SE1350598A1 - Högspänningsstålplåt med utmärkt basmetallseghet och HAZ-seghet - Google Patents

Abstract

Stålplåten enligt uppfinningen är en högspänningsstålplåt som har endraghållfasthet av 1100 MPa eller mer och som uppvisar utmärkt basmetallseghetoch HAZ-seghet och företrädesvis utmärkt nötningsmotstånd. Stålplåten uppfyllerett förutbestämt krav på komponenterna i stålet. Ceq (IIW), representerad avföljande ekvation, sträcker sig från 0,40 till 0,45, båda inkluderade,: Ceq (IIW) = [C] +{1/6 x [Mn]} + {1/5 x ([Cr] + [Mo] + [V])} + {1/15 + ([Cu] + [Ni])} i vilken varjeparentessymbol [] betecknar den procentuella andelen av elementet i parentesen.Oxidkorn som har en maximal diameter om 2 um eller mindre föreligger i enantalsdensitet om 200 /mmz eller mer i stålet. Stålet är sammansatt av envolymandel om 29 % eller mer av en martensitmikrostruktur, och en bainitmikrostruktur som balansen. 27

Description

15 20 lämpliga mängder av Ti respektive Nb till systemet, varigenom korndiametern av föraustenit () (ENG: prior austenite) görs finare.

Enligt denna kända teknik regleras dock komponenterna i stålet inte på ett lämpligt sätt, varför en hög HAZ-seghet hos stålet inte kan garanteras. Enligt den kända tekniken tillsätts Ti för att reglera mikrostrukturen. Emellertid har föreliggande uppfinnares undersökningar visat att i området av höga hållfastheter om 980 MPa eller mer försämras stålet avseende dess basmetallseghet på grund av en Ti inneslutning.

Vidare, en tjock stålplåt som används för anläggningsmaskiner, industrimaskiner och annat måste företrädesvis ha en utmärkt nötningshållfasthet utöver en hög hållfasthet och seghet. l allmänhet är nötningshållfastheten och hårdheten hos en tjock stålplåt korrelerande till varandra. Således behöver en tjock stålplåt som är utsatt för nötning göras på ett sådant sätt att den har hög hårdhet. För att säkerställa ett tillförlitligt nötningsmotstånd behöver den tjocka stålplâten ha en hårdhet som är jämn över dess regioner från dess yta till dess inre del i plåttjockleksriktningen (nära t/2 där t är tjockleken) (dvs. för att ha en likartad hårdhet mellan ytan och den inre delen av den tjocka stålplâten).

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN I ljuset av en sådan situation har föreliggande uppfinning gjorts, och ett syfte därav är att åstadkomma en högspänningsstålplåt som är en höghållfast stålplåt med en draghållfasthet av 1100 MPa eller mer och som därtill uppvisar utmärkt basmetallseghet och HAZ-seghet samt företrädesvis utmärkt nötningsmotstånd. 10 15 20 Den stålplåt som kan lösa de ovanstående problemen är (1) en stålplåt innefattande följande komponenter i stålet: C: 0,10 till 0,16 %, där "%" betyder ”vikt-%", vilket det också fortsättningsvis gör för var och en av de övriga komponenterna, Si: 0,2 till 0,5 %, Mn 1 till 1,4 %, P: 0,03 % eller mindre, S: 0,01 % eller mindre, Al: 0,010 till 0,08 %, Cr: 0,03 till 0,25 %, Mo: 0,25 to 0,4 %, Nb: 0,01 till 0,03 %, B: 0,0003 till 0,002 %, N: 0,006 % eller mindre, REM:$: 0,0005 till 0,0030 %, Zr: 0,0003 till 0,0020 %, Fe och en eller flera ofrånkomliga föroreningar som komponentbalansen i stålet, varvid Ceq (IIW), representerad av följande ekvation, sträcker sig från 0,40 till 0,45, båda inkluderade: Ceq (IIW) = [C] + {1/6 x [Mn]} + {1/5 x ([Cr] + [Mo] + [V])} + {1/15 + ([Cu] + [Ni])} i vilken varje parentessymbol [] betecknar den procentuella andelen av ett av elementen i parentesen, och (2) korn av en eller flera oxider som har en maximal diameter om 2 pm eller mindre är närvarande i en antalsdensitet om 200 /mmz eller mer, (3) martensitmikrostruktur som ingår i en volymandel om 29 % eller mer, och mikrostrukturbalansen för stålet är en bainitmikrostruktur, stålplåten har en draghållfasthet av 1100 MPa eller mer.

Företrädesvis innefattar stålet enligt uppfinningen vidare, som ett annat element, Ni: 0,25 % eller mindre.

Eftersom stålplåten enligt uppfinningen är strukturerad såsom det beskrivits ovan är stålplåten en höghållfast stålplåt som har en draghållfasthet av 1100 MPa eller mer och som samtidigt uppvisar utmärkt basmetallseghet och HAZ-seghet och företrädesvis utmärkt nötningsmotstånd. 10 15 20 FIGURFÖRTECKNING Fig. 1 är en termisk expansionskurva använd för att mäta volymförhållandet mellan mikrostru ktu rer.

BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA Uppfinnarna har upprepade gånger gjort intensiva undersökningar för att lösa de ovannämnda problemen. Som ett resultat av detta har uppfinnarna funnit att det förväntade syftet kan uppnås genom att på lämpligt sätt reglera stålets komponenter, kolekvivalenten Ceq(llW) därav, mikrostrukturen därav, och antalsdensiteten av oxidkorn däri. Sålunda har uppfinningen uppnåtts. l föreliggande beskrivning betyder formuleringen "utmärkt basmetallseghet och HAZ-seghet" att när dessa egenskaper hos ett stål undersöks enligt de metoder som är angivna i utföringsexemplen, vilka beskrivs senare, så kommer basmetallens seghet och HAZ-segheten respektive att uppfylla följande: vE_70 2 20 J, och vEo 2 100 J. l beskrivningen betyder formuleringen "utmärkt nötningsmotstånd" att när mätningar görs av Brinellhårdheten av en vilken som helst yta av en stålplåt, och av en inre del (t/2, där t är tjockleken på plåten, härefter betecknar "t" tjockleken hos en stålplåt) av plåten, är hårdheterna av vardera 360 eller mer.

I beskrivningen betyder formuleringen "tjock stålplåt" en stålplåt med en tjocklek på 6 mm eller mer.

Först kommer komponenterna i stålet enligt uppfinningen beskrivas. 10 15 20 C: 0,10 till 0,16 % C är ett element som är nödvändigt och väsentligt för att säkerställa hållfasthet och hårdhet av basmetallen (stålplåten). För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för C-halten i procent (endast refererat till som halt fortsättningsvis) satt till 0,10 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,12 %. Om emellertid C-halten blir alltför hög försämras stålet med avseende på dess HAZ-seghet. Således är den övre gränsen för C-halten satt till 0,16 %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,15 %.

Si: 0,2 till 0,5 % Si är ett element som har en desoxiderande effekt och är effektivt för att förbättra hållfastheten hos basmetallen. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av sådan effekt är den undre gränsen för Si-halten satt till 0,2 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,3 %. Om emellertid Si-halten blir alltför hög försämras stålet med avseende på dess svetsbarhet. Således är den övre gränsen för Si-halten satt till 0,5 %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,40 %.

Mn: 1 till 1,4 % Mn är ett element som är effektivt för att förbättra basmetallens hållfasthet. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för Mn-halten satt till 1 %. Denna undre gräns är företrädesvis 1,10 %. Om emellertid Mn-halten blir alltför hög försämras stålet med avseende på dess svetsbarhet.

Således är den övre gränsen för Mn-halten satt till på 1,4 %. Denna övre gräns är företrädesvis 1,3 %. 10 15 20 P: 0,03 % eller mindre P är ett element som ofrånkomligen ingår i stålmaterialet. Om P-halten är mer än 0,03 % försämras basmetallens seghet. Således är den övre gränsen för P-halten satt till 0,03 %. P-halten görs fördelaktligen så låg som möjligt, varvid den övre gränsen för P-halten är företrädesvis 0,020 %.

S: 0,01 % eller mindre S är ett element som ofrånkomligen ingår i stålmaterialet. Om S-halten är för hög genereras MnS i en stor andel så att basmetallen försämras med avseende på dess seghet. Således är den övre gränsen för S-halten satt till 0,01 %. S-halten görs fördelaktligen så låg som möjligt, varvid den övre gränsen för S-innehållet är företrädesvis 0,004 %.

Al: 0,010 till 0,08 % Al är ett element som används för desoxidation. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för Al-halten satt till 0,010 %.

Om emellertid Al-halten är högre än 0,08 % försämras rengörbarheten hos stålplåten. Således är den övre gränsen för Al-halten satt till 0,08 %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,065 %.

Cr: 0,03 till 0,25 % Cr är ett effektivt element för förbättring basmetallens hållfasthet. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för Cr-halten satt till 0,03 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,05 %. Om emellertid Cr-halten är högre än 0,25 % försämras stålet med avseende på dess svetsbarhet. 10 15 20 Således är den övre gränsen för Cr-halten satt till 0,25 %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,20 %.

Mo: 0,25 till 0,4% Mo är ett effektivt element för att förbättra basmetallens hållfasthet och hårdhet, särskilt rörande dess inre hårdhet vid t/2-positionen i metallen. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för Mo-halten satt till 0,25 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,28 %. Om emellertid Mn-halten är högre än 0,4 %, försämras stålet med avseende på dess svetsbarhet. Således är den övre gränsen för Mo-halten satt till 0,4 %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,35 %.

Nb: 0,01 till 0,03 % Nb är ett effektivt element för att förhöja basmetallen med avseende på hållfasthet och seghet. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för Nb-halten satt till 0,01 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,015 %. Om emellertid Nb-halten är högre än 0,03 % bildas stora utskiljningar, vilket omvänt försämrar basmetallens seghet. Således är den övre gränsen för Nb- halten satt till 0,03 %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,025 %.

B: 0,0003 till 0,002 % B är ett effektivt element som förhöjer stålets släckbarhet för att förbättra basmetallens och den svetsade regionens (HAZ-region) hållfasthet. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för B- halten satt till 0,0003 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,0005 %. Om 10 15 20 emellertid B-halten blir för hög försämras stålets svetsbarhet. Således är den övre gränsen för B-halten satt till 0,002 %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,0015 %.

N: 0,006 % eller mindre N är ett element som ofrånkomligen ingår i stålmaterialet. Om N-halten är för hög kommer en fast lösning av N att vara närvarande, vilken försämrar basmetallens seghet. Således är den övre gränsen för N-halten satt till 0,006 %. N-halten hålls fördelaktligen så låg som möjligt, varvid den övre gränsen för N-halten är företrädesvis 0,0050 %.

REM:s: 0,0005 till 0,0030 % REM:s (”Rare Earth Elements” dvs. sällsynta jordartsmetaller) är vart och en ett element som skall bilda en oxid för att förbättra HAZ-segheten. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för REM satt till 0,0005 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,001O %, mer föredraget 0,0015 %.

Om emellertid REM-halten blir allt för hög bildas stora inneslutningar som försämrar HAZ-segheten. Således är den övre gränsen för REM satt till 0,0030 %.

Denna övre gräns är företrädesvis 0,002S %.

Enligt uppfinningen betyder REM:s lantanidelementen (15 element från La till Lu), Sc (skandium) och Y. Enligt uppfinningen kan REM:s tillsättas ensamma elleri kombination av två eller flera därav. Med REM-halt menas, i fallet att REM:s tillsättes ensamma, halten av den endast tillsatta REM:en, eller, i fallet att REM:s tillsättes i kombination, den sammanlagda halten av REM:s. l utföringsexemplen, vilka beskrivs senare, tillsättes REM:s i form av en mischmetall (innehållande ungefär 50 % av Ce och ungefär 30 % av La). 10 15 20 Zr: 0,0003 till 0,002O % Zr är ett element som skall bilda en oxid för att förbättra stålets HAZ-seghet. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den undre gränsen för Zr-halten satt till 0,0003 %. Denna undre gräns är företrädesvis 0,0005 %. Om emellertid Zr-halten blir alltför hög bildas stora inneslutningar som försämrar HAZ- segheten. Således är den övre gränsen för Zr-halten satt till 0,002O %. Denna övre gräns är företrädesvis 0,015 %.

Högspänningsstålplåten enligt uppfinningen uppfyller kraven i de ovan nämnda komponenterna däri. Komponentbalansen hos stålplåten är sammansatt avjärn och ofrânkomliga föroreningar.

Ceq (llW): 0,40 till 0,45 % Enligt uppfinningen är det nödvändigt att inte bara reglera de respektive halterna av komponenterna i stålet såsom beskrivis ovan utan också att reglera kolekvivalenten Ceq, vilken representeras av den ovan nämnda ekvationen, till det förutbestämda området. Vilket har verifierats genom utföringsexemplen, vilka kommer att beskrivas senare, kan inte önskvärda egenskaper hos stålet säkerställas om Ceq (llW) ligger utanför det intervall som anges enligt uppfinningen, även om de enskilda komponenterna i stålet uppfyller respektive intervall.

Närmare bestämt är Ceq (llW) en essentiell faktor för att förmå stålet att säkerställa basmetallhållfasthet, HAZ-seghet och hårdhet. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den nedre gränsen för Ceq (llW) satt till 0,40 %.

Denna undre gräns är företrädesvis 0,41 %. Om emellertid Ceq (llW) är för hög försämras HAZ-segheten. Således är den övre gränsen för Ceq (llW) satt till 0,45 %. 10 15 20 Ni: 0,25% eller mindre Ni är ett effektivt element för att förbättra hållfasthet och seghet hos basmetallen.

Ni tillsätts valfritt till uppfinningen. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är den nedre gränsen för Ni företrädesvis satt till 0,05 %, mer föredraget till 0,10 %. Om emellertid Ni-halten blir allt för hög försämras stålets svetsbarhet. Således är den övre gränsen för Ni-halten företrädesvis satt till 0,25 %, mer föredraget till 0,20 %.

Högspänningsstålplåten enligt uppfinningen innehåller inte Ti. Såsom har verifierats genom utföringsexemplen, vilka kommer att beskrivas senare, är detta på grund av att tillsatsen av Ti gör basmetallsegheten och HAZ-segheten låg i intervallet av höga hållfastheter om 1100 MPa eller mer.

Följande kommer att beskriva stålets mikrostrukturer.

Såsom beskrivits ovan är högspänningsstålplåten enligt uppfinningen utformad för att innehålla en martensitmikrostruktur och en bainitmikrostruktur. Stålplåten uppfyller ett krav på att volymandelen av martensit i den totala mikrostrukturen (martensit + bainit) är 29 % eller mer. Genom att göra stålplåten till en tvåfasig mikrostruktur av martensit och bainit på detta sätt kan en hög hållfasthet av 1100 MPa eller mer hos stålplåten säkerställas.

Enligt uppfinningen är martensit en essentiell mikrostruktur för att förmå stålet att säkerställa basmetallhållfasthet och hårdhet (intern hårdhet) vid t/2-positionen av basmetallen. För att åstadkomma ett effektivt uppvisande av en sådan effekt är volymandelen av martensit satt till 29 % eller mer. Villket har verifierats genom utföringsexemplen, vilka kommer att beskrivas senare, så kommer inte en önskad 10 10 15 20 hög hållfasthet av 1100 MP eller mer att erhållas om andelen martensit är liten. Även i det fall att stålet skulle erhålla den höga hållfastheten kommer i stället plåtens inre hårdhet att sänkas, vilket skulle försämra nötningshållfastheten.

Andelen martensit är företrädesvis 30 % eller mer.

Enligt uppfinningen innefattar martensiten, i kategorin därav, både släckt martensit, vilken erhålles genom släckning, och anlöpt martensit, vilken erhålles genom anlöpning. Såsom kommer att beskrivas mer i detalj, kan stålplåten enligt uppfinningen vara i vilken som helst av dessa två former då stålplåten kan produceras genom varmvalsning av ett göt och därefter utsätta det valsade götet för släckning (Q) [utan anlöpning (T)], eller utsätta det valsade götet för släckning (Q) följt av anlöpning (T).

Enligt uppfinningen behöver andelen martensit endast regleras såsom beskrivits ovan. Således spelar det ingen roll vilken av andelarna martensit och bainit som är störst. Uttryckt annorlunda kan enligt uppfinningen martensit vara närvarande som huvudkomponent (dvs. i en andel av 50 % eller mer av de totala mikrostrukturernas volym), eller så kan bainit vara närvarande som huvudkomponent (dvs. i en andel av 50 % eller mer av de totala mikrostrukturernas volym).

Volymsförhållandet mellan martensit och bainit (volymandelen av vardera av de två) mäts baserat på en termisk expansionskurva hos stålet som erhålls genom användning av en varmarbetande återgivningstestare (ENG: hot-working reproducing tester) och Ms-punkten därav (en metod för att beräkna Ms-punkten kommer också att beskrivas senare). Såsom beskrivits ovan klassificeras martensit i 11 10 15 20 släckt martensit och anlöpt martensit, men även när stålet är anlöpt ändras inte vo|ymsförhå||andet mellan dessa mikrostrukturer stålet.

Följande kommer att beskriva antalsdensiteten av korn hos en eller flera oxlderi stålet.

Enligt uppfinningen är det nödvändigt att korn av en eller flera oxider som har en maximal diameter på 2 um eller mindre är närvarande i en antalsdensitet av 200 /mmz eller mer i stålet. På detta sätt förbättras stålets HAZ-seghet.

Exempel på oxid(er) inkluderar REM-innehållande oxider, Zr-innehållande oxider och oxider vardera innehållande både REM(er) och Zr. Dessa oxider kan var och en innehålla ett element annat än REM och Zr. Elementet kan exempelvis vara Al eller Si, vilka är oxidbildande element.

Specifikt, enligt en metod i exemplet som kommer att beskrivas senare, måste stålet innehålla korn av oxid(er) som har en maximal diameter på 2 um eller mindre i en antalsdensitet av 200 /mmz eller mer, varvid densiteten är bestämd enligt en metod som beskrivs i utföringsexemplen, vilka kommer att beskrivas senare.

Uttrycket "maximal diameter" är ett värde som erhålls när dimensionerna på vart och ett av kornen av oxid(er) mäts med en metod som kommer att beskrivas senare, och betyder den uppmätta maximala längden. Anledningen till varför uppmärksamhet har ägnats åt oxidkornen av denna storlek är att många grundläggande experiment som genomförts av uppfinnarna har visat att för att förbättra segheten (särskilt HAZ-segheten) i intervallet av höga hållfastheter om 1100 MPa eller mer, såsom eftersträvas enligt uppfinningen, är det mycket effektivt att reglera antalsdensiteten av oxidkorn med storleken lämpligt. 12 10 15 20 Då antalsdensiteten av oxidkornen är högre tenderar segheten (särskilt HAZ- segheten) till att vara högre. Antalsdensiteten är företrädesvis 230 /mmz eller mer.

Ovan har komponenterna i stål, Ceq, mikrostrukturerna, och antalsdensiteten av oxidkornen beskrivits genom vilken uppfinningen kännetecknas.

Högspänningsstålplåten enligt uppfinningen är företrädesvis en stålplåt med ett utmärkt nötningsmotstånd. Det är därför föredraget att alla ytor och insidan av stålplåten var och en har en Brinellhårdhet av 360 eller mer. Rörande konventionella nötningsbeständiga stålplåtar gäller att nötningsmotståndet av dessa vanligtvis säkerställs endast genom Brinellhårdheten hos stålplåtarnas ytor, emellertid gör detta sätt det omöjligt att säkerställa ett tillförlitligt nötningsmotstånd. Således, enligt uppfinningen, är var och en av de två Brinellhårdheterna företrädesvis specificerade till 360 eller mer för att på ett säkert sätt kunna upprätthålla hårdheten av stålplåten, över dess ytregioner till dess insida, vid väsentligen samma höga nivå (vid en jämn hög nivå), vilket säkerställer en tillförlitlig nötningshållfasthet.

Det saknar betydelse vilken av ytorna och insidan av stålplåten som har en högre hårdhet så länge som stålplåten uppfyller de ovannämnda villkoren. Med andra ord, vilket som helst av följande är acceptabelt: stålplåtens ythårdhet > stålplåtens inre hårdhet; ytans hårdhet < insidans yta; och ythårdhet = insidans hårdhet.

En framställningsmetod för att erhålla stålplåten är enligt uppfinningen inte begränsad till någon särskild metod. Stålplåten kan framställas genom varmvalsning av ett smält stål som uppfyller villkoren rörande sammansättning av komponenterna enligt uppfinningen, och sedan utsätta det valsade stålet för 13 10 15 20 släckning (och valfritt anlöpning). För att garantera att stålplåtens önskade mikrostrukturer och antalsdensitet av oxidkornen kan säkerställas är det att rekommendera att exempelvis framställa stålplåten genom följande metod: Först tillsättes desoxiderande element såsom Mn, Si och Al till smält stål av temperatur om 1550 till 1700 °C. Ordningen som dessa element tillsättes i är inte begränsad. Därefter tillsättes REM:s och Zr. Det är föredraget att omröra den smälta metallen under 10 minuter eller mer efter tillsättande av de desoxiderande elementen, och därefter tillsättes REM:s och Zr av följande skäl: de desoxiderande elementen ger lätt upphov till grova oxidkorn; när REM:s och Zr, vilka är mer intensiva i oxiderande effekt jämfört med de desoxiderande elementen, tillsättes därtill reducerar REM:s och Zr förekomsten av grova oxidkorn, och dessa oxidkorn blir grövre vilket reducerar den producerade mängden önskade fina oxidkorn med en maximal diameter på 2 um eller mindre. Som beskrivet ovan ifallet då smält metall omröres under 10 minuter eller mer efter tillsats av de desoxiderande elementen, och därefter tillsats av REM:s och Zr, minskas mängden av grova oxidkorn så att en önskad antalsdensitet av fina oxidkorn kan säkerställas. Om emellertid omrörningstiden i detta fall skulle vara alltför lång försämras produktiviteten av stålplåten. Således är tiden företrädesvis satt till omkring 150 minuter eller mindre.

Sedan efter tillsats av REM:s och Zr omrörs den smälta metallen varefter metallen gjuts. Omrörningstiden från tillsatsen av REM:s och Zr till gjutningen regleras företrädesvis till ett intervallet från 1 till 30 minuter, båda inkluderade. När omrörningstiden är 1 minut eller längre kan oxidkornen som är producerade med en maximal diameter av 2 pm eller mindre vid tiden för tillsatsen av REM:s och Zr 14 10 15 20 fördelas jämnt i stålet. När omrörningstiden är 30 minuter eller kortare kan antalet oxidkorn som har en maximal diameter av 2 um eller mindre förhindras från att minskas genom produktion av de ovannämnda grova oxidkornen.

För att framställa en tjock stålplåt enligt uppfinningen är det tillrådligt att använda ett smält stål som uppfyller den ovannämnda komponentsammansättningen och varmvalsa denna sammansättning under normala betingelser (valstemperatur och valsreduktionsförhållande).

Därefter släcks det valsade stålet. För att bringa stålplåten till släckning genom dess tjocklek är det föredraget att släcka stålplåten vid en temperatur av 880 °C eller högre.

Enligt uppfinningen kan stålplåten vara en släckt stålplåt (Q-stålplåt) såsom beskrivits ovan. Om nödvändigt kan stålplåten anlöpas efter släckning för att minska restspänning i plåten. För att säkerställa att stålplåten uppfyller en önskad antalsdensitet av oxidkorn och vidare uppfyller lämpliga mikrostrukturer är det föredraget att, till exempel, släcka stålet vid en temperatur av 880 °C eller högre och anlöpa stålet vid en temperatur av 500 “C eller lägre.

EXEMPEL Härefter kommer uppfinningen att närmare beskrivas med hjälp av ett utföringsexempel och ettjämförande exempel. Uppfinningen är emellertid inte begränsad till utföringsexemplet. Exemplet kan utföras efter införande av en ändring eller en modifiering därtill så länge de resulterande teknikerna var och en är 15 10 15 20 anpassade till uppfinningsföremålen som har beskrivits ovan och kommer att beskrivas nedan. Dessa tekniker är inkluderade i det tekniska området för uppfinningen.

Exempel 1 och jämförande exempel 1 Smälta stål som uppfyller respektive komponentsammansättning i tabell 1 (stålsorter A till G var och en enligt exempel 1, och stålsorter H till R var och en enligt jämförande exempel 1) användes, och stålen varmvalsades och släcktes (och några av stålen var vidare anlöpta) för att producera tjocka stålplåtar (tjocklek: 20 mm).

Specifikt används en vakuumsmältugn (150 kg). Mn, Si och Al tillsattes först till vart och ett av de smälta stålen som höll en temperatur av 1550 till 1700 °C, och sedan omrördes stålet i 20 till 40 minuter. Därefter tillsattes REM:s och Zr därtill. Det smälta stålet omrördes under 2 till 10 minuter och gjordes sedan till ett göt.

Därefter fick det resulterande götstålet kylas för att erhålla ett stålplåtsämne (tvärsnittsform: 120 mm x 180 mm).

Därefter upphettades stålplåtsämnet till 1100 “C och varmvalsades för att erhålla en varmvalsad plåt med en plâttjocklek på 20 mm. Detaljer om villkoren för varmvalsningen är följande: Upphettningstemperatur: 1100 ”C Sluttemperatur: 900 till 1000 °C Kylningsmetod: luftkylning 16 10 15 20 Därefter, såsom visas i tabell 2, upphettades stålplåten till 930 °C och därefter släcktes (Q). På detta sätt framställdes varje stålplåt (Q stålplåt). Såsom visas i tabell 2 upphettades, efter släckningen, en del av stålplåtarna till 350 °C för att anlöpas (T). Således erhölls tjocka stålplåtar (QT-stålplåtar).

För varje erhållen stålplåt mättes eller utvärderades dess egenskaper enligt följande: (1) Mätning av respektive metallmikrostruktursandel De respektive andelarna av martensit och bainit mättes enligt följande: Från vart och ett av stâlplåtsämnena så inhämtades först ett kolonnformat prov som hade en diameter av 8 mm och en tjocklek på 12 mm. En varmarbetande återgivningstestare användes för att undersöka omvandlingsegenskapen därav under kontinuerlig kylning (visat med en värmeutvidgningskurva). I detalj upphettades provet till 930 °C, och kyldes sedan till rumstemperatur vid en genomsnittlig kylningshastighet av 26 °C/sekund för att bestämma en värmeutvidgningskurva av provet. Denna genomsnittliga kylningshastighet är en simulerad hastighet av den genomsnittliga kylningshastigheten vid t/2-positionen av en stålplåt med en plåttjocklek om 20 mm.

Fig. 1 visar ett resultat för en typisk kurva av de sålunda erhållna värmeutvidgningskurvorna. Den transversa axeln (i grafen) i Fig. 1 representerar temperaturen (°C) av provet; den vertikala axeln expansionsstorleken (mm) av diametern hos provet. Såsom visas i Fig. 1 observerades följande: en krympning av provet genom kylning därav, och en kubisk expansion (eller utvidgning) av provet när stålet förvandlades från austenit (y) till ferrit (on). l föreliggande exempel 17 10 15 20 beräknades martensitomvandlingspunkten (Ms-punkten) av vart och ett av stålen i enlighet med följande ekvation: Ms = 550 - 361 x [C] - 39 x [Mn] - 20 x [Cr] - 17 x [Ni] - 5 x [Mo] + 30 x [Al], vars källa är Japan Institute of Metals and Materials, "Lecture: Modern Metallography, Material Book, Vol. 4, Steel Materials", Marzen, 2006, sid. 45. Enligt vad som visas i Fig. 1 gjordes mätningar av martensitandelen (andelen av regionen som omvandlats efter Ms-punkten), och bainitandelen (andelen av regionen vars omvandling redan är slutförd). Enligt föreliggande exempel bedömdes att vilken stålplåt som helst av alla stålplåtar var acceptabel förutsatt att dess martensitandel, mätt på detta sätt, var 29 % eller mer. (2) Dragprovstest Från var och en av stålplåtarna, erhållna enligt vad som beskrivits, inhämtades ett nr 5 prov (total tjockleksdragprov) enligt anvisningarna i JlS Z 2201, och sedan gjordes ett dragprov på detta med en metod som anges i JlS Z 2201 för att mäta TS (draghållfasthet) och YP (sträckgräns). I föreliggande exempel bedömdes att vilken stålplåt som helst av alla stålplåtar där TS var 1100 MPa eller mer uppvisade en utmärkt hållfasthet (acceptabel). (3) Metod för att utvärdera basmetallseghet Från var och en av de stålplåtar som erhållits såsom beskrivits ovan hämtades ett 2- mm V-urtagsprov enligt anvisningarna i JlS Z 2242 från en t/4 position, vari t är plåttjockleken, längs C-riktningen. Genom den metod som anges i JlS Z 2242 gjordes sedan en mätning av denfabsorberade energin vid -70 °C (vEqo) på detta genom en Charpy slagtålighetsprovning. I föreliggande exempel bedömdes att vilken stålplåt 18 10 15 20 som helst av alla stålplåtar där vE_70 var 20J eller mer uppvisade en utmärkt basmetallseghet (acceptabel) . (4) Metod för att utvärdera HAZ-seghet (Testmetod for syntetisk HAZ) Från var och en av de stålplåtar som erhållits såsom beskrivits inhämtades ett prov för värmecykling. För att simulera en HAZ när provet svetsades utsattes provet för en förutbestämd värmecykel (provet värmdes till 1350 °C, hölls vid denna temperatur under 5 sekunder och kyldes i ett temperaturintervall från 800 till 500 °C under 7 sekunder). Från provet som utsatts för värmecykeln hämtades ett 2- mm V-urtagsprov enligt anvisningarna i JlS Z 2242. Genom den metod som anges i JlS Z 2242 gjordes en Charpy slagtålighetsprovning för mätning av den absorberade energin vid 0 °C (vEo). l föreliggande exempel bedömdes att vilken stålplåt som helst av alla stålplåtar där vEo var 100] eller mer uppvisade en utmärkt HAZ-seghet (acceptabel). (5) Metod för mätning av oxidkornens antalsdensitet För att mäta, för var och en av stålplåtar som erhållits såsom beskrivits, oxidkorn som finns i vilka positioner som helst i plåtarnas tjockleksriktning användes en FE- SEM (svepelektronmikroskop av fältemissionstyp, observationsförstoring: 5000) för att undersökta 40 synbara områden (total area: 0,0172 mmz) av plåten. Av de enskilda inneslutningskornen som finns i vart och ett av de synbara områdena mättes varje inneslutningskorn med en maximal diameter om 2 um eller mindre vid dess centrum genom en EDS fäst till FE-SEM. Av inneslutningkornen så bedömdes att korn som innehåller åtminstone REM:s, Zr och O som beståndsdelar vardera att utgöra ett oxidkorn. Antalsdensiteten av kornen mättes (i genomsnitt). 19 10 15 20 I mätningen analyserades inneslutningskorn med en maximal diameter på 0,2 um eller mer bland alla de observerade kornen. lnneslutningskorn med en maximal diameter om mindre än 0,2 pm av de observerade kornen hade en låg tillförlitlighet av mätresultatet genom EDS; således analyserades inte dessa korn. lföreliggande exempel bedömdes en stålplåt, vilken som helst bland alla plåtarna, då antalsdensitet av de sålunda uppmätta oxidkornen var 200 /mmz eller mer som acceptabel. (6) Respektive Brinellhårdheter av ytan och inre delen av varje stålplåt I enlighet med JIS Z 2243 gjordes en mätning av Brinellhårdheten av var och en av ytdelen och den inre delen (t/2-positionen) av var och en av de sålunda erhållna stålplåtarna (hårdheten var en hårdhet i en riktning parallell med plåttjockleksriktningen). Mätningen upprepades tre gånger, och genomsnittet av dessa beräknades. lföreliggande exempel bedömdes en stålplåt, vilken som helst bland alla plåtarna, med den sålunda erhållen Brinellhårdheten, av var och en av ytan och den inre delen, av 360 eller mer (i genomsnitt) som acceptabel.

Dessa resultat visas i tabell 2. I tabell 2 var nr 1 och 2 exempel i vilka samma stålsort (stålsort A i tabell 1) användes. Nr 1 var en släckt stålplåt (Q-stålplåt) medan nr 2 var en släckt och anlöpt stålplåt (QT-stålplåt). Motsvarande var nr 3 och 4 exempel där samma stålsort (stålsort B i tabell 1) användes, och nr 3 var en släckt stålplåt (Q-stålplåt) medan nr 4 var en släckt och anlöpt (OI-stålplåt). Martensit i nr 2 och 4 betecknar anlöpt martensit. 20 HN med mmood mmood wNood ooood omod mmd mmd oeod Dood mood o~ä mmd Nmfid m med Noood ßoood mmood ooood o~od Nmd mmd weod mmood omod Sá mmd ommd d eed -ood mmood weood moood o~od Nmd mmd weod e~ood omod HNJ mmd fiefi d n. oed Nfiood omood mmood omood oNod oNd ofld Hmod Zood mood HNJ mmd mmmd o med mmood mmood oeood omood omod omod mmd mmd weod mmood omod HNA mmd emfld z mmd mmood omood Hmood ooood omod oNd mmd ßeod Nmood omod 2A mmd wfid S. med efiood Good ßeood moood o~od Nmd mmd ßeod emood omod omä mmd oofid ._ eed mmood ooood o~od Nmd ofid mmd omod Éood omod HNJ mmd mmfid v. med mmood æoood owod mmd mmd Hmod mwood wfiod HNÄ omd emmd m med mmood mmood æoood oNod mmd mmd oeod mmood omod o~ä emd ßmfid _ eed omood mmood ooood Éod mmd mmd Hmod emood omod NNA mmd ommd _._ med woood Nmood meood ooood oNod Nmd mmd weod eNood omod oNJ mmd oefid o med omood Zood omood omood oNod Nmd mmd ßeod Zood mflod oNJ mmd omfid "_ eed mmood omood mmood ßoood m~od .fimd ofld Nmod mNood ßood ema m~d wmmd m med mmood Zood Nmood efiood efiod mmd mmd Hmod -ood oood ßoä ~ed ommd o Hed Nmood omood o~ood ooood oNod mNd Sd oeod o~ood mood o~ä emd Hmmd o med efiood omood omood moood oNod mmd ofid mmd weod eNood mood oNJ mmd Hefid m eed mmood omood Rood woood o~od Nmd mmd oeod mNood mood HNJ mmd Hefid < cwu LN Emm 2 m E. nz o_>_ Ö .2 _< w o S2 .m u cmwšcwkzo» mgëovëwæö .to Em.- ëwwomomå EZ of? _ šàšà owëwcooëov. toæwä 2 __S_~: NN mmm mm mm mm mmm mmmm omm m mm - omm m om mmm mm mm mm omm oomm mmm mm mm - omm .O mm mmm mm mm mm wmm mwmm mom om om - omm m mm mmm mom mm mm mmm mwmm mmm mm mm - omm O mm mmm om mm mm mmm mmmm omm wm mm - omm z mm mwm mom mm mm mmm mmom omm wm mm - omm _>_ mm mmm wm mm om mmw mwmm mom m wm - omm ._ em mm mm mm mm mmm mmmm omm mm mm - omm v_ mm mm wm wm mm mmm mmmm mom mm mm - omm m mm mmm mm mm mm mmm mvmm wom mm mm - omm _ mm mmm mm wm mm mmm mwmm mom m mm - omm I om mmm mvm mm mm mmm womm mmm om om - omm w m mmm mmm mm mm mmm mmmm mom m mm - omm m m mwm mom mm mm mmm owmm mom mm mm - omm m m mmm mmm mm mm mow mmmm mom om om - omm o m mmm mmm mm mm mmm mmmm mmm om om - omm u m mvm mmm om mm omm mmmm mom mm mm omm omm m w om mm mmm mmmm mmm - omm m mm mm mmm mmmm mom omm omm m mmm m2 mm mm mmm :am m2 m ä. - mmm < m 3 mb m; m» å š. š. 6.: 6.5 °m-m_> :Emm :mcwtmå ^mc_cam_cm :uo Amñš: mc_$_uw_w 6:3 ^~EE> fišmcwu u. o E> mwšfivzw; .öqmšcwmm mc_5_um_w .wtw uommE m :wmmfi -zficmmåoxmzxø 5 mmšmwmmím Éämflm -__w=:m -wmw.tmmm__m;m~._o .wäzxsbmåšå -Éorvšuoš .wmöawmm .z Hm :want Nr 1 till 9 i tabell 2 var utföringsexempel producerade genom att använda respektive stålsort A till G i tabell 1 uppfyllande kraven enligt uppfinningen (rörande komponenterna och Ceq), och vidare reglerades mikrostrukturandelarna och oxidkornantalsdensiteten därav på lämpligt sätt. Således, förutom att ha en hög hållfasthet av TS 2 1100 MPa, uppvisade dessa utmärkt basmetallseghet och HAZ- seghet. Dessa uppvisade också utmärkt nötningsmotstånd eftersom även ythårdheten och den inre hårdheten reglerades på lämpligt sätt.

Däremot uppvisade följande jämförande exempel nackdelar som beskrivs nedan: Nr 10 itabell 2 var ett exempel där stålsorten H i tabell 1, vilken inte innehöll något Zr, användes. Den angivna oxidkornsantalsdensiteten erhölls inte, varvid HAZ- segheten sänktes.

Nr 11 itabell 2 var ett exempel där stålsorten I i tabell 1, vilken inte innehöll någon REM, användes. Den angivna oxidkornsantaldensiteten erhölls inte, varvid HAZ- segheten sänktes.

Nr 12 och 13 itabell 2 var exempel där de respektive stålsorterna J och K i tabell 1, vilkan var och en inte innehöll varken REM eller Zr (nr 13: exempel med tillsatt Ni), användes. Den angivna oxidkornsantaldensiteten erhölls inte, varvid HAZ-segheten sä n ktes.

Nr 14 i tabell 2 var ett exempel där stålsorten L i tabell 1, vilken hade ett stort C- innehåll och en stor Ceq (IIW), användes. HAZ-segheten sänktes.

Nr 15 i tabell 2 var ett exempel där stålsorten M itabell 1, som hade en liten Ceq (IIW), användes. Andelen martensit var liten, varvid den önskade hållfastheten inte 23 erhölls. Insidan av stålplåten var också sänkt varpå det önskade nötningsmotståndet inte erhölls.

Nr 16 itabell 2 var ett exempel där stålsorten N i tabell 1, till vilken Ti var tillsatt, användes. Både basmetallseghet och HAZ-segheten sänktes.

Nr 17 i tabell 2 var ett exempel där stålsorten O i tabell 1, som har en låg Mo-halt, användes. Andelen martensit var liten, varvid hårdheten hos insidan av stålplåten inte erhölls som önskat.

Nr 18 i tabell 2 var ett exempel där stålsorten P i tabell 1, vilken har höga REM- och Zr-halter, användes. HAZ-segheten sänktes.

Nr 19 i tabell 2 var ett exempel där Q i tabell 1, vilken har en låg Zr-halt, användes.

Den angivna oxidkornantalsdensiteten erhölls inte, varvid HAZ-segheten sänktes.

Nr 20 i tabell 2 var ett exempel där stålsorten R i tabell 1, vilken har en stor Ceq (IIW), användes. HAZ-segheten sänktes.

Från de ovannämnda exemplen har det förstâtts att för att erhålla en tjock stålplåt som har en hög hållfasthet av 1100 MPa eller mer under det att plåten både har en utmärkt basmetallseghet och en utmärkt HAZ-seghet, samt företrädesvis har ett utmärkt nötningsmotstånd, är det viktigt att kravet på uppfinningen avseende komponenterna i stålet är tillfredsställda av stålet, och ytterligare genom att Ceq, mikrostrukturerna, oxidkornantalsdensiteten av stålet och företrädesvis hårdheten av vilken som helst yta och insidan av stålplåten är reglerade till de respektive intervallen. 24

Claims (2)

PATENTKRAV

1. Stålplåt innefattande följande som komponenter i stålet: C: 0,10 to 0,16 %, där ”%” betyder “vikt-%", såsom det även gör för var och en av övriga komponenter, Si: 0,2 till 0,5 %, Mn: 1 till 1,4 %, P: 0,03 % eller mindre, S: 0,01 % eller mindre, Al: 0,010 till 0,08 %, Cr: 0,03 till 0,25 %, Mo: 0,25 till 0,4 %, Nb: 0,01 till 0,03 %, B: 0,0003 till 0,002 %, N: 0,006 % eller mindre, REM: 0,0005 till 0,0030 %, Zr: 0,0003 till 0,0020 %, Fe och en eller flera ofrånkomliga föroreningar som komponentbalansen av stålet, varvid Ceq (IIW), representerad av följande ekvation, sträcker sig från 0,40 till 0,45, båda inkluderade,: Ceq (IIW) = [C] + {1/6 x [Mn]} + {1/5 X ([Cr] + [Mo] + [V])} + {1/15 + ([Cu] + [Ni])} i vilken varje parentessymbol [] motsvarar den procentuella andelen av elementet i pa rentesen, och 25 korn av en eller flera oxider som har en maximal diameter om 2 pm eller mindre föreligger i en antalsdensitet om 200 /mmz eller mer i stålet, martensitmikrostruktur föreligger i en volymandel om 29 % eller mer, och mikrostrukturbalansen i stålet är en bainitmikrostruktur, stålplåten har en draghållfasthet av 1100 MPa eller mer.

2. Stålplåten enligt krav 1, innefattande Ni: 0,25 % eller mindre. 26