CN103343297B - 一种低成本x80管线钢宽厚板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种低成本X80管线钢宽厚板及其生产方法，属于低碳微合金钢生产技术领域。该钢板化学成分重量百分数为：C：0.04～0.08%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.40～1.85%，P：≤0.013%，S：≤0.003%，Alt：0.01～0.05%，Nb：0.045～0.08%，Ti：0.008～0.020%，Ni：0.10～0.30%；Cr：0.10～0.30%，Mo：0.08～0.20%，余量为Fe和不可避免杂质元素；钢板的微观组织为均匀细小针状铁素体和少许M-A岛为主，晶粒度为12～13级。通过采用合理的坯型设计、冶炼、轧制规程和强化的UFC+ACC联动冷却工艺等，稳定生产出性能优良的X80管线钢板。优点在于：大幅度降低了冶炼工序成本；充分发挥控制轧制和控制冷却的潜力；有效提高板形合格率的同时，且能减少轧机和矫直机的高负荷作业的能电消耗，从而大幅度降低生产成本。<!--1-->
Description
技术领域
本发明属于低碳微合金钢生产技术领域，特别是涉及一种低成本X80管线钢宽厚板及其生产方法，适用于X80热轧宽厚板的生产。
背景技术
以往多数钢厂在生产X80管线钢宽厚板的过程中，由于其生产工艺窗口较窄，故通常须添加大量的Mo、Ni及Nb等贵重微合金元素来确保钢板获得良好的强韧性，从而造成该级别管线钢的生产成本较高。但近年来受全球金融危机的影响，钢铁行业一直陷于低迷期，中厚板市场价格大幅下跌，多数中厚板生产线处于严重亏损状态；因此，降低生产成本对一个钢铁企业的生存与发展显得至关重要。
专利200710038399.2公开了“一种经济型X80管线钢及其生产方法”，涉及到的是X80管线钢热轧板卷的生产方法；专利200810079325.8公开了“一种低成本高性能X70管线钢及生产方法”，涉及到的是薄板坯连铸连轧生产X70管线钢热轧板卷的方法；由此可见，以上两专利均与本专利X80管线钢宽厚板生产方法有着本质差异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本X80管线钢宽厚板及其生产方法，通过采用合理的坯型设计、先进的冶炼连铸技术、优化的轧制规程和强化的超快冷(UFC)+层流冷却(ACC)联动冷却工艺等技术，稳定生产出低成本性能优良的X80管线钢。
本发明提供的低成本X80管线钢宽厚板的化学成分(重量%)为：C：0.04～0.08%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.40～1.85%，P：≤0.013%，S：≤0.003%，Alt：0.01～0.05%，Nb：0.045～0.08%，Ti：0.008～0.020%，Ni：0.10～0.30%；Cr：0.10～0.30%，Mo：0.08～0.20%，余量为Fe和不可避免杂质元素；钢板的微观组织为均匀细小针状铁素体和少许M-A岛为主，晶粒度为12～13级。
本发明的生产工艺具体如下：
1) 坯型设计：根据钢板产品的厚度和宽度尺寸规格，按照压缩比(即钢坯厚度/成品钢板厚度)≥14与宽展比(即成品钢板宽度/钢坯宽度)为1.20~1.60的要求进行坯型设计，选用合适的钢坯尺寸；
2) 冶炼技术：采用低碳锰铁替代微碳锰铁配锰，低碳锰铁加入量为19.5~24kg/t；采用低镍生铁替代镍板配镍，低镍生铁加入量为83~128kg/t；
3) 连铸工艺：严格控制连铸工序拉速为0.97~1.05m/min，以保证动态轻压下的稳定使用，确保C类中心偏析在1.0级以下；
4) 轧制规程：轧制分两阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制(粗轧)和奥氏体未再结晶轧制(精轧)；在钢坯粗轧阶段，控制展宽后至待温前总变形率在65～75%之间，并强化粗轧纵轧道次变形工艺，确保展宽后至待温前的纵轧道次变形率逐渐上升，且单道 次变形率均≥15%，尤其要保证最后2个道次变形率均≥25%，促使变形能充分渗透到钢坯心部，使得奥氏体晶粒充分地发生再结晶，从而使钢坯厚度方向上奥氏体晶粒细化均匀；
5) 冷却工艺：轧后采用超快冷(UFC)+层流冷却(ACC)联动工艺路线对钢板快速冷却，以30～40℃/s的速度将钢板冷却到420～600℃，充分细化相变组织，改善钢板力学性能，尤其是低温落锤性能。
本发明采用上述化学成分的钢坯，通过合理的坯型设计、先进的冶炼连铸技术、优化的轧制规程及强化的超快冷(UFC)+层流冷却(ACC)联动工艺，所生产钢板具有良好的力学性能，其屈服强度≥560MPa，抗拉强度≥655MPa，屈强比≤0.89，-20℃时夏比V型缺口冲击功≥320J，冲击剪切面积≥95%，-15℃时落锤撕裂试验(DWTT)剪切面积≥88%。
采用该冶炼连铸技术、轧制规程和控制冷却工艺的依据是：通过连铸拉速的优化调整，提高钢坯内部质量，控制心部中心偏析程度；通过强化高温奥氏体再结晶区的变形，充分细化奥氏体晶粒；轧后钢板采用超快冷(UFC)+层流冷却(ACC)联动工艺冷却，通过加大冷却速度细化相变组织，得到均匀细化的针状铁素体和少许M-A岛组织，从而提高钢板的力学性能。
本发明的优点在于：
1) 本发明通过先进的冶炼连铸技术在确保钢坯具有优良内部质量的同时，大幅度降低了冶炼工序成本；
2) 本发明通过合理的坯型设计、优化的轧制规程和强化的超快冷(UFC)+层流冷却(ACC)联动工艺等技术，充分发挥控制轧制和控制冷却的潜力，来替代Mo、Ni和Nb等贵重合金元素的作用；在生产同一厚度规格X80管线钢板，Mo+Nb+Ni含量相比降低了0.12%，在保证力学性能满足标准要求的同时，大幅度降低了贵重合金成本；
3) 本发明提供的生产方法可适当提高钢板终轧温度和终冷温度控制区间范围，在有效提高板形合格率的同时，且能减少轧机和矫直机的高负荷作业的能电消耗，从而大幅度降低生产成本。
附图说明
图1为实施例1钢板沿厚度方向1/4处典型金相组织照片。
图2为实施例2钢板沿厚度方向1/4处典型金相组织照片。
图3为实施例3钢板沿厚度方向1/4处典型金相组织照片。
具体实施方式
实施例1
根据本发明低成本X80管线钢宽厚板的生产方法，利用断面尺寸400mm×2400mm钢坯在4300mm双机架宽厚板轧机生产线上生产出厚度26.4mm×宽度3730mmX80钢板；其压缩比为15.2，宽展比为1.55，钢坯化学成分如表1所示，工艺制度如表2所示，钢板力学性能如表3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 | Nb | Ti | Mo | Ni | Cr |
| 0.058 | 0.22 | 1.75 | 0.010 | 0.0012 | 0.035 | 0.068 | 0.015 | 0.17 | 0.20 | 0.22 |
表2 工艺制度
表3 力学性能检验结果
实施例2
根据本发明低成本X80管线钢宽厚板的生产方法，利用断面尺寸300mm×2400mm钢坯在4300mm双机架宽厚板轧机生产线上生产出厚度19.1mm×宽度3735mmX80钢板；其压缩比为15.7，宽展比为1.56，钢坯化学成分如表4所示，工艺制度如表5所示，钢板力学性能如表6所示，金相组织如图2所示。
表4 实施例2的化学成分（重量，%）
| C | Si | Mn | P | S | Alt | Nb | Ti | Mo | Ni | Cr |
| 0.065 | 0.22 | 1.75 | 0.011 | 0.0015 | 0.032 | 0.062 | 0.014 | 0.11 | 0.15 | 0.20 |
表5 工艺制度
表6 力学性能检验结果
实施例3
根据本发明低成本X80管线钢宽厚板的生产方法，利用断面尺寸300mm×2400mm钢坯在4300mm双机架宽厚板轧机生产线上生产出厚度15.3mm×宽度3275mmX80钢板；其压缩比为19.6，宽展比为1.37，钢坯化学成分如表7所示，工艺制度如表8所示，钢板力学性能如表9所示，金相组织如图3所示。
表7 实施例3的化学成分（重量，%）
| C | Si | Mn | P | S | Alt | Nb | Ti | Mo | Ni | Cr |
| 0.07 | 0.21 | 1.72 | 0.012 | 0.0018 | 0.035 | 0.054 | 0.016 | 0.10 | 0.13 | 0.23 |
表8 工艺制度
表9 力学性能检验结果
Claims (2)
1.一种低成本X80管线钢宽厚板的生产方法，其特征在于，生产工艺如下：
1)坯型设计：根据钢板产品的厚度和宽度尺寸规格，按照压缩比≥14与宽展比为1.20～1.60的要求进行坯型设计，选用合适的钢坯尺寸；
2)冶炼：采用低碳锰铁替代微碳锰铁配锰，低碳锰铁加入量为19.5～24kg/t；采用低镍生铁替代镍板配镍，低镍生铁加入量为83～128kg/t；
3)连铸工艺：严格控制连铸工序拉速为0.97～1.05m/min，确保C类中心偏析在1.0级以下；
4)轧制规程：轧制分两阶段轧制，即奥氏体再结晶区粗轧和奥氏体未再结晶精轧；在钢坯粗轧阶段，控制展宽后至待温前总变形率在65～75％之间，并强化粗轧纵轧道次变形工艺，确保展宽后至待温前的纵轧道次变形率逐渐上升，且单道次变形率均≥15％，要保证最后2个道次变形率均≥25％，促使变形能充分渗透到钢坯心部，使得奥氏体晶粒发生再结晶，从而使钢坯厚度方向上奥氏体晶粒细化均匀；
5)冷却工艺：轧后采用超快冷+层流冷却联动工艺路线对钢板快速冷却，以30～40℃/s的速度将钢板冷却到420～600℃，细化相变组织，改善钢板力学性能；
所述的X80管线钢宽厚板化学成分重量百分数为：C：0.04～0.08％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.40～1.85％，P：≤0.013％，S：≤0.003％，Alt：0.01～0.05％，Nb：0.045～0.08％，Ti：0.008～0.020％，Ni：0.10～0.30％；Cr：0.10～0.30％，Mo：0.08～0.20％，余量为Fe和不可避免杂质元素；钢板的微观组织为均匀细小针状铁素体和少许M-A岛为主，晶粒度为12～13级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，压缩比：即钢坯厚度/成品钢板厚度，宽展比：即成品钢板宽度/钢坯宽度。
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