CN111321354B - 一种x70m热轧钢带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X70M热轧钢带及其制造方法，其中X70M热轧钢带的化学成分按照质量百分比计为：C 0.06～0.08％、Si≤0.25％、Mn 1.45％～1.70％、Nb 0.040％～0.050％、Ti 0.015％～0.025％、Cr 0.10％～0.20％、Mo 0.14％～0.20％、Alt≤0.020％～0.050％、P≤0.015％、S≤0.005％、H≤0.0002％、O≤0.0030％、N≤0.0060％，余量为Fe和不可避免的杂质。制造的X70M热轧钢带的综合力学性能优良，具备突出的经济效益和良好的社会效益。

Description

一种X70M热轧钢带及其制造方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金炼钢工艺技术领域，具体涉及一种X70M热轧钢带及其制造方法，尤其涉及一种耐超低温经济型X70M石油天然气输送管用TMCP热轧钢带及其制造方法。

背景技术

X70M超低温管线钢热轧卷板用于哈萨克斯坦“克孜勒奥尔达—阿斯塔纳”天然气管线项目工程建设，项目长度约1000公里。由于受地理环境的影响，产品要求性能稳定性高，而且必须具有耐-60℃试验温度下的优良冲击韧性。

文献CN103042039A公开了一种含Cr经济型X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺，其中公开的工艺中粗轧道次多，单道次压下量小，不仅影响原始奥氏体细化，还影响生产效率，卷取温度低，增加工艺控制难度，易造成卷形不良。

文献CN100366780C公开了一种具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法，该文献中Ni、V、Cu贵重元素添加多，成本高且环保性差。

文献CN108950388A公开了一种低温韧性优异的L485M管线钢及其制造方法，该文献中C含量较低，合金含量较高，不利于产品的合金成本控制。连铸坯≤170mm厚度较小，产品总压下率不高，不利于组织的细化。并且加热温度范围大，不利于轧制过程温度控制，且能耗大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种X70M热轧钢带，所述X70M热轧钢带的化学成分按照质量百分比计为：C 0.06～0.08％、Si≤0.25％、Mn1.45％～1.70％、Nb 0.040％～0.050％、Ti 0.015％～0.025％、Cr 0.10％～0.20％、Mo0.14％～0.20％、Alt≤0.020％～0.050％、P≤0.015％、S≤0.005％、H≤0.0002％、O≤0.0030％、N≤0.0060％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述X70M热轧钢带的力学性能满足：屈服强度≥530MPa，拉伸强度≥688MPa，延伸率≥33％，屈强比≤0.78，-20℃夏比冲击功Akv≥247J，-60℃夏比冲击功Aku≥231J。

本发明另一方面提供了上述的X70M热轧钢带的制造方法，包括以下工序：KR铁水脱硫预处理—转炉顶底吹炼—LF精炼—RH精炼—板坯连铸—再加热—粗轧和精轧机组控制轧制—冷却—卷取—托盘运输系统—取样、检验，其中粗轧和精轧机组控制轧制工序包括粗轧高压水除鳞—定宽压力机—E1R1粗轧机—E2R2粗轧机—保温罩—飞剪—精轧高压水除鳞—F1～F7精轧机；冷却采用加密型层流冷却，其中：

板坯连铸处理后形成的连铸坯中，P≤0.015％；S≤0.005％；[N]≤0.006，[O]≤0.003，[H]≤0.0002；RH精炼工序真空度要求≤2.6mbar，保持真空时间≥10min。RH真空处理期间保证循环纯脱气时间≥7min；RH真空处理结束后，喂入钙线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min；采用连铸坯轻压下技术控制中心偏析。

上述制造方法中采用2250mm热连轧轧制，连铸坯厚度230mm，连铸坯经步进式加热炉加热至1160～1180℃出炉，随后经粗轧及精轧机组进行两阶段控制轧制，轧制道次6～8道次模式，中间坯厚度≥50mm，精轧开轧温度≤1000℃，精轧终轧温度为805～835℃，随后采用前集中层流冷却方式即20～30℃/s的速度均匀冷却，在380～480℃进行卷取。

基于以上技术方案提供的X70M热轧钢带及其制造方法的合金设计以C-Mn-Nb-Ti-Cr-Mo钢为主，取消V、Ni、Cu贵金属，并结合纯净钢冶炼和TMCP控轧控冷工艺，最终生产出低成本且适用于中亚能源项目工程使用且具有优异综合性能的产品。

本发明技术方案的特别之处在于：

(1)利用低温大压下率的工艺条件和设备优势细化钢材晶粒，仅添加微量的Nb、Ti、Mo、Cr合金元素，去掉昂贵及重污染金属V、Ni、Cu，有助于企业降本增效和环保，多适用于出口钢带产品。

(2)产品具有良好的-60℃超低温冲击韧性，完全满足国外极寒地区油气管道输送管技术需求。

与现有技术相比，本发买那个具有以下有益效果：

本发明的L485M/X70M热轧钢带产品性能优异，成分设计经济合理，并结合合理的纯净钢冶炼连铸和热机械控制轧制工艺轧制成卷板，质量优异，焊制成的钢管可广泛应用到极寒地区油气输送管道建设，产品各项指标不仅满足相关石油天然气输送管用标准，而且具备突出的经济效益和良好的社会效益。

附图说明

图1为本发明实施例1获得的X70M热轧钢带的金相组织。

具体实施方式

针对中国-哈萨克斯坦中亚能源项目工程提供一种耐-60℃优良低温冲击韧性的石油天然气焊管用L485M/X70M热轧钢带的制造方法，本发明合金设计以C-Mn-Nb-Ti-Cr-Mo钢为主，取消V、Ni、Cu贵金属，并结合纯净钢冶炼和TMCP控轧控冷工艺，最终生产出低成本且适用于中亚能源项目工程使用且具有优异综合性能的产品。

其中：

C：钢中C含量增加，屈服强度和抗拉强度升高，但塑韧性下降。对于管线钢来说，如果碳含量过高，钢的韧性会急剧下降，焊接性恶化，因此采用低碳成分设计思路是高韧性管线产品设计的前提。因此，本发明将碳含量控制为≤0.08％。

Si：脱氧元素，固溶于铁素体以提高钢的强度，但同时要损失塑性和韧性，本发明将Si含量不易过高，一般控制范围为0.15％～0.25％。

Mn：锰可以与铁无限置换固溶，是很好的固熔强化元素，主要用以管线钢中补偿因C含量降低而引起强度损失，是最主要且最经济的强化元素。Mn还是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ－α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。因此，本发明尽量降低锰含量为1.45％～1.70％。

Nb：铌具有提高钢的强度和韧性的作用，成为最典型的、应用最广的微合金元素。铌的碳氮化物可在加热和轧制过程中从奥氏体中析出，或在相变过程中在相界析出，或在最终冷却过程中从过饱和铁素体中析出来细化晶粒。铌提高奥氏体再结晶温度和降低脆性转变温度最明显，一般钢中Nb的加入量≤0.05％，但Nb为贵重元素，故本发明将铌含量控制为0.04％～0.05％。

Ti：钛在加热和凝固过程中与碳和氮有极强的亲和力，形成非常稳定的TiC、TiN质点富集于晶界处，形成难溶的第二相粒子阻碍晶界迁移和位错运动，有强烈阻止晶粒长大的作用，对改善钢焊接时热影响区的断裂韧性有明显作用。因此，本发明将Ti含量控制在0.015％～0.025％。

Mo：可有效提高钢的淬透性、扩大γ相区，具有降低γ－α相变温度，抑制多边形铁素体(PF)的形成，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。但钼属于贵重元素，成本偏高。因此，本发明Mo含量控制在0.14％～0.20％。

Cr：Cr可以提高淬透性，使钢淬火后具有较好的综合力学性能。但是Cr合金成本也较高，因此一般Cr含量控制在0.1％～0.2％。

Alt：脱氧元素，添加适量的铝可形成细小弥散的AlN粒子，有利于细化晶粒，提高钢的强韧性能，本发明的Alt含量控制在0.020％～0.050％。

P、S：是钢中不可避免的杂质元素，希望越低越好，但要求过低会增加生产成本，本发明的P≤0.015％、S≤0.005％。

本发明采用TMCP热机械轧制工艺制造上述X70M管线钢热轧卷板。其生产工艺流程涉及：KR脱硫—转炉—LF炉—RH—板坯连铸—再加热炉—粗轧高压水除鳞—定宽压力机—E1R1粗轧机—E2R2粗轧机—(保温罩)—飞剪—精轧高压水除鳞—F1～F7精轧机—加密型层流冷却—卷取—托盘运输系统—取样、检验。

冶炼原料依次经KR铁水脱硫预处理、转炉顶底吹炼、LF精炼、RH精炼和连铸工艺处理，形成的高纯净连铸坯，P≤0.015％；S≤0.005％；[N]≤0.006，[O]≤0.003，[H]≤0.0002；RH工序真空度要求≤2.6mbar，保持真空时间≥10min。RH真空处理期间保证循环纯脱气时间≥7min。RH真空处理结束后，喂入钙线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min。采用连铸坯轻压下技术控制中心偏析。

采用2250mm热连轧轧制，连铸坯厚度230mm，连铸坯经步进式加热炉加热至1160～1180℃出炉，随后经粗轧及精轧机组进行两阶段控制轧制，轧制道次6～8道次模式，中间坯厚度≥50mm，精轧开轧温度≤1000℃，精轧终轧温度为805～835℃，随后采用前集中层流冷却方式即20～30℃/s的速度均匀冷却，在380～480℃进行卷取。

以下通过实施例详细说明本发明的内容，本领域技术人员应当理解，实施例仅出于便于理解本发明内容的目的，并不对本发明的内容进行限制。

实施例1-实施例4的实验钢使用成分的重量百分比如下表1所示，表2为各实施例的具体工艺制度，表3为各实施例钢的力学性能。其中图1示出了实施例1获得钢带的金相组织，可见金相组织为针状铁素体+贝氏体，晶粒细小均匀，无带状组织，晶粒大小12.5级左右。

表1：各实施例钢化学成分(wt，％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Alt	Nb	Ti	Mo	Cr	H	O	N
														1	0.06	0.20	1.47	0.014	0.001	0.029	0.040	0.020	0.13	0.14	≤0.0002	≤0.0030	≤0.0040
2	0.07	0.21	1.68	0.012	0.001	0.036	0.048	0.021	0.17	0.15	≤0.0002	≤0.0030	≤0.0040
														3	0.07	0.22	1.60	0.012	0.001	0.025	0.043	0.017	0.16	0.14	≤0.0002	≤0.0030	≤0.0040
4	0.08	0.20	1.63	0.014	0.002	0.038	0.043	0.020	0.16	0.15	≤0.0002	≤0.0030	≤0.0040

表2：各实施例工艺制度

表3：各实施例钢力学性能

从实施例可以看出，本发明实施例钢低温冲击韧性优异，屈服强度R _{t 0.5}为≥530MPa，抗拉强度Rm为≥688MPa，屈强比≤0.78，延伸率A₅₀≥33％，-20℃夏比冲击功Akv≥247J，-60℃夏比冲击功Aku≥231J。其他技术指标均完全符合哈萨克斯坦“克孜勒奥尔达—阿斯塔纳”天然气管线钢热轧卷板技术要求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种X70M热轧钢带，其特征在于，所述X70M热轧钢带的化学成分按照质量百分比计为：C 0.06～0.08％、Si≤0.25％、Mn 1.45％～1.70％、Nb 0.040％～0.050％、Ti 0.015％～0.025％、Cr 0.10％～0.20％、Mo 0.14％～0.20％、Alt≤0.020％～0.050％、P≤0.015％、S≤0.005％、H≤0.0002％、O≤0.0030％、N≤0.0060％，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述X70M热轧钢带的力学性能满足：屈服强度≥530MPa，拉伸强度≥688MPa，延伸率≥33％，屈强比≤0.78，-20℃夏比冲击功Akv≥247J，-60℃夏比冲击功Aku≥231J；

所述X70M热轧钢带的制造方法包括以下工序：KR铁水脱硫预处理—转炉顶底吹炼—LF精炼—RH精炼—板坯连铸—再加热—粗轧和精轧机组控制轧制—冷却—卷取—托盘运输系统—取样、检验，其中粗轧和精轧机组控制轧制工序包括粗轧高压水除鳞—定宽压力机—E1R1粗轧机—E2R2粗轧机—保温罩—飞剪—精轧高压水除鳞—F1～F7精轧机；冷却采用加密型层流冷却，其中：

板坯连铸处理后形成的连铸坯中，P≤0.015％；S≤0.005％；[N]≤0.006，[O]≤0.003，[H]≤0.0002；RH精炼工序真空度要求≤2.6mbar，保持真空时间≥10min，RH真空处理期间保证循环纯脱气时间≥7min；RH真空处理结束后，喂入钙线进行钙处理，喂丝后保证软吹时间大于8min；采用连铸坯轻压下技术控制中心偏析；

采用2250mm热连轧轧制，连铸坯厚度230mm，连铸坯经步进式加热炉加热至1160～1180℃出炉，随后经粗轧及精轧机组进行两阶段控制轧制，轧制道次6～8道次模式，中间坯厚度≥50mm，精轧开轧温度≤1000℃，精轧终轧温度为805～835℃，随后采用前集中层流冷却方式即20～30℃/s的速度均匀冷却，在380～480℃进行卷取。

Images