CN103981463A - 一种韧性优良的x70弯管用热轧平板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种韧性优良的X70弯管用热轧平板及其生产方法，属于低碳微合金钢技术领域。该热轧平板的成分重量百分数为：C：0.045-0.085％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.20-1.60％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.03-0.07％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.020％，Ni：0.15-0.30％，Cr：≤0.20％，Mo：≤0.30％，Al：0.010-0.040％,Ceq≤0.45％，Pcm≤0.21％，余量为Fe及不可避免的杂质。工艺包括高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→LF+RH精炼→板坯连铸→板坯加热→4300轧机轧制→ACC快速冷却→堆冷→取样、检验→入库、发运。优点在于，X70热煨弯管钢，钢板力学性能指标稳定，塑性、韧性匹配较好，经高温煨制弯曲成型及热处理后依然保持优异的强韧性。

Description

一种韧性优良的X70弯管用热轧平板及其生产方法

技术领域

本发明属于低碳微合金钢技术领域，特别是涉及一种韧性优良的X70弯管用热轧平板及其生产方法，生产成本较低，用于商业化大生产，适用于热煨弯管油气输送管道。

背景技术

近20年以来，世界各国经济迅猛发展，能源需求不断增加，随着国内外多项大管道工程的规划及建设，高强度级别热煨弯管高附加值管线产品，显现出良好的市场竞争能力和较大的市场需求。

热煨弯管是管道的重要组成部分，是管道中承载较为苛刻的结构件之一，多用在地形复杂、气候条件恶劣的地区，热煨弯管综合质量的优劣是制约管道安全、平稳运行的瓶颈。热煨弯管主要是针对特殊地形需要转弯连接用管道用钢，是通过中频感应加热工艺制成的弯管，其特点是厚度规格高于普通线路板，钢板制成钢管后需要进行高温煨制弯曲成型和回火热处理，工序比较多，为防止热煨过程开裂和强度损失，对母材强度性能要求高于普通线路板，并对母材心部韧性做特殊要求，心部韧性控制难度较大，且需确保热煨后弯管最终性能稳定。

根据相关资料显示，国内X70热煨弯管生产厚度和宽度覆盖不全面，生产合金添加量较多，成本高。如中国专利200910062438“一种抗拉强度570MPa级弯管用钢板及其生产方法”，所生产钢板厚度较薄，热煨后性能偏低，韧性值无法满足现有客户要求。又如中国专利200610048022“高韧性热煨弯管用钢及其热平板的生产方法”所生产的X70热煨弯管Mo含量高，钢板厚度及宽度均未提及。

发明内容

本发明的目的是提供一种韧性优良的X70弯管用热轧平板及其制造方法，通过合理的成分设计及轧制工艺，使用连铸坯生产X70弯管用热轧平板，产品最大厚度至32mm，管径最大至1219mm，不仅产品综合性能足要求，具有优良的低温韧性，而且经高温煨制弯曲成型及热处理后依然保持优异的强韧性。

本发明的钢板的成分(按重量百分比计)为：

C：0.045-0.085％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.20-1.60％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.03-0.07％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.020％，Ni：0.15-0.30％，Cr：≤0.20％，Mo：≤0.30％，Al：0.010-0.040％,余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明所述的韧性优良的X70弯管用热轧平板碳当量CE_IIW：0.40-0.45％，CE_Pcm：0.15-0.21％，其中CE_IIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，CE_Pcm＝C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。

本发明成分设计基于以下认识：

C是保证钢板淬透性的重要非合金元素，也是决定碳当量的重要因素，对钢的强度、韧性、塑性及焊接性均有较大影响。碳含量过高，影响钢板焊接性能。本发明的X70热煨弯管钢的碳含量宜在0.045-0.085％之间。

Si是有效的脱氧元素，还可以起到强化作用，但Si含量过高会使钢的塑性和韧性降低，因此设定其范围是0.15％-0.35％。

Mn是钢中重要的固溶强化元素，可降低相变温度，细化组织亚结构，在强化钢板的同时改善韧性；同时，可提高淬透性。若锰含量过高，对焊接及韧性不利。

P、S为有害杂质元素，本发明采用纯净钢生产技术，尽量减少磷、硫元素对韧性有不利影响。

Nb、Ti即是固溶强化元素，又是碳氮化物形成元素，在钢坯加热及轧制过程中，钉扎奥氏体晶界并阻止奥氏体晶粒过度长大，但其含量过高会影响韧性和焊接性。

Cr可以有效增加钢的淬透性，改善力学性能，但含量过高对材料焊接性有不利影响，可根据厚度不同适当添加。

Mo可降低相变温度，提高钢的淬透性，促进针状铁素体转变。为获得高密度位错的针状铁素体且钢管热处理后仍保持良好的强韧性，一般热煨弯管对Mo含量有不低于0.15％的下限要求。

Ni、Cu起固溶强化作用，还能改善耐蚀性，Ni同时还能改善钢的低温韧性。

N的存在会恶化母材和焊接热影响区的韧性，其含量不超过0.006％为宜。

Al是脱氧元素，但Al含量过高会使钢中的夹杂物增加，因此，Al的含量控制在0.010％-0.040％为宜。

本发明的钢板的生产包括：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→LF+RH精炼→板坯连铸→板坯加热→4300轧机轧制→ACC快速冷却→堆冷→取样、检验→入库、发运。

在板坯浇铸+控制轧制控制冷却工艺过程中控制参数为：

(1)将按钢板的化学成分冶炼钢水浇注成300、400mm厚连铸坯；

(2)通过步进梁式加热炉将钢坯加热至设定温度1170～1210℃，加热时间280-450min，保证钢坯充分奥氏体化；

(3)钢坯出炉后进入4300mm轧机轧制，轧制时采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制，控温厚度为成品厚度的3-4倍，粗轧阶段与精轧阶段参数如下：

粗轧阶段：开轧温度：1000-1100℃，轧制速度：1.0-4.5m/s，轧制力矩：2000-3200kNm；

精轧阶段：开轧温度：810-850℃，终轧温度：780-820℃，轧制速度：2.0-5.0m/s。

(4)轧后钢板进入ACC层流冷却，开始冷却温度控制在770-810℃，终冷温度控制在450-530℃，冷却速率控制在20-35℃/s；

(5)钢板冷却后堆垛缓冷，堆冷时间12-24小时。

通过上述工序所生产的X70热煨弯管钢，钢板力学性能指标稳定，塑性、韧性匹配较好，经高温煨制弯曲成型及热处理后依然保持优异的强韧性。

本发明与现有技术相比，生产规格涵盖广，成本较低，适用于商业化大生产。

附图说明

图1为X70热煨弯管钢板典型金相组织。

具体实施方式

根据本发明提供的成分设计及生产方法，在100吨转炉上冶炼300、400mm连铸坯，在4300mm宽厚板轧机轧制钢板，其化学成分见表1，轧制工艺参数见表2，热轧钢板性能情况见表3，弯管性能见表4。

表1 X70弯管钢板化学成分wt％

表2 X70弯管钢板的加热、轧制及水冷工艺参数

表3 X70弯管钢板性能

表4 X70弯管热煨后性能

Claims (3)

1.一种韧性优良的X70弯管用热轧平板，其特征在于，X70弯管用热轧平板的成分重量百分数为：

C：0.045-0.085％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.20-1.60％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.03-0.07％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.020％，Ni：0.15-0.30％，Cr：≤0.20％，Mo：≤0.30％，Al：0.010-0.040％,余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的X70弯管用热轧平板，其特征在于，还需控制碳当量CE_IIW：0.40-0.45％，CE_Pcm：0.15-0.21％，其中CE_IIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，CE_Pcm＝C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。

3.一种权利要求1或2所述的X70弯管用热轧平板的生产方法，工艺包括：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→LF+RH精炼→板坯连铸→板坯加热→4300轧机轧制→ACC快速冷却→堆冷→取样、检验→入库、发运。；其特征在于：

(1)将按钢板的化学成分冶炼钢水浇注成300、400mm厚连铸坯；

(2)通过步进梁式加热炉将钢坯加热至1170～1210℃，加热时间280-450min，保证钢坯奥氏体化；

(3)钢坯出炉后进入4300mm轧机轧制，轧制时采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制，控温厚度为成品厚度的3-4倍，粗轧阶段与精轧阶段参数如下：

粗轧阶段：开轧温度：1000-1100℃，轧制速度：1.0-4.5m/s，轧制力矩：2000-3200kNm；

精轧阶段：开轧温度：810-850℃，终轧温度：780-820℃，轧制速度：2.0-5.0m/s；

(4)轧后钢板进入ACC层流冷却，开始冷却温度控制在770-810℃，终冷温度控制在450-530℃，冷却速率控制在20-35℃/s；

(5)钢板冷却后堆垛缓冷，堆冷时间12-24小时。