CN106282798A - 厚规格x65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X65管线钢及其生产方法，尤其是一种应用于钢带生产领域的厚规格X65管线钢及其生产方法。本发明提供了一种工艺简单，合格率高的厚规格X65管线钢，其化学成分重量百分比为：C：0.03‑0.06％，Si：0.10‑0.30％，Mn：1.40‑1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.030‑0.039％，V：0.06‑0.08％，Ti：0.008‑0.019％，Cr：0.15‑0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还提供一种合格率高的厚规格X65管线钢生产方法。包括以下几个步骤：冶炼粗轧；精轧；冷却。本发明生产成本较低，生产效率高。

Description

厚规格X65管线钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种厚规格X65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X65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X65厚规格管线钢落锤性能是X65厚规格管线钢批量生产过程中亟待解决的关键问题。
专利CN101928883A公开的一种X65管线钢及其生产方法中，其化学成分：C：0.055-0.09％，Si：0.15-0.35％，Mn：1.50-1.65％，P：≤0.020％，S：≤0.005％，Nb：0.040-0.055％，V：0.040-0.070％，Ti：0.010-0.025％，Als：0.005-0.060％。其化学成分中Nb含量高，其合金成分较高。该专利是在双机架紧凑是炉卷轧制上生产，其经过粗轧后的钢坯延时40-60秒，使粗轧钢坯温度低于900℃在进行3道次连续精轧，终轧温度790-830℃，该发明粗轧后需要待温，通过大幅度降低精轧入口温度保证其落锤性能，该发明不适合热连轧生产。
申请号200710028175.3公开的一种低成本生产X65管线钢的方法中，其化学成分：C：0.046-0.60％，Si：0.15-0.30％，Mn：1.40-1.60％，P：0.006-0.015％，S：0.001-0.008％，Nb：0.045-0.050％，Ti：0.015-0.025％，该发明Nb含量较高，合金化成本较高。加入一定量的Ti，采用Ti的析出强化保证其强度，但钛微合金钢对炼钢工艺要求高，氮含量和氧含量的波动将造成成品性能的波动。另外，该发明在是在针对薄板坯连铸连轧的生产装备，只能生产厚度10.0mm以下的X65管线钢，不适合在热连轧机组上生产厚规格X65管线钢。
专利CN1811002A公开的酸性环境用X65管线钢及其制造方法中，其化学成分：C：0.02-0.05％，Si：0.10-0.50％，Mn：1.20-1.50％，P：0.004-0.012％，S：≤0.002％，Nb：0.05-0.07％，Ti：0.005-0.025％，Mo：0.050-0.195％，加入一定量的Cu和Ni。通过大幅度降低其P、S含量，同时其Nb含量较高，又添加昂贵的Mo、Cu、Ni等元素保证其落锤性能，其生产成本高。
专利CN 101992213 A公开的一种表层细晶粒厚规格管线钢卷板的生产方法中，其化学成分：C：0.04-0.07％，Si：0.10-0.20％，Mn：1.50-1.68％，P≤0.015％，S≤0.003％，Nb：0.04-0.08％，Ti：0.006-0.018％，Mo：0.05-0.30％，该发明的Nb含量高，且加入了一定量的Mo，其合金成本高。
专利CN201510534708.X公开的一种厚规格X65管线钢及其生产方法中，化学成分按重量百分比组成为：C：0.07-0.10％，Si：0.10-0.30％，Mn：1.40-1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.030-0.039％，V：0.06-0.08％，Ti：0.008-0.019％，Cr：0.15-0.30％。该发明C含量较高，如果卷取温度低于560℃，将出现贝氏体组织，卷取温度高于630℃，其心部组织粗大，均会影响其落锤性能，采用此发明，在热连轧大生产中，由于厚规格产品的卷取温度波动大，其性能合格率不高。
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X65管线钢。
本发明解决上述技术问题所采用的厚规格X65管线钢，C：0.03-0.06％，Si：0.10-0.30％，Mn：1.40-1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.030-0.039％，V：0.06-0.08％，Ti：0.008-0.019％，Cr：0.15-0.30％。
进一步的是，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.04％-0.05％，Si：0.15％-0.25％，Mn：1.30％-1.45％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Nb：0.025％-0.034％，V：0.05％-0.08％，Ti：0.010％-0.017％，Cr：0.20％-0.30％，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X65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X65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X65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1185℃～1220℃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℃～530℃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℃～530℃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960～985℃，终轧温度范围为830～865℃，精轧倒数第三道次的变形量20％以上，倒数第二道次的变形量在17％以上，最后一道次的变形量在10％以上。
本发明的有益效果是：本发明不需要加入昂贵的Mo、Ni等元素，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12mm-20mm的厚规格X65管线钢的屈服强度480～518MPa，抗拉强度560～660MPa，-20℃的冲击功≥140J，-20℃落锤剪切面积94％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X65管线钢，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.03-0.06％，Si：0.10-0.30％，Mn：1.40-1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.030-0.039％，V：0.06-0.08％，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Nb+V复合微合金化，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X65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：0.04％-0.05％，Si：0.15％-0.25％，Mn：1.30％-1.45％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Nb：0.025％-0.034％，V：0.05％-0.08％，Ti：0.010％-0.017％，Cr：0.20％-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所采用的厚规格X65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X65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1185～1220℃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、所得中间坯经热卷箱卷取之后即进行移位开卷，进入精轧机组精轧，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℃～530℃卷取。采用不同冷却速度强制冷却和普通冷却相结合的方式可以使最终得到的厚规格X65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Nb+V复合微合金化，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480～600MPa，抗拉强度535～760MPa，延伸率A≥24％，-20℃的冲击功≥140J，-20℃落锤剪切面积94％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，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℃～530℃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。
为进一步提高产品性能采用分部控制变形量的精轧方法，保证未再结晶区变形量，增加相变形核核心，细化铁素体晶粒。在C步骤中精轧入口温度控制960～985℃，终轧温度范围为830～865℃，精轧倒数第三道次的变形量20％以上，倒数第二道次的变形量在17％以上，最后一道次的变形量在10％以上。
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 V Ti Cr
1 0.052 0.21 1.53 0.016 0.003 0.036 0.08 0.012 0.26
2 0.050 0.24 1.48 0.015 0.004 0.035 0.07 0.014 0.24
3 0.048 0.22 1.54 0.013 0.003 0.038 0.08 0.015 0.27
4 0.050 0.20 1.49 0.017 0.003 0.035 0.08 0.012 0.25
5 0.051 0.25 1.52 0.016 0.004 0.037 0.06 0.016 0.23
6 0.051 0.22 1.49 0.012 0.003 0.036 0.07 0.014 0.26
7 0.043 0.24 1.54 0.013 0.004 0.039 0.08 0.016 0.25
8 0.052 0.22 1.51 0.015 0.003 0.036 0.07 0.014 0.24
9 0.050 0.21 1.51 0.013 0.004 0.038 0.07 0.010 0.22
10 0.052 0.24 1.53 0.016 0.006 0.035 0.08 0.015 0.24
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X65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：0.10-0.30％，Mn：1.40-1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.030-0.039％，V：0.06-0.08％，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X65管线钢，其特征在于：其化学成分按重量百分比组成为：0.040-0.055％，Si：0.15-0.25％，Mn：1.45-1.55％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Nb：0.035-0.039％，V：0.06-0.08％，Ti：0.010-0.017％，Cr：0.20-0.30％，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X65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X65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1185℃～1220℃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℃～530℃卷取。
4.如权利要求3所述的生产厚规格X65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℃～530℃进行卷取。
5.如权利要求3所述的生产厚规格X65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X65管线钢的方法，其特征在于：在C步骤中精轧入口温度控制960～985℃，终轧温度范围为830～865℃，精轧倒数第三道次的变形量20％以上，倒数第二道次的变形量在17％以上，最后一道次的变形量在10％以上。
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