本發(fā)明涉及一種防止冷卻時(shí)的裂紋的連續(xù)鑄造板坯及其制造方法。更詳細(xì)而言，涉及一種高強(qiáng)度鋼(高拉力鋼)用連續(xù)鑄造板坯且有效防止季裂的連續(xù)鑄造板坯及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，在汽車領(lǐng)域，為了兼顧車身的進(jìn)一步薄壁化和確保碰撞安全性，正在進(jìn)行高強(qiáng)度鋼的進(jìn)一步高強(qiáng)度化以及為此的高合金化。然而，高合金化會(huì)導(dǎo)致板坯的韌性的大幅降低。

2、隨著因高合金化導(dǎo)致的板坯的韌性的降低，板坯冷卻時(shí)的裂紋即所謂的“季裂”變得頻發(fā)。如果發(fā)生季裂，則有板坯在板坯輸送時(shí)斷裂而不能將板坯供于熱軋的可能。另外，即使板坯沒有斷裂，也有在板坯的熱軋期間龜裂發(fā)生開口而導(dǎo)致熱軋鋼板斷裂的可能。或者，即使板坯的龜裂細(xì)微的情況下，在熱軋后和冷軋后、退火后或鍍覆后的鋼板上也成為疤痕、條形刮痕等的表面缺陷而出現(xiàn)。通常，板坯表面的龜裂用磨床去除。但是由于高合金化而導(dǎo)致板坯的韌性降低，因此，由于磨床的應(yīng)力，導(dǎo)致板坯的龜裂發(fā)生擴(kuò)展，有時(shí)不能完全去除板坯的龜裂。另一方面，當(dāng)板坯的龜裂細(xì)微的情況下，有時(shí)會(huì)被忽視，從而作為在熱軋后、冷軋后、退火后或鍍覆后的鋼板上成為表面缺陷而出現(xiàn)。鑒于這些情況，有必要抑制板坯的季裂。

3、圖1是將因季裂而斷裂的高強(qiáng)度鋼用板坯龜裂部的斷面通過掃描電子顯微鏡(sem)進(jìn)行拍攝的放大照片。根據(jù)圖1也可知，板坯龜裂部的斷面呈現(xiàn)出沿原奧氏體晶界的晶界斷面的面貌。圖2是用組織照片表示板坯龜裂部的剖面。板坯龜裂的深度主要是距離板坯表層的20mm左右。板坯龜裂在原奧氏體晶界附近擴(kuò)展，在板坯龜裂部前端存在晶界鐵素體。另外，在原奧氏體晶粒內(nèi)觀察到珠光體或珠光體和貝氏體。

4、晶界斷裂是在原奧氏體晶粒粗大且晶界脆化的情況下發(fā)生。晶界與晶粒內(nèi)相比容易生成析出物和鐵素體。晶界的析出物成為降低晶界強(qiáng)度、降低板坯的韌性的重要因素。如果原奧氏體晶粒粗大，則晶界的占有比例變少且析出物密度變大，因此晶界進(jìn)一步脆化。另外，在產(chǎn)生了晶界鐵素體的情況下，由于和晶粒內(nèi)的珠光體和貝氏體產(chǎn)生強(qiáng)度差，因此在強(qiáng)度低的晶界鐵素體部產(chǎn)生應(yīng)力集中，即使在更低的應(yīng)力下也會(huì)向板坯的龜裂發(fā)展。在此，若原奧氏體晶粒粗大，則沿直線薄薄延伸地晶界鐵素體會(huì)析出，因此無法阻止板坯裂紋的伸展，從而由板坯的龜裂導(dǎo)致的損傷擴(kuò)大。另一方面，如果冷卻板坯，則產(chǎn)生起因于板坯表面及內(nèi)部的熱收縮差和相變膨脹差的應(yīng)力。如果該應(yīng)力大，則將板坯冷卻至室溫時(shí)產(chǎn)生板坯的裂紋。在近年的高合金高強(qiáng)度鋼中，由于板坯的韌性低，因此利用磨床等的修整很難去除像這樣產(chǎn)生的板坯的深層龜裂，從而成為了板坯的成品率大幅降低的問題。

5、從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，提出了抑制在高張力鋼的板坯上產(chǎn)生季裂的方法。例如，專利文獻(xiàn)1中提出了通過緩慢冷卻奧氏體向鐵素體相變的溫度區(qū)域即700～500℃來抑制貝氏體/馬氏體相變，從而降低由該相變膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力的方法。即，專利文獻(xiàn)1中公開了即使是在高張力鋼中容易產(chǎn)生季裂的鋼種也可以抑制季裂的產(chǎn)生的方法。具體而言，在專利文獻(xiàn)1中公開的高張力鋼的板坯的冷卻方法是基于高張力鋼的內(nèi)部應(yīng)力依存于其冷卻速度的見解，根據(jù)在高張力鋼產(chǎn)生的內(nèi)部裂紋的長(zhǎng)度來控制板坯的冷卻速度而抑制季裂的產(chǎn)生的方法。

6、另外，專利文獻(xiàn)2中提出了：在鑄造板坯后立即開始緩慢冷卻，在700℃以上的溫度經(jīng)過10個(gè)小時(shí)以上，再將700℃～500℃為止的溫度進(jìn)一步進(jìn)行緩慢冷卻而降低溫度差和相變時(shí)的應(yīng)力的方法。即，專利文獻(xiàn)2中公開了即使是包含si的成分的板坯也不會(huì)在該板坯冷卻時(shí)產(chǎn)生板坯裂紋，而且還不會(huì)在熱軋時(shí)產(chǎn)生疤痕等品質(zhì)缺陷的高強(qiáng)度鋼板用板坯的冷卻方法。具體而言，專利文獻(xiàn)2中公開的高強(qiáng)度鋼板用板坯的冷卻方法中，將限定了c、si、mn等化學(xué)成分含量的高強(qiáng)度熱軋鋼板的連續(xù)鑄造板坯在500～700℃中的平均冷卻速度設(shè)為20℃/hr以下。

7、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

8、專利文獻(xiàn)

9、專利文獻(xiàn)1：日本特開2020-139209號(hào)公報(bào)

10、專利文獻(xiàn)2：日本特開2019-167560號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、但是現(xiàn)有技術(shù)存在如下的課題。專利文獻(xiàn)1中記載的將高張力鋼的板坯鑄造后進(jìn)行冷卻的方法僅著眼于板坯鑄造后進(jìn)行冷卻時(shí)從板坯的溫度成為700℃后到500℃為止的溫度范圍，控制為在板坯產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力變小。然而，在近年的高合金化的高強(qiáng)度鋼的板坯的韌性低，因此季裂擴(kuò)展的原奧氏體晶界的狀態(tài)也變得非常重要。在專利文獻(xiàn)1中記載的方法中，由于不對(duì)原奧氏體粒徑和晶界鐵素體進(jìn)行控制，因此即使使用專利文獻(xiàn)1中記載的高張力鋼的板坯的冷卻方法來制造提高了碳的含有率的板坯，也不能充分抑制板坯的季裂的產(chǎn)生。

2、而且，專利文獻(xiàn)2中記載的高強(qiáng)度鋼板用板坯的冷卻方法，是基于其板坯斷裂的原因在于向鋼中添加si和起因于板坯內(nèi)的溫度不均所產(chǎn)生的熱應(yīng)力這個(gè)見解的，其著眼于降低熱應(yīng)力來抑制板坯的斷裂。但是，在專利文獻(xiàn)2中記載的高強(qiáng)度鋼板用板坯的冷卻方法中，對(duì)于板坯的微觀組織沒有以任何形式限定。因此，即使使用專利文獻(xiàn)2中記載的高強(qiáng)度鋼板用板坯的冷卻方法制造板坯，也不能充分抑制板坯的季裂的產(chǎn)生。

3、另外，本發(fā)明人等進(jìn)行了深入的研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的含有大量c、si、mn的板坯的韌性相當(dāng)?shù)?，如果僅進(jìn)行以降低熱應(yīng)力為意圖的緩慢冷卻，則完全抑制季裂是不可能的。

4、本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種即使是低韌性的連續(xù)鑄造板坯，在該板坯的冷卻中也不產(chǎn)生板坯的季裂的連續(xù)鑄造板坯及其制造方法。

5、發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的，反復(fù)進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果解析了板坯裂紋的斷裂形態(tài)，發(fā)現(xiàn)在其斷面上存在沿著原奧氏體晶界的晶界斷面、橫穿原奧氏體晶界的晶粒內(nèi)斷面(解理斷裂面)的斷面中的至少1種。并且，發(fā)明人等反復(fù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)板坯的季裂不能僅通過控制冷卻速度和減少溫度不均而引起的應(yīng)力降低來抑制，微觀組織的形態(tài)大幅影響板坯的季裂。具體而言，發(fā)現(xiàn)通過控制連續(xù)鑄造板坯的平均原奧氏體粒徑和微觀組織來提高其韌性，從而能夠抑制在連續(xù)鑄造板坯的冷卻過程的板坯的季裂，由此獲得了本發(fā)明。

6、即，有利地解決上述課題的本發(fā)明的連續(xù)鑄造板坯是一種高強(qiáng)度鋼用連續(xù)鑄造板坯，其特征在于：距離連續(xù)鑄造板坯表層10mm位置處的平均原奧氏體粒徑為0.5mm～2.0mm且微觀組織中貝氏體的面積率和鐵素體的面積率合計(jì)為90％以上、上述鐵素體的面積率為0％或者3％以上。

7、應(yīng)予說明，本發(fā)明的連續(xù)鑄造板坯包含(a)以質(zhì)量％計(jì)為0.10％～0.40％的c、0.10％～2.50％的si、1.00％～5.00％的mn等則能夠成為更優(yōu)選的解決手段。

8、進(jìn)而，本發(fā)明的連續(xù)鑄造板坯的制造方法是抑制了因冷卻而發(fā)生的板坯季裂的高強(qiáng)度鋼用連續(xù)鑄造板坯的制造方法，其特征在于，包括將(a)中記載的成分組成的連續(xù)鑄造板坯進(jìn)行冷卻的第一冷卻工序、第二冷卻工序、第三冷卻工序，

9、其中，第一冷卻工序是通過連續(xù)鑄造板坯的寬度方向中央且距離連續(xù)鑄造板坯表層10mm的位置處的上述連續(xù)鑄造板坯的冷卻溫度為1200℃～1450℃，上述連續(xù)鑄造板坯的滯留時(shí)間為130s以下的冷卻條件來進(jìn)行冷卻；

10、第二冷卻工序通過上述連續(xù)鑄造板坯寬度方向中央的表面溫度為700℃～850℃下的平均冷卻速度為25℃/hr～40℃/hr或50℃/hr以上的冷卻條件來進(jìn)行冷卻；

11、第三冷卻工序是通過上述連續(xù)鑄造板坯寬度方向中央的表面溫度為500℃～700℃下的平均冷卻速度為15℃/hr以上的冷卻條件來進(jìn)行冷卻。

12、根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種連續(xù)鑄造板坯，其即使是高強(qiáng)度鋼用連續(xù)鑄造板坯的成分體系也不發(fā)生在冷卻過程中的季裂。