CN102586673A - 一种提高x70管线钢dwtt指标的方法 - Google Patents

一种提高x70管线钢dwtt指标的方法 Download PDF

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吾塔
张建新
宋维兆
王新成
张爱梅
丘双全
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Abstract

本发明提供的一种提高X70管线钢DWTT指标的方法，分步实施；铁水预处理,铁水[S]含量小于0.002%，转炉出钢时[N]的含量小于0.0015%；其转炉吹炼时严禁补吹，转炉出钢温度为1620-1670℃，[C]含量小于0.025%，[P]含量小于0.006%；其LF精炼的终渣Al2O3的含量为29-31%；钢水[C]含量控制在0.025-0.05%，[N]含量小于0.005%；金相检测钢的非金属夹杂含量A类小于0.5级，B类小于1.0级；其RH真空精炼，使钢水的氢含量小于1.5ppm；其板坯连铸及偏析控制：连铸时钢水[N]增量小于0.0008%；为了控制钢材硫化物和锰偏析，成品钢水[S]含量小于0.003%，[N]含量小于0.005%，[Mn]含量≤1.65%；板坯连铸全程使用动态轻压，压下量3-5mm及调控制轧制冷却等。经成品钢检测钢卷厚度为15.9mm时，DWTT指标的抗拉强度达640Mpa，屈服强度达580Mpa。

Description

一种提高X70管线钢DWTT指标的方法
技术领域
本发明涉及X70钢级的管线钢，该方法在原有设备的基础上，优化其成分设计和控轧，使其DWTT指标得到提升，生产出高韧性、厚规格的管线钢。
背景技术
随着石油、天然气工业的发展，管线钢的需求量日益增大，其开采区一般在偏远地区，环境比较恶劣，运输到工业发达地区距离长，地貌结构复杂，服役条件日益恶化，如：石油出产地西伯利亚和阿拉斯加地处严寒地区，对材料的低温韧性提出较高的要求，同时为减少管道工程的造价，长距离管线向高压、大口径发展，这样采用高钢级管线钢更经济、合理，以上两个原因决定管线钢朝着厚规格、高钢级且具有良好的低温韧性方向发展。
低温韧性是材料能否安全服役的一个重要指标，一般钢种采用夏比冲击试验（CVN）来衡量低温韧性，对于高钢级管线钢CVN指标与塑性裂纹扩展能力的相关性已不明显，V型缺口落锤撕裂试验（DWTT）作为标准压制缺口作为的改进试验方法用于高韧性管线钢时能更好评价试样对塑性裂纹扩展的阻力（因为在DWTT中，裂纹扩展路径比CVN长）。
本发明是将新型的厚规格X70管线钢的成分重新设计，经控制轧制和控制冷却，适当可放宽轧钢的温度工艺参数，使的该钢获得更优良的强度和韧性。
发明内容
本发明的目的在于：提供的高韧性管线钢的生产方法，既科学又合理，使钢材品质得到提升，有重要的生产实用价值。
 本发明的目的是这样实现的：一种提高X70管线钢DWTT指标的方法，分步实施；
其1铁水预处理：经处理的铁水[S]含量小于0.002%，转炉出钢时 [N]的含量小于0.0015%；
其2转炉吹炼：严禁补吹；其供氧压力为0.8-0.85MPa,流量32000-33000m3/h，强度0.4-0.6Nm3/t·min，吹氧时间14min；底吹氩搅拌供气强度为0.05-0.08Nm3/t.min，压力1.0-1.2Mpa；转炉出钢温度为1620-1670℃，此时[C]含量小于0.025%，[P]含量小于0.006%；
其3LF精炼：添加AL-Ca精炼剂，每吨钢水加入1.5Kg，有钢包底吹氩弱搅拌，时间为15-20分钟；精炼的终渣Al2O3 的含量为29-31%；钢水[C]含量控制在0.025-0.05% ，[N]含量小于0.005%；金相检测钢的非金属夹杂含量A类小于0.5级，B类小于1.0级；
其4RH真空精炼：真空循环处理的最低真空度为300Pa，时间15分钟，使钢水的氢含量小于1.5ppm；
其5板坯连铸及偏析控制：连铸时钢水[N]增量小于0.0008%；中间包钢水温度控制在1540℃；为了控制钢材硫化物和锰偏析，成品钢水[S]含量小于0.003%，[N]含量小于0.005% ，[Mn]含量≤1.65%；板坯连铸全程使用动态轻压，压下量为3-5mm；
其6控制轧制及冷却：
为保证Nb、V合金的固溶，炉膛温度设定在1220℃±30℃，板坯在均热时保温在30-40分钟，板坯从加热炉出炉温度在1160-1220℃；控制奥氏体未结晶区的温度：入精轧中间坯温度在900-1000℃，入精轧中间坯厚度≥50mm，终轧温度在820-860℃；卷曲温度为520-560℃，前段采用急冷方式，冷却速度在控制在20℃±2℃。
所述的方法，成品钢水即钢水凝固前的元素含量的控制还包括：[C] 0.03-0.05%、[Si] 0.02-0.028% 、 [Nb]0.07-0.078% 、[Mo]0.015-0.02% 、[Ca] 0.003-0.004%，[P]小于0.015%；连铸板坯硫印检测中心偏析：C类小于0.5级；金相检测钢材非金属夹杂含量A类小于0.5级，B类小于1.0级，C类为0级，D类小于0.5级。
所述的方法，选用的AL-Ca精炼剂为行业的专用产品。
所述的方法，经检测，成品钢的钢卷厚度为15.9mm 时，DWTT指标的抗拉强度为590Mpa-640Mpa，屈服强度520-580Mpa；其屈强比：0.85-0.9，－20℃冲击功250-320J，－25℃DWTT韧性在90-100％。
本发明提供的高韧性管线钢，采用低碳、高锰，并加入微量的Nb、V、Ti并采用Mo、Cr进行强化（C-Mn-Nb-V-Mo-Cr的成分体系）和提高组织中的针状铁素体含量比例并含有少量的贝氏体，使M/A组织弥散分布在铁素体基体上，起到提高强度并能得到较好的低温韧性。
本方法采用的成分设计，充分利用了现有轧机设备，实现了未结晶区小压缩比轧制并能得到优异的低温韧性指标(DWTT)；采用该成分设计对轧钢温度的设计窗口可适当放大，拓展了1750mm轧机在管线钢生产的极限厚度规格；彰显技术进步。
 
具体实施方式
本发明对照实施例作进一步说明。
本发明方法包括铁水预处理→转炉吹炼→LF精炼→RH精炼→板坯连铸、清理、再加热→控制轧制与冷却→成品检验；
本发明方法的操作：
一、     非金属夹杂的去除及钢水氮元素和钢材偏析控制
其中非金属夹杂的去除及氮元素的控制:
①铁水预处理后的[S]含量小于0.002%；转炉出钢时 [N]的含量小于0.0015%，
②转炉吹炼时，严禁补吹，防止钢水增氮，其控制参数为供氧压力0.85MPa,流量32000m3/h，强度为0.5Nm3/t·min，吹氧时间14min；底吹氩搅拌供气强度为0.05Nm3/t.min，压力为1.2Mpa；转炉出钢温度为1670℃，此时[C]含量小于0.025%，[P]含量小于0.006%；
③LF精炼及造渣、脱硫，需添加AL-Ca精炼剂，再有钢包底吹氩弱搅拌，控制时间为15分钟；精炼的终渣Al2O3 的含量为29%；钢水[N]含量小于0.0050%，钢中A、B类非金属夹杂小于1.0级。
④RH真空精炼处理，对经LF处理的钢水进行真空循环处理，降低钢水中的氢，钢水氢含量小于1.5PPm，其最低真空度300Pa，使钢水中的氢，钢水氢含量小于1.5PPm；
⑤连铸保护浇铸，大包长水口采用密封圈+氩封保护；连铸时钢水[N]增量小于0.0008%。
其中钢材偏析控制:
①连铸控制中间包钢水温度，适宜的连铸温度为1540℃；
②为减少铸坯的硫化物偏析，成品钢材[S]含量小于0.0030%，[N]含量小于0.0050%；为防止锰偏析，钢中的[Mn]含量≤1.65%。
二、控制轧制和冷却
①为保证Nb、V等合金的固溶，充分发挥合金的轧后析出、固溶、细晶等强化效果，加热均热段保证炉膛温度在1220℃±30℃，且保证均热时间在30分钟以上以保证板坯的出钢温度在1160℃以上。
②增加第二阶段轧制的总压缩比，中间坯厚尽量大，考虑1750mm轧机的设计能力，中间坯厚度≥48mm。
③控制奥氏体未再结晶区的温度控制，保证进精轧温度1010℃以下，终轧温度840℃，卷曲温度540℃
④为细化晶粒和增加组织中的针状铁素体含量比例及少量的贝氏体，并使M/A组织弥散分布在铁素体基体上，轧后采用快速前段冷却。
本发明的管线钢的成分设计：
（1）采用高韧性厚规格管线钢的成分设计见表1。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（2）采用控轧控冷参数设计见表2。
Figure 825985DEST_PATH_IMAGE002
上述的表1和表2为低碳铌Mo-Cr系X70的批量生产的成分和轧制控制结果。
本发明的线钢的拉伸性能冲击功及DWTT指标：成品钢的抗拉强度在640Mpa，屈服强度在580Mpa，屈强比： 0.9，－20℃冲击功320J，－25℃DWTT韧性指标在100％。（其取样方向与轧制方向成45℃角）

Claims (4)

1.一种提高X70管线钢DWTT指标的方法，其特征在于：分步实施；
其1铁水预处理：经处理的铁水[S]含量小于0.002%，转炉出钢时 [N]的含量小于0.0015%；
其2转炉吹炼：严禁补吹；其供氧压力为0.8-0.85MPa,流量32000-33000m3/h，强度0.4-0.6Nm3/t·min，吹氧时间14min；底吹氩搅拌供气强度为0.05-0.08Nm3/t.min，压力1.0-1.2Mpa；转炉出钢温度为1620-1670℃，此时[C]含量小于0.025%，[P]含量小于0.006%；
其3LF精炼：添加AL-Ca精炼剂，每吨钢水加入1.5Kg，有钢包底吹氩弱搅拌，时间为15-20分钟；精炼的终渣Al2O3 的含量为29-31%；钢水[C]含量控制在0.025-0.05% ，[N]含量小于0.005%；金相检测钢的非金属夹杂含量A类小于0.5级，B类小于1.0级；
其4RH真空精炼：真空循环处理的最低真空度为300Pa，时间15分钟，使钢水的氢含量小于1.5ppm；
其5板坯连铸及偏析控制：连铸时钢水[N]增量小于0.0008%；中间包钢水温度控制在1540℃；为了控制钢材硫化物和锰偏析，成品钢水[S]含量小于0.003%，[N]含量小于0.005% ，[Mn]含量≤1.65%；板坯连铸全程使用动态轻压，压下量为3-5mm；
其6控制轧制及冷却：
为保证Nb、V合金的固溶，炉膛温度设定在1220℃±30℃，板坯在均热时保温在30-40分钟，板坯从加热炉出炉温度在1160-1220℃；控制奥氏体未结晶区的温度：入精轧中间坯温度在900-1000℃，入精轧中间坯厚度≥50mm，终轧温度在820-860℃；卷曲温度为520-560℃，前段采用急冷方式，冷却速度在控制在20℃±2℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：成品钢水即钢水凝固前的元素含量的控制还包括：[C] 0.03-0.05%、[Si] 0.02-0.028% 、 [Nb]0.07-0.078% 、[Mo]0.015-0.02% 、[Ca] 0.003-0.004%，[P]小于0.015%；连铸板坯硫印检测中心偏析：C类小于0.5级；金相检测：钢材非金属夹杂含量A类小于0.5级，B类小于1.0级，C类为0级，D类小于0.5级。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：选用的AL-Ca精炼剂为炼钢行业的专用产品。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：经检测，成品钢的钢卷厚度为15.9mm 时，DWTT指标的抗拉强度为590Mpa-640Mpa，屈服强度520-580Mpa；其屈强比：0.85-0.9，－20℃冲击功250-320J，－25℃DWTT韧性在90-100％。
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