CN103215527A - 一种高强度高韧性x100管线钢热轧卷板及其生产方法 - Google Patents

一种高强度高韧性x100管线钢热轧卷板及其生产方法 Download PDF

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王莹
张建平
朱涛
王炜
李忠义
饶天荣
赵勇
王海波
金宝安
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Maanshan Iron and Steel Co Ltd
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Magang Group Holding Co Ltd
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板及其生产方法，其化学成分质量百分含量为：C0.03%～0.07%、Si0.1%～0.2%、Mn1.8%～2.0%、P≤0.012%、S≤0.0080%、N≤0.0060%、Nb0.04%～0.09%、Mo0.20%～0.40%、Ti0.01%～0.02%、Cr0.2%～0.5%、Ni0.25%～0.6%、Cu0.2%～0.5%，余量为铁和不可避免的杂质元素；在不需要加Mg元素进行氧化物冶金的基础上，调整合金成分，减少微合金元素含量以降低制造成本；通过相应的控制轧制和控制冷却工艺，生产出性能优良的X100管线钢产品。

Description

一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁制造技术领域，更具体的说是涉及一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板及其生产方法。
背景技术
随着经济发展的对能源的需求量不断加大，为提高管道输送效率、减少投资和运营经费，长距离输送管线正在向高压、大口径发展，这就要求管线钢具有更高的强度、韧性、更好焊接性和抗腐蚀性等。而随着冶金技术的进步和微合金化管线钢的发展，生产具有高强度、高韧性、良好的焊接性和抗腐蚀性的管线钢已成为现实。国内外应用中的管线钢级已从X60发展到X70、X80，为进一步降低管线建设成本，高钢级管线钢的应用已成为发展的必然趋势，这就促进了管线钢向更高钢级如X100等级别发展。而X100管线钢由于其高强度（抗拉760MPa，屈服690MPa），高韧性（-20℃冲击功>200J），具有相当高的生产难度。
目前公开的X100管线钢成分设计有两种思路：一种思路是采用氧化物冶金技术，加入少量Mg以改善焊接性能，在美国专利US 20030217795，日本专利JP 2001113374，欧洲专利EP1020539，欧洲专利EP1354973中，尽管各自的合金系和合金含量不同但均采用了这种成分设计方法，这种方法对性能提高有利，但加大了成本和生产的复杂性。
另一种思路是采用以C、Mn、Nb为主合金化的方式，添加少量V、Ti、B等合金元素。国内专利“超高强度X100管线钢及其热轧板制造方法（专利号：CN200510111857.1A）”、“一种高强度X100管线钢热轧平板及其生产方法（专利号：200810012150.9）”、一种炉卷轧机生产的高强度X100管线钢及其生产工艺（专利号：200810234506.3）”均属于这种成分设计思路。其中专利CN200510111857.1的微合金元素为Nb、V、Ti还添加有Mo、B等，其合金元素的种类较多且合金量比较大如Ni≤1.5、Cr≤1.0 ；专利200810234506.3添加微合金元素为Nb、V、Ti，虽然不含B但合金元素总量也整体偏高，提升了生产成本，同时也提高了碳当量，对焊接性不利。
在X100管线钢的生产工艺上一般采用TMCP工艺，专利号为“200510111857”的专利由于合金元素较多，非再结晶区开轧温度和终轧温度较低，造成轧制抗力和矫直抗力大大提高，对生产设备要求较高，加大了常规轧制生产的难度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板及其生产方法，在不需要加Mg元素进行氧化物冶金的基础上，调整合金成分，减少微合金元素含量以降低制造成本；通过相应的控制轧制和控制冷却工艺，生产出性能优良的X100管线钢产品。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其化学成分质量百分含量为：C0.03%～0.07%、Si0.1%～0.2%、Mn1.8%～2.0%、P≤0.012%、S≤0.0080%、N≤0.0060%、Nb0.04%～0.09%、Mo0.20%～0.40%、Ti0.01%～0.02%、Cr0.2%～0.5%、Ni0.25%～0.6%、Cu0.2%～0.5%，余量为铁和不可避免的杂质元素；进一步的，其成分还含有Als0.015%～0.02%。
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法，其热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1150℃～1250℃；
B、再结晶区轧制温度1000℃～1150℃；
C、未再结晶区轧制温度980℃～860℃；
D、终轧温度750℃～850℃；
E、终冷温度300℃～500℃，冷却速度10℃/s～40℃/s。
本本发明高强度高韧性X100管线钢热轧卷板在不需要加Mg元素进行氧化物冶金的基础上，调整合金成分，减少微合金元素含量以降低制造成本；通过相应的控制轧制和控制冷却工艺，生产出性能优良的X100管线钢产品，其强度、韧性、低屈强比等指标均符合技术要求，同时具有良好的焊接性能。
附图说明：
图1是实施例1制备的高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的金相组织照片。
具体实施方式
实施例1
高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其成化学成分及含量见表1，
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法， 热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1200℃；
B、再结晶区轧制温度1100℃；
C、未再结晶区轧制温度900℃；
D、终轧温度800℃；
E、终冷温度400℃，冷却速度30℃/s。
生产的的热轧卷板的力学性能见表2，金相组织见附图1。
实施例2
高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其成化学成分及含量见表1，
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法， 热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1150℃；
B、再结晶区轧制温度1000℃；
C、未再结晶区轧制温度870℃；
D、终轧温度760℃；
E、终冷温度310℃，冷却速度10℃/s。
生产的的热轧卷板的力学性能见表2。
实施例3
高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其成化学成分及含量见表1，
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法， 热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1250℃；
B、再结晶区轧制温度1150℃；
C、未再结晶区轧制温度980℃；
D、终轧温度850℃；
E、终冷温度500℃，冷却速度35℃/s。
生产的的热轧卷板的力学性能见表2。
实施例4
高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其成化学成分及含量见表1，
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法， 热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1210℃；
B、再结晶区轧制温度1110℃；
C、未再结晶区轧制温度950℃；
D、终轧温度820℃；
E、终冷温度450℃，冷却速度25℃/s。
生产的的热轧卷板的力学性能见表2。
实施例5
高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其成化学成分及含量见表1，
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法， 热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1180℃；
B、再结晶区轧制温度1100℃；
C、未再结晶区轧制温度900℃；
D、终轧温度790℃；
E、终冷温度400℃，冷却速度30℃/s。
生产的的热轧卷板的力学性能见表2。
实施例6
高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其成化学成分及含量见表1，
一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法， 热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1190℃；
B、再结晶区轧制温度1080℃；
C、未再结晶区轧制温度910℃；
D、终轧温度790℃；
E、终冷温度390℃，冷却速度30℃/s。
生产的的热轧卷板的力学性能见表2。
由表1 实施例1~5高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的化学成分可看出本发明热轧卷板减少了微合金元素的含量，降低了制造成本，由图1及表2测得的实施例1~5生产的高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的力学性能可以看出，本发明高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的强度、韧性、低屈强比等指标均符合技术要求，同时具有良好的焊接性能。
表1 实施例1~5高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的化学成分
Figure BDA0000309579641
表2实施例1~5生产的高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的力学性能
Figure BDA0000309579642
注：1）拉伸冲击取样沿钢板横向，其中拉伸取棒状试样尺寸为直径10mm，标距0mm；夏比冲击试样尺寸为10×10×55mm；
2）横向冷弯180°，d=2a，性能合格。

Claims (3)

1.一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板,其化学成分质量百分含量为：C0.03%～0.07%、Si0.1%～0.2%、Mn1.8%～2.0%、P≤0.012%、S≤0.0080%、N≤0.0060%、Nb0.04%～0.09%、Mo0.20%～0.40%、Ti0.01%～0.02%、Cr0.2%～0.5%、Ni0.25%～0.6%、Cu0.2%～0.5%，余量为铁和不可避免的杂质元素。
2.如权利要求1所述的X100管线钢热轧卷板，其特征在于：其成分还含有Als0.015%～0.02%。
3.一种高强度高韧性X100管线钢热轧卷板的生产方法，其特征在于：
热轧工艺参数为：
A、板坯加热温度1150℃～1250℃；
B、再结晶区轧制温度1000℃～1150℃；
C、未再结晶区轧制温度980℃～860℃；
D、终轧温度750℃～850℃；
E、终冷温度300℃～500℃，冷却速度10℃/s～40℃/s。
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