CN101624688A - 韧性优良的大壁厚x70站场用钢及其生产方法 - Google Patents

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李少坡
姜中行
麻庆申
王文军
李家鼎
查春和
丁文华
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Abstract

一种韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法，属于低碳结构钢生产技术领域。板坯化学成分为C：0.03～0.09％，Si：0.01～0.30％，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：0.03～0.10％，Mo：0.01～0.30％，还含有Cu：0.00～0.30％、Ni：0.00～0.30％、Cr：0.00～0.30％中选择的1～3种，余量为Fe和不可避免杂质元素。板坯加热温度为1140～1240℃；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10～30％，其终止轧制温度为1000－1080℃；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440～580℃。优点在于，该钢板具有较高的强度和优良的低温韧性。

Description

韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法
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大壁厚X70站场用钢及其生产方法，适用于油气管道站场工程用热轧平板的生产。
背景技术
站场用钢主要是用于管道中继站工程，在地面上裸露使用，对于温度相关的韧性要求比较严格，比如西气东输二线26.2mmX70站场用钢，低温夏比冲击韧性要求-40℃，低温落锤冲击韧性要求-35℃，低温韧性要求比较高，而且钢板壁厚比较厚，所以开发难度非常大，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，同样给管道站场的安全带来巨大隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法，有效地解决了大壁厚站场用钢强韧性的控制问题，使得强度指标和低温韧性指标同时满足标准要求，降低了生产厂家的经济损失，提高了管道站场的安全性，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：0.03～0.09％，Si：0.01～0.30％，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：0.03～0.10％，Mo：0.01～0.30％，还含有Cu：0.00～0.30％、Ni：0.00～0.30％、Cr：0.00～0.30％中选择的1～3种，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1140～1240℃；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10～30％，其终止轧制温度为1000～1080℃；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440～580℃。
所述钢的金相组织为均匀细小的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显著影响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，改善大壁厚钢板厚度方向的组织均匀性，提高钢板的低温韧性。
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，得到均匀细化的针状铁素体型组织。
本发明的优点在于，所述的大壁厚X70站场用钢具有较高的强度和优良的低温韧性，其屈服强度在530MPa以上，抗拉强度在610MPa以上，屈强比在0.89以下。-40℃的夏比冲击功在330J以上，夏比冲击剪切面积大于90％，夏比冲击韧脆转变温度在-60℃以下。-35℃的落锤冲击剪切面积大于70％。具有非常好的强韧性搭配，大幅度提高了管道站场的安全性。
具体实施方式
实施例1
根据本发明韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法，在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2740mm的连铸坯，在4300mm生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，工艺制度如表2所示，强度性能如表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
  0.061   0.19   1.56   0.007   0.0015   0.043   0.004   0.03   0.30   0.30  -   -
表2工艺制度
  样号   厚度mm   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   26.2   ＜1230   1050   ＞15％   450～540   ＞16
  2   26.2   ＜1220   1010   ＞10％   460～550   ＞12
  3   26.2   ＜1240   1030   ＞14％   480～560   ＞18
表3强度性能
Figure G2009100911827D00021
表4韧性性能
实施例2
根据本发明韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法。在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2740mm的连铸坯，在4300mm生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，工艺制度如表2所示，强度性能如表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
  0.064   0.19   1.60   0.007   0.0022   0.045   0.004   0.045   0.18   0.10   0.30   -
表2工艺制度
  样号   厚度mm   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   26.2   ＜1230   1030   ＞12％   480～550   ＞13
  2   26.2   ＜1240   1040   ＞15％   500～580   ＞15
  3   26.2   ＜1240   1010   ＞10％   460～560   ＞18
表3强度性能
Figure G2009100911827D00031
表4韧性性能
Figure G2009100911827D00032
实施例3
根据本发明韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法。在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2740mm的连铸坯，在4300mm生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，工艺制度如表2所示，强度性能如表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
  0.044   0.19   1.61   0.007   0.0014   0.031   0.004   0.065   0.14   0.10  -   0.30
表2工艺制度
  样号   厚度mm   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   26.2   ＜1230   1030   ＞12％   450～580   ＞15
  2   26.2   ＜1240   1030   ＞10％   485～580   ＞20
  3   26.2   ＜1240   1040   ＞13％   505～580   ＞18
表3强度性能
表4韧性性能
实施例4
根据本发明韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法。在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2740mm的连铸坯，在4300mm生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，工艺制度如表2所示，强度性能如表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4的化学成分(重量，％)
  C   Si   Mn   P   S   Alt   N   Nb   Mo   Ni   Cr   Cu
  0.030   0.22   1.70   0.007   0.0016   0.035   0.004   0.10   0.01   0.15   0.15   0.15
表2工艺制度
  样号   厚度mm   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   26.2   ＜1220   1030   ＞14％   480～550   ＞15
  2   26.2   ＜1220   1020   ＞12％   500～580   ＞15
  3   26.2   ＜1210   1000   ＞11％   460～560   ＞20
表3强度性能
Figure G2009100911827D00051
表4韧性性能
Figure G2009100911827D00052
实施例5
根据本发明韧性优良的大壁厚X70站场用钢及其生产方法。在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm×2740mm的连铸坯，在4300mm生产线上进行轧制。化学成分如表1所示，工艺制度如表2所示，强度性能如表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5的化学成分(重量，％)
  C   Si   Mn   P   S   Alt   N   Nb   Mo   Ni   Cr   Cu
  0.080   0.18   1.53   0.007   0.0015   0.030   0.004   0.066   0.20   -   -   0.25
表2工艺制度
  样号   厚度mm   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   26.2   ＜1230   1030   ＞13％   480～520   ＞15
  2   26.2   ＜1230   1025   ＞13％   480～530   ＞15
  3   26.2   ＜1230   1033   ＞15％   480～515   ＞18
表3强度性能
表4韧性性能
Figure G2009100911827D00062

Claims (3)

1、一种韧性优良的大壁厚X70站场用钢，其特征在于，板坯化学成分为：C：0.03～0.09％，Si：0.01～0.30％，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：0.03～0.10％，Mo：0.01～0.30％，还含有Cu：0.00～0.30％、Ni：0.00～0.30％、Cr：0.00～0.30％中选择的1～3种，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所述的韧性优良的大壁厚X70站场用钢的方法，其特征在于，控轧控冷工艺为：板坯加热温度为1140～1240℃；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10～30％，其终止轧制温度为1000-1080℃；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440～580℃。
3、如权利要求1所述的韧性优良的大壁厚X70站场用钢，其特征在于：所述钢的金相组织为均匀细小的针状铁素体型组织形态。
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