CN107177784B - 22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，包括：板坯的化学成分设计；粗轧阶段，粗轧中间坯厚度为68mm，开轧温度为1160～1180℃，末道次入口温度≤980℃，末道次压下率≥25％；精轧阶段，精轧开轧温度≤950℃，终轧温度为790～830℃，精轧压缩比≥3倍，累计压下率≥65％。本发明使热轧板卷具有良好的拉伸性能、低温冲击韧性、DWTT断裂韧性，并且具有优良的焊接性能。

Description

22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法
技术领域
本发明涉及一种轧钢技术，具体说，涉及一种22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法。
背景技术
随着国民经济和能源战略的发展，建设年输气量400亿立方米以上大输气量管道工程迫在眉睫，为了适应管道工程的土地环境、建设施工、环保与运营寿命等因素需要，研究开发高压力、大口径、大输送量油气输送管道用厚壁、高强度管线钢势在必行。
目前，国内西气东输二线、西气东输三线、中缅管线、中贵管线等重要管线工程用钢X80管材的壁厚已经达到20mm以上，规划建设的中俄管线东线、陕京四线等管道工程也将大量应用壁厚20mm以上的高钢级管线钢。随着我国经济发展和能源战略的推进，高钢级、大壁厚管材将拥有越来越多的应用空间。
钢铁冶金和管道制造工业的技术进步，使我国高性能管线钢的质量、水平和服役性能得到了极大的提高，我国具备X80钢级、大壁厚供货能力的钢管生产线产能达500万吨/年以上。虽然钢铁和焊管企业在生产高性能的高钢级、大口径、大壁厚管线钢方面积累了一定的经验，管壁厚度大于20mm的高钢级管线钢的研究和试制取得一定的进展，但是，受轧制方法限制，特别是中间坯厚度小于60mm的控制轧制方法限制，管壁厚度大于20mm的高钢级管线钢的组织性能控制，特别是热轧板卷的强度、DWTT(落锤撕裂试验)和稳定的生产受到了极大的限制。
目前，国内公开了相似文献及专利，文献《22mm厚X80管线钢试制》介绍了本钢依托2300mm热轧机组研制开发了22mm厚规格X80管线钢，经过对成分和工艺参数的调整解决了DWTT偏低的问题，最终顺利通过焊管试验。对比发现，该文献并未提及22mm厚X80管线钢轧制关键工艺参数，对中间坯厚度和单道次压下率、累计压下率等键工艺参数并未提及。
文献《φ1219mm×22mmX80钢级含Mo直缝埋弧焊管的开发》研究了X80钢级含Mo钢板的焊接性、热影响区的弱化，对焊管的主要性能进行了对比分析，提出厚壁X80管线钢应采用圆棒试样的建议。对比发现，文献主要对焊接工艺和焊管性能进行研究，并未提及22mm厚X80管线钢的生产工艺。
发明名称为：一种X70或X80抗大变形钢管生产方法的专利文献介绍了宽厚板生产线厚规格X80抗大变形管线钢及钢管的生产方法，对比发现，该专利文献是依托宽厚板生产线实现的，第一阶段轧制需进行横扎。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，使热轧板卷具有良好的拉伸性能、低温冲击韧性、DWTT断裂韧性，并且具有优良的焊接性能。
技术方案如下：
一种22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，包括：
粗轧阶段；粗轧中间坯厚度为68mm，开轧温度为1160～1180℃，末道次入口温度≤980℃，末道次压下率≥25％；
精轧阶段；精轧开轧温度≤950℃，终轧温度为790～830℃，精轧压缩比≥3倍，累计压下率≥65％。
进一步：还包括精轧后板材的冷却；精轧后的板材进入高效加密层流冷却系统，冷却速度为25～32℃/s，卷取温度360～435℃。
进一步：粗轧开轧温度1173℃，末道次入口温度976℃，末道次压下率25.6％；精轧开轧温度948℃，终轧温度795℃，精轧压缩比3.1倍，累计压下率67.67％。精轧后板材的冷却速度为32℃/s，卷取温度为390℃。
进一步：粗轧开轧温度为1168℃，末道次入口温度为976℃，末道次压下率为25.6％；精轧开轧温度控制在为930℃，终轧温度为805℃，精轧压缩比为3.1倍，累计压下率为68％；精轧后板材冷却速度为31℃/s，卷取温度为395℃。
进一步：粗轧开轧温度为1165℃，末道次入口温度为972℃，末道次压下率25.6％；精轧开轧温度为936℃，终轧温度为815℃，精轧压缩比为3.1倍，累计压下率为68％；精轧后板材冷却速度为30℃/s，卷取温度为405℃。
进一步：还包括板坯的选取和板坯的再加热过程，板坯的化学成分按重量百分比记，包括：C 0.04～0.07％、Si 0.15～0.30％、Mn 1.65～1.80％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb 0.065～0.08％、Ti：0.008～0.025％、Ni 0.15～0.30％、Cu 0.08～0.30％、Cr 0.15～0.30％、Mo 0.15～0.25％、N≤80ppm，余量为Fe和杂质；板坯在再加热温度为1160～1200℃，在炉时间180～240min。
进一步：冶炼阶段选用低磷优质铁水，通过深脱硫工艺保证入炉铁水硫含量重量百分比低于0.005％，采用顶底复吹转炉冶炼，LF精炼+RH真空脱气处理，钙处理后进行软吹，软吹时间大于15min，连铸采用动态轻压下技术，浇铸速度1.0～1.5m/min，过热度稳定控制在15～40℃。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1、通过合理的化学成分设计，采取本发明技术可以获得一种显微组织为针状铁素体+粒状贝氏体的22mm厚规格X80管线钢，使热轧板卷具有良好的拉伸性能、低温冲击韧性、DWTT断裂韧性，并且具有优良的焊接性能，实现了厚规格管线钢的批量稳定生产，合格率显著提高。
2、经济效益显著。
吨钢售价3000元，成本2900元，吨钢效益100元，目前已累计销售3500吨，新增效益35万元，预计年销售量2万吨，预期年收益200万元。
附图说明
图1为本发明中案例2板材的显微组织图。
具体实施方式
下面参考附图和优选实施例，对本发明技术方案作详细说明。
本发明优选实施例中，依托包钢2250mm热连轧生产线实现。针对现有技术中厚规格高钢级管线钢生产中存在的重大技术难题，本发明的22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，为热轧两阶段控制进行，全部为纵轧，第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，即粗轧阶段，第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，即精轧阶段。
步骤1：板坯的选取；
冶炼阶段选用低磷优质铁水，通过深脱硫工艺保证入炉铁水硫含量重量百分比低于0.005％，采用顶底复吹转炉冶炼，LF精炼+RH真空脱气处理，钙处理后进行软吹，软吹时间大于15min，连铸采用动态轻压下技术，浇铸速度1.0～1.5m/min，过热度稳定控制在15～40℃。
生产的板坯的化学成分按重量百分比记，包括：C 0.04～0.07％、Si 0.15～0.30％、Mn 1.65～1.80％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb 0.065～0.08％、Ti：0.008～0.025％、Ni 0.15～0.30％、Cu 0.08～0.30％、Cr 0.15～0.30％、Mo 0.15～0.25％、N≤80ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
板坯的规格为230*1550*10900。
步骤2：板坯的再加热阶段；
板坯的再加热温度为1160～1200℃，在炉时间180～240min，用于保证铌(Nb)的充分固溶及板坯温度均匀性。
步骤3：粗轧阶段；
粗轧中间坯厚度为68mm，开轧温度为1160～1180℃，末道次入口温度≤980℃，末道次压下率≥25％。
板坯的化学成分与中间坯相同，在粗扎轧制完成后称为中间坯。
步骤4：精轧阶段；
精轧开轧温度≤950℃，终轧温度为790～830℃，精轧压缩比≥3倍，累计压下率≥65％。
步骤5：精轧后板材的冷却。
精轧后的板材进入高效加密层流冷却系统，冷却速度为25～32℃/s，卷取温度360～435℃。最后即可得到成品钢板(热轧板卷)。
以下用实施案例对本发明进行进一步描述。这些实施案例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限制。
案例1
粗轧中间坯厚度为68mm，开轧温度为1173℃，末道次入口温度为976℃，末道次压下率为25.6％。
精轧开轧温度为948℃，终轧温度为795℃，精轧压缩比为3.1倍，累计压下率为67.67％。
精轧后板材进入高效加密层流冷却系统，冷却速度为32℃/s，卷取温度为390℃。最后即可得到成品钢板。
案例2
粗轧中间坯厚度为68mm，开轧温度为1168℃，末道次入口温度为976℃，末道次压下率为25.6％。
精轧开轧温度控制在为930℃，终轧温度为805℃，精轧压缩比为3.1倍，累计压下率为68％。
精轧后板材进入高效加密层流冷却系统，冷却速度为31℃/s，卷取温度为395℃。最后即可得到成品板材。
如图1所示，为本发明中案例2板材的显微组织图。组织为针状铁素体(AF)+少量粒状贝氏体(B)+少量马奥岛(M/A)，为X80管线钢理想组织，可获得较好的强韧性匹配，落锤撕裂剪切面积可达90％以上。
实施案例3
粗轧中间坯厚度为68mm，开轧温度为1165℃，末道次入口温度为972℃，末道次压下率25.6％。
精轧开轧温度为936℃，终轧温度为815℃，精轧压缩比为3.1倍，累计压下率为68％。
精轧后板材进入高效加密层流冷却系统，冷却速度为30℃/s，卷取温度为405℃。最后即可得到成品板材。
表1为本发明案例1～3对应的板卷的力学性能，表2为本发明案例1～3对应板卷所焊钢管的力学性能。
表1 钢板力学性能
表2 焊管力学性能
通过表1和2可以看出，中间坯采用68mm，粗轧末道次压下率≥25％，在粗轧阶段可有效的减小原始奥氏体的晶粒尺寸，保证了厚度方向的组织一致性。由于中间坯厚度的增加，使得精轧的累积压下率≥65％，有效的保证了未再结晶区晶粒的细化，增加了位错密度，显著的提高了强韧性指标。采用高效加密冷却系统，保证厚度方向组织转变，有效的提高了材料断裂韧性，采用本发明将彻底解决制约厚规格管线钢强度及低温断裂韧性的技术瓶颈。

Claims (5)

1.一种22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，包括：
板坯的选取和板坯的再加热过程，板坯的化学成分按重量百分比记，包括：C 0.04～0.07％、Si 0.15～0.30％、Mn 1.65～1.80％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb 0.065～0.08％、Ti：0.008～0.025％、Ni 0.15～0.30％、Cu 0.08～0.30％、Cr 0.15～0.30％、Mo0.15～0.25％、N≤80ppm，余量为Fe和杂质；板坯在再加热温度为1160～1200℃，在炉时间180～240min；
粗轧阶段；粗轧中间坯厚度为68mm，开轧温度为1160～1180℃，末道次入口温度≤980℃，末道次压下率≥25％；
精轧阶段；精轧开轧温度≤950℃，终轧温度为790～830℃，精轧压缩比≥3倍，累计压下率≥65％；
精轧后板材的冷却；精轧后的板材进入高效加密层流冷却系统，冷却速度为25～32℃/s，卷取温度360～435℃。
2.如权利要求1所述22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，其特征在于：
粗轧开轧温度1173℃，末道次入口温度976℃，末道次压下率25.6％；
精轧开轧温度948℃，终轧温度795℃，精轧压缩比3.1倍，累计压下率67.67％，
精轧后板材的冷却速度为32℃/s，卷取温度为390℃。
3.如权利要求1所述22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，其特征在于：
粗轧开轧温度为1168℃，末道次入口温度为976℃，末道次压下率为25.6％；
精轧开轧温度控制在为930℃，终轧温度为805℃，精轧压缩比为3.1倍，累计压下率为68％；
精轧后板材冷却速度为31℃/s，卷取温度为395℃。
4.如权利要求1所述22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，其特征在于：
粗轧开轧温度为1165℃，末道次入口温度为972℃，末道次压下率25.6％；
精轧开轧温度为936℃，终轧温度为815℃，精轧压缩比为3.1倍，累计压下率为68％；
精轧后板材冷却速度为30℃/s，卷取温度为405℃。
5.如权利要求1所述22mm厚规格X80大口径管线钢的轧制方法，其特征在于：冶炼阶段选用低磷优质铁水，通过深脱硫工艺保证入炉铁水硫含量重量百分比低于0.005％，采用顶底复吹转炉冶炼，LF精炼+RH真空脱气处理，钙处理后进行软吹，软吹时间大于15min，连铸采用动态轻压下技术，浇铸速度1.0～1.5m/min，过热度稳定控制在15～40℃。
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