CN113083892A - 一种燃气管道用热轧窄带钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种燃气管道用热轧窄带钢的制备方法，包括优化燃气管道用矩形坯化学成分→矩形坯加热→粗轧→精轧→一次冷却→扭转→二次冷却→平板链运输→卷取；本发明优选了化学成分，保证了燃气管性能；本发明加热温度不超过1280℃，加热时间不超过120min；本发明水平轧制总计14道次，压下率逐渐减少；本发明立辊孔型轧制5道次，立辊多道次孔型轧制可稳定宽度尺寸，尤其是较难控制的头、尾宽度，可以保证通条尺寸高精度，成品宽度偏差可达到0‑3mm，有效避免后续焊管错边的发生；轧后采用两次快速冷却，第一次是带钢出精轧立刻冷却，即水平方向冷却，第二次是扭转后，即竖直方向冷却。

Description

一种燃气管道用热轧窄带钢的制备方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种燃气管道用热轧窄带钢的制备方法。
背景技术
燃气是指所有的天然和人工的气体燃料。工业与民用燃气的组成中包括可燃气体、数量的惰性气体和混杂气体。燃气组成中的一氧化碳、硫化氢及氰化氢都是有毒气体，人吸入后会发生中毒，严重时会死亡，燃气中的许多气体在高混下能对金属起腐蚀作用。
燃气管道用于城市、城镇燃气工程中，在城市燃气管网中，燃气管常敷设于交通干道、十字路口、交通繁忙的场所，穿越河流、架管桥等施工复杂的场所，起到安全可靠地运输燃气的作用，随着我国经济的快速发展，居民生活水平和安全保障要求的不断提高，对燃气管道用热轧窄带钢各项性能指标和尺寸越来越严格。要求热轧窄带钢应具备良好的屈服和抗拉强度、延伸率、焊接性能，可靠的耐压承压性能以及良好的尺寸精度。由于窄带钢行业对专业用途用钢分类较少，目前针对燃气管道用热轧窄带钢的研究不多，导致制管用户在制作燃气管的过程中，合格率偏低，存在力学性能超标、冷弯断裂、氧化铁皮厚易脱落、宽度精度差焊接错边等情况的发生。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种燃气管道用热轧窄带钢及其制备方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种燃气管道用热轧窄带钢的制备方法，优化燃气管道用矩形坯化学成分→矩形坯加热→粗轧→精轧→一次冷却→扭转→二次冷却→平板链运输→卷取；
其中，矩形坯加热的温度为1000～1280℃，加热的时间为90～120min；
粗轧的开轧温度为1160～1220℃；
粗轧包括5道次水平轧制和3道次立辊孔型轧制；
粗轧5道次水平轧制的压下率如下：第1道次压下率30-42％，第2-3道次压下率25-35％，第4道次压下率20-33％，第5道次压下率15-30％，中间坯厚度28-30mm；
粗轧立辊孔型轧制中，第1道次压下量2-5mm，第2-3道次压下量2-20mm。
精轧包括9道次水平轧制和2道次立辊孔型轧制；精轧的开轧温度为950～1000℃，精轧的终轧温度为860～900℃；精轧在再结晶区温度区间和未再结晶温度区间轧制；
精轧9道次水平轧制的压下率如下：第1-4道次压下率20-35％，第5-8道次压下率15-30％，第9道次压下率5-10％；
精轧立辊孔型轧制压下量：第1道次压下量5-30mm，第2道次压下量2-10mm。
一次快速冷却的冷却水压力0.6-1.5Mpa，流量70-250m3/h，出口温度810-850℃；
二次快速冷却的冷却水压力0.6-1.5Mpa，流量180-750m3/h，出口温度740-780℃；卷取温度控制在550-700℃。
作为进一步优化的技术方案，以质量百分比含量计，以下燃气管道用矩形坯化学成分包括0.12-0.18wt％C、0.10-0.20wt％Si、0.25-0.40wt％Mn、0.025wt％以下的P、0.025wt％以下的S、0.005-0.03wt％Alt以及0.004wt％以下的O；其余为Fe。
作为更进一步优化的技术方案，所述热轧带钢的性能包括：宽度偏差0-3mm，厚度偏差0-0.04mm；屈服强度288～330MPa，抗拉强度417～450MPa，断后伸长率≥33％；冷弯性能：180°弯曲的冷弯合格率100％；氧化铁皮厚度≤12μm，铁素体晶粒度9.5-10.0级。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明提供的热轧窄带钢的外形尺寸、内在质量、表面质量、力学性能、工艺性能良好，特别适用于制作燃气管道。具体的：
1、本发明的化学成分优选了C、Mn、Alt、P、S、O含量，从而保证了燃气管的力学性能、焊接性能、工艺性能及内在质量；
2、加热温度不超过1280℃，加热时间不超过120min，防止铸坯奥氏体晶粒过分长大从而恶化力学性能。
3、本发明水平轧制总计14道次，即粗轧5道次和精轧9道次，压下率逐渐减少，避免后道次轧制力过大，可稳定厚度尺寸和板形，成品厚度偏差可达到0-0.04mm，保证燃气管的壁厚的高精度；
4、本发明立辊孔型轧制总计5道次，中间道次压下量稍大，首、末道次压下量偏小。立辊多道次孔型轧制可稳定宽度尺寸，尤其是较难控制的头、尾宽度，这样就可以保证通条尺寸高精度，成品宽度偏差可达到0-3mm，有效避免后续焊管错边的发生；
5、由于轧后停留时间越长，晶粒尺寸越大，且造成氧化铁皮越厚，容易剥落，出现力学性能和焊缝性能不好的情况。本发明轧后采用两次快速冷却，第一次是带钢出精轧立刻冷却，即水平方向冷却，第二次是扭转后，即竖直方向冷却；通过两次快速冷却，有效解决了轧后间隙时间(扭转前后)不能冷却的情况，避免轧后奥氏体晶粒的长大，为提高力学性能和降低氧化铁皮厚度提供了重要保证。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
本发明公开了一种燃气管道用热轧窄带钢及其制备方法，其工艺路线为：优选燃气管道用矩形坯化学成分→矩形坯加热→粗轧→精轧→一次冷却→扭转→二次冷却→平板链运输→卷取。
具体的技术措施包括：
S1、以质量百分比含量计，优选以下燃气管道用矩形坯化学成分：
表1化学成分 单位：(wt％)
C Si Mn P S Alt O Fe
0.12-0.18 0.10-0.20 0.25-0.40 ≤0.025 ≤0.025 0.005-0.03 ≤0.004 余量
上述化学成分中优选的C、Mn的含量可以保证燃气管的力学性能和焊接性能；优选的Alt含量可以细化晶粒，提高钢的力学性能；由于S在焊接的过程中易于氧化，可以在焊缝中产生较多气孔，优选的S含量能够降低钢的焊接性能；较低的O含量可减少焊缝FeO的生成，因此优选的O含量能够提高焊接性能，而且降低氧化物夹杂。
S2、矩形坯加热：矩形坯的断面尺寸为165*(330～380)mm，加热的温度为1000～1280℃，加热的时间为90～120min。
加热温度不超过1280℃，加热时间不超过120min，轧制时可细化晶粒，防止钢的奥氏体晶粒过分长大从而恶化力学性能。
S3、粗轧：粗轧包括5道次水平轧制和3道次立辊孔型轧制；
粗轧的开轧温度为1160～1220℃；保证粗轧在高温再结晶区温度区间轧制；
粗轧5道次水平轧制的压下率如下：第1道次压下率30-42％，第2-3道次压下率25-35％，第4道次压下率20-33％，第5道次压下率15-30％，中间坯厚度28-30mm。
粗轧水平轧制采用大压下量轧制，变形可以深入到芯部，第1道次压下率30％以上可碎化铸态组织，细化奥氏体晶粒，促进再结晶的发生。随着温度降低，后道次压下率逐渐减少，进一步细化奥氏体晶粒。
粗轧立辊孔型轧制压下量如下：第1道次压下量2-5mm，第2-3道次压下量2-20mm。
S4、精轧：精轧包括9道次水平轧制和2道次立辊孔型轧制，轧制工艺如下：
精轧的开轧温度为950～1000℃，精轧的终轧温度为860～900℃；精轧在再结晶区温度区间和未再结晶温度区间轧制，进一步细化奥氏体晶粒；
精轧9道次水平轧制的压下率如下：第1-4道次压下率20-35％，第5-8道次压下率15-30％，第9道次压下率5-10％；
精轧立辊孔型轧制压下量：第1道次压下量5-30mm，第2道次压下量2-10mm。
S5、一次快速冷却：公知的，晶粒越小，带钢的性能越好，因此精轧后需要立即快速冷却，以避免轧后以及扭转前的这段时间钢的奥氏体晶粒长大；冷却水压力0.6-1.5Mpa，流量70-250m3/h，出口温度810-850℃；
S6、扭转：通过扭转导槽，将带钢由水平扭转成竖直；
S7、二次快速冷却：扭转后进一步冷却，即二次冷却，冷却水压力0.6-1.5Mpa，流量180-750m3/h，出口温度740-780℃；
S8、平板链运输：钢带呈竖直状在平板链运输，自然冷却。
S9、卷取：卷取温度控制在550-700℃。
优选的，所述燃气管道用热轧窄带钢的宽度≤550mm，厚度为1.9mm-6.0mm。
经检测，采用该工艺制备的适合燃气管制作的窄带钢，具有以下关键指标：尺寸精度：宽度偏差0-3mm，厚度偏差0-0.04mm；力学性能：屈服强度288～330MPa，抗拉强度417～450MPa，断后伸长率≥33％；冷弯性能：冷弯(180°弯曲)合格率100％；氧化铁皮厚度≤12μm，铁素体晶粒度：9.5-10.0级，完全满足制作燃气管的质量要求。
本发明窄带钢经过燃气管制作，燃气管的尺寸：合格率100％；错边(原料原因)：合格率100％；力学性能(原料原因)：燃气管及焊接接头的力学性能全部合格；工艺性能(原料原因)：燃气管弯曲性能、压扁性能、液压承压性能全部合格；氧化铁皮在焊接的过程中不易剥落，没有污染焊缝。
实施例1
S1、本实施例的燃气管道用矩形坯化学成分如表2所示：
表2化学成分 单位：(wt％)
C Si Mn Alt P S O Fe
0.12 0.12 0.35 0.007 0.015 0.010 0.0023 余量
所述矩形坯的断面尺寸为厚度165mm，铸坯宽度330mm。
S2、矩形坯加热温度为1000～1280℃，加热时间为100～120min；
S3、粗轧：粗轧的开轧温度为1160～1220℃；
粗轧包括5道次水平轧制和3道次立辊孔型轧制：
其中，粗轧水平轧制的压下率如下：第1道次压下率30-42％，第2-3道次压下率25-35％，第4道次压下率20-33％，第5道次压下率15-30％，中间坯厚度28mm；
粗轧立辊孔型轧制的压下量：第1道次压下量2-5mm，第2-3道次压下量2-20mm。
S4、精轧：精轧的开轧温度为950～1010℃，精轧的终轧温度为860～910℃；
精轧包括9道次水平轧制和2道次立辊孔型轧制；
其中，精轧水平轧制的压下率如下：第1-4道次压下率20-35％，第5-8道次压下率15-30％，第9道次压下率5-10％；
精轧立辊孔型轧制：第1道次压下量5-30mm，第2道次压下量2-10mm。
S5、一次快速冷却：冷却水压力0.85Mpa，流量70-250m3/h，出口温度810-850℃。
S6、扭转：通过扭转导槽，带钢水平扭转成竖直。
S7、二次快速冷却：冷却水压力0.85Mpa，流量180-750m3/h，出口温度740-780℃。
S8、平板链运输：钢带呈竖直状在平板链运输，自然冷却。
S9、卷取：卷取温度560-630℃。
经过上述过程后，本发明带钢成品规格为，宽度350mm，厚度为2.2mm。
本发明制备的适合燃气管制作的窄带钢，具有以下关键指标：
其中，尺寸精度方面：宽度偏差0-3mm，厚度偏差0-0.04mm；力学性能：屈服强度310～325MPa，抗拉强度430～440MPa，断后伸长率37.5-38.5％；冷弯性能：冷弯(180°弯曲)合格率100％；氧化铁皮厚度8.3μm，铁素体晶粒度为10.0级。
实施例2
S1、本实施例的燃气管道用矩形坯化学成分如表3所示：
表3化学成分 单位：(wt％)
C Si Mn Alt P S O Fe
0.18 0.11 0.26 0.025 0.020 0.023 0.0029 余量
所述矩形坯的断面尺寸为：厚度165mm，铸坯宽度380mm；
S2、矩形坯加热温度：矩形坯加热温度1000～1280℃，加热的时间为95～115min。
S3、粗轧：粗轧的开轧温度为1160～1220℃；
粗轧包括5道次水平轧制和3道次立辊孔型轧制。
其中，粗轧水平轧制：第1道次压下率30-42％，第2-3道次压下率25-35％，第4道次压下率20-33％，第5道次压下率15-30％，中间坯厚度30mm；
粗轧立辊孔型轧制的压下量：第1道次压下量2-5mm，第2-3道次压下量2-20mm。
S4、精轧：精轧的开轧温度为950～1010℃，精轧的终轧温度为860～910℃；
精轧包括9道次水平轧制和2道次立辊孔型轧制，
其中，精轧水平轧制：第1-4道次压下率20-35％，第5-8道次压下率15-30％，第9道次压下率5-10％；
精轧立辊孔型轧制的压下量：第1道次压下量5-30mm，第2道次压下量2-10mm。
S5、一次快速冷却：冷却水压力1.0Mpa，流量70-250m3/h，出口温度810-850℃。
S6、扭转：通过扭转导槽，带钢水平扭转成竖直。
S7、二次快速冷却：冷却水压力1.0Mpa，流量180-750m3/h，出口温度740-780℃。
S8、平板链运输：钢带呈竖直状在平板链运输，自然冷却。
S9、卷取：卷取温度580-650℃。
本发明带钢成品规格为，宽度400mm，厚度为3.75mm；
本发明制备的适合燃气管制作的窄带钢，具有以下关键指标：尺寸精度：宽度偏差0-3mm，厚度偏差0-0.04mm；力学性能：屈服强度295～315MPa，拉伸强度425～440MPa，断后伸长率38-39％；冷弯性能：冷弯(180°弯曲)合格率100％。氧化铁皮厚度9.5μm，铁素体晶粒度：10.0级。
实施例3
S1、本实施例的燃气管道用矩形坯化学成分如表43所示：
表4化学成分 单位：(wt％)
C Si Mn Alt P S O Fe
0.14 0.18 0.39 0.015 0.025 0.012 0.003 余量
所述矩形坯的断面尺寸为：厚度165mm，铸坯宽度380mm。
S2、加热温度：矩形坯加热温度1000～1280℃，加热的时间为100～120min。
S3、粗轧：粗轧的开轧温度为1160～1220℃；
粗轧包括5道次水平轧制和3道次立辊孔型轧制；
其中，粗轧水平轧制的压下率：第1道次压下率30-42％，第2-3道次压下率25-35％，第4道次压下率20-33％，第5道次压下率15-30％，中间坯厚度32mm。
粗轧立辊孔型轧制的压下量：第1道次压下量2-5mm，第2-3道次压下量2-20mm。
S4、精轧：精轧的开轧温度为950～1010℃，精轧的终轧温度为860～910℃；
精轧包括9道次水平轧制和2道次立辊孔型轧制：
其中，精轧水平轧制的压下率：第1-4道次压下率20-35％，第5-8道次压下率15-30％，第9道次压下率5-10％。
精轧立辊孔型轧制的压下量：第1道次压下量5-30mm，第2道次压下量2-10mm。
S5、一次快速冷却：冷却水压力1.2Mpa，流量70-250m3/h，出口温度810-850℃；
S6、扭转：通过扭转导槽，带钢水平扭转成竖直；
S7、二次快速冷却：冷却水压力1.2Mpa，流量180-750m3/h，出口温度740-780℃；
S8、平板链运输：钢带呈竖直状在平板链运输，自然冷却；
S9、卷取：卷取温度600-670℃。
本发明带钢成品规格为，宽度395mm，厚度为5.75mm。
本发明制备的适合燃气管制作的窄带钢，具有以下关键指标：尺寸精度：宽度偏差0-3mm，厚度偏差0-0.04mm；力学性能：屈服强度290～310MPa，拉伸强度420～435MPa，断后伸长率36.5％；冷弯性能：冷弯(180°弯曲)合格率100％；氧化铁皮厚度11.0μm，铁素体晶粒度：9.5级。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种燃气管道用热轧窄带钢的制备方法，其特征在于：优化燃气管道用矩形坯化学成分→矩形坯加热→粗轧→精轧→一次冷却→扭转→二次冷却→平板链运输→卷取；
其中，矩形坯加热的温度为1000～1280℃，加热的时间为90～120min；
粗轧的开轧温度为1160～1220℃；
粗轧包括5道次水平轧制和3道次立辊孔型轧制；
粗轧5道次水平轧制的压下率如下：第1道次压下率30-42％，第2-3道次压下率25-35％，第4道次压下率20-33％，第5道次压下率15-30％，中间坯厚度28-30mm；
粗轧立辊孔型轧制中，第1道次压下量2-5mm，第2-3道次压下量2-20mm；
精轧包括9道次水平轧制和2道次立辊孔型轧制；精轧的开轧温度为950～1000℃，精轧的终轧温度为860～900℃；精轧在再结晶区温度区间和未再结晶温度区间轧制；
精轧9道次水平轧制的压下率如下：第1-4道次压下率20-35％，第5-8道次压下率15-30％，第9道次压下率5-10％；
精轧立辊孔型轧制压下量：第1道次压下量5-30mm，第2道次压下量2-10mm；
一次快速冷却的冷却水压力0.6-1.5Mpa，流量70-250m3/h，出口温度810-850℃；
二次快速冷却的冷却水压力0.6-1.5Mpa，流量180-750m3/h，出口温度740-780℃；卷取温度控制在550-700℃。
2.如权利要求1所述的燃气管道用热轧窄带钢的制备方法，其特征在于，以质量百分比含量计，以下燃气管道用矩形坯化学成分包括0.12-0.18wt％C、0.10-0.20wt％Si、0.25-0.40wt％Mn、0.025wt％以下的P、0.025wt％以下的S、0.005-0.03wt％Alt以及0.004wt％以下的O；其余为Fe。
3.如权利要求1所述的燃气管道用热轧窄带钢的制备方法，其特征在于，所述热轧带钢的性能包括：宽度偏差0-3mm，厚度偏差0-0.04mm；屈服强度288～330MPa，抗拉强度417～450MPa，断后伸长率≥33％；冷弯性能：180°弯曲的冷弯合格率100％；氧化铁皮厚度≤12μm，铁素体晶粒度9.5-10.0级。
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