CN103397260B

CN103397260B - 一种薄规格高韧性x80热轧钢板及其生产方法

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Publication number: CN103397260B
Application number: CN201310325515.4A
Authority: CN
Inventors: 李少坡; 张国栋; 查春和; 李群; 李家鼎; 丁文华; 谌铁强; 姜中行; 李永东; 白学军; 周德光; 赵久梁
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: CN103397260A

Abstract

一种薄规格高韧性X80热轧钢板及其生产方法，属于低碳微合金钢技术领域。该钢板化学成分的重量百分配比为：C：0.05～0.09％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.60～1.90％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Alt：0.01～0.06％，Nb：0.025～0.055％，V：0.02～0.05％，Ti：0.005～0.025％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，Cr：0.21～0.40％，Ni：0.00～0.50％，Cu：0.00～0.30％，余量为Fe和不可避免杂质元素，均为重量百分数。相应的生产方法，其特征在于：该方法用厚度250~300mm的连铸坯生产厚度8~10mm、宽度2~3m的X80管线钢中厚板。优点在于，有效地解决了薄规格、宽钢板X80的强韧性控制难题，弥补热连轧机组的宽度不足，对我国的地方管网建设具有重大意义。

Description

一种薄规格高韧性X80热轧钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于低碳微合金钢技术领域，特别是涉及一种薄规格高韧性X80热轧钢板及其生产方法，适用于油气输送管道。

背景技术

近30年以来，世界各国经济迅猛发展，能源需求不断增加，国内外多项重大管道工程规划并建设，对高强韧性X80管线钢的需求显著增加。但在一些地方城市管网建设中，X80管线钢的规格很薄（≤10mm），但宽度（≥2000mm）又超出热连轧机组的极限，只能用中厚板轧机生产。为此，开发超薄规格X80中厚板，弥补热连轧机组的宽度不足，占领超薄规格X80管线钢的潜在市场，无疑将使企业的产品更具有竞争力。

但对于超薄规格X80管线钢，在中厚板轧机生产线上存在较多的难题，一方面是铸坯尺寸不合适，由于中厚板的定尺数是有限的，铸坯太大轧制钢板太长无法生产。另一方面是薄规格钢板控轧控冷难度很大，产品性能难于保证。由于钢板壁厚比较薄8-10mm，所以开发难度非常大，强韧性指标合格率偏低，因此给生产厂家带来了较大的经济损失，同样给管道建设的安全带来巨大隐患。

从目前管线钢申请的专利技术和发表的文献来看，管线钢产品在厚度规格、生产工艺、工装设备等方面与本专利有本质的差别。专利200410025584.4公开了“高强度高韧性X80管线钢及其热轧板制造方法”，明确提出了生产规格为≤15mm的热轧板卷，而非中厚板，并且成分上添加了大量钼和钒合金，与本专利的厚度规格、化学成分和生产工艺方法都有本质差异。专利200810227820.9公开了“一种高强韧性螺旋埋弧焊管用X80热轧卷板及其生产方法”，明确提出了产品为X80热轧卷板，而非中厚板，并且成分上添加了大量铌和钼合金，并且采用了较低的卷取温度，与本专利的化学成分和生产工艺都有本质区别。专利200910048140.5公开了“一种X80管线钢用宽厚板及其制造方法”，明确指出了该产品厚度大于20mm，并且生产工艺与本专利也有较大区别。另外欧洲EP1020539和日本JP10102814的管线钢相关专利技术，在产品厚度规格、落锤性能要求和生产工艺上与本专利存在显著区别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄规格高韧性X80热轧钢板及其生产方法，通过合理的成分设计和优化的生产工艺，有效地解决了薄规格、宽钢板X80的强韧性控制难题，弥补热连轧机组的宽度不足，对我国的地方管网建设具有重大意义。

本发明的薄规格高韧性X80热轧钢板，其特征在于：所述钢板化学成分为：C：0.05～0.09％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.60～1.90％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Alt：0.01～0.06％，Nb：0.025～0.055％，V：0.02～0.05％，Ti：0.005～0.025％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，Cr：0.21～0.40％，Ni：0.00～0.50％，Cu：0.00～0.30％，余量为Fe和不可避免杂质元素，均为重量百分数。

本发明的薄规格高韧性X80热轧钢板，其原始奥氏体晶粒尺寸达到15～25μm；所述的X80热轧钢板力学性能：屈服强度555～655MPa，抗拉强度625～725MPa，屈强比0.80～0.90；-20℃，V型缺口试样夏比冲击功300~400J；-15℃，落锤（DWTT）剪切面积85～100%。

本发明采用厚度250～300mm的连铸坯生产厚度8～10mm、宽度2～3m的X80管线钢中厚板。

其中，板坯连铸拉速为0.81～0.90m/min，板坯厚度/成品钢板厚度为25～35；

板坯采用二次加热和二次轧制技术，首先将厚度250～300mm板坯加热到1140～1200℃，出炉进行第一次轧制，终轧坯厚度140～150mm，轧后在空气中自然冷却到室温。然后将厚度140～150mm终轧坯再加热到1140～1200℃，出炉进行第二次轧制，精轧终轧温度为900～950℃，然后快速进入超快冷区域；

钢板进入超快冷区域后开始冷却温度为860～900℃，冷却速率为31～40℃/s，终冷温度为500～560℃，然后在空气中自然冷却到室温。

本发明内容的构成要点立足于以下认识：C通过固溶强化和析出强化提高强度；V通过晶粒细化和析出强化提高强度；Cr可增加淬透性，提高钢板的强度，尤其是抗拉强度。由于产品规格较薄，容易实现厚度方向均匀冷却，不需要添加Mo来增加淬透性，依靠冷却水就可以实现，降低了合金成本。

采用该控轧控冷工艺的依据是：利用二次加热和二次轧制技术，可细化原始奥氏体晶粒（参见图1～3），为后续成品钢板的晶粒细化打下基础。同时通过控制第二次轧制的精轧终止温度900～950℃，一方面可保证钢板的轧制板形良好，另一方面可保证钢板入水温度大于相变点Ar3，避免生成先共析铁素体。最后通过超快速冷却31～40℃/s及适度的终冷温度500～560℃，得到细化的针状铁素体组织形态（参见图4），既保证钢板的强度和低温韧性，由可保证钢板的冷却板形。

本发明的优点在于：本发明在合金成份配方上采用添加适当的Nb和V微合金化，通过细晶强化和析出强度来提高钢板的强度，并辅以适量Cr合金元素，提高淬透性，保证钢板的强度，尤其是抗拉强度，同时利用超快速冷却来减少Mo合金的添加量，降低了合金成本。并通过对连铸坯尺寸、二次加热、二次轧制，以及超快速冷却工艺进行优化，细化原始奥氏体晶粒尺寸和成品钢板的相变组织，解决壁厚8～10mm、宽度2～3m的薄规格、宽钢板X80的强度和低温韧性的问题，弥补热连轧机组的宽度不足，对我国的地方管网建设具有重大意义。

附图说明

图1为本发明热模拟一次加热后原始奥氏体晶粒图。

图2为本发明热模拟一次加热一次轧制后原始奥氏体晶粒图。

图3为本发明热模拟二次加热二次轧制后原始奥氏体晶粒图。

图4为本发明成品钢板的金相组织图。

具体实施方式

根据本发明薄规格高韧性X80热轧钢板及其生产方法，在100吨转炉上冶炼，并在4300mm生产线上进行轧制和冷却。下面通过实施例对本发明作进一步的描述。实施例中钢板化学成分见表1，其中的P：≤0.015％，S：≤0.005％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％。实施例工艺制度见下面描述，实施例力学性能见表2：

表1 实施例的化学成分（重量，%）余量为Fe

从上述实施例中选取实施例1成分的薄规格X80试样，加工若干Φ10*100mm热模拟试样，分别进行一次加热热模拟试验、一次加热和一次轧制热模拟试验、二次加热和二次轧制热模拟试验，然后分别观察奥氏体晶粒尺寸变化（参加图1~3）。从图3可以看出，经过二次加热和二次轧制后，原始奥氏体晶粒尺寸达到15～25μm。

实施例工艺制度

实施例1

连铸坯厚度250mm，钢板厚度8mm，宽度2.5m，连铸坯厚度/成品钢板厚度为：31.25，板坯连铸拉速为0.90m/min，将250mm厚连铸坯加热到1180℃，出炉进行第一次轧制，终轧坯厚度150mm，轧后在空气中自然冷却到室温。然后将厚度150mm终轧坯再加热到1200℃，出炉进行第二次轧制，精轧终轧温度为950℃，然后快速进入超快冷区域。开始冷却温度为890℃，冷却速率为40℃/s，终冷温度为560℃，然后在空气中自然冷却到室温。钢板综合力学性能见下表2所示。

实施例2

连铸坯厚度250mm，钢板厚度10mm，宽度2.4m，连铸坯厚度/成品钢板厚度为：25，板坯连铸拉速为0.90m/min，将250mm厚连铸坯加热到1170℃，出炉进行第一次轧制，终轧坯厚度140mm，轧后在空气中自然冷却到室温。然后将厚度140mm终轧坯再加热到1180℃，出炉进行第二次轧制，精轧终轧温度为930℃，然后快速进入超快冷区域。开始冷却温度为880℃，冷却速率为31℃/s，终冷温度为520℃，然后在空气中自然冷却到室温。钢板综合力学性能见下表2所示。

实施例3

连铸坯厚度300mm，钢板厚度10mm，宽度2.5m，连铸坯厚度/成品钢板厚度为：30，板坯连铸拉速为0.85m/min，将300mm厚连铸坯加热到1190℃，出炉进行第一次轧制，终轧坯厚度150mm，轧后在空气中自然冷却到室温。然后将厚度150mm终轧坯再加热到1170℃，出炉进行第二次轧制，精轧终轧温度为900℃，然后快速进入超快冷区域。开始冷却温度为860℃，冷却速率为35℃/s，终冷温度为530℃，然后在空气中自然冷却到室温。钢板综合力学性能见下表2所示。

实施例4

连铸坯厚度300mm，钢板厚度10mm，宽度3m，连铸坯厚度/成品钢板厚度为：30，板坯连铸拉速为0.85m/min，将300mm厚连铸坯加热到1180℃，出炉进行第一次轧制，终轧坯厚度150mm，轧后在空气中自然冷却到室温。然后将厚度150mm终轧坯再加热到1200℃，出炉进行第二次轧制，精轧终轧温度为940℃，然后快速进入超快冷区域。开始冷却温度为900℃，冷却速率为40℃/s，终冷温度为530℃，然后在空气中自然冷却到室温。钢板综合力学性能见下表2所示。

实施例5

连铸坯厚度300mm，钢板厚度9.5mm，宽度2.8m，连铸坯厚度/成品钢板厚度为：31.57，板坯连铸拉速为0.85m/min，将300mm厚连铸坯加热到1200℃，出炉进行第一次轧制，终轧坯厚度150mm，轧后在空气中自然冷却到室温。然后将厚度150mm终轧坯再加热到1190℃，出炉进行第二次轧制，精轧终轧温度为920℃，然后快速进入超快冷区域。开始冷却温度为870℃，冷却速率为38℃/s，终冷温度为550℃，然后在空气中自然冷却到室温。钢板综合力学性能见下表2所示。

本发明的热轧钢板壁厚为8～10mm、宽度为2～3m，其金相组织为以细小针状铁素体为主+少量M/A岛，参照附图4。钢板力学性能如下表2所示。

表2 钢板力学性能

本发明所述的薄规格X80热轧钢板屈服强度达到555MPa以上，抗拉强度达到625MPa以上，-20℃横向V型缺口夏比冲击功达到300J以上，-15℃落锤(DWTT)性能达到85%以上，解决了壁厚8～10mm、宽度2～3m的薄规格、宽钢板X80的强度和低温韧性的问题，弥补热连轧机组的宽度不足，对我国的地方管网建设具有重大意义。

Claims

1.一种薄规格高韧性X80热轧钢板，其特征在于，钢板化学成分为：C：0.05～0.09％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.60～1.90％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Alt：0.01～0.06％，Nb：0.025～0.055％，V：0.02～0.05％，Ti：0.005～0.025％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，Cr：0.21～0.40％，Ni：0.00～0.50％，Cu：0.00～0.30％，余量为Fe和不可避免杂质元素，均为重量百分数；

所述的X80热轧钢板的原始奥氏体晶粒尺寸为15～25μm；

所述的X80热轧钢板力学性能：屈服强度555～655MPa，抗拉强度625～725MPa，屈强比0.80～0.90；-20℃，V型缺口试样夏比冲击功300～400J；-15℃，落锤剪切面积85～100％；

所述的薄规格高韧性X80热轧钢板是指壁厚8～10mm、宽度2～3m的薄规格、宽钢板。

2.一种权利要求1所述钢板的生产方法，采用厚度250～300mm的连铸坯生产厚度8～10mm、宽度2～3m的X80管线钢中厚板；其特征在于：工艺中控制的技术参数如下：

板坯连铸拉速为0.81～0.90m/min，板坯厚度/成品钢板厚度为25～35；

板坯采用二次加热和二次轧制，首先将厚度250～300mm板坯加热到1140～1200℃，出炉进行第一次轧制，终轧坯厚度140～150mm，轧后在空气中自然冷却到室温；然后将厚度140～150mm终轧坯再加热到1140～1200℃，出炉进行第二次轧制，精轧终轧温度为900～950℃，然后进入超快冷区域；

进入超快冷区域后开始冷却温度为860～900℃，冷却速率为31～40℃/s，终冷温度为500～560℃，然后在空气中自然冷却到室温。