CN104011245B - 高张力热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供制成钢管后受到弯曲变形时不会产生局部压曲、管成形后的变形特性优良并且适合作为管线管用途以及油井管用途的高张力热轧钢板。本发明的构成的特征在于，组成为：以质量％计，含有C：0.04～0.08％、Si：0.50％以下、Mn：0.8～2.2％、P：0.02％以下、S：0.006％以下、Al：0.1％以下、N：0.008％以下、Cr：0.05～0.8％，并且通过调节而含有Nb：0.01～0.08％、V：0.001～0.12％、Ti：0.005～0.04％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，表层具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为10％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织。

Description

高张力热轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及适合作为用作输送原油、天然气等的输送管(管线管)或者用作油井管而要求高强度、高韧性的焊接钢管、尤其是高强度电焊钢管、高强度螺旋钢管用原材的高张力热轧钢板及其制造方法，特别是涉及管成形(制管)后的变形特性得到提高的高张力热轧钢板。

需要说明的是，在此所述的“高张力热轧钢板”是指具有API5L-X65级以上且API5L-X80级以下的高强度的热轧钢板。

背景技术

近年来，由于石油危机以来的原油的价格高涨、能量供给源的多样化的要求等，正积极地在极其寒冷的地方开采石油、天然气并铺设管道。此外，对于管道而言，为了提高天然气、石油的输送效率，倾向于以粗径进行高压作业。为了耐受管道的高压作业，输送管(管线管)需要采用厚壁的钢管，使用以UOE钢管这样的厚钢板作为原材的钢管，并进一步使用API5L标准的X80级这样的高强度级别的钢管。但是，最近，进一步降低管道的施工成本这样的期望强烈，降低钢管的材料成本的期望也强烈，作为输送管，使用以卷形的热轧钢板(热轧钢带)作为原材的高强度电焊钢管或高强度螺旋钢管来代替以厚钢板作为原材的UOE钢管。

从防止管线管的断裂的观点出发，对这些高强度钢管要求具备高强度的同时具备优良的低温韧性。为了制造这样的兼具高强度和高韧性的钢管，对于作为钢管原材的钢板而言，实现了利用热轧后的加速冷却的相变强化、由利用了Nb、Ti、V等合金元素的析出物的析出强化等产生的高强度化和由利用了控制轧制等的组织的微细化等产生的高韧性化。

例如，专利文献1中记载了一种高强度电焊钢管用热轧钢板的制造方法，其中，对含有适当量的C、Si、Mn、N并且以Mn/Si满足5～8的范围含有Si、Mn并进一步含有Nb：0.01～0.1％的钢片实施按轧制温度来调节轧制率的粗轧、以及先将表层部冷却至Ar1点以下并在通过复热或强制加热使表层部的温度达到(Ac3-40℃)～(Ac3+40℃)的时刻开始精轧而使950℃以下的总轧制率为60％以上且轧制结束温度为Ac3点以上的精轧，在精轧结束后以10℃/s以上冷却至600℃以下，在600～350℃的温度范围内进行卷取。专利文献1记载的技术中，不用添加昂贵的合金元素，并且不用对整个钢管进行热处理，能够使钢板表层的组织微细化，能够制造低温韧性优良的高强度电焊钢管。但是，专利文献1记载的技术中，存在如下问题：在板厚厚的钢板的情况下，冷却能力不足，无法确保期望的冷却速度，需要进一步提高冷却能力。

另外，铺设管道的环境也逐年多样化，在铺设管道后，由于地基变动、海底的海流等的影响，管道的弯曲变形有时不能忽视，在管道铺设的设计上成为问题。

针对这样的问题，例如专利文献2中记载了一种时效后的变形特性优良的管道用高强度钢管，其通过对钢板进行焊接而形成，所述钢板含有C：0.02～0.09％，含有Si：0.001～0.8％、Mn：0.5～2.5％以及Ti：0.005～0.03％、Nb：0.005～0.3％、Al：0.001～0.1％、N：0.001～0.008％并且以满足(Ni+Cu)-Mo＞0.5的方式含有Ni：0.1～1.0％、Cu：0.1～1.0、Mo：0.05～0.6％中的两种以上，具有以面积率计为50％以下且结晶粒径平均为15μm以下的铁素体、余量为马氏体和/或贝氏体的混合组织。该钢管为加热至200～300℃后的均匀伸长率为5％以上且时效后的变形特性优良的X-70～X-100级的高强度钢管。但是，专利文献2记载的技术中，需要含有较大量的导致热轧时液相脆化的Cu、昂贵的Ni等合金元素，在焊接性方面残留有问题。

另外，最近，海底管线管的铺设大多使用卷筒铺管船铺管法。卷筒铺管船铺管法为如下方法：预先在陆地上进行圆周焊接、检查、涂装等，将制好的长尺寸管卷绕到海上的铺管船的卷筒上，在目标海上，在放卷的同时铺设到海底。但是，卷筒铺管船铺管法中，在卷绕管时和铺设管时，由弯曲-弯回产生的拉伸和压缩的应力作用于管的一部分。因此，存在在管中产生局部压曲并以此为起点产生管的断裂的问题。

针对这样的问题，例如专利文献3中记载了一种屈服比为85％以下且焊接软化部少的卷筒铺管船铺设性优良的电焊钢管，其中，设定为如下组成：含有C：0.03～0.20％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.5％、Al：0.005～0.060％，以限制为0.04％以下的方式含有Nb+V+Ti，将碳当量Ceq限制为0.20～0.35％，将焊接裂纹敏感性指数Pcm限制为0.25％以下。根据专利文献3记载的技术，能够防止利用卷筒铺管船铺管法铺设管道时在管中产生的局部压曲。

另外，专利文献4中记载了一种电焊钢管的制造方法，其中，在制管成形工序之前，对含有C：0.1％以下、Mn：2.3％以下的组成的带钢实施用于赋予板厚方向上平均为15％以下的应变的应变赋予工序。由此，能够防止管铺设时的局部压曲。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-207220号公报

专利文献2：日本特开2006-144037号公报

专利文献3：日本特开平03-211255号公报

专利文献4：日本特开2006-122932号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，专利文献3记载的技术中，残留有如下问题：为了稳定地确保X65级以上的高强度而需要增加C量，从而无法确保韧性。另外，专利文献4记载的技术中，存在如下问题：需要对带钢实施应变赋予工序，需要大规模的应变引入设备。

另外，对于管线管而言，通常，为了防腐蚀而对管表面实施涂装。而且，为了对该涂装进行烧结，实施加热至200～300℃范围的温度的涂装烧结处理。因此，制管时引入有应变的钢管由于应变时效而硬化，屈服强度增加，有时会表现出显示屈服伸长的变形特性。对于表现出这样的变形特性的钢管而言，存在如下问题：在之后对钢管实施弯曲变形时产生局部压曲，从而导致管的断裂。

本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供具有API5L-X65级以上且API5L-X80级以下的高强度、夏比冲击试验的断裂转变温度vTrs为-80℃以下的高韧性以及表层和板厚方向中心部的均匀伸长率为10％以上的优良的变形特性、并且管成形后的变形特性优良的高张力热轧钢板。

需要说明的是，在此所述的“管成形后的变形特性优良”是指，表层部在依照JISZ2241的规定使用JIS5号试验片(GL：50mm)进行的拉伸试验中显示出10％以上的均匀伸长率，进而，具有在赋予2％拉伸应变作为预应变后进行250℃×60分钟的加热的涂装烧结硬化处理后的涂装烧结硬化量ΔYS为40MPa以下的低涂装烧结硬化特性，并且具有在管成形-涂装烧结处理后可抑制屈服伸长的发生、制成管后受到弯曲变形时能够抑制局部压曲的发生的变形特性。

用于解决问题的方法

本发明人为了实现上述目的而对制成管后实施涂装烧结处理后的变形特性、特别是给屈服伸长的发生带来影响的各种因素进行了深入研究。

结果发现，通过必须含有Cr以及Nb、Ti、V、将Nb、Ti、V的总量调节为适当范围并且将表层部的组织设定为含有贝氏体作为主相且含有少量的马氏体作为第二相的组织，具有使表层部的均匀伸长率高达10％以上的变形能，在赋予2％预应变后实施250℃×60分钟的热处理(涂装烧结处理)后的涂装烧结硬化量ΔYS(＝{(涂装烧结处理后的屈服应力)-(预应变赋予后的变形应力)}低至40MPa以下，并且在涂装烧结处理后能够抑制屈服伸长。

本发明基于上述见解并进一步进行研究而完成。即，本发明的主旨如下所述。

(1)一种高张力热轧钢板，其特征在于，

组成为：以质量％计，含有C：0.04～0.08％、Si：0.50％以下、Mn：0.8～2.2％、P：0.02％以下、S：0.006％以下、Al：0.1％以下、N：0.008％以下、Cr：0.05～0.8％，并且以满足下述(1)式的方式进行调节而含有Nb：0.01～0.08％、V：0.001～0.12％、Ti：0.005～0.04％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，

表层具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为10％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织，

0.05≤Nb+V+Ti≤0.20…(1)

其中，Nb、V、Ti表示钢中的含量(质量％)。

(2)如(1)所述的高张力热轧钢板，其特征在于，

上述钢板的板厚中央部具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为20％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织，

均匀伸长率为10％以上。

(3)如(1)或(2)所述的高张力热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自Mo：0.3％以下、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下、B：0.001％以下中的一种或两种以上。

(4)如(1)～(3)中任一项所述的高张力热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自Zr：0.04％以下、Ta：0.07％以下中的一种或两种。

(5)如(1)～(4)中任一项所述的高张力热轧钢板，其特征在于，在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种。

(6)一种高张力热轧钢板的制造方法，对钢原材进行加热后，实施热轧而制成热轧板，在上述热轧后立刻对上述热轧板进行加速冷却，然后，在卷取温度下卷取成卷状，所述制造方法的特征在于，

所述钢原材的组成为：以质量％计，含有C：0.04～0.08％、Si：0.50％以下、Mn：0.8～2.2％、P：0.02％以下、S：0.006％以下、Al：0.1％以下、N：0.008％以下、Cr：0.05～0.8％，并且以满足下述(1)式的方式进行调节而含有Nb：0.01～0.08％、V：0.001～0.12％、Ti：0.005～0.04％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，

将上述钢原材的上述加热的温度设定为1100～1250℃的范围，

将上述热轧中精轧的930℃以下的温度范围内的累积轧制率设定为50％以上并将轧制结束温度设定为760℃以上，

将上述加速冷却设定为在上述精轧结束后立刻以7～50℃/s的平均冷却速度CR开始冷却并在550℃以上且由下述(2)式定义的温度SCT+30℃以下的范围的冷却停止温度下停止冷却的处理，

在停止该加速冷却后直到上述卷取为止的期间内，实施在(SCT-20℃)～(SCT+30℃)温度范围内的停留时间为10～60s的放冷处理或缓冷处理，

将上述卷取温度设定为430℃以上且(SCT-50℃)以下，

0.05≤Nb+V+Ti≤0.20…(1)

其中，Nb、V、Ti表示钢中的含量(质量％)，

SCT(℃)＝750-270C-90Mn+4Si(25-CR)-80Mo-30(Cu+Ni)…(2)

其中，C、Mn、Si、Mo、Cu、Ni表示钢中的含量(质量％)，

CR表示加速冷却中的平均冷却速度(℃/s)。

(7)如(6)所述的高张力热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述高张力热轧钢板在上述组成的基础上以质量％计还含有选自Mo：0.3％以下、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下、B：0.001％以下中的一种或两种以上。

(8)如(6)或(7)所述的高张力热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述高张力热轧钢板在上述组成的基础上以质量％计还含有选自Zr：0.04％以下、Ta：0.07％以下中的一种或两种。

(9)如(6)～(8)中任一项所述的高张力热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述高张力热轧钢板在上述组成的基础上以质量％计还含有选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种。

发明效果

根据本发明，能够廉价地制造制成钢管后受到弯曲变形时不会产生局部压曲、管成形后的变形特性优良并且适合作为管线管用途以及油井管用途的高张力热轧钢板，在产业上发挥特殊的效果。

具体实施方式

本发明高张力热轧钢板为能够制造具有API5L-X65级以上且API5L-X80级以下的高强度、适合作为管线管用途以及油井管用途并且管成形(制管)后的变形特性优良的钢管的热轧钢板。

首先，对本发明高张力热轧钢板的组成限定理由进行说明。以下，只要没有特别说明，质量％仅记为％。

C：0.04～0.08％

C是具有增加钢的强度的作用的元素，本发明中，为了确保期望的强度，需要含有0.04％以上。另一方面，超过0.08％而大量含有时，会使母材的韧性、焊接热影响部韧性降低。因此，C限定为0.04～0.08％的范围。另外，优选为0.05～0.07％。

Si：0.50％以下

Si是作为脱氧剂发挥作用的元素，这样的效果在含有0.01％以上时出现。另外，Si在电缝焊时形成含有Si的氧化物，使焊接部品质降低，并且使焊接热影响部韧性降低。从这样的观点出发，优选尽可能减少Si，但可以容许至0.50％。基于上述理由，Si限定为0.50％以下。另外，优选为0.40％以下。

Mn：0.8～2.2％

Mn是提高淬透性的元素，通过提高淬透性而有助于钢板的强度增加。另外，Mn形成MnS而将S固定，由此防止S的晶界偏析，从而抑制钢坯破裂。为了得到这样的效果，需要含有0.8％以上。另一方面，超过2.2％而过量含有时，会助长凝固时的偏析，使钢板残留Mn富集部，增加分离物的产生。因此，Mn限定为0.8～2.2％的范围。另外，优选为0.9～2.1％。

P：0.02％以下

P具有使钢的强度增加的作用，但偏析倾向强，使韧性降低。因此，本发明中，优选尽可能减少P，但可以容许至0.02％。基于上述理由，P限定为0.02％以下。另外，优选为0.016％以下。

S：0.006％以下

S在钢中主要以夹杂物(硫化物)的形式存在，产生使延展性、韧性降低的不利影响。因此，优选尽可能减少S，但可以容许至0.006％。基于上述理由，S限定为0.006％以下。另外，优选为0.004％以下。

Al：0.1％以下

Al是作为脱氧剂发挥作用的元素，为了得到这样的效果，优选含有0.001％以上。另一方面，含量超过0.1％时，会显著损害电缝焊时焊接部的洁净性。因此，Al限定为0.1％以下。

N：0.008％以下

N是不可避免地含有的元素，但过量含有时，会使钢坯铸造时的破裂多发。另外，固溶N会引起时效，并且在涂装烧结处理时导致屈服强度的增加(涂装烧结硬化)，因此，优选尽可能减少。基于上述理由，N限定为0.008％以下。

Cr：0.05～0.8％

Cr是具有提高淬透性从而使钢板强度增加的作用的元素，另外，Cr具有抑制在涂装烧结处理后发生屈服伸长的作用。为了得到这样的效果，需要含有0.05％以上。另一方面，超过0.8％而过量含有时，强度变得过高，使延展性、韧性降低。因此，Cr限定为0.05～0.8％的范围。另外，优选为0.3～0.5％。

Nb：0.01～0.08％

Nb是具有抑制奥氏体的晶界迁移、抑制奥氏体晶粒的粗大化、再结晶的作用的元素。另外，Nb具有通过以碳氮化物的形式微细析出而在不损害焊接性的情况下以少的含量使热轧钢板高强度化的作用。另外，Nb将C、N固定，使涂装烧结处理时的硬化量减小。为了得到这样的效果，需要含有0.01％以上。另一方面，含量超过0.08％时，强度变得过高，使延展性、韧性降低。因此，Nb限定为0.01～0.08％的范围。另外，优选为0.02～0.07％。

V：0.001～0.12％

V具有通过以碳氮化物的形式微细析出而使钢板的强度增加的作用。另外，V将C、N固定，抑制涂装烧结处理后的屈服伸长的发生，使管成形后的变形特性提高。为了得到这样的效果，需要含有0.001％以上。另一方面，含量超过0.12％时，强度变得过高，使延展性、韧性降低。因此，V限定为0.001～0.12％的范围。另外，优选为0.001～0.08％。

Ti：0.005～0.04％

Ti具有通过以碳氮化物的形式微细析出而使钢板的强度增加的作用。另外，Ti将C、N固定，抑制涂装烧结处理后的屈服伸长的发生，使管成形后的变形特性提高。为了得到这样的效果，需要含有0.005％以上。另一方面，含量超过0.04％时，会使焊接性降低。因此，Ti限定为0.005～0.04％的范围。

另外，上述组成中，以上述范围并且满足下式(1)的方式进行调节而含有Nb、V、Ti。

0.05≤Nb+V+Ti≤0.20…(1)

(其中，Nb、V、Ti：含量(质量％))

Nb、V、Ti的合计含量低于0.05％时，无法确保期望的高强度，而且无法抑制涂装烧结处理后的屈服伸长的发生。另一方面，超过0.20％而过量含有时，使延展性、韧性的降低变得显著。基于上述理由，Nb、V、Ti以满足(1)式的方式进行调节而含有。

上述成分为基本成分，在这些基本组成的基础上，还可以根据需要选择性地含有选自Mo：0.3％以下、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下、B：0.001％以下中的一种或两种以上、和/或选自Zr：0.04％以下、Ta：0.07％以下中的一种或两种、和/或选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种作为选择元素。

选自Mo：0.3％以下、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下、B：0.001％以下中的一种或两种以上

Mo、Cu、Ni、B均具有使钢板强度增加的作用，在本发明中，可以根据需要选择性地含有选自Mo、Cu、Ni、B中的一种或两种以上。

Mo通过提高淬透性而具有使钢板强度增加的作用，并且以碳氮化物的形式微细析出而有助于钢板强度的增加。另外，Mo具有抑制涂装烧结处理后的屈服伸长的发生的作用。为了得到这样的效果，优选含有0.05％以上。另一方面，含量超过0.3％时，会使焊接性降低。因此，在含有的情况下，Mo优选限定为0.3％以下。

另外，Cu发生固溶或析出而使钢板强度增加。为了得到这样的效果，优选含有0.05％以上。另一方面，超过0.5％而含有时，可能会使钢板的表面品质降低。因此，在含有的情况下，Cu限定为0.5％以下。

另外，Ni发生固溶而使钢板强度增加，并且有助于提高钢板的韧性。为了得到这样的效果，优选含有0.05％以上。另一方面，含量超过0.5％时，会导致制造成本的高涨。基于上述理由，在含有的情况下，Ni优选限定为0.5％以下。

另外，B在少量含有时会显著提高淬透性，有助于钢板强度的增加。这样的效果在含有0.0003％以上时变得显著，但含量超过0.001％时，效果饱和。基于上述理由，在含有的情况下，优选限定为0.001％以下。

选自Zr：0.04％以下、Ta：0.07％以下中的一种或两种

Zr、Ta是具有通过以碳氮化物的形式微细析出而使钢板增加的作用的元素，可以根据需要选择性地含有。为了得到这样的效果，优选含有Zr：0.005％以上、Ta：0.01％以上，但超过Zr：0.04％、Ta：0.07％而含有时，焊接性降低。因此，在含有的情况下，优选限定为Zr：0.04％以下、Ta：0.07％以下。

选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种

Ca、REM均为使伸展的粗大硫化物成为球形硫化物而有助于硫化物的形态控制的元素，可以根据需要选择性地含有。为了得到这样的效果，优选含有Ca：0.001％以上、REM：0.001％以上，但各自超过Ca：0.005％、REM：0.005％而大量含有时，会降低钢板的洁净度。因此，Ca优选限定为0.005％以下、REM优选限定为0.005％以下。

另外，上述组成成分以外的余量由Fe和不可避免的杂质构成。

本发明的高张力热轧钢板在具有上述组成的基础上，该钢板的表层具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为10％以下的铁素体、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织。

需要说明的是，在此所述的“主相”是指以体积率计占50％以上、优选80％以上的相。另外，在此所述的“表层”是指在板厚方向上距钢板表面2mm以内的区域。

通过使上述钢板的表层的组织为含有贝氏体作为主相且含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相的组织，能够具有均匀伸长率优选为10％以上的优良的变形特性。进而，在管成形后，即使进行涂装烧结处理，硬化量也少，而且在涂装烧结处理后能够抑制屈服伸长，即使对管进行弯曲加工，也不会发生压曲，形成弯曲加工性优良的钢管。另外，在此所述的“贝氏体”包含贝氏体和贝氏体铁素体。

另外，通过含有马氏体相作为第二相，屈服比降低，管成形后的变形特性提高，并且能够减少涂装烧结处理时的硬化量，能够抑制管成形后的屈服伸长的发生。另外，作为贝氏体和马氏体以外的第三相，可以含有选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上。它们会使均匀伸长率降低，因此越少越好，以合计体积率计可以容许为10％以下。

此外，上述钢板的板厚中央部优选具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为20％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织。

通过使上述钢板的板厚中央部的组织为以贝氏体为主相且含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相的组织，能够兼具高强度和高韧性。具体而言，能够具有高强度，并且能够实现10％以上的均匀伸长率。在此，“板厚中央部”是指上述表层以外的部分。另外，作为贝氏体和马氏体以外的第三相，可以含有选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上。它们会使强度和韧性降低，因此越少越好，优选以合计体积率计为20％以下。

接着，对本发明热轧钢板的制造方法进行说明。

首先，以具有上述组成的钢原材作为起始原材。

钢原材的制造方法没有特别限定，转炉等通常公知的熔炼方法均可以应用。熔炼后的钢水可以应用连铸法等通常公知的任意一种铸造方法而铸造成钢坯等钢原材。

接着对所得到的钢原材进行再加热。

钢原材的再加热的温度设定为1100～1250℃的范围。再加热温度低于1100℃时，Nb的固溶和轧制后的析出所引起的强度增加量降低，无法确保期望的高强度。另一方面，在超过1250℃的高温下，晶粒粗大化而使低温韧性降低，并且氧化皮生成量增加，表面性状变差，并且成品率降低。因此，钢原材的加热温度优选限定为1100～1250℃的范围。另外，在具有能够确保上述范围的温度的热的情况下，可以不对钢原材进行再加热而实施热轧，或者经过短时间的加热炉保持而实施热轧。

接着，对加热后的钢原材实施由粗轧和精轧构成的热轧。

关于粗轧，只要能够制成预定尺寸形状的薄板坯即可，不需要对其条件进行特别限定。另一方面，精轧设定为930℃以下的温度范围内的累积轧制率为50％以上、精轧结束温度为760℃以上的轧制。930℃以下的温度范围(未再结晶温度范围)内的累积轧制率小于50％时，无法实现晶粒的微细化，无法确保期望的高韧性。另外，优选为85％以下。累积轧制率超过85％时，压下量变得过多，晶粒在轧制方向上呈极端扁平的形状，在断裂时沿板厚方向剥离，成为分离的原因。因此，未再结晶温度范围内的累积轧制率优选设定为50％以上且85％以下。

此外，精轧结束温度低于760℃时，奥氏体→铁素体相变特别是在表层发展，无法使表层的组织形成以期望的贝氏体相作为主相的组织，无法确保期望的高韧性。另外，优选为870℃以下。精轧结束温度超过870℃时，无法实现组织的微细化，韧性降低。基于上述理由，精轧结束温度限定为760℃以上，优选为870℃以下。

在精轧结束后，立刻开始冷却，优选在15s以内、更优选在10s以内开始加速冷却。

加速冷却中，以7～50℃/s的平均冷却速度冷却至冷却停止温度，停止冷却。由此，铁素体相、珠光体的生成得到抑制，能够防止晶粒的粗大化。冷却速度以平均计低于7℃/s时，铁素体相过量生成，无法确保期望的高强度、高韧性。高温下生成的铁素体大量形成时，难以形成微细的贝氏体相的形成。另一方面，冷却速度超过50℃/s时，容易形成马氏体相，难以形成以贝氏体相作为主相的期望的组织。基于上述理由，加速冷却的冷却速度限定为以平均计为7～50℃/s的范围。另外，优选为20℃/s以下。

加速冷却的冷却停止温度设定为550℃以上且(SCT+30℃)以下的范围的温度。

加速冷却的冷却停止温度低于550℃时，容易形成作为主相的马氏体相，难以形成以贝氏体相作为主相的期望的组织。另一方面，在超过(SCT+30℃)的温度下，铁素体、珠光体大量生成，难以稳定地确保期望的特性。

在此，SCT为由下式(2)定义的温度，是表示内部含有马氏体的贝氏体相的形成的容易程度的值，是依赖于所含有的合金元素量和加速冷却的程度的值。

SCT(℃)＝750-270C-90Mn+4Si(25-CR)-80Mo-30(Cu+Ni)…(2)

(在此，C、Mn、Si、Mo、Cu、Ni表示钢中的含量(质量％)，CR表示加速冷却中的平均冷却速度(℃/s))

在本发明中，在停止加速冷却后直到卷取为止的期间内，实施在(SCT-20℃)～(SCT+30℃)温度范围内的停留时间为10～60s的放冷处理或缓冷处理。由此，钢板表面复热，板厚方向的温度分布均匀化，在抑制铁素体的生成的同时，容易生成含有马氏体的贝氏体相。上述温度范围内的停留时间少于10s时，复热不充分，表层的马氏体量不足。另一方面，超过60s时，贝氏体的晶粒生长，韧性降低，而且钢板的生产率降低。因此，在从加速冷却停止起至卷取为止的期间内，实施在(SCT-20℃)～(SCT+30℃)温度范围内的停留时间为10～60s的放冷处理或缓冷处理。

接着，卷取成卷状。卷取温度设定为430℃以上且(SCT-50℃)以下。卷取温度低于430℃时，C的扩散受到抑制，在作为主相的贝氏体中不生成马氏体相。另一方面，超过(SCT-50℃)时，生成珠光体，从而无法生成期望的组织。

实施例

以下，基于实施例，进一步对本发明进行详细说明。

将表1所示组成的钢水利用转炉进行熔炼，通过连铸法制成钢坯(壁厚：220mm)。将这些钢坯加热至1200℃，在表2所示的条件下实施由粗轧和精轧构成的热轧，接着，在精轧结束后，在表2所示的冷却条件下实施加速冷却和放冷处理，在表2所示的条件下卷取成卷状，放冷，制成板厚为12～16mm的热轧钢板(热轧钢带)。

从所得到的热轧钢板(热轧钢带)上裁取试验片，实施组织观察、拉伸试验、冲击试验、涂装烧结处理后的拉伸试验，对组织、拉伸特性、韧性、涂装烧结处理后的拉伸特性进行评价。需要说明的是，评价方法如下所述。

(1)组织观察

从所得到的热轧钢板上裁取组织观察用试验片，对轧制方向断面进行研磨、腐蚀，利用光学显微镜(倍率：1000倍)或扫描电子显微镜(倍率：1000倍)在表层(距表面1mm的位置)和板厚中央位置处各观察5个以上的视野，并拍照。对于所得到的组织照片，利用图像分析装置测定组织的种类、组织百分率。将所得到的结果示于表3中。

(2)拉伸试验

从所得到的热轧钢板的表层(在板厚方向上距表面2mm以内的区域)和板厚中央位置，以使与轧制方向平行的方向为拉伸方向的方式裁取JIS 5号拉伸试验片(GL：50mm)，依照JIS Z 2241的规定实施拉伸试验，测定拉伸特性(屈服强度、拉伸强度、总伸长率、均匀伸长率)。需要说明的是，关于表层(在板厚方向上距表面2mm以内的区域)的拉伸试验片，以使距表面1mm的位置为厚度方向中央位置的方式裁取，将试验片厚度设定为1.6mm。另外，关于板厚中央位置的拉伸试验片，通过切削将表层(在板厚方向上距表面2mm以内的区域)除去，以使板厚中央位置为厚度方向中央位置的方式来制作。将所得到的结果示于表4中。

(3)冲击试验

从所得到的热轧钢板的板厚中央部，以使与轧制方向正交的方向为长度方向的方式裁取V形缺口试验片(宽度10mm)，依照JIS Z 2242的规定实施夏比冲击试验，求出断裂转变温度vTrs(℃)，对韧性进行评价。将所得到的结果示于表4中。

(4)涂装烧结处理后的拉伸试验

从所得到的热轧钢板的表层(在板厚方向上距表面2mm以内的区域)和板厚中央位置，以使与轧制方向平行的方向为拉伸方向的方式裁取JIS5号拉伸试验片(GL：50mm)。然后，在室温下对该拉伸试验片赋予2％的预应变后，实施与涂装烧结处理同等的热处理(250℃×60分钟)，与(2)同样地实施拉伸试验，测定屈服强度(变形应力)、屈服伸长率，求出涂装烧结硬化量。将所得到的结果示于表4中。

根据表1～4的结果，本发明例均具有以贝氏体相作为主相的组织，具有屈服强度YS：450MPa以上的X65级的高强度和vTrs为-80℃以下的高韧性，显示出表层和板厚方向中心部的均匀伸长率为10％以上的优良的变形特性，并且，即使在实施涂装烧结处理后也未观察到屈服伸长的发生，成为涂装烧结硬化量为40MPa以下且涂装烧结硬化性也低的钢板。

另一方面，偏离本发明范围的比较例，强度不足，或者韧性降低，或者伸长特性降低，或者发生了屈服伸长，无法确保作为管线管用高强度热轧钢板的期望特性。

另外，将本发明例的热轧钢板通过使用辊的冷成型而制成电焊钢管，进而实施缩颈轧制，制成外径406mmφ的钢管。另外，缩颈轧制中，沿管轴方向赋予3.5％以上的拉伸应变(制管应变)。对所得到的电焊钢管进一步实施250℃×60分钟的热处理。从所得到的钢管上裁取以管轴方向为拉伸方向的弧状拉伸试验片，依照API 5L标准实施拉伸试验，但未发生屈服伸长，而且显示出4％以上的均匀伸长率，确认成为具有优良的变形特性的电焊钢管。这些钢管为即使实施弯曲加工也能使压曲的发生得到抑制的钢管。

Claims (10)

1.一种高张力热轧钢板，其特征在于，

组成为：以质量％计，含有C：0.04～0.08％、Si：0.50％以下、Mn：0.8～2.2％、P：0.02％以下、S：0.006％以下、Al：0.1％以下、N：0.008％以下、Cr：0.05～0.8％，并且以满足下述(1)式的方式进行调节而含有Nb：0.01～0.08％、V：0.001～0.12％、Ti：0.005～0.04％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，

表层具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为10％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织，所述表层为在板厚方向上距表面2mm以内的区域，

所述钢板的板厚中央部具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为20％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织，所述板厚中央部为所述表层以外的区域，

均匀伸长率为10％以上，

0.05≤Nb+V+Ti≤0.20…(1)

其中，Nb、V、Ti表示钢中的质量％含量。

2.如权利要求1所述的高张力热轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计还含有选自Mo：0.3％以下、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下、B：0.001％以下中的一种或两种以上。

3.如权利要求1或2所述的高张力热轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计还含有选自Zr：0.04％以下、Ta：0.07％以下中的一种或两种。

4.如权利要求1或2所述的高张力热轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计还含有选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种。

5.如权利要求3所述的高张力热轧钢板，其特征在于，在所述组成的基础上，以质量％计还含有选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种。

6.一种高张力热轧钢板的制造方法，对钢原材进行加热后，实施热轧而制成热轧板，在所述热轧后立刻对所述热轧板进行加速冷却，然后，在卷取温度下卷取成卷状，所述制造方法的特征在于，

所述钢原材的组成为：以质量％计，含有C：0.04～0.08％、Si：0.50％以下、Mn：0.8～2.2％、P：0.02％以下、S：0.006％以下、Al：0.1％以下、N：0.008％以下、Cr：0.05～0.8％，并且以满足下述(1)式的方式进行调节而含有Nb：0.01～0.08％、V：0.001～0.12％、Ti：0.005～0.04％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，

将所述钢原材的所述加热的温度设定为1100～1250℃的范围，

将所述热轧中精轧的930℃以下的温度范围内的累积轧制率设定为50％以上并将轧制结束温度设定为760℃以上，

将所述加速冷却设定为在所述精轧结束后立刻以7～50℃/s的平均冷却速度CR开始冷却并在550℃以上且由下述(2)式定义的温度SCT+30℃以下的范围的冷却停止温度下停止冷却的处理，

在停止该加速冷却后直到所述卷取为止的期间内，实施在(SCT-20℃)～(SCT+30℃)温度范围内的停留时间为10～60s的放冷处理或缓冷处理，

将所述卷取温度设定为430℃以上且(SCT-50℃)以下，

所得到的高张力热轧钢板的表层具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为10％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织，所述表层为在板厚方向上距表面2mm以内的区域，

所述钢板的板厚中央部具有含有贝氏体作为主相、含有以体积率计为0.5～4％的马氏体作为第二相并且含有以合计体积率计为20％以下的选自铁素体相、珠光体、渗碳体中的一种以上作为第三相的组织，所述板厚中央部为所述表层以外的区域，

并且所述钢板的均匀伸长率为10％以上，

0.05≤Nb+V+Ti≤0.20…(1)

其中，Nb、V、Ti表示钢中的质量％含量，

SCT(℃)＝750-270C-90Mn+4Si(25-CR)-80Mo-30(Cu+Ni)…(2)

其中，C、Mn、Si、Mo、Cu、Ni表示钢中的质量％含量，

CR表示加速冷却中的平均冷却速度，单位为℃/s。

7.如权利要求6所述的高张力热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述高张力热轧钢板在所述组成的基础上以质量％计还含有选自Mo：0.3％以下、Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下、B：0.001％以下中的一种或两种以上。

8.如权利要求6或7所述的高张力热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述高张力热轧钢板在所述组成的基础上以质量％计还含有选自Zr：0.04％以下、Ta：0.07％以下中的一种或两种。

9.如权利要求6或7所述的高张力热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述高张力热轧钢板在所述组成的基础上以质量％计还含有选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种。

10.如权利要求8所述的高张力热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述高张力热轧钢板在所述组成的基础上以质量％计还含有选自Ca：0.005％以下、REM：0.005％以下中的一种或两种。