CN107675089B - 一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法 - Google Patents

一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法，其化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.05%，Si≤0.15%，Mn：1.20～1.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Als：0.015～0.045%，Nb：0.015～0.035%，Pcm：0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质。所述方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序。本发明采取LF‑RH的短流程双联精炼工艺，低成本短流程的设计给企业带来了巨大的经济效益，同时标志着国内企业具备了批量生产大壁厚高低温韧性要求双抗管线钢的能力，开创双抗管线钢的国际品牌效应，社会效益显著。

Description

一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法。
背景技术
制造石油、天然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线钢，近年来发展迅速。而随着石油和天然气工业的发展，一些富含H2S/CO2腐蚀介质的天然气资源被开采出来，腐蚀环境中产生的Ｈ原子向管线钢中的缺陷位置不断渗透、积聚，即使在较低输气压力下也会导致钢的腐蚀开裂，造成经济损失和环境污染，具有极大的危害性。因此，富含H2S/CO2腐蚀介质的油气输送应把抗氢致开裂（HIC）和硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）性能放在首位。近几年，天然气的需求量日渐增加，因而需要开发遥远地带或自然环境严酷（例如西伯利亚冬季严寒的环境）的地区的天然气资源，这时对于远距离输送天然气的管线钢，除要求用于提高输送效率的厚壁之外，还要求能耐受在寒冷地带中使用的低温韧性，特别是天然气管线钢，由于内压高，裂纹的传播速度比破裂后的减压波的速度更快，因此需要具有优异的防脆性破坏的能力，大壁厚兼顾高韧性，给钢厂提出了新的难题。
随着钢铁冶炼原材料价格的飞涨、能源物质的短缺以及冶炼技术的不断创新，钢铁企业的竞争日趋激烈。在这种形势下，低成本生产的优势就显得尤为重要。高韧性双抗管线钢生产主要难点在低碳的情况下要求硫、磷和杂质含量同时低，在轧制过程中要保证原始奥氏体晶粒尽可能扁平细小、最终产品组织细小弥散。现阶段国际通用的生产工艺流程为：转炉-RH-LF-RH，两次RH处理分别进行脱碳和脱气，并通过添加Ni、Cu等高成本合金元素来提高管线钢的双抗性能，使得双抗管线钢工序复杂及成本消耗极大，不符合竞争激烈的市场环境。
另一方面，各钢铁企业在双抗管线钢钢带的生产过程中，轧制过程通常采用TMCP方法生产，对出炉温度、粗轧和精轧开轧温度、终轧温度、卷取温度的设定均有比较成熟的工艺设定，粗轧和精轧的压下量和压下分配研究较少，20mm以下产品一般可满足-10℃落锤撕裂试验（DWTT）合格，但当试验温度提高到-20℃、-25℃甚至更低时，其DWTT断口就会出现大面积脆性断裂区，出现低温韧性不合的情况，产品无法应用在高寒、偏远等特殊气候和环境条件下，无法满足工程项目的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带；本发明还提供了一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产方法；本发明通过成分优化设计、工艺路线精简及工序参数调整，提供了一种短流程无Cu、Ni双抗管线钢的生产，实现双抗管线钢成本的最优控制；通过控制轧制和冷却工艺，使得管线钢中得到组织细小的铁素体+珠光体型组织，使钢带具有大壁厚的同时具有良好的低温韧性，达到低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带，所述钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.05%，Si≤0.15%，Mn：1.20～1.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Als：0.015～0.045%，Nb：0.015～0.035%，Pcm：0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质；Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。
成分设计中去除了高成本的Cu、Ni元素，通过对C、P、S和杂质气体元素的加严控制，特别是对S元素的加严控制，保证抗HIC和SSCC实验合格，从而实现了成本的最优控制，可实现吨钢降低成本200元左右。
本发明所述的钢带厚度为14.3-17.5mm，组织为铁素体+珠光体，晶粒度10.5-12级。
本发明所述钢带屈服强度392～457MPa，抗拉强度482～549MPa，延伸率A50≥24%，屈强比是0.77～0.84，钢板横向截面上维氏硬度150～200HV10，其-25℃落锤剪切面积为95-100%，-25℃冲击功为247～369J。
本发明还提供了一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产方法，所述方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序；所述精炼工序，采取LF-RH双联工艺路线。
本发明所述转炉冶炼工序，原料采用P≤0.12%、S≤0.04%的铁水和一级小粒白灰1.95-2.28kg/t钢，采用底吹氩模式，出钢至1/4时加入硅铁2.83-3.05kg/t钢、电解锰13.07-13.36kg/t钢，出钢1/2时加入活性石灰1.35-1.62kg/t钢，转炉终点氧含量≤900ppm，出钢时间≥5min；终点目标C≤0.03%，温度在1645-1670℃，加强滑板挡渣，严格控制转炉下渣量。
本发明所述精炼工序，采取LF-RH双联工艺路线，没有采取成本和工时较高的RH-LF-RH工艺路线，单为了保证脱硫和脱气效果，对双联工艺进行了细化要求，极大的降低了生产成本；LF精炼时间≥40min，采用电解锰铁调整锰含量，进站后加入铌铁0.403-0.433kg/t钢，出站温度1600-1610℃，出站钢水要求S＜0.002%，全程微正压操作，严禁过程长时间大气量搅拌造成钢水增氮；RH炉处理时间≥35min，真空处理时间≥20min，处理过程全泵投入，真空度要求≤1mbar，保证纯脱气时间≥6min，钙处理后净吹时间≥6min，出站温度1560-1570℃。
本发明所述连铸工序，采用保护浇注，辊缝偏差要求在±0.5mm之间；结晶器液面波动在±5mm之间，液相线温度为1521-1528℃；中间包目标温度1549℃，温度控制范围1535-1565℃；拉速控制范围0.9～1.4m/min，采用恒拉速操作；铸坯凝固采用动态轻压下。
本发明所述铸坯加热工序，加热温度控制在1160-1200℃，保证在预热段燃气中残气含量在1～6%，加热时间大于50min；在加热段燃气中残气含量在1～6%，加热时间大于65min；在均热段燃气中残气含量在2～6%，加热时间大于65min；出炉时间保证大于180min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为195-210bar。
本发明所述轧制工序，包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，对各道次的压下率和轧制温度均有明确规定，重点保证R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率在70～75%，以实现完全再结晶，粗轧温度控制在1070～1120℃，中间坯厚度在55-60mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度<970℃，避开978-1023℃部分再结晶温区轧制，实际精轧各道次轧制温度为830～970℃；粗轧和精轧各道次压下率分配和轧制温度等参数如表1和表2所示。
表1 粗轧各道次压下率和轧制温度
表2 精轧各道次压下率和轧制温度
本发明所述冷却工序，开始冷却温度为820-850℃，冷却结束温度为440-470℃，层流冷却速率控制在25-35℃/s；边部遮挡单侧行程为0-270mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的81-95%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制在2.1～2.5m/s，水量控制在8000-10000m3/h，热带头设定为3m；奥氏体未再结晶区开轧温度低于Ar3温度20～30℃，使轧制温度范围位于“奥氏体+铁素体”双相区，轧制过程钢带不再发生再结晶，开始冷却温度低于Ar1温度，避免冷却过程中产生较大的相变应力。
本发明设计思路：
成分设计中去除了Cu、Ni、Cr等元素，炼钢过程通过控制管线钢带C、P、S含量，保证钢质纯净；并采取了LF-RH的短流程双联精炼工艺，通过对精炼工序的合理设计去掉了贵重金属的加入，缩短了工艺流程，成本更低，合金成分设计合理，能在低合金元素含量的条件下确保钢带的抗HIC和抗SSCC性能，并能保证精轧温度具有良好的综合性能。
控制轧制工序的制定依据为：首先采用Gleeble3500热模拟试验机研究得出该级别管线钢高温应力应变曲线，确定变形温度在990～1090℃，变形速率在5～10s-1，发生动态再结晶的临界压下率为16～20%，由此制定奥氏体再结晶区和未再结晶区的压下工艺：为了使管线钢发生动态再结晶，粗轧最后三道次有效压下率设定为≥18%，且粗轧最后一道次的有效压下率≥25%，粗轧阶段累积有效压下率大于70%，控制在70～75%之间，保证得到原始的细小奥氏体晶粒；精轧阶段奥氏体未再结晶区为了使管线钢不发生动态再结晶，道次压下率设定≤25%，从第一道次往后逐渐降低，使钢带变形不能发生动态再结晶，而在金属内部保留畸变能量，提供更多的铁素体形核点，在轧制过程中形成一定比例的压扁后细小的原始奥氏体晶粒，为最终得到细小铁素体和珠光体双相组织做准备。
控制冷却工序的制定依据为：采用Gleeble3500热模拟试验得出该级别管线钢奥氏体连续冷却转变曲线，据此得出Ar3温度和Ar1温度并设定开轧温度和开始冷却温度。
粗轧阶段形变温度在990～1090℃，粗轧最后3道次轧制温度控制在该区间内，保证动态再结晶区间内进行大压下轧制；从奥氏体连续冷却转变曲线中看，精轧阶段要控制轧制温度避开动态再结晶温度区间，即低于990℃，同时奥氏体未再结晶区温度为890～920℃，精轧阶段尽量控制在奥氏体未再结晶区，考虑到轧机轧制的能力，精轧开轧温度设定在950-970℃之间；精轧过程还应尽量避开奥氏体+铁素体的双相区轧制，结合铁碳相图和奥氏体连续冷却转变曲线来看，双相区开始温度在770～790℃，为了避开双相区轧制，终轧温度控制在820-850℃；冷却段，为了保证低温韧性，需要得到细小弥散的组织，同时也要避免生成马氏体组织，故对冷却速度有较严的要求，实际生产控制在25～35℃/s。
本发明低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带检测方法参考API SPECIFICATION5L 45 EDITION。
本发明所述一级小粒白灰和活性石灰的技术指标参考YB/T 042-2014。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明成分设计合理，设计中去除了Cu、Ni、Cr等贵重金属元素，炼钢过程通过控制管线钢带C、P、S 含量，保证钢质纯净。2、本发明工艺生产的双抗管线钢产品，不仅具有良好的抗HIC和抗SSCC性能，同时具有良好的低温韧性以及较低的生产成本，解决了钢铁行业双抗管线钢系列产品“高性能要求”与“低成本”之间的矛盾，达到国内管线钢领域较高水平。3、本发明采取了LF-RH的短流程双联精炼工艺，低成本短流程的设计给企业带来了巨大的经济效益，同时标志着国内企业具备了批量生产大壁厚高低温韧性要求双抗管线钢的能力，将彻底打开双抗管线钢的海外市场，开创双抗管线钢的国际品牌效应，社会效益显著。
附图说明
图1是本发明目标钢种奥氏体连续冷却转变曲线图；
图2是本发明目标钢种DWTT实验断口图；
图3是本发明目标钢种HIC实验过后的微观金相图；
图4是本发明目标钢种SSCC实验过后的宏观图；
图5是本发明实施例1管线钢1/4处的微观组织图；
图6是本发明实施例1管线钢1/2处的微观组织图；
图7是本发明实施例2管线钢1/4处的微观组织图；
图8是本发明实施例2管线钢1/2处的微观组织图；
图9是本发明实施例3管线钢1/4处的微观组织图；
图10是本发明实施例3管线钢1/2处的微观组织图；
图11是本发明实施例4管线钢1/4处的微观组织图；
图12是本发明实施例4管线钢1/2处的微观组织图；
图13是本发明实施例5管线钢1/4处的微观组织图；
图14是本发明实施例5管线钢1/2处的微观组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带厚度为17.48mm，化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04%，Si：0.11%，Mn：1.21%，P：0.0118%，S：0.0009%，Als：0.024%，Nb：0.022%，Pcm：0.14%，余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：原料采用P：0.05%、S：0.035%的铁水和一级小粒白灰2.17kg/t钢，采用底吹氩模式，出钢至1/4时加入硅铁2.88kg/t钢、电解锰13.13kg/t钢，出钢1/2时加入活性石灰1.48kg/t钢，转炉终点氧含量650ppm，出钢时间为11min；加强滑板挡渣，严格控制转炉下渣量，终点目标C：0.01%，温度为1662℃；
（2）精炼工序：采取LF-RH双联工艺路线，LF精炼时间为55min，采用电解锰铁调整锰含量，进站后加入铌铁0.413kg/t钢，出站温度1602℃，出站钢水S：0.001%；RH炉处理时间为38min，真空处理时间为22min，处理过程全泵投入，真空度0.85mbar，纯脱气时间12min，钙处理后净吹时间9min，出站温度1569℃；
（3）连铸工序：采用保护浇注，辊缝偏差在±0.5mm之间；结晶器液面波动在±5mm之间，液相线温度为1524℃；中间包温度控制为1544℃；拉速控制为1.0m/min，采用恒拉速操作；铸坯凝固采用动态轻压下；
（4）铸坯加热工序：加热温度控制为1190℃，预热段燃气中残气含量为3%，加热时间为54min；加热段燃气中残气含量为5%，加热时间为69min；均热段燃气中残气含量为4%，加热时间为72min；保温时间为231min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为200bar；
（5）轧制工序：包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率在73.8%，粗轧温度控制为1070-1120℃，中间坯厚度为56mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度957℃，精轧各道次轧制温度为830～970℃；粗轧和精轧各道次压下率和轧制温度如表3和表4所示；
表3 实施例1粗轧各道次压下率和轧制温度
表4 实施例1精轧各道次压下率和轧制温度
（6）冷却工序：开始冷却温度为832℃，冷却结束温度为457℃，层流冷却速率控制为31℃/s；边部遮挡单侧行程为98mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的87%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制在2.3m/s，水量控制在9457m3/h，热带头设定为3m。
生产的双抗管线钢微观组织结构为：铁素体+珠光体，晶粒度11级；屈服强度399MPa，抗拉强度512MPa，延伸率A50为37%，屈强比是0.78，-25℃落锤剪切面积100%，-25℃冲击功257J，钢板横向截面上维氏硬度167HV10；在A溶液中进行抗HIC实验，裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR和裂纹敏感率CSR均为0%；在A溶液中用方法B进行抗SSCC实验，载荷为最小名义屈服强度的90%，没有发生任何裂纹和断裂，其产品性能完全符合320MPa级别16mm以上“大厚度低温韧性要求双抗管线钢热轧带钢产品”要求。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢1/4处的微观组织见图5，1/2处的微观组织见图6。
实施例2
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带厚度为14.7mm，化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.03%，Si：0.09%，Mn：1.23%，P：0.0123%，S：0.0013%，Als：0.028%，Nb：0.020%，Pcm：0.13%，余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：原料采用P：0.08%、S：0.015%的铁水和一级小粒白灰2.28kg/t钢，采用底吹氩模式，出钢至1/4时加入硅铁2.83kg/t钢、电解锰13.17kg/t钢，出钢1/2时加入活性石灰1.52kg/t钢，转炉终点氧含量700ppm，出钢时间为7min；加强滑板挡渣，严格控制转炉下渣量，终点目标C：0.025%，温度为1655℃；
（2）精炼工序：采取LF-RH双联工艺路线，LF精炼时间为48min，采用电解锰铁调整锰含量，进站后加入铌铁0.409kg/t钢，出站温度为1607℃，出站钢水S：0.0018%；RH炉处理时间为45min，真空处理时间为28min，处理过程全泵投入，真空度0.6mbar，纯脱气时间9min，钙处理后净吹时间8min，出站温度为1568℃；
（3）连铸工序：采用保护浇注，辊缝偏差在±0.5mm之间；结晶器液面波动在±5mm之间，液相线温度为1527℃；中间包温度控制为1560℃；拉速控制为1.1m/min，采用恒拉速操作；铸坯凝固采用动态轻压下；
（4）铸坯加热工序：加热温度控制为1186℃，预热段燃气中残气含量为3%，加热时间为58min；加热段燃气中残气含量为4%，加热时间为67min；均热段燃气中残气含量在5%，加热时间为69min；保温时间为212min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为205bar；
（5）轧制工序：包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率在73.5%，粗轧温度控制在1070-1120℃，中间坯厚度为57mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度963℃，精轧各道次轧制温度为830～970℃；粗轧和精轧各道次压下率和轧制温度如表5和表6所示；
表5 实施例2粗轧各道次压下率和轧制温度
表6 实施例2精轧各道次压下率和轧制温度
（6）冷却工序：开始冷却温度为837℃，冷却结束温度为451℃，层流冷却速率控制为29℃/s；边部遮挡单侧行程为32mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的89%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制为2.2m/s，水量控制为9321m3/h，热带头设定为3m。
生产的双抗管线钢微观组织结构为：铁素体+珠光体，晶粒度12级；屈服强度395MPa，抗拉强度504MPa，延伸率A50为35%，屈强比是0.78，-25℃落锤剪切面积100%，-25℃冲击功255J，钢板横向截面上维氏硬度159HV10；在A溶液中进行抗HIC实验，裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR和裂纹敏感率CSR均为0%；在A溶液中用方法B进行抗SSCC实验，载荷为最小名义屈服强度的90%，没有发生任何裂纹和断裂，其产品性能完全符合320MPa级别16mm以上“大厚度低温韧性要求双抗管线钢热轧带钢产品”要求。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢1/4处的微观组织见图7，1/2处的微观组织见图8。
实施例3
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带厚度为15.9mm，化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.038%，Si：0.12%，Mn：1.28%，P：0.0102%，S：0.0011%，Als：0.021%，Nb：0.024%，Pcm：0.14%，余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：原料采用P：0.06%、S：0.025%的铁水和一级小粒白灰2.09kg/t钢，采用底吹氩模式，出钢至1/4时加入硅铁2.93kg/t钢、电解锰13.27kg/t钢，出钢1/2时加入活性石灰1.35kg/t钢，转炉终点氧含量500ppm，出钢时间为10min；加强滑板挡渣，严格控制转炉下渣量，终点目标C：0.025%，温度为1650℃；
（2）精炼工序：采取LF-RH双联工艺路线，LF精炼时间为50min，采用电解锰铁调整锰含量，进站后加入铌铁0.427kg/t钢，出站温度为1605℃，出站钢水S：0.0015%；RH炉处理时间为40min，真空处理时间为30min，处理过程全泵投入，真空度0.7mbar，纯脱气时间8min，钙处理后净吹时间9min，出站温度为1565℃；
（3）连铸工序：采用保护浇注，辊缝偏差在±0.5mm之间；结晶器液面波动在±5mm之间，液相线温度为1525℃；中间包温度为1549℃；拉速为1.2m/min，采用恒拉速操作；铸坯凝固采用动态轻压下；
（4）铸坯加热工序：加热温度控制为1186℃，预热段燃气中残气含量为5%，加热时间为60min；加热段燃气中残气含量为4%，加热时间为67min；均热段燃气中残气含量为3%，加热时间为68min；保温时间为200min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为200bar；
（5）轧制工序：包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率在74.1%，粗轧温度控制在1070-1120℃，中间坯厚度为58mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度955℃，精轧各道次轧制温度为830～970℃；粗轧和精轧各道次压下率和轧制温度如表7和表8所示；
表7 实施例3粗轧各道次压下率和轧制温度
表8 实施例3精轧各道次压下率和轧制温度
（6）冷却工序：开始冷却温度为826℃，冷却结束温度为448℃，层流冷却速率控制为30℃/s；边部遮挡单侧行程为120mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的90%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制为2.2m/s，水量控制为8954m3/h，热带头设定为3m。
生产的双抗管线钢微观组织结构为：铁素体+珠光体，晶粒度11.5级；屈服强度403MPa，抗拉强度499MPa，延伸率A50为38%，屈强比是0.81，-25℃落锤剪切面积100%，-25℃冲击功247J，钢板横向截面上维氏硬度153HV10；在A溶液中进行抗HIC实验，裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR和裂纹敏感率CSR均为0%；在A溶液中用方法B进行抗SSCC实验，载荷为最小名义屈服强度的90%，没有发生任何裂纹和断裂，其产品性能完全符合320MPa级别16mm以上“大厚度低温韧性要求双抗管线钢热轧带钢产品”要求。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢1/4处的微观组织见图9，1/2处的微观组织见图10。
实施例4
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带厚度为17.5mm，化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05%，Si：0.15%，Mn：1.20%，P：0.015%，S：0.015%，Als：0.015%，Nb：0.015%，Pcm：0.12%，余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：原料采用P：0.12%、S：0.04%的铁水和一级小粒白灰1.95kg/t钢，采用底吹氩模式，出钢至1/4时加入硅铁3.05kg/t钢、电解锰13.07kg/t钢，出钢1/2时加入活性石灰1.62kg/t钢，转炉终点氧含量900ppm，出钢时间5min；加强滑板挡渣，严格控制转炉下渣量，终点目标C：0.03%，温度为1645℃；
（2）精炼工序：采取LF-RH双联工艺路线，LF精炼时间为40min，采用电解锰铁调整锰含量，进站后加入铌铁0.403kg/t钢，出站温度为1600℃，出站钢水S：0.001%；RH炉处理时间为35min，真空处理时间为20min，处理过程全泵投入，真空度1mbar，保证纯脱气时间为6min，钙处理后净吹时间为6min，出站温度为1560℃；
（3）连铸工序：采用保护浇注，辊缝偏差在±0.5mm之间；结晶器液面波动在±5mm之间，液相线温度为1521℃；中间包温度为1535℃；拉速为0.9m/min，采用恒拉速操作；铸坯凝固采用动态轻压下；
（4）铸坯加热工序：加热温度控制为1160℃，在预热段燃气中残气含量为1%，加热时间为51min；加热段燃气中残气含量为1%，加热时间为66min；均热段燃气中残气含量为2%，加热时间66min；保温时间为181min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为195bar；
（5）轧制工序：包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率为70%，粗轧温度控制为1070-1120℃，中间坯厚度为55mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度968℃，精轧各道次轧制温度为830～970℃；粗轧和精轧各道次压下率和轧制温度如表9和表10所示；
表9 实施例4粗轧各道次压下率和轧制温度
表10 实施例4精轧各道次压下率和轧制温度
（6）冷却工序：开始冷却温度为820℃，冷却结束温度为440℃，层流冷却速率控制为25℃/s；边部遮挡单侧行程为0mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的81%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制为2.1m/s，水量控制为8000m3/h，热带头设定为3m。
生产的双抗管线钢微观组织结构为：铁素体+珠光体，晶粒度10.5级；屈服强度402MPa，抗拉强度522MPa，延伸率A50为26%，屈强比是0.77，-25℃落锤剪切面积100%，-25℃冲击功289J，钢板横向截面上维氏硬度172HV10；在A溶液中进行抗HIC实验，裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR和裂纹敏感率CSR均为0%；在A溶液中用方法B进行抗SSCC实验，载荷为最小名义屈服强度的90%，没有发生任何裂纹和断裂，其产品性能完全符合320MPa级别16mm以上“大厚度低温韧性要求双抗管线钢热轧带钢产品”要求。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢1/4处的微观组织见图11，1/2处的微观组织见图12。
实施例5
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带厚度为14.3mm，化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.03%，Si：0.10%，Mn：1.40%，P：0.009%，S：0.007%，Als：0.045%，Nb：0.035%，Pcm：0.18%，余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：原料采用P：0.08%、S：0.01%的铁水和一级小粒白灰2.17kg/t钢，采用底吹氩模式，出钢至1/4时加入硅铁2.85kg/t钢、电解锰13.36kg/t钢，出钢1/2时加入活性石灰1.39kg/t钢，转炉终点氧含量600ppm，出钢时间为10min；加强滑板挡渣，严格控制转炉下渣量，终点目标C：0.02%，温度为1670℃；
（2）精炼工序：采取LF-RH双联工艺路线，LF精炼时间为50min，采用电解锰铁调整锰含量，进站后加入铌铁0.433kg/t钢，出站温度1610℃，出站钢水S：0.001%；RH炉处理时间为40min，真空处理时间为25min，处理过程全泵投入，真空度0.5mbar，纯脱气时间为10min，钙处理后净吹时间为8min，出站温度为1570℃；
（3）连铸工序：采用保护浇注，辊缝偏差在±0.5mm之间；结晶器液面波动在±5mm之间，液相线温度为1528℃；中间包温度为1565℃；拉速为1.4 m/min，采用恒拉速操作；铸坯凝固采用动态轻压下；
（4）铸坯加热工序：加热温度控制为1200℃，预热段燃气中残气含量为6%，加热时间为55min；加热段燃气中残气含量为6%，加热时间为70min；均热段燃气中残气含量为6%，加热时间为70min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为210bar；
（5）轧制工序：包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率在75%，粗轧温度控制为1070-1120℃，中间坯厚度为60mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度为950℃，精轧各道次轧制温度为830～970℃；粗轧和精轧各道次压下率和轧制温度如表11和表12所示；
表11 实施例5粗轧各道次压下率和轧制温度
表12 实施例5精轧各道次压下率和轧制温度
（6）冷却工序：开始冷却温度为850℃，冷却结束温度为470℃，层流冷却速率为35℃/s；边部遮挡单侧行程为270mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的95%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制为2.5m/s，水量控制为10000m3/h，热带头设定为3m。
生产的双抗管线钢微观组织结构为：铁素体+珠光体，晶粒度12级；屈服强度452MPa，抗拉强度538MPa，延伸率A50为31%，屈强比是0.84，-25℃落锤剪切面积95%，-25℃冲击功356J，钢板横向截面上维氏硬度198HV10；在A溶液中进行抗HIC实验，裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR和裂纹敏感率CSR均为0%；在A溶液中用方法B进行抗SSCC实验，载荷为最小名义屈服强度的90%，没有发生任何裂纹和断裂，其产品性能完全符合320MPa级别16mm以上“大厚度低温韧性要求双抗管线钢热轧带钢产品”要求。
本实施例低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢1/4处的微观组织见图13，1/2处的微观组织见图14。
采用本发明工艺生产的低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢，产品微观组织结构为：铁素体+珠光体；屈服强度392～457MPa，抗拉强度482～549MPa，延伸率A50≥24%，屈强比范围是0.77～0.84，钢板横向截面上维氏硬度范围150～200HV10，其-25℃落锤剪切面积为95-100%，-25℃冲击功为247～369J，在此厚度下能满足-25℃落锤实验要求，表明产品具有良好的低温韧性；按照NACE TM0284-2016标准在A溶液中进行抗HIC实验，裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR和裂纹敏感率CSR均为0%；按照NACE TM0177-2016标准在A溶液中用方法B进行抗SSCC实验，载荷为最小名义屈服强度的90%，没有发生任何裂纹和断裂，表明产品具有良好的抗酸性腐蚀能力。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带，其特征在于，所述钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.05%，Si≤0.15%，Mn：1.20～1.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Als：0.015～0.045%，Nb：0.015～0.035%，Pcm：0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质，所述钢带厚度为14.3-17.5mm，组织为铁素体+珠光体，晶粒度10.5-12级；所述钢带由下述方法生产：包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序；所述精炼工序，采取LF-RH双联工艺路线；所述铸坯加热工序，加热温度控制在1160-1200℃，保证在预热段燃气中残气含量在1～6%，加热时间大于50min；在加热段燃气中残气含量在1～6%，加热时间大于65min；在均热段燃气中残气含量在2～6%，加热时间大于65min；出炉时间保证大于180min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为195-210bar；所述轧制工序，包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率在70～75%，粗轧温度控制在1070～1120℃，中间坯厚度在55-60mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度＜970℃，精轧各道次轧制温度为830～970℃；所述冷却工序，开始冷却温度为820-850℃，冷却结束温度为440-470℃，层流冷却速率控制在25-35℃/s；边部遮挡单侧行程为0-270mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的81-95%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制在2.1～2.5m/s，水量控制在8000-10000m3/h。
2.根据权利要求1所述的一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带，其特征在于，所述钢带屈服强度392～457MPa，抗拉强度482～549MPa，延伸率A50≥24%，屈强比是0.77～0.84，钢板横向截面上维氏硬度150～200HV10，其-25℃落锤剪切面积为95-100%，-25℃冲击功为247～369J。
3.基于权利要求1或 2所述的一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产方法，其特征在于，所述方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序；所述精炼工序，采取LF-RH双联工艺路线；所述铸坯加热工序，加热温度控制在1160-1200℃，保证在预热段燃气中残气含量在1～6%，加热时间大于50min；在加热段燃气中残气含量在1～6%，加热时间大于65min；在均热段燃气中残气含量在2～6%，加热时间大于65min；出炉时间保证大于180min；除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为195-210bar；所述轧制工序，包括粗轧和精轧，其中粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次的压下率≥25%，粗轧累计压下率在70～75%，粗轧温度控制在1070～1120℃，中间坯厚度在55-60mm；精轧过程开启7架轧机，在奥氏体再结晶区域轧制的前三道次采取大压下制度，每道次压下率≥18%，未再结晶区轧制时单道次压下率≤18%，精轧开轧温度<970℃，精轧各道次轧制温度为830～970℃；所述冷却工序，开始冷却温度为820-850℃，冷却结束温度为440-470℃，层流冷却速率控制在25-35℃/s；边部遮挡单侧行程为0-270mm；并采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的81-95%，采用密集型冷却模式，F7出口速度控制在2.1～2.5m/s，水量控制在8000-10000m3/h。
4.根据权利要求3所述的一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，原料采用P≤0.12%、S≤0.04%的铁水和一级小粒白灰1.95-2.28kg/t钢，采用底吹氩模式，出钢至1/4时加入硅铁2.83-3.05kg/t钢、电解锰13.07-13.36kg/t钢，出钢1/2时加入活性石灰1.35-1.62kg/t钢，转炉终点氧含量≤900ppm，出钢时间≥5min；终点目标C≤0.03%，温度在1645-1670℃。
5.根据权利要求3所述的一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产方法，其特征在于，所述精炼工序，采取LF-RH双联工艺路线，LF精炼时间≥40min，采用电解锰铁调整锰含量，进站后加入铌铁0.403-0.433kg/t钢，出站温度1600-1610℃，出站钢水要求S＜0.002%；RH炉处理时间≥35min，真空处理时间≥20min，处理过程全泵投入，真空度要求≤1mbar，保证纯脱气时间≥6min，钙处理后净吹时间≥6min，出站温度1560-1570℃。
6.根据权利要求3、4或5所述的一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，采用保护浇注，辊缝偏差要求在±0.5mm之间；结晶器液面波动在±5mm之间，液相线温度为1521-1528℃；中间包目标温度1549℃，温度控制范围1535-1565℃；拉速控制范围0.9～1.4m/min，采用恒拉速操作；铸坯凝固采用动态轻压下。
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