CN111187982A - 低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B及其制备方法 - Google Patents

低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B及其制备方法，其中，所述低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B采用C、Mn和Ca复合强化，替代Nb、V和Ti等合金，成本较低，纯净钢液，在保证性能优异的基础上，还可降低成本；力学性能上，各项指标达到要求，且富余量较充足；在具有低屈强比的同时，还具有一定强度、韧性好以及优良的成形性能、冷弯性能、焊接性能等。

Description

低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢材制备技术领域，特别提供了一种低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B及其制备方法。
背景技术
随着石油行业的迅猛发展，管线钢要求低屈强比、一定强度、韧性好和焊接性能优良等，目前，一般是在钢中加入足够的Nb、V和Ti等合金来满足要求，由于合金成本高、屈强比高和焊接性能不良等制约了管线钢的推广，急需采用新的工艺和方法，替代原有的贵重合金，在保证一定强度、塑性好的前提下，降低屈强比，提高钢材的焊接性能。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B及其制备方法，以解决管线钢成本高、屈强比高、焊接性能不良的问题。
本发明一方面提供了低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B，按质量百分比，由如下成分组成：C：0.010～0.20％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.80～1.30％、S：0.002～0.010％、P：0.005～0.015％、Cr：0.30～0.50％、Al：0.015～0.055％、Ca：0.0010～0.0050％、O：0.0010～0.0030％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明另一方面提供了上述低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法，包括如下步骤：
1)铁水预处理
对铁水进行预处理，保证入炉铁水中S的质量比≤0.003％，扒净渣后入转炉；
2)转炉冶炼
采用精料废钢与铁水进行冶炼；转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁、铬铁，出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包中Als的质量含量控制在0.025～0.045％；
3)LF精炼
LF处理过程保持微正压，增N量≤5ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣，控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线450米～500米，使夹杂物充分球化，改善产品性能；
4)连铸
全程进行保护浇注，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≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于30℃；
5)加热炉加热
加热温度1200～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，保温时间25～35分钟，保证淬透性元素C、Mn充分融入，以及高强钢在轧制时有较好的塑性以及良好的板形，满足轧制工艺要求；
6)热连轧轧制、卷取，得目标钢
荒轧道次选择3+3模式控制；保证轧制稳定性；终轧温度：≥840℃；卷取温度≥600℃，冷却模式采用第六组开冷，前段连续冷却方式，保证终轧、卷取温度的精确控制。
优选，步骤3)中，喂CaSi线500米。
进一步优选，步骤4)中，浇钢过程投入轻压下功能。
进一步优选，步骤6)中，还包括F1、F2机后小除鳞的步骤。
进一步优选，步骤6)中，精轧压缩比≥5.0。
本发明提供的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B，具有屈强比低(≤0.80)、韧性好和焊接性能良好的特点，主要用于制造螺旋焊管，该低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B采用C-Mn-Ca复合强化，未添加铌、钒和钛等贵重合金，在保证一定强度、韧性的同时，降低了屈强比，提高了焊接性能，降低了生产成本。
本发明提供的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B，利用“C-Mn-Ca”复合强化，在一定配比下，配合合理的控轧控冷工艺，得到铁素体、珠光体组织，利用钙处理对钢中的夹杂物充分球化，该组织能够保证钢材在具有一定的强度，良好的塑性，足够低的屈强比，同时还能够提高钢材焊接性能和成形性能等，能够最大限度地满足用户的使用要求。
本发明提供的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B在成分设计上，采用C、Mn和Ca复合强化，替代Nb、V和Ti等合金，成本较低，纯净钢液，在保证性能优异的基础上，降低成本；力学性能上，各项指标达到要求，且富余量较充足；在具有低屈强比的同时，还具有一定强度、韧性好以及优良的成形性能、冷弯性能、焊接性能等。
本发明提供的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法通过添加“C、Mn和Ca”复合强化，替代Nb、V和Ti等，在一定的配比下，配合合理的控轧控冷工艺，可生产出具有屈强比低、焊接性能优良的管线钢，又能够实现低成本化，具体地：
1)控制加热温度，加热温度控制在1200℃～1250℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，保温时间25～35分钟，保证淬透性元素C、Mn充分融入，以及高强钢在轧制时有较好的塑性以及良好的板形，满足轧制工艺要求；
2)精轧压缩比保证在5.0及以上(≥5.0)，可保证具有细小均匀组织、力学性能和冷弯性能，提高产品质量；
3)控制终轧温度，卷取温度。终轧温度为≥840℃，卷取温度为≥600℃，有充分的时间形成金属间析出物，保证组织细化，形成一定比例的铁素体、珠光体组织，通过球化夹杂物，得到具有一定强度、韧性好、屈强比低和焊接性能良好的专用钢材。
该项技术生产的专用钢材规格为3.0～20mm×1000～2150mm，适用于制造各类石油输送管线、水管等，满足冷、热加工成形和焊接操作等。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
本发明提供了一种低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B，按质量百分比，由如下成分组成：C：0.010～0.20％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.80～1.30％、S：0.002～0.010％、P：0.005～0.015％、Cr：0.30～0.50％、Al：0.015～0.055％、Ca：0.0010～0.0050％、O：0.0010～0.0030％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明还提供了上述低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法，包括如下步骤：
1)铁水预处理
对铁水进行预处理，保证入炉铁水中S的质量比≤0.003％，扒净渣后入转炉；
2)转炉冶炼
采用精料废钢与铁水进行冶炼，转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁、铬铁，出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包中Als的质量含量控制在0.025～0.045％；
3)LF精炼
LF处理过程保持微正压，增N量≤5ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣，控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线450米～500米，优选为500米，使夹杂物充分球化，改善产品性能；
4)连铸
全程进行保护浇注，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≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于30℃；优选，浇钢过程投入轻压下功能；连铸坯采用热送热装，剩余板坯放置在库内缓冷区；
5)加热炉加热
加热温度1200～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，保温时间25～35分钟，保证淬透性元素C、Mn充分融入，以及高强钢在轧制时有较好的塑性以及良好的板形，满足轧制工艺要求；
6)热连轧轧制、卷取，得目标钢
荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；终轧温度：≥840℃；卷取温度≥600℃，冷却模式采用第六组开冷，前段连续冷却方式，保证终轧、卷取温度的精确控制，根据带钢表面的实际情况，还可以选择性地投入F1、F2机后小除鳞。
作为技术方案的改进，步骤6)中，精轧压缩比≥5.0，以改善钢板的组织和性能，细化晶粒。
实施例
按如下质量百分比制备低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B：C：0.010～0.20％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.80～1.30％、S：0.002～0.010％、P：0.005～0.015％、Cr：0.30～0.50％、Al：0.015～0.055％、Ca：0.0010～0.0050％、O：0.0010～0.0030％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
制备方法如下：
1)铁水预处理
采用精料废钢，对铁水进行预处理，保证入炉铁水中S的质量≤0.003％，扒净渣后入转炉；
2)转炉冶炼
采用精料废钢与铁水进行冶炼，转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁、铬铁，出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包中Als的质量含量控制在0.025～0.045％；
3)LF精炼
LF处理过程保持微正压，增N量≤5ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣，控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线500米，使夹杂物充分球化，改善产品性能；
4)连铸
全程进行保护浇注，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≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程投入轻压下功能；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于30℃；板坯热过热装，剩余板坯放库内缓冷区；
5)加热炉加热
加热温度1200～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，保温时间25～35分钟，保证淬透性元素C、Mn充分融入，以及高强钢在轧制时有较好的塑性以及良好的板形，满足轧制工艺要求；
6)热连轧轧制、卷取，得钢板
荒轧道次选择3+3模式控制；调整精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；终轧温度：≥840℃；卷取温度≥600℃，冷却模式采用第六组开冷，前段连续冷却方式，保证终轧、卷取温度的精确控制；还可以根据带钢表面的实际情况，选择性的投入F1、F2机后小除鳞；同时，优化调整机架间冷却水量的控制，其中，步骤6)中，精轧压缩比≥5.0，以改善钢板的组织和性能，细化晶粒；
下面对利用上述实施例提供的方法制得的在目标组分范围内的钢进行性能测试，结果如表1所示：
表1：性能测试结果
Figure BDA0002385054550000081
下面给出对背景技术中所述的现有加入Nb、V和Ti等合金的管线钢(对比例)的性能测试结果：
表2：性能测试结果
Figure BDA0002385054550000082
结论：从实施例和比较例的实验结果来看，本发明提供的采用C、Mn和Ca复合，取消Nb、V和Ti成分设计的管线钢，性能良好。

Claims (6)

1.低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B，其特征在于，按质量百分比，由如下成分组成：C：0.010～0.20％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.80～1.30％、S：0.002～0.010％、P：0.005～0.015％、Cr：0.30～0.50％、Al：0.015～0.055％、Ca：0.0010～0.0050％、O：0.0010～0.0030％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铁水预处理
对铁水进行预处理，保证入炉铁水中S的质量比≤0.003％，扒净渣后入转炉；
2)转炉冶炼
采用精料废钢与铁水进行冶炼；转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用高锰、硅铁、铬铁，出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包中Als的质量含量控制在0.025～0.045％；
3)LF精炼
LF处理过程保持微正压，增N量≤5ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣，控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线450米～500米，使夹杂物充分球化，改善产品性能；
4)连铸
全程进行保护浇注，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≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于30℃；
5)加热炉加热
加热温度1200～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，保温时间25～35分钟，保证淬透性元素C、Mn充分融入，以及高强钢在轧制时有较好的塑性以及良好的板形，满足轧制工艺要求；
6)热连轧轧制、卷取，得目标钢
荒轧道次选择3+3模式控制；保证轧制稳定性；终轧温度：≥840℃；卷取温度≥600℃，冷却模式采用第六组开冷，前段连续冷却方式，保证终轧、卷取温度的精确控制。
3.按照权利要求2所述的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法，其特征在于：步骤3)中，喂CaSi线500米。
4.按照权利要求2所述的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法，其特征在于：步骤4)中，浇钢过程投入轻压下功能。
5.按照权利要求2所述的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法，其特征在于：步骤6)中，还包括F1、F2机后小除鳞的步骤。
6.按照权利要求2所述的低屈强比螺旋焊管钢A139Gr.B的制备方法，其特征在于：步骤6)中，精轧压缩比≥5.0。
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