CN111155035A - 一种大角度晶界特厚规格x80管线钢及其制备方法 - Google Patents

一种大角度晶界特厚规格x80管线钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢铁制造技术领域，涉及一种大角度晶界特厚规格X80管线钢及其制造方法。一种大角度晶界特厚规格X80管线钢，按重量百分比计，由以下成分组成：C 0.04‑0.07％，Mn 1.30‑1.80％，Si 0.10‑0.35％，Al 0.010‑0.050％，Cu 0.22‑0.45％，Ti 0.015‑0.035％，Ni 0.20‑0.40％，P≤0.010％，S≤0.0050％，N≤0.0060％，O≤0.0020％，Mo 0.20‑0.50，余量为Fe及不可避免夹杂物。应用本发明的方法该技术提高了传统X80管线钢的卷曲温度，降低了厚度方向上的温度梯度，从而降低了晶粒度梯度，抑制心部出现粗大组织，保证了组织的均匀性。

Description

一种大角度晶界特厚规格X80管线钢及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁制造技术领域，涉及一种大角度晶界特厚规格X80管线钢及其制造方法。
背景技术
管道运输是长距离输送石油、天然气的重要方式之一。为提高管道输送的运营效率，降低成本，管道运输正向大口径、大壁厚、高压输送方向发展。在大口径、大壁厚、高压输送条件下，采用厚规格、高强度、高韧性和优良焊接性的管线钢热轧板卷生产制造大口径、大壁厚、高压石油天然气管道，已成为未来发展趋势。采用大口径、大壁厚、大输压的管道建设设计方案，可大幅度提高单管输油输气能力，而采用大角度晶界特厚规格X80热轧板卷生产制造大管径、高输压输气管道建设，经济性较高。
特厚规格X80热轧板卷生产中对层流冷却段水温及冷速要求高，现有热轧机组难以达到此冷却能力，尤其是在夏季，冷却水温度无法达到该冷却能力；现有技术中的生产方案需要较低的卷曲温度，大程度影响了生产效率和成材率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种大角度晶界特厚规格X80管线钢；
本发明的目的之二在于提供一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制造方法。
大角度晶界特厚规格X80具有较高的强度要求、韧性指标，并且对焊接性能、成型性能都有严格要求，因此必须要求钢水具有良好的纯净度和合理的微合金化设计，同时严格控制钢水在凝固过程的偏析和夹杂物。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种大角度晶界特厚规格X80管线钢，按重量百分比计，由以下成分组成：C 0.04-0.07％，Mn 1.30-1.80％，Si 0.10-0.35％，Al 0.010-0.050％，Cu 0.22-0.45％，Ti0.015-0.035％，Ni 0.20-0.40％，P≤0.010％，S≤0.0050％，N≤0.0060％，O≤0.0020％，Mo 0.20-0.50，Nb 0.065-0.095％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
优选地，所述管线钢的性能：屈服强度：571-604Mpa，抗拉强度：660-685MPa，延伸率：24％-24.5％，屈强比：0.87-0.88，-20℃下冲击功的均值为：348-375J，-20℃下DWTT的值为：94％-100％。
一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，包括如下步骤：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→(2300热轧)加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取。
进一步地，精炼处理后进行钙质化，增加软吹时间8-13分钟，严格控制钢水中夹杂物，控制钢水中夹杂物要求A、B、C、D类夹杂物≤2.0级，全过程采用保护浇注。
进一步地，一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，工艺中的加热制度：板坯出炉温度1180℃；精轧出口温度目标840℃；卷取温度目标450-500℃，冷速目标10-15℃/S。
进一步地，所述转炉工序中钢包Als按0.005-0.015％控制；钢包N≤25ppm。
进一步地，所述精炼工序中控制LF增N，要求增N量≤10ppm，LF的还原渣采用活性石灰、萤石。
进一步地，所述连铸工序中控制增N≤5ppm；中包按过热度≤30℃控制。
进一步地，所述粗轧采用0+7轧制模式，粗轧终轧温度≤980℃，冷却模式采用前段密集型连续冷却方式。
本发明的有益效果：
应用本发明的方法该技术提高了传统X80管线钢的卷曲温度，降低了厚度方向上的温度梯度，从而降低了晶粒度梯度，抑制心部出现粗大组织，保证了组织的均匀性；同时减轻了生产该厚度管线钢对于热轧机组高冷却能力的依赖以及对卷取机的高要求。
具体实施方式
下面结合具体的实施方案，对本发明进行进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
应用时对大角度晶界特厚规格X80具有较高的强度要求，同时还有较高的韧性指标，并且对焊接性能、成型性能都有严格要求，因此必须要求钢水具有良好的纯净度和合理的微合金化设计，同时严格控制钢水在凝固过程的偏析和夹杂物。
本发明：合金成分为C 0.04-0.07％，Mn 1.30-1.80％，Si 0.10-0.35％，Al0.010-0.050％，Cu 0.22-0.45％，Ti 0.015-0.035％，Ni 0.20-0.40％，P≤0.010％，S≤0.0050％，N≤0.0060％，O≤0.0020％，Mo 0.20-0.50，Nb 0.065-0.095％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
上述成分中低碳微Nb+Mo+Ni合金化的设计，Nb：控轧钢中最有效的细化晶粒元素。加入Nb可以扩大奥氏体未再结晶区的温度范围，使得更多的轧制变形在奥氏体未再结晶区进行。变形的奥氏体在γ-α相变时可以提高铁素体形核率，Nb也具有一定的析出强化作用。Mo：可降低γ-α转变温度，抑制多边形铁素体(PF)的析出，促进针状铁素体(AF)的转变，并提高Nb(C,N)的沉淀强化效果，提高钢材的强度和断裂韧性。Ni：Ni的加入可以提高钢的强度、冲击韧性、防腐蚀能力和延展性，并可以细化晶粒，提高淬透性。
采用低C高Nb设计可以减少钢中的偏析，并降低碳当量，提高钢的焊接性。低O低S控制，可以减少钢中的夹杂物，提高韧塑性。
大角度晶界特厚规格X80具体方案如下：
精炼处理后进行钙质化，适当增加软吹时间，严格控制钢水中夹杂物；全过程采用保护浇注。加热制度：确保板坯出炉温度1180℃；精轧出口温度目标840℃；卷取温度目标450-500℃，冷速目标10-15℃/S。
实施例1
一种大角度晶界特厚规格X80管线钢，按重量百分比计，包括C 0.055％，Mn1.60％，Si 0.20％，Al 0.030％，Cu 0.30％，Ti 0.018％，Ni 0.25％，P 0.008％，S0.0030％，N 0.0040％，O 0.0015％，Mo 0.23％，Nb 0.075％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
包括如下工艺流程
铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→(2300热轧)加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取→成品检验→出厂；
一、炼钢
1、原料工序
预处理入炉S＝0.002％，扒净渣；采用精料废钢。
2、钢包工序
要求红罐受钢；确保钢包透气性、自浇性；钢包清洁无残钢、残渣；钢包使用要考虑喂钙。
3、转炉工序
转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用低碳低磷锰铁、硅铁、钼铁、高铬合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包Als按0.012％控制；要求钢包N＝20ppm，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量。
4、精炼工序
要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量＝10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；RH处理后进行钙质处理，增加软吹时间10分钟，严格控制钢水中夹杂物，要求A、B、C、D类夹杂物≤2.0级；精炼前后取气体样做N、O含量分析。
5、连铸工序
全程进行保护浇注，取气体样分析N、O。开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N＝2ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速，拉速为1米/min；中包按过热度＝30℃控制。
二、热轧
1、板坯和加热区域
板坯出炉温度1180℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。
2、荒轧、精轧、卷取区域
荒轧采用0+7轧制模式(R1空过，R2采用7道次轧制)，荒轧终轧温度≤980℃，精轧模型负荷精确分配，F4甩架，精轧出口温度目标840℃；卷取温度目标480℃，冷速目标10℃/S，冷却模式采用前段密集型连续冷却方式，即前5组密集冷却水投入使用。
为了保证大角度晶界特厚规格X80热轧板卷在制管过程中的各项性能要求，进行了各项性能指标检验，各项性能达到标准要求，完全满足长输管线建设要求。各项指标的试验结果表如下：其中屈服强度单位为Mpa，抗拉强度单位为MPa，延伸率：％；
Figure BDA0002385077210000061
实施例2
一种大角度晶界特厚规格X80管线钢，按重量百分比计，包括C 0.06％，Mn1.70％，Si 0.25％，Al 0.040％，Cu 0.35％，Ti 0.028％，Ni 0.35％，P 0.006％，S0.0040％，N 0.0030％，O 0.0016％，Mo 0.43％，Nb 0.085％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
本实施例中工艺流程，工艺流程与实施例1相同，其中预处理入炉中S＝0.002％，扒净渣；采用精料废钢。转炉工序中钢包Als按0.008控制；要求钢包N＝15ppm，挡渣出钢；精炼工序中要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量＝8ppm；RH处理后进行钙质处理，增加软吹时间12分钟，严格控制钢水中夹杂物，要求A、B、C、D类夹杂物≤2.0级；精炼前后取气体样做N、O含量分析。连铸工序中，控制水口吸N，控制增N＝3ppm；浇钢过程保持恒拉速，拉速为1.2米/min；中包按过热度＝20℃控制。
热轧区间，板坯出炉温度1180℃。荒轧、精轧、卷取区域，荒轧采用0+7轧制模式(R1空过，R2采用7道次轧制)，荒轧终轧温度＝880℃，精轧模型负荷精确分配，F4甩架，精轧出口温度目标840℃；卷取温度目标480℃，冷速目标12℃/S，冷却模式采用前段密集型连续冷却方式，即前5组密集冷却水投入使用。
实施例3
一种大角度晶界特厚规格X80管线钢，按重量百分比计，包括C 0.04-0.07％，Mn1.30-1.80％，Si 0.10-0.35％，Al 0.010-0.050％，Cu 0.22-0.45％，Ti 0.015-0.035％，Ni 0.20-0.40％，P≤0.010％，S≤0.0050％，N≤0.0060％，O≤0.0020％，Mo 0.20-0.50，Nb0.065-0.095％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
本实施例中工艺流程，工艺流程与实施例1相同，其中预处理入炉中S＝0.001％，扒净渣；采用精料废钢。转炉工序中钢包Als按0.008控制；要求钢包N＝10ppm，挡渣出钢；精炼工序中要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量＝11ppm；RH处理后进行钙质处理，增加软吹时间12分钟，严格控制钢水中夹杂物，要求A、B、C、D类夹杂物≤2.0级；精炼前后取气体样做N、O含量分析。连铸工序中，控制水口吸N，控制增N＝1ppm；浇钢过程保持恒拉速，拉速为1米/min；中包按过热度＝17℃控制。
热轧区间，板坯出炉温度1180℃。荒轧、精轧、卷取区域，荒轧采用0+7轧制模式(R1空过，R2采用7道次轧制)，荒轧终轧温度＝880℃，精轧模型负荷精确分配，F4甩架，精轧出口温度目标840℃；卷取温度目标470℃，冷速目标14℃/S，冷却模式采用前段密集型连续冷却方式，即前5组密集冷却水投入使用。
通过本工艺生产的大角度晶界特厚规格X80热轧板卷，各项力学性能满足指标达到要求，且焊接性能及成型性能优良。且该工艺方法降低了生产过程对层流冷却段水温、冷速及卷取机的依赖，提高了产品的生产效率和成材率，具有很好的经济效益。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种大角度晶界特厚规格X80管线钢，其特征在于，按重量百分比计，由以下成分组成：C 0.04-0.07％，Mn 1.30-1.80％，Si 0.10-0.35％，Al 0.010-0.050％，Cu 0.22-0.45％，Ti 0.015-0.035％，Ni 0.20-0.40％，P≤0.010％，S≤0.0050％，N≤0.0060％，O≤0.0020％，Mo 0.20-0.50，Nb 0.065-0.095％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
2.根据权利要求1所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢，其特征在于，所述管线钢的性能：屈服强度：571-604Mpa，抗拉强度：660-685MPa，延伸率：24％-24.5％，屈强比：0.87-0.88，-20℃下冲击功的均值为：348-375J，-20℃下DWTT的值为：94％-100％。
3.一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→(2300热轧)加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取。
4.根据权利要求3所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，精炼处理后进行钙质化，增加软吹时间8-13分钟，控制钢水中夹杂物；全过程采用保护浇注。
5.根据权利要求4所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，控制钢水中夹杂物要求A、B、C、D类夹杂物≤2.0级。
6.根据权利要求3所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，工艺中的加热制度：板坯出炉温度1180℃；精轧出口温度目标840℃；卷取温度目标450～500℃，冷速目标10～15℃/S。
7.根据权利要求3所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，所述转炉工序中钢包Als按0.005-0.015％控制；钢包N≤25ppm。
8.根据权利要求3所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，所述精炼工序中控制LF增N，要求增N量≤10ppm，LF的还原渣采用活性石灰、萤石。
9.根据权利要求3所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，所述连铸工序中控制增N≤5ppm；中包按过热度≤30℃控制。
10.根据权利要求3所述的一种大角度晶界特厚规格X80管线钢的制备方法，其特征在于，所述粗轧采用0+7轧制模式，粗轧终轧温度≤980℃，冷却模式采用前段密集型连续冷却方式。
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