CN103266278B

CN103266278B - 一种调质型管线钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN103266278B
Application number: CN201310164279.2A
Authority: CN
Inventors: 张志军; 贾国生; 谢良法; 赵文忠; 韦明; 李红文; 尚建雄
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd; Hebei Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: CN103266278A

Abstract

本发明涉及一种调质型管线钢板及其生产方法，用于油气输送管线工程，属于低碳微合金钢技术领域。技术方案是重量百分比的组分：C：0.08%-0.12%，Si：0.20%-0.40%，Mn：1.10%-1.60%，P≤0.008%，S≤0.002%，Nb：0.020%-0.050%，Al：0.020%-0.055%，Ti：0.010%-0.030%，V：0.030%-0.060%，Ni：0.2%-0.5%，Cr：0.2%-0.5%，Mo：0.2%-0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括以下步骤：冶炼→LF/VD精炼→连铸→加热→轧制→轧后水冷→淬火→回火→成品。本发明的调质型管线钢板的厚度为44mm，具有低的碳当量和低的焊接裂纹敏感系数，低温冲击韧性高、强度高、屈强比适中及延伸率好的特点，可广泛用于油气输送管道建设，应用前景广阔。

Description

一种调质型管线钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种调质型管线钢板及其生产方法，用于油气输送管线工程，属于低碳微合金钢技术领域。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展，带来了对以石油和天然气为主要能源需求的高速增长，巨大的石油和天然气能源缺口只能通过从境外输入或在境内寻找新的资源和提高石油开采技术，因此需要大量的高附加值、高级别石油天然气输送用管道，可以促进边际及海上油气资源的开发与管线的建设，调质型管线钢的重要性日益凸现。对于服役于山谷、地震带等恶劣环境的调质型管线钢，由于地壳位移，管道承受较大应力变化，要求调质型管线钢具有良好的抗应力应变性能和良好的强韧性。如何生产符合上述要求的调质型管线钢板，成为本领域亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明目的是提供一种调质型管线钢板及其生产方法，提高钢板抗应力应变性能和低温冲击韧性能，提高强度性能的稳定性，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种调质型管线钢板，由以下重量百分比的组分组成：C：0.08%-0.12%，Si：0.20%-0.40%，Mn：1.10%-1.60%，P≤0.008%，S≤0.002%，Nb：0.020%-0.050%，Al：0.020%-0.055%，Ti：0.010%-0.030%，V：0.030%-0.060%，Ni：0.2%-0.5%，Cr：0.2%-0.5%，Mo：0.2%-0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述的调质型管线钢板的厚度为44mm。

一种调质型管线钢板的生产方法，具体步骤如下：

①冶炼工序：将含有以下重量百分比C：0.08%-0.12%，Si：0.20%-0.40%，Mn：1.10%-1.60%，P≤0.008%，S≤0.002%，Nb：0.020%-0.050%，Al：0.020%-0.055%，Ti：0.010%-0.030%，V：0.030%-0.060%，Ni：0.2%-0.5%，Cr：0.2%-0.5%，Mo：0.2%-0.5%组分的钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1550时转入VD炉真空脱气处理；

②连铸工序：采用300mm厚度连铸坯生产，采用电磁搅拌，连铸坯采用较低的拉速；

③加热工序：钢坯加热温度最高1240℃，均热温度1210℃，保温时间为300min；

④轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制温度为1050℃-1100℃，此阶段单道次压下量为10%-20%，累计压下率为30%-50%；第二阶段轧制温度为850℃-880℃，累计压下率为30-50%；轧后入水温度为810℃-830℃，返红温度为550℃-650℃，得到钢板粗品。

所得到的钢板粗品，再经过轧后水冷工序、淬火工序、回火工序，最终为成品。

所述冶炼工序，精炼时喂入铝线，真空脱气处理前加入CaSi块，排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min；当钢水温度达为1560±10℃时转入VD炉真空脱气处理。

所述连铸工序，连铸温度为1535℃-1545℃。

所述加热工序，加热温度为1220℃-1240℃，均热温度1180℃-1210℃。

所述轧制工序，第一阶段轧制的开轧温度为1050℃-1100℃，终轧温度为920℃-970℃；第二阶段轧制的开轧温度为850℃-880℃，终轧温度为820℃-850℃。

本发明调质型管线钢板采用的化学成分设计，碳、锰固溶强化；加入少量的Nb、V、Ti、Ni、Cr、Mo细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；通过后续合理的热处理工艺，钢板具有良好的力学性能。其中，各组分及含量在本发明中的作用是：

C：0.08%-0.12%，碳对钢的屈服强度、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高调质型管线钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。

Si：0.20%-0.40%，在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但硅含量过高时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：1.10%-1.60%，适量廉价合金Mn能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性。

P≤0.008%，S≤0.002%：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。通过控较低的P、S含量显著提高调质型管线钢板调质型性能。

Al：0.020%-0.055%，铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Nb：0.020%-0.033%，铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出来强化基体；铌可降低钢的过热敏感性及回火脆性。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。

Ti：0.010%-0.030%，钛是良好的脱氧剂。钢中加Ti可与C、N元素形成Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物，这些化合物具有好的晶粒细化效果。

本发明的调质型管线钢板，采用价格低廉的碳、锰固溶强化，通过调整优化钢板中其它合金元素配比，能在低贵重合金使用量条件下确保钢板力学性能良好，使调质型管线钢板具有良好的组织和综合性能，增强市场竞争力；本发明调质型管线钢板的生产方法，采用两阶段轧制工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均的问题，使调质型管线钢板具有优良的综合性能；低温韧性有相当大的富裕量，可广泛用于地震带等恶劣环境服役的管道建设，应用前景广阔。

本发明的有益效果：①本发明的钢质更纯净，P≤0.008%，S≤0.002%；②本发明的钢贵重合金含量较低，价格低廉；③良好的力学性能：屈服强度介于485MPa-630MPa之间，抗拉强度介于570MPa-760MPa之间，-29℃冲击功＞200J，屈强比＜0.90；④本发明的钢板组织为铁素体、贝氏体的回火组织。

附图说明

附图1为本发明实施例板厚1/4金相图；

附图2为本发明实施例板厚1/2金相图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

各实施例的钢坯成分（重量百分比）见下表：

注：其余为Fe和不可避免的不纯物。

各实施例的的生产方法，包括以下步骤：冶炼→LF/VD精炼→连铸→加热→轧制→轧后水冷→淬火→回火→成品。

实施例1

本实施例的调质型管线钢板的生产方法的步骤如下：

(1) 冶炼：将上表实施例1组分的钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1566℃时，转入VD炉真空脱气处理，真空度为66Pa，真空保持时间为25min，真空处理前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净；

(2) 连铸：采用300mm厚度连铸坯生产，连铸温度为1542℃，采用电磁搅拌，连铸坯采用0.91m/min的拉速；

(3) 加热：钢坯加热温度为1235℃，均热温度为1210℃，保温时间为305min；

(4) 轧制：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1000℃，此阶段单道次压下量为15%，终轧温度为950℃，累计压下率为43%；第二阶段轧制的开轧温度为870℃，终轧温度为846℃，累计压下率为40%；轧后入水温度为820℃，返红温度为620℃，得到钢板粗品。

本实施例钢板的力学性能：屈服强度575MPa，抗拉强度670MPa，-29℃冲击功平均260J，屈强比平均0.86。

实施例2

本实施例的调质型管线钢板的生产方法的步骤如下：

(5) 冶炼：将上表实施例2组分的钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1563℃时，转入VD炉真空脱气处理，真空度为66Pa，真空保持时间为25min，真空处理前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净；

(6) 连铸：采用300mm厚度连铸坯生产，连铸温度为1541℃，采用电磁搅拌，连铸坯采用0.9m/min的拉速；

(7) 加热：钢坯加热温度为1235℃，均热温度为1210℃，保温时间为300min；

(8) 轧制：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1000℃，此阶段单道次压下量为15%，终轧温度为950℃，累计压下率为42%；第二阶段轧制的开轧温度为881℃，终轧温度为849℃，累计压下率为41%；轧后入水温度为833℃，返红温度为638℃，得到钢板粗品。

本实施例钢板的力学性能：屈服强度580MPa，抗拉强度665MPa，-29℃冲击功平均249J，屈强比平均0.87。

实施例3：

本实施例的调质型管线钢板的生产方法的步骤如下：

(1) 冶炼：将上表实施例3组分的钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1568℃时，转入VD炉真空脱气处理，真空度为66Pa，真空保持时间为25min，真空处理前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净；

(3) 加热：钢坯加热温度为1222℃，均热温度为1210℃，保温时间为302min；

(4) 轧制：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1050℃，此阶段单道次压下量为13%，终轧温度为965℃，累计压下率为43%；第二阶段轧制的开轧温度为872℃，终轧温度为851℃，累计压下率为41%；轧后入水温度为814℃，返红温度为623℃，得到钢板粗品。

本实施例钢板的力学性能：屈服强度560MPa，抗拉强度650MPa，-29℃冲击功平均232J，屈强比平均0.86。

实施例4：本实施例的调质型管线钢板的生产方法的步骤如下：

(1) 冶炼：将上表实施例4组分的钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1559℃时，转入VD炉真空脱气处理，真空度为66Pa，真空保持时间为25min，真空处理前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净；

(2) 连铸：采用300mm厚度连铸坯生产，连铸温度为1542℃，采用电磁搅拌，连铸坯采用0.90m/min的拉速；

(3) 加热：钢坯加热温度为1228℃，均热温度为1215℃，保温时间为248min；

(4) 轧制：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1070℃，此阶段单道次压下量为16%，终轧温度为965℃，累计压下率为44%；第二阶段轧制的开轧温度为881℃，终轧温度为847℃，累计压下率为40%；轧后入水温度为825℃，返红温度为621℃，得到钢板粗品。

实施例5：

本实施例的调质型管线钢板的生产方法的步骤如下：

(1) 冶炼：将上表实施例5组分的钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1561℃时，转入VD炉真空脱气处理，真空度为66Pa，真空保持时间为26min，真空处理前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净；

(2) 连铸：采用300mm厚度连铸坯生产，连铸温度为1542℃，采用电磁搅拌，连铸坯采用0.89m/min的拉速；

(3) 加热：钢坯加热温度为1228℃，均热温度为1215℃，保温时间为259min；

(4) 轧制：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1030℃，此阶段单道次压下量为14%，终轧温度为950℃，累计压下率为40%；第二阶段轧制的开轧温度为870℃，终轧温度为846℃，累计压下率为40%；轧后入水温度为819℃，返红温度为625℃，得到钢板粗品。

本实施例钢板的力学性能：屈服强度580MPa，抗拉强度665MPa，-29℃冲击功平均277J，屈强比平均0.87。

Claims

1.一种调质型管线钢板的生产方法，其特征在于具体步骤如下：

①冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1550时转入VD炉真空脱气处理；钢水的组分及重量百分含量为C：0.08%-0.12%，Si：0.20%-0.40%，Mn：1.10%-1.60%，P≤0.008%，S≤0.002%，Nb：0.020%-0.050%，Al：0.020%-0.055%，Ti：0.010%-0.030%，V：0.030%-0.060%，Ni：0.2%-0.5%，Cr：0.2%-0.5%，Mo：0.2%-0.5%，余量为Fe及不可避免的杂质；

④轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1050℃-1100℃，终轧温度为920℃-970℃；此阶段单道次压下量为10%-20%，累计压下率为30%-50%；第二阶段轧制的开轧温度为850℃-880℃，终轧温度为820℃-850℃，累计压下率为30-50%；轧后入水温度为810℃-830℃，返红温度为550℃-650℃，得到钢板粗品，再经过轧后水冷工序、淬火工序、回火工序，最终为成品。

2.根据权利要求1所述的一种调质型管线钢板的生产方法,其特征在于：所述冶炼工序，精炼时喂入铝线，真空脱气处理前加入CaSi块，排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min；当钢水温度达为1560±10℃时转入VD炉真空脱气处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种调质型管线钢板的生产方法,其特征在于：所述连铸工序，连铸温度为1535℃-1545℃。