CN109207695A - 一种降低x80m级管线钢硬度的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低X80M级管线钢硬度的生产方法，通过高温轧制工艺、合理调整除磷工艺、完善轧制规程，优化层流冷却工艺，得到了边部以准多边形铁素体为主、心部以针状铁素体、贝氏体、少量马奥岛为主的混合组织结构，保证了钢板表面、截面韦氏硬度值稳定220以内，保证了钢板性能要求，经济效益显著。

Description

一种降低X80M级管线钢硬度的生产方法
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降低X80M钢级管线钢硬度的生产工艺。
背景技术
X80M级管线钢属于高钢级管线用钢，由于冶炼过程中添加的合金较多，在生产过程中容易产生含量较多的贝氏体及少量的马奥岛，从而导致产品的表面及截面硬度值偏高，在制管过程中，弯曲后易发生冷弯开裂，焊接冷却后易发生冷裂纹等生产问题。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降低X80M级管线钢硬度的生产方法，保证轧板表面及截面硬度的稳定性，并有效降低轧板的硬度值。
本发明通过以下技术方案实现：
一种降低X80M级管线钢硬度的生产方法，其特征在于通过高温奥氏体化加热制度、优化轧制工艺、调整除磷道次、合理制定冷却制度，改善产品组织形式、提高产品韧性，降低产品表面及截面硬度，硬度值稳定在220以内，具体步骤如下：
(一)铸坯加热温度设定为1200～1230℃，加热时间10.3～13min/cm，均热时间40～50min，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，促进轧板组织均匀性；
(二)除磷道次的优化：为了降低组织转化速度，增加粗轧除磷道次，确保表面质量稳定，同时降低轧板表面温度，由于表面温度低，心部温度高，表面轧制变形量明显小于心部变行量，同样轧制力下有效提高轧板心部变形，有利与细化心部组织晶粒度，精轧除磷调整1道次或不除磷，增加表面组织铁素体含量；
(三)轧制道次的设定：粗轧最后两道次压下率不低于22％，保证心部存在一定的变形量，心部组织致密、晶粒细小，确保硬度值稳定；
(四)轧制温度的设定：二阶段轧制温度设定770～890℃，终轧温度740～760℃；
(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20～30℃入水，增加轧板铁素体含量，从而有效降低轧板硬度值；
(六)轧后的钢板快速到达层流冷却系统进行水冷，通过轧后快冷工艺：冷却集管流量1～4组水量不低于220m3/h，5～14组由前到后开水，辊速设定0.50～1.30m/s，加速度0.003～0.012m/s2，辊速与加速度根据钢板厚度与轧件长度进行微调；轧后快冷改善了轧板带状组织，从而改善厚度方向上的组织均匀性，返红温度300～380℃，减少马奥岛组织的数量，更利于生成贝氏体、针状铁素体。
上述生产方法制造的X80M级管线钢，按重量百分比计含有：C 0.040～0.070、Si0.10～0.40、Mn 1.50～1.80、P≤0.015、S≤0.005、Nb 0.050～0.070、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 0.05～0.20、Ceq 0.36～0.46、Pcm 0.15～0.21；钢板硬度值均匀且稳定在220以内。
其心部组织均匀细小，组织内没有颗粒状或岛状物分布，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，组织的类型以软相铁素体为主。
本发明的降低X80M级管线钢硬度的生产方法，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；通过增加粗轧道次除磷工艺，提高轧板心部变形量；入水温度按Ar3温度点以下20～30度，有效提高了产品的铁素体含量,铁素体含量大概40～60％、贝氏体含量大概30～50％；轧后快冷工艺改善带状组织，均匀厚度方向的组织均匀性，从而保证轧板表面及截面硬度的稳定性，并有效降低了轧板的硬度值。
本发明成功解决了高钢级管线钢硬度不均匀、硬度值高的制造难点，有效降低及稳定了轧板的硬度值，大幅度提高了企业经济效益。
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为降低X80M级管线钢硬度的生产工艺，各实施例管线钢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％)
实施例1
钢板厚度27.2mm，铸坯加热温度1229℃，加热时间13min/cm，均热时间42min，粗轧过程除磷第一、二、四、五道次，精轧过程除磷第二道次，粗轧末道次压下率28％，精轧温度785℃，终轧温度751℃，钢板理论Ar3温度736℃，入水温度715℃，返红温度315℃，轧制后抛钢速度5.0m/s，钢板入水辊道速度0.6m/s，辊道加速度0.005m/s2。
实施例2
钢板厚度22mm，铸坯加热温度1228度，加热时间13min/cm，均热时间45min，粗轧过程除磷第一、二、四、五道次，精轧过程除磷第二道次，粗轧末道次压下率28％，精轧温度790度，终轧温度757℃，钢板理论Ar3温度747℃，入水温度719度，返红温度360度，轧制后抛钢速度5.0m/s，钢板入水辊道速度1.1m/s，辊道加速度0.010m/s2。
实施例3
钢板厚度30.8mm，铸坯加热温度1210度，加热时间13min/cm，均热时间48min，粗轧过程除磷第一、二、四、五道次，精轧过程除磷第二道次，粗轧末道次压下率26％，精轧温度810度，终轧温度741℃，钢板理论Ar3温度736℃，入水温度712度，返红温度453度，轧制后抛钢速度5.0m/s，钢板入水辊道速度0.5m/s，辊道加速度0.003m/s2。
实施例4
钢板厚度25.4mm，铸坯加热温度1207度，加热时间13min/cm，均热时间46min，粗轧过程除磷第一、二、四、五道次，精轧过程除磷第二道次，粗轧末道次压下率23％，精轧温度820度，终轧温度748℃，钢板理论Ar3温度741℃，入水温度718度，返红温度370度，轧制后抛钢速度5.0m/s，钢板入水辊道速度0.7m/s，辊道加速度0.005m/s2。
采用以上实施例1得到图1(边部)、2(1/4)、3(心部)的金相组织，由图可知，图1为边部组织，上表钢板表面区域以准多边行铁素体组织为主，这种组织韧性好硬度低，保证了钢板表面硬度均匀稳定；图2为轧板1/4处组织，组织均匀细小，以多边形铁素体、贝氏体为主的组织，组织性能稳定韧性良好；图3为心部组织，中心部位带状组织在轧制过程中变形充分，通过轧后快冷技术心部组织均匀细小，组织内没有颗粒状或岛状物分布，消除了马氏体的不良影响，减少了硬性材质的不良影响，促进了轧件截面硬度的均匀性，有效降低轧件截面硬度。
表2本发明各实施例的表面硬度性能
表3本发明各实施例的截面硬度性能
由表2、表3可以看出，按API实验方法在试样上取9个点进行硬度分析，实施例1、2、3和4的硬度均达到API 5L标准中X80的要求，硬度值低并且均匀，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 (5)

1.一种降低X80M级管线钢硬度的生产方法，其特征在于通过高温奥氏体化加热制度、优化轧制工艺、调整除磷道次、合理制定冷却制度，改善产品组织形式、提高产品韧性，降低产品表面及截面硬度，硬度值稳定在220以内，具体步骤如下：
（一）铸坯加热温度设定为1200～1230℃，加热时间10.3～13min/cm，均热时间40～50min，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，促进轧板组织均匀性；
（二）除磷道次的优化：为了降低组织转化速度，增加粗轧除磷道次，确保表面质量稳定，同时降低轧板表面温度，表面温度低，心部温度高，表面轧制变形量明显小于心部变形量，同样轧制力下有效提高轧板心部变形，有利于细化心部组织晶粒度，精轧除磷调整1道次或不除磷，增加表面组织铁素体含量；
（三）轧制道次的设定：粗扎后两道次压下率不低于22%，保证心部存在一定的变形量，心部组织致密、晶粒细小，确保硬度值稳定；
（四）轧制温度的设定：二阶段轧制温度设定770～890℃，终轧温度740～760℃；
（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20～30℃入水，增加轧板铁素体含量，从而有效降低轧板硬度值；
（六）轧后的钢板快速到达层流冷却系统进行水冷，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300～380℃，减少马奥岛组织的数量，更利于生成贝氏体、针状铁素体。
2.如权利要求1所述的降低X80M级管线钢硬度的生产方法，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220m3/h，5～14组由前到后开水，辊速设定0.50～1.30m/s，加速度0.003～0.012m/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所述的降低X80M级管线钢硬度的生产方法，其特征在于粗轧过程中4～5道次除磷。
4.权利要求1所述生产方法制造的X80M级管线钢，其特征在于按重量百分比计含有：C0.040～0.070、 Si 0.10～0.40、 Mn 1.50～1.80 、 P ≤0.015、 S ≤0.005、 Nb 0.050～0.070、 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 0.05～0.20、Ceq 0.36～0.46、Pcm 0.15～0.21；钢板硬度值均匀且稳定在220以内。
5.权利要求4所述的X80M级管线钢，其特征在于心部组织均匀细小，组织内没有颗粒状或岛状物分布，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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