CN101994059B

CN101994059B - 一种厚壁x70管线钢卷板及其生产方法

Info

Publication number: CN101994059B
Application number: CN 200910013129
Authority: CN
Inventors: 沙庆云; 乔立峰; 黄国建; 关菊
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2029-08-10
Also published as: CN101994059A

Abstract

本发明提供一种低成本生产厚壁X70管线钢卷板的方法，该方法采用中薄板坯连铸连轧生产工艺，板坯厚度130～170mm，装炉温度≥800℃，加热温度为1100～1150℃，经3～5道次粗轧后，进行待温，当中间坯表面温度低于950℃时进入精轧机轧制，精轧出口温度控制在820～790℃。层流冷却采取先快冷后慢冷的冷却制度，之后卷取、空冷。本发明钢种成分设计合理，不添加V，成本低；生产工艺简单，采用热装入炉、低温加热、控制轧制和轧后分段冷却，不仅节省能源消耗，缩短生产周期，提高生产效率，能达到降低生产成本的目的，而且能获得以细小的针状铁素体为主的多相组织，从而保证了厚规格的力学性能。

Description

一种厚壁X70管线钢卷板及其生产方法

技术领域

本发明属于微合金高强度管线钢和中薄板坯连铸连轧短流程生产技术领域，尤其涉及一种13～20mm的厚壁X70管线钢卷板及其生产方法。

背景技术

为降低石油和天然气管线输送的成本，长距离管道输送的压力和管径不断增加。为确保管道输送的稳定性和安全性，长距离、高压输送管线通常采用厚壁管。如我国2001年的“西气东输”管线工程采用的是14.6mm厚的X70热轧卷板，2007年的“川气东送”管线工程则采用17.5mm厚的X70热轧卷板。目前X70是全世界输气管线的主导管线钢级，且其卷板的厚度也逐渐增加到13～20mm。如。因此厚规格高强度管线钢今后具有良好的市场前景。

生产厚规格X70管线钢的主要难点在于保证管线钢的低温韧性，其主要原因是板厚中心部位与板厚其它部位的组织差异所致。经检索发现公开号为CN101348881A(申请日20080904)，名为“一种低成本高性能X70管线钢及其生产方法”的专利，其内容涉及利用薄板坯连铸连轧方法低成本生产X70热轧卷板的方法。该专利有如下特点：①采用只能生产厚度小于12mm的X70卷板的70～90mm厚的薄板坯，；②未添加钼和镍，通过超细晶的方法达到X70的强度和韧性，但屈强比容易偏高甚至无法保证；③该钢未添加Ti，在温度高达1230℃的再加热过程中和焊接过程中无法有效抑制奥氏体晶粒的粗化。

公开号为CN1746326A(申请日20040910)，名为“具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法”的专利，其内容涉及17.5mm厚X70管线钢卷板的制造方法。该专利解决低温韧性的方法是通过成分和工艺优化，特别是轧后大于5°/s的冷却速度和480～580℃的卷取温度获得超低碳针状铁素体组织。该专利有如下特点：①各种合金添加齐全；②连铸板坯需下线清理；③板坯的再加热温度高达1160～1220℃。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术所存在的问题，提供一种采用中薄板坯连铸连轧工艺低成本生产13～20mm的厚壁X70管线钢热轧卷板及其生产方法。

本发明是这样实现的：该低成本厚壁X70管线钢卷板的化学成分质量百分比为：C 0.04％～0.06％，Si 0.10％～0.20％，Mn 1.58％～1.68％，P≤0.015％，S≤0.003％，Nb 0.06％～0.08％，Ti 0.006％～0.018％，Mo0.05％～0.30％，Ni≤0.20％，Cu≤0.25％，Al_soul≤0.050％，N≤0.0060％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明的特点之一是根据薄板坯连铸连轧的物理冶金特点和X70成品厚度来优化化学成分。

C：碳能在钢中起到明显的固溶强化作用，但不利于钢的韧性和焊接性能。为避免过高的碳含量在厚规格X70生产时产生的较多的低温相变组织而对不利于韧性，随着厚度的增加，碳的含量逐渐降低。

Mn：锰能在钢中起到较强的固溶强化作用和细晶强化作用。随着X70厚度的增加，适当增加Mn含量以弥补C含量降低引起的强度损失。但Mn含量也不易过高，因为Mn在钢中容易产生偏析，从而不利于最终组织的均匀性和低温韧性。

Mo：钼能显著提高钢的淬透性，尤其是能抑制多边形铁素体的形成，从而促进了较低冷速条件下针状铁素体的形成。由于在13～20mm规格范围内，随着厚度的增加精轧阶段(未再结晶轧制)变形对细化最终组织的作用逐渐降低，因此逐渐增加Mo含量。这种根据最终产品厚度和工艺来适当增减贵重元素Mo的添加，在保证力学性能的前提下节约了成本。

Cr和Ni：铬和镍都能显著地提高钢的淬透性，稳定奥氏体，抑制多边形铁素体的作用。如上所述，由于精轧对不同厚度的X70组织细化作用不同，根据最终厚度适当增减的Cr和Ni的添加。

Nb和Ti：铌和钛是现代高强度微合金钢中最主要的微合金添加元素。铌可以抑制再加热过程奥氏体晶粒的长大、提高再结晶温度和延迟再结晶，固溶的Nb还可以降低相变温度、促进针状铁素体的形成。钛在钢中易与氮结合形成TiN，除了抑制再加热过程奥氏体的长大外，还显著地改善焊接过程热影响区的性能。总之，铌和钛在钢中均有显著的细化晶粒作用。

V：尽管在很多高钢级管线钢中都添加的V，本试验并未添加V。这是因为厚规格X70管线钢主要是通过细晶强化和位错强化来实现其高强度和高韧性的。在X70生产过程中的卷取温度低于560℃，这种较低的卷取温度保证了在厚规格X70中得到较多的针状铁素体，针状铁素体细小的组织和内含的高密度位错保证了最终的力学性能。但是这种低卷取温度也同时抑制了V在钢中的析出。因此，本发明未添加钒。

本发明低成本厚壁X70管线钢卷板的生产方法采用中薄板坯连铸连轧生产工艺，板坯厚度130～170mm，装炉温度≥800℃，加热温度为1100～1150℃，经3～5道次粗轧后进行待温。当中间坯表面温度低于950℃时进入精轧机轧制，精轧出口温度控制在820～790℃。层流冷却采取先快冷后慢冷的冷却制度，之后卷取、空冷。

本发明管线钢卷板的生产方法所述的层流冷却制度为：先以15～25℃/s的冷却速度冷却至600～700℃，再以5～10℃/s的冷却速度冷却至500～550℃；所述粗轧的中间坯厚度为55～60mm。

本发明生产低成本厚规格X70管线钢卷板的依据是：130～170mm铸坯在控制轧制和控制冷却之前，通过加设保温罩的手段，使铸坯进入加热炉时的温度在800℃以上，这种装炉方式与铸坯冷却到室温后，再重新加热到一定温度相比，节约了大量的能源。由于采取了上述热装入炉的方式，微合金化元素处于过饱和状态，因此再加热温度无需象冷装入炉那样加热到1150～1200℃的高温，只要加热到1100～1150℃即可。这种相对较低的加热温度不仅仍然保持微合金化元素的固溶，而且可抑制高温加热时奥氏体晶粒的长大，从而对细化最终的组织和提高低温韧性产生积极影响。同时，这种低温加热将进一步减少能源消耗，降低生产成本。加热炉出炉温度的降低，也使得粗轧结束后的温度降低，这将在精轧入口温度一定的情况下，减少中间坯待温时间。中间坯待温时间减少，意味着每个卷板的总轧制时间减少，即单位时间产能增加，因此有利于生产成本的降低。在轧后的层流冷却，采取分段冷却的方式，即先以较快(15～25℃/s)的冷却速度冷却，再已较慢(5～10℃/s)的冷却速度冷却的方式。这种冷却方式有利于获得以针状铁素体为主，含有少量多边形铁素体和M/A组成物的多相组织。而这种多相组织是保证管线钢低温韧性(DWTT性能)所必须的。综上所述，本发明一方面降低了生产成本，另一方面又保证了管线钢包括强度和低温韧性在内的力学性能要求。

本发明钢种成分设计合理，不添加V，成本低；生产工艺简单，采用热装入炉、低温加热、控制轧制和轧后分段冷却，不仅节省能源消耗，缩短生产周期，提高生产效率，能达到降低生产成本的目的，而且能获得以细小的针状铁素体为主的多相组织，从而保证了厚规格的力学性能。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。

本发明实施例以厚度170mm的中薄板坯为例，通过热装、粗轧、待温、精轧、层流冷却、卷取等工艺生产13.7、14.3和17.5mm规格X70管线钢卷板。本发明实施例的化学成分见表1，其主要工艺参数见表2，最终的力学性能见表3。

表1本发明实施例的化学成分(wt％)

实施例	规格 mm	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti	Mo	Ni	Cu	Als	N
														1	17.5	0.048	0.20	1.65	0.012	0.0026	0.07	0.01	0.23	0.17	0.23	0.030	0.0020
2	14.3	0.065	0.15	1.62	0.012	0.0012	0.048	0.014	0.08	0.14		0.038	0.0028
														3	13.7	0.067	0.16	1.61	0.010	0.0016	0.049	0.016	0.09	0.12		0.040	0.0033

表2本发明实施例的主要工艺参数

实施例	入炉温度℃	再加热温度℃	精轧出口温度℃	层流冷却快冷冷速℃/s	层流冷却慢冷冷速℃/s	卷取温度
							1	815	1143	792	15	6	502
2	809	1129	797	17	8	520
							3	812	1149	804	19	9	534

表3本发明实施例的力学性能

Claims

1.一种低成本厚壁X70管线钢卷板，其特征在于所述卷板的化学成分质量百分比为：C 0.04%～0.08%，Si 0.10%～0.20%，Mn 1.58%～1.68%，P≤0.015%，S≤0.003%，Nb 0.04%～0.08%，Ti 0.006%～0.018%，Mo 0.05%～0.30%，Ni≤0.20%，Cu≤0.25%，Al_soul≤0.050%，N≤0.0060%，余量为铁和不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述低成本厚壁X70管线钢卷板的生产方法，其特征在于采用中薄板坯连铸连轧生产工艺，板坯厚度130～170mm，装炉温度≥800℃，加热温度为1100～1150℃，经3～5道次粗轧后待温；中间坯厚度为55～60mm，当中间坯表面温度低于950℃时进入精轧机轧制，精轧出口温度控制在820～790℃，层流冷却采取先快冷后慢冷的冷却制度，之后卷取、空冷；所述的层流冷却制度为：先以15～25℃/s的冷却速度冷却至600～700℃，再以5～10℃/s的冷却速度冷却至500～550℃。