CN103572025B - 一种低成本x52管线钢的生产方法及管线钢 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低成本X52管线钢的生产方法及管线钢，所述生产方法包括将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成管线钢连铸坯，还包括将所述管线钢连铸坯均热至1160～1200℃、利用粗轧机对所述管线钢连铸坯进行3～7道次粗轧，得到中间坯、利用精轧机对中间坯进行4～7道次精轧，最后以50～100℃/s的冷却速度将精轧后的管线钢快速冷却至550～610℃，卷取后获得管线钢成品。所述低成本X52管线钢中不添加Nb。利用本发明的低成本X52管线钢的生产方法，可降低X52管线钢的生产成本，且生产工艺控制简单，适应性强。

Description

一种低成本X52管线钢的生产方法及管线钢

技术领域

本发明涉及一种低成本X52管线钢的生产方法及管线钢，更具体地说，本发明涉及一种生产工艺控制简单和适应性强的低成本X52管线钢的生产方法及管线钢。

背景技术

在铁路、公路、航空、水运和管道5种运输方式中，管道运输是一种经济、安全不间断的运输方式。管线用钢主要用于原油、成品油、天然气及水煤浆等流体物质的输送。石油、天然气输送管线分为长输管线和油田内部的集输管线两部分。长输管线为了提高输送效率，主干线输送压力较高，要求选用较高强度级别的钢种，如X70、X80级别；而集输管线、支线和一些输量较小的管线输送压力较低，一般选用强度较低的钢种，如X42、X46、X52级别。

通常，L360/X52级管线钢一般采用Nb、Ti微合金化方式生产，例如，第CN10192884A号中国专利公开了一种X52管线钢及其生产方法，其X52管线钢的化学成分为：C：0.07～0.09wt%，Si：0.15～0.30wt%，Mn：1.10～1.30wt%，Nb：0.020～0.040wt%，Ti：0.010～0.020wt%。可见，在现有技术中，L360/X52级管线钢需要添加微合金化元素Nb。Nb最重要的作用是阻止形变奥氏体的再结晶，获得极度拉长的形变储能很高的扁平状奥氏体晶粒，同时还可阻止铁素体晶粒长大，得到更为细小的铁素体晶粒。然而，合金元素Nb价格昂贵，增加了企业的生产成本。随着企业对节能降耗要求的提高，正在寻求管线钢中不添加Nb，却可获得同等性能的X52管线钢的生产方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本X52管线钢的生产方法及管线钢，根据本方法可以降低X52管线钢的生产成本，其生产工艺控制简单，且适应性强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一种低成本X52管线钢的生产方法，所述方法包括将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成管线钢连铸坯，其特征在于还包括以下工艺步骤：（1）均热：将所述管线钢连铸坯均热至1160～1200℃；（2）粗轧：利用粗轧机对所述管线钢连铸坯进行3～7道次粗轧，得到中间坯；（3）精轧：利用精轧机对中间坯进行4～7道次精轧；（4）快速冷却：以50～100℃/s的冷却速度将精轧后的管线钢快速冷却至550～610℃，卷取后获得管线钢成品。

根据本发明的一方面，所述管线钢连铸坯厚度为200～230mm。

根据本发明的一方面，步骤（2）中对所述管线钢连铸坯进行3～4次粗轧。

根据本发明的一方面，步骤（2）中所述粗轧的第一道次变形量≥23%，其余道次变形量≥28%，经粗轧后得到的中间坯厚度为40～60mm。

根据本发明的一方面，步骤（3）中所述精轧的各道次变形量为：第一道次变形量≥40%；最末道次变形量≥13%；最末三道次累积变形量≥35%。

根据本发明的一方面，步骤（3）中所述精轧的最末道次的终轧温度为760～800℃。

根据本发明的一方面，步骤（4）中所述的管线钢成品厚度为2.0～10.0mm。

根据本发明的一方面，步骤（4）中所述管线钢成品的组织为铁素体+珠光体，晶粒度等级为12.0级。

根据本发明的一种用于所述低成本X52管线钢生产方法的低成本X52管线钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C：0.08～0.12wt%，Si：≤0.35wt%，Mn：1.10～1.40wt%，P：≤0.025wt%，S：≤0.025wt%，Ti：0.010～0.020wt%，其余为Fe和不可避免杂质。

根据本发明，可以取得但不限于以下优异效果：

（1）降低X52管线钢的生产成本；

（2）生产工艺控制简单，适应性强。

附图说明

图1是利用根据本发明的示例性实施例的低成本X52管线钢的生产方法生产的低成本X52管线钢的组织图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更充分地描述本发明的示例性实施例。然而，它们可以以不同的形式实施，而不应解释为局限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把示例实施例的范围充分地传达给本领域技术人员。

根据本发明的一个实施例，提供了一种低成本X52管线钢及其生产方法，根据本方法可以降低X52管线钢的生产成本，其生产工艺控制简单，且适应性强。

本发明的一个实施例涉及一种低成本X52管线钢，其化学成分重量百分比为：C：0.08～0.12wt%，Si：≤0.35wt%，Mn：1.10～1.40wt%，P：≤0.025wt%，S：≤0.025wt%，Ti：0.010～0.020wt%，其余为Fe和不可避免杂质。

C是增加钢的强度的有效元素，但是它对钢的韧性、塑性和焊接性有负面影响。因此在本发明中C的质量百分比为0.08～0.12wt%，以保证在增加钢的强度的同时，不降低其韧性、塑性及焊接性。

Mn可以降低钢的γ→α的相变温度，而γ→α相变温度的降低对α的晶粒尺寸具有细化作用，同时可改变相变后的微观组织。Mn在提高强度的同时，还可以提高钢的韧性，降低钢的韧脆转变温度。但含量过高会导致明显的偏析和组织恶化，影响韧性性能。因此本发明中Mn的质量百分比为1.10～1.40wt%。

Ti为强氮化物形成元素，形成的TiN熔点为1400℃，因此，高温下TiN能有效钉扎奥氏体晶界，抑制高温下奥氏体晶粒粗化。Ti含量低会导致TiN固溶温度过低，无法有效阻止奥氏体粗化。然而Ti含量过高则导致TiN在钢液中析出并粗化，恶化钢的冲击韧性。因此本发明中Ti含量为0.010%～0.020wt%。

本发明的另一实施例提供了一种低成本X52管线钢的生产方法，所述方法包括将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成管线钢连铸坯。根据本发明的一个实施例，管线钢连铸坯的化学成分质量百分比为：C：0.08～0.12wt%，Si：≤0.35wt%，Mn：1.10～1.40wt%，P：≤0.025wt%，S：≤0.025wt%，Ti：0.010%～0.020wt%，其余为Fe和不可避免杂质。其中，连铸坯厚度为200～230mm。

根据本发明的一种低成本X52管线钢的生产方法，还包括以下工艺步骤：（1）均热：将所述管线钢连铸坯均热至1160～1200℃；（2）粗轧：利用粗轧机对所述管线钢连铸坯进行3～7道次所述粗轧，得到中间坯；（3）精轧：利用精轧机对中间坯进行4～7道次所述精轧；（4）快速冷却：以50～100℃/s的冷却速度将精轧后的管线钢快速冷却至550～610℃，卷取后获得管线钢成品。

其中，步骤（1）中所述均热温度为1160～1200℃。均热温度会直接影响微合金元素的溶解及奥氏体晶粒的大小，并影响奥氏体再结晶及动态析出，进而影响管线钢的组织和性能。与现有技术中X52管线钢相比，本发明中的管线钢中可不添加Nb、V等高熔点的微合金化元素，因此均热温度可相应降低。均热温度高，奥氏体晶粒尺寸大，而较大的奥氏体晶粒不利于热变形过程中的奥氏体的再结晶，变形后的奥氏体晶粒尺寸较大，最终导致室温组织粗大。因此，在相同的变形工艺及冷却速度条件下，均热温度较低的组织较均热温度较高的组织细。

其中，步骤（4）中所述冷却速度为50～100℃/s，与现有技术相比，提高冷却速度，可以细化晶粒，从而对管线钢起到细晶强化的作用，提高管线钢的强度。由于设备的限制作用，一般冷却速度不高于100℃/s，而低于50℃/s，依靠层流快速冷却细化晶粒的作用无法体现。

根据本发明的一个实施例，所述连铸坯厚度为200～230mm。但本发明不限于此，还可以为本领域技术人员熟知的管线钢的其它尺寸。

根据本发明的一个实施例，步骤（2）中对所述管线钢连铸坯进行3～4次粗轧。

根据本发明的一个实施例，步骤（2）中所述粗轧的第一道次变形量≥23%，其余道次变形量≥28%，经粗轧后得到的中间坯厚度为40～60mm。粗轧晶粒细化效果主要取决于各道次的变形量，变形量越大，则由于变形而产生的储存能越大，进而奥氏体的动态再结晶体积分数越大。因此在本发明中，若变形量低于上述实施例中所限定的数值，则通过粗轧来细化晶粒的效果将不明显。其中，其余道次变形量的每一个相邻道次之间变形量差异不大，呈一定趋势进行变化，如第一道次变形量为23%，第二道次变形量为28%，第三道次变形量为29%，如果根据中间坯厚度计算的第四道次变形量为35%，则第三道次和第四道次之间的变形量差异太大，则需降低第四道次变形量，并把剩余变形量平均分配到各道次上。

根据本发明的一个实施例，步骤（3）中所述精轧的各道次变形量为：第一道次：变形量≥40%；最末道次：变形量≥13%；最末三道次累积变形量≥35%，以保证奥氏体晶粒再结晶区在低温区的变形量，从而细化晶粒。如果采用5道次精轧，则最末三道次表示第3、4、5道次；采用6道次精轧，则最末三道次表示4、5、6道次；采用7道次精轧，则最末三道次表示5、6、7道次。对于厚度为4.0～10.0mm的普通规格管线钢，以5道次精轧为主，6道次和7道次精轧主要针对的是2.0～4.0mm薄规格管线钢。

根据本发明，需要在较低温度时，施加较大的变形量，并保证相邻道次的变形量差异不大，呈一定趋势进行变化。例如，精轧时，第一道次变形量为45%，第二道次变形量为40%，第三道次变形量为26%，第四道次变形量为20%，第五道次变形量为13%。在此例中精轧变形量呈递减趋势。如果第四道次变形量设置为30%，则第三道次和第四道次的变形量变化趋势则不符合根据本发明的各道次的变形量呈一定趋势进行变化。

本发明中所述的变形量的上限为本领域技术人员熟知的粗轧机及精轧机可达到的压下量上限。

根据本发明的一个实施例，步骤（3）中所述精轧的最末道次的终轧温度为760～800℃。终轧温度越低，则获得的相变组织越细。对于碳含量不同的管线钢，所采用的终轧温度也有所差异，因此本发明在允许范围内降低终轧温度，有利于晶粒细化，并发挥细晶强化的作用。

根据本发明的一个实施例，步骤（4）中所述的管线钢成品厚度为2.0～10.0mm。

根据本发明的一个实施例，所述管线钢组织为铁素体+珠光体，晶粒度等级为12.0级。与采用不添加微合金化元素的现有技术相比，采用本发明所得的管线钢的晶粒度至少细2.0级以上。图1所示为根据本发明所述方法生产的低成本X52管线钢的组织图，由图可知，管线钢组织为细小均匀的铁素体+珠光体组织。

根据本发明所述低成本X52管线钢的生产方法，所述生产方法可应用于普通管线钢的生产，也可以应用于不添加Nb、V的低成本管线钢的生产。

示例1

（1）将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成X52管线钢连铸坯，其化学成分重量百分比如表1所示，其中连铸坯厚度为230mm。

（2）将连铸坯均热至1180℃后进行粗轧以及精轧，粗轧以及精轧各道次的变形量如表2所示，粗轧后中间板坯厚度为59mm，精轧机最末台机架的终轧温度为760℃，精轧后管线钢厚度为10.0mm。

（3）将精轧后的管线钢以50℃/s的冷速冷却到580℃后卷取，获得管线钢成品。

经检测，管线钢成品的力学性能如表3所示。

示例2

（1）将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成X52管线钢连铸坯，其化学成分重量百分比如表1所示，其中连铸坯厚度为200mm。

（2）将连铸坯均热至1160℃后进行粗轧以及精轧，粗轧以及精轧道次以及各道次的变形量如表2所示，粗轧后中间板坯厚度为46mm，精轧机最末台机架的终轧温度为780℃，精轧后管线钢厚度为5.0mm。

（3）将精轧后的管线钢以80℃/s的冷速冷却到550℃后卷取，获得管线钢成品。

经检测，管线钢成品的力学性能如表3所示。

示例3

（1）将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成X52管线钢连铸坯，其化学成分重量百分比如表1所示，其中连铸坯厚度为200mm。

（2）将连铸坯均热至1200℃后进行粗轧以及精轧，粗轧以及精轧道次以及各道次的变形量如表2所示，粗轧后中间板坯厚度为55mm，精轧机最末台机架的终轧温度为800℃，精轧后管线钢厚度为7.0mm。

（3）将精轧后的管线钢以65℃/s的冷速冷却到600℃后卷取，获得管线钢成品。

经检测，管线钢成品的力学性能如表3所示。

对比例

（1）将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成X52管线钢连铸坯，其化学成分重量百分比如表1所示，其中连铸坯厚度为200mm。

（2）将连铸坯均热至1230℃后进行粗轧以及精轧，粗轧以及精轧道次以及各道次的变形量如表2所示，粗轧后中间板坯厚度为44mm，精轧机最末台机架的终轧温度为860℃，精轧后管线钢厚度为10.0mm。，厚度增加强度会略有降低，是个趋势，但是1mm厚是不明显的。

（3）将精轧后的管线钢以25℃/s的冷速冷却到600℃后卷取，获得管线钢成品。

经检测，管线钢成品的力学性能如表3所示。

表1

表2

表3

通过上述示例性实施例以及对比例可知，与现有技术相比，采用本发明的X52管线钢不添加昂贵的微合金化元素Nb，通过对管线钢的均热温度、粗轧以及精轧过程中的变形量、快速冷却时的冷速进行控制，从而细化管线钢的组织，达到细晶强化的作用，获得具有较高屈服强度、抗拉强度、延伸率以及-20℃的冲击功的管线钢成品。通过本发明所述方法，可以显著降低生产成本，按目前含60%的Nb的Nb-Fe价格为28万，约降低成本33.6元/吨。本发明所述方法生产工艺控制简单，适应性强。

虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (6)

1.一种低成本X52管线钢的生产方法，所述方法包括将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成管线钢连铸坯，其特征在于还包括以下工艺步骤：

(1)均热：将所述管线钢连铸坯均热至1160～1200℃；

(2)粗轧：利用粗轧机对所述管线钢连铸坯进行3～7道次粗轧，得到中间坯；

(3)精轧：利用精轧机对中间坯进行4～7道次精轧；

(4)快速冷却：以50～100℃/s的冷却速度将精轧后的管线钢快速冷却至550～610℃，卷取后获得管线钢成品，

其中，步骤(2)中所述粗轧的第一道次变形量≥23％，其余道次变形量≥28％，经粗轧后得到的中间坯厚度为40～60mm，

其中，步骤(3)中所述精轧的各道次变形量为：第一道次变形量≥40％；最末道次变形量≥13％；最末三道次累积变形量≥35％，

其中，所述X52管线钢的化学成分重量百分比为：

C：0.08～0.12wt％，Si：≤0.35wt％，Mn：1.10～1.40wt％，P：≤0.025wt％，S：≤0.025wt％，Ti：0.010～0.020wt％，其余为Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述管线钢连铸坯厚度为200～230mm。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中对所述管线钢连铸坯进行3～4道次粗轧。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)中所述精轧的最末道次的终轧温度为760～800℃。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(4)中所述的管线钢成品厚度为2.0～10.0mm。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(4)中所述管线钢成品的组织为铁素体+珠光体，晶粒度等级为12.0级。