CN106282799A - 厚规格x52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X52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X52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X52管线钢，其化学成分量百分比为：C：0.03％‑0.07％，Si：0.10％‑0.30％，Mn：1.10％‑1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％‑0.035％，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X52管线钢的生产方法。包括以下几个步骤：A、冶炼B、粗轧；精轧；双段冷却。本发明生产生产效率高，生产控制难度小。

Description

厚规格X52管线钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种厚规格X52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X52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X52厚规格管线钢落锤性能是X52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CN101928884A公开的一种X52管线钢及其生产方法中，其化学成分：C：0.070～0.090％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.10～1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.006％，Nb：0.020～0.040％，Ti：0.010-0.020％，Als：0.010-0.040％。该专利的卷取温度为580℃～620℃。该发明C含量较高，如果卷取温度低于580℃，将出现贝氏体组织，卷取温度高于620℃，其心部组织粗大，均降低其落锤性能，同时，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20-50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，其生产效率低，不适合热连轧生产。
专利CN1003572025A公开的一种低成本X52管线钢的生产方法及管线钢中：C：0.08～0.12％、Si≤0.35％、Mn：1.10～1.40％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ti：0.010-0.020％，该发明采用C-Mn钢工艺路线，通过提高碳含量来提高其强度，其卷取温度580℃～620℃，如果卷取温度低于580℃，将出现贝氏体组织，卷取温度高于620℃，其心部组织粗大，均降低其落锤性能，该发明不能生产厚规格的X52管线钢，其成品厚度为2-10mm。
专利CN102747292A公开的正火态抗酸管线用钢X52NS热轧板卷及其制造方法中，其权利要求书中的化学成分范围很宽，C：0.02-0.06％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.10-1.40％，P：≤0.018％，S：≤0.003％，Cr：0-0.50％，Ti：0.005-0.10％，Nb：0.005-0.10％，V：0.005-0.05％，Ni：0-0.50％，Cu：0-0.50％，该发明含有一定量的V，为了促进V的碳氮化物析出，其卷取温度为560℃～620℃，在这种高的卷取温度条件下，要保证厚规格产品的组织均匀性，必须加入昂贵的合金元素，从该发明的实施例中可以看出，所有实施例的成分均加入了昂贵的合金元素Ni和Cu，同时该发明的硫含量要求低于0.003％，脱硫成本高，因此，该发明的生产成本高。
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X52管线钢。
本发明解决上述技术问题所采用的厚规格X52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：1.10％-1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％-0.035％，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：0.04％-0.06％，Si：0.15％-0.25％，Mn：1.15％-1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Nb：0.025％-0.034％，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X52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X52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X52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1170℃～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℃，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Cu、Ni、V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。本发明生产的12mm～20mm的厚规格X52管线钢的本发明12mm-20mm的厚规格X52管线钢的屈服强度其屈服强度400～460MPa，抗拉强度500～580MPa，延伸率A50≥24％，-20℃的冲击功≥120J，-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X52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：1.10％-1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％-0.035％，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，不需要加入昂贵的不需要加入昂贵的Cu、Ni、V等元素等元素，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X52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％-0.06％，Si：0.15％-0.25％，Mn：1.15％-1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Nb：0.025％-0.034％，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X52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X52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1170～1210℃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、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℃～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X52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400～460MPa，抗拉强度500～580MPa，延伸率A50≥24％，-20℃的冲击功≥120J，-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。
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960～990℃，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 Ti Cr
1 0.053 0.23 1.16 0.017 0.07 0.031 0.014 0.26
2 0.051 0.21 1.23 0.012 0.06 0.030 0.012 0.28
3 0.046 0.18 1.19 0.014 0.06 0.028 0.015 0.24
4 0.055 0.22 1.25 0.016 0.07 0.033 0.012 0.25
5 0.052 0.21 1.28 0.013 0.05 0.031 0.013 0.29
6 0.038 0.22 1.26 0.017 0.08 0.029 0.015 0.25
7 0.045 0.24 1.22 0.013 0.06 0.028 0.012 0.27
8 0.050 0.20 1.20 0.018 0.07 0.034 0.018 0.27
9 0.048 0.19 1.18 0.014 0.07 0.033 0.017 0.26
10 0.054 0.21 1.24 0.016 0.06 0.032 0.015 0.26
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X52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：1.10％-1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Nb：0.015％-0.035％，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X52管线钢，其特征在于：其化学成分按重量百分比组成为：C：0.04％-0.06％，Si：0.15％-0.25％，Mn：1.15％-1.30％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Nb：0.025％-0.034％，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X52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X52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1170℃～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X52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X52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X52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℃，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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