CN103725960A

CN103725960A - 一种薄规格高强韧管线钢板及其生产方法

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Publication number: CN103725960A
Application number: CN201310741800.4A
Authority: CN
Inventors: 李少坡; 李群; 查春和; 李家鼎; 丁文华; 张国栋; 谌铁强; 王志勇; 田鹏; 董占斌
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-28
Filing date: 2013-12-28
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-12-28
Also published as: CN103725960B

Abstract

一种薄规格高强韧管线钢板及其生产方法，属于低碳微合金钢生产技术领域。该钢板化学成分的重量百分配比为：C：0.05～0.10％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.35～1.85％，P：≤0.020％，S：≤0.005％，Alt：0.01～0.05％，Nb：0.03～0.06％，V：0.03～0.06％，Ti：0.01～0.02％，Mo：0.00～0.20%，余量为Fe和不可避免杂质元素。其相应生产方法的主要特征为采用低温控轧替代加速冷却工艺：第二阶段开轧温度控制在800-850℃，终轧温度控制在660-720℃，轧后采用空气中自然冷却的方式到室温。优点在于，所述的薄规格高强韧管线钢板在合理的成分设计下，采用低温控轧工艺替代加速冷却工艺，获得了良好的强韧性和良好的板形，解决了薄规格管线钢中厚板的性能和板形控制难题。

Description

一种薄规格高强韧管线钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于管线钢板生产技术领域，特别是涉及一种薄规格高强韧管线钢板及其生产方法。此钢板采用低温控轧替代加速冷却工艺生产，钢板具有优良的低温韧性和良好的板形。

背景技术

管线钢作为石油、天然气的一种经济、安全、不间断的长距离输送工具，近70年取得巨大发展，特别伴随能源需求的提高，管线钢级别和要求不断提高。目前X60及以上级别管线钢多采用控轧及加速冷速的低碳微合金钢，是石油、天然气输送主管线的主导钢材，要求具有优异的强韧性能。

天然气输送主管线由于在高压下运行，需要输送管道具有优良的韧性和良好的椭圆度，因此对所采用的管线钢板的韧性和板形提出了较高的要求。比如国家重点工程“西气东输”和“中亚管线”等管道项目工程等，对管线钢板的低温韧性和钢板板形提出了严格的要求，产品要求具有-20℃的夏比冲击功和-15℃的落锤性能，钢板不平度要求≤10mm/2m。而高等级的管线钢，为保证产品的强度和断裂韧性，多采用控轧及加速冷却的生产工艺，而加速冷却工艺对中厚板的板形控制增加了难度，尤其是对于较薄厚度规格和特定宽厚规格的中厚板，在冬季气温较低的月份，板形控制难度极大，因此需要提出一种新的生产工艺，减轻薄规格高强韧管线钢中厚板的板形控制难题。

本发明涉及的低温控轧生产高强韧薄规格管线钢中厚板，既满足了钢板的强度性能，又兼具良好的落锤韧性，同时由于没有采用加速冷却工艺，钢板的板形优良，而且生产工艺简约。从目前管线钢申请的专利技术来看，具有优良韧性的高等级管线钢中厚板的生产工艺和成分设计等方面与本专利有本质的差别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄规格高强韧管线钢板及其生产方法，其成分设计合理，其生产工艺为低温控轧替代加速冷却工艺，其钢板强韧性和板形良好。

本发明的所述钢板化学成分为：C：0.05～0.10％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.35～1.85％，P：≤0.020％，S：≤0.005％，Alt：0.01～0.05％，Nb：0.03～0.06％，V：0.03～0.06％，Ti：0.01～0.02％，Mo：0.00～0.20%，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。

所述钢板由扁长的细小铁素体构成的第一相，和由弥散珠光体、残余奥氏体等构成的第二相；第一相扁长的细小铁素体的晶粒厚度为1～3μm。

采用上述化学成分钢坯，通过低温控轧工艺，本发明制备出了屈服强度达到415MPa以上，抗拉强度在520MPa以上，-20℃V型缺口夏比冲击功稳定达到300J以上，-15℃落锤性能稳定达到85%以上的韧性优良管线钢中厚板，钢板不平度≤10mm/2m。所述的薄规格管线钢板的厚度为8～13mm，宽度为1800～3000mm。其生产工艺具体如下：

（1）钢坯加热到1160-1220℃后，钢坯出炉进行两阶段轧制，第一阶段终轧温度1000-1060℃，中间进行待温，中间坯待温厚度/成品厚度为3-5倍，第二阶段采用低温控轧工艺，开轧温度控制在800-850℃，终轧温度控制在660-720℃范围，充分发挥低温控轧效果，增加位错密度，获得压扁拉长的奥氏体和铁素体晶粒。

（2）轧后采用空气中自然冷却的方式（空冷）到室温。

本发明内容的构成要点立足于以下认识：薄规格管线钢板在中厚板生产产线的控轧控冷能力不足，需要通过C、Mn、Nb、V、Cr等元素提高强度。C通过固溶强化和析出强化提高强度；Nb对晶粒细化的作用十分明显，提高材料的强度和低温韧性；V通过析出强化作用，能有效提高钢板的强度；Ti抑制原始奥氏体晶粒长大，细化奥氏体晶粒；添加适量的Cr合金，为保证强度性能，尤其是抗拉强度提供了保证。

采用低温控轧生产工艺的依据是：第二阶段采用低温控轧工艺，其关键是在较低的轧制温度下完成第二阶段的变形，开轧温度控制在850℃以下，并保证终止轧制温度在660-720℃范围，充分利用低温控轧效果，一方面在硬化的奥氏体内部积累位错，为后续相变提供更多的形核点，另一方面在发生相变的铁素体内部形成亚晶结构，进一步细化晶粒，最终通过空气中自然冷却，得到细化、均匀、扁平的相变组织，提高钢板的强度和低温韧性。

本发明的优点在于：本发明制备的高等级韧性优良的薄规格管线钢中厚板采用了独特的成分设计和生产工艺制度。其生产工艺采用低温控轧工艺替代加速冷却工艺，在奥氏体未再结晶区降低轧制温度，强化低温控轧效果，终止轧制温度控制在660-720℃范围，然后通过空气中自然冷却，产品具有高强韧性和良好的板形。按照本专利所述的技术方案生产出的高强韧管线钢中厚板性能达到以下水平：

(1)拉伸性能：屈服强度达到415MPa以上，抗拉强度在520MPa以上，屈强比在0.80-0.90范围。

(2)韧性性能：-20℃V型缺口夏比冲击功稳定达到300J以上，-15℃落锤性能稳定达到85%以上的韧性优良管线钢中厚板。

(3)不平度：钢板不平度≤10mm/2m。

附图说明

图1为本发明金相组织图。

具体实施方式

根据本发明一种低温控轧生产高强韧薄规格管线钢中厚板的方法，在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×1700mm断面的连铸坯，在4300mm生产线上进行低温控轧生产。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，实施例工艺制度见下面描述，实施例力学性能指标见表2。

表1实施例的化学成分（重量，%）余量为Fe

实施例	C	Si	Mn	P	S	Alt	Nb	V	Ti	Mo
											实施例	0.05	0.30	1.85	0.015	0.002	0.030	0.06	0.03	0.015	0.20
实施例	0.10	0.15	1.35	0.007	0.002	0.035	0.03	0.06	0.015	0.00
											实施例	0.08	0.20	1.65	0.010	0.002	0.025	0.03	0.05	0.015	0.10
实施例	0.07	0.20	1.50	0.011	0.002	0.025	0.04	0.04	0.014	0.15
											实施例	0.06	0.25	1.60	0.012	0.003	0.030	0.05	0.03	0.013	0.15

实施例工艺制度

实施例1

钢板厚度为9.5mm，宽度为2050mm，板坯加热温度：1200℃；第一阶段终轧温度为1050℃；中间坯待温厚度/成品钢板厚度为4倍；第二阶段钢板开轧温度为840℃，终止轧制温度为720℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能指标见下表2所示。

实施例2

钢板厚度为13mm，宽度为2480mm，板坯加热温度：1180℃；第一阶段终轧温度为1030℃；中间坯待温厚度/成品钢板厚度为3.5倍；第二阶段钢板开轧温度为830℃，终止轧制温度为700℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能指标见下表2所示。

实施例3

钢板厚度为12mm，宽度为3000mm，板坯加热温度：1190℃；第一阶段终轧温度为1020℃；中间坯待温厚度/成品钢板厚度为3倍；第二阶段钢板开轧温度为820℃，终止轧制温度为690℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能指标见下表2所示。

实施例4

钢板厚度为10mm，宽度为1860mm，板坯加热温度：1170℃；第一阶段终轧温度为1000℃；中间坯待温厚度/成品钢板厚度为4倍；第二阶段钢板开轧温度为810℃，终止轧制温度为680℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能指标见下表2所示。

实施例5

钢板厚度为8mm，宽度为2050mm，板坯加热温度：1220℃；第一阶段终轧温度为1040℃；中间坯待温厚度/成品钢板厚度为5倍；第二阶段钢板开轧温度为800℃，终止轧制温度为660℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能指标见下表2所示。

本发明低温控轧工艺生产的高强韧薄规格管线钢中厚板的金相组织为均匀扁平拉长的细小铁素体的第一相，和由弥散珠光体、残余奥氏体等构成的第二相；第一相扁长的细小铁素体的晶粒厚度为1～3μm，参照附图1。薄规格管线钢板厚度为8～13mm，宽度为1800～3000mm。钢板力学性能指标如下表2所示。

表2钢板综合力学性能指标

本发明的优点在于，所述的薄规格高强韧管线钢板在合理的成分设计下，采用低温控轧工艺替代加速冷却工艺，获得了良好的强韧性和良好的板形，解决了薄规格高强韧管线钢中厚板的性能和板形控制难题。

Claims

1.一种薄规格高强韧管线钢板，其特征在于，所述钢板化学成分为：C：0.05～0.10％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.35～1.85％，P：≤0.020％，S：≤0.005％，Alt：0.01～0.05％，Nb：0.03～0.06％，V：0.03～0.06％，Ti：0.01～0.02％，Mo：0.00～0.20%，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。

所述钢板由扁长的细小铁素体构成的第一相，和由弥散珠光体、残余奥氏体构成的第二相；第一相扁长的细小铁素体的晶粒厚度为1～3μm。

2.如权利要求1所述的薄规格高强韧管线钢板，其特征在于，所述的管线钢板屈服强度达到415MPa以上，抗拉强度在520MPa以上，-20℃V型缺口夏比冲击功稳定达到300J以上，-15℃落锤性能稳定达到85%以上，钢板不平度≤10mm/2m。所述的薄规格管线钢板的厚度为8～13mm，宽度为1800～3000mm。

3.一种权利要求1所述的薄规格高强韧管线钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、轧制、冷却，其特征在于，在工艺中控制如下技术参数：

（1）钢坯加热到1160-1220℃后，钢坯出炉进行两阶段轧制，第一阶段终轧温度1000-1060℃，中间进行待温，中间坯待温厚度/成品厚度为3-5倍，第二阶段采用低温控轧工艺，开轧温度控制在800-850℃，终轧温度控制在660-720℃范围，发挥低温控轧效果，增加位错密度，获得压扁拉长的奥氏体和铁素体晶粒；

（2）轧后采用空气中自然冷却的方式冷到室温。