CN109952387B - 钢板和管线管用钢管及其制造方法 - Google Patents

钢板和管线管用钢管及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种钢板，其中，含有C：0.02～0.15质量％、Si：0.02～0.50质量％、Mn：0.6～2.0质量％、P：高于0质量％但在0.030质量％以下、S：高于0质量％但在0.003质量％以下、Al：0.010～0.080质量％、Ca：0.0003～0.0060质量％、N：0.001～0.01质量％、和O：高于0质量％但在0.0045质量％以下，且满足下述(1)式和下述(2)式，余量由铁和不可避免的杂质构成，缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率在0.05％以下。3.0≤[Ca]/[S](1),([Ca]－1.25×[S])/[O]≤1.80(2)在此，[Ca]、[S]和[O]分别是Ca、S和O的含量(质量％)。

Description

钢板和管线管用钢管及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢板和管线管用钢管及其制造方法。
背景技术
主要在石油和燃气等的输送用管线管和储藏用容器中，伴随着含有硫化氢的劣质资源的开发，需要抗氢致开裂性和抗应力腐蚀开裂性等所谓的抗硫性。已知氢致开裂(Hydrogen Induced Cracking，以下，称为“HIC”)是伴随上述硫化氢等引起的腐蚀反应而侵入到钢材内部氢，在以MnS和Nb(C，N)为首的非金属夹杂物等的缺陷部聚集，进行气化，从而产生的裂纹。若HIC发生，则有结构物的韧性降低等的问题。特别是因为氢从钢板表层部侵入，所以板厚表层部比板厚中央部容易发生HIC，这就要求板厚表层部的抗HIC特性提高。
因此，一直以来，用于使表层部的抗HIC性提高的技术得到研究。例如，在专利文献1中公开有，通过使吹入钢液中的Ar气量为指定值以下，从而减少构成HIC的原因的MnS、Ca－Al系和Ca系夹杂物团簇，以及使Ti系和Nb系夹杂物的聚集和偏析带产生的钢材中的Ar气的未压合气泡，使抗HIC性提高。
在专利文献2中公开的是，在板坯制造时将板坯中的Ca浓度控制在指定范围，且将钢材中的Ca、S和O的含量和Ar气含量控制在指定范围，由此使抗HIC性提高。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开平07－136748号公报
【专利文献2】特开2016－125140号公报
但是，在专利文献1中进行的是使板坯中的气泡数量减少的研究，但对于最终制品的钢材中的未压合气泡并没有考虑。因此，不能控制在钢材中残存的未压合气泡所引起的缺陷，不能抑制起因于未压合气泡的HIC。
另外，在专利文献2的方法中，虽然进行了使钢材中的Ar气气泡含量减少的研究，但是对于气泡的大小和钢材的未压合气泡却没有考虑。因此，粗大的Ar气泡即便少量存在时，也会不能充分抑制HIC。
发明内容
本发明的实施方式鉴于上述这样的情况而做，其主要目的在于，提供一种抗氢致开裂性优异的钢板和管线管用钢管。
本发明的实施方式的钢板，含有C：0.02～0.15质量％；Si：0.02～0.50质量％；Mn：0.6～2.0％；P：高于0质量％但在0.030质量％以下；S：高于0质量％但在0.003质量％以下；Al：0.010～0.080质量％；Ca：0.0003～0.0060质量％；N：0.001～0.01质量％；和O：高于0质量％但在0.0045质量％以下，并且满足下述(1)式和下述(2)式，余量由铁和不可避免的杂质构成，缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率在0.05％以下。
3.0≤[Ca]/[S] (1)
([Ca]－1.25×[S])/[O]≤1.80 (2)
在此，[Ca]、[S]和[O]分别是Ca、S和O的含量(质量％)。
本发明的实施方式的钢板，可以含有从如下元素所构成的群中选择的一种以上：B：高于0质量％但在0.005质量％以下；V：高于0质量％但在0.1质量％以下；Cu：高于0质量％但在1.5质量％以下；Ni：高于0质量％但在1.5质量％以下；Cr：高于0质量％但在1.5质量％以下；Mo：高于0质量％但在1.5质量％以下；Nb：高于0质量％但在0.06质量％以下；Ti：高于0质量％但在0.03质量％以下；Mg：高于0质量％但在0.01质量％以下；REM：高于0质量％但在0.02质量％以下；和Zr：高于0质量％但在0.010质量％以下。
本发明的实施方式的钢板可以是管线管用。
本发明的实施方式的管线管用钢管，由本发明的实施方式的钢板形成。
本发明的实施方式的钢板可以是压力容器用。
本发明的实施方式的钢板的制造方法中，使用如下板坯，其具有本发明的实施方式的钢板的化学成分组成，且板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度(以下，有仅称为气泡密度的情况)为0.15个/cm2以下。
根据本发明的实施方式，可提供抗氢致开裂性优异的钢板和管线管用钢管及其制造方法。
附图说明
图1是表示表层部的CLR与板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度的关系的图。
图2是表示表层部的CLR与缺陷回波高度为20％以上的这部分的面积率的关系的图。
具体实施方式
本发明者们，为了解决上述课题，对于经由HIC试验测量的表层部的CLR(ClackLength Ratio，裂纹长度的合计对于试验片的宽度的比例[％]，裂纹长度比)，与经由超声波探伤试验测量的钢板的内部缺陷的互相关联，进行了锐意研究。其结果发现，以Ca、S和O的含量满足指定关系式的方式将钢板的化学成分组成控制在指定范围内，且使缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率在0.05％以下而控制内部缺陷，由此能够得到优异的抗HIC性。
以下，对于本发明的实施方式的钢板及其制造方法详细地说明。
<1.钢板>
(1－1.化学成分组成)
本发明的实施方式的钢板，含有C：0.02～0.15质量％；Si：0.02～0.50质量％；Mn：0.6～2.0％；P：高于0质量％但在0.030质量％以下；S：高于0质量％但在0.003质量％以下；Al：0.010～0.080质量％；Ca：0.0003～0.0060质量％；N：0.001～0.010质量％；和O：高于0质量％但在0.0045质量％以下，且满足下述(1)式和下述(2)式，余量由铁和不可避免的杂质构成。
3.0≤[Ca]/[S] (1)
([Ca]－1.25×[S])/[O]≤1.80 (2)
在此，[Ca]、[S]和[O]分别是Ca、S和O的含量(质量％)。
通过如上述这样控制化学成分组成，能够得到抗氢致开裂性优异的钢板。
[C：0.02～0.15质量％]
C是用于确保母材和焊接部的强度所需的不可欠缺的元素，需要使之含有0.02质量％以上。C量优选为0.03质量％以上，更优选为0.04质量％以上。另一方面，若C量过多，则HAZ韧性和焊接性劣化。另外若C量过剩，则作为HIC的起点和破坏进展路径的NbC和岛状马氏体容易生成。因此C量需要为0.15质量％以下。优选为0.12质量％以下，更优选为0.10质量％以下。
[Si：0.02～0.50质量％]
Si具有脱氧作用，并且是对于母材和焊接部的强度提高是有效的元素。为了得到这些效果，使Si量为0.02质量％以上。Si量优选为0.05质量％以上，更优选为0.15质量％以上。但是，若Si量过多，则焊接性和韧性劣化。另外若Si量过剩，则岛状马氏体生成，HIC发生·进展。因此Si量需要抑制在0.50质量％以下。Si量优选为0.45质量％以下，更优选为0.35质量％以下。
[Mn：0.6～2.0质量％]
Mn是对于母材和焊接部的强度提高有效的元素，在本发明的实施方式中使之含有0.6质量％以上。Mn量优选为0.8质量％以上，更优选为1.0质量％以上。但是，若Mn量过多，则MnS生成，不仅抗氢致开裂性劣化，而且HAZ韧性和焊接性也劣化。因此使Mn量的上限为2.0质量％。Mn量优选为1.8质量％以下，更优选为1.5质量％以下，进一步优选为1.2质量％以下。
[P：高于0质量％但在0.030质量％以下]
P在钢材中是不可避免被包含的元素，若P量高于0.030质量％，则母材和HAZ部的韧性劣化显著，抗氢致开裂性也劣化。因此在本发明的实施方式中，将P量抑制在0.030质量％以下。P量优选为0.020质量％以下，更优选为0.010质量％以下。
[S：高于0质量％但在0.003质量％以下]
若S过多，则大量生成MnS，其是使抗氢致开裂性显著劣化的元素，因此在本发明的实施方式中，使S量的上限为0.003质量％。S量优选为0.002质量％以下，更优选为0.0015质量％以下，进一步优选为0.0010质量％以下。如此从抗氢致开裂性提高的观点出发，希望是S少的方式。
[Al：0.010～0.080质量％]
Al是强脱氧元素，若Al量少，则氧化物中的Ca浓度上升，即Ca系夹杂物容易在钢板表层部形成，微细的HIC发生。因此在本发明的实施方式中，需要使Al为0.010质量％以上。Al量优选为0.020质量％以上，更优选为0.030质量％以上。另一方面，若Al含量过多，则Al的氧化物团簇状生成，成为氢致开裂的起点。因此Al量需要为0.080质量％以下。Al量优选为0.060质量％以下，更优选为0.050质量％以下。
[Ca：0.0003～0.0060质量％]
Ca具有控制硫化物的形态的作用，具有通过形成CaS而抑制MnS的形成的效果。为了得到该效果，需要使Ca量为0.0003质量％以上。Ca量优选为0.0005质量％以上，更优选为0.0010质量％以上。另一方面，若Ca量高于0.0060质量％，则HIC以Ca系夹杂物为起点而大量发生。因此在本发明的实施方式中，使Ca量的上限为0.0060质量％。Ca量优选为0.0045质量％以下，更优选为0.0035质量％以下，进一步优选为0.0025质量％以下。
[N：0.001～0.01质量％]
N在钢组织中作为TiN析出，抑制HAZ部的奥氏体晶粒的粗大化，此外促进铁素体相变，是使HAZ部的韧性提高的元素。为了得到该效果，需要使N含有0.001质量％以上。N量优选为0.003质量％以上，更优选为0.0040质量％以上。但是若N量过多，则由于固溶N的存在，HAZ韧性反而劣化，因此N量需要为0.01质量％以下。优选为0.008质量％以下，更优选为0.0060质量％以下。
[O：高于0质量％但在0.0045质量％以下]
O(氧)从提高洁净度的观点出发而希望含量低的方式，O被大量包含时，除了韧性劣化以外，HIC也会以氧化物为起点而发生，抗氢致开裂性劣化。从这一观点出发，需要O量为0.0045质量％以下，优选为0.0035质量％以下，更优选为0.0030质量％以下。
[[Ca]/[S]：3.0以上]
本发明的实施方式的钢板满足下述(1)式。
3.0≤[Ca]/[S] (1)
在此，[Ca]和[S]分别是Ca和S的含量(质量％)。
以下，说明上述(1)式的技术含义。
S作为硫化物系夹杂物而形成MnS，HIC以MnS为起点发生。因此，添加Ca而使钢中的硫化物系夹杂物作为CaS以控制形态，从而抑制MnS的形成，防止抗HIC性降低。本发明者们发现，为了使这一作用效果充分地发挥，需要使[Ca]/[S]为3.0以上。[Ca]/[S]优选为3.5以上，更优选为4.0以上。还有，若考虑本发明的实施方式中规定的Ca量和S量，则[Ca]/[S]的上限为15左右。
[([Ca]－1.25×[S])/[O]：1.80以下]
本发明的实施方式的钢板满足下述(2)式。
([Ca]－1.25×[S])/[O]≤1.80 (2)
在此，[Ca]、[S]和[O]分别是Ca、S和O的含量(质量％)。
以下，说明上述(2)式的技术含义。
为了抑制因Ca系氧硫化物导致的HIC的发生，有效的是抑制在Ca系夹杂物之中也特别容易形成凝聚合体的CaO的形成。于是，为此必须使从钢中总Ca量中减去作为硫化物(CaS)存在的Ca部分后的Ca量([Ca]－1.25×[S])相对于O量而不会过剩。若Ca量([Ca]－1.25×[S])相对于O量过剩，则作为氧化物系夹杂物容易形成CaO，该CaO的凝聚合体(粗大的Ca系夹杂物)容易在钢板表层部大量形成。为了对其加以抑制，本发明者们就([Ca]－1.25×[S])/[O]与抗HIC性的关系进行研究时发现，为了得到优异的抗HIC性，需要使([Ca]－1.25×[S])/[O]为1.80以下。([Ca]－1.25×[S])/[O]优选为1.40以下，更优选为1.30以下，进一步优选为1.20以下，特别优选为1.00以下。还有，从抑制与CaO同样容易形成凝聚合体的Al2O3的观点出发，([Ca]－1.25×[S])/[O]的下限值为0.1左右。
本发明的实施方式的钢板中的基本成分如上述，余量是铁和不可避免的杂质。但是，当然允许因原料、物资或制造设备等的状况而混入的P和S以外的不可避免的杂质包含在钢中。
还有，如上述，P和S是不可避免被包含的元素(不可避免的杂质)，但关于其组成范围如上述这样另行规定。因此，在本说明书中，作为余量而包含的“不可避免的杂质”，意思是除去其组成范围另行规定的元素之外的不可避免被包含的元素。
另外，本发明的实施方式的钢板，除了上述元素以外，还可以选择性地含有下述元素，根据所含有的元素的种类，钢板的特性进一步得到改善。
[B：高于0质量％但在0.005质量％以下]
B提高淬火性，提高母材和焊接部的强度，并且焊接时，在被加热的HAZ部冷却的过程中与N结合而析出BN，促进来自奥氏体晶内的铁素体相变，因此使HAZ韧性提高。为了得到该效果，优选使B量含有0.0002质量％以上。B量更优选为0.0005质量％以上，进一步优选为0.0010质量％以上。但是，若B含量过多，则母材和HAZ部的韧性劣化，或招致焊接性的劣化，因此B量优选为0.005质量％以下。B量更优选为0.004质量％以下，进一步优选为0.0030质量％以下。
[V：高于0质量％但在0.1质量％以下]
V是对于强度的提高有效的元素，为了得到该效果，优选使之含有0.003质量％以上。更优选为0.010质量％以上。另一方面，若V含量高于0.1质量％，则焊接性和母材韧性劣化。因此V量优选为0.1质量％以下，更优选为0.08质量％以下。
[Cu：高于0质量％但在1.5质量％以下]
Cu是使淬火性提高，对于提高强度有效的元素。为了得到该效果，优选使Cu含有0.01质量％以上。Cu量更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.10质量％以上。但是，若Cu含量高于1.5质量％，则韧性劣化，因此优选为1.5质量％以下。Cu量更优选为1.0质量％以下，进一步优选为0.50质量％以下。
[Ni：高于0质量％但在1.5质量％以下]
Ni是对于母材和焊接部的强度与韧性的提高有效的元素。为了得到该效果，优选使Ni量为0.01质量％以上。Ni量更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.10质量％以上。但是若Ni被大量包含，则作为结构用钢材会极为高价，因此从经济上的观点出发，Ni量优选为1.5质量％以下。Ni量更优选为1.0质量％以下，进一步优选为0.50质量％以下。
[Cr：高于0质量％但在1.5质量％以下]
Cr是对于强度的提高有效的元素，为了得到该效果，优选使之含有0.01质量％以上。Cr量更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.10质量％以上。另一方面，若Cr量高于1.5质量％，则HAZ韧性劣化。因此Cr量优选为1.5质量％以下。Cr量更优选为1.0质量％以下，进一步优选为0.50质量％以下。
[Mo：高于0质量％但在1.5质量％以下]
Mo是对于母材的强度和韧性的提高有效的元素。为了得到该效果，优选使Mo量为0.01质量％以上。Mo量更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.10质量％以上。但是，若Mo量高于1.5质量％，则HAZ韧性和焊接性劣化。因此Mo量优选为1.5质量％以下，更优选为1.0质量％以下，进一步优选为0.50质量％以下。
[Nb：高于0质量％但在0.06质量％以下]
Nb是在不使焊接性劣化而提高强度和母材韧性上有效的元素。为了得到该效果，优选使Nb量为0.002质量％以上。Nb量更优选为0.010质量％以上，进一步优选为0.020质量％以上。但是，若Nb量高于0.06质量％，则母材和HAZ的韧性劣化。因此，在本发明的实施方式中，优选使Nb量的上限为0.06质量％。Nb量更优选为0.050质量％以下，进一步优选为0.040质量％以下，更进一步优选为0.030质量％以下。
[Ti：高于0质量％但在0.03质量％以下]
Ti在钢中作为TiN析出，防止焊接时在HAZ部的奥氏体晶粒的粗大化，且促进铁素体相变，因此是对于使HAZ部的韧性提高有效的元素。此外Ti显示出脱硫作用，因此是对于抗HIC性的提高也有效的元素。为了得到这些效果，优选使Ti含有0.003质量％以上。Ti量更优选为0.005质量％以上，进一步优选为0.010质量％以上。另一方面，若Ti含量过多，则固溶Ti和TiC析出，母材和HAZ部的韧性劣化，因此优选为0.03质量％以下。Ti量更优选为0.02质量％以下。
[Mg：高于0质量％但在0.01质量％以下]
Mg是通过晶粒的微细化而对韧性的提高有效的元素，另外其显示出脱硫作用，因此是对于抗HIC性的提高也有效的元素。为了得到这些效果，优选使Mg含有0.0003质量％以上。Mg量更优选为0.001质量％以上。另一方面，即使过剩含有Mg，效果也是饱和，因此Mg量的上限优选为0.01质量％。Mg量更优选为0.005质量％以下。
[REM：高于0质量％但在0.02质量％以下]
REM(稀土元素)借助脱硫作用抑制MnS的生成，是对于提高抗氢致开裂性有效的元素。为了发挥这样的效果，优选使REM含有0.0002质量％以上。REM量更优选为0.0005质量％以上，进一步优选为0.0010质量％以上。另一方面，即使大量含有REM，效果也是饱和。因此REM量的上限优选为0.02质量％。从抑制铸造时的浸入式水口的堵塞而提高生产率的观点出发，更优选使REM量为0.015质量％以下，进一步优选为0.010质量％以下，更进一步优选为0.0050质量％以下。还有，在本发明的实施方式中，所谓上述REM，意思是镧系元素(从La至Lu的15种元素)与Sc(钪)和Y(钇)。
[Zr：高于0质量％但在0.010质量％以下]
Zr通过脱硫作用而使抗HIC性提高，并且形成氧化物并微细地弥散，是有助于HAZ韧性的提高的元素。为了发挥这些效果，优选使Zr量为0.0003质量％以上。Zr量更优选为0.0005质量％以上，进一步优选为0.0010质量％以上，更进一步优选为0.0015质量％以上。另一方面，若过剩地添加Zr，则形成粗大的夹杂物使抗氢致开裂性和母材韧性劣化。因此Zr量优选为0.010质量％以下。Zr量更优选为0.0070质量％以下，进一步优选为0.0050质量％以下，更进一步优选为0.0030质量％以下。
(1－2.内部缺陷)
本发明的实施方式的钢板，缺陷回波高度为20％以上部分的面积率在0.05％以下，即使气泡在钢板聚集带残存时，也能够抑制来自钢板聚集带的HIC。
以下，详细说明。
在板坯的铸造工序中，例如，为了抑制注入嘴的堵塞、RH中用于脱气的回流、和中间包内的钢液的搅拌等，需要向钢液中吹入Ar气。
板坯聚集带是板坯的表面部分，是在板坯形成的阶段比中心部容易冷却而早期凝固的部分。因此，在板坯聚集带，虽然板坯铸造时吹入的Ar气引起的气泡浮起，但是被弯曲部的凝固部分捕捉，气泡容易残存。
残存在板坯聚集带的气泡，难以通过轧制工序完全压合，因此容易在钢板聚集带作为气泡残存。在残存于钢板聚集带的气泡中，容易有氢聚集，因此以残存的气泡为起点，HIC发生。因此，通过减少钢板聚集带中的气泡，能够实现抗HIC性的提高。
在此，所谓“板坯聚集带”，意思是在板厚为t的板坯中，距板坯的表面约t/8～t/4的区域，所谓“钢板聚集带”，意思是对于板厚为t的上述板坯进行热轧而得到的板厚为t’的钢板之中，距钢板的表面约t’/8～t’/4的区域。
热轧板坯时，通常，板坯被大体均匀地轧制(即，板坯聚集带和其他的部分以大致相同的压下率被轧制)。因此，距板坯的表面约t/8～t/4的区域，成为相当于距经过热轧而得到的钢板的表面约t’/8～t’/4的区域的部分。即，“板坯聚集带”是相当于经热轧而得到的钢板的“钢板聚集带”的部分。
调查经由HIC试验而测量的表层部的CLR，和经由超声波探伤试验而测量的缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率的关系，其结果显示在图1中。
在此，所谓缺陷回波高度，意思是由试验片内部的缺陷反射的缺陷回波的强度相对于由钢板(或者，采取钢板的一部分的试验片)的底面反射的底面回波的强度的比率[％]。
所谓缺陷回波高度为20％以上部分的面积率，意思是缺陷回波高度为20％以上部分的面积相对于以探头扫描过的总面积的比率[％]。
据此结果，本发明者们在表层部的CLR与该面积率之间发现了相关关系。即，发现即使有气泡残存于钢板聚集带时，如果缺陷回波高度为20％以上部分的面积率为0.05％以下，则能够使钢板的表层部的CLR处于10％以下，能够抑制来自钢板聚集带的HIC。从得到抗HIC性更优异的钢板的观点出发，缺陷回波高度优选为30％以下，更优选为25％以下，缺陷回波高度为20％以上部分的面积率优选为0.04％以下，更优选为0.03％以下。
还有，因为完全去除掉钢板中的气泡有困难，所以缺陷回波高度和缺陷回波高度为20％以上部分的面积率通常为0％以上。
本发明的实施方式的钢板和用其形成的管线管用钢管，可以优选用于天然气和原油输送用管线管、储藏用容器以及精炼用压力容器。
<2.钢板的制造方法>
本发明的实施方式的钢板的制造方法，使用具有上述的化学成分组成，且板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度为0.15个/cm2以下的板坯。通过使用该板坯，能够制造抗HIC性优异的钢板。
以下，详细进行说明。
(2－1.板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度为0.15个/cm2以下的板坯)
如上述，在残存于钢板聚集带的气泡中，容易有氢聚集，因此会以残存气泡为起点而发生HIC。因此，通过减少钢板聚集带中的气泡，能够实现抗HIC性的提高。
由于“板坯聚集带”是相当于热轧而得到的钢板的“钢板聚集带”的部分，所以作为用于减少钢板聚集带中的气泡的具体的手段，有效的是通过减少板坯聚集带中的气泡，从而减少热轧所得到的钢板的钢板聚集带中的气泡，能够使抗HIC性提高。
在图2中显示由HIC试验测量的表层部的CLR与板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度的关系的调査结果。其结果是，本发明者们发现，通过使用板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度为0.15个/cm2以下的板坯来制造钢板，能够减少无法通过轧制工序完全压合而残存的气泡。并发现使用这样的板坯制造而成的钢板，缺陷回波高度为20％以上部分的面积率在0.05％以下，能够使钢板的表层部的CLR处于10％以下，能够抑制来自钢板聚集带的HIC。
板坯聚集带中的气泡的当量圆直径优选为0.17mm以下，更优选为0.15mm以下，板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度优选为0.10个/cm2以下，更优选为0.05个/cm2以下。
还有，因为完全去除掉板坯聚集带中的气泡有困难，所以板坯聚集带中的气泡的当量圆直径，通常为0mm以上，板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度，通常为0个/cm2以上。
气泡的当量圆直径和气泡的个数密度的测量方法没有特别限定，例如，可列举以下的方法。
使用光学显微镜，观察从板坯聚集带采取的试验片，使用测微目镜测量气泡的当量圆直径，统计观察视野中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数。
接着，根据该观察视野的面积和当量圆直径0.2mm以上的气泡的数量，计算气泡的密度。
(2－2.铸造上述板坯的工序)
为了铸造板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度为0.15个/cm2以下的板坯，重要的是在炼钢工序中，控制从中间包向铸模供给钢液时向浇口中吹入的Ar气的量和气泡直径。
使用Ar气时，需要从内管直径70mm以上、115mm以下，平均气孔直径30μm以上、60μm以下的多孔砖，以1.4kgf/cm2以上、1.8kgf/cm2以下的背压，按3L(升)/t(吨)以上、10L/t以下吹入Ar气。
内管直径优选为75mm以上，更优选为80mm以上，优选为110mm以下，更优选为105mm以下。
平均气孔直径优选为35μm以上，更优选为40μmm以上，优选为55μm以下，更优选为50μm以下。
背压优选为1.45kgf/cm2以上，更优选为1.5kgf/cm2以上，优选为1.75kgf/cm2以下，更优选为1.7kgf/cm2以下。
吹入量优选为5L/t以上，更优选为7L/t以上，优选为12L/t以下，更优选为10L/t以下。
通过在此范围吹入Ar气，浇口堵塞难以发生，因为直径大的Ar气被吸入到钢液中，所以Ar气的气泡容易在铸模内浮起。其结果是，Ar气的气泡容易从聚集带排除，从而能够减少被聚集带捕捉的Ar气的气泡。
还有，虽然也考虑过减少从向铸模注入钢液的注入嘴与钢液一起吹入的Ar气的量这一手段，但是在铸模的钢水表面邻域，难以由Ar气进行钢液的搅拌，因此钢水表面有可能发生凝固，因此不推荐。
关于上述以外的条件未特别限定，可以遵循通常的炼钢法，熔炼具有上述的化学成分组成的钢，通过连续铸造工序铸造板坯。
使用上述板坯制造本发明的实施方式的钢板的方法，只要钢板的缺陷回波高度为20％以上部分的面积率在0.05％以下，就没有特别限定，能够遵循常规方法，进行热轧，之后进行冷却，从而制造钢板。
以下，“温度”表示材料的温度。
为了达成上述钢板缺陷面积率，例如，推荐在表面温度为900℃以上的温度域，以每一道次20％以下的压下率轧制5个道次以上，并使累积压下率为50％以上而进行热轧。
通过以上述条件热轧，相对于板厚内部，板厚表层部优先变形，因此能够更有效率地压合被聚集带捕捉的气泡。
另外，作为热轧后的冷却条件，例如，推荐从Ar3相变点以上的冷却开始温度起，以10℃/s以上的平均冷却速度进行冷却。
通过以上述条件进行冷却，能够有效地抑制在钢板中央部附近发生的HIC。
另外，使用本发明的实施方式的钢板，能够以一般实行的方法制造管线管用钢管。使用本发明的实施方式的钢板得到的管线管用钢管，其抗HIC性和韧性也同样优异。另外，本发明的实施方式的钢板，可以由一般的所实行的方法用于压力容器。
如以上说明了本发明的实施方式的钢板的制造方法，但理解了本发明的实施方式的钢板的希望特性的从业者进行反复试验摸索，也可能在制造本发明的实施方式的具有希望特性的钢板的方法中，发现上述制造方法以外的方法。
另外，如以上，气泡容易残存在板坯聚集带，HIC容易以残存于钢板聚集带的气泡为起点发生，因此特别着眼于板坯聚集带和钢板聚集带而对本发明的实施方式的钢板及其制造方法进行了说明。但是，聚集带以外的部分的气泡，通常比聚集带少，因此通过以上述方式控制聚集带中的气泡而使聚集带的抗HIC性提高，则聚集带以外的部分的抗HIC性也会优异。即，要留意的是，本发明的效果不只限定于聚集带，而是遍及钢板整体。
【实施例】
以下，列举实施例更具体地说明本发明的实施方式，但本发明当然不受下述实施例限制，当然也可以在能够符合前述或后述的宗旨的范围适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。
熔炼表1所示的钢种A～K的化学成分组成的钢，以表2的铸造条件得到板坯(铸片)。
在表2的铸造条件中，“○”是从内管直径90mm，平均气孔直径45μm的多孔砖，以1.4～1.8kgf/cm2的背压，按5～9L/t向中间包吹入Ar气，通过连续铸造得到厚度280mm的板坯的方法。
在表2的铸造条件中，“×”是从内管直径120～150mm，平均气孔直径45μm的多孔砖，以1.4～1.8kgf/cm2的背压，按5～9L/t向中间包吹入Ar气，通过连续铸造得到厚度280mm的板坯的方法。
将所得到的板坯再加热至1050～1250℃后，按照表2所示的两种工艺，制造试验No.1～12的钢板。
在表2的工艺中，“TMCP”是如下方法：(1)在900℃以上的温度域，以每一道次20％以下的压下率进行5个道次以上的压下，使累积压下率为50％以上而进行热轧，(2)在850℃以上、低于900℃的温度域，使累积压下率为20％以上，且使轧制结束温度为850～900℃而进行热轧，(3)从750～850℃的冷却开始温度起，以10～50℃/s的平均冷却速度进行冷却，在350～600℃的温度域停止，空冷至室温。
“QT”是如下方法：(1)在900℃以上的温度域，以每一道次20％以下的压下率进行5个道次以上的压下，使累积压下率为50％以上，且使轧制结束温度为850℃以上而进行热轧，(2)空冷至室温后，(3)再加热到850～950℃的温度，经淬火后，(4)以600～700℃进行回火处理。
对于上述的各板坯和各钢板，遵循以下的要领，测量板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度，和缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率，以及进行HIC试验。
[1.板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度]
在距厚度280mm的板坯的表面沿板坯的厚度方向45～60mm的位置，朝向板坯的宽度方向(与铸造方向垂直的方向)，从板坯的宽度的1/4的位置和1/2的位置这两处(板坯聚集带)，采取含L截面(与板坯的铸造方向垂直的面)的板厚15mm×宽度70mm×长度15mm的试验片。用金刚砂纸(#320～#1500)研磨L截面后，通过抛光进行镜面加工。接着，使用光学显微镜(倍率：5倍)观察L截面，用测微目镜(倍率：5倍)测量气泡的当量圆直径，统计观察视野中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数。根据该观察视野的面积和当量圆直径0.2mm以上的气泡的数量，计算气泡的密度。由上述两处得到的密度之中的最大值，作为板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度。
[2.缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率]
朝向钢板的宽度方向(与轧制方向垂直的方向)，从钢板的宽度的1/4的位置和1/2的位置这两处(钢板聚集带)，根据钢板的板厚，按以下方式分别采取试验片。
(板厚为30mm以下的钢板)
在上述2个位置，采取3个该钢板的板厚×宽20mm×长(轧制方向)100mm的试验片，合计准备6个试验片。
(板厚高于30mm的钢板)
在上述2个位置，(i)从钢板的表面沿着与该表面垂直的方向，(ii)从板厚的1/2的位置，和(iii)从钢板的背面沿着与该背面垂直的方向，采取厚30mm×宽20mm×长100mm的试验片，合计准备6个试验片。
对于各试验片，使用株式会社ジーネス制超声波探伤装置“GSONIC SCAN8AX1500SR”、和水浸式探头(频率10MHz，直径0.5英寸，焦点深度4.5英寸)，以0.4mm×0.4mm间距进行超声波探伤试验，测量各试验片的缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率，将其平均值作为钢板的缺陷回波高度在20％以上的部分的面积率。
[3.HIC试验]
HIC试验中，使用上述超声波探伤试验所使用的试验片，遵循NACE standardTM0284－2003所规定的方法进行。详细地说，就是在使1atm的硫化氢饱和的25℃(5.0％NaCl+0.5％醋酸)水溶液中浸渍96小时后，根据钢板的板厚，按以下方式进行各试验片的截面评价(遵循NACE standard TM0284－2003 FiGURE2～8)，测量CLR。在此，所谓截面是由试验片的厚度方向和宽度方向规定的面。
(板厚为30mm以下的钢板)
将截面沿板厚方向进行三等分，规定表面侧、中央部和背面侧这3个截面。在表面侧的截面测量CLR，将其平均值作为“表层部的CLR”。另外，在中央部的截面测量CLR，将其平均值作为“中央部的CLR”。
(板厚高于30mm的钢板)
测量从钢板的表面沿着与该表面垂直的方向采取的试验片的CLR，将其平均值作为“表层部的CLR”。另外，测量从板厚的1/2的位置采取的试验片的CLR，将其平均值作为“中央部的CLR”。
表层部的CLR和中央部的CLR分别为10％以下的钢板，是可以实用的水平，判定为抗HIC性优异。
板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度、缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率、表层部的CLR和中央部的CLR的测量结果显示在表2中。关于表层部的CLR和中央部的CLR，10％以下的由“○”表示。
还有，表1和2中，带下划线的意思是脱离本发明的实施方式的规定。
【表1】
Figure BDA0002057575150000171
【表2】
Figure BDA0002057575150000181
由表2的结果，能够进行如下考察。试验No.1～5和12均是满足本发明的实施方式所规定的全部要件的例子，抗HIC性优异。
另一方面，试验No.6～11是不满足本发明的实施方式所规定的要件某一项的例。
试验No.6和7分别是铸造条件不当，使用板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡的个数密度高的板坯所制造的钢板的例子，缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率大，表层部的CLR恶化，无法达成希望的抗HIC性。
试验No.8和9分别是使用[Ca]/[S]小的钢种G和H所制造的钢板的例子，MnS大量发生，中央部的CLR恶化，无法达成希望的抗HIC性。还有，试验No.8中，因为中央部的CLR恶化，所以没有评价气泡的个数密度。
试验No.10和11分别是使用([Ca]－1.25×[S])/[O]大的钢种I和J所制造的钢板的例子，钢板聚集带中生成粗大Ca夹杂物，表层部的CLR恶化，无法达成希望的抗HIC性。
本说明书的公开内容包括以下的方式。
方式1：
一种钢板，其中，含有：
C：0.02～0.15质量％；
Si：0.02～0.50质量％；
Mn：0.6～2.0质量％；
P：高于0质量％但在0.030质量％以下；
S：高于0质量％但在0.003质量％以下；
Al：0.010～0.080质量％；
Ca：0.0003～0.0060质量％；
N：0.001～0.01质量％；和
O：高于0质量％但在0.0045质量％以下，
且满足下述(1)式和下述(2)式，
余量由铁和不可避免的杂质构成，
缺陷回波高度为20％以上部分的面积率在0.05％以下。
3.0≤[Ca]/[S] (1)
([Ca]－1.25×[S])/[O]≤1.80 (2)
在此，[Ca]、[S]和[O]分别是Ca、S和O的含量(质量％)。
方式2：
根据方式1所述的钢板，其中，还含有从如下元素所构成的群中选择的一种以上：
B：高于0质量％但在0.005质量％以下；
V：高于0质量％但在0.1质量％以下；
Cu：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Ni：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Cr：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Mo：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Nb：高于0质量％但在0.06质量％以下；
Ti：高于0质量％但在0.03质量％以下；
Mg：高于0质量％但在0.01质量％以下；
REM：高于0质量％但在0.02质量％以下；和
Zr：高于0质量％但在0.010质量％以下。
方式3：
根据方式1或2所述的钢板，其是管线管用。
方式4：
一种管线管用钢管，其由方式1～3中任一项所述的钢板形成。
方式5：
根据方式1或2所述的钢板，其是压力容器用。
方式6：
一种钢板的制造方法，是方式1或2所述的钢板的制造方法，其中，使用具有方式1或2中所述的化学成分组成，且板坯聚集带中的当量圆直径0.2mm以上的气泡密度为0.15个/cm2以下的板坯。
本申请主张以申请日为2016年11月16日的日本国专利申请，专利申请第2016－223416号，和申请日为2017年9月13日的日本国专利申请，专利申请第2017－176045号为基础申请的优先权。专利申请第2016－223416号和专利申请第2017－176045号因参照而编入本说明书。

Claims (7)

1.一种钢板，其中，含有：
C：0.02～0.15质量％；
Si：0.02～0.50质量％；
Mn：0.6～2.0质量％；
P：高于0质量％但在0.030质量％以下；
S：高于0质量％但在0.003质量％以下；
Al：0.010～0.080质量％；
Ca：0.0003～0.0060质量％；
N：0.001～0.01质量％；和
O：高于0质量％但在0.0045质量％以下，
且满足下述(1)式和下述(2)式，
余量由铁和不可避免的杂质构成，
缺陷回波高度为20％以上的部分的面积率在0.05％以下，
3.0≤[Ca]/[S] (1)
([Ca]－1.25×[S])/[O]≤1.80 (2)
在此，[Ca]、[S]和[O]分别是Ca、S和O的质量百分比含量，
所述缺陷回波高度意思是由试验片内部的缺陷反射的缺陷回波的强度相对于由钢板的底面反射的底面回波的强度的比率％。
2.根据权利要求1所述的钢板，其中，还含有从如下元素所构成的群中选择的一种以上：
B：高于0质量％但在0.005质量％以下；
V：高于0质量％但在0.1质量％以下；
Cu：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Ni：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Cr：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Mo：高于0质量％但在1.5质量％以下；
Nb：高于0质量％但在0.06质量％以下；
Ti：高于0质量％但在0.03质量％以下；
Mg：高于0质量％但在0.01质量％以下；
REM：高于0质量％但在0.02质量％以下；和
Zr：高于0质量％但在0.010质量％以下。
3.根据权利要求1或2所述的钢板，其是管线管用。
4.一种管线管用钢管，其由权利要求1或2所述的钢板形成。
5.一种管线管用钢管，其由权利要求3所述的钢板形成。
6.根据权利要求1或2所述的钢板，其是压力容器用。
7.一种钢板的制造方法，是权利要求1或2所述的钢板的制造方法，其中，使用具有权利要求1或2中所述的化学成分组成，且板坯聚集带中的当量圆直径为0.2mm以上的气泡密度为0.15个/cm2以下的板坯，
所述板坯聚集带意思是在板厚为t的板坯中，距板坯的表面t/8～t/4的区域。
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