CN110453157A - 一种低屈强比薄规格管线钢的制造方法 - Google Patents

一种低屈强比薄规格管线钢的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低屈强比薄规格管线钢的制造方法，包括转炉冶炼—LF精炼—RH真空脱气—150mm连铸坯—连铸坯检查清理—铸坯加热—高压水除鳞—卷取轧制—ACC冷却等步骤。针对现有薄规格管线钢生产过程中温度控制难度大，屈强比高的的现状，在大大降低屈强比的同时，保证了产品质量满足管线项目要求。化学成分的含量％：C 0.075‑0.095，Si 0.2‑0.3，Mn 1.65‑1.75，Al 0.02‑0.04，Nb 0.045‑0.055，Ti 0.01‑0.02，Cr 0.20‑0.30，S≤0.0008％，Ca/S≥2，余量为Fe及不可避免的杂质，产品厚度规格为5‑8mm，屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥570MPa，屈强比≤0.85，延伸率≥30％，‑40℃冲击功≥100J。

Description

一种低屈强比薄规格管线钢的制造方法
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种低屈强比薄规格管线钢的制造方法。
背景技术
在管线项目的设计过程中，一般是根据项目要求设计所需的材料的强度和厚度。为了降低项目总成本，结合材料发展的现状，会采取提高材料强度降低材料厚度的方式来降低综合投资成本。因此，薄规格管线钢板有一定的市场需求。但是，随着强度的升高，钢的屈强比也随之升高。同时，由于薄规格钢板在最后轧制过程中，温降大，温度同板差大，导致钢板的强度均匀性差，同时钢板越薄，屈强比越高，难以满足工程项目需要。
专利公告号CN 104328356A中提出一种炉卷轧机生产薄规格高强钢板的制造方法，采取卷轧TMCP工艺加离线回火的方式生产薄规格高强钢板，微合金元素选择了Ni、Nb、V、Ti、Cr等元素，规格为8-12mm。
专利公告号CN 107326261A中提出一种低屈强比薄规格高强抗酸管线钢热轧卷板及其制造方法；制造方法上是采用热连轧产线生产钢卷的生产工艺，屈强比也明显高于0.85。
从现有低屈强比薄规格管线钢的专利及文献来看，未见8mm厚度以下同时屈强比低于0.85的管线钢板制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种低屈强比薄规格管线钢板的制造方法，依据该方法，生产出的5-8mm薄规格管线钢的屈强比低于0.85，整板强度均匀性好。
本发明的具体技术方案为：一种低屈强比薄规格管线钢板，其化学成分的百分含量％：C 0.075-0.095，Si 0.2-0.3，Mn 1.65-1.75，Al 0.02-0.04，Nb 0.045-0.055，Ti0.01-0.02，Cr 0.20-0.30，S≤0.0008％，Ca/S≥2，余量为Fe及不可避免的杂质，产品厚度规格为5-8mm。
钢板的化学成分是本申请的关键技术，对各元素的作用及其含量确定的原理说明如下：
C：控轧控冷工艺中影响相变的关键因素，过高会导致中心偏析严重，韧性下降明显；过低导致强度低，屈强比高；为了降低屈强比，C含量选择范围为0.075-0.095％。
Si：主要脱氧元素，能起到固溶强化作用，过高则会则会恶化管线钢的塑、韧性；本发明Si含量选择范围为0.2-0.3％。
Mn：主要固溶强化元素，以固溶强化形式提高钢的强度和韧性，过高时会导致Mn偏析，形成MnS而损害低温冲击韧性，本发明中重点利用发挥Mn的固溶强化作用，来降低钢的屈强比，因此Mn的范围为1.65-1.75％，为了发挥这一作用，必须对S进行严格的限定。
Al：主要脱氧元素，并通过形成AlN起到细化晶粒的作用。本发明Al含量的选择范围为0.02-0.04％。
Nb：管线钢中最重要的细晶元素，Nb可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，本专利中结合卷轧工艺中卷取炉的温度限制，充分发挥Nb的扩大未再结晶区范围的作用，显著细化原奥氏体晶粒度，提高强度，弥补因碳含量低导致强度不足的缺陷。综合考虑，本发明Nb含量的选择范围为0.045-0.055％。
Cr:铬较强的固溶强化作用，含量较低则无法起到强化作用，含量过高则有可能恶化焊接性能，综合二者，本发明Cr含量的选择范围为0.20-0.30％。
Ti：通过形成TiN起到析出强化的作用，有效细化晶粒，同时Nb/Ti复合加入，可减少微裂纹的发生概率，本发明Ti含量的选择范围为0.01-0.02％。
S：钢中的主要杂质元素，与Mn作用形成MnS夹杂，分布在中心，显著降低韧性，本发明考虑到Mn元素含量较高，因此严格限定了S含量，S≤0.0008％。同时，采取钙处理工艺对不可避免已经产生的MnS进行球化处理，因此进一步增加了Ca/S≥2的限定要求。
本发明低屈强比薄规格管线钢板的制造方法，包含以下工艺步骤：
(1)在炼钢工序中，采用转炉冶炼、LF+RH真空脱气处理生产出高纯净钢水，控制S≤0.0008％，Ca/S≥2，然后通过薄板坯连铸板坯生产工艺生产出150mm厚度连铸板坯。
(2)连铸坯检查后装炉再加热，加热炉在炉时间170-200min，均热段保温温度1150-1220℃，保温时间≥40min。适当延长总时间和保温段时间，以获得更为均匀的原奥氏体晶粒度。
(3)轧制阶段采取卷取轧制工艺，先采用平轧(粗轧)将钢板轧至进炉厚度，卷取轧制进炉厚度为20-30mm，进卷取炉的温度范围在1000-1050℃，卷取炉温度设定为850-900℃；卷轧最后道次设置为轻压下空过道次，目的是延长卷取保温时间。该阶段是本发明的关键工艺设定，首先是通过卷轧工艺实现未再结晶区的保温轧制，克服薄规格钢板在最后轧制阶段温降过快导致强度不均的问题；然后采取轻压下空过道次延长卷取炉保温时间从而使得扁平奥氏体均匀化，为下一步相变提供良好的条件。
(4)钢板轧制后进入ACC冷却设备进行冷却，开冷温度780-820℃，终冷温度500-550℃，冷速8-15℃/S，随后进行热矫直、剪切、在线探伤、在线表面及尺寸检验、入库。
本发明目的在于提供一种低屈强比薄规格管线钢板的生产制造方法，与现有技术相比，本发明的优点在于：通过合理的成分设计，利用特殊的卷取轧制的方式实现5-8mm厚度薄规格管线钢的低屈强比工业化生产，所生产的钢板屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥570MPa，屈强比≤0.85，延伸率≥30％，-40℃冲击功≥100J，在降低碳含量确保屈强比的前提下，通过Mn元素以及生产工艺使获得一种强度高且整板强度均匀性好的薄规格管线钢，该产品同时具有良好的焊接性能。
附图说明
图1为本发明6mm厚钢板的显微组织。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1-3：
一种低屈强比薄规格管线钢板的制造方法，流程：经转炉冶炼—LF精炼—RH真空脱气—150mm连铸坯—连铸坯检查清理—铸坯加热—高压水除鳞—卷取轧制—ACC冷却等工艺步骤，制造5-8mm低屈强比管线钢板。
上述加热、轧制和冷却阶段的具体工艺为：将150mm厚度连铸坯加热至1150-1220℃，加热总时间为185min(实施例1)/183min(实施例2)和180min(实施例3)，均热段保温时间为48min(实施例1)45min(实施例2)和46min(实施例3)，连铸坯出炉后使用高压水除鳞；先将连铸坯平轧至进炉厚度，然后进行卷取轧制，卷取轧制进炉厚度为20mm(实施例1)23mm(实施例2)和26mm(实施例3)，进卷取炉的温度控制在1000-1050℃范围内(实施例1-3)，卷取炉的温度设定为880℃(实施例1-3)；钢板轧制后进入ACC冷却设备进行冷却，开冷温度785℃(实施例1)789℃(实施例2)和806℃(实施例3)，终冷温度542℃(实施例1)537℃(实施例2)和521℃(实施例3)，冷速12℃/s(实施例1)11.8℃/S(实施例2)和10.5℃/S(实施例3)。
各实施例对应的化学成分见表1，钢板的力学性能见表2，钢板的显微组织如图1所示，晶粒度极细小均匀。
表1实施例中X70钢板的化学成分(wt.％)
表2实施例中X70钢板的力学性能
本实施例中冲击试样尺寸为5*5*55mm；
基于以上实施例，本申请提供了一种5-8mm厚度屈强比低于0.85的管线钢板制造方法是成功的，有效的。属于国内首创，巧妙进行技术有效升级，在不提高生产难度的情况下，使该产品得以工业化。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低屈强比薄规格管线钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤
(5)钢水冶炼，采用转炉冶炼、LF+RH真空脱气处理生产出高纯净钢水，控制S≤0.0008％，Ca/S≥2，然后将钢水浇注成薄板连铸坯；
(6)连铸坯装炉再加热，在炉时间170-200min，均热段保温温度1150-1220℃，保温时间≥40min；
(7)出炉后的连铸坯进行卷取轧制，将钢板先平轧至进炉厚度，卷取轧制进炉厚度为20-30mm，进卷取炉的温度范围在1000-1050℃，卷取炉温度为850-900℃，进而控制轧制是在未再结晶区的保温轧制，卷轧最后道次设置为轻压下空过道次以延长卷取保温时间；
(8)钢板轧制后进行ACC冷却，开冷温度780-820℃，终冷温度500-550℃，冷速8-15℃/s，随后热矫直。
2.根据权利要求1所述的低屈强比薄规格管线钢的制造方法，其特征在于：步骤(1)连铸坯的厚度为150mm。
3.根据权利要求1所述的低屈强比薄规格管线钢的制造方法，其特征在于：所述钢板的最终厚度为5-8mm。
4.根据权利要求1所述的低屈强比薄规格管线钢的制造方法，其特征在于：步骤(1)钢水冶炼的化学成分百分比％：C 0.075-0.095；Si 0.2-0.3；Mn 1.65-1.75；Al 0.02-0.04；Nb 0.045-0.055；Ti 0.01-0.02；Cr 0.20-0.30；S≤0.0008％；Ca/S≥2；余量为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的低屈强比薄规格管线钢的制造方法，其特征在于：产品屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥570MPa，屈强比≤0.85，延伸率≥30％，-40℃冲击功≥100J。
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