CN117230275B - 一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，提出了一种低成本薄规格415Mpa级管线钢板型的控制方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯缓冷、粗轧、精轧、轧后控冷和温矫，温矫时，温度＜400℃，矫直次数≥2次。通过上述技术方案，解决了现有技术中的管线钢板型不易控制的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体的，涉及一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法。
背景技术
管线钢是一类用于输送石油、天然气等管道所用的具有特殊要求的钢种，可由热连轧机组、炉卷轧机或中厚板轧机生产。管线钢在保落锤过程中，由于极低的返红温度导致板型不易控制、合格率和成材率较低，这造成了交货困难。目前，为了控制管线钢板型，钢厂常采用大量增加铌镍等贵重合金金属从而提高返红温度或者增加剪切量通过牺牲一些成材率的方法完成交货，这显著提高了生产成本，限制了管线钢的使用范围。
专利公开号为CN101177760A的发明专利公开了一种高强度船用钢板及其生产方法，其主要是通过添加贵重的钒、镍、铜和钼等合金来增加钢板的强度，在生产时需要真空脱气，这无疑增加了用钢成本。并且，该专利未涉及板型控制技术。
专利公开号为CN115446122A的发明专利公开了一种宽幅度薄规格高强度船用钢板型控制方法，该专利属于热连轧卷板轧制技术领域，虽为板型控制技术，但其生产线与管线钢生产线完全不同，材料的厚度规格也不同，其控制板型的工艺技术对管线钢而言没有任何借鉴意义。
为了控制管线钢的板型，提高合格率和成材率，开发一种管线钢板型的控制方法具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，解决了相关技术中管线钢板型不易控制的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯缓冷、粗轧、精轧、轧后控冷和温矫，具体工艺步骤如下：
S1、转炉冶炼：铁水经转炉冶炼后挡渣出钢，得到钢水；
S2、LF精炼：将所述钢水转至精炼，造白渣，加热升温，微调合金，进行钙处理，软吹，底吹氩，得到精炼后钢水；
S3、连铸：将所述精炼后钢水浇铸，得到铸坯；
S4、铸坯缓冷：将所述铸坯缓冷处理，得到缓冷后铸坯；
S5、粗轧：将所述缓冷后铸坯加热，粗轧，得到粗轧后钢板；
S6、精轧：将所述粗轧后钢板进行精轧，得到精轧后钢板；
S7、轧后控冷：将所述精轧后钢板轧后控冷，返红，得到出冷后钢板；
S8、温矫：将所述出冷后钢板温矫，不缓冷收集，得到管线钢；
所述温矫时，温度＜400℃，矫直次数≥2次。
作为进一步的技术方案，步骤S4中，所述缓冷处理时，时间为≥24h；
所述缓冷处理后，[N]≤40ppm，[H]≤2ppm，[O]≤10ppm。
作为进一步的技术方案，步骤S1中，所述铁水的装入量为140-150t；
所述铁水中，P的质量分数为≤0.120%，S的质量分数为≤0.030%。
作为进一步的技术方案，步骤S1中，所述挡渣出钢时，采用双档和挡渣锥联合挡渣，严禁转炉下渣，全程底吹氩处理，出钢1/4时加入纯铝延迟脱氧，加入成分合金和顶渣进行渣洗，加入50-80kg/炉的铝矾土，渣料早化，炉后喂铝线；
所述喂铝线时，喂入量为≥200m。
作为进一步的技术方案，步骤S1中，所述钢水中Al的质量分数≥0.02%。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述造白渣时，白渣中氧化钙和氧化铝的质量比为1.5-1.8。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述造白渣后，白渣保持时间为≥20min。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述钙处理时，钙线量为100-200m/炉；
所述软吹时，软吹时间为10-20min。
作为进一步的技术方案，步骤S3中，所述浇铸时，中间包中精炼后钢水的液面深度≥1m，结晶器液面波动≤±5mm，过热度为15-25℃。
作为进一步的技术方案，步骤S5中，所述加热时，加热温度为1180-1220℃，加热系数为6.5-8.0min/cm，在炉时间为3-4h；
所述粗轧时，开轧温度为1040-1060℃，终轧温度为≥1000℃，轧制道次为6-8道次。
作为进一步的技术方案，所述粗轧时，采用大压下制度，展宽后任意一道次的压下率为≥22%，且压下率逐道次增加，中间坯厚度与管线钢厚度的比为4-7。
作为进一步的技术方案，步骤S6中，所述精轧时，开轧温度为810-850℃，终轧温度为780-820℃，轧制道次为6-8道次。
作为进一步的技术方案，步骤S7中，所述轧后控冷时，采用预矫、侧喷和头尾遮蔽的方式，水凸度为0，框架高度为350-400mm。
作为进一步的技术方案，步骤S7中，所述轧后控冷时，水比为1.5-1.8，加速度为0.001-0.002m/s2；
所述返红时，温度为530-570℃。
本发明还提出一种由所述控制方法生产得到的低成本薄规格415MPa级管线钢。
作为进一步的技术方案，所述管线钢由以下质量分数的组分组成：C ≤0.07%、Mn1.40%-1.70%、Si 0.15%-0.25%、P ≤0.015%、S ≤0.005%、Als 0.015%-0.040%、Nb ≤0.060%、Ti ≤0.025%、Cr ≤0.25%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
作为进一步的技术方案，所述管线钢的微观组织为铁素体、珠光体和贝氏体。
作为进一步的技术方案，所述管线钢的厚度规格为6-30mm。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，采用温矫和不缓冷收集的工艺方法控制管线钢的板型，这种方法易控制便于操作，实现了薄规格高级别管线钢板型的在线控制，免去了回火和线下矫直工艺，能有效地防止管线钢板型发生变形瓢曲，使得到的管线钢板型平整合格，提高了成材率和力学性能。
2、本发明中，通过铸坯缓冷工艺，减少了铸坯中的组织偏析和气体，提高了铸坯的性能质量，促使了管线钢板型平整合格，提高了管线钢的力学性能。此外，铸坯缓冷工艺可代替传统的真空处理工艺，降低了管线钢的生产成本。
3、本发明中，管线钢采用低碳、高锰、低铌铬的成分体系，无钒、镍、铜和钼等贵金属元素的添加，在保证管线钢具有良好力学性能的同时，降低了生产成本，促进了管线钢的推广使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例1管线钢的基体组织金相图；
图2为实施例1管线钢的边部组织金相图；
图3为实施例2管线钢的基体组织金相图；
图4为实施例2管线钢的边部组织金相图；
图5为实施例2管线钢的宏观形貌图；
图6为对比例1管线钢的宏观形貌图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯缓冷、粗轧、精轧、轧后控冷和温矫，具体工艺步骤如下：
S1、转炉冶炼：铁水经转炉冶炼后挡渣出钢，得到钢水；
其中，铁水的装入量为150t，铁水中P的质量分数为0.120%，S的质量分数为0.030%；
挡渣出钢时，采用双档和挡渣锥联合挡渣，严禁转炉下渣，全程底吹氩处理，出钢1/4时加入纯铝延迟脱氧，加入电解锰（锰 100wt%）、硅铁（Si 72wt%）、低碳铬铁（Cr 55wt%）和铌合金（Nb 66wt%），同时加入顶渣（FeO 1.35wt%，CaO 53.18wt%，SiO27.48wt%，MgO8.51wt%，Al2O323.09wt%）进行渣洗，加入50kg/炉的铝矾土（Al2O385.38wt%），渣料早化，炉后喂铝线；
其中，喂铝线时，喂入量为200m，钢水中Al的质量分数为0.03%；
S2、LF精炼：将钢水转至精炼，造白渣，加热升温，微调合金，进行钙处理，软吹，底吹氩，得到精炼后钢水；
其中，造白渣时，白渣中氧化钙和氧化铝的质量比为1.5，造白渣后，白渣保持时间为20min；
钙处理时，钙线量为200m/炉，软吹时间为20min；
S3、连铸：将精炼后钢水浇铸，得到250mm厚的铸坯；
其中，浇铸时，中间包中精炼后钢水的液面深度为1m，结晶器液面波动为±3mm，过热度为20℃；
S4、铸坯缓冷：将铸坯缓冷处理，得到缓冷后铸坯；
其中，缓冷处理的时间为24h，缓冷处理后，[N]为30ppm，[H]为1.5ppm，[O]为5ppm；
S5、粗轧：将缓冷后铸坯加热，粗轧，得到粗轧后钢板；
其中，加热时，加热温度为1218℃，加热系数为8min/cm，在炉时间为3.5h；
粗轧时，开轧温度为1052℃，终轧温度为1004℃，轧制道次为6道，各道次的压下率分别为9.46%、11.1%、13.11%、16.85%、19.58%和22.89%，中间坯厚度为90mm；
S6、精轧：将粗轧后钢板进行精轧，得到精轧后钢板；
其中，精轧时，开轧温度为833℃，终轧温度为802℃，轧制道次为8道次，各道次的压下率分别为21.7%、19.3%、19.8%、19.2%、17.7%、17.8%、12.6%和9.4%；
S7、轧后控冷：将精轧后钢板轧后控冷，返红，得到出冷后钢板；
其中，轧后控冷时，预矫和侧喷打开，头尾遮蔽不开，水凸度为0，框架高度为350mm，水比为1.6，加速度为0.002m/s2，返红温度为533℃；
S8、温矫：将出冷后钢板待温至380℃后温矫，不缓冷收集，得到板型良好的20mm厚的管线钢；
其中，温矫时，温度为390℃，矫直次数为2次；
管线钢由以下质量分数的组分组成：C 0.06%、Mn 1.49%、Si 0.2%、P 0.011%、S0.002%、Als 0.038%、Nb 0.045%、Ti 0.010%、Cr 0.215%，其余为Fe和其它不可避免的杂质；
管线钢的微观组织为铁素体、珠光体和贝氏体，基体组织金相图如图1所示，边部组织金相图如图2所示；
管线钢板型平整合格，无瓢曲出现。
实施例2
一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯缓冷、粗轧、精轧、轧后控冷和温矫，具体工艺步骤如下：
S1、转炉冶炼：铁水经转炉冶炼后挡渣出钢，得到钢水；
其中，铁水的装入量为150t，铁水中P的质量分数为0.120%，S的质量分数为0.030%；
挡渣出钢时，采用双档和挡渣锥联合挡渣，严禁转炉下渣，全程底吹氩处理，出钢1/4时加入纯铝延迟脱氧，加入电解锰（锰 100wt%）、硅铁（Si 72wt%）、低碳铬铁（Cr 55wt%）和铌合金（Nb 66wt%），同时加入顶渣（FeO 1.35wt%，CaO 53.18wt%，SiO27.48wt%，MgO8.51wt%，Al2O323.09wt%）进行渣洗，加入50kg/炉的铝矾土（Al2O385.38wt%），渣料早化，炉后喂铝线；
其中，喂铝线时，喂入量为200m，钢水中Al的质量分数为0.02%；
S2、LF精炼：将钢水转至精炼，造白渣，加热升温，底吹氩，得到精炼后钢水；
其中，造白渣时，白渣中氧化钙和氧化铝的质量比为1.8，造白渣后，白渣保持时间为23min，钙处理时，钙线量为180m/炉，软吹时间为12min；
S3、连铸：将精炼后钢水浇铸，得到250mm厚的铸坯；
其中，浇铸时，中间包中精炼后钢水的液面深度为1.2m，结晶器液面波动为±3mm，过热度为25℃；
S4、铸坯缓冷：将铸坯缓冷处理，得到缓冷后铸坯；
其中，缓冷处理的时间为24h，缓冷处理后，[N]为25ppm，[H]为0.9ppm，[O]为5ppm；
S5、粗轧：将缓冷后铸坯加热，粗轧，得到粗轧后钢板；
其中，加热时，加热温度为1183℃，加热系数为6.5min/cm，在炉时间为3.5h；
粗轧时，开轧温度为1044℃，终轧温度为1005℃，轧制道次为8道次，各道次的压下率分别为11.1%、13.4%、15.5%、16.5%、21.6%、26.2%、27.4%和29.8%，中间坯厚度为40mm；
S6、精轧：将粗轧后钢板进行精轧，得到精轧后钢板；
其中，精轧时，开轧温度为849℃，终轧温度为818℃，轧制道次为8道次，各道次的压下率分别为39.2%、30.8%、27.1%、22.4%、16.5%、9.7%、7.3%和5.7%；
S7、轧后控冷：将精轧后钢板轧后控冷，返红，得到出冷后钢板；
其中，轧后控冷时，预矫和侧喷打开，头尾遮蔽不开，水凸度为0，框架高度为350mm，水比为1.8，加速度为0.001m/s2，返红温度为568℃；
S8、温矫：将出冷后钢板待温至350℃温矫，不缓冷收集，得到板型良好的6mm厚的管线钢；
其中，温矫时，温度为360℃，矫直次数为3次；
管线钢由以下质量分数的组分组成：C 0.06%、Mn 1.49%、Si 0.2%、P 0.011%、S0.002%、Als 0.038%、Nb 0.045%、Ti 0.010%、Cr 0.200%，其余为Fe和其它不可避免的杂质；
管线钢的微观组织为铁素体、珠光体和贝氏体，基体组织金相图如图3所示，边部组织金相图如图4所示；
管线钢板型平整合格，无瓢曲出现，宏观形貌如图5所示。
对比例1
本对比例与实施例2的区别仅在于，本对比例中，步骤S8的具体工艺方法为：将出冷后钢板于560℃直接矫直，得到6mm厚的管线钢；
其中，矫直次数为3次；
管线钢板型出现瓢曲，宏观形貌如图6所示。
对比例2
本对比例与实施例2的区别仅在于，本对比例中，步骤S8的具体工艺方法为：将出水冷后钢板待温至350℃温矫，不缓冷收集，得到6mm厚的管线钢；
其中，温矫时，温度为360℃，矫直次数为1次；
管线钢板型出现瓢曲。
对比例3
本对比例与实施例2的区别仅在于，本对比例中，步骤S8的具体工艺方法为：将出水冷后钢板待温至350℃温矫，下线缓冷12h后再上线剪切收集，得到6mm厚的管线钢；
其中，温矫时，温度为360℃，矫直次数为3次；
管线钢板型出现瓢曲。
对比例4
本对比例与实施例2的区别仅在于，本对比例中，步骤S4为真空处理工艺，具体工艺方法为：钢水进VD炉后开启全程吹氩、测温，在VD炉总吹氩时间为40min；抽真空至60Pa以下，保持时间为20min；钢水破空后喂入钙线，钙线量为180m/炉，软吹时间为20min；
管线钢板型平整合格，但真空工艺成本高。
实施例1 力学性能测试
用2000kN机器人全自动电子拉力试验机（型号：206D-AR）测量实施例1-2和对比例1-4生产得到的管线钢的屈服强度Rt0.5、抗拉强度Rm、断后伸长率A和屈强比，使用数字式液晶智能维氏硬度测量系统（型号：TH730）硬度计测量管线钢的硬度，使用双立柱金属摆锤冲击试验机（型号：PIT752D）测量管线钢的横向-20℃冲击KV2(V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量)，使用落锤撕裂冲击试验机（型号：ZCJ2404）测试落锤性能横向-20℃的剪切面积。测测试结果如下表1所示。
表1力学性能测试结果
实施例2和对比例1-3对比表明，采用温矫和不缓冷收集的工艺方法，有助于提高管线钢的力学性能，尤其对比例3钢板缓冷的性能比较低，富余量少。实施例2和对比例4对比表明，铸坯缓冷工艺可代替真空处理工艺，通过铸坯缓冷工艺得到管线钢同样具有优异的力学性能。
以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，其特征在于，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯缓冷、粗轧、精轧、轧后控冷和温矫，具体工艺步骤如下：
S1、转炉冶炼：铁水经转炉冶炼后挡渣出钢，得到钢水；
S2、LF精炼：将所述钢水转至精炼，造白渣，加热升温，微调合金，钙处理，软吹，底吹氩，得到精炼后钢水；
S3、连铸：将所述精炼后钢水浇铸，得到铸坯；
S4、铸坯缓冷：将所述铸坯缓冷处理，得到缓冷后铸坯；
S5、粗轧：将所述缓冷后铸坯加热，粗轧，得到粗轧后钢板；
S6、精轧：将所述粗轧后钢板进行精轧，得到精轧后钢板；
S7、轧后控冷：将所述精轧后钢板轧后控冷，返红，得到出冷后钢板；
S8、温矫：将所述出冷后钢板温矫，不缓冷收集，得到管线钢；
所述温矫时，温度＜400℃，矫直次数≥2次；
步骤S4中，所述缓冷处理时，时间为≥24h；
所述缓冷处理后，[N]≤40ppm，[H]≤2ppm，[O]≤10ppm。
2.根据权利要求1所述的一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，其特征在于，步骤S1中，所述钢水中Al的质量分数≥0.02%。
3.根据权利要求1所述的一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，其特征在于，步骤S2中，所述造白渣后，白渣保持时间为≥20min。
4.根据权利要求1所述的一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，其特征在于，步骤S2中，所述钙处理时，钙线量为100-200m/炉；
所述软吹时，软吹时间为10-20min。
5.根据权利要求1所述的一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，其特征在于，步骤S5中，所述加热时，加热温度为1180-1220℃，加热系数为6.5-8.0min/cm，在炉时间为3-4h；
所述粗轧时，开轧温度为1040-1060℃，终轧温度为≥1000℃，轧制道次为6-8道次。
6.根据权利要求1所述的一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，其特征在于，步骤S6中，所述精轧时，开轧温度为810-850℃，终轧温度为780-820℃，轧制道次为6-8道次。
7.根据权利要求1所述的一种低成本薄规格415MPa级管线钢板型的控制方法，其特征在于，步骤S7中，所述轧后控冷时，水比为1.5-1.8，加速度为0.001-0.002m/s2；
所述返红时，温度为530-570℃。
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