CN106244925A - 厚规格x42管线钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚规格X42管线钢及其生产方法，尤其是一种应用热连轧钢带生产领域的厚规格X42管线钢及其生产方法。本发明提供了一种生产成本低厚规格X42管线钢，其化学成分重量百分比为：C：0.03％‑0.07％，Si：0.10％‑0.30％，Mn：0.70％‑1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％‑0.030％，Ti：0.008％‑0.019％，Cr：0.15％‑0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还提供了一种生产成本低的厚规格X42管线钢的生产方法。包括以下几个步骤：冶炼、连铸；粗轧；精轧；双段冷却。本发明生产成本相对较低生产控制难度小。

Description

厚规格X42管线钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种厚规格X42管线钢及其生产方法，尤其是一种应用于热连轧钢带生产领域的厚规格X42管线钢及其生产方法。
背景技术
管道运输是长距离输送石油和天然气最经济的输送方式，有高效、经济、安全、无污染的特点。为了确保管道输送的稳定性和安全性，长距离、高压输送管线通常采用厚壁管。
油气输送用管经常经过人口密集的地区，其安全性尤为重要，因此油气输送管用管线钢综合性能要求高，要求具有韧性高，韧脆转变温度低、焊接性能好等，特别是表示止裂性能的DWTT(落锤撕裂试验)性能要求严格。DWTT(落锤撕裂试验)性能是输气输送管线钢质量要求的一个重要的必备的指标，DWTT采用全厚度试样，较常规冲击试验更能真实、准确反应材料的断裂韧性。为了提高管线的输送压力，从而提高管线单位时间的输送量，一般有两种方法，一种是提高管线钢的强度级别，一种是提高管线钢的厚度。DWTT对钢材的厚度极其敏感，随钢材厚度增加，其组织均匀性降低，DWTT性能恶化，特别是强度级别较低的管线钢，其合金元素含量少，随厚度增加，其组织均匀性恶化更加严重，因此，提高X42厚规格管线钢落锤性能是X42厚规格管线钢批量生产过程中亟待解决的关键问题。
在现有技术中，专利CN 104513928A公开的含钒中级别天然气输送管用热轧宽带钢生产方法中，其X42管线钢的化学成分：C：0.08～0.10％，Si：≤0.25％，Mn：0.65～0.75％，P：≤0.018％，S：≤0.008％，V：0.020～0.030％，Als：0.015-0.035％。其卷取温度为540℃～580℃。该发明C含量较高，如果卷取温度低于540℃，将出现贝氏体组织，卷取温度高于580℃，其心部组织粗大，均会影响其落锤性能。同时其卷取温度控制范围窄，而在热连轧大生产中，由于厚规格产品的卷取温度波动大，因此采用此发明可以生产厚度12mm以下的X42管线钢，但生产厚度12mm以上的X42管线钢，其落锤性能合格率不高。
专利CN 102622123 A公开的一种超低碳X42钢级高频直缝焊的制造工艺中，其发明的权利要求书只有高频直缝焊的制造工艺，不包括母材的化学成分和生产工艺，只是在其发明内容中提到超低碳X42钢级高频直缝焊管用钢可以采用以下成分：C：0.033～0.06％，Si：C：0.18～0.22％，Mn：1.04～1.2％，P：C：0.0064～0.015％，S：0.0006～0.0024％，Nb：0.018～0.022％，Ti：0.012～0.018％，Mo：0.04～0.08％，其化学成分中Mn含量高，其含有一定量的贵重元素Mo，而且其S含量要求严格，生产过程中需要深脱硫，因此该发明中采用的母材生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本低、生产效率高、工艺控制简单，操作性强，性能合格率高，高韧性、具有良好的落锤撕裂性能的厚规格X42管线钢。
本发明解决上述技术问题所采用的厚规格X42管线钢，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.03％-0.07％，Si：0.10％-0.30％，Mn：0.70％-1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％-0.030％，Ti：0.008％-0.019％，Cr：0.15％-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步的是，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.03％-0.06％，Si：0.15％-0.25％，Mn：0.75％-0.90％，P：≤0.018％，S：≤0.008％，Nb：0.018％-0.025％，Ti：0.010％-0.017％，Cr：0.18％-0.22％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种生产成本低、生产效率高、工艺控制简单，操作性强，性能合格率高，高韧性、具有良好的落锤撕裂性能的厚规格X42管线钢的生产方法。
本发明解决上述技术问题所采用的厚规格X42管线钢的生产方法的方法，包括以下几个步骤：
A、按照权利要求1或2所述的厚规格X42管线钢的化学成分及其重量百分比经冶炼、连铸得到板坯；
B、将前一步骤得到的板坯加热到1160℃～1210℃后经粗轧得到中间坯；
C、对前一步骤所得中间坯进行精轧，精轧入口温度控制在960℃～1000℃，终轧温度范围为830～870℃；
D、精轧后以15℃/s～40℃/s的冷却速度冷却到高于卷取温度10℃/s～30℃/s的中间温度，空冷4秒～6秒后，以5℃/s～15℃/s冷却速度冷却到350℃～520℃卷取。
进一步的是，在D步骤中精轧后以20℃/秒～30℃/秒的冷却速度冷却到比卷取温度高10℃～30℃的中间温度，然后空冷4秒～6秒后，最后以8℃/秒～12℃/秒的冷却速度冷却到卷取温度450℃～520℃进行卷取。
进一步的是，在B步骤中板坯粗轧采用5道次或7道次轧制，每道次变形量必须≥20％。
进一步的是，在C步骤中精轧入口温度控制960℃～990℃，终轧温度范围为830℃～865℃。
本发明的有益效果是：本发明的技术方案不需要加入昂贵的Mo等元素，不需要大幅度降低硫含量，生产成本相对较低；不需要大幅度降低其精轧入口温度，生产效率高，本发明卷取温度范围宽，生产控制难度小，大生产中性能合格率高。本发明生产的12mm～22mm的厚规格X42管线钢的屈服强度340～400MPa，抗拉强度450～500MPa，延伸率A≥40％，-20℃的冲击功≥200J，-20℃落锤剪切面积95％以上。本发明具有生产成本低、生产效率高、工艺控制简单，操作性强，性能合格率高的特点。
具体实施方式
本发明的厚规格X42管线钢，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.03％-0.07％，Si：0.10％-0.30％，Mn：0.70％-1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％-0.030％，Ti：0.008％-0.019％，Cr：0.15％-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用超低碳铌微合金化，加入一定量的Cr，不需要加入昂贵的Mo、Ni等元素，具有生产成本低、生产效率高、工艺控制简单，操作性强，性能合格率高的特点。
为了进一步提高厚规格X42管线钢的力学性能，尤其是落锤性能，对其化学成分做了进一步优化，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.03％-0.06％，Si：0.15％-0.25％，Mn：0.75％-0.90％，P：≤0.018％，S：≤0.008％，Nb：0.018％-0.025％，Ti：0.010％-0.017％，Cr：0.18％-0.22％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所采用的厚规格X42管线钢的生产方法的方法，包括以下几个步骤：
A、按照权利要求1或2所述的厚规格X42管线钢的化学成分及其重量百分比经冶炼、连铸得到板坯
B、将前一步骤得到的板坯加热到1160℃～1210℃后经粗轧得到中间坯；采用前述方法既保证Nb的充分固溶，又防止奥氏体晶粒的异常长大。
C、对前一步骤所得中间坯进行精轧，精轧入口温度控制在960℃～1000℃，终轧温度范围为830～870℃；保证未再结晶区变形量，增加变形带，增加相变形核核心，细化铁素体晶粒。所述热卷箱可以为无芯移送热卷箱。在所述热卷箱中实现中间坯头尾互换，以保证钢坯通长的温度均匀；同时去除二次氧化铁皮以保证钢坯板面光洁。
D、精轧后以15℃/s～40℃/s的冷却速度冷却到高于卷取温度10℃/s～30℃/s的中间温度，空冷4秒～6秒后，以5℃/s～15℃/s冷却速度冷却到350℃～520℃卷取。采用不同冷却速度进行双段冷却的方式可以使最终得到的厚规格X42管线钢的屈服强度，抗拉强度，延伸率，-20℃的冲击功，-20℃落锤剪切面积等力学性能得到显著提高
具体的生产工艺过程为：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化及高碱度精练渣脱硫→炉后小平台补喂Al线、Ti微合金化→喂钙线→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。
本发明采用超低碳铌微合金化，加入一定量的Cr，连铸坯经粗轧-精轧-快速冷却-卷取生产出表面组织为针状铁素体，心部组织为细的为铁素体+珠光体的热轧钢板。其屈服强度340～390MPa，抗拉强度450～500MPa，延伸率A≥40％，-20℃的冲击功≥200J，-20℃落锤剪切面积95％以上。生产成本低、生产效率高、工艺控制简单，操作性强，性能合格率高，在普通热连轧生产线上生产的特点。
为提高双段冷却的效果以达到进一步提高产品力学性能的目的。在D步骤中精轧后以20℃/秒～30℃/秒的冷却速度冷却到比卷取温度高10℃～30℃的中间温度，然后空冷4秒～6秒后，最后以8℃/秒～12℃/秒的冷却速度冷却到卷取温度450℃～520℃进行卷取。
在B步骤中板坯粗轧采用5道次或7道次轧制，每道次变形量必须≥20％。采用前述轧制方法，可以同时保证产品的形状和力学性能满足要求，同时提高生产率，降低生产成本。
在C步骤中精轧入口温度控制960～990℃，终轧温度范围为830～865℃。
下面是本发明的10个实施例，表1是本发明的10个实施例的化学成分，表2是热轧工艺控制值，表3是钢卷的力学性能。
表1实施例的化学成分
实施例 C Si Mn P S Nb Ti Cr
1 0.054 0.17 0.86 0.015 0.06 0.021 0.013 0.21
2 0.046 0.21 0.80 0.012 0.05 0.020 0.012 0.18
3 0.048 0.20 0.79 0.013 0.06 0.018 0.010 0.19
4 0.052 0.18 0.85 0.015 0.07 0.023 0.014 0.20
5 0.039 0.23 0.78 0.013 0.07 0.021 0.014 0.19
6 0.055 0.19 0.86 0.019 0.08 0.019 0.015 0.20
7 0.060 0.16 0.82 0.014 0.05 0.018 0.011 0.22
8 0.043 0.16 0.90 0.012 0.06 0.024 0.016 0.22
9 0.042 0.17 0.78 0.014 0.07 0.023 0.017 0.21
10 0.056 0.22 0.84 0.015 0.06 0.022 0.016 0.21
表2实施例的热轧工艺控制值
表3实施例的钢卷的力学性能

Claims (6)

1.厚规格X42管线钢，其特征在于：其化学成分按重量百分比组成为：C：0.03％-0.07％，Si：0.10％-0.30％，Mn：0.70％-1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％-0.030％，Ti：0.008％-0.019％，Cr：0.15％-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的厚规格X42管线钢，其特征在于：其化学成分按重量百分比组成为：C：0.03％-0.06％，Si：0.15％-0.25％，Mn：0.75％-0.90％，P：≤0.018％，S：≤0.008％，Nb：0.018％-0.025％，Ti：0.010％-0.017％，Cr：0.18％-0.22％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.生产如权利要求1或2中任意一项权利要求的厚规格X42管线钢的方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
A、按照权利要求1或2所述的厚规格X42管线钢的化学成分及其重量百分比经冶炼、连铸得到板坯；
B、将前一步骤得到的板坯加热到1160℃～1210℃后经粗轧得到中间坯；
C、对前一步骤所得中间坯进行精轧，精轧入口温度控制在960℃～1000℃，终轧温度范围为830℃～870℃；
D、精轧后以15℃/s～40℃/s的冷却速度冷却到高于卷取温度10℃/s～30℃/s的中间温度，空冷4秒～6秒后，以5℃/s～15℃/s冷却速度冷却到350℃～520℃卷取。
4.如权利要求3所述的生产厚规格X42管线钢的方法，其特征在于：在D步骤中精轧后以20℃/秒～30℃/秒的冷却速度冷却到比卷取温度高10℃～30℃的中间温度，然后空冷4秒～6秒后，最后以8℃/秒～12℃/秒的冷却速度冷却到卷取温度450℃～520℃进行卷取。
5.如权利要求3所述的生产厚规格X42管线钢的方法，其特征在于：在B步骤中板坯粗轧采用5道次或7道次轧制，每道次变形量必须≥20％。
6.如权利要求3所述的生产厚规格X42管线钢的方法，其特征在于：在C步骤中精轧入口温度控制960℃～990℃，终轧温度范围为830℃～865℃。
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