CN105568143A - 一种易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带及其制造方法 - Google Patents

一种易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于热连轧钢带控轧控冷生产技术领域，公开了一种易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质。本发明采用超快冷快速冷却，之后利用板卷本身温度返红到较高温度进行卷取，对卷取设备要求相对低，较大程度降低厚规格钢带卷取难度，也减轻由于内应力过大给下游用户开卷带来的困难。本发明采用合适的成分和轧制工艺匹配，提供一种高强度且具有优异的低温冲击韧性、低温落锤性能的厚规格钢带及其制备方法。

Description

一种易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带及其制造方法
技术领域
本发明涉及热连轧钢带控轧控冷技术领域，特别涉及一种易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带及其制造方法。
背景技术
大量国内外管道工程均提出大厚壁、强度达到X70及以上级别、具有优异低温性能的热连轧钢带产品需求。目前，对X70及以上级别的厚规格管线钢热连轧钢带，实际工业生产中多采用较低卷取温度，以此，获得相变充分完成的中温相变组织，如针状铁素体，从而获得良好的强韧性匹配以及稳定的批量性能。而且，随着产品厚度增加，为保证冷却效果和获得目标显微组织，卷取温度目标值也相应降低。高温拉伸试验表明，随着拉伸试验温度的升高，拉伸屈服强度呈下降趋势，钢卷容易发生屈服变形；拉伸试验温度降低，屈服强度越高，钢卷越难发生屈服变形。因此在高强度条件下，厚度越大，卷取温度越低，钢卷卷取难度越大，除对卷取设备造成较大冲击外，钢卷也容易产生严重内圈折弯、塔形、卸卷散卷等缺陷，同时由于存在较大内应力，在钢卷运输过程中、用户开卷过程中，均可能发生散卷导致安全问题和严重表面划伤，从而影响钢管最终质量。
钢卷在较高温度卷取，可有效降低卷取难度，但在厚规格管线钢热连轧钢带的生产中，普通层流冷却条件下，单一采用较高卷取温度，易导致强度、低温冲击不稳定、特别是低温落锤性能恶化，韧脆转变温度升高，不能满足要求。
发明内容
本发明提供一种易卷取且低温性能良好的厚规格管线钢热连轧钢带及其制造方法，解决现有技术中，厚规格高强度管线钢带，卷取难度大，钢卷内应力高等问题，同时也能避免采用较高温度卷取工艺条件下，厚规格钢带屈服强度、低温冲击韧性和低温落锤性能不稳定的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种易卷取且低温性能良好的厚规格管线钢热连轧钢带，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，所述热连轧钢带的基体组织包括：针状铁素体、准多形铁素体以及少珠光体组织。
一种易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带的制造方法，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质；
还包括以下工艺步骤：
铸坯冷态入加热炉再加热，加热温度为1140～1190℃，均温时间大于等于35min；
热连轧机组进行轧制，控制粗轧最后一道次轧制开始温度，970～1010℃，最后一道次压下量18～22％，中间坯厚度控制在56～60mm；
精轧入口温度小于等于920℃，精轧7道次；
精轧末道次压下量控制在9～12％，终轧温度为750～810℃；
轧制后的钢带，采用超快冷工艺进行快速冷却，冷速控制在大于等于35℃/S，超快冷出口温度控制在380～500℃；
超快冷冷却后，层流冷却段不进行冷却，板卷自然空冷，温度返红，在较高温度卷取，卷取温度控制在580～630℃；从而制得易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带。
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、本申请实施例中提供的易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带及其生产方法，该钢带产品厚度大于16mm，屈服强度达到X70及以上级别，同时具有优异的低温冲击韧性、低温落锤性能。低温冲击韧脆转变温度≤-50℃，低温落锤韧脆转变温度≤-30℃。
2、本申请实施例中提供的易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带及其生产方法，采用两阶段控轧、超快冷快速冷却(冷速≥35℃/s)、钢带自然返红到高温、进行高温卷取后获得。其基体组织为准多形铁素体和少珠光体，晶粒尺寸细小，屈服强度≥520MPa，抗拉强度Rm≥610MPa，伸长率A50mm≥35％，低温冲击韧脆转变温度≤-50℃，低温落锤韧脆转变温度≤-30℃；由于本产品采用超快冷快速冷却到较低终冷温度后，利用板卷自身温度返红到较高卷取温度后进行卷取，对卷取设备要求相对低，较大程度降低了厚规格钢带卷取难度，同时又保证厚规格产品具有优异的强度和低温韧性。此外，产品内应力小，也减轻了由于内应力过大给下游用户开卷带来的困难。
具体实施方式
本申请实施例通过提供易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带及其制造方法，解决现有技术中，厚规格高强度管线钢带，卷取难度大，钢卷内应力高等问题，同时也能避免采用较高温度卷取工艺条件下，厚规格钢带屈服强度、低温冲击韧性和低温落锤性能无法稳定合格的技术问题，达到在生产厚度大于16mm的高强度钢带时，既能保证钢卷低内应力，易卷取，同时满足屈服强度和低温性能稳定良好。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：
一种易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带的制造方法，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质；
还包括以下工艺步骤：
铸坯冷态入加热炉再加热，加热温度为1140～1190℃，均温时间大于等于35min；
热连轧机组进行轧制，控制粗轧最后一道次轧制开始温度，970～1010℃，最后一道次压下量18～22％，中间坯厚度控制在56～60mm；
精轧入口温度小于等于920℃，精轧7道次；
精轧末道次压下量控制在9～12％，终轧温度为750～810℃；
轧制后的钢带，采用超快冷工艺进行快速冷却，冷速控制在大于等于35℃/S，超快冷出口温度控制在380～500℃；
超快冷冷却后，不采用层流冷却，板卷自然空冷，温度返红，在较高温度卷取，卷取温度控制在580～630℃；从而制得易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带。
通过上述内容可以看出，发明的生产方法为：板坯连续浇铸成厚度为230-240mm的铸坯，S、P等含量控制在较低水平。铸坯冷态再加热，加热温度为1140～1190℃，均热时间≥35min，采用较低的加热温度和充足的均热时间，以使铸坯各区域温度均匀，防止奥氏体过分且不均匀的长大；热连轧中粗轧分8道次轧制，控制粗轧最后一道次轧制开始温度，970～1010℃，最后一道次压下量18～22％，保证奥氏体晶粒通过多次静态再结晶行为充分均匀细化，同时保证较低温度下的完全静态再结晶行为，以此抑制再结晶晶粒的长大，获得细小的奥氏体晶粒。精轧入口温度为≤920℃，精轧7道次，精轧末道次压下量控制在9～12％，终轧温度为750～810℃，以此保证奥氏体晶粒的充分扁平化，同时通过精轧获得较高的应变积累，保证相变组织的充分细化，减小有效晶粒尺寸。采用超快冷进行快速冷却，冷速控制在≥35℃，超快冷出口温度控制在380～500℃，抑制较高温度下的相变行为。超快冷结束后，不进行层流冷却，板卷自然空冷，表面温度返红到580～630℃，进行卷取；从而制得16mm以上的易卷取厚规格管线钢热连轧钢带。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本发明实施例提供的一种一种易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，所述热连轧钢带的基体组织包括：针状铁素体、准多形铁素体以及少珠光体组织。
针对上述钢带本实施例还提供一种易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带的制造方法，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质；
还包括以下工艺步骤：
铸坯冷态入加热炉再加热，加热温度为1140～1190℃，均温时间大于等于35min；
热连轧机组进行轧制，控制粗轧最后一道次轧制开始温度，970～1010℃，最后一道次压下量18～22％，中间坯厚度控制在56～60mm；
精轧入口温度小于等于920℃，精轧7道次；
精轧末道次压下量控制在9～12％，终轧温度为750～810℃；
轧制后的钢带，采用超快冷工艺进行快速冷却，冷速控制在大于等于35℃/S，超快冷出口温度控制在380～500℃；
超快冷冷却后，板卷自然空冷，温度返红，在较高温度卷取，卷取温度控制在580～630℃；从而制得易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带。
下面将分别介绍所述各组分的作用。
本发明提供的易卷取厚规格管线热连轧钢带中各合金元素作用如下:
C：钢中最经济、最基本的强化元素，但C含量的增加将降低钢的韧性和可焊接，为保证高温卷取条件下的低温性能。本发明专利C添加量为0.03-0.08wt％。
Si：以固溶强化形式提高钢的强度，但是较多Si含量不利于钢的焊接性能，同时可能导致较严重的表面氧化铁皮。本专利Si添加量为0.05-0.25wt％。
Mn：固溶强化元素，能有效保证强度，但Mn过高将明显提高碳当量，影响焊接性能。本发明专利Mn添加量为1.50-1.85wt％。
P、S均为有害杂质元素，将增加材料脆性，对低温韧性影响较明显，P：≤0.014wt％；S：≤0.003wt％。
Nb：细晶效果明显，能显著提高强韧性，添加一定量的Nb微合金能抑制焊接热影响区的晶粒长大，但过高Nb将增加成本。本发明专利Nb添加量为Nb：0.04-0.08wt％。
Ti：微合金元素，微量添加主要是为固N，同时细小析出在高温加热阶段起着起着抑制奥氏体长大的作用。本发明专利Ti添加量为0.010-0.025wt％。
Mo、Cr:具有较强固溶强化效果，可有效提高淬透性，强度提高效果明显，Mo能抑制铁素体相变，降低相变开始温度。本发明专利Cr：0.10-0.30wt％，Mo：≤0.20wt％。
V：微合金元素，有固溶和析出强化作用，特别是在铁素体中的析出，能有效保证强度水平，本专利V≤0.06wt％。
Cu、Ni：具有一定固溶强化效果，同时Ni元素能有效改善低温性能，Cu能优化耐腐蚀性能,但Ni合金成本较高。本专利Cu≤0.15wt％，Ni≤0.20wt％。
本发明热连轧钢带实例1、2的厚度规格分别为17mm、20mm；
本发明热连轧钢带实例1、2的化学成分如表1所示。
表1本发明热连轧钢带实例1、2的化学成分，wt％
C Si Mn P S Alt Nb V
实例1 0.067 0.20 1.62 0.010 0.0010 0.037 0.068 0.024
实例2 0.060 0.20 1.70 0.010 0.0010 0.040 0.069 0.03
Cr Cu Ni Mo Ti N B Pcm
实例1 0.22 0.02 0.02 0.11 0.015 0.0034 0.0002 0.18
实例2 0.26 0.05 0.10 0.14 0.017 0.0040 0.0002 0.18
生产的本发明热连轧钢带实例1、2的各项测试结果如表2、表3、表4所示。
表2本发明热连轧钢带实例1、2的拉伸性能
表3本发明热连轧钢带实例1、2的低温冲击韧性和低温DWTT性能
表4本发明热连轧钢带实例1、2的系列低温冲击韧性和系列低温DWTT性能
本发明提供的厚规格管线钢热连轧钢带，发明的生产方法为：板坯连续浇铸成厚度为230-240mm的铸坯，S、P等含量控制在较低水平。铸坯冷态再加热，加热温度为1140～1190℃，均热时间≥35min，采用较低的加热温度和充足的均热时间，以使铸坯各区域温度均匀，防止奥氏体过分且不均匀的长大；热连轧中粗轧控制粗轧最后一道次轧制开始温度，970～1010℃，最后一道次压下量18～22％，保证奥氏体晶粒通过多次静态再结晶行为充分均匀细化，同时保证较低温度下的完全静态再结晶行为，以此抑制再结晶晶粒的长大，获得细小的奥氏体晶粒。精轧入口温度为≤920℃，精轧7道次，精轧末道次压下量控制在9～12％，终轧温度为750～810℃，以此保证奥氏体晶粒的充分扁平化，同时通过精轧获得较高的应变积累，保证相变组织的充分细化，减小有效晶粒尺寸。采用超快冷进行快速冷却，冷速控制在≥35℃，超快冷出口温度控制在380～500℃，抑制较高温度下的相变行为。超快冷结束后，不进行层流冷却，板卷自然空冷，表面温度返红到580～630℃，进行卷取；从而制得16mm以上的易卷取厚规格管线钢热连轧钢带。
试验和实际生产表明，本发明的厚规格管线用热连轧钢带，采用较低超快冷终冷温度,并利用温度返红，钢卷在较高温度卷取，具有易卷取特征，对卷取设备冲击低，而且钢卷内应小，能避免无束缚条件下发生严重的松卷。此外，产品强度在X70级别以上，屈服强度≥520MPa，抗拉强度Rm≥610MPa，伸长率A50mm≥35％；本发明的生产工艺能极大的提高厚规格高温卷取钢卷的低温性能，产品的低温冲击韧脆转变温度≤-50℃，低温落锤韧脆转变温度≤-30℃。
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、本申请实施例中提供的易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带及其生产方法，该钢带产品厚度大于16mm，屈服强度级别达到X70级别以上，同时具有优异的低温冲击韧性、低温落锤性能。
2、本申请实施例中提供的易卷取的厚规格管线钢热连轧钢带及其生产方法，采用两阶段控轧、超快冷快速冷却(冷速≥35℃/s)、不需采用层冷、钢带自然返红到高温、进行高温卷取后获得。其基体组织为准多形铁素体和少珠光体，晶粒尺寸细小，屈服强度≥520MPa，抗拉强度Rm≥610MPa，伸长率A50mm≥35％，低温冲击韧脆转变温度≤-50℃，低温落锤韧脆转变温度≤-30℃；由于本产品采用超快冷快速冷却到较低终冷温度之后，利用板卷本身温度返红到较高卷取温度进行卷取，对卷取设备要求相对低，较大程度上降低了厚规格钢带卷取难度，同时又保证厚规格产品具有优异的强度和低温韧性。此外，产品内应力小，也减轻了由于内应力过大给下游用户开卷带来的困难。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带，其特征在于，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带，其特征在于：所述热连轧钢带的基体组织包括：针状铁素体、准多形铁素体以及少珠光体组织。
3.一种易卷取且低温性能优异的厚规格管线钢热连轧钢带的制造方法，其特征在于，所述钢带的成分质量百分比：碳含量0.030％～0.080％，Si含量0.05％～0.25％，Mn含量1.50％～1.85％，P含量≤0.014％；S含量≤0.0030％，Nb含量≤0.04％～0.08％，Cr含量0.10％～0.35％，Ti含量0.010％～0.025％，V含量≤0.06％，Mo含量≤0.20％，Cu含量≤0.15％，Ni含量≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质；
还包括以下工艺步骤：
铸坯冷态入加热炉再加热，加热温度为1140～1190℃，均温时间大于等于35min；
热连轧机组进行轧制，，控制粗轧最后一道次轧制开始温度，970～1010℃，最后一道次压下量18～22％，中间坯厚度控制在56～60mm；
精轧入口温度小于等于920℃，精轧7道次；
精轧末道次压下量控制在9～12％，终轧温度为750～810℃；
轧制后的钢带，采用超快冷工艺进行快速冷却，冷速控制在大于等于35℃/S，超快冷出口温度控制在380～500℃；
超快冷冷却后，不采用层流冷却，板卷自然空冷，温度返红，在较高温度卷取，卷取温度控制在580～630℃；从而制得易卷取的且低温性能优异厚规格管线钢热连轧钢带。
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