CN103639198B - 一种小压缩比条件下使用连铸坯生产管线钢板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小压缩比条件下使用连铸坯生产管线钢板的方法，该方法包括：将厚度300mm×宽度1800～2000mm的连铸坯加热到1150～1250℃并保持400分钟以上；对加热后的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，在奥氏体再结晶区轧制中，开轧温度为1150～1200℃，展宽比至少为1.6，待温厚度为成品厚度的2～4倍，在奥氏体未再结晶区轧制中，开轧温度为830～900℃；对轧制后的钢板进行冷却，开冷温度为700～800℃，终冷温度为550～600℃，冷却速度为5～20℃/s，得到厚度40～50mm×宽度3200～4000mm的管线钢板。本发明无需控制P、S含量为极低含量，降低冶炼成本。

Description

一种小压缩比条件下使用连铸坯生产管线钢板的方法

技术领域

本发明涉及一种使用连铸坯生产特厚宽幅管线钢板的方法，尤其涉及一种在小压缩比条件下使用连铸坯生产特厚宽幅X65管线钢板的方法。

背景技术

随着能源需求不断增加，管道建设逐渐向海洋、地震带、极地冻土地等恶劣地区延伸。为提高管道输送效率，降低能耗，减少投资和运营费用，保证管道使用的安全性，油气输送管线用钢向着高强级、大壁厚方向发展，高钢级、大口径和大厚壁管线的需求量正逐步增加。截至目前，管线钢的厚度规格达到了40mm。我国西气东输一线工程采用的X70管线钢最大壁厚为30.2mm，西气东输二线工程采用的X80管线钢最大壁厚为33mm。2012年我国南海项目使用的X65、X70管线钢的最大壁厚达到了30.8mm。因此，高钢级大壁厚的发展前景十分看好。

公布号为CN102416406A的专利申请“一种提高大壁厚管线钢边部和心部组织均匀性的方法”提供了一种采用300～400mm厚度连铸坯，通过大压缩比生产30～40mm厚度管线钢的制造方法。但是其宽展比仅为1.0～1.55，限制了宽幅钢板的制造，规格方面不能适应用户需求。另外，大压缩比对连铸坯厚度提出了更高的要求。公开号为CN1927486A的专利申请“低压缩比高级别管线钢生产工艺”提出一种可使原本铸坯厚度较小的生产线能生产较厚规格的管线钢的低压缩比高钢级管线钢生产工艺。该专利申请通过极低磷（≤70ppm）、极低硫含量（≤6ppm）的150mm厚度连铸坯，采用铌、钛合金化，压缩比为6.9～7.1生产高钢级管线钢。但是其由于极低的磷、硫含量增加了冶炼成本。

从现有厚规格管线钢专利和其他文献报道来看，没有涉及采用厚度300mm×宽度1800～2000mm连铸坯生产厚度40～50mm×宽度3200～4000mm的特厚宽幅X65管线钢板的相关技术。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种在轧制过程中，采用小压缩比下使用连铸坯生产管线钢板的方法。

根据本发明的一方面，提供一种在小压缩比条件下使用连铸坯生产管线钢板的方法，所述方法包括如下步骤：将厚度300mm×宽度1800～2000mm的连铸坯加热到1150～1250℃并保持400分钟以上；对加热后的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，在奥氏体再结晶区轧制中，开轧温度为1150～1200℃，展宽比至少为1.6，待温厚度为成品厚度的2～4倍，在奥氏体未再结晶区轧制中，开轧温度为830～900℃；对轧制后的钢板进行加速冷却，开冷温度为700～800℃，终冷温度为550～600℃，冷却速度为5～20℃/s，得到厚度40～50mm×宽度3200～4000mm的管线钢板。

在根据本发明的实施例中，所述连铸坯的化学成分按重量百分比计：C：0.05%～0.10%、Si：0.15%～0.30%、Mn：1.0%～2.0%、S：≤0.010%、P：≤0.020%、Nb：≤0.05%、V：≤0.05%、Ti：≤0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。

在根据本发明的实施例中，在所述奥氏体再结晶区轧制中，首先连续宽展轧制至目标宽度，然后再纵轧到成品厚度的2～4倍。

在根据本发明的实施例中，所述奥氏体再结晶区轧制中的纵轧道次压下率在15%以上。

在根据本发明的实施例中，所述奥氏体再结晶区轧制中的终轧温度不低于1100℃。

在根据本发明的实施例中，所述奥氏体未再结晶区轧制中的终轧温度为800～850℃。

在根据本发明的实施例中，所述奥氏体再结晶区轧制中，纵向累积压缩比小于5，其中，纵向累积压缩比是指连续宽展轧制至目标宽度时的厚度与轧制后的钢板进行加速冷却时的厚度之比。

根据本发明的在小压缩比条件下使用连铸坯生产管线钢板的方法，利用厚度300mm×宽度1800～2200mm断面尺寸的连铸坯生产厚度40～50mm×宽度3200～4000mm的特厚宽幅X65管线钢板；采用小压缩比，通过奥氏体再结晶区纵轧前将连铸坯宽展至成品钢板宽度，增加了纵轧的道次压下率；并且不需要控制P、S含量为极低含量，降低了冶炼成本，便于生产；轧制过程宽展比大，纵向累积压缩比小于5；此外，钢板-10℃全厚度落锤剪切面积达到50%～60%，-20℃V型缺口夏比冲击大于200J。

附图说明

通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明的示例性实施例1的管线钢板的1/10厚度处的金相组织；

图2示出了本发明的示例性实施例1的管线钢板的1/5厚度处的金相组织；

图3示出了本发明的示例性实施例1的管线钢板的2/5厚度处的金相组织；

图4示出了本发明的示例性实施例1的管线钢板的1/2厚度处的金相组织。

具体实施方式

以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。

本发明的目的是提供一种特厚宽幅的X65管线钢板的方法，该方法工艺简单易于操作，适合连续化生产。

根据本发明使用连铸坯生产管线钢板的方法包括铸坯加热工艺、控制轧制工艺以及加速冷却工艺。

具体地讲，在铸坯加热工艺中，将断面尺寸为厚度300mm×宽度1800mm～2000mm的连铸坯送入加热炉（例如步进式加热炉）中加热到1150～1250℃并保持400分钟以上。

另外，上述连铸坯的化学成分为（按wt%计算）：C：0.05%～0.10%、Si：0.15%～0.30%、Mn：1.0%～2.0%、S：≤0.010%、P：≤0.020%、Nb：≤0.05%、V：≤0.05%、Ti：≤0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。在本发明中，不需要控制P、S含量为极低含量，因此降低了冶炼成本，便于生产。

在控制轧制工艺中，采用双机架两阶段控轧工艺，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制。具体地，在奥氏体再结晶区轧制过程中，奥氏体再结晶区开轧温度为1150～1200℃，奥氏体再结晶区终轧温度不低于1100℃，展宽比至少为1.6，待温厚度为成品厚度的2～4倍。进一步地讲，在奥氏体再结晶区轧制中，首先将连铸坯宽度连续宽展轧制至目标宽度以使纵向累积压缩比小于5后，再将连铸坯纵轧至成品厚度的2～4倍（即奥氏体未再结晶区轧制所需的开轧厚度），同时在纵轧过程中，每道次压下率在15%以上（例如，最后3个道次压下率分别控制为16-17%、22-23%、18-19%）。通过上述先展宽后纵轧至奥氏体未再结晶区轧制所需的开轧厚度的工艺步骤，可增加单道次的压下率以减少道次的数量，因此缩短了生产时间，此外通过连续纵轧消除或减轻了奥氏体再结晶区轧制过程中的回复，以确保后续轧制过程中的变形量更好地渗入心部，进而提高了组织均匀性。在奥氏体未再结晶区轧制过程中，奥氏体未再结晶区开轧温度为830～900℃，奥氏体未再结晶区终轧温度为800～860℃。

需要指出的是，本申请中的纵向累积压缩比是指加热后的连铸坯宽展轧制至目标钢板宽度时的厚度与钢板的目标厚度之比。待温厚度是指中间坯厚度，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制之间待温时的坯料厚度。

在加速冷却工艺中，开冷温度为700～800℃，终冷温度为550～600℃，冷却速度为5～20℃/s。加速冷却工艺之后，得到厚度40～50mm×宽度3200～4000mm的管线钢板。

在根据本发明的使用连铸坯生产管线钢板的方法的一个实施例中，还包括冶炼和连铸工艺。具体地讲，将铁水、废钢、铁合金等主要原料经铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、RH精炼的冶炼工艺以及连铸加工成连铸坯。

根据本发明的上述方法，采用小压缩比、大宽展比，通过奥氏体再结晶区纵轧前将连铸坯宽展至成品钢板宽度，增加了纵轧的道次压下率，缩短了生产时间。

此外，根据本发明的上述方法，不需要控制P、S含量为极低含量，因此，降低了冶炼成本，便于生产。

此外，根据本发明的上述方法，制造的钢板-10℃全厚度落锤剪切面积达到50%～60%，-20℃V型缺口夏比冲击大于200J，并且拉伸性能较好，在500MPa以上，延伸率在40%以上。

下面通过具体的实施例对本发明的小压缩比条件下使用连铸坯生产管线钢板的方法进行说明。

实施例1

将化学成分为（按wt%计算）：C：0.09%、Si：0.25%、Mn：1.5%、S：0.002%、P：0.012%、Nb：0.05%、V：0.04%、Ti：0.02%，其余为Fe及不可避免的杂质，断面尺寸为厚度300mm×宽度2000mm的连铸坯送入步进式加热炉中进行加热到1215℃并保持500分钟。对加热后的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，在奥氏体再结晶区轧制中，开轧温度为1190℃，终轧温度为1140℃，在奥氏体再结晶区轧制中，先将连铸坯宽度由2000mm连续宽展轧制至3600mm，厚度为175mm以使纵向累积压缩比为3.5（175mm/50mm）后，采用尽量少的轧制道次数将连铸坯连续纵轧至待温厚度为成品钢板厚度的2.5倍，并且最后3个道次压下率分别为16%、22%、19%；在奥氏体未再结晶区轧制中，开轧温度为874℃，终轧温度为850℃。对轧制后的钢板进行加速冷却，开冷温度为800℃，终冷温度为570℃，冷却速度为10℃/s。加速冷却工艺之后，制备得到厚度50mm×宽度3600mm的X65特厚宽幅的管线钢板。在制备的过程中，整个轧制过程的宽展比为1.8（3600mm/2000mm）。得到的厚度50mm×宽度3600mm的X65特厚宽幅的管线钢板的力学性能如表1所示。

实施例2

将化学成分为（按wt%计算）：C：0.09%、Si：0.25%、Mn：1.5%、S：0.002%、P：0.012%、Nb：0.05%、V：0.04%、Ti：0.02%，其余为Fe及不可避免的杂质，断面尺寸为厚度300mm×宽度2000mm的连铸坯送入步进式加热炉中加热到1215℃并且保持500分钟。对加热后的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，在奥氏体再结晶区轧制中，开轧温度为1190℃，终轧温度为1140℃，在奥氏体再结晶区轧制中，先将连铸坯宽度由2000mm连续宽展轧制至3700mm，厚度为144mm以使纵向累积压缩比为3.6（144mm/40mm）后，采用尽量少的轧制道次数将连铸坯连续纵轧至待温厚度为成品钢板厚度的2.5倍，并且最后3个道次压下率分别为17%、23%、18%；在奥氏体未再结晶区轧制中，开轧温度为885℃，终轧温度为860℃。对轧制后的钢板进行加速冷却，开冷温度为800℃，终冷温度为580℃，冷却速度为10℃/s。加速冷却工艺之后，制备得到厚度40mm×宽度3700mm的X65特厚宽幅的管线钢板。在制备的过程中，整个轧制过程的宽展比为1.85（3700mm/2000mm）。得到的厚度40mm×宽度3700mm的X65特厚宽幅的管线钢板的力学性能如表1所示。

表1本发明的X65特厚宽幅的管线钢板的力学性能

注：表1中拉伸试样采用板条形试样，标距为50mm；夏比冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm，试验温度为-20℃；DWTT落锤试样尺寸为40/50mm(厚度)×76mm（试样宽度）×305mm（试样长度）。

从表1的性能测试数据可以看出，40～50mm特厚宽幅X65管线钢板满足标准要求，强度富余量较大，韧性优良。

从图1至图4的金相组织来看，40～50mm特厚宽幅X65管线钢板组织均匀，晶粒细小，带状组织级别低。

本发明并不局限于上述实施例，按照本发明提供的成分要求和生产工艺要求，均可实施。

Claims (7)

1.一种小压缩比条件下使用连铸坯生产管线钢板的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

将厚度300mm×宽度1800～2000mm的连铸坯加热到1150～1250℃并保持400分钟以上；

对加热后的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，在奥氏体再结晶区轧制中，开轧温度为1150～1200℃，展宽比至少为1.6，待温厚度为成品厚度的2～4倍，在奥氏体未再结晶区轧制中，开轧温度为830～900℃；

对轧制后的钢板进行加速冷却，开冷温度为700～800℃，终冷温度为550～600℃，冷却速度为5～20℃/s，得到厚度40～50mm×宽度3200～4000mm的管线钢板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述连铸坯按重量百分比计包含0.05%～0.10%的C、0.15%～0.30%的Si、1.0%～2.0%的Mn、不超过0.010%的S、不超过0.020%的P、不超过0.05%的Nb、不超过0.05%的V、不超过0.05%的Ti，以及余量的Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述奥氏体再结晶区轧制中，首先连续宽展轧制至目标宽度，然后再纵轧到成品厚度的2～4倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述奥氏体再结晶区轧制中的纵轧道次压下率在15%以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述奥氏体再结晶区轧制中的终轧温度不低于1100℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述奥氏体未再结晶区轧制中的终轧温度为800～850℃。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在所述奥氏体再结晶区轧制中，纵向累积压缩比小于5，其中，纵向累积压缩比是指连续宽展轧制至目标宽度时的厚度与轧制后的钢板进行加速冷却时的厚度之比。