CN104998901A - 一种管线钢卷板热轧工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种管线钢卷板热轧工艺，包括：采用步进式加热炉对板坯进行分段加热；对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧；对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；对进行精轧后的所述板坯进行卷取；其中，所述分段加热按时间由先至后的顺序依次分为：预热段，加热时长为60～70min，出口温度≤650℃；一加段，加热时长为50～70min，出口温度≤1100℃；二加段，加热时长为55～65min，出口温度≤1170℃；均热段，加热时长为30～50min，出口温度≤1170℃。本发明提供的工艺用以解决现有技术生产的厚管线钢存在的DWTT性能稳定性差的技术问题。实现提高DWTT性能的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种管线钢卷板热轧工艺。
背景技术
随着全球原油需求量的进一步加大，其开采及输送环境日益恶化，长距离运输过程中地貌结构复杂，对管线的要求日趋苛刻。同时，为了降低管道工程的造价，长距离管线向高压、大口径的方向发展，因此厚规格、高钢级、高强韧性成为了管线钢的发展方向。
韧性是衡量材料与结构安全的一项重要指标，而落锤撕裂试验(DropWeight Tear Test，DWTT)性能则是相较于冲击试验更能够全面反映材料全厚度韧性的指标。因此DWTT性能是输气管线钢质量要求的一个重要和必备的指标。而随着管线钢厚度的增加，特别是当厚度超过15mm以后低温DWTT性能变得极为不稳定。而对于热连轧钢卷的生产，中间坯在精轧入口的厚度限制通常只有58～60mm，奥氏体变形难以达到足够的晶粒细化效果，因此DWTT控制成为超厚规格管线钢的最大难点。
当前，厚度≥24mmX70热轧卷板批量生产过程中DWTT性能稳定性很差。
由此可见，现有技术生产的厚管线钢存在DWTT性能稳定性差的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种管线钢卷板热轧工艺，用于以解决现有技术生产的厚管线钢存在DWTT性能稳定性差的技术问题。
本申请实施例提供了如下技术方案：
一种管线钢卷板热轧工艺，包括：
采用步进式加热炉对板坯进行分段加热；
对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧；
对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；
对进行精轧后的所述板坯进行卷取；
其中，所述分段加热按时间由先至后的顺序依次分为：
预热段，所述预热段的加热时长为60～70min，出口温度≤650℃，以使所述板坯温度分布均匀；
一加段，所述预热段的加热时长为50～70min，出口温度≤1100℃，以促进所述板坯中的合金元素固溶；
二加段，所述二加段的加热时长为55～65min，出口温度≤1170℃，以促进所述板坯中的微合金元素固溶；
均热段，所述均热段的加热时长为30～50min，出口温度≤1170℃，以防止所述板坯中的奥氏体晶粒长大。
可选的，所述分段加热的总加热时长≤250min。
可选的，所述对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧，具体为：对进行分段加热后的所述板坯进行N个道次的粗轧，且按时间由先至后的顺序粗轧各道次的压下率逐步提高；N大于等于8；其中，倒数第二道次粗轧的温度≤980℃，变形量≥18％；最后一道次粗轧的温度≤950℃，变形量≥20％，以细化所述奥氏体晶粒。
可选的，所述粗轧采用双机架可逆轧制。
可选的，所述N等于8。
可选的，所述对进行粗轧后的所述板坯进行精轧，具体为：对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；所述精轧的累计压下量≥55％，所述精轧的终轧温度为Ar3～Ar3+20℃，以提高所述奥氏体晶粒的压扁程度，其中，Ar3为相变温度。
可选的，所述精轧的入口温度≤920℃。
可选的，所述对进行精轧后的所述板坯进行卷取，具体为：对进行精轧后的所述板坯进行降温并卷取；所述降温的终冷温度为400～520℃，所述降温的平均冷却速度≥40℃/s；所述卷取的卷取温度为200～380℃。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请实施例提供的工艺，对板坯进行分四阶段进行加热，通过控制预热段的时间与温度，使得板坯缓慢加热至低温状态，有利于板坯温度分布均匀；再在一加段保持缓慢升温状态，使得板坯充分加热，促进合金元素固溶；在二加阶段继续对板坯缓慢加热，使得铌等重要微合金元素固溶，并使板坯温度进一步均匀化；缩短了均热段时间，防止奥氏体晶粒长大，使得奥氏体晶粒体晶粒保持细小均匀，从而在保证钢卷强度的同时，提高管线钢的DWTT断裂韧性。
2、本申请实施例提供的工艺，设置粗轧阶段各道次粗轧压下率逐步提高，并在最后两道次轧制过程中，控制板坯温度较低，更有利于轧制过程中的形变渗透，从而充分利用粗轧阶段最后两道次的变形，细化奥氏体晶粒；进一步，粗轧采用双机架可逆轧以完成充分的再结晶并增加变形的渗透效果，实现提高管线钢的DWTT性能的技术效果。
3、本申请实施例提供的工艺，在粗轧使奥氏体晶粒充分再结晶细化的基础上，通过控制精轧温度和压下量增加精轧压缩比，以提高奥氏体晶粒的压扁程度，实现提高管线钢的DWTT性能的技术效果。
4、本申请实施例提供的工艺，通过控制卷取前的冷却温度和速度，达到快速冷却，弥补轧制过程中奥氏体晶粒形变与细化的不足，充分细化铁素体组织，并充分利用超高冷速细化组织中的M/A岛等硬相组织，改善DWTT性能；进一步，采用超低温200～380℃卷取，获取部分下贝氏体组织，避免珠光体、准多边形铁素体等高温不不均匀组织，保证DWTT性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中管线钢卷板热轧工艺的流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种管线钢卷板热轧工艺，用于以解决现有技术生产的厚管线钢存在DWTT性能稳定性差的技术问题。实现提高DWTT性能的技术效果。
为了解决上述现有技术存在的技术问题，本申请实施例提供的技术方案的总体思路如下：
一种管线钢卷板热轧工艺，包括：
采用步进式加热炉对板坯进行分段加热；
对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧；
对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；
对进行精轧后的所述板坯进行卷取；
其中，所述分段加热按时间由先至后的顺序依次分为：
预热段，所述预热段的加热时长为60～70min，出口温度≤650℃，以使所述板坯温度分布均匀；
一加段，所述预热段的加热时长为50～70min，出口温度≤1100℃，以促进所述板坯中的合金元素固溶；
二加段，所述二加段的加热时长为55～65min，出口温度≤1170℃，以促进所述板坯中的微合金元素固溶；
均热段，所述均热段的加热时长为30～50min，出口温度≤1170℃，以防止所述板坯中的奥氏体晶粒长大。
通过上述内容可以看出，对板坯进行分四阶段进行加热，通过控制预热段的时间与温度，使得板坯缓慢加热至低温状态，有利于板坯温度分布均匀；再在一加段保持缓慢升温状态，使得板坯充分加热，促进合金元素固溶；在二加阶段继续对板坯缓慢加热，使得铌等重要微合金元素固溶，并使板坯温度进一步均匀化；缩短了均热段时间，防止奥氏体晶粒长大，使得奥氏体晶粒体晶粒保持细小均匀，从而在保证钢卷强度的同时，提高管线钢的DWTT断裂韧性。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
在本实施例中，提供了一种管线钢卷板热轧工艺，请参考图1，图1为本发明实施例中管线钢卷板热轧工艺的流程图，如图1所示，所述工艺包括：
步骤S101，采用步进式加热炉对板坯进行分段加热；
步骤S102，对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧；
步骤S103，对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；
步骤S104，对进行精轧后的所述板坯进行卷取；
其中，步骤S101的所述分段加热按时间由先至后的顺序依次分为：
预热段，所述预热段的加热时长为60～70min，出口温度≤650℃，以使所述板坯温度分布均匀；
一加段，所述预热段的加热时长为50～70min，出口温度≤1100℃，以促进所述板坯中的合金元素固溶；
二加段，所述二加段的加热时长为55～65min，出口温度≤1170℃，以促进所述板坯中的微合金元素固溶；
均热段，所述均热段的加热时长为30～50min，出口温度≤1170℃，以防止所述板坯中的奥氏体晶粒长大。
在本申请实施例中，所述管线钢卷板热轧工艺主要用于提高≥24mm规格X70管线钢卷板的DWTT性能，以生产出高强韧性极限规格X70管线钢卷板。
当然，在具体实施过程中，所述管线钢卷板热轧工艺也可以用于提高其他规格钢卷板的DWTT性能，在此不作限制。
本申请的主要理论依据是：DWTT性能受奥氏体组织的压扁程度影响显著；同时，对于超厚规格管线钢，其形变的渗透程度与厚度方向的组织均匀性同样是影响DWTT的关键因素。因此，加热过程中控制奥氏体晶粒长大，轧制过程中控制奥氏体晶体的再结晶细化、充分压扁以及心部变形的渗透是控制厚规格高级别管线钢的关键因素。本发明的主要工艺措施围绕奥氏体组织的细化与变形开展，同时细化室温铁素体组织，以达到提高DWTT性能的效果。
下面详细介绍本申请提供的管线钢卷板热轧工艺：
首先，执行步骤S101，采用步进式加热炉对板坯进行分段加热；
具体来讲，可采用步进式加热炉来实现对板坯的分段加热，所述分段加热按时间先后顺序具体为四阶段：
预热段，在本实施例中控制预热段的时间与温度，控制所述预热段的加热时长为60～70min，出口温度≤650℃，使得板坯缓慢加热至低温状态，有利于板坯温度分布均匀；
一加段，在一加段保持缓慢升温状态，使得板坯充分加热，促进合金元素固溶，所述预热段的加热时长为50～70min，出口温度≤1100℃；
二加段，二加段继续对板坯缓慢加热，加热时长为55～65min，出口温度≤1170℃，使得铌等重要微合金元素固溶，并使板坯温度进一步均匀化；
均热段，缩短了均热段时间，所述均热段的加热时长为30～50min，出口温度≤1170℃，防止奥氏体晶粒长大，使得奥氏体晶粒体晶粒保持细小均匀。
在本申请实施例中，所述分段加热的总加热时长≤250min，即所述预热段、所述一加段、所述二加段和所述均热段的加热时长之和≤250min。
接下来，执行步骤S102，对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧；
在本申请实施例中，即对进行分段加热后的所述板坯进行N个道次的粗轧，且按时间由先至后的顺序粗轧各道次的压下率逐步提高；N大于等于8；
其中，倒数第二道次粗轧的温度≤980℃，变形量≥18％；最后一道次粗轧的温度≤950℃，变形量≥20％，以细化所述奥氏体晶粒。
在本申请实施例中，所述N等于8，即进行8个道次的粗轧，采用“3+5”或“1+7”模式进行轧制。
具体来讲，所述粗轧采用双机架可逆轧制，共计8道次，以完成充分的再结晶并增加变形的渗透效果。最后两道次轧制过程中，板坯温度较低，板坯厚度较薄，更有利于轧制过程中的形变渗透，因此充分利用粗轧阶段最后两道次的变形，细化奥氏体晶粒。
再下来，执行步骤S103，对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；
具体来讲，在粗轧奥氏体充分再结晶细化的基础上，为了提高奥氏体的压扁程度，首先尽可能增加精轧压缩比，中间坯厚度控制在58～60mm，精轧入口温度≤920℃，精轧累计压下量≥55％，精轧终轧温度为Ar3～Ar3+20℃，Ar3为相变温度。
最后，执行步骤S104，对进行精轧后的所述板坯进行卷取；
具体来讲，所述卷取分为降温和卷取两阶段：
所述降温的终冷温度为400～520℃，所述降温的平均冷却速度≥40℃/s；即采取轧后超快冷却的方式，弥补轧制中奥氏体形变与细化的不足，充分细化铁素体组织，并充分利用超高冷速细化组织中的M/A岛等硬相组织，改善DWTT性能。
所述卷取的卷取温度为200～380℃。即配合强力卷取机，采用超低温卷取，获取部分下贝氏体组织，避免珠光体、准多边形铁素体等高温不不均匀组织，保证DWTT性能。
基于同一发明构思，下面提供了本申请管线钢卷板热轧工艺的具体工艺实例，见实施例二。
实施例二
在本实施例中提供了一种管线钢卷板热轧工艺的具体实例：
需热轧的板坯中碳含量为0.055％，铌含量为0.07％，钼含量为0.20％，铜镍含量分别为0.20％，以及其他合金元素，生产出的产品为厚度24.8mm X70管线钢热轧钢带。
对上述板坯依次进行：加热工艺，粗轧工艺、精轧工艺以及冷却卷取工艺，各阶段工艺参数为：
板坯加热工艺：在保证微合金元素充分固溶的情况下控制奥氏体晶粒尺寸，加热温度为1170℃，均热时间48min；
粗轧工艺：粗轧采用双机架，道次数分别为3道次和5道次；第二机架粗轧的第四道次，即R2-4的压下量为19～21％，变形温度为925～965℃；粗轧末道次，即R2-5压下量为20～23％，变形温度为890～930℃；
精轧工艺：精轧入口温度为890～920℃，中间坯厚度为58mm，累计压下量为57％，终轧温度780～800℃，其中，相变温度Ar3温度约为780℃；
采用轧后超快冷却的方式，超快冷终冷温度为450～520℃，平均冷却速度≥40℃/s，卷取温度为200～380℃。
采用本实施例中的工艺生产的热轧钢带与现有工艺技术生产的热轧钢带相比，奥氏体厚度由11.7μm细化至8.9μm。可以有效提高厚规格X70钢带的DWTT性能，细化奥氏体晶粒。利用本专利生产24.8mm X70共约500吨，批量生产验证结果表明，此工艺切实可行，效果显著。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、本申请实施例提供的工艺，对板坯进行分四阶段进行加热，通过控制预热段的时间与温度，使得板坯缓慢加热至低温状态，有利于板坯温度分布均匀；再在一加段保持缓慢升温状态，使得板坯充分加热，促进合金元素固溶；在二加阶段继续对板坯缓慢加热，使得铌等重要微合金元素固溶，并使板坯温度进一步均匀化；缩短了均热段时间，防止奥氏体晶粒长大，使得奥氏体晶粒体晶粒保持细小均匀，从而在保证钢卷强度的同时，提高管线钢的DWTT断裂韧性。
2、本申请实施例提供的工艺，设置粗轧阶段各道次粗轧压下率逐步提高，并在最后两道次轧制过程中，控制板坯温度较低，更有利于轧制过程中的形变渗透，从而充分利用粗轧阶段最后两道次的变形，细化奥氏体晶粒；进一步，粗轧采用双机架可逆轧以完成充分的再结晶并增加变形的渗透效果，实现提高管线钢的DWTT性能的技术效果。
3、本申请实施例提供的工艺，在粗轧使奥氏体晶粒充分再结晶细化的基础上，通过控制精轧温度和压下量增加精轧压缩比，以提高奥氏体晶粒的压扁程度，实现提高管线钢的DWTT性能的技术效果。
4、本申请实施例提供的工艺，通过控制卷取前的冷却温度和速度，达到快速冷却，弥补轧制过程中奥氏体晶粒形变与细化的不足，充分细化铁素体组织，并充分利用超高冷速细化组织中的M/A岛等硬相组织，改善DWTT性能；进一步，采用超低温200～380℃卷取，获取部分下贝氏体组织，避免珠光体、准多边形铁素体等高温不不均匀组织，保证DWTT性能。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，包括：
采用步进式加热炉对板坯进行分段加热；
对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧；
对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；
对进行精轧后的所述板坯进行卷取；
其中，所述分段加热按时间由先至后的顺序依次分为：
预热段，所述预热段的加热时长为60～70min，出口温度≤650℃，以使所述板坯温度分布均匀；
一加段，所述预热段的加热时长为50～70min，出口温度≤1100℃，以促进所述板坯中的合金元素固溶；
二加段，所述二加段的加热时长为55～65min，出口温度≤1170℃，以促进所述板坯中的微合金元素固溶；
均热段，所述均热段的加热时长为30～50min，出口温度≤1170℃，以防止所述板坯中的奥氏体晶粒长大。
2.如权利要求1所述的管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，所述分段加热的总加热时长≤250min。
3.如权利要求1所述的管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，所述对进行分段加热后的所述板坯进行粗轧，具体为：
对进行分段加热后的所述板坯进行N个道次的粗轧，且按时间由先至后的顺序粗轧各道次的压下率逐步提高；N大于等于8；
其中，倒数第二道次粗轧的温度≤980℃，变形量≥18％；最后一道次粗轧的温度≤950℃，变形量≥20％，以细化所述奥氏体晶粒。
4.如权利要求3所述的管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，所述粗轧采用双机架可逆轧制。
5.如权利要求3所述的管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，N等于8。
6.如权利要求1所述的管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，所述对进行粗轧后的所述板坯进行精轧，具体为：
对进行粗轧后的所述板坯进行精轧；所述精轧的累计压下量≥55％，所述精轧的终轧温度为Ar3～Ar3+20℃，以提高所述奥氏体晶粒的压扁程度，其中，Ar3为相变温度。
7.如权利要求6所述的管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，所述精轧的入口温度≤920℃。
8.如权利要求1所述的管线钢卷板热轧工艺，其特征在于，所述对进行精轧后的所述板坯进行卷取，具体为：
对进行精轧后的所述板坯进行降温并卷取；所述降温的终冷温度为400～520℃，所述降温的平均冷却速度≥40℃/s；所述卷取的卷取温度为200～380℃。
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