用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供適合作為用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的原材料的厚壁熱軋鋼板。該鋼板以質(zhì)量％計(jì)，含有C:0.07?0.18%,Mn:0.3?1.5%,A1:0.01?0.06%、N:0.006%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，以鐵素體為主相，具有包含珠光體或者珠光體和貝氏體的第二相，并且第二相頻率為0.20?0.42，包含主相和第二相的平均結(jié)晶粒徑為7?15ym。若使用該厚壁熱軋鋼板通過(guò)冷成形制造方形鋼管，則能夠制成具備低屈服比和高韌性的方形鋼管。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板及其制 造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的熱軋鋼板，特別是涉及以熱軋鋼 板作為原材料在冷態(tài)下通過(guò)輥軋成形而制造的方形鋼管（方柱）的低屈服比化、韌性的進(jìn) 一步提高。需要說(shuō)明的是，對(duì)于熱軋鋼板而言，包括熱軋鋼板、熱軋鋼帶。

【背景技術(shù)】
[0002] 方形鋼管通常以熱軋鋼板（熱軋鋼帶）或厚板作為原材料通過(guò)冷成形來(lái)制造。制 造方形鋼管時(shí)，作為所使用的冷成形，有沖壓成形、輥軋成形。以熱軋鋼帶作為原材料，利用 輥軋成形制造方形鋼管的情況下，通常首先將熱軋鋼帶成形為圓形鋼管，然后對(duì)該圓形鋼 管施加冷成形而制成方形鋼管。與利用沖壓成形制造方形鋼管的方法相比，上述利用輥軋 成形制造方形鋼管的方法具有生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。然而，在利用輥軋成形制造方形鋼管的方 法中，在向圓形成形時(shí)，在管軸方向?qū)胼^大的加工應(yīng)變，并且由圓形冷成形為方形時(shí)，在 方形鋼管的平坦部受到與彎曲成形為圓形時(shí)反方向的彎曲恢復(fù)成形。因此，對(duì)于利用輥軋 成形制造的方形鋼管而言，存在如下問(wèn)題：管軸方向的屈服比容易上升，進(jìn)而因包辛格效應(yīng) 等導(dǎo)致延展性、韌性容易下降。
[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了如下所述的用于低屈服比高韌性方形 鋼管的鋼材的制造方法，該制造方法在加熱溫度：1150?1250°C、終軋溫度：800?870°C 的條件下對(duì)如下鋼實(shí)施熱軋，在500?650°C的條件下進(jìn)行卷取，所述鋼以重量％計(jì)含有 C :0? 03 ?0? 25%、Si :0? 10 ?0? 50%、Mn :0? 30 ?2. 00%、P :0? 020% 以下、S :0? 020% 以 下、0 :50ppm 以下、H :5ppm 以下、Al :0? 150% 以下、Ti :0? 050% 以下、V :0? 100% 以下、Nb : 0. 080%以下、Zr :0. 050%以下、B :0. 0050%以下中的一種或兩種以上，按照滿足N彡（1/5) {(1/2)A1+(1/1. 5)Ti+(l/3. 5)V+(l/6. 5)Nb+(l/6. 5)Zr+B}的關(guān)系的方式含有 N。
[0004] 另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載了如下所述的屈服比低、低溫韌性優(yōu)良的方管的制造 方法，該制造方法將低碳鋼鋼管加熱至Ac 3-250°C?Ac3-20°C，接著以15°C /秒以上的冷卻 速度進(jìn)行驟冷后，在冷態(tài)下成形為方管，進(jìn)而在200?600°C的溫度范圍進(jìn)行回火。根據(jù)專(zhuān) 利文獻(xiàn)2中所記載的技術(shù)，通過(guò)依次實(shí)施雙相區(qū)加熱后驟冷、冷成形和回火，除去管成形中 的加工硬化的影響，能夠制造低屈服比且高韌性的方管。
[0005] 另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載了一種雖未表明用于方鋼管但具有高成形性和低屈 服比的鋼板。專(zhuān)利文獻(xiàn)3中所記載的鋼板為如下所述的屈服強(qiáng)度和屈服比的變動(dòng)小的鋼 板，該鋼板以質(zhì)量％計(jì)含有 C :0? 0002 ?0? 1%、Si :0? 003 ?2. 0%、Mn :0? 003 ?3. 0%、 Al :0. 002?2. 0%，進(jìn)一步含有下述組中的一組或兩組以上：含有B :0. 0002?0. 01%的 第一組；含有合計(jì)為0.005?1.0 %的來(lái)自Ti、Nb、V、Zr中的一種或兩種以上的第二組； 含有合計(jì)為〇. 005?3. 0%的來(lái)自Cr、Mo、Cu、Ni中的一種或兩種以上的第三組；含有Ca : 0. 005%以下和稀土元素：0. 20%以下的第四組，另外，作為雜質(zhì)含有P :0. 0002?0. 15%、 S :0. 0002?0. 05%、N :0. 0005?0. 015%，并且，鐵素體相的平均結(jié)晶粒徑為大于Iiim 且50 iim以下,鐵素體相的體積分?jǐn)?shù)為70%以上,鐵素體相的長(zhǎng)徑比為5以下,且鐵素體晶 界的70%以上由大角晶界構(gòu)成，并且余量相中體積分?jǐn)?shù)最大的第二相的平均結(jié)晶粒徑為 50 u m以下。
[0006] 另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中記載了一種加工用熱軋鋼板。專(zhuān)利文獻(xiàn)4中所記載的熱軋 鋼板是具有如下組成和組織的鋼板，所述組成為：以重量％計(jì)含有C:0.01?0.2%、Si : 0.01?0.3%、Mn :0? 1?1.5%、A1 :0.001?0? 1%，將P、S、N調(diào)整為規(guī)定值以下而含有； 所述組織為：具有作為主相的多邊形鐵素體和硬質(zhì)第二相，硬質(zhì)第二相的體積分?jǐn)?shù)為3? 20%，硬度比（硬質(zhì)第二相硬度/多邊形鐵素體硬度）為1.5?6,粒徑比（多邊形鐵素體 粒徑/硬質(zhì)第二相粒徑）為1. 5以上。在專(zhuān)利文獻(xiàn)4所記載的技術(shù)中，通過(guò)沖壓所帶來(lái)的 應(yīng)變導(dǎo)入和涂裝燒結(jié)處理，能夠制造可確保60MPa以上的BH量的熱軋鋼板，即使是370? 490MPa級(jí)別的熱軋鋼板，也能夠穩(wěn)定地制造具有與應(yīng)用540?640MPa級(jí)別鋼板時(shí)同等強(qiáng)度 的沖壓成形零件。
[0007] 另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中記載了一種脆性裂紋產(chǎn)生特性優(yōu)良的鋼板的制造方法。在 專(zhuān)利文獻(xiàn)5所記載的技術(shù)中，通過(guò)熱軋得到了如下鋼板，該鋼板具有滿足C :0. 03?0. 2%、 51 :0. 5%以下、Mn :1. 8%以下、Al :0. 01?0. 1%、N :0. 01%以下的組成，且顯微組織由鐵 素體組織和珠光體組織構(gòu)成，對(duì)該鋼板實(shí)施使從板厚正反面起各自5?15%的區(qū)域以4? 15°C /秒的平均冷卻速度冷卻至450?650°C的溫度以下的第一次冷卻，接著回?zé)嶂罙r3相 變點(diǎn)以下，然后以1?KTC/秒的平均冷卻速度實(shí)施第二次冷卻。由此，得到了 COD特性、進(jìn) 而低溫韌性優(yōu)良、耐脆性裂紋產(chǎn)生特性優(yōu)良的鋼板，該鋼板從板厚正反面起各自5?15% 的區(qū)域具有等效圓平均直徑 ：4um以下、長(zhǎng)徑比：2以下的微細(xì)的鐵素體晶粒，板厚的50? 75%的區(qū)域具有等效圓平均直徑：7i!m以下、長(zhǎng)徑比：2以下的微細(xì)的鐵素體晶粒。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平08-246095號(hào)公報(bào)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平03-219015號(hào)公報(bào)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2002-241897號(hào)公報(bào)
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn) 4 :W02005/028693A1
[0014] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5 :日本特開(kāi)2001-303168號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0016] 然而，對(duì)于通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)制造的鋼材而言，屈服比充其量為81? 85%左右，不能確保80%以下的低屈服比，除此以外，(TC下的吸收能有時(shí)也低于100J，存 在不一定能夠穩(wěn)定地確保高韌性的問(wèn)題。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，需要實(shí)施雙 相區(qū)加熱后驟冷和回火這兩種熱處理，存在如下問(wèn)題：工序繁雜、生產(chǎn)率降低，并且制造成 本高漲。
[0017] 而且，若將專(zhuān)利文獻(xiàn)3中所記載的鋼板用作原材料，制成圓形鋼管后，通過(guò)冷成形 制成方形鋼管，則存在如下問(wèn)題：在方形鋼管的平坦部，冷加工度增大，因此作為方形鋼管， 很難說(shuō)能夠確保充分的韌性。另外，若將專(zhuān)利文獻(xiàn)4中所記載的鋼板作為原材料，制成圓形 鋼管后，通過(guò)冷成形制成方形鋼管，則存在如下問(wèn)題：在所得到的方形鋼管的平坦部，冷加 工度大，屈服強(qiáng)度增加而屈服比上升，并且韌性降低。進(jìn)而，專(zhuān)利文獻(xiàn)4中所記載的熱軋鋼 板容易發(fā)生應(yīng)變時(shí)效，可以說(shuō)不適合作為用于通過(guò)冷成形制造方形鋼管的原材料。
[0018] 另外，若使用通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)5中所記載的技術(shù)而制造的熱軋鋼板，通過(guò)冷成形而 制成方形鋼管，則該熱軋鋼板中，由于鐵素體晶粒是微細(xì)的，因此通過(guò)冷成形而得到的方形 鋼管的屈服強(qiáng)度上升，結(jié)果導(dǎo)致屈服比上升。因此，若將通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)5中所記載的技術(shù)而 制造的熱軋鋼板作為原材料，則存在如下問(wèn)題：作為面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管，不能達(dá) 到80%以下這樣的低屈服比化。
[0019] 本發(fā)明有效地解決了上述的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，其目的在于提供一種厚壁熱軋鋼板 及其制造方法，該熱軋鋼板適合作為用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的原材料，顯示出 屈服強(qiáng)度：215MPa以上、拉伸強(qiáng)度：400?510MPa的強(qiáng)度和75%以下的低屈服比，具備在試 驗(yàn)溫度：〇°C下、優(yōu)選為試驗(yàn)溫度：-30°C下夏比沖擊試驗(yàn)的吸收能達(dá)到180J以上的高韌性。
[0020] 作為本發(fā)明目標(biāo)的厚壁熱軋鋼板為如下鋼板：其具有上述特性，而且對(duì)于以該 鋼板作為原材料通過(guò)冷成形制造的方形鋼管而言，在管軸方向顯示出屈服強(qiáng)度：295? 445MPa、拉伸強(qiáng)度：400?550MPa的強(qiáng)度和80%以下的低屈服比，具備在試驗(yàn)溫度：0°C、優(yōu) 選為試驗(yàn)溫度：-30°C下夏比沖擊試驗(yàn)的吸收能達(dá)到150J以上的高韌性。
[0021] 需要說(shuō)明的是，此處所謂的"厚壁熱軋鋼板"是指板厚為6mm以上且25mm以下的 熱軋鋼板。
[0022] 用于解決問(wèn)題的方法
[0023] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明人針對(duì)各種因素對(duì)以熱軋鋼板作為原材料通過(guò)冷成形 制造的方形鋼管的屈服比、韌性所帶來(lái)的影響進(jìn)行了深入研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：用作原材料的熱 軋鋼板的組織、特別是第二相的存在對(duì)通過(guò)冷成形制造的方形鋼管的屈服比、韌性有很大 影響。
[0024] 以往以來(lái)，在包含鐵素體相和其以外的第二相的復(fù)合組織中，認(rèn)為相比于鐵素體， 脆性裂紋更容易傳播的硬質(zhì)的第二相的存在導(dǎo)致韌性降低。然而，發(fā)現(xiàn)利用通常所使用的 第二相的體積分?jǐn)?shù)、第二相的平均粒徑不能很好地評(píng)價(jià)韌性。這是因?yàn)椋诙嘤袝r(shí)以塊狀 存在、有時(shí)沿晶界存在，因其存在方式，第二相體積分?jǐn)?shù)和平均粒徑差異很大。若利用通常 所使用的第二相的體積分?jǐn)?shù)、平均結(jié)晶粒徑來(lái)評(píng)價(jià)第二相對(duì)韌性的影響，則沿晶界存在的 第二相的影響會(huì)被低估。
[0025] 因此，本發(fā)明人進(jìn)行了進(jìn)一步研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，關(guān)于第二相對(duì)通過(guò)冷成形制造的方 形鋼管的韌性、屈服比的影響，如果使用作為原材料的熱軋鋼板的第二相頻率以及包含作 為主相的鐵素體和第二相的平均粒徑，則能夠很好地進(jìn)行評(píng)價(jià)。需要說(shuō)明的是，此處所謂的 "第二相頻率"是指按照如下所述求出的值。
[0026] 首先，使用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡對(duì)作為原材料的熱乳鋼板的乳制方向截 面（L截面）組織進(jìn)行拍攝。在所得到的組織照片中，如圖1所示，在軋制方向和板厚方向 分別繪制出規(guī)定條數(shù)的規(guī)定長(zhǎng)度的線段，對(duì)于主相、第二相各相分別測(cè)定出與該線段交叉 的晶粒的粒數(shù)。需要說(shuō)明的是，線段的端部停留于晶粒內(nèi)時(shí)，記為0.5個(gè)。求出所得到的與 各線段交叉的第二相的合計(jì)粒數(shù)（第二相的粒數(shù)）與所得到的與各線段交叉的各相的粒數(shù) 的合計(jì)粒數(shù)（總粒數(shù)）之比（第二相的粒數(shù)V(總粒數(shù)），定義為第二相頻率。需要說(shuō)明的 是，各線段的規(guī)定長(zhǎng)度可以根據(jù)組織的尺寸而適當(dāng)確定。
[0027] 接著，對(duì)作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。將以質(zhì)量％計(jì)組成為0.09? 0? 15 % C-0. 01 ?0? 18 % Si-O. 43 ?L 35 % Mn-O. 017 ?0? 018 % P-0. 0025 ?0? 0033 % S-0. 031?0. 040% Al-余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的板坯（壁厚：230mm)加熱/均 熱至1200?1270°C后，實(shí)施包括粗軋、精軋的熱軋，制成熱軋鋼帶（板厚：16?25mm)，卷取 成卷材狀。需要說(shuō)明的是，精軋是使總軋制率為40?52%、精軋結(jié)束溫度為750?850°C 的軋制，精軋結(jié)束后，進(jìn)行加速冷卻。另外，卷取溫度設(shè)定為550?600°C，卷取成卷材狀后， 進(jìn)行自然冷卻。
[0028] 接著，以所得到的熱軋鋼帶作為原材料，通過(guò)冷輥軋成形制造出圓形鋼管后，進(jìn)一 步在冷態(tài)下進(jìn)行棍乳成形而制成方形鋼管（250mm見(jiàn)方?550mm見(jiàn)方）。
[0029] 按照拉伸方向?yàn)楣荛L(zhǎng)度方向的方式依照J(rèn)IS Z2210的規(guī)定從所得到的方形鋼管的 平坦部裁取JIS5號(hào)拉伸試驗(yàn)片，依照J(rèn)IS Z2241的規(guī)定實(shí)施拉伸試驗(yàn)，求出屈服比。另外， 按照管長(zhǎng)度方向?yàn)樵囼?yàn)片長(zhǎng)度方向的方式從所得到的方形鋼管的平坦部的板厚l/4t位置 裁取V缺口試驗(yàn)片，依照J(rèn)IS Z2242的規(guī)定在試驗(yàn)溫度：0°C下實(shí)施夏比沖擊試驗(yàn)，求出吸收 能（J)。
[0030] 需要說(shuō)明的是，從作為方形鋼管的原材料而使用的熱軋鋼帶裁取以軋制方向截面 (L截面）的板厚l/4t位置作為觀察面的用于組織觀察的試驗(yàn)片，進(jìn)行研磨、硝酸乙醇溶液 腐蝕后，使用光學(xué)顯微鏡或掃描顯微鏡進(jìn)行組織觀察。針對(duì)所得到的組織照片，使用圖像分 析裝置，求出各相的體積分?jǐn)?shù)，進(jìn)而通過(guò)切斷法求出各相的平均結(jié)晶粒徑，進(jìn)而求出包含主 相、第二相的平均結(jié)晶粒徑。
[0031] 另外，如圖1所示，在所得到的組織照片中在軋制方向和板厚方向分別繪制出6 條長(zhǎng)度為125pm的線段，測(cè)定與這些線段交叉的各相的結(jié)晶粒數(shù)。并且，根據(jù)所得到的與 線段交叉的各相的結(jié)晶粒數(shù)，計(jì)算出以下式第二相頻率=(與線段交叉的第二相粒子的粒 數(shù)V(與線段交叉的主相粒子和第二相粒子的合計(jì)粒數(shù)）定義的第二相頻率。需要說(shuō)明的 是，第二相為珠光體和貝氏體，主相為多邊形鐵素體。
[0032] 將所得到的冷成形方形鋼管平坦部的（a)屈服比YR和（b)試驗(yàn)溫度：0°C下的夏 比沖擊試驗(yàn)的吸收能VE tl與用作原材料的熱軋鋼帶的第二相頻率的關(guān)系示于圖2中。另外， 將所得到的冷成形方形鋼管平坦部的（a)屈服比YR和（b)試驗(yàn)溫度：0°C下的夏比沖擊試 驗(yàn)的吸收能VE tl與用作原材料的熱軋鋼帶的包含主相、第二相的平均結(jié)晶粒徑的關(guān)系示于 圖3中。
[0033] 根據(jù)圖2可知，冷成形方形鋼管平坦部的屈服比YR和夏比沖擊試驗(yàn)的吸收能vEq 均能夠通過(guò)使用第二相頻率而偏差少地進(jìn)行整理，第二相頻率對(duì)冷成形方形鋼管的韌性、 屈服比有很大影響。另外，根據(jù)圖3可知，冷成形方形鋼管平坦部的屈服比YR和夏比沖擊 試驗(yàn)的吸收能VE tl也是均能夠通過(guò)使用包含主相（鐵素體）、第二相（珠光體、貝氏體）的 平均結(jié)晶粒徑而偏差少地進(jìn)行整理，這種平均結(jié)晶粒徑對(duì)冷成形方形鋼管的韌性、屈服比 有很大影響。需要說(shuō)明的是，若驟冷后從表面到l/4t附近的組織形成以貝氏體為主相的組 織，則屈服比顯著上升。
[0034] 另外，根據(jù)圖2、圖3可知，作為本發(fā)明的目標(biāo)之一的冷成形方形鋼管的屈服比YR: 80%以下通過(guò)分別將第二相頻率調(diào)整為0.20以上、將包含主相（鐵素體）、第二相（珠光 體、貝氏體）的平均結(jié)晶粒徑調(diào)整為7pm以上而能夠達(dá)到。另外，作為本發(fā)明的目標(biāo)之一 的冷成形方形鋼管的夏比沖擊試驗(yàn)的吸收能VEtl :150J以上通過(guò)分別將第二相頻率調(diào)整為 0. 42以下、將包含主相（鐵素體）、第二相（珠光體、貝氏體）的平均結(jié)晶粒徑調(diào)整為15 y m 以下而能夠達(dá)到。
[0035] 另外，作為參考，分別將所得到的冷成形方形鋼管平坦部的夏比吸收能VEtl與用作 原材料的熱軋鋼帶的第二相平均粒徑的關(guān)系示于圖4中，將VE tl與第二相的組織分?jǐn)?shù)的關(guān) 系示于圖5中。根據(jù)圖4、圖5可知，VEtl與第二相平均粒徑或第二相的組織分?jǐn)?shù)的關(guān)系的 偏差較大，利用第二相平均粒徑或第二相的組織分?jǐn)?shù)不能很好地對(duì)冷成形方形鋼管平坦部 的韌性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0036] 本發(fā)明是基于上述見(jiàn)解進(jìn)一步加以研究而完成的。即，本發(fā)明的要點(diǎn)如下所述。
[0037] (1) -種用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板，其特征在于，
[0038] 具有如下組成：以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0. 07?0. 18%、Mn :0. 3?1. 5%、P :0. 03% 以下、S :0. 015%以下、Al :0. 01?0. 06%、N :0. 006%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu) 成，
[0039] 并且具有如下組織：以鐵素體為主相，具有珠光體或者珠光體和貝氏體作為第二 相，以下述（1)式定義的第二相頻率為〇. 20?0. 42,包含主相和第二相的平均結(jié)晶粒徑為 7 ?15 u m，
[0040] 第二相頻率=(與規(guī)定長(zhǎng)度的線段交叉的第二相粒子的粒數(shù)V (與規(guī)定長(zhǎng)度的線 段交叉的主相粒子和第二相粒子的合計(jì)粒數(shù)）……（1)。
[0041] (2)如（1)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板，其特征在 于，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有Si :小于0. 4%。
[0042] (3)如⑴或⑵所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板，其特 征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Nb :0.015%以下、Ti :0.030%以下、 V :0. 070%以下中的一種或兩種以上。
[0043] (4)如⑴?（3)中任一項(xiàng)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋 鋼板，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0. 008%以下。
[0044] (5) -種用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造方法，其特征 在于，對(duì)鋼原材實(shí)施熱軋工序、冷卻工序和卷取工序而制成熱軋鋼板時(shí)，
[0045] 使所述鋼原材為具有如下組成的鋼原材：以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0. 07?0. 18%、Mn : 0? 3 ?I. 5%、P :0? 03% 以下、S :0? 015% 以下、Al :0? 01 ?0? 06%、N :0? 006% 以下，余量由 Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0046] 使所述熱軋工序?yàn)槿缦鹿ば颍簩⑺鲣撛募訜嶂良訜釡囟龋?100?1300°C后， 對(duì)該加熱后的鋼原材實(shí)施使粗軋結(jié)束溫度為1150?950°C的粗軋而制成薄板坯，對(duì)該薄板 坯實(shí)施使精軋開(kāi)始溫度為1100?850°C、精軋結(jié)束溫度為900?750°C的精軋而制成熱軋 板，
[0047] 使所述冷卻工序?yàn)槿缦鹿ば颍核鼍埥Y(jié)束后立即開(kāi)始冷卻，按照以表面溫度計(jì) 750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為20°C /秒以下、板厚中心部溫度到達(dá)650°C為止 的時(shí)間為35秒以內(nèi)且板厚中心部的750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為4?15°C / 秒的方式，冷卻至卷取溫度，
[0048] 使所述卷取工序?yàn)槿缦鹿ば颍阂跃砣囟龋?00?650°C進(jìn)行卷取，然后自然冷卻。
[0049] (6) -種用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造方法，其特征 在于，對(duì)鋼原材實(shí)施熱軋工序、冷卻工序和卷取工序而制成熱軋鋼板時(shí)，
[0050] 使所述鋼原材為具有如下組成的鋼原材：以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0. 07?0. 18%、Mn : 0? 3 ?I. 5%、P :0? 03% 以下、S :0? 015% 以下、Al :0? 01 ?0? 06%、N :0? 006% 以下，余量由 Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0051] 使所述熱軋工序?yàn)槿缦鹿ば颍簩⑺鲣撛募訜嶂良訜釡囟龋?100?130(TC后， 對(duì)該加熱后的鋼原材實(shí)施使粗軋結(jié)束溫度為1150?950°C的粗軋而制成薄板坯，對(duì)該薄板 坯實(shí)施使精軋開(kāi)始溫度為1100?850°C、精軋結(jié)束溫度為900?750°C的精軋而制成熱軋 板，
[0052] 所述冷卻工序?yàn)槿缦鹿ば颍核鼍埥Y(jié)束后立即開(kāi)始冷卻，通過(guò)三階段冷卻實(shí)施 從冷卻開(kāi)始到以板厚中央部溫度計(jì)到達(dá)650°C為止的時(shí)間為35秒以內(nèi)的冷卻，所述三階段 冷卻如下構(gòu)成：按照以表面溫度計(jì)使冷卻停止溫度為550°C以上的方式進(jìn)行冷卻的第一次 冷卻、該第一次冷卻結(jié)束后進(jìn)行3?15秒空冷的第二次冷卻和該第二次冷卻結(jié)束后按照以 板厚中央部溫度計(jì)使750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為4?15°C /秒的冷卻速度 冷卻至650°C以下的第三次冷卻，
[0053] 使所述卷取工序?yàn)槿缦鹿ば颍阂跃砣囟龋?00?650°C進(jìn)行卷取，然后自然冷卻。
[0054] (7)如（5)或（6)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制 造方法，其特征在于，所述精軋的總軋制率為35?70%。
[0055] (8)如（5)或（6)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制 造方法，其特征在于，在所述鋼原材的組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有Si :小于0. 4%。
[0056] (9)如（5)或（6)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制 造方法，其特征在于，在所述鋼原材的組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Nb :0.015% 以下、Ti :0. 030%以下、V :0. 070%以下中的一種或兩種以上。
[0057] (10)如（5)或（6)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制 造方法，其特征在于，在所述鋼原材的組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0. 008%以下。
[0058] (11)如（6)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造方 法，其特征在于，在所述三階段冷卻的基礎(chǔ)上，在所述第三次冷卻結(jié)束后，實(shí)施第四次冷卻。
[0059] (12) -種面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管，其是以（1)?（4)中任一項(xiàng)所述的厚壁 熱軋鋼板為原材料，通過(guò)冷成形制造而成。
[0060] 發(fā)明效果
[0061] 根據(jù)本發(fā)明，能夠容易且廉價(jià)地制造用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱 軋鋼板，產(chǎn)業(yè)上發(fā)揮顯著的效果。若使用本發(fā)明的厚壁熱軋鋼板并通過(guò)冷成形制造方形鋼 管，則能夠容易地制造在管軸方向具有屈服強(qiáng)度：295MPa以上、拉伸強(qiáng)度：400MPa以上的強(qiáng) 度和80%以下的低屈服比，且具備在試驗(yàn)溫度：-0°C下顯示出150J以上的夏比沖擊試驗(yàn)吸 收能的高韌性的方形鋼管。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0062] 圖1是表示在第二相頻率的測(cè)定中使用的線段的一例的說(shuō)明圖。
[0063] 圖2是表示第二相頻率對(duì)冷成形后的方形鋼管的屈服比YR、試驗(yàn)溫度：0°C下的夏 比吸收能vEq所帶來(lái)的影響的圖。
[0064] 圖3是表示平均結(jié)晶粒徑對(duì)冷成形后的方形鋼管的屈服比YR、試驗(yàn)溫度：0°C下的 夏比吸收能VEtl所帶來(lái)的影響的圖。
[0065] 圖4是表示冷成形后的方形鋼管的試驗(yàn)溫度：0°C下的夏比吸收能VEtl與第二相的 平均粒徑的關(guān)系的圖。
[0066] 圖5是表示冷成形后的方形鋼管的試驗(yàn)溫度：0°C下的夏比吸收能VEtl與第二相組 織分?jǐn)?shù)的關(guān)系的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0067] 本發(fā)明厚壁熱軋鋼板是如下所述的厚壁熱軋鋼板，該鋼板顯示出屈服強(qiáng)度： 21510^以上且拉伸強(qiáng)度：400?51010^的強(qiáng)度、75%以下的低屈服比和優(yōu)選為28%以上 的伸長(zhǎng)率，且具備在試驗(yàn)溫度：〇°C、優(yōu)選為試驗(yàn)溫度：-30°C下夏比沖擊試驗(yàn)的吸收能達(dá)到 180J以上的高韌性。
[0068] 首先，對(duì)本發(fā)明厚壁熱軋鋼板的組成限定原因進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，只要沒(méi)有 特別說(shuō)明，質(zhì)量％簡(jiǎn)記為％。
[0069] C :0.07 ?0.18%
[0070] C是通過(guò)固溶強(qiáng)化而使鋼板的強(qiáng)度增加并且有助于作為第二相之一的珠光體的形 成的元素。為了確保所期望的拉伸特性、韌性、以及所期望的鋼板組織，需要含有〇. 07%以 上。另一方面，含有大于〇. 18%則不能得到所期望的鋼板組織，不能確保所期望的熱軋鋼板 的、進(jìn)而方形鋼管的拉伸特性、韌性。因此，C限定為0.07?0.18%的范圍。另外，優(yōu)選為 0? 09 ?0? 17%。
[0071] Mn :0.3 ?1.5%
[0072] Mn是通過(guò)固溶強(qiáng)化而使鋼板的強(qiáng)度增加的元素，為了確保所期望的鋼板強(qiáng)度，需 要含有0. 3%以上。另外，若含有小于0. 3%，則招致鐵素體相變開(kāi)始溫度的上升，組織容易 粗大化。另一方面，若含有大于1.5%，則鋼板的屈服強(qiáng)度變得過(guò)高，因此冷成形而制造的 方形鋼管的屈服比升高，不能確保所期望的屈服比。因此，Mn限定為0. 3?1. 5%的范圍。 另外，優(yōu)選為0.35?1.4%。
[0073] P :0.03% 以下
[0074] P是在鐵素體晶界發(fā)生偏析而具有降低韌性的作用的元素，在本發(fā)明中，優(yōu)選作為 雜質(zhì)盡可能降低，但過(guò)度的降低會(huì)招致精煉成本的高漲，因此優(yōu)選設(shè)定為〇. 002%以上。需 要說(shuō)明的是，可容許至0.03%。因此，P限定為0.03%以下。另外，優(yōu)選為0.025%以下。
[0075] S :0.015% 以下
[0076] S在鋼中以硫化物的形式存在，如果為本發(fā)明的組成范圍，則主要以MnS的形式存 在。MnS由于在熱軋工序被拉伸得較薄，因而對(duì)延展性、韌性帶來(lái)不良影響，因此在本發(fā)明 中優(yōu)選盡可能降低，但過(guò)度的降低會(huì)招致精煉成本的高漲，因此優(yōu)選設(shè)定為〇. 0002%以上。 需要說(shuō)明的是，可容許至0.015%。因此，S限定為0.015%以下。需要說(shuō)明的是，優(yōu)選為 0. 010% 以下。
[0077] Al :0? 01 ?0? 06%
[0078] Al是作為脫氧劑而發(fā)揮作用并且具有以AlN的形式固定N的作用的元素。為了得 到這種效果，需要含有〇. 01 %以上。若小于〇. 01 %，則在未添加 Si的情況下脫氧力不足，氧 化物系夾雜物增加，鋼板的潔凈度降低，并且對(duì)方形鋼管的焊接部品質(zhì)帶來(lái)不良影響。另一 方面，含有大于0. 06%則固溶Al量增加，方形鋼管在焊接時(shí)、特別是在大氣中焊接的情況 下，在焊接部形成氧化物的風(fēng)險(xiǎn)升高，方形鋼管焊接部的韌性降低。因此，Al限定為0. 01? 0.06%。另外，優(yōu)選為0.02?0.05%。
[0079] N :0.006% 以下
[0080] N由于會(huì)降低鋼板的延展性、方形鋼管的焊接性，因此在本發(fā)明中優(yōu)選盡可能降 低，但可容許至0.006%。因此，N限定為0.006%以下。另外，優(yōu)選為0.005%以下。
[0081] 上述成分為基本成分，但在這些基本組成的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)需要選擇含有Si : 小于0.4%、和/或選自Nb :0.015%以下、Ti :0.030%以下、V :0.070%以下中的一種或兩 種以上、和/或B :0.008%以下作為選擇元素。
[0082] Si:小于 0.4%
[0083] Si是通過(guò)固溶強(qiáng)化有助于鋼板的強(qiáng)度增加的元素，為了確保所期望的鋼板強(qiáng)度， 可以根據(jù)需要含有。為了得到這種效果，優(yōu)選含有大于〇. 01 %，但含有〇. 4%以上則在鋼板 表面容易形成被稱為紅銹的硅酸鐵，表面的外觀性狀下降的情況增多。因此，含有的情況 下，優(yōu)選設(shè)定為小于〇. 4%。需要說(shuō)明的是，特別是在不添加 Si的情況下，Si作為不可避免 的雜質(zhì)其程度為〇. 01 %以下。
[0084] 選自Nb :0. 015%以下、Ti :0. 030%以下、V :0. 070%以下中的一種或兩種以上
[0085] Nb、Ti、V均是具有形成碳化物、氮化物并使結(jié)晶粒徑微細(xì)化的作用的元素，屈服比 傾向于升高。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選不含有，但只要為不使結(jié)晶粒徑極微細(xì)化的范圍、即只 要為能夠確保包含鐵素體相和第二相（珠光體、貝氏體）的平均粒徑計(jì)為7pm以上的范 圍，則可以含有。這樣的含有范圍分別為Nb :0. 015%以下、Ti :0. 030%以下、V :0. 070%以 下。
[0086] B :0.008% 以下
[0087] B是具有使冷卻過(guò)程的鐵素體相變延遲，促進(jìn)形成低溫相變鐵素體、即針狀鐵素體 相，從而增加鋼板強(qiáng)度的作用的元素，含有B會(huì)增加鋼板的屈服比，因此增加方形鋼管的屈 服比。因此，在本發(fā)明中，只要是方形鋼管的屈服比為80%以下這樣的范圍，則可以根據(jù)需 要含有。這樣的范圍為B :0.008%以下。
[0088] 上述成分以外的余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。需要說(shuō)明的是，作為不可避免的雜 質(zhì)，0 :0. 005%以下、N :0. 005%以下是能夠允許的。
[0089] 接著，對(duì)本發(fā)明熱軋鋼板的組織限定原因進(jìn)行說(shuō)明。
[0090] 本發(fā)明熱軋鋼板具有上述組成，進(jìn)而具有包含作為主相的鐵素體和第二相的組 織。第二相包含珠光體或者珠光體和貝氏體。需要說(shuō)明的是，此處所謂的主相是指以面積 率計(jì)該相占50%以上的情況。
[0091] 包含珠光體或者珠光體和貝氏體的第二相具有0. 20?0. 42的第二相頻率。第二 相頻率小于0. 20時(shí)，通過(guò)冷成形得到的方形鋼管的屈服比大于0. 80,不能確保作為用于建 築結(jié)構(gòu)部件而要求的屈服比（0.80以下）。另一方面，若第二相頻率大于0.42,則不能確保 作為用于建築結(jié)構(gòu)部件而對(duì)方形鋼管所要求的以試驗(yàn)溫度：〇°C下的夏比沖擊試驗(yàn)的吸收 能VEtl計(jì)為150J以上這樣的所期望的韌性。因此，將第二相頻率限定為0. 20?0. 42的范 圍。需要說(shuō)明的是，優(yōu)選為0.40以下。為了確保試驗(yàn)溫度：-30°C下的夏比沖擊試驗(yàn)的吸收 能沾_3(|為150J以上這樣的高韌性，第二相頻率優(yōu)選設(shè)定為0.35以下。需要說(shuō)明的是，第 二相頻率按照下式來(lái)定義。
[0092] 第二相頻率=(與規(guī)定長(zhǎng)度的線段交叉的第二相粒子的粒數(shù)V (與規(guī)定長(zhǎng)度的線 段交叉的主相粒子和第二相粒子的合計(jì)粒數(shù)）
[0093] 測(cè)定方法如前所述。
[0094] 進(jìn)而，本發(fā)明熱軋鋼板在具有上述第二相頻率的同時(shí)，還具有包含作為主相的鐵 素體相和第二相的平均結(jié)晶粒徑為7?15 y m的組織。
[0095] 此處所謂的"包含作為主相的鐵素體相和第二相的平均結(jié)晶粒徑"是指，對(duì)包含作 為主相的鐵素體相和作為第二相的珠光體相、貝氏體相的全部晶粒進(jìn)行測(cè)定的平均結(jié)晶粒 徑。該平均結(jié)晶粒徑的測(cè)定為，針對(duì)從熱軋鋼板的規(guī)定位置裁取的組織觀察用試驗(yàn)片，對(duì)軋 制方向截面（L截面）實(shí)施研磨、硝酸乙醇溶液腐蝕，使用光學(xué)顯微鏡（倍率：500倍）或掃 描電子顯微鏡（倍率：500倍）對(duì)板厚l/4t位置進(jìn)行組織觀察，對(duì)一個(gè)視野以上進(jìn)行拍攝， 進(jìn)行圖像處理后，通過(guò)切斷法計(jì)算出平均粒徑。
[0096] 按照上述方法測(cè)定的平均結(jié)晶粒徑小于7pm時(shí)，過(guò)于微細(xì)，方形鋼管的屈服比不 能確保為80%以下。另一方面，若大于15 y m而粗大化，則方形鋼管的韌性降低，不能確保 所期望的韌性。需要說(shuō)明的是，從確保更高韌性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為12um以下。具有上述 組成和上述組織的熱軋鋼板是顯示出屈服強(qiáng)度：215MPa以上、拉伸強(qiáng)度：400?510MPa的 強(qiáng)度和75%以下的低屈服比，且具備在試驗(yàn)溫度：0°C下、優(yōu)選為試驗(yàn)溫度：-30°C下夏比沖 擊試驗(yàn)的吸收能達(dá)到180J以上的高韌性的鋼板。若以這種熱軋鋼板作為原材料，即使在冷 態(tài)下進(jìn)行輥軋成形而制成方形鋼管，也能夠制成在管軸方向具有屈服強(qiáng)度：295MPa以上、 拉伸強(qiáng)度：400?550MPa的強(qiáng)度和80%以下的低屈服比且在試驗(yàn)溫度：-0°C下、優(yōu)選在試 驗(yàn)溫度：-30°C下夏比沖擊試驗(yàn)的吸收能為150J以上的高韌性的方形鋼管。
[0097] 接著，對(duì)本發(fā)明熱軋鋼板的優(yōu)選制造方法進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明熱軋鋼板是對(duì)具有上 述組成的鋼原材施以熱軋工序、冷卻工序和卷取工序而制造的。
[0098] 所使用的鋼原材是將上述組成的鋼水通過(guò)轉(zhuǎn)爐、電爐、真空熔煉爐等通常公知的 熔煉方法進(jìn)行熔煉，并通過(guò)連鑄法等通常公知的鑄造方法制造成所期望的尺寸。需要說(shuō)明 的是，也可以對(duì)鋼水進(jìn)一步實(shí)施鋼包精煉等二次精煉。另外，應(yīng)用鑄錠-開(kāi)坯軋制法代替連 鑄法也沒(méi)有任何問(wèn)題。
[0099] 熱軋工序中，將具有上述組成的鋼原材加熱至加熱溫度：1100?1300°C后，實(shí)施 使粗軋結(jié)束溫度為950?1150°C的粗軋而制成薄板坯，對(duì)該薄板坯實(shí)施使精軋開(kāi)始溫度為 1100?850°C、精軋結(jié)束溫度為750?900°C的精軋。
[0100] 加熱溫度：1100 ?1300°C
[0101] 鋼原材的加熱溫度低于11〇〇 °C時(shí)，被軋制材的變形阻力過(guò)大，粗軋機(jī)、精軋機(jī)的耐 受負(fù)荷和軋制扭矩產(chǎn)生不足，難以進(jìn)行軋制。另一方面，若高于1300°C，則奧氏體晶粒粗大 化，即使通過(guò)粗軋、精軋反復(fù)進(jìn)行奧氏體晶粒的加工、再結(jié)晶，也難以進(jìn)行細(xì)粒化，難以確保 所期望的熱軋鋼板的平均結(jié)晶粒徑。因此，鋼原材的加熱溫度優(yōu)選限定為1100?1300°C。 需要說(shuō)明的是，更優(yōu)選為1100?1250°C。另外，乳制機(jī)的耐受負(fù)荷、乳制扭矩有富裕的情況 下，也可以選擇1100°c以下且八(：3相變點(diǎn)以上的范圍的加熱溫度。鋼原材厚度為通常使用 的200?350mm左右即可，沒(méi)有特別限定。
[0102] 加熱后的鋼原材接著施以粗軋，制成薄板坯。
[0103] 粗軋結(jié)束溫度：950?1150°C
[0104] 加熱后的鋼原材通過(guò)粗軋對(duì)奧氏體晶粒進(jìn)行加工、再結(jié)晶從而使其微細(xì)化。粗 軋結(jié)束溫度低于950°C時(shí)，粗軋機(jī)的耐受負(fù)荷、乳制扭矩容易產(chǎn)生不足。另一方面，若高 于1150°C達(dá)到高溫，則奧氏體晶粒粗大化，即使之后施加精軋，也難以確保平均結(jié)晶粒徑： 15 以下這樣的所期望的平均結(jié)晶粒徑。因此，粗軋結(jié)束溫度優(yōu)選限定為950?1150°C 的范圍。該粗軋結(jié)束溫度范圍能夠通過(guò)調(diào)整鋼原材的加熱溫度、粗軋的道次間的停留、鋼原 材厚度等來(lái)達(dá)到。需要說(shuō)明的是，乳制機(jī)的耐受負(fù)荷、乳制扭矩有富裕的情況下，也可以將 粗軋結(jié)束溫度的下限設(shè)定為Ar3相變點(diǎn)+KKTC以上。需要說(shuō)明的是，薄板坯厚度只要是能 夠通過(guò)精軋制成所期望的產(chǎn)品厚度的產(chǎn)品板（熱軋鋼板）即可，無(wú)需特別限定。本發(fā)明中， 薄板坯厚度為32?60mm左右是適合的。
[0105] 接著利用串列式軋制機(jī)對(duì)薄板坯施以精軋，從而制成熱軋鋼板。
[0106] 精軋開(kāi)始溫度（精軋輸入側(cè)溫度）：1100?850°C
[0107] 精軋中，反復(fù)進(jìn)行軋制加工_再結(jié)晶，從而奧氏體（Y)晶粒進(jìn)行微細(xì)化。若精軋 開(kāi)始溫度（精軋輸入側(cè)溫度）較低，則由于軋制加工而導(dǎo)入的加工應(yīng)變?nèi)菀讱埩?，容易?shí)現(xiàn) Y晶粒的微細(xì)化。精軋開(kāi)始溫度（精軋輸入側(cè)溫度）低于850°C時(shí)，在精軋機(jī)內(nèi)鋼板表面 附近的溫度為Ar3相變點(diǎn)以下，生成鐵素體的風(fēng)險(xiǎn)增大。所生成的鐵素體由于之后的精軋 加工而變?yōu)樵谲堉品较蛏扉L(zhǎng)的鐵素體晶粒，成為加工性降低的原因。另一方面，若精軋開(kāi)始 溫度（精軋輸入側(cè)溫度）高于ll〇〇°C而達(dá)到高溫，則上述精軋所帶來(lái)的Y晶粒的微細(xì)化效 果降低，難以確保平均結(jié)晶粒徑 ：15um以下這樣的所期望的熱軋鋼板的平均結(jié)晶粒徑。因 此，精軋輸入側(cè)溫度（精軋開(kāi)始溫度）優(yōu)選限定為1100?850°C的范圍。另外，更優(yōu)選為 1050 ?850°C。
[0108] 精軋結(jié)束溫度（精軋輸出側(cè)溫度）：900?750°C
[0109] 若精軋結(jié)束溫度（精軋輸出側(cè)溫度）高于900°C而達(dá)到高溫，則精軋時(shí)所附加的 加工應(yīng)變不足，不能實(shí)現(xiàn)Y晶粒的微細(xì)化，因此，難以確保平均結(jié)晶粒徑：15pm以下這樣 的所期望的熱軋鋼板的平均結(jié)晶粒徑。另一方面，精軋結(jié)束溫度（精軋輸出側(cè)溫度）低于 750°C時(shí)，在精軋機(jī)內(nèi)鋼板表面附近的溫度為Ar 3相變點(diǎn)以下，形成沿軋制方向伸長(zhǎng)的鐵素 體晶粒，鐵素體晶粒為混合粒子，加工性降低的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，精軋輸出側(cè)溫度（精軋結(jié) 束溫度）優(yōu)選設(shè)定為900?750°C的范圍。另外，更優(yōu)選為850?750°C。
[0110] 需要說(shuō)明的是，上述精軋中，更優(yōu)選將精軋的總軋制率設(shè)定為35?70%?？傑堉?率小于35%時(shí)，難以能夠賦予Y晶粒微細(xì)化所需要的充分的加工應(yīng)變，難以確保所期望的 熱軋鋼板的平均結(jié)晶粒徑。另一方面，若總軋制率大于70%時(shí)，則有時(shí)軋制機(jī)的耐受負(fù)荷、 軋制扭矩有可能會(huì)不足，并且形成在軋制方向伸長(zhǎng)得較長(zhǎng)的Y晶粒，結(jié)果導(dǎo)致形成伸長(zhǎng)的 鐵素體晶粒，加工性降低的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，更優(yōu)選將精軋的總軋制率設(shè)定為35?70%。 進(jìn)一步優(yōu)選為40?70%。
[0111] 精軋結(jié)束后，實(shí)施冷卻工序。作為冷卻工序提出了冷卻方法（1)和冷卻方法⑵ 這兩種冷卻方法。
[0112] 冷卻方法（I)
[0113] 冷卻工序中，精軋結(jié)束后立即開(kāi)始熱軋鋼板的冷卻，按照以表面溫度計(jì)750? 650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為20°C /秒以下、到板厚中心部溫度到達(dá)650°C為止的時(shí) 間為30秒以內(nèi)且板厚中心部的750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為4?15°C /秒 的方式，冷卻至卷取溫度。需要說(shuō)明的是，冷卻停止溫度優(yōu)選設(shè)定為卷取溫度?卷取溫度 +50。。。
[0114] 本發(fā)明中所謂的"精軋結(jié)束后立即"是指精軋結(jié)束后10秒以內(nèi)。若在軋制結(jié)束后 超過(guò)10秒開(kāi)始冷卻、即若在高溫的停留時(shí)間變長(zhǎng)，則晶粒生長(zhǎng)進(jìn)行，產(chǎn)生Y晶粒的粗大化。 因此，本發(fā)明中，設(shè)定為精軋結(jié)束后10秒以內(nèi)開(kāi)始冷卻。需要說(shuō)明的是，優(yōu)選為8秒以內(nèi)。
[0115] 鋼板表面處的平均冷卻速度：20°C /秒以下
[0116] 若鋼板表面的平均冷卻速度大于20°C /秒，則冷卻時(shí)，鋼板表面附近會(huì)通過(guò)貝氏 體生成區(qū)，形成貝氏體相，不能形成所期望的包含鐵素體和第二相的組織，不能確保所期望 的第二相頻率，屈服比增加，制成冷成形方形鋼管時(shí)不能達(dá)到管軸方向的所期望的低屈服 t匕。因此，鋼板表面處的平均冷卻速度優(yōu)選限定為20°C/秒以下。需要說(shuō)明的是，更優(yōu)選為 4?18°C /秒。此處，鋼板表面的平均冷卻速度是指750?650°C的溫度范圍的平均。
[0117] 到板厚中心部溫度到達(dá)650°C為止的時(shí)間：35秒以內(nèi)
[0118] 若從冷卻開(kāi)始到板厚中心部溫度到達(dá)650°C為止的時(shí)間大于35秒而冷卻時(shí)間變 長(zhǎng)，則在生成珠光體相之前停留在高溫，引起晶粒的粗大化，第二相頻率大于0. 42,無(wú)法確 保所期望的熱軋鋼板韌性。需要說(shuō)明的是，為了進(jìn)一步提高韌性，更優(yōu)選將到板厚中心部溫 度到達(dá)650°C為止的時(shí)間設(shè)定為30秒以下。通過(guò)設(shè)定為30秒以下，則能夠?qū)⒗涑尚畏叫武?管的韌性確保為以試驗(yàn)溫度：-30°C下的夏比吸收能vE_ 3Q計(jì)為150J以上。
[0119] 板厚中心部的平均冷卻速度：4?15°C /秒
[0120] 若鋼板板厚中心部的平均冷卻速度小于4°C /秒，鐵素體晶粒的生成頻率減少，鐵 素體晶粒粗大化，不能確保平均結(jié)晶粒徑：15um以下這樣所期望的熱軋鋼板的平均結(jié)晶 粒徑。另一方面，若大于15°C /秒，則珠光體的生成被抑制，會(huì)生成粗大的貝氏體晶粒，因此 不能確保所期望的熱軋鋼板的平均結(jié)晶粒徑。因此，優(yōu)選將板厚中心部的平均冷卻速度限 定為4?15°C/秒的范圍。需要說(shuō)明的是，更優(yōu)選為4.5?14°C/秒。此處，鋼板板厚中 心部的平均冷卻速度是指750?650°C的溫度范圍的平均。
[0121] 需要說(shuō)明的是，板厚中央部的冷卻速度使用的是通過(guò)傳熱計(jì)算而求出的值。冷卻 后，實(shí)施卷取工序。卷取工序中，在卷取溫度：500?650°C下進(jìn)行卷取，然后自然冷卻。
[0122] 卷取溫度：500?650°C
[0123] 若卷取溫度低于500°C，則珠光體生成被抑制，塊狀且板條間隔粗的貝氏體晶?；?合存在的比例升高，不能確保所期望的組織，不能達(dá)到對(duì)于冷成形方形鋼管而言所期望的 屈服比、韌性。另一方面，若升高高于650°C，則卷取后，珠光體相變進(jìn)行，因此會(huì)產(chǎn)生卷取形 狀崩塌這樣的不良情況，同時(shí)平均粒徑增大而不能確保所期望的韌性。因此，卷取溫度優(yōu)選 限定為500?650°C的范圍。需要說(shuō)明的是，更優(yōu)選為520?630°C。
[0124] 冷卻方法（2)
[0125] 冷卻工序是指包括精軋結(jié)束后立即依次實(shí)施第一次冷卻、第二次冷卻和第三次冷 卻的冷卻的工序。
[0126] 以熱軋鋼板的冷卻開(kāi)始，首先，進(jìn)行第一次冷卻。需要說(shuō)明的是，冷卻工序中所使 用的溫度使用的是通過(guò)傳熱計(jì)算而得到的值（溫度）。
[0127] 第一次冷卻中，按照以表面溫度計(jì)冷卻停止溫度為550°C以上的方式進(jìn)行冷卻。
[0128] 第一次冷卻中的冷卻停止溫度低于550°C時(shí)，尤其是鋼板表面附近通過(guò)貝氏體生 成區(qū)，形成貝氏體相，不能形成所期望的包含鐵素體和第二相的組織。因此，不能確保所期 望的第二相頻率，屈服比增加，制成冷成形方形鋼管時(shí)，不能達(dá)到管軸方向的所期望的低屈 服比。由于上述情況，將第一次冷卻中的冷卻停止溫度限定為550°C以上。需要說(shuō)明的是， 如果能夠?qū)⒗鋮s停止溫度設(shè)定為550°C以上，則到該溫度為止的冷卻速度無(wú)需特別限定。由 此，能夠穩(wěn)定地避免在表層形成貝氏體，變得能夠穩(wěn)定地形成上述所期望的熱軋組織。
[0129] 第一次冷卻結(jié)束后，接著進(jìn)行第二次冷卻。
[0130] 第二次冷卻設(shè)定為在第一次冷卻結(jié)束后進(jìn)行3?15秒鐘空冷的冷卻。該第二次 冷卻中，在高溫的鐵素體生成區(qū)停留，從而抑制貝氏體的生成?？绽鋾r(shí)間小于3秒時(shí)，在之 后的冷卻（第三次冷卻）中，通過(guò)貝氏體生成區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)升高。另一方面，若空冷時(shí)間延長(zhǎng)超 過(guò)15秒，則產(chǎn)生鐵素體晶粒的粗大化。因此，第二次冷卻中的空冷時(shí)間限定為3?15秒鐘。 需要說(shuō)明的是，優(yōu)選為4?13秒。
[0131] 第二次冷卻結(jié)束后，接著進(jìn)行第三次冷卻。
[0132] 第三次冷卻中，按照以板厚中央部溫度計(jì)750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速 度為4?15°C /秒的冷卻速度冷卻至650°C以下。
[0133] 鋼板板厚中心部的平均冷卻速度小于4°C /秒時(shí)，鐵素體晶粒的生成頻率減少，鐵 素體晶粒粗大化，不能確保平均結(jié)晶粒徑：15um以下這樣的所期望的熱軋鋼板的平均結(jié) 晶粒徑。另一方面，若大于15°C /秒，則珠光體的生成被抑制，生成粗大的貝氏體晶粒，因此 不能確保所期望的熱軋鋼板的平均結(jié)晶粒徑。因此，優(yōu)選將板厚中心部的平均冷卻速度限 定為4?15°C/秒的范圍。需要說(shuō)明的是，更優(yōu)選為4.5?14°C/秒。在此，鋼板板厚中 心部的平均冷卻速度是指750?650°C的溫度范圍的平均。
[0134] 需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的冷卻工序中，按照從冷卻開(kāi)始到以板厚中央部溫度計(jì)到 達(dá)650°C為止的時(shí)間為35秒以內(nèi)的方式調(diào)整上述第一次冷卻、第二次冷卻和第三次冷卻， 并依次實(shí)施。若從冷卻開(kāi)始到板厚中心部溫度到達(dá)650°C為止的時(shí)間大于35秒而冷卻時(shí)間 變長(zhǎng)，則生成珠光體相之前停留在高溫，會(huì)引起晶粒的粗大化，第二相頻率大于0. 42,不能 確保所期望的熱軋鋼板韌性。需要說(shuō)明的是，為了進(jìn)一步提高韌性，優(yōu)選將板厚中心部溫度 到達(dá)650°C為止的時(shí)間設(shè)定為30秒以下。通過(guò)使該時(shí)間為30秒以下，能夠使冷成形方形鋼 板的韌性以試驗(yàn)溫度：-30°C下的夏比吸收能vE_ 3Q計(jì)為150J以上。
[0135] 另外，第三次冷卻結(jié)束后，優(yōu)選根據(jù)需要實(shí)施第四次冷卻。第四次冷卻是為了切實(shí) 地在所期望的卷取溫度下進(jìn)行卷取而進(jìn)行的。測(cè)定第三次冷卻結(jié)束后的鋼板溫度，優(yōu)選按 照能夠確保所期望的卷取溫度的方式適當(dāng)調(diào)整水冷時(shí)間。需要說(shuō)明的是，通過(guò)第四次冷卻 無(wú)法確保所期望的卷取溫度的情況下，還可以進(jìn)一步實(shí)施第五次冷卻（水冷）。
[0136] 冷卻結(jié)束后，實(shí)施卷取工序。
[0137] 卷取工序中，在卷取溫度：500?650°C下進(jìn)行卷取，然后自然冷卻。
[0138] 卷取溫度：500?650 °C
[0139] 卷取溫度低于500°C時(shí)，珠光體生成被抑制，塊狀且板條間隔粗的貝氏體晶粒混合 存在比例高，不能確保所期望的組織，不能達(dá)到對(duì)于冷成形方形鋼管而言所期望的屈服比、 韌性。另一方面，若升高高于650°C，則珠光體相變?cè)诰砣『筮M(jìn)行，因此會(huì)產(chǎn)生卷取形狀崩塌 這樣的不良情況。因此，卷取溫度優(yōu)選限定為500?650°C的范圍。另外，更優(yōu)選為520? 630。。。
[0140] 下面，基于實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0141] 實(shí)施例
[0142] 利用轉(zhuǎn)爐對(duì)表1中所示的組成的鋼水進(jìn)行熔煉，通過(guò)連鑄法制成板坯（鋼原材：壁 厚215_)。將這些板坯（鋼原材）加熱至表2和表3所示的加熱溫度后，通過(guò)表2和表3 中所示的熱軋工序、冷卻工序、卷取工序，制成板厚：12?25mm的厚壁熱軋鋼板。以所得到 的熱軋鋼板作為原材料，在冷態(tài)下通過(guò)輥軋成形而制成圓形鋼管，接著，在冷態(tài)下通過(guò)輥軋 成形制成方形鋼管（250?550mm見(jiàn)方）。
[0143] 從所得到的熱軋鋼板裁取試驗(yàn)片，實(shí)施組織觀察、拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)方法 如下所述。
[0144] (1)組織觀察
[0145] 按照觀察面為L(zhǎng)截面的方式從所得到的熱軋鋼板裁取組織觀察用試驗(yàn)片，進(jìn)行研 磨、硝酸乙醇溶液腐蝕后，使用光學(xué)顯微鏡（倍率：500倍）或掃描電子顯微鏡（倍率：500 倍）對(duì)板厚l/4t位置處的組織進(jìn)行觀察、拍攝。對(duì)于所得到的組織照片，使用圖像分析裝 置，分析出主相、第二相的種類(lèi)、并通過(guò)切斷法求出包含主相、第二相的平均結(jié)晶粒徑。
[0146] 另外，如圖1所示，在所得到的組織照片上，在軋制方向和板厚方向分別繪制6條 長(zhǎng)度為125 的線段，測(cè)定與這些線段交叉的各相的結(jié)晶粒數(shù)。并且，根據(jù)所得到的與線 段交叉的各相的結(jié)晶粒數(shù)，計(jì)算出以下式定義的第二相頻率。
[0147] 第二相頻率=(與線段交叉的第二相粒子的粒數(shù)V(與線段交叉的主相粒子和第 二相粒子的合計(jì)粒數(shù)）
[0148] (2)拉伸試驗(yàn)
[0149] 按照拉伸方向?yàn)檐堉品较虻姆绞?，從所得到的熱軋鋼板裁取JIS5號(hào)拉伸試驗(yàn)片， 依照J(rèn)IS Z2241的規(guī)定實(shí)施拉伸試驗(yàn)，測(cè)定屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度，計(jì)算出以（屈服強(qiáng)度）八拉 伸強(qiáng)度）定義的屈服比（％)。
[0150] (3)沖擊試驗(yàn)
[0151] 按照試驗(yàn)片長(zhǎng)度方向?yàn)檐堉品较虻姆绞?，從所得到的熱軋鋼板的板厚l/4t位置 裁取V缺口試驗(yàn)片，依照J(rèn)IS Z2242的規(guī)定，在試驗(yàn)溫度：0°c、-30°c下實(shí)施夏比沖擊試驗(yàn)， 求出吸收能（J)。需要說(shuō)明的是，試驗(yàn)片根數(shù)設(shè)定為各3根。
[0152] 另外，從所得到的方形鋼管的平坦部裁取試驗(yàn)片，實(shí)施拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)，評(píng)價(jià) 屈服比、韌性。試驗(yàn)方法如下所述。
[0153] (4)方形鋼管拉伸試驗(yàn)
[0154] 按照拉伸方向?yàn)楣荛L(zhǎng)度方向的方式，從所得到的方形鋼管平坦部裁取JIS5號(hào)拉 伸試驗(yàn)片，依照J(rèn)IS Z2241的規(guī)定實(shí)施拉伸試驗(yàn)，測(cè)定屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度，計(jì)算出以（屈服 強(qiáng)度V(拉伸強(qiáng)度）定義的屈服比（％)。
[0155] (5)方形鋼管沖擊試驗(yàn)
[0156] 按照試驗(yàn)片長(zhǎng)度方向?yàn)楣荛L(zhǎng)度方向的方式，從所得到的方形鋼管平坦部的板厚 l/4t位置裁取V缺口試驗(yàn)片，依照J(rèn)IS Z2242的規(guī)定，在試驗(yàn)溫度：0°C、-30°C下實(shí)施夏比 沖擊試驗(yàn)，求出吸收能（J)。需要說(shuō)明的是，試驗(yàn)片根數(shù)設(shè)定為各3根。
[0157] 將所得到的結(jié)果示于表4和表5中。
[0158] 本發(fā)明例均形成了如下厚壁熱軋鋼板：該厚壁熱軋鋼板即使通過(guò)冷成形制造方形 鋼管，在方形鋼管的平坦部也能夠滿足屈服強(qiáng)度：295MPa以上、拉伸強(qiáng)度：400MPa以上、屈 月艮比：80%以下的所期望的拉伸特性，并且能夠兼?zhèn)湓谠囼?yàn)溫度：0°C下的夏比沖擊試驗(yàn)中 的吸收能VE tl(J)為150J以上、進(jìn)而在試驗(yàn)溫度：-30°C下的吸收能VE_3Q(J)為150J以上這 樣的高韌性。另一方面，在本發(fā)明的范圍之外的比較例均是作為方形鋼管不能滿足所期望 的低屈服比、或者不能確保所期望的高韌性、或者不能滿足上述二者。

【權(quán)利要求】
1. 一種用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板，其特征在于， 具有如下組成：以質(zhì)量％計(jì)，含有(：：0.07?0.18%、]\111:0.3?1.5%、？ ：0.03%以下、 S :0. 015%以下、Al :0. Ol?0. 06%、N :0. 006%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 并且具有如下組織：以鐵素體為主相，具有珠光體或者珠光體和貝氏體作為第二相，以 下述（1)式定義的第二相頻率為〇. 20?0. 42,包含主相和第二相的平均結(jié)晶粒徑為7? 15 u m， 第二相頻率=(與規(guī)定長(zhǎng)度的線段交叉的第二相粒子的粒數(shù)）八與規(guī)定長(zhǎng)度的線段交 叉的主相粒子和第二相粒子的合計(jì)粒數(shù)）……a)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板，其特征在 于，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有Si :小于0. 4%。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板，其特 征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Nb :0.015%以下、Ti :0.030%以下、 V :0. 070%以下中的一種或兩種以上。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼 板，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0.008%以下。
5. -種用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造方法，其特征在于， 對(duì)鋼原材實(shí)施熱軋工序、冷卻工序和卷取工序而制成熱軋鋼板時(shí)， 使所述鋼原材為具有如下組成的鋼原材：以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0. 07?0. 18%、Mn : 0? 3 ?I. 5%、P :0? 03% 以下、S :0? 015% 以下、Al :0? 01 ?0? 06%、N :0? 006% 以下，余量由 Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 使所述熱軋工序?yàn)槿缦鹿ば颍簩⑺鲣撛募訜嶂良訜釡囟龋?1〇〇?130(TC后，對(duì)該 加熱后的鋼原材實(shí)施使粗軋結(jié)束溫度為1150?950°C的粗軋而制成薄板坯，對(duì)該薄板坯實(shí) 施使精軋開(kāi)始溫度為1100?850°C、精軋結(jié)束溫度為900?750°C的精軋而制成熱軋板， 使所述冷卻工序?yàn)槿缦鹿ば颍核鼍埥Y(jié)束后立即開(kāi)始冷卻，按照以表面溫度計(jì) 750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為20°C /秒以下、板厚中心部溫度到達(dá)650°C為止 的時(shí)間為35秒以內(nèi)且板厚中心部的750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為4?15°C / 秒的方式，冷卻至卷取溫度， 使所述卷取工序?yàn)槿缦鹿ば颍阂跃砣囟龋?00?650°C進(jìn)行卷取，然后自然冷卻。
6. -種用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造方法，其特征在于， 對(duì)鋼原材實(shí)施熱軋工序、冷卻工序和卷取工序而制成熱軋鋼板時(shí)， 使所述鋼原材為具有如下組成的鋼原材：以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0.07?0. 18%、Mn : 0? 3 ?I. 5%、P :0? 03% 以下、S :0? 015% 以下、Al :0? 01 ?0? 06%、N :0? 006% 以下，余量由 Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 使所述熱軋工序?yàn)槿缦鹿ば颍簩⑺鲣撛募訜嶂良訜釡囟龋?1〇〇?130(TC后，對(duì)該 加熱后的鋼原材實(shí)施使粗軋結(jié)束溫度為1150?950°C的粗軋而制成薄板坯，對(duì)該薄板坯實(shí) 施使精軋開(kāi)始溫度為1100?850°C、精軋結(jié)束溫度為900?750°C的精軋而制成熱軋板， 所述冷卻工序?yàn)槿缦鹿ば颍核鼍埥Y(jié)束后立即開(kāi)始冷卻，通過(guò)三階段冷卻實(shí)施從冷 卻開(kāi)始到以板厚中央部溫度計(jì)到達(dá)650°C為止的時(shí)間為35秒以內(nèi)的冷卻，所述三階段冷 卻如下構(gòu)成：按照以表面溫度計(jì)使冷卻停止溫度為550°C以上的方式進(jìn)行冷卻的第一次冷 卻、該第一次冷卻結(jié)束后進(jìn)行3?15秒空冷的第二次冷卻和該第二次冷卻結(jié)束后按照以板 厚中央部溫度計(jì)使750?650°C的溫度范圍的平均冷卻速度為4?15°C /秒的冷卻速度冷 卻至650°C以下的第三次冷卻， 使所述卷取工序?yàn)槿缦鹿ば颍阂跃砣囟龋?00?650°C進(jìn)行卷取，然后自然冷卻。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造 方法，其特征在于，所述精軋的總軋制率為35?70%。
8. 如權(quán)利要求5或6所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造 方法，其特征在于，在所述鋼原材的組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有Si :小于0. 4%。
9. 如權(quán)利要求5或6所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造 方法，其特征在于，在所述鋼原材的組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Nb :0.015%以 下、Ti :0. 030%以下、V :0. 070%以下中的一種或兩種以上。
10. 如權(quán)利要求5或6所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制 造方法，其特征在于，在所述鋼原材的組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0. 008%以下。
11. 如權(quán)利要求6所述的用于面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管的厚壁熱軋鋼板的制造方 法，其特征在于，在所述三階段冷卻的基礎(chǔ)上，在所述第三次冷卻結(jié)束后，實(shí)施第四次冷卻。
12. -種面向建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方形鋼管，其是以權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的厚壁熱 軋鋼板為原材料，通過(guò)冷成形制造而成。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK104220619SQ201280072370
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月12日
【發(fā)明者】上力, 田村雄太, 玉井崇登, 川村修司 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社