專利名稱：一種高強度管件鋼及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及低碳微合金鋼技術領域，尤其涉及一種高強度管件鋼及其生產方法。
背景技術：
管件鋼是制造油氣長輸管道用的三通和彎頭原料，而三通和彎頭在管道中的重要 性并不亞于線路上的管線鋼管，其安全上的危害性可能更甚于管線鋼管，這已引起長輸管 道建設者的高度重視，并對管件鋼的綜合質量提出了更高的要求。目前，國內對高鋼級管件鋼的生產和研究較少，對XlOO鋼級管件鋼的研制和報導 更是鳳毛麟角。雖然，國內外對Xioo及以上級別的管線用鋼有一定的研究，但由于鋼管與 管件在制造工藝上存在顯著差異，因此，管線用鋼和管件用鋼在綜合性能及質量要求上有 明顯不同?，F有技術對高級別管件鋼的研究不足，對XlOO級管件鋼的研究尚屬空白。

發(fā)明內容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種強度達到XlOO級 的管件用鋼及其生產方法。本發(fā)明所述高強度管件鋼的化學成分重量百分比為C :0. 07% 0. 15%, Si 0. 15% 0. 35%, Mn 1. 55% 1. 85%, Nb 0. 04% 0. 10%, Ti 0. 01% 0. 025%, Cu 0. 10% 0. 40%, Als 0. 01% 0. 045%, Ni 0. 35%, V 0. 05%, Cr 0. 35%，Mo 0. 30%，余量為鐵和不可避免的雜質。高強度管件鋼的碳當量CEliw控制在0. 45% 0. 53%。成分設計理由如下C作為保證強度最為有效的元素，其含量將直接影響鋼板的淬透性和多次制管熱 處理后的性能穩(wěn)定性，因此，碳含量不宜過低；而另一方面，碳含量的增加對材料韌性和焊 接性危害很大，所以，碳含量也不能過高，碳控制在0. 07% 0. 15%較為適宜。Si可以起到強化作用，但其含量過高將促進珠光體等脆硬組織的形成，0. 15% 0. 35%是其優(yōu)選范圍。Mn可以細化晶粒，同時還起到固溶強化作用，另外，對提高淬透性也有利，所以，其 含量的增加對提高材料強度有利，它還可以代替部分貴重合金元素來保證材料性能，起到 降低成本作用；但是，錳含量過高易誘發(fā)偏析，因此將Mn控制在1.55% 1.85%的范圍內。本發(fā)明所述高強度管件鋼為鋁鎮(zhèn)靜鋼，采用鋁脫氧可以有效降低鋼中的氧含量， 但鋁含量過高會使鋼中的夾雜物增加，影響其綜合質量，因此，Als的含量控制在0. 01% 0. 045%為宜。鈮Nb、釩V、鈦Ti的加入可以起到細晶強化、析出強化、固溶強化等作用，對提高材 料綜合性能有很好的效果；而且，鈮、釩、鈦在熱處理過程中也具有阻礙奧氏體晶粒長大、細 化組織及析出強化作用，有利于提高熱處理后材料性能。
成分中的鎳Ni可以起固溶強化作用，對保證抗拉強度和屈強比有重要作用，同 時，鎳對材料韌性也有益處，但由于其價格較高，不宜過量使用，將其控制在0. 35%以下。銅Cu同樣可以起到固溶強化作用，而且由于其價格低廉，還能代替部分貴重合金 元素以降低成本，但Cu含量過高會使韌性惡化，因此，將其控制在0. 10% 0. 40%比較適宜。鉻Cr和鉬Mo可以促進中低溫相變，提高材料淬透性，另外，還有固溶強化作用。但 是，鉻和鉬的含量過高將使碳當量提高，對材料焊接性有不利影響；另外，從成本方面出發(fā)， 也應控制其含量。本發(fā)明的CEliw控制在0.45% 0.53%，主要從兩方面考慮；第一，CEliw對鋼板及 管件強度有重要影響，其值不能太低；第二，CEliw過高對材料焊接性和成形性不利，因此，其 上限需加以控制。本發(fā)明所述高強度管件鋼平板的生產方法包括冶煉、爐外精煉、連鑄、軋制和調質 處理，其特征在于軋制過程中連鑄坯的加熱溫度為iioo°c i2oo°c，加熱時間為1.1 2. Omin/mm，采用該加熱工藝可以在保證連鑄坯充分奧氏體化，合金元素充分固溶的同時， 有效限制奧氏體晶粒長大；粗軋溫度區(qū)間為970°C 1050°C，粗軋階段每道次變形量大于 15%，精軋溫度區(qū)間為780°C 940°C，精軋階段累計變形量為60% 80%，通過兩階段軋 制可有效細化奧氏體晶粒；軋后控制冷卻速度為10 30°C /s，開冷溫度區(qū)間為720°C 770°C，終冷溫度區(qū) 間為450°C 600°C，之后空冷，采用該冷卻工藝可以細化相變后晶粒，提高組織中成分均 勻性，對材料熱處理后性能有重要影響。最后，對材料需進行調質處理，控制淬火溫度920°C 1000°C，保溫1. O 2. 5min/ 謹，冷卻速度大于等于25°C /s，回火溫度450°C 600°C，保溫3. O 6. Omin/mm。淬火加 熱時，必須使材料奧氏體化充分，析出物和合金元素充分固溶以保證淬透性，所以溫度不 能太低，但加熱溫度過高會使奧氏體晶粒過分長大，使材料性能降低，本發(fā)明認為920°C 1000°C的加熱區(qū)間較為適宜；淬火冷速大于等于25°C /s可以保證獲得貝氏體和馬氏體的 低溫轉變組織；回火的目的是為了消除淬火組織中的殘余應力，改變微觀組織結構，促進碳 氮化物析出，在保證強度的同時改善材料的韌性和塑性，提高其綜合性能；加熱保溫時間必 須保證材料組織均勻性和溫度均勻性。本發(fā)明高強度管件鋼，其屈服強度大于等于690MPa，抗拉強度大于等于 760MPa, -30°C的沖擊韌性大于等于90J，完全滿足XlOO級管件鋼的技術要求，適用于作為 制造油氣輸送用XlOO管件的原料。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明本發(fā)明列舉出5個實施例，5個高強度管件鋼的實施例化學成分見表1 ；相應實施例的軋制工藝見表2 ；相應實施例調質工藝見表3 ；相應實施例調質熱處理后的性能見表4。表1本發(fā)明實施例高強度管件鋼的化學成分
權利要求
一種高強度管件鋼，其特征在于化學成分重量百分比為C0.07％～0.15％、Si0.15％～0.35％、Mn1.55％～1.85％、Nb0.04％～0.10％、Ti0.01％～0.025％、Cu0.10％～0.40％、Als0.01％～0.045％，Ni0％～0.35％，V0％～0.05％，Cr0％～0.35％，Mo0％～0.30％，余量為鐵和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的高強度管件鋼，其特征在于所述的高強度管件鋼的CEliw控 制在 0. 45% 0. 53%。
3.一種根據權利要求1或2所述的高強度管件鋼生產方法，包括冶煉、爐外精煉、連鑄、 軋制和調質處理，其特征在于軋制過程中，連鑄坯的加熱溫度為iioo°c i2oo°c，加熱時 間為1. lmin/mm 2. Omin/mm ；粗軋溫度為970°C 1050°C，精軋溫度為780°C 940°C ； 軋后控制冷卻速度為10°C /s 30°C /s，開冷溫度為720°C 770°C，終冷溫度為450°C 6000C ；調質處理時，控制淬火溫度920°C 1000°C，保溫1. Omin/mm 2. 5min/mm，冷卻速 度大于等于25°C /s,回火溫度450°C 600°C，保溫3. Omin/mm 6. Omin/mm。
4.根據權利要求3所述的高強度管件鋼生產方法，其特征在于粗軋階段每道次變形 量大于15%，精軋階段累計變形量為60% 80%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高強度管件鋼及其生產方法，化學成分重量百分比為C0.07％～0.15％、Si0.15％～0.35％、Mn1.55％～1.85％、Nb0.04％～0.10％、Ti0.01％～0.025％、Cu0.10％～0.40％、Als0.01％～0.045％，Ni0％～0.35％，V0％～0.05％，Cr0％～0.35％，Mo0％～0.30％，余量為鐵和不可避免的雜質。其屈服強度大于等于690MPa，抗拉強度大于等于760MPa，-30℃的沖擊韌性大于等于90J，完全滿足X100級管件鋼的技術要求，適用于作為制造油氣輸送用X100管件的原料。
文檔編號C22C38/38GK101994067SQ200910013120
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權日2009年8月10日
發(fā)明者任毅, 劉文月, 張帥, 張祿林, 王爽, 陳軍平, 黃松 申請人:鞍鋼股份有限公司