本發(fā)明涉及一種可以用于風(fēng)力發(fā)電塔和系統(tǒng)等的鋼材及其制造方法，更詳細(xì)地，涉及一種具有優(yōu)異的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性的用于法蘭的超厚鋼材及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為環(huán)保的發(fā)電方式而備受關(guān)注，并且包括塔法蘭(tower?flange)、軸承和主軸等部件。其中，塔法蘭為連接塔所需的接頭部件，并且通常在一個(gè)塔中使用5至7個(gè)法蘭，由于塔法蘭還在海上或極寒地區(qū)中安裝，因此需要高耐久性。特別地，為了滿足大容量能量生產(chǎn)和高效率的需求，風(fēng)塔的規(guī)模也在增加，因此所使用的鋼材也不斷要求高強(qiáng)度化、高韌性化和高厚度化。隨著材料的厚度增加，總應(yīng)變量減小，因此微細(xì)組織變大，并且由于夾雜物或偏析等材料內(nèi)的缺陷，材料表現(xiàn)出劣化的傾向。因此，為了提高鋼材內(nèi)部和外部的完好性(soundness)，趨勢(shì)是降低雜質(zhì)例如非金屬夾雜物的濃度或偏析，或者將表面和材料內(nèi)部的裂紋和孔隙等控制到極限。

2、特別地，在厚度超過200mmt的超厚材料的情況下，材料的中心部的應(yīng)變量不大，因此，當(dāng)在連鑄或鑄造期間產(chǎn)生的未凝固的收縮孔在鍛造過程中沒有被充分壓縮時(shí)，以殘留孔隙的形式留在法蘭的中心部中。

3、當(dāng)結(jié)構(gòu)受到厚度軸向應(yīng)力時(shí)，這些殘留孔隙充當(dāng)裂紋的起始點(diǎn)，導(dǎo)致以層狀撕裂的形式對(duì)整個(gè)設(shè)備造成損壞。因此，在以較少的應(yīng)變量進(jìn)行穿孔(穿孔鍛造)和環(huán)鍛(產(chǎn)品成形)之前，需要對(duì)中心孔隙進(jìn)行充分壓縮，使得不存在殘留孔隙。

4、與此相關(guān)的專利文獻(xiàn)1是在厚板粗軋過程中應(yīng)用高壓下率的技術(shù)。具體地，專利文獻(xiàn)1使用了由設(shè)定為接近軋機(jī)的設(shè)計(jì)公差(載荷和扭矩)的每道次的高壓下率來確定各厚度在發(fā)生板咬合時(shí)的極限壓下率的技術(shù)，通過調(diào)節(jié)每道次的厚度比的指數(shù)以確保粗軋機(jī)的目標(biāo)厚度來分配壓下率的技術(shù)，以及基于各厚度的極限壓下率改變壓下率以防止發(fā)生板咬合的技術(shù)，并且提供了可以在80mmt基準(zhǔn)的粗軋的最后三道次中應(yīng)用約27.5%的平均壓下率的制造方法。然而，以上軋制方法測(cè)量了整個(gè)產(chǎn)品厚度的平均壓下率，在最大厚度為200mmt以上的超厚材料的情況下，向存在殘留孔隙的中心部施加高應(yīng)變存在技術(shù)困難。

5、制造超厚材料的其它方法之一是使用具有比軋機(jī)的每道次有效應(yīng)變量更高的每道次有效應(yīng)變量的鍛造機(jī)的方法。專利文獻(xiàn)2公開了，使板坯以25%以上的累積壓下量進(jìn)行熱鍛，所述板坯以質(zhì)量%計(jì)包含：c：0.08-0.20%、si：0.40%以下、mn：0.5-5.0%、p：0.010%以下、s：0.0050%以下、cr：3.0%以下、ni：0.1-5.0%、al：0.010-0.080%、n：0.0070%以下以及o：0.0025%以下，滿足式(1)和式(2)的關(guān)系，并且余量由fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，從ac3點(diǎn)以上的溫度加熱至1200℃以下的溫度并且以40%以上的累積壓下量進(jìn)行熱軋，從ar3點(diǎn)以上的溫度快速冷卻至350℃以下或者ar3點(diǎn)以下的溫度，在450-700℃的溫度下通過回火熱處理工藝制造厚的高韌性高強(qiáng)度材料，所述材料具有100mmt以上的板厚度、620mpa以上的屈服強(qiáng)度，并且在-40℃下評(píng)估低溫沖擊韌性時(shí)的吸收能量為70j以上。

6、然而，在所述制造方法中，當(dāng)累積壓下量過高時(shí)，可能由于局部應(yīng)變集中而出現(xiàn)表面缺陷。特別地，當(dāng)鍛造之前在鑄件狀態(tài)下存在表層缺陷或次表層缺陷時(shí)，缺陷在鍛造過程期間擴(kuò)展，因此在軋制之后的產(chǎn)品狀態(tài)下表面質(zhì)量可能進(jìn)一步劣化。此外，當(dāng)每道次的鍛造壓下量不足時(shí)，即使累積壓下量高，也難以對(duì)殘留在中心部的孔隙進(jìn)行充分壓縮，并且由于中心部中的有效應(yīng)變量與表層的應(yīng)變相比更小，因此軋制工藝也不適用于控制超厚材料的中心部的孔隙和組織。

7、另外，專利文獻(xiàn)3公開了可以將具有預(yù)定合金組成的材料加熱至1200-1350℃，以25%以上的累積壓下量進(jìn)行熱鍛，加熱至ac3點(diǎn)以上且1200℃以下，以40%以上的累積壓下量進(jìn)行熱軋，再加熱至ac3點(diǎn)以上且1050℃以下，從ac3點(diǎn)以上的溫度快速冷卻至350℃以下或者ar3點(diǎn)以下的較低一方的溫度，并在450-700℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行回火的工藝，從而制造屈服強(qiáng)度為620mpa以上的100mmt以上的厚的高強(qiáng)度鋼板。

8、然而，上述超高強(qiáng)度鋼板具有高碳當(dāng)量(ceq)和淬透性指數(shù)(di)，因此在鑄造期間可能易受表面裂紋的影響，并且在通過正火(normalizing)熱處理制造的用于法蘭(flange)的鋼材的情況下，可能不容易應(yīng)用相關(guān)的工藝條件。此外，當(dāng)碳當(dāng)量(ceq)和淬透性指數(shù)(di)高時(shí)，由于在煉鋼的二次冷卻過程中產(chǎn)生表層的硬組織而在鑄件的表層中容易出現(xiàn)裂紋，并且裂紋在鍛造過程期間擴(kuò)展，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的表面質(zhì)量的劣化。

9、因此，提出了通過壓縮中心孔隙來進(jìn)行鍛造以改善最終產(chǎn)品的內(nèi)部完好性的方法，但是不存在用于同時(shí)確保用于法蘭的鋼材的合適材質(zhì)和優(yōu)異的表面質(zhì)量的實(shí)用的方法。

10、[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

11、[專利文獻(xiàn)]

12、(專利文獻(xiàn)1)韓國(guó)公開專利公報(bào)?第10-2012-0075246號(hào)(2012年07月06日公開)

13、(專利文獻(xiàn)2)韓國(guó)公開專利公報(bào)?第10-2017-0095307號(hào)(2017年08月22日公開)

14、(專利文獻(xiàn)3)韓國(guó)公開專利公報(bào)?第10-2017-0095307號(hào)(2017年08月22日公開)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）要解決的技術(shù)問題

2、因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性的用于法蘭的超厚鋼材及其制造方法。

3、本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題不限于上述內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員不難從本說明書的整體內(nèi)容理解本發(fā)明的附加技術(shù)問題。

4、（二）技術(shù)方案

5、本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于法蘭的超厚鋼材，以重量%計(jì)，所述超厚鋼材包含：c：0.05-0.2%、si：0.05-0.5%、mn：1.0-2.0%、al：0.005-0.1%、p：0.01%以下、s：0.015%以下、nb：0.001-0.07%、v：0.001-0.3%、ti：0.001-0.03%、cr：0.01-0.3%、mo：0.01-0.12%、cu：0.01-0.6%、ni：0.05-1.0%、ca：0.0005-0.004%、余量的fe和其它不可避免的雜質(zhì)，所述超厚鋼材的根據(jù)以下關(guān)系式1的ceq滿足0.35至0.55的范圍，所述超厚鋼材具有200-500mm的厚度，所述超厚鋼材具有由平均粒度為30μm以下的鐵素體和珠光體的復(fù)合組織構(gòu)成的鋼材微細(xì)組織，存在于鐵素體-鐵素體晶界和/或鐵素體-珠光體晶界的滲碳體的最大尺寸為5μm以下，產(chǎn)品中心部的孔隙率為0.1mm3/g以下，產(chǎn)品中心部是在厚度方向上距鋼材表面3/8t至5/8t(其中，t是指鋼材厚度(mm))的區(qū)域，在鋼材的截面觀察到的析出物中直徑為5-15nm的微細(xì)nbc或nbcn析出物為每1μm25個(gè)以上。

6、[關(guān)系式1]

7、ceq=[c]+[mn]/6+([cr]+[mo]+[v])/5+([ni]+[cu])/15

8、在所述關(guān)系式1中，[c]、[mn]、[cr]、[mo]、[v]、[ni]和[cu]是指各鋼材中包含的c、mn、cr、mo、v、ni和cu的含量(重量%)，如果這些成分不是有意添加的，則代入0。

9、此外，所述鋼材的拉伸強(qiáng)度可以為510-690mpa，屈服強(qiáng)度可以為370mpa以上，在-50℃下的夏氏沖擊測(cè)試吸收能量值可以為50j以上。

10、所述鋼材的最大表面裂紋深度可以為0.1mm以下(包括0)。

11、此外，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種用于法蘭的超厚鋼材的制造方法，所述制造包括以下步驟：制造板坯，以重量%計(jì)，所述板坯包含：c：0.05-0.2%、si：0.05-0.5%、mn：1.0-2.0%、al：0.005-0.1%、p：0.01%以下、s：0.015%以下、nb：0.001-0.07%、v：0.001-0.3%、ti：0.001-0.03%、cr：0.01-0.3%、mo：0.01-0.12%、cu：0.01-0.6%、ni：0.05-1.0%、ca：0.0005-0.004%、余量的fe和其它不可避免的雜質(zhì)，所述板坯的根據(jù)以下關(guān)系式1的ceq滿足0.35至0.55的范圍，并且所述板坯具有500mm以上的厚度；將制得的所述板坯加熱至1100-1300℃的溫度范圍，然后以1.3至2.4的鍛造比進(jìn)行一次鐓鍛；所述一次鐓鍛后，以1.5至2.0的鍛造比進(jìn)行初軋坯鍛造；將經(jīng)所述初軋坯鍛造的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，接著以1.65至2.25的鍛造比進(jìn)行鍛圓，然后以1.3至2.3的鍛造比進(jìn)行二次鐓鍛；將經(jīng)所述二次鐓鍛的材料以2.0至2.8的鍛造比進(jìn)行三次鐓鍛，然后進(jìn)行孔加工；將經(jīng)所述孔加工的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，然后以1.0至1.6的鍛造比進(jìn)行環(huán)鍛；以及正火熱處理，將經(jīng)所述環(huán)鍛的材料加熱至以所述材料的中心部溫度測(cè)量為基準(zhǔn)的820-930℃的溫度范圍并保持5-600分鐘，然后空冷至常溫。

12、[關(guān)系式1]

13、ceq=[c]+[mn]/6+([cr]+[mo]+[v])/5+([ni]+[cu])/15

14、在所述關(guān)系式1中，[c]、[mn]、[cr]、[mo]、[v]、[ni]和[cu]是指各鋼材中包含的c、mn、cr、mo、v、ni和cu的含量(重量%)，如果這些成分不是有意添加的，則代入0。

15、所述板坯可以是使用連鑄工藝、半連鑄工藝和鑄錠(ingot?casting)中的一種工藝制造的。

16、在制造所述板坯后，鍛造前板坯表層的原奧氏體的粒度優(yōu)選為1000μm以下，鍛造前板坯表層的微細(xì)組織優(yōu)選由15%以上的多邊形鐵素體和余量的貝氏體的復(fù)合組織構(gòu)成。

17、當(dāng)初始尺寸為700mm×1800mm時(shí)，所述一次鐓鍛時(shí)沖壓的鍛造面的尺寸可以為1000-1200mm×1800-2000mm。

18、當(dāng)初始尺寸為1000-1200mm×1800-2000mm時(shí)，所述初軋坯鍛造時(shí)鍛造完成時(shí)鍛造面的尺寸可以為1450-1850mm×2100-2500mm。

19、當(dāng)完成所述鍛圓和二次鐓鍛時(shí)，產(chǎn)品的尺寸可以為1450-1850?×1300-1700mm。

20、當(dāng)完成所述三次鐓鍛時(shí)，產(chǎn)品的尺寸可以為2300-2800?×400-800mm。

21、由所述鋼材制成的法蘭的最大厚度可以為200-500mm，內(nèi)徑可以為4000-7000mm，外徑可以為5000-8000mm。

22、所述正火熱處理時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行熱處理，使得由以下關(guān)系式2定義的lmp滿足20至33。

23、[關(guān)系式2]lmp=t(logt+20)×(1/1000)

24、在所述關(guān)系式2中，t是開爾文(kelvin)基準(zhǔn)溫度，t是時(shí)間，log的指數(shù)為10。

25、在所述正火熱處理后，對(duì)鋼材進(jìn)行焊接時(shí)，可以進(jìn)一步包括進(jìn)行焊接后的熱處理(post-weld?heat?treatment)、消除應(yīng)力熱處理(stress?relieving?heat?treatment)或回火(tempering)熱處理的步驟。

26、所述焊接后的熱處理優(yōu)選在由以下關(guān)系式2定義的值lmp在19.3以下的范圍進(jìn)行。

27、[關(guān)系式2]lmp=t(logt+20)×(1/1000)

28、在所述關(guān)系式2中，t是開爾文基準(zhǔn)溫度，t是時(shí)間，log的指數(shù)為10。

29、此外，本發(fā)明涉及一種用于法蘭的超厚鋼材的制造方法，所述制造方法包括以下步驟：使用鋼水制造板坯時(shí)，將從模具排出的鑄坯以0.01-3℃/秒的冷卻速度進(jìn)行二次冷卻，冷卻至800-850℃的溫度范圍，從而制造板坯，以重量%計(jì)，所述鋼水包含：c：0.05-0.2%、si：0.05-0.5%、mn：1.0-2.0%、al：0.005-0.1%、p：0.01%以下、s：0.015%以下、nb：0.001-0.07%、v：0.001-0.3%、ti：0.001-0.03%、cr：0.01-0.3%、mo：0.01-0.12%、cu：0.01-0.6%、ni：0.05-1.0%、ca：0.0005-0.004%、余量的fe和其它不可避免的雜質(zhì)，所述鋼水的根據(jù)以下關(guān)系式1的ceq滿足0.35至0.55的范圍；將制得的所述板坯加熱至1100-1300℃的溫度范圍，然后以1.3至2.4的鍛造比進(jìn)行一次鐓鍛；所述一次鐓鍛后以1.5至2.0的鍛造比進(jìn)行初軋坯鍛造；將經(jīng)所述初軋坯鍛造的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，接著以1.65至2.25的鍛造比進(jìn)行鍛圓，然后以1.3至2.3的鍛造比進(jìn)行二次鐓鍛；將經(jīng)所述二次鐓鍛的材料以2.0至2.8的鍛造比進(jìn)行三次鐓鍛，然后進(jìn)行孔加工；將經(jīng)所述孔加工的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，然后以1.0至1.6的鍛造比進(jìn)行環(huán)鍛；以及正火熱處理，將經(jīng)所述環(huán)鍛的材料加熱至以所述材料的中心部溫度測(cè)量為基準(zhǔn)的820-930℃的溫度范圍并保持5-600分鐘，然后空冷至常溫。

30、[關(guān)系式1]

31、ceq=[c]+[mn]/6+([cr]+[mo]+[v])/5+([ni]+[cu])/15

32、在所述關(guān)系式1中，[c]、[mn]、[cr]、[mo]、[v]、[ni]和[cu]是指各鋼材中包含的c、mn、cr、mo、v、ni和cu的含量(重量%)，如果這些成分不是有意添加的，則代入0。

33、所述正火熱處理時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行熱處理，使得由以下關(guān)系式2定義的lmp滿足20至33。

34、[關(guān)系式2]lmp=t(logt+20)×(1/1000)

35、在所述關(guān)系式2中，t是開爾文基準(zhǔn)溫度，t是時(shí)間，log的指數(shù)為10。

36、（三）有益效果

37、具有如上所述構(gòu)成的本發(fā)明通過優(yōu)化鍛造工藝來壓縮鋼材中心部的孔隙以提高最終產(chǎn)品的內(nèi)部完好性，從而可以有效地提供具有優(yōu)異的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性的可用于法蘭的超厚鋼材。

38、最佳實(shí)施方式

39、本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性的用于法蘭的超厚鋼材以及產(chǎn)品的制造方法，以下將描述本發(fā)明的優(yōu)選的具體實(shí)施方案。本發(fā)明的具體實(shí)施方案可以以各種形式進(jìn)行修改，并且不應(yīng)解釋為本發(fā)明的范圍限于以下說明的具體實(shí)施方案。提供本具體實(shí)施方案以向本領(lǐng)域技術(shù)人員更詳細(xì)地說明本發(fā)明。

40、以下，對(duì)本發(fā)明的用于法蘭的超厚鋼材進(jìn)行更詳細(xì)的說明。

41、本發(fā)明的用于法蘭的超厚鋼材以重量%計(jì)包含：c：0.05-0.2%、si：0.05-0.5%、mn：1.0-2.0%、al：0.005-0.1%、p：0.01%以下、s：0.015%以下、nb：0.001-0.07%、v：0.001-0.3%、ti：0.001-0.03%、cr：0.01-0.3%、mo：0.01-0.12%、cu：0.01-0.6%、ni：0.05-1.0%、ca：0.0005-0.004%、余量的fe和其它不可避免的雜質(zhì)，所述超厚鋼材的根據(jù)關(guān)系式1的ceq滿足0.35至0.55的范圍，所述超厚鋼材具有200-500mm的厚度，所述超厚鋼材具有由平均粒度為30μm以下的鐵素體和珠光體的復(fù)合組織構(gòu)成的鋼材微細(xì)組織，存在于鐵素體-鐵素體晶界和/或鐵素體-珠光體晶界的滲碳體的最大尺寸為5μm以下，產(chǎn)品中心部的孔隙率為0.1mm3/g以下，所述產(chǎn)品中心部是在厚度方向上距鋼材表面3/8t至5/8t(其中，t是指鋼材厚度(mm))的區(qū)域，在鋼材的截面觀察到的析出物中直徑為5-15nm的微細(xì)nbc或nbcn析出物為每1μm25個(gè)以上。

42、以下，對(duì)本發(fā)明的合金組成進(jìn)行更詳細(xì)的說明，除非另有說明，否則關(guān)于合金組成描述的%和ppm以重量為基準(zhǔn)。

43、·碳(c)：0.05-0.20%

44、碳(c)是確?；緩?qiáng)度的最重要元素，因此其需要以適當(dāng)范圍包含在鋼中。為了實(shí)現(xiàn)這種添加效果，可以添加0.05%以上的碳(c)。優(yōu)選地，可以添加0.10%以上的碳(c)。另一方面，當(dāng)碳(c)的含量超過一定水平時(shí)，正火熱處理時(shí)珠光體的分?jǐn)?shù)增加，并且可能過度超出母材的強(qiáng)度和硬度，因此在鍛造加工過程中產(chǎn)生表面裂紋，最終產(chǎn)品中的低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂特性可能降低。因此，本發(fā)明中碳(c)的含量可以限制在0.20%。更優(yōu)選的碳(c)的含量的上限可以為0.18%。

45、·硅(si)：0.05-0.50%

46、硅(si)是置換元素，通過固溶強(qiáng)化提高鋼材的強(qiáng)度，并且具有強(qiáng)脫氧效果，因此是制造潔凈鋼的必須元素。因此，可以添加0.05%以上的硅(si)，并且更優(yōu)選地，可以添加0.20%以上的硅(si)。另一方面，當(dāng)添加大量的硅(si)時(shí)，硅(si)可能產(chǎn)生馬氏體-奧氏體(martensite-austenite，ma)相，并且過度增加基體強(qiáng)度，這可能導(dǎo)致超厚材料產(chǎn)品的表面質(zhì)量的劣化，因此可以將硅(si)的含量的上限限制在0.50%。更優(yōu)選的硅(si)的含量的上限可以為0.40%。

47、·錳(mn)：1.0-2.0%

48、錳(mn)是通過固溶強(qiáng)化提高強(qiáng)度并提高淬透性以產(chǎn)生低溫轉(zhuǎn)變相的有用元素。因此，為了確保550mpa以上的拉伸強(qiáng)度，優(yōu)選添加1.0%以上的錳(mn)。更優(yōu)選的錳(mn)的含量可以為1.1%以上。另一方面，錳(mn)可以形成與硫(s)一起伸長(zhǎng)的非金屬夾雜物即mns，從而降低韌性并充當(dāng)沖擊起始點(diǎn)，因此這可能是顯著降低產(chǎn)品的低溫沖擊韌性的因素。因此，優(yōu)選將錳(mn)的含量控制在2.0%以下，并且更優(yōu)選的錳(mn)的含量可以為1.5%以下。

49、·鋁(al)：0.005-0.1%

50、鋁(al)與硅(si)一起是煉鋼工藝中的強(qiáng)脫氧劑之一，并且優(yōu)選地添加0.005%以上的鋁(al)以實(shí)現(xiàn)這種效果。更優(yōu)選的鋁(al)的含量的下限可以為0.01%。另一方面，當(dāng)鋁(al)的含量過量時(shí)，作為脫氧的產(chǎn)物而生成的氧化夾雜物中al2o3的分?jǐn)?shù)過度增加，從而使得夾雜物的尺寸變得粗大，并使得難以在精煉過程中去除夾雜物，這可能是降低低溫沖擊韌性的因素。因此，優(yōu)選將鋁(al)的含量控制在0.1%以下。更優(yōu)選的鋁(al)的含量可以為0.07%以下。

51、·磷(p)：0.010%以下(包括0%)、硫(s)：0.0015%以下(包括0%)

52、磷(p)和硫(s)是引起晶界處脆化或者通過形成粗夾雜物而引起脆化的元素。因此，為了提高抗脆化裂紋擴(kuò)展性，優(yōu)選將磷(p)限制在0.010%以下，并將硫(s)限制在0.0015%以下。

53、·鈮(nb)：0.001-0.07%

54、鈮(nb)是通過以nbc或nbcn的形式析出來改善母材的強(qiáng)度的元素。此外，高溫再加熱時(shí)固溶的鈮(nb)在軋制時(shí)以nbc的形式非常微細(xì)地析出，以抑制奧氏體的再結(jié)晶，因此具有使組織微細(xì)化的效果。因此，優(yōu)選添加0.001%以上的鈮(nb)，并且更優(yōu)選的鈮(nb)的含量可以為0.005%以上。另一方面，當(dāng)鈮(nb)過量添加時(shí)，未溶解的鈮(nb)以tinb(c,n)的形式生成，這是抑制低溫沖擊韌性的因素，因此優(yōu)選將鈮(nb)的含量的上限限制為0.07%。更優(yōu)選的鈮(nb)的含量可以為0.065%以下。

55、·釩(v)：0.001-0.3%

56、由于釩(v)在再加熱時(shí)幾乎完全再固溶，因此在后續(xù)軋制時(shí)通過析出或固溶的強(qiáng)化效果不顯著，但在超厚鍛造材料的情況下，空氣冷卻速率非常慢，因此在冷卻或附加熱處理過程中析出非常微細(xì)的碳氮化物，從而具有改善強(qiáng)度的效果。為了充分獲得這種效果，需要添加0.001%以上的釩(v)。更優(yōu)選的釩(v)的含量的下限可以為0.01%。另一方面，當(dāng)釩的含量過量時(shí)，板坯的表層的硬度由于高淬透性而可能過度增加，從而不僅成為在法蘭加工時(shí)引起表面裂紋等的因素，而且制造成本急劇增加，因此在商業(yè)上不是有利的。因此，可以將釩(v)的含量限制在0.3%以下。更優(yōu)選的釩(v)的含量可以為0.25%以下。

57、·鈦(ti)：0.001-0.03%

58、鈦(ti)是在再加熱時(shí)以tin析出并且通過抑制原奧氏體晶粒在高溫下的生長(zhǎng)來顯著提高低溫韌性的組分。為了實(shí)現(xiàn)這種效果，優(yōu)選添加0.001%以上的鈦(ti)。另一方面，當(dāng)鈦(ti)過量添加時(shí)，低溫韌性可能由于連鑄噴嘴的堵塞或其中心部的結(jié)晶而降低。此外，鈦(ti)與氮(n)結(jié)合以在厚度的中心部中形成粗tin析出物，這可能降低產(chǎn)品的伸長(zhǎng)率，因此降低鍛造過程中的均勻伸長(zhǎng)率并導(dǎo)致表面裂紋。因此，鈦(ti)的含量可以為0.03%以下。優(yōu)選的鈦(ti)的含量可以為0.25%以下，并且更優(yōu)選的鈦(ti)的含量可以為0.018%以下。

59、·鉻(cr)：0.01-0.30%

60、鉻(cr)是通過提高淬透性來形成低溫相變組織以提高屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的組分。此外，鉻(cr)是具有通過減緩滲碳體的球化速率來防止強(qiáng)度降低的組分。為了如上所述的效果，可以添加0.01%以上的鉻(cr)。另一方面，當(dāng)鉻(cr)的含量過量時(shí)，m23c6等富cr（cr-rich）粗碳化物的尺寸和分?jǐn)?shù)增加，這可能降低產(chǎn)品的沖擊韌性，并降低產(chǎn)品中的鈮(nb)的固溶度和nbc等微細(xì)析出物的分?jǐn)?shù)，因此可能存在降低產(chǎn)品的強(qiáng)度的問題。因此，本發(fā)明可以將鉻(cr)的含量的上限限制為0.30%。優(yōu)選的鉻(cr)的含量的上限可以為0.25%。

61、·鉬(mo)：0.01-0.12%

62、鉬(mo)是增加晶界強(qiáng)度并具有顯著的固溶強(qiáng)化效果的元素，并且是有效地有助于提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和延展性的元素。此外，鉬(mo)具有防止由于磷(p)等雜質(zhì)元素的晶界偏析而導(dǎo)致韌性降低的效果。為了如上所述的效果，可以添加0.01%以上的鉬(mo)。然而，鉬(mo)是昂貴的元素，當(dāng)鉬(mo)過量添加時(shí)，制造成本可能顯著增加，因此可以將鉬(mo)的含量的上限限制為0.12%。

63、·銅(cu)：0.01-0.60%

64、銅(cu)不僅可以通過鐵素體中的固溶強(qiáng)化來大幅改善基體的強(qiáng)度，而且具有抑制濕硫化氫氣氛中的腐蝕的效果，因此是本發(fā)明中的有利的元素。為了如上所述的效果，可以包含0.01%以上的銅(cu)。更優(yōu)選的銅(cu)的含量可以為0.03%以上。然而，當(dāng)銅(cu)的含量過量時(shí)，在鋼板的表面上引起星形裂紋的可能性增加，并且由于銅(cu)是昂貴元素，因此可能存在制造成本顯著增加的問題。因此，本發(fā)明可以將銅(cu)的含量的上限限制為0.60%。優(yōu)選的銅(cu)的含量的上限可以為0.5%。

65、·鎳(ni)：0.05-1.00%

66、鎳(ni)是通過增加低溫下的堆疊缺陷以促進(jìn)位錯(cuò)的交叉滑移（cross?slip）而有效地有助于改善沖擊韌性并且提高淬透性來提高強(qiáng)度的元素。為了如上所述的效果，可以添加0.05%以上的鎳(ni)。優(yōu)選的鎳(ni)含量可以為0.10%以上。另一方面，當(dāng)鎳(ni)過量添加時(shí)，由于高成本，因此可能增加制造成本，因此可以將鎳(ni)的含量的上限限制為1.00%。優(yōu)選的鎳(ni)的含量的上限可以為0.80%。

67、·鈣(ca)：0.0005-0.0040%

68、當(dāng)在用鋁(al)脫氧之后添加鈣(ca)時(shí)，鈣(ca)與形成mns夾雜物的硫(s)結(jié)合以抑制mns的產(chǎn)生，并且同時(shí)形成球形cas，從而抑制由氫致開裂而引起的裂紋的出現(xiàn)。為了充分使作為雜質(zhì)而包含的硫(s)形成為cas，優(yōu)選添加0.0005%以上的鈣(ca)。然而，當(dāng)鈣(ca)的添加量過量時(shí)，形成cas之后剩余的鈣(ca)與氧(o)結(jié)合以產(chǎn)生粗氧化夾雜物，這可能是由于在軋制時(shí)拉伸和斷裂而降低層狀撕裂特性的因素。因此，可以將鈣(ca)的含量的上限限制為0.0040%。

69、·關(guān)系式1

70、在本發(fā)明中，要求根據(jù)以下關(guān)系式1的ceq滿足0.35至0.55的范圍。當(dāng)根據(jù)以下關(guān)系式1的ceq小于0.35時(shí)，珠光體的分?jǐn)?shù)減少，因此無法確保本發(fā)明所需的510-690mpa的拉伸強(qiáng)度值，當(dāng)根據(jù)以下關(guān)系式1的ceq超過0.55時(shí)，珠光體的分?jǐn)?shù)超過30%，因此不容易確保在-50℃下的低溫沖擊能量值。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選將ceq限制在0.35至0.55的范圍。

71、[關(guān)系式1]

72、ceq=[c]+[mn]/6+([cr]+[mo]+[v])/5+([ni]+[cu])/15

73、在所述關(guān)系式1中，[c]、[mn]、[cr]、[mo]、[v]、[ni]和[cu]是指各鋼材中包含的c、mn、cr、mo、v、ni和cu的含量(重量%)，如果這些成分不是有意添加的，則代入0。

74、本發(fā)明的具有優(yōu)異的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性的用于法蘭的超厚鋼材及其產(chǎn)品除了上述組分之外，還可以包含余量的fe和其它不可避免的雜質(zhì)。然而，在通常的制造過程中從原料或周圍環(huán)境不可避免地會(huì)混入并不需要的雜質(zhì)，因此不能完全排除這些雜質(zhì)。這些雜質(zhì)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的，因此在本說明書中不特別提及其所有內(nèi)容。此外，不完全排除除了上述成分之外的有效成分的進(jìn)一步添加。

75、另外，本發(fā)明的超厚鋼材具有由平均粒度為30μm以下的鐵素體和珠光體的復(fù)合組織構(gòu)成的鋼材微細(xì)組織。當(dāng)鐵素體的平均粒度超過30μm時(shí)，沖擊斷裂時(shí)裂紋路徑(crackpath)的長(zhǎng)度縮短，延性脆性轉(zhuǎn)變溫度(ductile?brittle?transition?temperature，dbtt)升高，并且低溫沖擊韌性劣化。因此，鐵素體的晶體粒度優(yōu)選為30μm以下。

76、此外，存在于所述微細(xì)組織的晶體晶界(鐵素體-鐵素體和/或鐵素體-珠光體之間的晶界面)的滲碳體的最大尺寸優(yōu)選為5μm以下。當(dāng)所述滲碳體的最大尺寸超過5μm時(shí)，粗大的滲碳體可能充當(dāng)沖擊起始點(diǎn)，因此沖擊韌性劣化，晶界強(qiáng)度降低，因此容易發(fā)生晶粒間破裂(intergranular?fracture)，從而沖擊韌性降低。因此，滲碳體的最大尺寸優(yōu)選為5μm以下。

77、更優(yōu)選地，將存在于所述晶界的滲碳體的分?jǐn)?shù)控制在3面積%以下。

78、此外，本發(fā)明的超厚鋼材的產(chǎn)品中心部的孔隙率為0.1mm3/g以下，產(chǎn)品中心部是在厚度方向上距鋼材表面3/8t至5/8t(其中，t是指鋼材厚度(mm))的區(qū)域。

79、此外，本發(fā)明的超厚鋼材的在鋼材的截面觀察到的析出物中直徑為5-15nm的微細(xì)nbc或nbcn析出物優(yōu)選為每1μm25個(gè)以上。當(dāng)所述微細(xì)析出物的數(shù)量小于5個(gè)時(shí)，析出強(qiáng)化效果變?nèi)?，在確保本發(fā)明所需的物理性能方面可能存在問題。

80、此外，本發(fā)明的超厚鋼材可以具有200-500mm的厚度。

81、此外，本發(fā)明的超厚鋼材的拉伸強(qiáng)度可以為510-690mpa，屈服強(qiáng)度可以為370mpa以上，在-50℃下的夏氏沖擊測(cè)試吸收能量值可以為50j以上。

82、此外，所述鋼材的最大表面裂紋深度可以為0.1mm以下(包括0)。

83、接著，對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)方面的用于法蘭的超厚鋼材的制造方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。

84、本發(fā)明的超厚鋼材的制造方法包括以下步驟：使用具有如上所述的組分的鋼水制造板坯時(shí)，將從模具排出的鑄坯以0.01-3℃/秒的冷卻速度進(jìn)行二次冷卻，冷卻至800-850℃的溫度范圍，從而制造板坯；將制得的所述板坯加熱至1100-1300℃的溫度范圍，然后以1.3至2.4的鍛造比進(jìn)行一次鐓鍛；所述一次鐓鍛后以1.5至2.0的鍛造比進(jìn)行初軋坯鍛造；將經(jīng)所述初軋坯鍛造的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，接著以1.65至2.25的鍛造比進(jìn)行鍛圓，然后以1.3至2.3的鍛造比進(jìn)行二次鐓鍛；將經(jīng)所述二次鐓鍛的材料以2.0至2.8的鍛造比進(jìn)行三次鐓鍛，然后進(jìn)行孔加工；將經(jīng)所述孔加工的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，然后以1.0至1.6的鍛造比進(jìn)行環(huán)鍛；以及正火熱處理，將經(jīng)所述環(huán)鍛的材料加熱至以所述材料的中心部溫度測(cè)量為基準(zhǔn)的820-930℃的溫度范圍并保持5-600分鐘，然后空冷至常溫。

85、板坯的準(zhǔn)備

86、首先，在本發(fā)明中，制造板坯。

87、優(yōu)選地，使用具有如上所述的組分的鋼水制造板坯時(shí)，可以將從模具排出的鑄坯以0.01-3℃/秒的冷卻速度進(jìn)行二次冷卻，冷卻至800-850℃的溫度范圍，從而制造板坯。

88、本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)制造具有適合用于法蘭的物理性能且具有優(yōu)異的強(qiáng)度、沖擊韌性和表面質(zhì)量的超厚鋼材的方法進(jìn)行深入研究，特別是認(rèn)識(shí)到在制成厚度為500mm以上的板坯中，為了確保最終法蘭產(chǎn)品的強(qiáng)度、韌性和表面質(zhì)量，不僅需要控制板坯的碳當(dāng)量(ceq)在一定范圍內(nèi)，而且板坯表層的原奧氏體(prior?austenite)晶粒尺寸和微細(xì)組織的分?jǐn)?shù)是有效的條件，從而獲得了本發(fā)明。

89、制造厚度為650mm以上的板坯的大截面鑄造機(jī)的鑄造速度為0.06-0.1m/分鐘，因此與制造厚度為250-400mm的板坯的通常的鑄造機(jī)(鑄造速度：0.4-1.5m/分鐘)相比，以顯著慢的速度進(jìn)行鑄造工作。因此，當(dāng)制造厚度為500mm以上的板坯時(shí)，模具(mold)中保持的時(shí)間相對(duì)變長(zhǎng)，因此奧氏體(austenite)處于可以生長(zhǎng)得更粗大的環(huán)境中。

90、隨著初始奧氏體晶粒的尺寸增大，奧氏體晶界的錳(mn)偏析指數(shù)增加，并且晶界強(qiáng)度降低，同時(shí)淬透性增加，因此板坯的表層部中的硬質(zhì)的貝氏體和馬氏體的分?jǐn)?shù)增加，而不是軟質(zhì)的鐵素體和珠光體。硬質(zhì)組織的均勻伸長(zhǎng)率低，因此當(dāng)施加熱變形或外部變形或應(yīng)力時(shí)，可能容易產(chǎn)生晶界裂紋(intergranular?cracking)。因此，當(dāng)板坯表層的原奧氏體(prior?austenite)晶粒尺寸大時(shí)，板坯表面的晶界裂紋可能更積極地產(chǎn)生，在后續(xù)的鍛造和軋制等高應(yīng)變過程中引入裂紋的深度可能進(jìn)一步增加。因此，非常重要的是將原奧氏體的晶粒尺寸控制在適當(dāng)水平以下，并將作為軟質(zhì)相的晶界多邊形鐵素體的比例確保在適當(dāng)水平以上，以抑制最終產(chǎn)品的表面裂紋。

91、即，在本發(fā)明中，所述板坯表層的原奧氏體粒度優(yōu)選為1000μm以下，其微細(xì)組織優(yōu)選由15面積%以上的多邊形鐵素體和余量的貝氏體的復(fù)合組織構(gòu)成。

92、為了減小原奧氏體晶粒尺寸并確保多邊形鐵素體的分?jǐn)?shù)為15面積%以上，有將具有溶質(zhì)拖曳(solute?dragging)效果或釘扎(pinning)效果的碳(c)、鎳(ni)、鉻(cr)和鉬(mo)的成分設(shè)計(jì)得較高的方案。然而，當(dāng)這些碳(c)、鎳(ni)、鉻(cr)和鉬(mo)的成分增加時(shí)，碳當(dāng)量(ceq)也增加，在板坯的冷卻過程中可能生成低溫相變組織。因此，本發(fā)明可以將根據(jù)以下的關(guān)系式1的鋼坯的碳當(dāng)量(ceq)限制在0.55以下。優(yōu)選的碳當(dāng)量(ceq)可以為0.4至0.53。

93、[關(guān)系式1]

94、ceq=[c]+[mn]/6+([cr]+[mo]+[v])/5+([ni]+[cu])/15

95、在所述關(guān)系式1中，[c]、[mn]、[cr]、[mo]、[v]、[ni]和[cu]是指各鋼材中包含的c、mn、cr、mo、v、ni和cu的含量(重量%)，如果這些成分不是有意添加的，則代入0。

96、另外，使用連鑄工藝或半連鑄工藝，由鋼水制造板坯時(shí)，以0.06-0.1m/分鐘的鑄造速度出模后立即二次冷卻時(shí)板坯表層溫度以0.01-3℃/秒的冷卻速度水冷至800-850℃的溫度后進(jìn)行空冷。當(dāng)表層冷卻速度過慢時(shí)，奧氏體晶粒持續(xù)生長(zhǎng)，因此無法精細(xì)地控制表層的ags，當(dāng)表層冷卻速度超過3℃/秒時(shí)，由于表層硬質(zhì)相的生成和表層-內(nèi)部的溫度梯度的增加，在冷卻過程中可能會(huì)產(chǎn)生表面裂紋。當(dāng)目標(biāo)溫度也低于800℃時(shí)，可能形成局部低溫相變組織，當(dāng)目標(biāo)溫度超過850℃時(shí)，難以將ags控制在本發(fā)明所需的1000μm以下，因此無法確保適當(dāng)?shù)谋砻尜|(zhì)量。

97、加熱和一次鐓鍛

98、接著，在本發(fā)明中，可以將制得的所述板坯加熱至1100-1300℃的溫度范圍后以1.3至2.4的鍛造比進(jìn)行一次鐓鍛。

99、可以將制得的所述板坯加熱至1100-1300℃的溫度范圍。如上所述，板坯的厚度可以為500mm以上，優(yōu)選的厚度可以為700mm以上。

100、需要將板坯加熱至一定溫度范圍以上，以使鑄造過程中形成的鈦(ti)或鈮(nb)的復(fù)合碳氮化物、粗結(jié)晶的tinb(c,n)等再固溶。此外，在一次鐓鍛之前，將板坯加熱并保持在再結(jié)晶溫度以上以使組織均勻化，并加熱至一定溫度范圍以上，使得鍛造終止溫度足夠高以使鍛造過程中可能發(fā)生的表面裂紋最小化。因此，本發(fā)明的板坯的加熱優(yōu)選在1100℃以上的溫度范圍進(jìn)行。

101、另一方面，當(dāng)板坯的加熱溫度過高時(shí)，可能過量產(chǎn)生高溫氧化皮，并且由于高溫加熱和保持，制造成本可能過度增加。因此，本發(fā)明的板坯的加熱優(yōu)選在1300℃以下的范圍進(jìn)行。

102、另外，鐓鍛(upsetting)是以長(zhǎng)度方向?yàn)檩S垂直地剛塑性變形的方法，并且適合的一次鐓鍛時(shí)的鍛造比可以為1.3至2.4，更優(yōu)選可以為1.5至2.0。其中，鍛造比是指通過鍛造改變的截面面積的比率。當(dāng)初始尺寸為700mm×1800mm時(shí)，一次鐓鍛時(shí)沖壓的鍛造表面的尺寸可以為1000-1200mm×1800-2000mm。

103、當(dāng)一次鐓鍛時(shí)的鍛造比小于1.3時(shí)，難以充分壓縮殘留在板坯的中心部中的孔隙(porosity)。因此，由于難以將發(fā)明的最終產(chǎn)品所需的孔隙率控制在0.1mm3/g以下的適當(dāng)水平，因此不容易確保板坯中心部的低溫沖擊韌性。另一方面，當(dāng)一次鐓鍛時(shí)的鍛造比超過2.4時(shí)，鍛造過程中發(fā)生彎曲，因此難以控制法蘭產(chǎn)品所需的表面質(zhì)量和適當(dāng)形狀。因此，一次鐓鍛時(shí)的鍛造比優(yōu)選為1.3至2.4。

104、初軋坯鍛造(上表面和下表面的鍛造)

105、此外，在本發(fā)明中，以1.5至2.0的鍛造比對(duì)經(jīng)所述一次鐓鍛的材料進(jìn)行初軋坯鍛造。

106、初軋坯鍛造是通過對(duì)經(jīng)一次鐓鍛的材料進(jìn)行進(jìn)一步壓縮來將經(jīng)一次鐓鍛的材料加工成初軋坯形狀的方法，并且是通過在寬度或長(zhǎng)度的一定方向上加工上表面和下表面來擴(kuò)大面積的方法。在所述初軋坯鍛造的情況下，當(dāng)初始尺寸為1000-1200mm×1800-2000mm時(shí)，鍛造完成時(shí)鍛造表面的尺寸可以為1450-1850mm×2100-2500mm。在初軋坯鍛造的情況下，適合的鍛造比為1.5至2.0。這是因?yàn)?，?dāng)所述鍛造比小于1.5時(shí)，難以如鐓鍛中那樣確保本發(fā)明所需的適當(dāng)?shù)目紫顿|(zhì)量，當(dāng)所述鍛造比超過2.0時(shí)，可能出現(xiàn)表面裂紋。

107、鍛造進(jìn)行方向在長(zhǎng)度方向和寬度方向上都是可以的，但是在長(zhǎng)度方向上，鑄造組織被配置成更致密，因此表層的伸長(zhǎng)率可以增加并且加工性可以是優(yōu)異的。因此，考慮到表面裂紋，長(zhǎng)度方向初軋坯鍛造可能比寬度方向更合適。

108、再加熱和鍛圓-二次鐓鍛

109、此外，在本發(fā)明中，將經(jīng)所述初軋坯鍛造的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，接著以1.65至2.25的鍛造比進(jìn)行鍛圓，然后以1.3至2.3的鍛造比進(jìn)行二次鐓鍛。

110、當(dāng)初軋坯鍛造結(jié)束時(shí)，初軋坯表層溫度為950℃以下，并且當(dāng)繼續(xù)加工時(shí)，可能出現(xiàn)表面裂紋或材料斷裂。因此，在初軋坯鍛造之后，可以將材料再次加熱至1100℃至1300℃的溫度范圍。如上所述，由于使結(jié)晶材料再溶解、使組織均勻化和防止表面裂紋等原因，優(yōu)選在1100℃以上加熱，并且由于過多氧化皮和晶粒粗化等問題，因此優(yōu)選將材料控制在1300℃以下。

111、在加熱結(jié)束的初軋坯的情況下，進(jìn)行鍛圓以將法蘭邊界加工成圓形，然后再次應(yīng)用二次鐓鍛。當(dāng)完成所述鍛圓和二次鐓鍛時(shí)，產(chǎn)品的尺寸可以為1450-1850?×1300-1700mm。鍛圓和二次鐓鍛時(shí)鍛造比分別可以為1.65至2.25和1.3至2.3。當(dāng)鍛圓和二次鐓鍛時(shí)鍛造比低于本發(fā)明所需水平時(shí)，難以將最終產(chǎn)品的中心部的孔隙率控制在0.1mm3/g以下，因此不容易確保中心部的低溫沖擊韌性，當(dāng)超過鍛造比基準(zhǔn)時(shí)，由于彎曲、表面裂紋的產(chǎn)生和形狀不良等問題，無法加工成期望的法蘭產(chǎn)品形狀。

112、為了在所述二次鐓鍛完成后控制形狀，還可以應(yīng)用再次鍛圓，然后可以在與上述再加熱溫度相同的條件下加熱。

113、三次鐓鍛和孔加工

114、此外，在本發(fā)明中，在將經(jīng)所述二次鐓鍛的材料以2.0至2.8的鍛造比進(jìn)行三次鐓鍛后進(jìn)行孔加工。

115、可以將加工成所述圓柱形形狀的材料在孔加工(穿孔)之前通過三次鐓鍛加工成適當(dāng)?shù)姆ㄌm的厚度。當(dāng)所述三次鐓鍛結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品的尺寸可以為2300-2800?×400-800mm。三次鐓鍛的鍛造比可以為2.0至2.8，當(dāng)鍛造比不足或超過時(shí)，可能發(fā)生無法控制上述殘留孔隙和表面裂紋/形狀的問題。在三次鐓鍛結(jié)束后，可以使用500-1000?的沖頭在材料中心部打孔。

116、再加熱和環(huán)鍛

117、隨后，在本發(fā)明中，將經(jīng)所述孔加工的材料再加熱至1100-1300℃的溫度范圍，然后以1.0至1.6的鍛造比進(jìn)行環(huán)鍛。

118、將經(jīng)所述孔加工的材料再加熱至上述1100-1300℃的范圍內(nèi)的溫度，然后可以加工成最終的法蘭環(huán)(ring)形形狀。由所述鋼材制成的法蘭的最大厚度可以為200-500mm，內(nèi)徑可以為4000-7000mm，外徑可以為5000-8000mm。環(huán)鍛不應(yīng)用剛性塑性加工，原因是控制最終形狀和尺寸是重要的工藝而不是壓縮孔隙。因此，鍛造比可以為1.0至1.6，更優(yōu)選可以為1.2至1.4。

119、另外，本發(fā)明中上述提出的所有鍛造過程中的應(yīng)變速率可以為1/秒至4/秒。在小于1/秒的應(yīng)變速率下，精鍛的溫度可能降低，并且可能出現(xiàn)表面裂紋。另一方面，當(dāng)在非再結(jié)晶區(qū)應(yīng)用超過4/秒的高應(yīng)變速率時(shí)，由于因過度的局部加工硬化而引起的伸長(zhǎng)率的降低，可能出現(xiàn)表面裂紋。

120、正火熱處理

121、最后，在本發(fā)明中，可以進(jìn)行正火熱處理，其中，將完成所述鍛造的法蘭產(chǎn)品加熱至以產(chǎn)品中心部溫度測(cè)量為基準(zhǔn)的820-930℃的溫度范圍并保持5-600分鐘，然后空冷至常溫。

122、所述正火熱處理時(shí)，當(dāng)加熱溫度低于820℃或保持時(shí)間小于5分鐘時(shí)，鍛造后在冷卻過程中生成的碳化物或在晶界處偏析的雜質(zhì)元素?zé)o法順利再固溶，因此熱處理后鋼材的低溫韌性可能大幅降低。另一方面，所述正火熱處理時(shí)，當(dāng)加熱溫度超過930℃或保持時(shí)間超過600分鐘時(shí)，鐵素體珠光體復(fù)合組織的鐵素體基體相的粒度超過本發(fā)明所需的30μm或者由于nb(c,n)、v(c,n)等析出相的粗化而強(qiáng)度和低溫沖擊韌性可能劣化。

123、另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選在由以下關(guān)系式2定義的lmp滿足20至33的條件下，對(duì)經(jīng)所述環(huán)鍛的法蘭材料進(jìn)行正火熱處理。

124、正火熱處理和保持時(shí)間可以由如下的拉森米勒參數(shù)(larson-miller?parameter)式2表示(文獻(xiàn)：f.r.?larson?and?j.?miller:?trans.?asme,?1952,?vol.?74,?pp.?765-75)，為了通過細(xì)化珠光體域(coloney)的尺寸來滿足本發(fā)明所需的沖擊韌性，正火溫度和時(shí)間條件的lmp可以為20至23。

125、[關(guān)系式2]lmp=t(logt+20)×(1/1000)

126、在所述關(guān)系式2中，t是開爾文基準(zhǔn)溫度，t是時(shí)間，log的指數(shù)為10。

127、當(dāng)所述lmp小于20時(shí)，由于未充分加熱至奧氏體(austenite)單相區(qū)或溶質(zhì)(solute)的擴(kuò)散不均勻，存在可能發(fā)生材質(zhì)偏差的缺點(diǎn)，當(dāng)lmp超過23時(shí)，生成過于粗大的鐵素體(ferrite)和珠光體域(pearlite?coloney)，因此難以確保本發(fā)明所需的低溫沖擊韌性。

128、此外，在本發(fā)明中，在所述正火熱處理后，進(jìn)行焊接時(shí)，可以進(jìn)行焊接后的熱處理、消除應(yīng)力熱處理或回火熱處理。這種焊接后的熱處理可以在由所述關(guān)系式2定義的值lmp為19.3以下的范圍內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)lmp超過19.3時(shí)，晶界滲碳體的尺寸增加，超過發(fā)明所需的5μm，因此沖擊韌性可能劣化。因此，焊接時(shí)，后續(xù)熱處理的lmp優(yōu)選為19.3以下。