因此Cr的含量上限為1.0wt%。Ti:0.005-0.03wt%鈦(Ti)與氮結(jié)合形成細小的氮化鈦(TiN),抑制奧氏體晶粒在加熱板坯時粗化，從而有助于晶粒細化。此外，TiN不僅防止焊接熱影響區(qū)的晶粒粗化，而且還使游離氮固定到鋼水中，從而提高韌性。為了充分固定游離氮，加入的鈦量優(yōu)選為氮量的至少3.4倍(以重量計)。因此，Ti是一種對基體金屬和焊接熱影響區(qū)的高強度和晶粒細化有效的元素，其以TiN的形式存在以抑制軋制加熱過程中的晶粒生長。另外，與N反應(yīng)剩余的Ti以固溶體的形式溶解在鋼中并與C結(jié)合形成非常細小的TiC沉淀，其可顯著提高鋼的強度。當鋁含量很低時(小于0.005wt%),鈦形成氧化物作為熱影響區(qū)中粒間針狀鐵素體的成核位點。因此，為獲得用TiN沉淀抑制奧氏體晶粒生長的效果和用形成TiC增加強度的效果，必須加入0.005wt。/?；蚋嗟腡i。另一方面，如果Ti含量超過0.03wt%,過多的Ti含量會造成氮化鈦的晶粒粗化并造成碳化鈦誘導的淀積硬化，從而顯著降低低溫韌性。而且，當通過加熱鋼板至熔點來焊接鋼板以生產(chǎn)鋼管時，TiN再次溶解在鋼板中，從而使焊接熱影響區(qū)的韌性劣化。因此，Ti含量的上限為0.03wt%。Al:0.01-0.06wt%鋁(Ai)是一種通常為了使鋼去氧化而加入的元素。另外，Ai不僅有助于細化微結(jié)構(gòu)，而且還通過去除熱影響區(qū)粗粒中的游離氮提高熱影響區(qū)的韌性，在所述熱影響區(qū)中焊接熱可使TiN部分溶解從而釋放氮。然而，如果A1含量超過0.06wt%,就會形成氧化鋁(A1203)類夾雜物，所述夾雜物可損害基體金屬和熱影響區(qū)的韌性。由于去氧化可通過加入Ti和Si而實現(xiàn)，Al不是本發(fā)明中必需的元素。B:0.0005-0.0025wt%硼(B)可顯著提高可淬性并增加低碳鋼的可焊性和低溫開裂抗性。具體而言，B用于提高可淬性從而提高Mo和Nb的作用，并通過增加晶界強度用于抑制氫引起的粒間開裂。然而，加入過多的B會促iiJ晚化晶粒氮(N)是一種抑制奧氏體晶粒生長的元素，其在板坯加熱過程中形成TiN沉淀從而抑制焊接熱影響區(qū)的奧氏體晶粒生長。然而，過多含量的N會造成板坯的表面缺陷并降低硼的有效可淬性。另外，溶質(zhì)N會損害基體和焊接熱影響區(qū)的韌性。Ca:0畫0.006wt%Ca是一種用于控制MnS夾雜物形狀和提高低溫韌性的元素。然而，當在鋼中加入過多量的Ca時，大量的CaO-CaS會形成并轉(zhuǎn)化為大簇和大的夾雜物，其會損害鋼的潔凈度和現(xiàn)場可焊性。P:0.02wt。/o或更少磷(P)是一種可與Mn等結(jié)合形成非金屬夾雜物而造成鋼脆性的元素。因此，必須降低鋼中的P含量。然而，過分控制P的含量使其具有非常低的含量會造成鋼生產(chǎn)過程中的嚴重負擔，而且上述問題在鋼中P含量為0.02wt。/?；蚋蜁r并不嚴重。因此，P含量的上限為0.02wt%。S:0.005wt。/?；蚋倭?S)是一種與Mn等結(jié)合而造成鋼脆性例如熱脆性的元素。根據(jù)本發(fā)明，出于與控制P造成鋼生產(chǎn)過程的負擔同樣的考慮，S的含量上限為0.005wt%。(鋼板的微結(jié)構(gòu))、,乂曰1口JcY,'、P,J*l,，JoJi;Artl一fT入人1,》Art_!厶LCt,.刀狄付向域厭Vl7L開的wr王，吸^rwj取rgc^，工迷組風r&升a，「微結(jié)構(gòu)。具體而言，根據(jù)本發(fā)明，鋼板的微結(jié)構(gòu)包括如圖4所示的貝氏鐵素體和如圖5所示的針狀鐵素體，且貝氏鐵素體和針狀鐵素體的混合物的面積分數(shù)為75%或更高。除上述微結(jié)構(gòu)相以外，所述鋼板還可含有小分數(shù)的粒狀貝氏體。然而，由于粒狀貝氏體可導致低溫韌性的劣化，其面積分數(shù)的上限為5%。另夕卜，本發(fā)明的鋼板具有非常細的微結(jié)構(gòu)。由于所述鋼板具有更細的微結(jié)構(gòu)，因此其可更有效地阻止裂縫傳播，從而防止脆性斷裂。鑒于奧氏體晶粒的大小，本發(fā)明的發(fā)明人建議所述晶粒最優(yōu)選的大小為15fim或更小。具有上述組成和微結(jié)構(gòu)的本發(fā)明鋼板，具有930MPa或更高的屈服強度，以及230J或更多的-40X:沖擊韌性，從而滿足本發(fā)明所需的性質(zhì)。(制造方法)以下詳細描述制造本發(fā)明鋼板的方法。所述方法是本發(fā)明的發(fā)明者為提供達到本發(fā)明目標的鋼板而構(gòu)想的。本發(fā)明的方法通常包括二次加熱板坯；在奧氏體重結(jié)晶溫度范圍內(nèi)在一個或多個熱軋道次上軋制經(jīng)二次加熱的板坯；在低于TV溫度和高于Ar3轉(zhuǎn)化點的溫度范圍內(nèi)在一個或多個熱軋道次上進一步軋制所述鋼板;以20-50°C/s的冷卻速率冷卻軋制的鋼板；隨后在200-400"C的溫度下停止冷卻鋼板。優(yōu)選地，所冷卻的鋼板進行空氣冷卻或在室溫下冷卻。以下將詳細描述所述方法的各個條件板坯二次加熱1050-1150匸由于進行板坯加熱是為了能有效進行隨后的軋制并使所述鋼具有想要的機械性能，因此板坯加熱必須在一個合適的溫度范圍內(nèi)進行。在加熱所述板坯的過程中，均勻加熱板坯以使沉淀的元素充分溶解在板坯中同時盡可能地防止晶粒過度生長是很重要的。如果所述加熱在低于1050°CT進行，Nb或V不能再次溶解在板坯中，這使得難以獲得高強度鋼板。而且，由于部分重結(jié)晶，奧氏體晶粒是不均勻地形成的，因此難以獲得高韌性。相反地，如果所述加熱在高于1150。C下進行，奧氏體晶粒變得過度粗大，導致鋼板的晶粒增大，從而嚴重損害所述鋼板的韌性。因此，所迷二次加熱的溫度范圍優(yōu)選為1050-1150X:。軋制條件為了獲得低溫韌性，鋼板中必須含有細奧氏體晶粒，所述晶?？赏ㄟ^控制軋制溫度和壓下率獲得。根據(jù)本發(fā)明，軋制優(yōu)選地在兩個不同的溫度范圍內(nèi)進行。由于這兩個溫度范圍提供不同的重結(jié)晶行為，因此軋制條件需要根據(jù)所述不同的軋制溫度進行不同的設(shè)置。首先，在奧氏體重結(jié)晶溫度范圍內(nèi)，所述板坯通過一個或多個熱軋制道次以相對于原始板坯厚度20-80%的總壓下率被軋制。在奧氏體重結(jié)晶溫度范圍內(nèi)的軋制可通過奧氏體重結(jié)晶達到降低晶粒大小的效果。此時，當進行多道次軋制時，必須適當?shù)乜刂泼總€道次的壓下率和時間以防止奧氏體重結(jié)晶后的晶粒生長。通過上述過程形成的細奧氏體晶粒用于提高最終鋼板的低溫韌性。然后，在Tnr(奧氏體不發(fā)生重結(jié)晶的溫度)和Ar3(奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)化溫度)之間奧氏體未重結(jié)晶的溫度范圍內(nèi)，軋制的板坯通過一個或多個軋制道次被進一步軋制成鋼板。此時，軋制以相對于在奧氏體重結(jié)晶溫度范圍內(nèi)軋制的板坯厚度40-80%的總壓下率進行。在Tnr(奧氏體不發(fā)生重結(jié)晶的溫度)和Ar3(奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)化溫度)之間的溫度范圍內(nèi)的軋制壓碎所述晶粒并導致晶粒的應(yīng)變誘導位錯，從而為軋制后冷卻過程中的低溫轉(zhuǎn)化相提供成核位點。冷卻速率20-50X:/s冷卻速率是提高所述鋼板的韌性和強度的重要因素之一。以上冷卻條件是為了形成上述貝氏鐵素體或針狀鐵素體而設(shè)置的。如果鋼板以低冷卻速率進行冷卻，就會形成晶粒粗大的諸如如圖6所示的多邊形鐵素體或粒狀貝氏體的不良微結(jié)構(gòu)，從而明顯降低鋼板的強度和韌性。相反，如果鋼板以50X:/s或更快的高冷卻速率進行冷卻，鋼板會由于過多的冷卻水而形成硬質(zhì)相如馬氏體或具有形狀缺陷如變形。冷卻完成溫度200-400t:為控制鋼板的微結(jié)構(gòu)，必須將鋼板冷卻到冷卻速率的效果可充分實現(xiàn)的溫度。如果冷卻完成溫度是4oox:或更高，就難以在鋼板中形成足夠量的具有細晶粒的貝氏鐵素體和針狀鐵素體，這會導致屈服強度的提高不足。本發(fā)明的冷卻完成溫度的上限為400"C。相反，如果冷卻完成溫度為200。C或更低，不僅冷卻效果已飽和，而且鋼板會由于過度冷卻而變形。實施例對每種具有表1所示組成的板坯進行二次加熱、軋制和冷卻以制備16mm厚度的鋼板。即，每種鋼板都在相同條件下制造。不管鋼的種類如何，板坯都在1120X:下進行二次加熱，然后在1050-1100匸(奧氏體重結(jié)晶溫度)以相對于二次加熱板坯73%的總壓下率進行9-11道次的多道次軋制，繼而在750-950"C(奧氏體未重結(jié)晶的溫度)下以相對于軋制板坯76%的總壓下率進行9-11道次的二次多道次軋制來制成鋼板。所述鋼板在軋制后立即以的冷卻速率進行冷卻，并于250-350X:完成。然后，將所述鋼板置于空氣中進行空氣冷卻。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>IS:本發(fā)明鋼，CS:對照鋼在表1中，標記有"*"的元素的含量單位是ppm,其它元素的含量單位以重量％(wt%)計。如從表1可見，本發(fā)明鋼l-4滿足本發(fā)明的條件。然而，對照鋼l的C含量過低，而對照鋼2的C含量過高。另外，對照鋼3的Mn含量過高，而對照鋼4的Ti含量過高。對照鋼5和6的B含量都過高。將用具有表1所示組成的板坯制造的鋼板樣品進行抗拉試驗、沖擊試驗并測量韌脆轉(zhuǎn)變溫度，結(jié)果示于表2中。表表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>IS:本發(fā)明鋼，CS:對照鋼在表2中，vE-40表示-40。C沖擊韌性，vTrs表示韌脆轉(zhuǎn)變溫度，BF表示貝氏鐵素體，且AF表示針狀鐵素體。如從表2可見，所有具有本發(fā)明組成的本發(fā)明鋼都具有930MPa或更高的抗張強度、230J或更高的-40t:沖擊韌性和-70"C的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，從而表現(xiàn)出良好的機械性能。對于C含量過低的對照鋼1，盡管其沖擊韌性良好，但其抗張強度很低，只有本發(fā)明鋼的一半左右。對于C含量過高的對照鋼2，盡管其具有1000MPa或更高的超高抗張強度，但其-40。C沖擊韌性為102J，且其韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-48X:。如此，對照鋼2表現(xiàn)出如同傳統(tǒng)鋼的強度和韌性的不相容。另外，Mn含量過高的對照鋼3表現(xiàn)出與對照鋼2相似的性質(zhì)。對于Ti含量過高的對照鋼4，其-40"C沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度不符合要求。對于B含量過高的對照鋼5和6，盡管其強度良好，但其沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度不盡如人意。如此，可找到取決于本發(fā)明鋼板組成的影響。對于具有本發(fā)明鋼1的組成的板坯，在表3所示條件下進行軋制。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>IE:本發(fā)明實例，CS:對照實例如表3中可見，本發(fā)明實例l-4滿足本發(fā)明的所有條件。然而，對照實例1以過高的冷卻速率被冷卻。對照實例2和3在過高的二次加熱溫度下被二次加熱。特別地，對于對照實例3，不僅二次加熱溫度過高，而且冷卻完成溫度也過高。對于對照實例4和5，冷卻速率過低。特別地，對于對照實例5，不僅冷卻速率過低，而且冷卻完成溫度過高。對于對照實例6，在未重結(jié)晶區(qū)的壓下率過低。將按表3條件制造的鋼板樣品進行抗拉試驗、沖擊試驗并測量韌脆轉(zhuǎn)變溫度，結(jié)果示于表4。表4[表41<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>IE:本發(fā)明實例，CE:對照實例在表4中，vE-40表示-40。C沖擊韌性，vTrs表示韌脆轉(zhuǎn)變溫度，BF表示貝氏鐵素體，AF表示針狀鐵素體。如從表4可見，按本發(fā)明條件制造的本發(fā)明實例1-4全部都具有930MPa或更高的抗張強度和230J或更高的-40。C沖擊韌性，從而表現(xiàn)出良好的機械性能。然而，由于對照鋼1以過高的冷卻速率被冷卻，因此不能合適地形成細的低溫相，且抗張強度低。對于對照鋼2，由于過高的板坯二次加熱溫度，形成了粗化的奧氏體晶粒，從而降低了低溫韌性。對于板坯二次加熱溫度過高和冷卻完成溫度過高的對照鋼3，其低溫韌性由于與對照實例2相同的原因而較低，且其抗張強度由于與對照實例1相同的原因也較低。對于冷卻速率過低的對照鋼4，形成了多邊形鐵素體和粒狀鐵素體的混合物而不是所想要的微結(jié)構(gòu)，從而降低了抗張強度和低溫韌性。對于對照鋼5，過低的冷卻速率和過高的冷卻完成溫度由于與上面相同的原因造成了低的抗張強度和低溫韌性。對于在未重結(jié)晶區(qū)內(nèi)以過低的壓下率軋制的對照鋼6，不僅奧氏體晶粒充分地延伸，而且位錯不在晶粒中堆積，這導致低溫相的形成不充分。作為結(jié)果，對照實例6具有極充分低的低溫韌性。由上述結(jié)果，可找出本發(fā)明制造方法的效果。如可由以上描述明顯看出的，本發(fā)明可提供具有高強度和優(yōu)異低溫韌性的不含大量Mo的鋼板。權(quán)利要求1.一種具有超高強度和優(yōu)異低溫韌性的鋼板，以重量％計包括0.03-0.10％C、0-0.6％Si、1.6-2.1％Mn、0-1.0％Cu、0-1.0％Ni、0.02-0.06％Nb、0-0.1％V、0.1-0.5％Mo、0-1.0％Cr、0.005-0.03％Ti、0.01-0.06％Al、0.0005-0.0025％B、0.001-0.006％N、0-0.006％Ca、0.02％或更少的P、0.005％或更少的S，以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中微結(jié)構(gòu)含有至少約75面積百分比的貝氏鐵素體和針狀鐵素體的混合物。2.—種具有超高強度和優(yōu)異低溫韌性的鋼板，以重量％計包括0.03-0.10%C、0-0.6%Si、1.6-2.1%Mn、0-1.0%Cu、0-1.0%Ni、0.02-0.06o/oNb、0-0.1o/oV、0.1畫0.50/0Mo、0畫1.00/0Cr、0.005-0.030/0Ti、0.01-0.060/0Al、0.0005-0.0025%B、0.001-0.006%N、0-0.006%Ca、0.02%或更少的P、0.005。/o或更少的S，以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中微結(jié)樹含有至少約75面積百分比的貝氏鐵素體和針狀鐵素體的混合物，屈服強度為930MPa或更高且-4(TC卻貝沖擊吸收能量為230J或更多。3.權(quán)利要求1或2的鋼板，其中所述鋼板含有0.015wt。/?；蚋俚腗o。4.權(quán)利要求1或2的鋼板，其中所述鋼板的微結(jié)構(gòu)包括以面積分數(shù)計為5%或更少的粒狀貝氏體。5.權(quán)利要求1或2的鋼板，其中奧氏體晶粒的全厚度尺寸應(yīng)小于15HM。6.—種制造具有超高強度和優(yōu)異低溫韌性的鋼板的方法，所述方法包括將鋼板坯二次加熱至1050-1150C所述板坯以重量％計包括0.03-0.10%C、0-0.60/0Si、1.6-2.1%Mn、0-1.00/0Cu、0-1.0%M、0.02誦0.060/0Nb、0-0.1o/oV、0.1-0.5%Mo、0-1.0%Cr、0.005-0.03%Ti、0.01-0.06%Al、0.0005-0.0025%B、0.001-0.006%N、0-0.006%Ca、0.02%或更少的P、0.005。/o或更少的S，以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)；在奧氏體重結(jié)晶溫度區(qū)內(nèi)在一個或多個熱軋道次上以20-80%的壓下率軋制經(jīng)二次加熱的鋼板坯；在奧氏體重結(jié)晶溫度或更低至Ar3溫度或更高的溫度范圍內(nèi)在一個或多個熱軋道次上以40-80%的壓下率將經(jīng)軋制的鋼板坯軋制成鋼板；以20-50"C/s的冷卻速率冷卻經(jīng)軋制的鋼板；和在200-400C的溫度下停止冷卻所述鋼板。7.權(quán)利要求6的方法，其中所述鋼板坯含有0.015wt。/?；蚋俚腗o。8.權(quán)利要求6或7的方法，還包括在冷卻完成步驟后用空氣冷卻或在室溫下冷卻所述鋼板。全文摘要本發(fā)明公開了一種有超高強度和優(yōu)異低溫韌性的管道鋼板及其制造方法。所述鋼板即使在成合金元素的含量比傳統(tǒng)鋼板中少很多的情況下也具有930MPa或更高的強度以及優(yōu)異的韌性。所述鋼以重量％計含有0.03-0.10％C、0-0.6％Si、1.6-2.1％Mn、0-1.0％Cu、0-1.0％Ni、0.02-0.06％Nb、0-0.1％V、0.1-0.5％Mo、0-1.0％Cr、0.005-0.03％Ti、0.01-0.06％Al、0.0005-0.0025％B、0.001-0.006％N、0-0.006％Ca、0.02％或更少的P、0.005％或更少的S，以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。微結(jié)構(gòu)含有至少約75面積百分比的貝氏鐵素體和針狀鐵素體的混合物。文檔編號C22C38/00GK101535518SQ200780041034公開日2009年9月16日申請日期2007年11月2日優(yōu)先權(quán)日2006年11月2日發(fā)明者俞張镕,安晟秀,曹尚鉉申請人:Posco公司