CN103343300B - 厚度＞26mm及纵向屈服强度≥500MPa的工程用钢及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了组分及重量百分比含量为：C：0.04～0.06%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.50～1.75%，Nb：0.04～0.06%，Ti：0.008～0.025%，Mo：0.10～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.20～0.40%，P≤0.010%，S≤0.0015%；其纵向屈服强度大于500MPa，Rt1.5/Rt0.5大于1.20，Rt2.0/Rt1.0大于1.15；工艺：炉冶炼并连铸成厚度不低于290mm的板坯；将连铸坯加热；分段轧制；冷却；空冷至室温；待用。本发明在满足横向性能的前提下，厚度大于26毫米、纵向屈服强度大于500MPa、屈强比小于0.75、均匀延伸率大于12%、Rt1.5/Rt0.5大于1.20、Rt2.0/Rt1.0大于1.15，金相组织为针状铁素体及块状铁素体，成分简单、无需进行热处理，提高了产率，并降低了成本。

Description

厚度＞26mm及纵向屈服强度≥500MPa的工程用钢及生产方法

技术领域

本发明涉及工程用钢及其制造方法，具体属于低碳、且钢板厚度大于26毫米，纵向屈服强度≥500MPa的工程用钢及生产方法。

背景技术

在地震地区、永冻土地区铺设管道，地震等引起的大地运动会导致管道发生大的变形，因此，要求管道钢管应具有足够大的变形能力来承受压缩应变、拉伸应变局部弯曲变形。随着大直径、高压输送管道的发展，高钢级管线钢、钢管得到了广泛的应用，而钢管的抗变形能力随着强度的增高而减小。为了提高管道钢管的耐腐蚀能力，需要热涂防腐层，高钢级管线钢经加热涂层后会出现明显的应变时效硬化，使得钢管屈服强度和屈强比升高，而屈强比升高会进一步降低钢管抗变形能力，因此，迫切需要开发出变形能力大、应变时效硬化小的大变形管道钢管。

经过近几十年的研究，日本等国家的钢铁企业已开发出了金相组织为铁素体一贝氏体和贝氏体一马氏体两类抗大变形钢的钢管。

但到目前为止，用于如管线钢的抗大变形钢管的钢板厚度大部分均在20毫米以下，如要增厚到25毫米以上，则现有技术要么工艺复杂，即要经过热处理，要么难以使钢板的各项性能均满足要求。

经检索：中国专利公开号为CN101914723B的专利文献，其公开了一种组分及重量百分比为C≤0.12%、Mn≤2.0%、Si≤0.35%、S≤0.010%、P≤0.02%、Nb≤0.11%、Ti≤0.05%、V≤0.08%、Al≤0.06%、N≤0.012%、Cu≤0.50%、Cr≤0.60%、Mo≤0.50%、Ni≤0.60%、B≤0.005%、Ca≤0.01%的热轧抗大变形钢管。虽得到了抗拉强度≥600MPa、屈强比≤0.80、均匀延伸率≥10%的良好效果，但是其厚度规格仅为10-25um。

中国专利公开号为CN102676952A的专利文献，其公布了一种组分及重量百分比为C：0.04～0.08%、Mn：1.60～1.80%、Si：0.20～0.35%、S≤0.003%、P≤0.018%、ALs：0.015～0.045%、Cr：0.15～0.25%、Nb：0.02～0.05%、Ti：0.005～0.02%、Cu：0.2～0.5%、Ni：0.2～0.5%，其采用精确控制加热温度、采用超快速冷却和层流冷却相结合的工艺生产12～30mm的抗大变形钢管。但其采用的冷却工艺是斜喷技术的超快速冷却和层流冷却，冷却工艺相对复杂。同时其终轧温度为800℃，开冷温度为680℃左右，生产效率较低，而且其发明中没有提到钢板的具体性能。

发明内容

本发明的目的在于在满足横向拉伸性能及冲击性能的前提下，提供一种钢板厚度大于26毫米，纵向屈服强度≥500MPa，屈强比≤0.75，均匀延伸率A≥12%，Rt1.5/Rt0.5≥1.20，Rt2.0/Rt1.0≥1.15，金相组织为针状铁素体及块状铁素体，且针状铁素体的体积百分比在70%～85%，无需进行热处理的工程用钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

厚度＞26mm及纵向屈服强度≥500MPa的工程用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.04～0.06%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.50～1.75%，Nb：0.04～0.06%，Ti：0.008～0.025%，Mo：0.10～0.30%，Ni：0.20～0.40%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.20～0.40%，P≤0.010%，S≤0.0015%，其余为铁和不可避免的杂质；其力学性能为：纵向屈服强度大于500MPa，屈强比小于0.75，均匀延伸率A大于12%，Rt1.5/Rt0.5大于1.20，Rt2.0/Rt1.0大于1.15；金相组织为针状铁素体及块状铁素体，其中针状铁素体的体积百分比在70%～85%。

生产厚度＞26mm及纵向屈服强度≥500MPa的工程用钢的方法，其步骤：

1）转炉冶炼并连铸成厚度不低于290mm的板坯；

2）将连铸坯加热到1150～1190℃；

3）进行分段轧制：在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080℃，控制最后两道次的压下率各在20～22%，其余轧制道次的压下率不低于15%；在精轧阶段，控制精轧开轧温度不高于1000℃，并控制最后两道次的压下率各不低于13%；终轧温度控制在790～850℃；

4）进行冷却，钢板的开冷温度在730～780℃，并以25～30℃/秒冷却速度冷却至250～400℃；控制冷却后的金相组织中针状铁素体的体积百分比在70%～85%，其余为块状铁素体；

5）空冷至室温；待用。

本发明中各组分及主要工艺的作用及控制的理由：

C：碳可以大幅度提高钢的强度，降低钢的屈强比，但是碳含量超过0.06%时，钢的低温韧性显著恶化，但太低又对强度不利，因此控制在0.04～0.06%。

Mn：降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却的过冷度，细化珠光体组织，以及改善其力学性能，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒度粗化和回火脆性的不利趋向。锰元素可以提高钢的强度，但是含量高时，将降低钢的低温韧性。

Nb：铌可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，便于实现高温轧制。铌还可以抑制奥氏体晶粒长大，具有显著地细晶强化和析出强化作用。但是在高强度贝氏体钢中，添加过量的铌会促使M-A岛的形成，降低焊接热影响区的韧性。

Ti：钛与铌在钢中的作用类似，有较强的细晶强化和析出强化作用。

Mo：钼显著推迟奥氏体向铁素体的转变，抑制铁素体和珠光体的形成，促进具有高密度位错亚结构的贝氏体/针状铁素体的形成。使得钢在轧制后一个较宽的冷却速度范围内能够得到贝氏体/针状铁素体组织。但是，过量的钼会导致钢的低温韧性恶化，且钼属于贵重金属，加入量增加会显著提高钢的制造成本。

Ni：镍能够有效提高钢的淬透性，具有一定的固溶强化作用，还能显著改善钢的低温韧性，Ni的加入只要是改善Cu在钢种易引起的热脆性，且对韧性有利，在厚规格管线钢中还可以补偿因厚度的增加而引起的强度下降、，但是，过高的镍含量易造成钢板氧化铁皮难以除去，导致钢板表面质量问题，且镍属于贵重金属，加入量增加会显著提高钢的制造成本。

Cu：可通过固溶强化作用提高钢的强度，同时，铜改善钢的耐蚀性。

Cr：铬通过固溶强化和晶粒细化提高强度。

P：磷元素增加回火脆性及冷脆敏感性。

S：硫元素增加钢的热脆性，硫含量高时，对焊接性能不利。

在本发明中，对以下工艺予以控制：

之所以控制粗轧阶段最后两道次的压下率在20～22%，是因为在接近未再结晶温度时，保证奥氏体的晶粒充分破碎，同时抑制晶粒的过度长大；

之所以控制钢板的精轧开轧温度不高于1000℃，是为了保证钢板的终轧温度和开冷温度。

控制精轧最后两道次的压下率分别不低于13%，是为了保证钢板在发生相变前的晶粒充分细化。

控制钢板在开冷温度为730～750℃，是因为保证钢板的组织中有部分的块状铁素体析出，剩余的奥氏体转化为针状铁素体组织的混合组织。

控制金相组织为针状铁素体及块状铁素体，且针状铁素体的体积百分比为70%～85%，是因为既保证钢板的横向性能又保证钢板的纵向拉伸性能。

本发明与现有技术相比，钢板在满足横向性能的前提下，厚度大于26毫米、纵向屈服强度大于500MPa、屈强比小于0.75、均匀延伸率大于12%、Rt1.5/Rt0.5大于1.20、Rt2.0/Rt1.0大于1.15，金相组织为针状铁素体及块状铁素体，且针状铁素体的体积百分比占70%～85%、成分简单、无需进行热处理从而简化了生产过程，提高了产率，并降低了成本。

附图说明

附图为本发明的金相组织图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

其步骤：

1）转炉冶炼并连铸成厚度不低于290mm的板坯；

2）将铸坯加热到1150～1190℃；

3）进行分段轧制：在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080℃，控制最后两道次的压下率各在20～22%，其余轧制道次的压下率不低于15%；在精轧阶段，控制精轧开轧温度不高于1000℃，并控制最后两道次的压下率各不低于13%；终轧温度控制在790～850℃；

4）进行冷却，钢板的开冷温度在730～780℃，并以25～30℃/秒冷却速度冷却至250～400℃；控制冷却后的金相组织中针状铁素体的体积百分比在70%～85%，其余为块状铁素体；

5）空冷至室温；待用。

表1本发明各实施例及对比例的化学成分（wt％）

表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

表3本发明各实施例及对比例的性能结果列表

从表3可以看出：所生产的5张钢板在具有优良的横向拉伸、冲击和落锤性能的前提下，同时具有良好的纵向拉伸性能。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (1)

1.生产厚度＞26mm及纵向屈服强度≥500MPa的工程用钢的方法，其步骤：

1）转炉冶炼并连铸成厚度不低于290mm的板坯；其板坯组分及重量百分比含量为：C：0.04～0.06%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.62～1.75%，Nb：0.048～0.055%，Ti：0.008～0.025%，Mo：0.18～0.22%，Ni：0.20～0.40%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.20～0.33%，P≤0.010%，S≤0.0015%，其余为铁和不可避免的杂质；其力学性能为：纵向屈服强度大于500MPa，屈强比小于0.75，均匀延伸率A大于12%，Rt1.5/Rt0.5大于1.20，Rt2.0/Rt1.0大于1.15；金相组织为针状铁素体及块状铁素体，其中针状铁素体的体积百分比在70%～85%；

2）将连铸坯加热到1150～1190℃；

3）进行分段轧制：在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080℃，控制最后两道次的压下率各在20～22%，其余轧制道次的压下率不低于15%；在精轧阶段，控制精轧开轧温度980~1000℃，并控制最后两道次的压下率各不低于13%；终轧温度控制在790～850℃；

4）进行冷却，钢板的开冷温度在730～780℃，并以25～30℃/秒冷却速度冷却至250～400℃；控制冷却后的金相组织中针状铁素体的体积百分比在70%～85%，其余为块状铁素体；

5）空冷至室温；待用。