CN103846277B - 一种提高海底管线钢低温止裂韧性的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高海底管线钢低温止裂韧性的生产方法，属于低碳微合金钢生产技术领域，适用于海底管线钢宽厚板产品的生产。该方法在不改变现有产品化学成分体系的前提下，对冶炼连铸技术、加热制度、轧制规程、水冷工艺和堆垛缓冷工艺进行了优化，通过低温浇钢技术、连铸高拉速控制、轧制道次呈近似正态分布、冷速、冷却水温、钢板堆垛温度和堆垛时间的控制，大大提高了海底管线钢厚度方向心部夏比冲击韧性、低温落锤韧性DWTT和裂纹尖端张开位移CTOD，有效地改善了海底管线钢低温止裂韧性，提高了管线铺设工程及管线运行的安全性。
Description
技术领域
本发明属于低碳微合金钢生产技术领域，特别是涉及一种提高海底管线钢低温止裂韧性的生产方法，适用于海底管线钢宽厚板产品的生产。
背景技术
随着全球经济的高速发展和陆地油气资源的日益枯竭，海上油气资源的开发已成为当今油气行业的主战场，海底管线作为海洋油气系统的“生命线”，极大促进了海底管线工程的规划建设。由于海底地势的复杂性和海底海流的多变性，管道在铺设过程中须发生各种不同角度的弯曲变形，且管道需长期承受深海高压，故要求海底管线用钢具有更高的低温止裂韧性，比如厚度方向心部夏比冲击韧性、低温落锤韧性(DWTT)和裂纹尖端张开位移(CTOD)等。
目前，海底管线用钢已成为冶金和材料研究领域的热点，从所申请公开的专利技术来看，在生产工艺方案与本专利有着本质的区别；专利201210123639.X公开了“一种大壁厚海底管线钢板及其生产方法”，提出了提高钢板的低温冲击韧性、抗撕裂性能和强度的方法，与本专利提出的生产方法有着较大的差异；专利200710052601.7公开了“一种用于制作海底管线的钢板及其轧制方法”，提出了海底管线用X65热轧板卷的生产方法，与本专利海底管线钢宽厚板产品的生产方法有着本质的差异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高海底管线钢低温止裂韧性的生产方法，在不改变现有产品化学成分体系的前提下，通过先进的冶炼连铸技术、严格的加热制度、优化的轧制规程、强化的超快冷(UFC)+层流冷却(ACC)联动冷却工艺和严格的堆垛缓冷工艺等技术，有效地改善了海底管线钢低温止裂韧性，从而降低了生产厂家的经济损失，提高了管线铺设工程及管线运行的安全性，对我国海底管线工程项目的发展具有重大意义。
采用本发明的方法所生产的海底管线钢低温止裂韧性优良，其夏比冲击韧性：-30℃时钢板厚度方向心部10×10×55mmV型缺口试样夏比冲击功≥383J；落锤韧性：-15℃时全壁厚试样落锤剪切面积(DWTT SA)≥90%；CTOD性能：-15℃时裂纹尖端张开位移值≥1.81mm；其生产工艺中控制的技术参数如下：
(1)中间包过热度为12～21℃，连铸拉速为0.95～1.05m/min，确保C类心部偏析在1.0级以下；
(2)钢坯加热温度为1130～1190℃，均热温度为1160～1180℃，保证钢坯均热时间为40～60min；
(3)轧制分两阶段轧制，粗轧展宽阶段总压下率为5～20%，粗轧展宽后至待温前总压下率为60～75%，同时需确保展宽后至待温前的纵轧道次压下率逐渐上升，且单道次压下率为15～32%，最后2个道次压下率为25～32%；中间坯待温厚度/成品厚度为3.5～4；精轧阶段总压下率为65～80%，单道次压下率逐渐减少，且最后1道次压下率为10～13%；两阶段轧制过程道次压下率呈近似正态分布；
(4)终轧后钢板采用超快冷(UFC)+层流冷却(ACC)联动工艺冷却，冷却速率为28～35℃/s，冷却水温控制在10～16℃；
(5)钢板终冷结束后立即采用堆垛缓冷工艺，要求堆垛温度为350～420℃，堆垛时间为12～20h。
本发明的优点在于：在不改变现有产品化学成分体系的前提下，对冶炼连铸技术、加热制度、轧制规程、水冷工艺和堆垛缓冷工艺进行了优化，通过低温浇钢技术、连铸高拉速控制、轧制道次呈近似正态分布、冷速、冷却水温、钢板堆垛温度和堆垛时间的控制，大大提高了海底管线钢厚度方向心部夏比冲击韧性、低温落锤韧性(DWTT)和裂纹尖端张开位移(CTOD)。
具体实施方法
根据本发明一种提高海底管线钢低温止裂韧性的生产方法，在100吨转炉上冶炼和4300mm双机架宽厚板生产线上进行轧制生产。下面通过实施例对本发明作进一步的描述，对比本发明应用前后工艺和钢板低温止裂韧性的差异。
实施例1
产品为厚度规格为28.6mmX70MO海底管线钢板，要求厚度方向心部夏比冲击韧性、低温落锤韧性(DWTT)和裂纹尖端张开位移(CTOD)。
一、本发明应用前的生产情况
冶炼工序中中间包过热度为25℃，拉速0.91m/min；热轧工序中钢坯加热温度为1200℃，均热温度为1190℃，均热时间为30min；粗轧展宽阶段总压下率为27%，展宽后至待温前总压下率为54%，最后2个道次压下率为19%和14%；中间坯待温厚度/成品 厚度为2.7；精轧阶段总压下率为85%，且最后1道次压下率为7%；水冷工序中冷却速率为24℃/s，冷却水温为19.5℃；所生产钢板的低温止裂韧性如表1所示。
表1钢板低温止裂韧性
二、本发明应用后的生产情况
冶炼工序中中间包过热度为14℃，拉速1.01m/min；热轧工序中钢坯加热温度为1180℃，均热温度为1170℃，均热时间为60min；粗轧展宽阶段总压下率为18%，展宽后至待温前总压下率为68%，粗轧纵轧道次压下率逐渐上升，且单道次压下率为16～29%，最后2个道次压下率为26%和29%；中间坯待温厚度/成品厚度为3.8；精轧阶段总压下率为67%，单道次压下率逐渐减少，且最后1道次压下率为11%；两阶段轧制过程道次压下率呈近似正态分布；水冷工序中冷却速率为32℃/s，冷却水温为13℃；钢板堆垛温度为380℃，堆垛缓冷时间为18h；所生产钢板的低温止裂韧性如表2所示。
表2钢板低温止裂韧性
实施例2
产品为厚度规格为31.8mmX65MO海底管线钢板，要求厚度方向心部夏比冲击韧性、低温落锤韧性和裂纹尖端张开位移(CTOD)。
一、本发明应用前的生产情况
冶炼工序中中间包过热度为28℃，拉速0.89m/min；热轧工序中钢坯加热温度为1210℃，均热温度为1200℃，均热时间为30min；粗轧展宽阶段总压下率为31%，展宽后至待温前总压下率为57%，最后2个道次压下率为20%和13%；中间坯待温厚度/成品厚度为3.2；精轧阶段总压下率为83%，且最后1道次压下率为8%；水冷工序中冷却速率为26℃/s，冷却水温为18℃；所生产钢板的低温止裂韧性如表3所示。
表3钢板低温止裂韧性
二、本发明应用后的生产情况
冶炼工序中中间包过热度为18℃，拉速0.98m/min；热轧工序中钢坯加热温度为1185℃，均热温度为1175℃，均热时间为50min；粗轧展宽阶段总压下率为16%，展宽后至待温前总压下率为71%，粗轧纵轧道次压下率逐渐上升，且单道次压下率为16～30%，最后2个道次压下率为26.5%和30%；中间坯待温厚度/成品厚度为4；精轧阶段总压下率为65.5%，单道次压下率逐渐减少，且最后1道次压下率为13%；两阶段轧制过程道次压下率呈近似正态分布；水冷工序中冷却速率为29℃/s，冷却水温为15℃；钢板堆垛温度为395℃，堆垛缓冷时间为14h；所生产钢板的低温止裂韧性如表4所示。
表4钢板低温止裂韧性
实施例3
产品为厚度规格为25.4mmX60MO海底管线钢板，要求厚度方向心部夏比冲击韧性、低温落锤韧性和裂纹尖端张开位移(CTOD)。
一、本发明应用前的生产情况
冶炼工序中中间包过热度为27℃，拉速0.85m/min；热轧工序中钢坯加热温度为1210℃，均热温度为1200℃，均热时间为35min；粗轧展宽阶段总压下率为36%，展宽后至待温前总压下率为52%，最后2个道次压下率为18%和22%；中间坯待温厚度/成品厚度为2.8；精轧阶段总压下率为84%，且最后1道次压下率为6%；水冷工序中冷却速率为22℃/s，冷却水温为20℃；所生产钢板的低温止裂韧性如表5所示。
表5钢板低温止裂韧性
二、本发明应用后的生产情况
冶炼工序中中间包过热度为18℃，拉速1.0m/min；热轧工序中钢坯加热温度为1190℃，均热温度为1185℃，均热时间为45min；粗轧展宽阶段总压下率为18%，展宽后至待温前总压下率为69%，粗轧纵轧道次压下率逐渐上升，且单道次压下率为17～32%，最后2个道次压下率为27%和30.5%；中间坯待温厚度/成品厚度为3.8；精轧阶 段总压下率为68%，单道次压下率逐渐减少，且最后1道次压下率为12%；两阶段轧制过程道次压下率呈近似正态分布；水冷工序中冷却速率为28℃/s，冷却水温为15℃；钢板堆垛温度为410℃，堆垛缓冷时间为12h；所生产钢板的低温止裂韧性如表6所示。
表6钢板低温止裂韧性
。
Claims (1)
1.一种提高海底管线钢低温止裂韧性的生产方法，其特征在于，生产工艺中控制的技术参数如下：
(1)中间包过热度为12～21℃，连铸拉速为0.95～1.05m/min，确保C类中心偏析在1.0级以下；
(2)钢坯加热温度为1130～1190℃，均热温度为1160～1180℃，保证钢坯均热时间为40～60min；
(3)轧制分两阶段轧制，粗轧展宽阶段总压下率为5～20％，粗轧展宽后至待温前总压下率为60～75％，同时需确保展宽后至待温前的纵轧道次压下率逐渐上升，且单道次压下率为15～32％，最后2个道次压下率为25～32％；中间坯待温厚度/成品厚度为3.5～4；精轧阶段总压下率为65～80％，单道次压下率逐渐减少，且最后1道次压下率为10～13％；两阶段轧制过程道次压下率呈近似正态分布；
(4)终轧后钢板采用超快冷UFC+层流冷却ACC联动工艺冷却，冷却速率为28～35℃/s，冷却水温控制在10～16℃；
(5)钢板终冷结束后采用堆垛缓冷工艺，要求堆垛温度为350～420℃，堆垛时间为12～20h；
-30℃时厚度方向心部夏比冲击功≥383J，-15℃全壁厚试样落锤剪切面积DWTT SA≥90％，-15℃裂纹尖端张开位移CTOD≥1.81mm。
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