CN109913752B - 一种极寒环境用x80m管线钢及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极寒环境用X80M管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.040%～0.060%，Si：0.15%～0.35%，Mn：1.60%～1.75%，P≤0.012%，S≤0.0030%，Ni：0.15%～0.30%，Cr：0.10%～0.20%，Cu：0.10%～0.20%，Al：0.015%～0.050%，Nb：0.050%～0.070%，Mo：0.10%～0.20%，Ti：0.006%～0.020%，Ca≤0.0050%,余量为Fe和杂质。为中俄东线南线极寒地带使用，产品规格32.1mm*4340mm*12000mm，是目前国内与世界难度最大管线产品。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种极寒环境用X80M管线钢及生产方法。
背景技术
中俄东线管道起点为俄罗斯科维克金气田，抵达我国黑河及大庆，管道穿越俄罗斯北部极寒地区，冬季最低气温在-40℃～-50℃，管线钢产品规范要求服役环境在-20℃时，落锤均值不低于90％，对于宽厚规格产品生产难度异常大，在国内只有宝钢、鞍钢、沙钢等几家钢厂可以做到，并且合格率并不高，是管线产品中世界范围内难度最大品种，并且国内钢厂都采用单倍尺进行生产。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种极寒环境用X80M管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.040％～0.060％，Si：0.15％～0.35％，Mn：1.60％～1.75％，P≤0.012％，S≤0.0030％，Ni：0.15％～0.30％，Cr：0.10％～0.20％，Cu：0.10％～0.20％，Al：0.015％～0.050％，Nb：0.050％～0.070％，Mo：0.10％～0.20％，Ti：0.006％～0.020％，Ca≤0.0050％,余量为Fe和杂质。
技术效果：本发明采用超低碳设计增加组织中铁素体含量，同时利于形成贝氏体，从源头上提高产品的低温韧性；超低磷硫，有效降低厚规格铸坯偏析的危害性；Mn可以起到固溶强化作用，同时能形成硫化物，减轻硫的危害，Mn会在奥氏体中聚集，提高奥氏体的稳定性；Nb可以显著提高奥氏体再结晶温度，增加未再结晶区变形量，形成碳氮化铌，细化组织晶粒度；Cu可以提高强度，Ni元素可以提高淬透性，Ni以固溶的形式存在，能大幅度提高材料的韧性，本发明通过大幅度提高Ni含量有效改善钢板低温落锤值；Cr、Mo元素可以大幅度提高淬透性，促进厚板厚度方向的组织均匀性。本发明通过合理匹配各元素含量，从而提高产品的强韧性，大幅度提高极寒环境服役条件下的低温落锤指标。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种极寒环境用X80M管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.040％～0.050％，Si：0.15％～0.25％，Mn：1.60％～1.70％，P≤0.012％，S≤0.0030％，Ni：0.15％～0.20％，Cr：0.10％～0.15％，Cu：0.10％～0.15％，Al：0.015％～0.050％，Nb：0.060％～0.070％，Mo：0.15％～0.20％，Ti：0.006％～0.020％，Ca≤0.0050％,余量为Fe和杂质。
前所述的一种极寒环境用X80M管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.050％～0.060％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.65％～1.75％，P≤0.012％，S≤0.0030％，Ni：0.25％～0.30％，Cr：0.15％～0.20％，Cu：0.15％～0.20％，Al：0.015％～0.050％，Nb：0.050％～0.060％，Mo：0.10％～0.15％，Ti：0.006％～0.020％，Ca≤0.0050％,余量为Fe和杂质。
前所述的一种极寒环境用X80M管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.045％～0.055％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.63％～1.73％，P≤0.012％，S≤0.0030％，Ni：0.20％～0.25％，Cr：0.13％～0.18％，Cu：0.13％～0.18％，Al：0.015％～0.050％，Nb：0.055％～0.065％，Mo：0.13％～0.18％，Ti：0.006％～0.020％，Ca≤0.0050％,余量为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种极寒环境用X80M管线钢生产方法，包括以下步骤：
S1、经脱硫扒渣后的铁水入碱性转炉吹炼，温度、成份满足要求后进行精炼处理，铸坯低倍评级达到曼尼斯曼标准2级或更好；
S2、坯料进行表检后入加热炉加热，加热温度1220±10℃，加热时间按坯料厚度计算为10～13min/cm，均热时间40min以上；
S3、采用双倍尺坯料进行轧制，坯料规格320mm*2770mm*4200mm，轧制过程初轧展宽道次6道次，初轧后三道次压下率20％以上，末道次压下率22％以上；
S4、轧制温度点的设定，初轧开轧1180±10℃，初轧终轧1050±10℃，精轧开轧810±10℃，精轧终轧780±10℃；
S5、钢板入水温度745±5℃，返红温度350±30℃，冷却辊速0.6±5m/s，加速度0.006～0.007m/s2。
前所述的一种极寒环境用X80M管线钢生产方法，包括以下步骤：
S1、经脱硫扒渣后的铁水入碱性转炉吹炼，温度、成份满足要求后进行精炼处理，铸坯低倍评级达到曼尼斯曼标准2级或更好；
S2、坯料进行表检后入加热炉加热，加热温度1223℃，加热时间按坯料厚度计算为329min，均热时间46min；
S3、采用双倍尺坯料进行轧制，坯料规格320mm*2770mm*4200mm，轧制过程初轧展宽道次6道次，初轧后三道次压下率分别为21％、22％、26％，末道次压下率22％以上；
S4、轧制温度点的设定，初轧开轧1186℃，初轧终轧1053℃，精轧开轧815℃，精轧终轧787℃；
S5、钢板入水温度748℃，返红温度353℃，冷却辊速0.6m/s，加速度0.006m/s2。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中冶炼工艺提供曼尼斯曼标准2级或更好低倍组织，更利于满足轧板厚度方向的组织均匀性，形成软硬性组织的均匀分配，提高产品的低温韧性；
(2)本发明中合金成份的配合使用不但有效提高了产品淬透性，同时也促进了固溶元素对材料韧性的作用；
(3)本发明中轧制规程的合理性充分发挥了轧机的轧制能力，促进了轧板心部变形程度，奥氏体化温度的改进有效促进了轧板形变动理学、热力学条件，为提高粗轧末道次压力率提供了保证，改善了轧板心部质量；
(4)本发明中轧制温度点的确定保证了轧板的动力学条件，发挥了合金元素的固溶强化、析出强化效果，对组织转变提供先决条件；
(5)本发明中冷却工艺有效形成了目标组织，以贝氏体为主的组织形态有效提高了产品的低温韧性，满足了产品的-20℃条件下落锤性能，满足了产品适应极寒环境下的使用性能，提升了产品质量，大幅度提高经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例1的近表金相组织图。
图2是本发明实施例1的厚1/4处金相组织图。
图3是本发明实施例1的芯部金相组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种极寒环境用X80M管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.040％～0.050％，Si：0.15％～0.25％，Mn：1.60％～1.70％，P≤0.012％，S≤0.0030％，Ni：0.15％～0.20％，Cr：0.10％～0.15％，Cu：0.10％～0.15％，Al：0.015％～0.050％，Nb：0.060％～0.070％，Mo：0.15％～0.20％，Ti：0.006％～0.020％，Ca≤0.0050％,余量为Fe和杂质。
上述极寒环境用X80M管线钢生产方法，包括以下步骤：
S1、经脱硫扒渣后的铁水入碱性转炉吹炼，温度、成份满足要求后进行精炼处理，浇铸过程平稳、拉速平稳无波动，铸坯低倍评级达到曼尼斯曼标准2级或更好；
S2、坯料进行表检后入加热炉加热，加热温度1223℃，加热时间按坯料厚度计算为329min，均热时间46min，通过奥氏体化，确保合金中元素充分固溶；
S3、采用双倍尺坯料进行轧制，坯料规格320mm*2770mm*4200mm，轧制过程初轧尽量减少展宽道次，展宽道次6道次，初轧后三道次压下率分别为21％、22％、26％，末道次压下率22％以上，充分细化心部组织晶粒度，减少厚度方向上的组织差异；
S4、轧制温度点的设定，初轧开轧1186℃，初轧终轧1053℃，精轧开轧815℃，精轧终轧787℃，通过轧制温度的设定，改善了组织均匀性、降低轧板晶粒度；
S5、钢板入水温度748℃，返红温度353℃，冷却辊速0.6m/s，加速度0.006m/s2。
实施例2
本实施例提供的一种极寒环境用X80M管线钢，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.050％～0.060％，Si：0.25％～0.35％，Mn：1.65％～1.75％，P≤0.012％，S≤0.0030％，Ni：0.25％～0.30％，Cr：0.15％～0.20％，Cu：0.15％～0.20％，Al：0.015％～0.050％，Nb：0.050％～0.060％，Mo：0.10％～0.15％，Ti：0.006％～0.020％，Ca≤0.0050％,余量为Fe和杂质。
实施例3
本实施例提供的一种极寒环境用X80M管线钢，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.045％～0.055％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.63％～1.73％，P≤0.012％，S≤0.0030％，Ni：0.20％～0.25％，Cr：0.13％～0.18％，Cu：0.13％～0.18％，Al：0.015％～0.050％，Nb：0.055％～0.065％，Mo：0.13％～0.18％，Ti：0.006％～0.020％，Ca≤0.0050％,余量为Fe和杂质。
实施例1-3的各项力学性能如下表：
如图1-3所示，本发明采用吹氧转炉冶炼并经LF+RH精炼处理，经连铸浇铸得到纯净细晶镇静钢，合金元素满足设计要求，低倍组织满足曼标2级要求或更好；采用高温奥氏体化工艺，利于合金元素的固溶强化，充分发挥了合金的作用，通过水冷工艺完成组织转变，形成以贝氏体为主的组织，提高了产品的韧性，满足了强度与韧性的匹配，达到了极寒地带的产品使用性能。经性能检验，落锤均值满足客户要求，屈服强度、夏比冲击功均有较大富裕量，解决了产品规格32.1mm*4340mm*12000mm极寒环境用X80M管线钢板-20℃均值不低于90％的技术难题。
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)
1.一种极寒环境用X80M管线钢，其特征在于：
其化学成分及质量百分比如下：C：0.040%～0.060%，Si：0.15%～0.35%，Mn：1.60%～1.75%，P≤0.012%，S≤0.0030%，Ni：0.15%～0.30%，Cr：0.10%～0.20%，Cu：0.10%～0.20%，Al：0.015%～0.050%，Nb：0.050%～0.070%，Mo：0.10%～0.20%，Ti：0.006%～0.020%，Ca≤0.0050%, 余量为Fe和杂质；
其生产方法包括以下步骤：
S1、经脱硫扒渣后的铁水入碱性转炉吹炼，温度、成份满足要求后进行精炼处理，铸坯低倍评级达到曼尼斯曼标准2级或更好；
S2、坯料进行表检后入加热炉加热，加热温度1220±10℃，加热时间按坯料厚度计算为10～13min/cm，均热时间40min以上；
S3、采用双倍尺坯料进行轧制，坯料规格320mm*2770mm*4200mm，轧制过程初轧展宽道次6道次，初轧后三道次压下率20%以上，末道次压下率22%以上；
S4、轧制温度点的设定，初轧开轧1180±10℃，初轧终轧1050±10℃，精轧开轧810±10℃，精轧终轧780±10℃；
S5、钢板入水温度745±5℃，返红温度350±30℃，冷却辊速0.6±5m/s，加速度0.006～0.007m/s²。
2.根据权利要求1所述的一种极寒环境用X80M管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.040%～0.050%，Si：0.15%～0.25%，Mn：1.60%～1.70%，P≤0.012%，S≤0.0030%，Ni：0.15%～0.20%，Cr：0.10%～0.15%，Cu：0.10%～0.15%，Al：0.015%～0.050%，Nb：0.060%～0.070%，Mo：0.15%～0.20%，Ti：0.006%～0.020%，Ca≤0.0050%, 余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种极寒环境用X80M管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.050%～0.060%，Si：0.25%～0.35%，Mn：1.65%～1.75%，P≤0.012%，S≤0.0030%，Ni：0.25%～0.30%，Cr：0.15%～0.20%，Cu：0.15%～0.20%，Al：0.015%～0.050%，Nb：0.050%～0.060%，Mo：0.10%～0.15%，Ti：0.006%～0.020%，Ca≤0.0050%, 余量为Fe和杂质。
4.根据权利要求1所述的一种极寒环境用X80M管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.045%～0.055%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.63%～1.73%，P≤0.012%，S≤0.0030%，Ni：0.20%～0.25%，Cr：0.13%～0.18%，Cu：0.13%～0.18%，Al：0.015%～0.050%，Nb：0.055%～0.065%，Mo：0.13%～0.18%，Ti：0.006%～0.020%，Ca≤0.0050%, 余量为Fe和杂质。
5.根据权利要求1所述的一种极寒环境用X80M管线钢，其特征在于，包括以下步骤：
S1、经脱硫扒渣后的铁水入碱性转炉吹炼，温度、成份满足要求后进行精炼处理，铸坯低倍评级达到曼尼斯曼标准2级或更好；
S2、坯料进行表检后入加热炉加热，加热温度1223℃，加热时间按坯料厚度计算为329min，均热时间46min；
S3、采用双倍尺坯料进行轧制，坯料规格320mm*2770mm*4200mm，轧制过程初轧展宽道次6道次，初轧后三道次压下率分别为21%、22%、26%，末道次压下率22%以上；
S4、轧制温度点的设定，初轧开轧1186℃，初轧终轧1053℃，精轧开轧815℃，精轧终轧787℃；
S5、钢板入水温度748℃，返红温度353℃，冷却辊速0.6m/s，加速度0.006m/s²。
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|---|---|
| CN109913752A CN109913752A (zh) | 2019-06-21 |
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