CN109023057B - 一种提高x80m级管线钢心部冲击的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高X80M级管线钢心部冲击的生产方法，通过高温奥氏体化加热工艺，完善轧制规程、优化轧制工艺、层流冷却技术，得到了边部以准多边形铁素体为主、心部以铁素体、贝氏体、少量马奥岛为主的混合组织结构，保证了钢板心部厚度1/2处冲击试验值单值200J，均值220J，保证了钢板性能要求，经济效益显著。

Description

一种提高X80M级管线钢心部冲击的生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种通过改善轧制工艺有效提高X80M钢级管线钢心部冲击的生产工艺。
背景技术
X80M级管线属于高钢级管线用钢，由于冶炼过程中添加的合金较多，在铸坯浇铸过程中容易产生中心偏析，在轧制过程中容易出现心部组织晶粒粗大，严重的心部会产生退化珠光体组织，因此，常出现心部冲击不稳定的现象，产生心部冲击散值在制管过程中就会出现心部与1/4处组织位移，从而产生内裂纹、探伤不合格等缺陷，严重影响钢管的服役寿命及服役安全性能。有效解决以上问题关系企业对高钢级管线项目技术突破，对企业长足发展至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种X80M级管线钢生产方法，提高心部1/2处冲击，保证钢板心部冲击稳定。
本发明具体采用如下技术方案：
一种提高X80M级管线钢心部1/2处冲击的生产方法，其特征在于通过高温奥氏体化加热制度、完善轧制规程、优化轧制工艺、层流冷却技术，改善心部组织形态，提高产品韧性，心部厚度1/2冲击值单值不小于200J、均值不小于220J；具体步骤如下：
(一)铸坯加热温度设定为1170～1180℃，加热时间10.3～13min/cm，均热时间50～60min，确保铸坯表面、心部温度均匀，通过奥氏体化加热，在加热扩散和碳浓度梯度化学势作用下，成分逐渐均匀化；
(二)轧制规程设定：粗轧过程中道次平均有效压缩量不低于20mm，展宽后轧制扭矩不低于8000KNm，精轧过程中保证轧制力最小60000KN，其中至少保证一道轧制力不低于90000KN，确保心部有足够的变形量，并且能够得到均匀细小、组织致密的组织结构；
(三)轧制道次的设定：采用奇道次轧制，减少终轧至入水时间，有利于细化组织晶粒度，有效改善心部冲击；
(四)轧制过程中，粗轧开始温度1020～1050℃，粗轧末道次压下率不低于25％，二阶段轧制温度设定770～790℃，终轧温度760～780℃；
(五)通过每炉次坯料计算Ar3温度点，低入水温度按Ar3温度点以下5～15度入水，增加轧板铁素体含量，增加轧板韧性；
(六)轧后的钢板快速到达层流冷却系统进行水冷，冷却集管流量1～4组水量不低于250m3/h，5～14组由前到后开水，辊速设定1.10～1.50m/s，加速度0.008～0.012m/s2，辊速与加速度根据钢板厚度与轧件长度进行微调；通过轧后快冷工艺改善带状组织，从而改善厚度方向上的组织均匀性，返红温度400～500度，减少马奥岛组织的数量，更利于生成贝氏体、针状铁素体。
上述方法生产的X80M级管线钢，按重量百分比计含有：C 0.050～0.080、Si 0.10～0.30、Mn 1.50～1.80、P≤0.015、S≤0.003、Nb 0.040～0.070、Ti 0.006～0.020、Ca0.0005～0.0040、Al 0.015～0.050、Cu 0.10～0.20、Ni 0.10～0.30、Cr 0.10～0.30、Mo0.10～0.30Ceq 0.40～0.50、Pcm0.17～0.23；心部厚度1/2冲击值单值不小于200J、均值不小于220J。
本发明高温加热工艺促进加热扩散和碳浓度梯度化学势，保证成分逐渐均匀化，促进轧板组织均匀性；通过对轧制规程的设定，保证了轧制过程中心部组织的变形量，确保了心部得到细小、均匀的组织，轧制开轧温度、入水温度保证了生成以贝氏体、针状铁素体为主的组织结构，铁素体含量大概40～60％、贝氏体含量大概30～50％，有效消除带状组织的不利影响，从而改善了轧板厚度1/2处心部组织形态，保证冲击性能的稳定。
本发明成功解决了高钢级管线钢心部厚度1/2冲击不均匀的制造难点，有效提高高钢级X80钢板厚度方向组织均匀性，大幅度提高经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例1X80M级管线钢边部金相组织图；
图2是本发明实施例1X80M级管线钢1/4处金相组织图；
图3是本发明实施例1X80M级管线钢心部金相组织图。
具体实施方式
实施例1-4为提高X80M级管线钢心部冲击的生产工艺，各实施例成分按重量百分比如表1所示：
表1本发明各实施例的化学成分(wt％)
Figure BDA0001778217790000031
实施例1
铸坯加热温度1176℃，加热时间13min/cm，均热时间51min，采用奇道次轧制，粗轧开轧1035℃，粗轧平均道次压缩量22mm，末道次压下率26％，展宽结束后扭矩平均为8300KNm，精轧开轧温度780℃，精轧第二道次轧制力93000KN，终轧770℃，入水722℃，返红430度。
实施例2
铸坯加热温度1171℃，加热时间13min/cm，均热时间58min，采用奇道次轧制，粗轧开轧1030℃，粗轧平均道次压缩量23mm，末道次压下率26％，展宽结束后扭矩平均为8300KNm，精轧开轧温度771℃，精轧第二道次轧制力95000KN，终轧772℃，入水719℃，返红420℃。
实施例3
铸坯加热温度1173℃，加热时间13min/cm，均热时间55min，采用奇道次轧制，粗轧开轧1039℃，粗轧平均道次压缩量22mm，末道次压下率26％，展宽结束后扭矩平均为8300KNm，精轧开轧温度781℃，精轧第二道次轧制力93000KN，终轧777℃，入水721℃，返红426℃。
实施例4
铸坯加热温度1176℃，加热时间13min/cm，均热时间56min，采用奇道次轧制，粗轧开轧1040℃，粗轧平均道次压缩量23mm，末道次压下率26％，展宽结束后扭矩平均为8400KNm，精轧开轧温度786℃，精轧第二道次轧制力91000KN，终轧776℃，入水723℃，返红480℃。
采用以上实施例1得到图1(边部)、2(1/4)和3(心部)的金相组织，由图可知，心部组织均匀细小，组织内没有颗粒状或岛状物分布，主要以准多边形铁素铁、针状铁素体、贝氏体组织为主，针状铁素体具有贝氏体的特征，在形态上类似低碳钢中的无碳贝氏体，组织的类型以软相铁素体为主，对改善轧板厚度方向1/2的心部冲击性能值有利。
表2本发明各实施例的表面心部厚度1/2冲击性能
Figure BDA0001778217790000041
由表2可以看出，实施例1、2、3和4的心部冲击均达到API 5L标准中X80的要求，本发明的生产方法简单易行，使材料的综合性能提高。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种提高X80M级管线钢心部1/2处冲击的生产方法，其特征在于通过高温奥氏体化加热制度、完善轧制规程、优化轧制工艺、层流冷却技术，改善心部组织形态，提高产品韧性，心部厚度1/2冲击值单值不小于200J、均值不小于220J；具体步骤如下：
(一)铸坯加热温度设定为1170～1180℃，加热时间10.3～13min/cm，均热时间50～60min，确保铸坯表面、心部温度均匀；
(二)轧制规程设定：粗轧过程中道次平均有效压缩量不低于20mm，展宽后轧制扭矩不低于8000KNm，精轧过程中保证轧制力最小60000KN，其中至少保证一道轧制力不低于90000KN；
(三)轧制道次的设定：采用奇道次轧制，减少终轧至入水时间；
(四)轧制过程中，粗轧开始温度1020～1050℃，粗轧末道次压下率不低于25％，二阶段轧制温度设定770～790℃，终轧温度760～780℃；
(五)通过每炉次坯料计算Ar3温度点，低入水温度按Ar3温度点以下5～15度入水；
(六)轧后的钢板快速到达层流冷却系统进行水冷，返红温度400～500度。
2.如权利要求1所述提高X80M级管线钢心部1/2处冲击的生产方法，其特征在于轧后快冷工艺：冷却集管流量1～4组水量不低于250m3/h，5～14组由前到后开水，辊速设定1.10～1.50m/s，加速度0.008～0.012m/s2，辊速与加速度根据钢板厚度与轧件长度进行微调。
3.如权利要求1所述生产方法生产的X80M级管线钢，其特征在于按重量百分比计含有：C 0.050～0.080、Si 0.10～0.30、Mn 1.50～1.80、P≤0.0150、S≤0.003、Nb 0.040～0.070、Ti 0.006～0.020、Ca 0.0005～0.0040、Al 0.015～0.050、Cu 0.10～0.20、Ni 0.10～0.30、Cr 0.10～0.30、Mo 0.10～0.30Ceq 0.40～0.50、Pcm0.17～0.23；心部厚度1/2冲击值单值不小于200J、均值不小于220J。
4.如权利要求3所述的X80M级管线钢，其特征在于心部组织均匀细小，边部以准多边形铁素体为主、心部以针状铁素体、贝氏体、少量马奥岛为主，针状铁素体具有贝氏体的特征，在形态上类似低碳钢中的无碳贝氏体，钢板组织的类型以软相铁素体为主。
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