CN111206189A - 一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带及其制造方法 - Google Patents

一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带的制造方法，与现有技术相比，本发明通过合理的冶炼、连铸、加热、热轧、冷却、卷取以及酸洗工艺的设计，生产出高表面光洁度、横向厚度均匀、整卷性能稳定且具有良好成形性能的油管用热轧酸洗钢带。屈服强度范围：552‑606MPa、抗拉强度范围：661‑740MPa、延伸率范围：27.5‑34.3％、晶粒度范围：11‑12.5级、带状组织：1.0级；单卷的性能稳定，单卷最大屈服强度、抗拉强度和延伸率的波动范围为54MPa、69MPa和4.5％。表面质量和尺寸精度良好，成形性能优良。

Description

一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带及其制造方法
技术领域
本发明属于油井管线用钢生产工艺技术领域，特别涉及一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带及其制造方法。
背景技术
酸洗的目的在于清除带钢表面的氧化铁皮、切边、分卷为后续工序提供表面光洁、高尺寸精度的原料，部分连续酸洗生产线还配备了平整机组，可以进一步改善钢带的厚度尺寸精度和表面光洁度。
2017年6月20日公开的专利CN 106862270 A“一种厚规格热轧酸洗板的生产工艺”公开了一种在推拉式酸洗机组上生产厚规格热轧酸洗板的方法。该发明主要侧重于设备的改造，对酸洗国产中的酸液浓度、酸液温度、酸洗速度等工艺参数均未涉及。
2017年10月20日公开的专利CN 107268012A“酸洗卷制造工艺”公开了一种酸洗钢卷的制造工艺。该发明在四段式酸洗槽中进行，酸洗钢卷成分为：C：0.030-0.040％、Si：0.045-0.085％、Mn：0.20-0.29％、P：0.015-0.025％、S：0.010-0.020％、Al：0.030-0.045％，酸液浓度为4.5-21.0％,四个酸洗槽浓度依次降低，酸洗温度为23-65℃。该发明在推拉式酸洗机组上进行，不具备连续酸洗的能力，且各个酸洗槽中的温度不同，所酸洗钢种为普通的C-Mn钢。具体工艺如下表1：
表1
Figure BDA0002403176190000011
2013年6月19日公开的专利CN 103157690 A“一种热轧酸洗汽车大梁钢带的生产方法”公开了一种在三段式酸洗、五段式漂洗的连续生产线上酸洗汽车大梁钢带的生产方法。该发明采用钢卷先平整再进行酸洗的工艺流程，给出了510MPa级汽车大梁钢的酸洗方法。采用50-65℃的酸槽温度和逐渐升高的酸槽酸液浓度；该发明的具体工艺如下表2：
表2
Figure BDA0002403176190000012
Figure BDA0002403176190000021
该发明厚度＞3.0mm的钢带酸洗速度小于60m/min，影响产线的生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带的制造方法，通过合理的冶炼、连铸、加热、热轧、冷却、卷取以及酸洗工艺的设计，生产出高表面光洁度、横向厚度均匀、整卷性能稳定且具有良好成形性能的油管用热轧酸洗钢带。
本发明另一目的在于提供一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带。
本发明具体技术方案如下：
一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带的制造方法，包括板坯生产、热轧和酸洗生产工艺。
板坯生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空脱气、连铸以及铸坯保温缓冷；
所述RH真空脱气，深脱气时间≥12min，破空后喂钙线，Ca含量控制在20-35ppm。
所述连铸，轻压下量≥5.5mm，并投用电磁搅拌工艺，电磁搅拌频率为5Hz，上线圈电流为250A±10A、下线圈电流为450A±20A。
所述铸坯保温缓冷，铸坯切割后30min之内放入保温坑，缓冷时间≥48h。
所述热轧包括加热、高压水除鳞、轧制、层流冷却和卷取；
所述加热，铸坯进入加热炉中进行加热，加热温度为1170-1230℃，保温时间为1.5-2h；
所述轧制，采用两阶段控制轧制工艺，粗轧累积压下率为≥75％，精轧累积压下率为≥80％；粗轧开轧温度为1100-1150℃，精轧终轧温度为830-870℃。
所述层流冷却：轧后钢板以50-80℃/s的冷却速度；
所述卷取，轧后钢板冷却至600-650℃进行卷取。
进一步的，热轧卷卷取后空冷至室温。
所述酸洗包括钢卷开卷、焊接、活套储存、拉矫、连续酸洗、漂洗、烘干、平整、切边、涂油和卷取；
所述拉矫，拉矫延伸率按照2-3％进行控制。
所述连续酸洗，三个酸洗槽中游离酸浓度分别为1#酸洗槽浓度为35-65g/L、2#酸洗槽浓度为105-135g/L、3#酸洗槽浓度为150-180g/L；酸液温度为75-85℃；酸洗速度为60-160m/min。
所述平整，采用光辊湿平整工艺，平整延伸率为0.4-0.6％。
本发明提供的一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带，包括以下质量百分比化学成分：C：0.09～0.12％、Si：0.10～0.30％、Mn：0.70～1.20％、Nb：0.030～0.060％、Ti：0.010～0.050％、Ni：0.10～0.30％、Cu：0.10～0.40％、Cr：0.30～0.80％、S≤0.0020％、P≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。采用上述方法生产得到。
按上述方法生产的3.0-6.0mm的热轧酸洗钢带，其力学性能稳定，整卷屈服强度波动范围在54MPa之内，抗拉强度波动范围在69Pa之内，具有良好的冷成形性能，适合生产ERW油管。
本发明在板坯生产工艺设计上，RH真空脱气工序增加脱气时间，降低钢水中的气体含量，喂Ca线后控制钢中Ca的含量，可以预防生成CaS类夹杂；连铸过程中5.5mm以上的轻压下量可以有效的增加铸坯中心的致密度，连铸坯切割后直接进行保温缓冷可以减轻铸坯中心偏析并促使钢中的氢及时析出，以上连铸过程中的措施可以有效的提升材料的的焊接性能和抗HIC性能。
本发明在热轧工艺设计上，根据材料的成分和最终成品组织要求确定，加热温度控制在1170-1230℃，均热时间1.5-2h，使微合金化元素在奥氏体中充分固溶；粗轧过程中，控制开轧温度、和累计变形量，促进奥氏体反复再结晶，细化晶粒；精轧工序控制终轧温度为830-870℃，较低的终轧温度有利于细化原始奥氏体晶粒尺寸，并使轧后迅速的进入铁素体相区以析出铁素体；轧后50-80℃/s的冷却速度，终冷温度控制至600-650℃，采用相对较快的冷却速度，减少晶粒生长时间，其目的是为了获得细小的铁素体和珠光体组织。
本发明在卷板的酸洗工艺设计上，本发明成分中含有Ni、Cu、Si等促进热轧卷氧化铁皮生产的元素，其热轧卷的氧化铁皮较常规的低合金钢致密且厚，为更好的破除带钢表面的氧化铁皮拉矫延伸率越高越好，基于设备生产安全性和材料特性，本发明将其按照2-3％进行控制，降低酸洗难度；连续酸洗过程中，三个酸洗槽采用依次升高的自由酸浓度，且采用75-85℃的较常规酸洗更高的酸洗温度和每个酸槽较高的自由酸浓度，可以有效的去除带钢表面的氧化铁皮。本发明基于连续酸洗生产机组设计的酸洗方法，三个酸槽的酸液温度均一致，采用先酸洗再平整的工艺流程，酸洗速度可控范围较大，生产效率较高，可以减少生产准备时间并降低生产控制难度，且在酸洗后对钢带进行湿平整，可以提高产品的表面光洁度和厚度尺寸精度。
本发明生产的厚度规格为2.5-6.0mm的油管用热轧酸洗钢带，屈服强度范围：552-606MPa、抗拉强度范围：661-740MPa、延伸率范围：27.5-34.3％、晶粒度范围：11-12.5级、带状组织：1.0级；单卷的性能稳定，单卷最大屈服强度、抗拉强度和延伸率的波动范围为54MPa、69MPa和4.5％。表面质量和尺寸精度良好，成形性能优良。
附图说明
图1为实施例1生产的油管用热轧酸洗钢带产品典型组织；
图2为实施例2生产的油管用热轧酸洗钢带产品典型组织；
图3为实施例3生产的油管用热轧酸洗钢带产品典型组织；
图4为实施例4生产的油管用热轧酸洗钢带产品典型组织。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案予以说明。
实施例1
一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带的制造方法，包括板坯生产、热轧和酸洗生产工序，具体包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空脱气、连铸、铸坯保温缓冷、加热、高压水除鳞、轧制、层流冷却、卷取、钢卷开卷、焊接、活套储存、拉矫、连续酸洗、漂洗、烘干、平整、切边、涂油和卷取。
其中，RH真空脱气，深脱气时间12min，破空后喂钙线，Ca含量为31ppm。
所述连铸，轻压下量≥5.5mm，并投用电磁搅拌工艺，电磁搅拌频率为5Hz，上线圈电流为250A±10A、下线圈电流为450A±20A。
铸坯保温缓冷，铸坯切割后30min之内放入保温坑，缓冷时间≥48h。
加热，铸坯进入加热炉中进行加热，加热温度为1223℃，保温时间为2h；
轧制，采用两阶段控制轧制工艺，粗轧累积压下率为82.6％，精轧累积压下率为93.8％；粗轧开轧温度为1120℃，精轧终轧温度为869℃。
冷却：轧后钢板以62℃/s的冷却速度冷却至647℃进行卷取，卷取后空冷至室温。
拉矫，拉矫延伸率按照2.7％进行控制。
连续酸洗，三个酸洗槽中游离酸浓度分别为：1#酸洗槽浓度为45g/L、2#酸洗槽浓度为112g/L、3#酸洗槽浓度为170g/L；酸液温度为82℃；酸洗速度为152m/min。
平整，采用光辊湿平整工艺，平整延伸率为0.44％。
根据以上工艺设计，生产获得厚度规格为6.0mm的酸洗钢带。
实施例2-实施例4
一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带的制造方法，除表4、表5中工艺参数与实施例1不同，其余工艺同实施例1。
对比例1
一种热轧酸洗钢带的制造方法，除表4、表5中工艺参数与实施例1不同，其余工艺同实施例1。其化学成分表如表3；生产工艺参数如表4和5所示，力学性能如表6所示，夹杂物、晶粒度和带状组织如表7所示，抗HIC性能如表8。
实施例1-实施例4所生产的550MPa级油管用热轧酸洗钢带的化学成分如表3所示，表3中没有列出的余量成分为Fe和不可避免的杂质；生产工艺参数如表4和表5所示，力学性能如表6所示，夹杂物、晶粒度和带状组织如表7所示，抗HIC性能如表8。采用本发明生产的油管用热轧酸洗钢带产品的典型组织为铁素体+珠光体，晶粒度范围：11-12.5级、带状组织：1.0级。具体典型组织如图1-图4所示。
表3实施例和对比例化学成分(质量百分数，wt％)
Figure BDA0002403176190000051
表4实施例和对比例主要工艺参数
Figure BDA0002403176190000052
表5实施例和对比例的主要酸洗工艺参数
Figure BDA0002403176190000053
Figure BDA0002403176190000061
表6实施例和对比例的力学性能
Figure BDA0002403176190000062
表7实施例和对比例的夹杂、晶粒度和带状组织
Figure BDA0002403176190000063
表8实施例和对比例热轧酸洗钢带的抗HIC性能
Figure BDA0002403176190000064
Figure BDA0002403176190000071
采用本发明生产的厚度规格为2.5-6.0mm的油管用热轧酸洗钢带，屈服强度范围：552-606MPa、抗拉强度范围：661-740MPa、延伸率范围：27.5-34.3％、晶粒度范围：11-12.5、带状组织：1.0级；单卷的性能稳定，单卷最大屈服强度、抗拉强度和延伸率的波动范围为54MPa、69MPa和4.5％。表面质量和尺寸精度良好，成形性能优良。

Claims (10)

1.一种550MPa级油管用热轧酸洗钢带的制造方法，包括板坯生产、热轧和酸洗生产工艺，其特征在于，所述热轧包括加热、高压水除鳞、轧制、层流冷却和卷取；所述加热，铸坯进入加热炉中进行加热，加热温度为1170-1230℃，保温时间为1.5-2h。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述轧制，采用两阶段控制轧制工艺，粗轧累积压下率为≥75％，精轧累积压下率为≥80％；粗轧开轧温度为1100-1150℃，精轧终轧温度为830-870℃。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述层流冷却：轧后钢板以50-80℃/s的冷却速度冷却。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，轧后钢板冷却至600-650℃进行卷取。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述酸洗包括拉矫、连续酸洗、平整；所述拉矫，拉矫延伸率按照2-3％进行控制。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述连续酸洗，三个酸洗槽中游离酸浓度分别为1#酸洗槽浓度为35-65g/L、2#酸洗槽浓度为105-135g/L、3#酸洗槽浓度为150-180g/L；酸液温度为75-85℃；酸洗速度为60-160m/min。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其特征在于，所述平整，采用光辊湿平整工艺，平整延伸率为0.4-0.6％。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，板坯生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空脱气、连铸以及铸坯保温缓冷；所述RH真空脱气，深脱气时间≥12min，破空后喂钙线，Ca含量控制在20-35ppm。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述铸坯保温缓冷，铸坯切割后30min之内放入保温坑，缓冷时间≥48h。
10.一种权利要求1-9任一项所述制造方法制造的550MPa级油管用热轧酸洗钢带，其特征在于，所述550MPa级油管用热轧酸洗钢带包括以下质量百分比化学成分：C：0.09～0.12％、Si：0.10～0.30％、Mn：0.70～1.20％、Nb：0.030～0.060％、Ti：0.010～0.050％、Ni：0.10～0.30％、Cu：0.10～0.40％、Cr：0.30～0.80％、S≤0.0020％、P≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
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