CN106544586A - 一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法 - Google Patents

一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法，属于管线钢技术领域。所述卷板按照质量百分比包括以下组分：C：0.02～0.08％，Si：0.01～0.05％，Mn：1.2～1.6％，P：≤0.015％，S≤0.002％，V：0～0.05％，Nb：0.02～0.06％，Cr：0～0.3％，Ti：0.01～0.05％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；其包括粒状贝氏体、铁素体和珠光体组织。制造方法包括冶炼、连铸、二次加热、粗轧、精轧、冷却、卷取。本发明通过优化合金成分设计，同时通过控制加热、轧制、卷取工艺配合，获得的卷板具有良好的综合力学性能、表面质量以及板形，适用于移动式输送管线，能够满足防腐镀锌需求。

Description

一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法
技术领域
本发明涉及管线钢技术领域，特别涉及一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法。
背景技术
近些年管道建设从提高输送效率和节约成本的角度出发，向着“大口径”、“大壁厚”、“高钢级”方向发展。然而该类型管道设计、建设周期均较长，灵活性较差，在面对抗震、抗洪等突发事件中保证输油输水供应上并不适用，因此一种移动式输送管线设计方式应运而生。移动式输送管线具有临时性和突发性等特点，主要作用在于应急条件下实现油料快速高效的临时大流量输送。
与常规管线不同，移动式输送管线以薄规格、小口径为特点，便于携带和实现野外铺设，因此其钢管的规格与常规管线差异较大。由于野外环境较为复杂，要求铺设速度快，因此其对钢管强度、韧性、塑形、表面质量、尺寸精度等均有较高的要求。此外，制管后需进行热镀锌防腐处理，所以对卷板的表面质量具有更高的要求。
现有管线钢的热轧卷板技术多集中于厚规格管线，目前见于报道的热轧薄规格管线钢也多为8mm以上规格。对于接近热连轧轧机极限能力的宽薄规格管线钢的生产与常规管线钢在成分设计和工艺设计上存在着较大的差异，同时产品的使用环境对卷板的综合力学性能、表面质量以及板形控制提出了更高的要求，现有常规生产技术难以满足这样的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法，解决了现有技术中存在的常规管线钢无法满足移动式输送管线对卷板综合力学性能、表面质量以及板形的要求的技术问题。
一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，按照质量百分比包括以下组分：C：0.02～0.08wt％，Si：0.01～0.05wt％，Mn：1.20～1.60wt％，P：≤0.015wt％，S≤0.002wt％，V：0～0.05wt％，Nb：0.020～0.060wt％，Cr：0～0.30wt％，Ti：0.010～0.050wt％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；
进一步地，所述卷板的内部显微组织包括粒状贝氏体、铁素体和珠光体。
进一步地，所述卷板的厚度为1.5～3.5mm。
进一步地，所述卷板的屈服强度Rt0.5≥500MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.93。
进一步地，所述卷板在-40℃全尺寸冲击功大于等于120J。
进一步地，所述卷板的硬度HV10≤230。
进一步地，所述卷板氧化铁皮厚度在7μm以下。
另一方面，提供一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，按照质量百分比包括以下组分：C：0.02～0.08wt％，Si：0.01～0.05wt％，Mn：1.20～1.60wt％，P：≤0.015wt％，S≤0.002wt％，V：0～0.05wt％，Nb：0.020～0.060wt％，Cr：0～0.30wt％，Ti：0.010～0.050wt％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；所述制造方法包括：冶炼、连铸、二次加热、粗轧、精轧、冷却、卷取过程，
控制所述二次加热的出炉温度为1230～1280℃，一加温度控制在950℃以上，控制加热时间在180～300min，均热时间15～30min；
所述粗轧采用多道次除鳞，且控制出口温度为1050～1130℃，末道次压下量≤22mm；
控制所述卷取的温度为500℃～600℃，轧后弛豫时间控制在0～10s之间，获得包括粒状贝氏体、铁素体和珠光体的显微组织。
进一步地，所述精轧进行精除磷，且控制终轧温度为850℃～900℃。
进一步地，所述冷却采用空冷+水冷+空冷的冷却模式。
进一步地，为进一步提高卷板的板形，在所述卷取后对卷板进行平整处理，控制平整力为200～400吨。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本发明实施例中提供的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，采用合理的组分设计，其中：采用0.02～0.08wt％的低碳含量，可以减少C原子的固溶量，从而缩短屈服平台长度，保证卷板有较好的强度，同时不至恶化塑形和韧性；采用0.01～0.05wt％的低硅含量，抑制高温条件下氧化铁皮的形成，降低氧化铁皮与基体的附着力，从而保证卷板良好的表面质量，以满足防腐镀锌要求；通过添加0.020～0.060wt％的Nb元素抑制奥氏体的回复、再结晶和晶粒长大，提高材料的韧性和塑性的同时提高强度；V元素可以提高卷板的强度，根据需要添加0～0.05wt％；Cr元素具有显著的固溶强化的效果，可以有效的提高卷板的强度，提高韧性，根据需要添加0～0.30wt％；通过添加0.010～0.050wt％的Ti元素可以减少C、N元素的固溶量，减少柯氏气团从而缩短屈服平台。通过各元素间协同作用，进而保证卷板具有良好的综合力学性能、表面质量以及板形。
2、本发明实施例中提供的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，通过优化合金成分设计，同时通过控制加热，采用较高的一加温度对合金元素进行充分回熔，提高后续冷却过程中的析出量，进而提高卷板强度；并配合控制轧制、卷取工艺，获得了具有良好综合力学性能、表面质量以及板形的适用于薄规格、小口径移动式输送管线的热轧卷板，能够满足防腐镀锌需求。
附图说明
图1是本发明实施例制造的厚度规格为1.5mm的热轧卷板的电镜图；
图2是本发明实施例制造的厚度规格为2.0mm的热轧卷板的电镜图；
图3是本发明实施例制造的厚度规格为3.5mm的热轧卷板的电镜图；
图4是常规X65管线钢的电镜图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法，解决了现有技术中存在的常规管线钢无法满足移动式输送管线对卷板综合力学性能、表面质量以及板形的要求的技术问题；达到了综合力学性能、表面质量以及板形良好的技术效果，为薄规格、小口径移动式输送管线提供良好的原料，表面良好，能够满足镀锌需求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，按照质量百分比包括以下组分：C：0.02～0.08wt％，Si：0.01～0.05wt％，Mn：1.20～1.60wt％，P：≤0.015wt％，S≤0.002wt％，V：0～0.05wt％，Nb：0.020～0.060wt％，Cr：0～0.30wt％，Ti：0.010～0.050wt％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；
所述卷板的内部显微组织包括粒状贝氏体、铁素体和珠光体。
本发明通过添加合金元素进而形成化学成分为以上热轧卷板，是基于以下原理：
本发明实施例控制C元素含量为0.02～0.08wt％，C元素主要通过固溶强化的方式提高卷板的力学性能，但过高的C含量容易恶化原料的塑形和韧性。此外，减小C含量可以有效的减少C原子的固溶量，从而缩短屈服平台长度。因此本发明中C含量采用低碳成分设计，C含量控制在0.02～0.08wt％，保证卷板有较好的强度，同时不至恶化塑形和韧性。
本发明实施例控制Si元素含量为0.01～0.05wt％，Si元素的含量对卷板的氧化铁皮的影响显著，较高的Si含量会在高温条件下促进氧化铁皮的形成，并提高氧化铁皮的附着力。较多且附着力较强的氧化铁皮在轧制过程中难以通过除鳞水以及轧制变形去除，容易引起氧化铁皮的压入，导致表面质量恶化。因此在成分设计时将Si的含量控制在较低水平，即0.01～0.05wt％。
本发明实施例控制Nb元素含量为0.020～0.060wt％，Nb元素主要是基于细晶强化和析出强化的考虑。通过固溶Nb元素的拖曳效应和Nb(C、N)析出的阻碍作用，抑制奥氏体的回复、再结晶和晶粒长大，细化显微组织，实现提高材料的韧性和塑性的同时提高强度。因此本发明的Nb元素控制在0.020～0.060wt％。
本发明实施例控制V元素含量为0～0.05wt％，V元素主要是基于增加第二相粒子的析出，通过析出强化提高卷板的强度。但由于V的析出对韧性产生不利影响，尽管可以通过控轧控冷手段获得细小弥散的析出物，降低对韧性的不利影响，还是应将V的含量控制在一个较低的水平，因此本发明选择0～0.050wt％。
本发明实施例控制Cr元素含量为0～0.30wt％，Cr元素具有显著的固溶强化的效果，可以有效的提高卷板的强度，同时降低γ→α相变温度，获得细小的相变产物，提高韧性。因此根据需要适当添加0～0.30wt％。
本发明实施例控制Ti元素含量为0.010～0.050wt％，Ti元素是重要的析出强化元素，同时可以减少C、N元素的固溶量，减少柯氏气团从而缩短屈服平台。
通过以上内容可以看出，本发明采用低碳和低硅含量设计，并添加适宜用量的V、Nb、Cr、Ti，控制Mn、P和S合理含量，各元素间协同作用，从而保证卷板具有良好的综合力学性能、表面质量以及板形。本实施例可以获得宽度为700～1450mm，厚度为1.5～3.5mm规格的卷板。热轧卷板的屈服强度Rt0.5≥500MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.93。-40℃全尺寸冲击功单值≥90J，均值≥120J，硬度HV10≤230。卷板氧化铁皮厚度在7μm以下。
针对上述卷板，本发明还提出了一种制造方法。
一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，其特征在于，按照质量百分比包括以下组分：C：0.02～0.08wt％，Si：0.01～0.05wt％，Mn：1.20～1.60wt％，P：≤0.015wt％，S≤0.002wt％，V：0～0.05wt％，Nb：0.020～0.060wt％，Cr：0～0.30wt％，Ti：0.010～0.050wt％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；所述制造方法包括：冶炼、连铸、二次加热、粗轧(除磷)、精轧(除磷)、冷却、卷取过程，
通过冶炼、连铸后获得连铸坯，对连铸坯进行二次加热，控制二次加热的出炉温度为1230～1280℃，一加温度控制在950℃以上，加热时间控制在180～300min，均热时间15～30min。本实施例通过较高的一加温度，促进合金元素的固溶，使得合金元素在后续控轧控冷过程中实现细小弥散的析出，提高卷板的强度。同时缩短在高温段的均热时间，减少氧化铁皮的产生。而由于成品规格较薄，轧制过程中温降较大，因此较高的加热温度更有利于后续的控轧控冷。
在轧制阶段采用两阶段轧制，将二次加热后的坯板先进行粗轧后再进行精轧，在两阶段轧制过程中进行强化除磷处理，确保良好的表面质量。
在所述粗轧阶段，本实施例采用双机架进行粗轧，在粗轧过程中采用4道次除鳞，分别在第1个机架第1道次，第2个机架1、3、5道次进行除鳞。通过增加除鳞道次来去除二次氧化铁皮。
粗轧出口温度控制在1050～1130℃，末道次压下量≤22mm。较高的粗轧出口温度为后续精轧提供良好的温度基础；同时减小粗轧压下量，有利于获得板形良好的中间坯，为后续精轧提供良好的板形基础。
在精轧阶段，本实施例采用7机架连轧进行精轧，精轧过程进行精除鳞，且控制精轧终轧温度为850℃～900℃。
在冷却阶段，本实施例采用空冷+水冷+空冷的冷却模式。轧后短时间空冷有利于先共析铁素体的析出，提高最终显微组织的铁素体含量，从而降低屈服强度和屈强比，提高卷板的塑形和韧性，有利于后续制管过程；之后通过水冷进行加速冷却，获得粒状贝氏体组织，细化晶粒，提高综合力学性能；水冷后进行卷取送至卷库进行空冷，该过程有利于通卷温度的均匀化，提高卷板的通卷力学性能均匀性。
本实施例控制卷取温度为500℃～600℃，轧后弛豫时间控制在0～10s之间，最终获得粒状贝氏体+铁素体+少量珠光体的显微组织。粒状贝氏体以及珠光体组织提供了较高的强度，铁素体组织具有良好的塑形和韧性，这样的复相组织使得卷板具备良好的综合力学性能。
通过上述方法可以生产宽度为700～1450mm，厚度为1.5～3.5mm规格的极薄移动式输送管线用热轧卷板，根据本实施例生产的热轧卷板具有如下性能：
热轧卷板的屈服强度Rt0.5≥500MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.93。-40℃全尺寸冲击功单值≥90J，均值≥120J，硬度HV10≤230。卷板氧化铁皮厚度控制在7μm以下。
为进一步提高卷板的板形，本实施例在所述卷取后采用平整机对卷板进行平整处理，控制平整力为200～400吨。平整后可获得如下性能要求：
平整后屈服强度Rt0.5≥480MPa，抗拉强度Rm≥540MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.92。-40℃全尺寸冲击功单值≥90J，均值≥120J，硬度HV10≤230。
本实施例中，在平整后进一步进行纵剪与卷取。
通过上述内容可以看出，本发明提供的一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板及其制造方法，通过优化合金成分设计，同时通过控制加热、控制轧制、控制卷取工艺配合，获得了具有良好综合力学性能、表面质量以及板形的适用于薄规格、小口径移动式输送管线的热轧卷板，表面良好，能够满足防腐镀锌需求。
以下通过实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。
本发明实施例的成分如表1所示。
表1实施例冶炼成分
规格/mm C Si Mn P S Cr Alt Nb V Ti
3.5 0.062 0.02 1.32 0.0096 0.0011 0.21 0.033 0.040 — 0.014
2.0 0.065 0.03 1.35 0.0090 0.0010 0.14 0.030 0.042 0.016 0.015
1.5 0.075 0.05 1.33 0.010 0.0010 — 0.032 0.041 0.027 0.016
本发明实施例的热轧工艺如表2所示。
表2实施例热轧工艺
本发明实施例的热轧卷板力学性能如表3所示。
表3实施例热轧卷板力学性能
本发明实施例的热轧卷板平整后力学性能如表4所示。
表4实施例热轧卷板平整后力学性能
由图1～图3所示，本发明实施例制造的厚度规格为1.5mm的热轧卷板的氧化铁皮厚度在6μm以下，厚度规格为2.0mm的热轧卷板的氧化铁皮厚度在6.5μm以下，厚度规格为3.5mm的热轧卷板的氧化铁皮厚度在7μm以下，而图4所示的常规X65管线钢的氧化铁皮厚度基本在10μm以上，表明本发明实施例制造的热轧卷板表面质量良好。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本发明实施例中提供的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，采用合理的组分设计，其中：采用0.02～0.08wt％的低碳含量，可以减少C原子的固溶量，从而缩短屈服平台长度，保证卷板有较好的强度，同时不至恶化塑形和韧性；采用0.01～0.05wt％的低硅含量，抑制高温条件下氧化铁皮的形成，降低氧化铁皮与基体的附着力，从而保证卷板良好的表面质量，以满足防腐镀锌要求；通过添加0.020～0.060wt％的Nb元素抑制奥氏体的回复、再结晶和晶粒长大，提高材料的韧性和塑性的同时提高强度；V元素可以提高卷板的强度，根据需要添加0～0.05wt％；Cr元素具有显著的固溶强化的效果，可以有效的提高卷板的强度，提高韧性，根据需要添加0～0.30wt％；通过添加0.010～0.050wt％的Ti元素可以减少C、N元素的固溶量，减少柯氏气团从而缩短屈服平台。通过各元素间协同作用，进而保证卷板具有良好的综合力学性能、表面质量以及板形。
2、本发明实施例中提供的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，通过优化合金成分设计，同时通过控制加热，采用较高的一加温度对合金元素进行充分回熔，提高后续冷却过程中的析出量，进而提高卷板强度；并配合控制轧制、卷取工艺，获得了具有良好综合力学性能、表面质量以及板形的适用于薄规格、小口径移动式输送管线的热轧卷板，能够满足防腐镀锌需求。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，其特征在于，按照质量百分比包括以下组分：C：0.02～0.08wt％，Si：0.01～0.05wt％，Mn：1.20～1.60wt％，P：≤0.015wt％，S≤0.002wt％，V：0～0.05wt％，Nb：0.020～0.060wt％，Cr：0～0.30wt％，Ti：0.010～0.050wt％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；
所述卷板的内部显微组织包括粒状贝氏体、铁素体和珠光体。
2.如权利要求1所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，其特征在于，所述卷板的厚度为1.5～3.5mm。
3.如权利要求1所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，其特征在于，所述卷板的屈服强度Rt0.5≥500MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A50≥23％，屈强比≤0.93。
4.如权利要求1所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，其特征在于，所述卷板在-40℃全尺寸冲击功大于等于120J。
5.如权利要求1所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，其特征在于，所述卷板的硬度HV10≤230。
6.如权利要求1所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板，其特征在于，所述卷板氧化铁皮厚度在7μm以下。
7.一种移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，其特征在于，按照质量百分比包括以下组分：C：0.02～0.08wt％，Si：0.01～0.05wt％，Mn：1.20～1.60wt％，P：≤0.015wt％，S≤0.002wt％，V：0～0.05wt％，Nb：0.020～0.060wt％，Cr：0～0.30wt％，Ti：0.010～0.050wt％，其余为Fe和不可避免的微量杂质；所述制造方法包括：冶炼、连铸、二次加热、粗轧、精轧、冷却、卷取过程，
控制所述二次加热的出炉温度为1230～1280℃，一加温度控制在950℃以上，控制加热时间在180～300min，均热时间15～30min；
所述粗轧采用多道次除鳞，且控制出口温度为1050～1130℃，末道次压下量≤22mm；
控制所述卷取的温度为500℃～600℃，轧后弛豫时间控制在0～10s之间，获得包括粒状贝氏体、铁素体和珠光体的显微组织。
8.如权利要求7所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，其特征在于，所述精轧进行精除磷，且控制终轧温度为850℃～900℃。
9.如权利要求7所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，其特征在于，所述冷却采用空冷+水冷+空冷的冷却模式。
10.如权利要求7-9中任一权利要求所述的移动式输送管用低碳低硅热轧卷板的制造方法，其特征在于，为进一步提高卷板的板形，在所述卷取后对卷板进行平整处理，控制平整力为200～400吨。
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