CN101545079A - 韧性优良的高强度低屈强比x80热轧钢板及其生产方法 - Google Patents
韧性优良的高强度低屈强比x80热轧钢板及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板及其生产方法，属于低碳结构钢生产技术领域。板坯成分为C：0.02～0.08％，Si：0.01～0.35％，Mn：1.40～1.85％，P：≤0.015％，S：≤0.004％，Alt：0.01～0.06％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，Ti：0.008～0.02％，Nb：0.03～ 0.11％，Mo：0.01～0.35％，Ni、Cr、Cu复合添加，且Ni+Cr+Cu≤0.90％，余量为Fe和不可避免杂质元素。板坯加热温度为1120～1220℃；在奥氏体再结晶区完成第一阶段控制轧制，单道次压下率在15～30％，其终止轧制温度为960－1080℃；在奥氏体未再结晶区完成第二阶段的控制轧制，其终止轧制温度为770～830℃范围；再以10～30℃/s的速度冷却至450～580℃。优点在于，该钢板强度高、韧性好、屈强比低。
Description
技术领域
本发明属于低碳结构钢生产技术领域，特别是涉及一种韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板及其生产方法，适用于输送石油、天然气的直缝埋弧焊管的生产。
背景技术
伴随着国家重点工程“西气东输二线管道工程”的开工建设，国内各大钢厂纷纷开始了高等级管线钢X80的研制与开发。西气东输二线管道工程全长8641Km，管径Φ1219mm，输送压力12MPa，是目前国内最大管径、最大输送压力的管道工程。在这种大口径、高压输送条件下，管道很容易发生破裂，所以管道的使用安全性至关重要，这就对管道提出了高强度、高韧性、低屈强比的严格要求。但由于化学成分和控轧控冷工艺的交互性、复杂性，高等级管线钢的强韧性搭配一直是困扰各大钢厂的难题，强韧性指标合格率偏低，因此给生产厂家带来了较大的经济损失，同样给管道使用安全带来巨大隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板及其生产方法，有效地解决了高等级管线钢强韧性的控制问题，使得强度指标、韧性指标和屈强比指标同时满足标准要求，降低了生产厂家的经济损失，提高了管道的使用安全性，对我国的管道事业发展具有重大意义。
本发明的板坯化学成分为C：0.02～0.08％，Si：0.01～0.35％，Mn：1.40～1.85％，P：≤0.015％，S：≤0.004％，Alt：0.01～0.06％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，Ti：0.008～0.02％，Nb：0.03～0.11％，Mo：0.01～0.35％，Ni、Cr、Cu复合添加，且Ni+Cr+Cu≤0.90％，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。
本发明生产中控轧控冷工艺为：板坯加热温度为1120～1220℃；在奥氏体再结晶区完成第一阶段控制轧制，单道次变形率在15～30％，其终止轧制温度为960～1080℃；在奥氏体未再结晶区完成第二阶段的控制轧制，其终止轧制温度控制在770～830℃范围；然后以10～30℃/s的速度冷却，冷却终止温度为450～580℃。金相组织为针状铁素体型组织形态。
本发明内容的构成要点立足于以下认识：Nb提高材料的再结晶温度，扩大未再结晶区，使铁素体晶粒细化，提高材料的强度和韧性。Mo影响CCT曲线，可以实现在较宽的冷速区间内形成针状铁素体型组织。采用Nb-Mo微合金化针状铁素体型管线钢不但强度高，而且低温冲击韧性良好，屈强比也显著下降。采用Ni-Cr-Cu复合添加，三种元素均能提高钢的可淬性和淬透性，通过固溶强化和晶粒细化提高强度，同时还可改善钢板的低温韧性和屈强比。
采用该控轧控冷工艺的依据是：通过控制板坯加热温度，有效抑制原始奥氏体晶粒长大，同时强化高温区的奥氏体变形，充分细化奥氏体晶粒，再通过在奥氏体未再结晶区的累积形变，增加相变的形核点，最终可细化相变组织，最后通过快速冷却及适度的终冷温度，得到细化的针状铁素体型组织。
本发明的优点在于，所述的X80热轧钢板强度高、韧性好、屈强比低，其屈服强度在555MPa以上，抗拉强度在650MPa以上，屈强比在0.90以下。-20℃的夏比冲击功在400J以上，夏比冲击剪切面积大于95％，夏比冲击韧脆转变温度在-60℃以下。-15℃的落锤冲击剪切面积大于90％，落锤冲击韧脆转变温度在-40℃以下。具有非常好的强韧性搭配，大幅度提高了管道的使用安全性。
具体实施方式
实施例1
根据本发明韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板及其生产方法。在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2850mm的连铸坯，在4300mm宽厚板生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，TMCP工艺如表2所示，强度和屈强比性能如表3所示，韧性性能如表4所示，金相组织如图1所示。
表1 实施例1的化学成分(重量，％)
| C | Si | Mn | P | S | Alt | N | Nb+Mo | Ni+Cr+Cu |
| 0.043 | 0.20 | 1.72 | 0.009 | 0.002 | 0.040 | 0.004 | ≤0.30 | ≤0.90 |
表2 TMCP工艺制度
| 样号 | 试样厚度 | 加热温度，℃ | 粗轧终轧，℃ | 粗轧单道次变形率 | 终冷温度，℃ | 冷却速度，℃/s |
| 1 | 22 | <1200 | 1040 | >15％ | 450～550 | >15 |
| 2 | 22 | <1200 | 1020 | >15％ | 480～550 | >18 |
| 3 | 22 | <1200 | 1030 | >15％ | 460～550 | >15 |
表3 强度和屈强比性能
表4 系列温度下韧性性能
实施例2
根据本发明韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板及其生产方法。在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2850mm的连铸坯，在4300mm宽厚板生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，TMCP工艺如表2所示，强度和屈强比性能如表3所示，韧性性能如表4所示，金相组织如图1所示。
表1 实施例2的化学成分(重量，％)
| C | Si | Mn | P | S | Alt | N | Nb+Mo | Ni+Cr+Cu |
| 0.048 | 0.18 | 1.75 | 0.009 | 0.002 | 0.036 | 0.0036 | ≤0.30 | ≤0.90 |
表2 TMCP工艺制度
| 样号 | 试样厚度 | 加热温度，℃ | 粗轧终轧，℃ | 粗轧单道次变形率 | 终冷温度，℃ | 冷却速度，℃/s |
| 1 | 22 | <1200 | 1040 | >15％ | 480～550 | >15 |
| 2 | 22 | <1200 | 1030 | >15％ | 500～580 | >18 |
| 3 | 22 | <1200 | 1010 | >15％ | 505～580 | >18 |
表3 强度和屈强比性能
表4 系列温度下韧性性能
实施例3
根据本发明韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板及其生产方法。在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2850mm的连铸坯，在4300mm宽厚板生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，TMCP工艺如表2所示，强度和屈强比性能如表3所示，韧性性能如表4所示，金相组织如图1所示。
表1 实施例3的化学成分(重量，％)
| C | Si | Mn | P | S | Alt | N | Nb+Mo | Ni+Cr+Cu |
| 0.050 | 0.15 | 1.70 | 0.009 | 0.002 | 0.035 | 0.004 | ≤0.30 | ≤0.90 |
表2 TMCP工艺制度
| 样号 | 试样厚度 | 加热温度，℃ | 粗轧终轧，℃ | 粗轧单道次变形率 | 终冷温度，℃ | 冷却速度，℃/s |
| 1 | 22 | <1200 | 1030 | >15％ | 500～580 | >18 |
| 2 | 22 | <1200 | 1020 | >15％ | 505～580 | >20 |
| 3 | 22 | <1200 | 1020 | >15％ | 505～580 | >20 |
表3 强度和屈强比性能
表4 系列温度下韧性性能
Claims (2)
1、一种韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板，其特征在于，板坯化学成分为：C：0.02～0.08％，Si：0.01～0.35％，Mn：1.40～1.85％，P：≤0.015％，S：≤0.004％，Alt：0.01～0.06％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，Ti：0.008～0.02％，Nb：0.03～0.11％，Mo：0.01～0.35％，Ni、Cr、Cu复合添加，且Ni+Cr+Cu≤0.90％，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。
2、一种生产权利要求1所述的韧性优良的高强度低屈强比X80热轧钢板的方法，其特征在于，控轧控冷工艺为：板坯加热温度为1120～1220℃；在奥氏体再结晶区完成第一阶段控制轧制，单道次压下率在15～30％，其终止轧制温度为960-1080℃；在奥氏体未再结晶区完成第二阶段的控制轧制，其终止轧制温度控制在770～830℃范围；然后以10～30℃/s的速度冷却，冷却终止温度为450～580℃。
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