CN117165870A - 一种大壁厚海底管线用热轧钢板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种大壁厚海底管线用热轧钢板及制造方法，属于海底管线用热轧钢制备技术领域，用于制备热轧钢板包括以下重量百分比的化学成分：C：0.03%‑0.05%、Si：0.16%‑0.24%、Mn：1.60%‑1.70%、P：≤0.015%、S：≤0.004%、Cr：0.14%‑0.18%、Ni：0.11%‑0.15%、Mo：0.09%‑0.13%、Nb：0.05%‑0.065%、Ti：0.01%‑0.02%、Al：0.02%‑0.05%、Pcm≤0.19%，其余为Fe及杂质元素；通过S1：配置钢种成分；S2：KR脱硫；S3：BOF转炉；S4：LF精炼；S5：RH脱气；S6：CCM连铸；S7：板坯再加热；S8：粗轧；S9：中间坯待温冷却；S10：精轧；S11：加速冷却；S12：热矫；S13：自然冷却；S14：钢板温矫和冷矫；S15：下线堆冷和超声探伤；S16：精整工艺，可满足海底管线X70级别、厚度规格在30mm以上的规格需求。
Description
技术领域
本发明涉及海底管线用热轧钢制备技术领域，具体涉及一种大壁厚海底管线用热轧钢板及制造方法。
背景技术
随着全球陆上油气开采的日渐饱和，进入海洋开采油气已引起世界各国的共同关注。特别在我国能源消耗持续增加，油气对外依存度较高的情况下，加大海洋油气开采的需要愈显迫切，作为“海洋油气生命线”的海洋管道建设亟待加快。
由于海洋环境较陆地较为恶劣，对海底管线的施工和运营安全性要求远高于陆地管线，因而海底管线需满足高强度、高韧性、良好的焊接性要求。
为了保证海底管线的安全性、持续性，海底管线需朝着高钢级、大壁厚发展，而目前海底管线多在X65级别及以下、厚度规格在30mm以下，无法满足发展需求。
发明内容
本发明提供一种大壁厚海底管线用热轧钢板及制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大壁厚海底管线用热轧钢板，包括以下重量百分比的化学成分：
C：0.03％-0.05％、Si：0.16％-0.24％、Mn：1.60％-1.70％、P：≤0.015％、S：≤0.004％、Cr：0.14％-0.18％、Ni：0.11％-0.15％、Mo：0.09％-0.13％、Nb：0.05％-0.065％、Ti：0.01％-0.02％、Al：0.02％-0.05％、Pcm≤0.19％，其余为Fe及杂质元素。
钢板的厚度≥35mm。
钢板服强度Rt0.5为500MPa-605MPa、抗拉强度Rm为570MPa-760MPa、屈强比≤0.90、伸长率≥40％、硬度≤225HV10、-20℃冲击功平均值≥250J、-10℃落锤剪切面比平均值≥85％。
钢板金相组织包括贝氏体铁素体针、粒贝体及准多边形铁素体。
一种大壁厚海底管线用热轧钢板的制造方法，用于制备热轧钢板包括如下步骤：S1：配置钢种成分；S2：KR脱硫；S3：BOF转炉；S4：LF精炼；S5：RH脱气；S6：CCM连铸；S7：板坯再加热；S8：粗轧；S9：中间坯待温冷却；S10：精轧；S11：加速冷却；S12：热矫；S13：自然冷却；S14：钢板温矫和冷矫；S15：下线堆冷和超声探伤；S16：精整。
在RH脱气步骤中设定真空处理的目标值为：真空度＜2mbar，H＜2.0ppm；
经过RH脱气处理后，向钢水内喂入硅钙线，喂入硅钙线的长度为200m-300m，硅钙线喂入后，实施钢包底吹氩气软搅拌。
板坯再加热采用步进式加热，板坯断面为320mm，预热段温度控制在1000℃-1150℃，一段加热温度控制在1100℃-1200℃，二段加热温度控制在1160℃-1220℃，均热段温度控制在1160℃-1200℃，在炉时间不小于1.2min/mm。
粗轧步骤中，粗轧温度控制在950℃-1050℃，粗轧后中间坯厚3倍-4倍钢板厚度，钢板终轧温度控制在740±20℃，精轧阶段总压缩比≥70％。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、通过调整钢的化学成分及工艺开发出性能达标、安全可靠的厚规格X70海底管线钢对于目前的管线建设具有重要意义，可满足海底管线需朝着高钢级、大壁厚发展需求；
2、钢板的金相组织使其具有较高的强度水平和延展性，在制管成型过程中有较大的加工硬化特性，可较好地抵消包申格效应引起的强度损失。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明用于体现钢板二分之一厚度的显微组织图；
图2是本发明用于体现钢板四分之一厚度的显微组织图；
图3是本发明用于体现钢板表面的显微组织图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
本发明的一种大壁厚海底管线用热轧钢板及制造方法，用于制备热轧钢板包括以下重量百分比的化学成分：
C：0.03％-0.05％、Si：0.16％-0.24％、Mn：1.60％-1.70％、P：≤0.015％、S：≤0.004％、Cr：0.14％-0.18％、Ni：0.11％-0.15％、Mo：0.09％-0.13％、Nb：0.05％-0.065％、Ti：0.01％-0.02％、Al：0.02％-0.05％、Pcm≤0.19％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
钢板的厚度≥35mm。
钢板服强度Rt0.5为500MPa-605MPa、抗拉强度Rm为570MPa-760MPa、屈强比≤0.90、伸长率≥40％、硬度≤225HV10、-20℃冲击功平均值≥250J、-10℃落锤剪切面比平均值≥85％。
钢板的厚度≥35mm；钢板金相组织包括细小的贝氏体铁素体针和少量的的粒贝及准多边形铁素体，具有较高的强度水平和延展性。在制管成型过程中有较大的加工硬化特性，可较好地抵消包申格效应引起的强度损失。
本发明实施例还提供了一种大壁厚海底管线用热轧钢板的制造方法，包括如下步骤：
S1：配置钢种成分；S2：KR脱硫；S3：BOF转炉；S4：LF精炼；S5：RH脱气；S6：CCM连铸；S7：板坯再加热；S8：粗轧；S9：中间坯待温冷却；S10：精轧；S11：加速冷却；S12：热矫；S13：自然冷却；S14：钢板温矫和冷矫；S15：下线堆冷和超声探伤；S16：精整。
步骤中，BOF转炉为氧气顶吹转炉炼钢法，采用顶底复吹转炉；LF精炼采用钢包精炼炉；RH脱气为钢液真空循环脱气法，采用真空脱气炉；CCM连铸采用板坯连铸机；板坯再加热采用步进式加热炉；精轧采用带力辊四辊可逆式轧机；加速冷却采用MULPIC冷却系统；热矫采用四重九辊全液压热矫直机；自然冷却在冷床上进行；钢板温矫采用四重九辊全液压温矫直机；冷矫采用四重十一辊全液压冷矫直机。
高炉铁水全部经过KR脱硫后才进入转炉吹炼工序，S含量≤0.005％；经KR脱硫后的铁水，进入180T顶底复吹转炉进行炼钢，当温度以及碳、氧元素满足工艺要求后，钢水进入下道LF精炼工序，通过精炼对成分进行微调和去除钢水中的夹杂，当成分和温度满足工艺要求后，钢水送至RH脱气工序，用于去除钢水中的H、N以及夹杂。
在RH脱气步骤中设定真空处理的目标值为：真空度＜2mbar，H＜2.0ppm；经过RH脱气处理后，向钢水内喂入硅钙线进行夹杂物变性处理，喂入硅钙线的长度为200m-300m，硅钙线喂入后，实施钢包底吹氩气软搅拌去除夹杂，软搅拌时间不小于12分钟。
板坯连铸阶段采用无氧化保护浇注，其中，中间包过热度控制在25±5℃，拉速为0.6-0.7m/min。
板坯再加热采用步进式加热，板坯断面为320mm，预热段温度控制在1000℃-1150℃，一段加热温度控制在1100℃-1200℃，二段加热温度控制在1160℃-1220℃，均热段温度控制在1160℃-1200℃，在炉时间不小于1.2min/mm。在加热温度升高至1200℃时，Nb在钢中固溶量最大，而固溶Ti量极低，因此Ti仍然以第二相粒子的形式存在。在1200℃以下加热时奥氏体晶粒比较小，且增长缓慢。微合金元素要在钢板轧制过程中发挥作用，板坯加热时要保证固溶，同时要保证奥氏体在高温区发生完全再结晶。因此制定加热工艺需考虑以下两个因素：较细小的奥氏体晶粒尺寸和微合金元素较高的固溶量。
粗轧步骤中，粗轧温度控制在950℃-1050℃，粗轧后中间坯厚3倍-4倍钢板厚度，钢板终轧温度控制在740±20℃，精轧阶段总压缩比≥70％；实现前半程再结晶区轧制，后半程非再结晶区轧制。
钢板冷却阶段，辊速按1.1±0.2m/s执行，ACC冷却开启组数按工艺要求的终冷温度适当调整，冷却速率控制13±2℃。
如图1、图2和图3所示，本发明的大热轧钢板显微组织主要是细小的贝氏体铁素体针和少量的的粒贝及准多边形铁素体，具有较高的强度水平和延展性，在制管成型过程中有较大的加工硬化特性，可较好地抵消包申格效应引起的强度损失。
本申请技术方案以35mmX70MO为例，冶炼炉次及母板轧制工艺过程控制参数如下表所示：
冶炼炉次熔炼成分如下表所示：
母板力学性能如下表所示：
母板硬度值HV10如下表所示：
通过对比分析可知，母版各项各项参数均达到甚至超过国家标准，证明了本申请技术方案通过合理的调整钢的化学成分及工艺开发出性能达标、安全可靠的厚规格X70海底管线钢对于目前的管线建设具有重要意义。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种大壁厚海底管线用热轧钢板，其特征在于，用于制备热轧钢板包括以下重量百分比的化学成分：
C：0.03%-0.05%、Si：0.16%-0.24%、Mn：1.60%-1.70%、P：≤0.015%、S：≤0.004%、Cr：0.14%-0.18%、Ni：0.11%-0.15%、Mo：0.09%-0.13%、Nb：0.05%-0.065%、Ti：0.01%-0.02%、Al：0.02%-0.05%、Pcm≤0.19%，其余为Fe及杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种大壁厚海底管线用热轧钢板，其特征在于，钢板的厚度≥35mm。
3.根据权利要求1所述的一种大壁厚海底管线用热轧钢板，其特征在于，钢板服强度Rt0.5为500MPa-605MPa、抗拉强度Rm为570MPa-760MPa、屈强比≤0.90、伸长率≥40%、硬度≤225HV10、-20℃冲击功平均值≥250J、-10℃落锤剪切面比平均值≥85%。
4.根据权利要求1所述的一种大壁厚海底管线用热轧钢板，其特征在于，钢板金相组织包括贝氏体铁素体针、粒贝体及准多边形铁素体。
5.一种大壁厚海底管线用热轧钢板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：配置钢种成分；S2：KR脱硫；S3：BOF转炉；S4：LF精炼；S5：RH脱气；S6：CCM连铸；S7：板坯再加热；S8：粗轧；S9：中间坯待温冷却；S10：精轧；S11：加速冷却；S12：热矫；S13：自然冷却；S14：钢板温矫和冷矫；S15：下线堆冷和超声探伤；S16：精整。
6.根据权利要求5所述的一种大壁厚海底管线用热轧钢板的制造方法，其特征在于，在RH脱气步骤中设定真空处理的目标值为：真空度＜2mbar，H＜2.0ppm；
经过RH脱气处理后，向钢水内喂入硅钙线，喂入硅钙线的长度为200m-300m，硅钙线喂入后，实施钢包底吹氩气软搅拌。
7.根据权利要求5所述的一种大壁厚海底管线用热轧钢板的制造方法，其特征在于，板坯再加热采用步进式加热，板坯断面为320mm，预热段温度控制在1000℃-1150℃，一段加热温度控制在1100℃-1200℃，二段加热温度控制在1160℃-1220℃，均热段温度控制在1160℃-1200℃，在炉时间不小于1.2min/mm。
8.根据权利要求5所述的一种大壁厚海底管线用热轧钢板的制造方法，其特征在于，粗轧步骤中，粗轧温度控制在950℃-1050℃，粗轧后中间坯厚3倍-4倍钢板厚度，钢板终轧温度控制在740±20℃，精轧阶段总压缩比≥70%。
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| CN117535578A (zh) * | 2024-01-09 | 2024-02-09 | 江苏沙钢集团有限公司 | 一种提升低温站场管用热轧钢板落锤性能的生产制造方法 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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