CN106222562A - 一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法，通过钙处理工艺改进，五孔水口使用、中包取样位置优化提升钢水纯净度，通过低温、恒拉速浇注，改善了铸坯低倍组织；合理的选择铸坯加热温度，制定第一阶段、第二阶段开轧温度，合理的终轧温度，保证不同形变储存能及晶界迁移率，通过终轧温度有效细化组织晶粒，合理匹配入水温度、终冷温度、冷却速度保证了细小的铁素体组织，保证了钢板的强度与韧性，通过合理的压下规程，确保了组织与性能的稳定，满足厚壁大口径管线钢性能要求。

Description

一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种φ1219×33mm厚壁大口径管线钢的生产制造方法，具体地说是一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法。
背景技术
随着钢铁企业竞争压力的逐步恶化，客户对大壁厚、大口径管线产品需求越来越迫切，突破技术壁垒，研制高精端产品，对企业的生存与发展起着关键的作用，目前国内还没有符合要求的厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法，该方法采用：钙处理工艺改进，五孔水口使用、中包取样位置优化提升了钢水纯净度，通过低温、恒拉速浇注，改善了铸坯低倍组织；通过对铸坯加热工艺研究，合理的选择铸坯加热温度，制定第一阶段、第二阶段开轧温度，合理的终轧温度，保证不同形变储存能及晶界迁移率，通过终轧温度有效细化组织晶粒，合理匹配入水温度、终冷温度、冷却速度保证了细小的铁素体组织，保证了钢板的强度与韧性，通过合理的压下规程，确保了组织与性能的稳定，通过系列制造工艺的优化与改进，有效地提高了轧制成品的性能，提高了管线产品的质量。
本发明通过以下技术方案实现：
一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法，其特征及具体步骤如下：
1）成份设计：
采用低碳、低磷、低硫设计更有利于铸坯芯部组织，在一定程度上减轻了铸坯中心偏析的产生，同时也降低了轧材的脆性，制管后性能更加稳定，高铌设计主要起到细化晶粒的目的，保证钢板的组织致密，加有一定镍主要是起到提高产品低温韧性；
2）通过钙处理工艺的优化、静搅工艺技术、五孔水口的使用、连铸取样位置的改进，实现了钢水纯净度的要求，钙处理使用无缝纯钙包芯线，杜绝了钙线在使用前被氧化，提高了钙处理的效果，钙处理在RH真空后，保证了夹杂物的变性上浮，净化钢水；五孔水口的使用更利于宽厚断面的铸坯，有效的改善了结晶器流场，提高了钢水的纯净度，气体样由结晶器取样调整至中包紊流区，中包成份样由中包紊流区调整至中包冲击区，保证了中包流场的稳定、结晶器浇铸环境的稳定，确保了钢水在生产的过程中不发生二次污染。
3）低过热度、恒拉速浇注，铸坯低倍评级达到冶标C类。为了稳定浇注温度，对钢包使用进行了限定，钢包包龄8～20炉，钢包氩气效果最佳，良好的钢包氩气为RH静搅的提供了基础，规范的静搅工艺保证了大包钢水温度的均匀与稳定，大包温度的均匀与稳定实现了过热度稳定在8～15度之间；浇注全程恒拉速、稳定的过热度实现了动态轻压下在四到六段之间压下，保证了铸坯低倍优良，过热度与拉速的恒定对二冷水的冷却更为有利，芯部组织冷却良好，最终实现了铸坯低倍组织达到冶标C类。
4）坯料加热制度的完善，严格控制加热炉加热时间及加热温度，在确保Nb、V、Ti完全固溶的前提下，尽量降低加热炉加热温度，目的是保证奥氏体晶粒的细小，铸坯加热与组织性能有密切的关系，均匀细晶发展的组织韧性较好，混晶发展的组织，BF增加，韧性降低；实验证明高钢级X80M当加热温度控制在1175~1200℃时，即能保证Nb、V、Ti充分固溶，又抑制了奥氏体晶粒的快速长大，达到了同等轧制条件下组织韧性的提高的目的。
5）合理的轧制规程，轧制规程制定原则确保粗轧末三道次压下率均大于15%，粗轧末道次压下率大于20%，尽量减少精轧道次的原则。
6）轧制温度的确定，φ1219×33mm规格X80M管线钢钢板实际轧制温度为，出钢温度控制在1175~1200℃、加热时间为340~430min；粗轧开轧温度为1030~1055℃；精轧开轧温度825~847℃；终轧温度为780~800℃；粗轧最后一道次压下率≥20%；入水温度控制在720~740℃左右；终冷温度为350~383℃；冷却速度为15~25℃/s，保证了以针状铁素体为主的组织。
本发明厚壁大口径高钢级管线钢采用320mm断面的连铸机进行生产，制造过程中通过钙处理工艺改进，五孔水口使用、中包取样位置优化提升了钢水纯净度，通过低温、恒拉速浇注，改善了铸坯低倍组织，为后续TMCP轧制提供了良好的制造原料。
X80高钢级管线钢铸坯加热工艺研究，合理的选择铸坯加热温度，制定第一阶段、第二阶段开轧温度，合理的终轧温度，保证不同形变储存能及晶界迁移率，通过终轧温度有效细化组织晶粒，合理匹配入水温度、终冷温度、冷却速度保证了细小的铁素体组织，保证了钢板的强度与韧性，通过合理的压下规程，确保了组织与性能的稳定。
本发明改善了钢水的纯净度、提高铸坯低倍组织，优化了铸坯加热制度，提高了铸机轧制能力，得到了性能优越、质量一流厚壁大口径管线产品，是高钢级管线钢中壁厚最厚，管径最大的石油输送管线产品。
本发明涉及到钙处理工艺改进，五孔水口使用、中包取样位置优化提升钢水纯净度，通过低温、恒拉速浇注，改善了铸坯低倍组织；合理的选择铸坯加热温度，制定第一阶段、第二阶段开轧温度，合理的终轧温度，保证不同形变储存能及晶界迁移率，通过终轧温度有效细化组织晶粒，合理匹配入水温度、终冷温度、冷却速度保证了细小的铁素体组织，保证了钢板的强度与韧性，通过合理的压下规程，确保了组织与性能的稳定。
本发明成功解决了厚壁大口径管线钢的制造难点，提高了钢材轧制后的力学性能、低温落锤、低温冲击性能，满足了产品大压力、大流量的输送服役能力，大幅度提高经济效益。
具体实施方式
一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法，具体步骤如下：
1）成份要求如下：C 0.060、 Si 0.20～0.30、Mn 1.65～1.75 、 P0.013 、 S0.002 、Nb 0.060～0.07、 Ti0.010～0.020、Ca 0.001～0.0040 、 Al0.015～0.050 、 Cu 0.15～0.20 、 Ni 0.25～0.30 、 Cr0.22～0.28、 Ceq 0.34～0.44、Pcm0.11～0.19；
采用低碳、低磷、低硫有利于铸坯芯部组织，减轻了铸坯中心偏析的产生，同时也降低了轧材的脆性，制管后性能更加稳定，高铌起到细化晶粒的目的，保证钢板的组织致密，镍提高产品低温韧性；
2）通过钙处理工艺、静搅工艺、五孔水口的使用、中包取样，实现了钢水纯净度的要求；
3）低过热度、恒拉速浇铸，铸坯低倍评级达到国标C类；
4）坯料加热制度的完善，严格控制加热炉加热时间及加热温度，在确保Nb、V、Ti完全固溶的前提下，尽量降低加热炉加热温度，目的是保证奥氏体晶粒的细小，铸坯加热与组织性能有密切的关系，均匀细晶发展的组织韧性较好，混晶发展的组织，BF增加，韧性降低；高钢级X80M当加热温度控制在1175~1200℃时，即能保证Nb、V、Ti充分固溶，又抑制了奥氏体晶粒的快速长大，达到了同等轧制条件下组织韧性的提高的目的；
5）合理的轧制规程，轧制规程制定原则确保粗轧末三道次压下率均大于15%，粗轧末道次压下率大于20%，尽量减少精轧道次的原则；
6）轧制温度的确定，φ1219×33mm规格X80M管线钢钢板实际轧制温度为，出钢温度控制在1175~1200℃、加热时间为340~430min；粗轧开轧温度为1030~1055℃；精轧开轧温度825~847℃；终轧温度为780~800℃；粗轧最后一道次压下率≥20%；入水温度控制在720~740℃；终冷温度为350~383℃；冷却速度为15~25℃/s，保证了以针状铁素体为主的组织。
实施例1
通过RH真空后喂入无缝纯钙包芯线，让夹杂物充分钙化上浮；针对320mm宽断面结晶器，使用五孔水口替代二孔水口，保证了流场的稳定，取消结晶器内取气体样，保证了浇铸区域的稳定，连铸采用0.6m/s的恒拉速，过热度稳定8～15度之间，得到了铸坯低倍评级国标C0.5，为轧制提供良好原料；
实施例2
板坯号1430667408现场实际轧制规程，采用粗轧7道、精轧7道进行轧制，粗轧终轧压下率为21.03%，且末三道次压下率均大于15%，符合细化奥氏体晶粒对道次压下率的要求，钢板落锤试验的剪切面积平均值88%；
实施列3
板坯号1420648503出钢温度1186℃，加热时间369min，粗轧开轧温度1050℃，精轧温度836℃，终轧792℃，粗轧末到压下率21.03%，入水温度736℃，终冷温度363℃，冷却速度18℃/s，钢板理化性能符合客户要求；
实施列4
板坯号1420648605出钢温度1178℃，加热时间356min，粗轧开轧温度1039℃，精轧温度842℃，终轧806℃，粗轧末到压下率21.03%，入水温度739℃，终冷温度378℃，冷却速度18℃/s，钢板理化性能符合客户要求；
采用本发明生产的-20度冲击、-15度DWTT均满足φ1219×33mm规格X80M管线钢钢板性能要求，母材及制管后的理化性能已通过中国钢铁协会鉴定认可，产品实物质量达到国内领先水平。

Claims (3)

1.一种厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法，其特征在于具体步骤如下：
1）成份要求如下：C 0.060、 Si 0.20～0.30、Mn 1.65～1.75 、 P0.013 、 S0.002 、Nb 0.060～0.07、 Ti0.010～0.020、Ca 0.001～0.0040 、 Al0.015～0.050 、 Cu 0.15～0.20 、 Ni 0.25～0.30 、 Cr0.22～0.28、 Ceq 0.34～0.44、Pcm0.11～0.19；
采用低碳、低磷、低硫有利于铸坯芯部组织，减轻了铸坯中心偏析的产生，同时也降低了轧材的脆性，制管后性能更加稳定，高铌起到细化晶粒的目的，保证钢板的组织致密，镍提高产品低温韧性；
2）通过钙处理工艺、静搅工艺、五孔水口的使用、中包取样，实现了钢水纯净度的要求；
3）低过热度、恒拉速浇铸，铸坯低倍评级达到冶标C类；
4）坯料加热制度的完善，严格控制加热炉加热时间及加热温度，在确保Nb、V、Ti完全固溶的前提下，尽量降低加热炉加热温度，目的是保证奥氏体晶粒的细小，铸坯加热与组织性能有密切的关系，均匀细晶发展的组织韧性较好，混晶发展的组织，BF增加，韧性降低；高钢级X80M当加热温度控制在1175~1200℃时，即能保证Nb、V、Ti充分固溶，又抑制了奥氏体晶粒的快速长大，达到了同等轧制条件下组织韧性提高的目的；
5）合理的轧制规程，轧制规程制定原则确保粗轧末三道次压下率均大于15%，粗轧末道次压下率大于20%，尽量减少精轧道次的原则；
6）轧制温度的确定，φ1219×33mm规格X80M管线钢钢板实际轧制温度为，出钢温度控制在1175~1200℃、加热时间为340~430min；粗轧开轧温度为1030~1055℃；精轧开轧温度825~847℃；终轧温度为780~800℃；粗轧最后一道次压下率≥20%；入水温度控制在720~740℃；终冷温度为350~383℃；冷却速度为15~25℃/s，保证了以针状铁素体为主的组织。
2.根据权利要求1所述的厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法，其特征在于：步骤2）中，钙处理使用无缝纯钙包芯线，杜绝了钙线在使用前被氧化，提高了钙处理的效果，钙处理在RH真空后，保证了夹杂物的变性上浮，净化钢水；五孔水口的使用更利于宽厚断面的铸坯，有效的改善了结晶器流场，提高了钢水的纯净度，气体样由结晶器取样调整至中包紊流区，中包成份样由中包紊流区调整至中包冲击区，保证了中包流场的稳定、结晶器浇注环境的稳定，确保了钢水在生产的过程中不发生二次污染。
3.根据权利要求1所述的厚壁大口径高钢级管线钢的制造方法，其特征在于：步骤3）中，为了稳定浇铸温度，对钢包使用进行了限定，钢包包龄8～20炉，钢包氩气效果最佳，良好的钢包氩气为RH静搅的提供了基础，规范的静搅工艺保证了大包钢水温度的均匀与稳定，大包温度的均匀与稳定实现了过热度稳定在8～15度之间；浇铸全程恒拉速、稳定的过热度实现了动态轻压下在四到六段之间压下，保证了铸坯低倍优良，过热度与拉速的恒定对二冷水的冷却更为有利，芯部组织冷却良好，最终实现了铸坯低倍组织达到冶标C类。
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