CN105821335B - 一种焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢及其生产方法 - Google Patents

一种焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及管线用钢制造领域，具体是指一种低Ceq低Pcm的低成本超低温正火型管线钢及其生产方法所述钢种厚度为6‑25.4mm，所述交货状态为正火状态，以质量%计含有：C：0.06~0.09%，Si：0.15~0.35%，Mn：1.35~1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.10~0.30%，Nb：0.025~0.050%，V：0.025~0.040%，Ti：0.010~0.030%，其他为Fe和残余元素，并满足Ceq≤0.38%，Pcm≤0.20%。本发明的超低温正火型管线钢，通过优化的组分配比和控轧控冷及正火工艺，得到理想的少量珠光体+多边形铁素体组织，其晶粒均匀细小，钢板具有良好的低温韧性，‑51℃横向冲击功≥80J，满足了用户在特殊环境下的制造及使用要求。

Description

一种焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及管线用钢制造领域，具体是指一种低Ceq低Pcm的低成本超低温正火型管线钢及其生产方法。
背景技术
随着石油、天然气工业的发展，管道运输证明是一种规模大而且经济的输送方式，管线钢在使用过程中，往往埋藏于地下，甚至铺设于海底，且由于其所处环境的特殊性，从而要求管线钢在使用过程中，不仅要具有较高的强度，还要具有较高的韧塑性。
发明内容
一种焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢，上述钢种厚度为6-25.4mm，上述交货状态为正火状态，以质量%计含有：C：0.06~0.09%，Si：0.15~0.35%，Mn：1.35~1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.10~0.30%，Nb：0.025~0.050%，V：0.025~0.040%，Ti：0.010~0.030%，其他为Fe和残余元素，并满足Ceq≤0.38%，Pcm≤0.20%，其中：
（1）Pcm=C+Si/30+（Mn+Cu+Cr）/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B；
（2）Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15。
超低温正火型管线钢的生产制备方法，主要工艺路线如下：铁水预处理→转炉冶炼→CAS处理→LF→VD→连铸→铸坯下线缓冷48小时后冷检冷送→铸坯加热→除鳞→轧制→矫直→冷却→正火→探伤→切割、取样→检验、标志→入库。
优选的，上述管线钢的制备过程中，全程保护浇注，控制中包、结晶器液面稳定，选用低碳低合金钢专用保护渣，中包温度目标过热度10～25℃，目标过热度是指比钢水相变点高出的温度，拉速执行生产厂现行温度拉速制度，采用弱冷配水制度。
优选的，上述铁水预处理为原料铁水经KR深脱硫，上述转炉冶炼为转炉顶底复吹冶炼，上述CAS处理为钢包在CAS站吹氩时间≥10 min，上述吹氩时间含出钢吹氩。
优选的，上述铁水需经真空精炼处理，保真空时间≥15min；上述保真空处理后喂钙铁线进行钙处理，软吹氩时间≥10min。
更为优选的，上述连铸过程中需采用扇形段电磁搅拌以及铸坯轻压下的技术手段得到内部质量良好的原料钢坯，上述原料钢坯从连铸机下线后需经过堆垛缓冷48小时以上后方可送轧。
更为优选的，上述控轧控冷过程中的轧制过程中，钢坯的出炉温度1060~1120℃，加热时间系数0.9~1.2min/mm（钢坯厚度），加热时间系数的计算是根据钢坯厚度。
特别的，上述轧制采用粗轧、精轧分阶段轧制，保证[6，25.4]mm规格的中间坯厚度不小于成品厚度的3倍，精轧开轧温度为880~930℃，终轧温度800±10℃，开冷温度780±10℃，冷却速度5~8℃/S,终冷温度600~650℃。
更为特别的，上述正火热处理过程中，正火温度为910±10℃，炉内保温时间1.5min/mm，炉内保温总时间不低于30min，钢板出炉后空冷。
本发明所述的管线钢，其性能特征为：抗拉强度Rm≥450MPa，屈服强度Rel≥280MP,延伸≥25%，全尺寸冲击样-51℃横向冲击Akv≥80J。
有益效果：本发明的超低温正火型管线钢，通过优化的组分配比和控轧控冷及正火工艺，得到理想的少量珠光体+多边形铁素体组织，其晶粒均匀细小，钢板具有良好的低温韧性，-51℃横向冲击功≥80J，满足了用户在特殊环境下的制造及使用要求。
钢板经过正火热处理后，可以细化晶粒消除组织内部应力，获得更好的组织和性能稳定性。本发明的低Ceq低Pcm超低温正火型管线钢采用低C，Cr、Nb、V、Ti微合金化设计，Ceq≤0.38%，Pcm≤0.20%，控轧控冷+正火工艺，钢板主要组织为细小的少量珠光体+多边形铁素体，晶粒尺寸细化到4~5um，除晶粒细化外，铁素体基体上弥散析出的Nb、V的碳氮化物第二相产生的沉淀强化也有效提高钢板强度，在不含传统Ni、Mo等贵重合金元素的情况下正火后-51℃横向冲击≥80J，有效降低了材料的韧脆转变温度，并保证了后续钢板卷管+焊接+正火处理后的性能稳定。
具体实施方式
通过以下具体实施例来进一步说明本发明，但并不因此而限定本发明。
实施例1
一种焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢，钢种厚度为6-25.4mm，交货状态为正火状态，以质量%计含有：C：0.07%，Si：0.21%，Mn：1.40%，P：0.013%，S：0.002%，Cr：0.20%，Nb：0.030%，V：0.030%，Ti：0.020%，Ceq=0.35%，Pcm=0.16%，其他为Fe和残余元素；超低温正火型管线钢的生产制备方法，主要工艺路线如下：铁水预处理→转炉冶炼→CAS处理→LF→VD→连铸→铸坯下线缓冷48小时后冷检冷送→铸坯加热→除鳞→轧制→矫直→冷却→正火→探伤→切割、取样→检验、标志→入库；管线钢的制备过程中，全程保护浇注，控制中包、结晶器液面稳定，选用低碳低合金钢专用保护渣，中包温度目标过热度10～25℃，拉速执行生产厂现行温度拉速制度，采用弱冷配水制度；铁水预处理为原料铁水经KR深脱硫，转炉冶炼为转炉顶底复吹冶炼，CAS处理为钢包在CAS站吹氩时间≥10 min，吹氩时间含出钢吹氩；铁水需经真空精炼处理，保真空时间17min；保真空处理后喂钙铁线进行钙处理2m/t，软吹氩时间10min；VD炉破真空后上250mm×2100mm断面板坯连铸机浇注，浇注过程中铸机采用扇形段电磁搅拌以及铸坯轻压下工艺以得到内部质量良好的原料钢坯，原料钢坯从连铸机下线后需经过堆垛缓冷48小时以上后方可送轧；控轧控冷过程中的轧制过程中，钢坯的出炉温度1060~1120℃，加热时间系数0.9~1.2min/mm（钢坯厚度）；轧制采用粗轧、精轧分阶段轧制，保证[6，25.4]mm规格的中间坯厚度不小于成品厚度的3倍，精轧开轧温度为880~930℃，终轧温度800±10℃，开冷温度780±10℃，冷却速度5~8℃/S,终冷温度600~650℃；正火热处理过程中，正火温度为910℃，炉内保温时间30min，钢板出炉后空冷。
实施例2
本实施例的超低温正火型管线钢是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.06%，Si：0.20%，Mn：1.38%，P：0.012%，S：0.003%，Cr：0.22%，Nb：0.030%，V：0.032%，Ti：0.021%，Ceq=0.34%，Pcm=0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的超低温正火型管线钢的生产制备方法同实施例一，区别在于VD炉保真空时间为15分钟，出炉温度1100℃。
实施例3
本实施例的超低温正火型管线钢是由以下质量百分比的组分制备而成C：0.08%，Si：0.22%，Mn：1.42%，P：0.010%，S：0.002%，Cr：0.18%，Nb：0.032%，V：0.031%，Ti：0.020%，Ceq=0.36%，Pcm=0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的超低温正火型管线钢的生产制备方法同实施例一，区别在于VD炉保真空时间为16分钟，出炉温度1090℃，精轧机开轧温度为900℃，轧制中间坯厚度为70mm，轧制成品钢板规格为20mm，正火处理温度为905℃，炉内时间为35分钟。
实施例4
本实施例的超低温正火型管线钢是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.08%，Si：0.20%，Mn：1.45%，P：0.011%，S：0.002%，Cr：0.20%，Nb：0.032%，V：0.035%，Ti：0.019%，Ceq=0.37%，Pcm=0.18%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的超低温正火型管线钢的生产制备方法同实施例一，区别在于VD炉保真空时间为15分钟，出炉温度1080℃，轧制中间坯厚度为80mm，精轧机开轧温度为890℃，轧制成品钢板规格为25mm，正火处理温度为915℃，炉内时间为45分钟。
对以上实施例中制备的钢板进行力学性能测试，如表1、2所示。

Claims (3)

1.一种焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢的生产方法，其特征在于，所述管线钢的厚度为6-25.4mm，交货状态为正火状态，以质量%计含有：C：0.06~0.09%，Si：0.15~0.35%，Mn：1.35~1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.10~0.30%，Nb：0.025~0.050%，V：0.025~0.040%，Ti：0.010~0.030%，其他为Fe和残余元素，并满足Ceq≤0.38%，Pcm≤0.20%，其中：
（1）Pcm=C+Si/30+（Mn+Cu+Cr）/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B；
（2）Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15；
主要工艺路线如下：铁水预处理→转炉冶炼→CAS处理→LF→VD→连铸→铸坯下线缓冷48小时后冷检冷送→铸坯加热→除鳞→轧制→矫直→冷却→正火→探伤→切割、取样→检验、标志→入库；
所述管线钢的制备过程中，全程保护浇注，控制中包、结晶器液面稳定，中包温度目标过热度10～25℃；
所述铁水预处理为原料铁水经KR深脱硫，所述转炉冶炼为转炉顶底复吹冶炼，所述CAS处理为钢包在CAS站吹氩时间≥10 min，所述吹氩时间含出钢吹氩；
所述轧制过程中，钢坯的出炉温度1060~1120℃，加热时间系数0.9~1.2min/mm；
所述轧制采用粗轧、精轧分阶段轧制，保证6-25.4mm规格的中间坯厚度不小于成品厚度的3倍，精轧开轧温度为880~930℃，终轧温度800±10℃，开冷温度780±10℃，冷却速度5~8℃/S,终冷温度600~650℃；
所述正火过程中，正火温度为910±10℃，炉内保温时间1.5min/mm，炉内保温时间不低于30min，钢板出炉后空冷。
2.根据权利要求1所述的焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢的生产方法，其特征在于：所述铁水需经真空精炼处理，保真空时间≥15min；所述保真空处理后喂钙铁线进行钙处理，软吹氩时间≥10min。
3.根据权利要求1所述的焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢的生产方法，其特征在于：所述连铸过程中需采用扇形段电磁搅拌以及铸坯轻压下的技术手段得到内部质量良好的原料钢坯，所述原料钢坯从连铸机下线后需经过堆垛缓冷48小时以上后方可送轧。
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