CN107988557A - 具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢及制备方法，管线钢化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.06％、Si：0.22～0.26％、Mn：0.95～1.05％、P≤0.015％、S≤0.005％、Ti：0.055～0.065％、Alt：0.03～0.04％，其余为Fe。本发明的优点在于力学性能优异，应变时效效应低。

Description

具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢及制备方法
技术领域
本申请属于冶金技术领域，特别涉及一种具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢及制备方法。
背景技术
为满足天然气、石油等能源需求的日益增加，长距离管线输送是经济、稳定和方便快捷的输送方式之一。长距离高压管线输送要求管线钢具有良好的综合力学性能，如良好的低温塑韧性、低的屈强比等。对管线钢的性能指标提出了很高的要求。应变时效性能便是国内外管道工程建设提出的一项全新要求，低的应变时效敏感性对油气管道的安全性至关重要。
对钢板进行一定的塑性变形处理，然后加热到一定温度、保温一段时间后，其塑性和韧性下降、强度升高，与抗拉强度相比，屈服强度升高更为明显，从而造成屈强比也有所升高，这一现象即为应变时效。钢板的应变时效效应较高时，其最明显的变化是应力应变曲线由连续屈服转变为不连续屈服。管线钢在使用前要先由钢板冷成型制成钢管，制管过程中会有一定的塑性变形，然后再进行热涂防腐层，涂覆过程一般在180～250℃温度下进行5～10min，这个过程中会发生应变时效。应变时效敏感性越高，对管线钢的制管过程和服役性能越是不利。
为了获得低应变时效效应的钢板，专利CN 104789863提供了“具有良好抗应变时效性能的X80管线钢、管线管及其制造方法”，该专利在控轧控冷过程中，采用延迟变速冷却，先空冷，然后以25～40℃/s速度快速水冷，再以18～22℃/s速度慢速水冷。与本专利相比，制造工序多、生产效率低、制造成本高，并且生产稳定性相对较差。专利CN 103882327提供了“具有优良应变时效性能的管线用钢板及其制造方法”，该专利采用低碳加Mn、Ni和Cr的经济型钢板成分方案，根据钢板厚度有选择添加Mo，与本专利相比合金成本较高，且生产工艺采用控制轧制+轧后空冷弛豫+水冷(15～40℃/s)，终冷温度控制在500℃及其以下，与本专利相比，生产工序复杂，终冷温度低，波动较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢及制备方法，Ti作为相对廉价的微合金元素，具有细晶强化和析出强化的作用，且钢中添加0.05％以上的Ti即可满足退税要求。采用两阶段控轧及弱水冷，即可得到力学性能优异，应变时效效应低，且满足退税要求的管线钢。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开了一种具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢，其化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.06％、Si：0.22～0.26％、Mn：0.95～1.05％、P≤0.015％、S≤0.005％、Ti：0.055～0.065％、Alt：0.03～0.04％，其余为Fe。
相应的，还公开了一种具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法，依次包括如下工序：铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、连铸、连铸坯加热、除磷、控轧控冷、热矫、堆垛缓冷、取样检测、成品。
优选的，在上述的具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法中，所述连铸坯加热工序中，加热温度为1130～1230℃。
优选的，在上述的具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法中，所述控轧控冷工序为两阶段控轧及弱水冷，开轧温度1030～1080℃，二开轧温度850～880℃，终轧温度800～830℃，终冷温度660～700℃，冷速8～10℃/s。
优选的，在上述的具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法中，所述堆垛缓冷工序中堆垛温度≥400℃，时间≥16h。
C对钢板的强度、韧性和焊接性能起着重要的作用。碳含量过高，会降低焊接性能和韧性，碳含量较低时，可保证一定的韧性和良好的焊接性，但固溶强化作用降低，对强度不利，因此C的含量控制在0.05～0.06％。
Si炼钢中可起脱氧的作用，同时可以增加钢的强度，但对低温韧性和焊接性能不利。在本管线钢中Si仅起脱氧的作用，因此Si的含量控制在0.22～0.26％。
Mn可以通过析出强化在钢中起到固溶强化的作用，Mn还是奥氏体区扩大元素，降低奥氏体相变温度，从而得到晶粒细小的相变产物，保证钢板的强度和韧性，但过高的Mn会造成连铸坯偏析，因此Mn的含量控制在0.95～1.05％。
Ti在钢中与碳、氮有较强的结合力，形成细小的碳化物、氮化物和碳氮化物颗粒，在板坯加热时能阻止奥氏体晶粒长大，在轧制过程中能抑制再结晶及再结晶后晶粒长大，起到细晶强化的作用，在低温时能起到析出强化的作用。
采用此成分和工艺制得的钢板，屈服强度Rp0.2≥380MPa，抗拉强度Rm≥480MPa，其-20℃冲击功仍在250J以上，延伸率达到30％左右，进行拉伸测试时，其拉伸曲线形状仍呈现为圆顶形状，并没有出现屈服平台，这也相应地表明了本专利设计的管线钢具备有良好的抗应变时效性能。
对抽检钢板做应变时效试验，拉伸塑性变形量为5％，应变后拉伸试样在250℃保温1小时。屈服强度Rp0.2≥390MPa，抗拉强度Rm≥485MPa，其-20℃冲击功仍在250J左右，延伸率也在25％左右。其拉伸曲线形状仍呈现为圆顶形状，并没有出现屈服平台。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
将钢牌号L360管线钢，连铸坯厚度为150mm，轧制成品厚度为20mm。炼钢生产工艺流程：铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、连铸，其中精炼过程中添加Ti合金并喂硅钙线以保证合金成分及炼钢质量。下表为现场试制板坯化学成分，各合金元素百分比含量如下：
C Si Mn P S Al Ti
实施例1 0.05 0.22 0.99 0.012 0.0048 0.0330 0.0593
实施例2 0.06 0.26 0.99 0.012 0.0032 0.0318 0.0598
实施例3 0.06 0.24 1.00 0.012 0.0044 0.0335 0.0607
轧钢生产工艺流程：连铸坯加热、除磷、控轧控冷、热矫、堆垛缓冷、取样检测、成品，其中连铸坯加热工序中，加热温度为1130～1230℃；控轧控冷工序为两阶段控轧(TMCP)及弱水冷，开轧温度1030～1080℃，二开轧温度850～880℃，终轧温度800～830℃，终冷温度660～700℃，冷速8～10℃/s；堆垛缓冷工序中堆垛温度≥400℃，时间≥16h。
采用此成分和工艺制得的钢板，屈服强度Rp0.2≥380MPa，抗拉强度Rm≥480MPa，其-20℃冲击功仍在250J以上，延伸率达到30％左右，进行拉伸测试时，其拉伸曲线形状仍呈现为圆顶形状，并没有出现屈服平台，这也相应地表明了本专利设计的管线钢具备有良好的抗应变时效性能。下表为L360管线钢试制钢板力学性能参数：
对抽检钢板做应变时效试验，拉伸塑性变形量为5％，应变后拉伸试样在250℃保温1小时。屈服强度Rp0.2≥390MPa，抗拉强度Rm≥485MPa，其-20℃冲击功仍在250J左右，延伸率也在25％左右。其拉伸曲线形状仍呈现为圆顶形状，并没有出现屈服平台。实验结果表明应变时效效应很低，本专利设计的管线钢具备有良好的抗应变时效性能。下表为L360管线钢经过时效处理后所获得力学性能参数：
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.06％、Si：0.22～0.26％、Mn：0.95～1.05％、P≤0.015％、S≤0.005％、Ti：0.055～0.065％、Alt：0.03～0.04％，其余为Fe。
2.如权利要求1所述的具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法，其特征在于，依次包括如下工序：铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、连铸、连铸坯加热、除磷、控轧控冷、热矫、堆垛缓冷、取样检测、成品。
3.根据权利要求2所述的具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法，其特征在于，所述连铸坯加热工序中，加热温度为1130～1230℃。
4.根据权利要求2所述的具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法，其特征在于，所述控轧控冷工序为两阶段控轧及弱水冷，开轧温度1030～1080℃，二开轧温度850～880℃，终轧温度800～830℃，终冷温度660～700℃，冷速8～10℃/s。
5.根据权利要求2所述的具有优良应变时效性能的加Ti的管线钢的制备方法，其特征在于，所述堆垛缓冷工序中堆垛温度≥400℃，时间≥16h。
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