專利名稱：一種抗拉強(qiáng)度570MPa級(jí)彎管用鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微合金化鋼制造領(lǐng)域，具體的指一種適應(yīng)亍石油天然氣管道工程X65級(jí)直縫 埋弧焊熱煨彎管所需的具備高強(qiáng)度(橫向Rm》570MPa)和高韌性(橫向-2CTCAkv》170J)的熱 軋鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
彎管是油氣長(zhǎng)輸送管道的重要組成部分，其一方面可根據(jù)需要改變管道的方向，另一方 面起結(jié)構(gòu)力學(xué)作用，可以緩沖管道所在地域的地層遷移、地震以及外界環(huán)境溫度變化等附加 在直管上的拉、壓應(yīng)力和扭矩作用，因此，在管道敷設(shè)中需要使用大量彎管。
國(guó)內(nèi)外以往常采用正火鋼或調(diào)質(zhì)鋼管制造彎管。近年來(lái)，為解決高強(qiáng)度正火鋼或調(diào)質(zhì)鋼 在焊接施工中的困難，保證管線鋼管與彎管以及焊接金屬的性能一致，國(guó)內(nèi)外丌展了用控軋 鋼板熱煨彎管的研究。如中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)為CN101161847的專利文獻(xiàn)記載了一種"高韌性熱煨 彎管用鋼及其熱軋平板的生產(chǎn)方法"，其涉及X70、 X80級(jí)熱煨彎管，加入了O. 15% 0. 45%Mo， 成本較高，加入了O. 15% 0. 30%Cu，熱加工過(guò)程中易造成Cu污染。日本專利JP20021298公 開(kāi)了一種高強(qiáng)度彎管及其生產(chǎn)方法，其涉及X80 X100級(jí)熱煨彎管。而控軋鋼生產(chǎn)X65級(jí)熱煨 彎管鮮有報(bào)道。
抗拉強(qiáng)度570MPa級(jí)熱煨彎管用熱軋鋼板使用性能要求具有良好的焊接性能，以有利于 現(xiàn)場(chǎng)焊接；良好的耐高溫?zé)峒庸ば阅芎洼^高的淬透性，以便于加熱彎曲，并確保淬火+回火后， 鋼具有良好的強(qiáng)度與韌性匹配。而目前的將控軋鋼板加熱到800 1200°C，熱煨制成型，然 后淬火+回火，其強(qiáng)度和韌性大幅降低；若采用與管線鋼管相同的材質(zhì)制做熱煨彎管，熱煨彎 管(特別是彎曲段)的強(qiáng)度和韌性又將達(dá)不到其性能要求
發(fā)明內(nèi)容
為了解決直縫埋弧焊熱煨彎管特別是彎曲段強(qiáng)度達(dá)不到X65級(jí)的水平及韌性波動(dòng)問(wèn)題， 本發(fā)明提供一種適應(yīng)于石油天然氣管道工程X65級(jí)直縫埋弧焊熱煨彎管所需的橫向抗拉強(qiáng)度 R, 》570Mpa、橫向沖擊功-20"^達(dá)170J及以上的熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法。
實(shí)現(xiàn)解決上述問(wèn)題的技術(shù)措施
一種抗拉強(qiáng)度570MPa級(jí)熱煨彎管用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C: 0.04 0. 10, Si: 0. 10 0.30， Mn: 1.40 1.60， P:《0.018， S:《0.004， Ti: 0.005 0.030' Nb: 0.020 0.039' V: 0. 02 0. 06， Mo: 0. 080 0. 148， Ni: 0. 10 0. 25， Al: 0. 021 0. 060，其余為
Fe及不可避免的夾雜。
生產(chǎn)一種抗拉強(qiáng)度570MPa級(jí)熱煨彎管用鋼的方法，其步驟
1) 進(jìn)行鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、鋼包爐處理、真空進(jìn)行Si-Ca處理、資注成板坯；
2) 采用熱連軋機(jī)控軋控冷將板坯加熱至1205 1280°C;
3) 進(jìn)行粗軋，粗軋結(jié)束溫度控制在1020 1120°C;
4) 進(jìn)行精軋，終軋溫度控制在760 829";
5) 采用層流冷卻，其冷卻速度控制在15 3(TC/秒；
6) 進(jìn)行巻取，巻取溫度控制在573 65(TC;
7) 板巻開(kāi)平橫切成所需長(zhǎng)度的鋼板，橫切時(shí)矯直機(jī)的平整量《0.6%。 本發(fā)明的抗拉強(qiáng)度570MPa級(jí)熱煨彎管用熱軋鋼板中各合金成分的作用機(jī)理如下 本發(fā)明的碳(C)含量為0.04 0. 10%。低的碳含量可以保證鋼具有高的韌性、塑性、
優(yōu)良的焊接性能和抗HIC及抗SSC能力。低碳還可以減少偏析。但要保證良好的耐高溫?zé)峒?工性能和較高的淬透性，碳含量不能太低。
本發(fā)明的錳(Mn)含量為1.40 1.60%。高M(jìn)n促進(jìn)針狀鐵素體形核，高的Mn/C比可提 高屈服強(qiáng)度和沖擊韌性，降低析出碳化物的尺寸，促進(jìn)沉淀強(qiáng)化效應(yīng)。錳還可提高鋼的淬透 性，避免過(guò)熱時(shí)的晶粒長(zhǎng)大。本發(fā)明的鈮(Nb)含量為O. 020 0.039%。微量的鈮能顯著細(xì)化晶粒，提高晶粒粗化溫 度，另可提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。鈮在控軋過(guò)程中，通過(guò)抑制再結(jié)晶和阻止晶粒長(zhǎng)大， 可細(xì)化奧氏體晶粒尺寸，同時(shí)提高鋼板再結(jié)晶溫度，降低軋機(jī)負(fù)荷。在軋后冷卻過(guò)程中，NbC 和NbN微小質(zhì)點(diǎn)析出，可起沉淀強(qiáng)化的作用。鈮與C、 N元素形成穩(wěn)定性高且呈顆粒狀均勻分布 的碳、氮化物，能有效地阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，使材料能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱彎 曲加工，有利于彎管的成型。
本發(fā)明的釩(V)含量為0.02 0.06%。釩在軋后冷卻過(guò)程中，VC和VN微小質(zhì)點(diǎn)析出， 可起沉淀強(qiáng)化的作用。釩的碳、氮化物彌散分布，能有效地阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，有利于 彎管的成型和熱處理后強(qiáng)韌性的提高。
本發(fā)明的鉬(Mo)含量為0.080 0. 145%。鉬降低Y —a轉(zhuǎn)變溫度，抑制多邊形鐵素體 和珠光體形核，促進(jìn)高密度位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)的針狀鐵素體的形成；在鋼板軋后控冷以及鋼管加熱 彎曲淬火過(guò)程中可避免形成馬氏體，而形成微細(xì)結(jié)構(gòu)的貝氏體和針狀鐵素體，從而保證良好 的強(qiáng)韌性。
本發(fā)明的鎳(Ni)含量為O. 10 0.25%，提高控軋鋼的韌性，另還可補(bǔ)償鋼管加熱彎曲 淬火過(guò)程中對(duì)鋼韌性的損失。
本發(fā)明的磷(P)含量《0.018%、硫(S)含量《0.004%。為了保證鋼板的韌性，需要 鋼種具有較高的純凈度和均質(zhì)度。而P、 S均是影響性能的有害元素，P高易導(dǎo)致偏析，從而 影響鋼板組織均勻性；S常以錳的硫化物形態(tài)存在，這種硫化物夾雜對(duì)鋼的沖擊韌性，特別 是橫向韌性是十分不利的，并造成性能的各向異性和增大氫誘導(dǎo)裂紋敏感性。
本發(fā)明的硅(Si)含量為O. 10 0.30%。起固溶強(qiáng)化和提高鋼抗張強(qiáng)度的作用。過(guò)高會(huì) 形成珠光體，對(duì)韌性不利。
本發(fā)明的鈦(Ti)含量為0.010 0.020%。加入一定的Ti，可細(xì)化晶粒，提高鋼的屈服 強(qiáng)度和韌性，還可以在高溫下與N結(jié)合，形成TiN質(zhì)點(diǎn)，有利于焊接時(shí)熱影響區(qū)的晶?？刂?，改善焊接熱影響區(qū)的韌性。
本發(fā)明的鋁(A1)含量為0.021 0.060%，起到脫氧作用，減少鋼中氧含量；形成A1N，
細(xì)化晶粒。
本發(fā)明的碳當(dāng)量(CE=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (N i +Cu) /15)為0.32 0. 40%。適當(dāng)?shù)奶籍?dāng)量 對(duì)熱煨彎管鋼至關(guān)重要，低的碳當(dāng)量可以保證鋼具有良好的焊接性能，有利于現(xiàn)場(chǎng)悍接，適 當(dāng)增加碳當(dāng)量可提高鋼的淬透性，確保鋼在淬火時(shí)具有較大的臨界直徑，在二次加熱后，鋼 從奧氏體狀態(tài)快速冷卻得到針狀鐵素體組織，從而保證彎管用鋼的強(qiáng)度。
試驗(yàn)表明，本發(fā)明鋼的鋼板橫向Rt。.^510MPa, R》570MPa， -20°CAK》170J， -10。CDWTT SA》85%，可以滿足石油天然氣管道工程X65級(jí)直縫埋弧焊熱煨彎管用高強(qiáng)度高韌性熱軋鋼 板的需求。
具體實(shí)施例方式
首先，采用鐵水深脫硫技術(shù)，使鐵水中的S《0.005X，在轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行頂?shù)讖?fù)合吹煉，出 鋼時(shí)進(jìn)行微合金化，鋼水在爐后進(jìn)行鋼包爐處理、真空(Si-Ca)處理，并進(jìn)行相關(guān)成分微調(diào)， 然后，將鋼水澆注成200 250,X950 2150mm斷面的板坯，將該板坯在熱連軋機(jī)上采用控 軋控冷工藝，軋制成熱軋鋼巻，最后板巻開(kāi)平橫切成所需長(zhǎng)度的鋼板。其實(shí)施例化學(xué)成分及 重量百分比、制造工藝條件、檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)下列表l、表2及表3。表1本發(fā)明鋼化學(xué)成分及重量百分比含量列表
實(shí) 施 例CMnSiTiNbVNiAlMoPS
10. 0411. 400. 100. 0050. 0200. 0200. 150. 0600. 0800. 0060. 0010
20. 0781. 500. 230. 0200. 0260.0350. 100. 0290. 1480.0150.0030
30.0961. 600. 300. 0300. 0300. 060. 250. 0410. 1200. 0120. 0015
40. 101. 550. 180. 0150. 0390. 0450. 200. 0560. 1340. 0170.0020
其余為Fe及不可避免的夾雜。
表2本發(fā)明鋼的工藝制度
實(shí) 施 例板坯加熱溫度 rc)初軋結(jié)束溫度 (°C)精軋終軋溫度 (°c)冷卻速度 。c/秒巻取溫度 (°C)矯直平整量 《0. 60%
112051020760155730. 60
212251090775206000. 50
312501100799256300.40
412801120829306500. 30
表2的工藝制度是在進(jìn)行了鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、鋼包爐處理、真空進(jìn)行Si-Ca
處理、澆注成板坯后而進(jìn)行的。
表3為本發(fā)明鋼經(jīng)橫向力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果
鋼板厚度/mm11.0013.0015.90
橫向 力學(xué) 性能Rw.5/MPa熱軋鋼板515535580
熱煨彎管用直縫管520530550
熱煨彎管外弧480500530
熱煨彎管內(nèi)弧455480495
R /MPa熱軋鋼板600630660
熱煨彎管用直縫管600620640
熱煨彎管外弧590600620
熱煨彎管內(nèi)弧580610630
-20°CAKV/J熱軋鋼板350293260
熱煨彎管用直縫管318280267
熱煨彎管外弧246235217
熱煨彎管內(nèi)弧278255246
-l(TCDWTT SA/%熱軋鋼板橫向10010097
熱煨彎管用直縫管10010095
權(quán)利要求
1、一種抗拉強(qiáng)度570MPa級(jí)熱煨彎管用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C0.04～0.10，Si0.10～0.30，Mn1.40～1.60，P≤0.018，S≤0.004，Ti0.005～0.030，Nb0.020～0.039，V0.02～0.06，Mo0.080～0.148，Ni0.10～0.25，Al0.021～0.060，其余為Fe及不可避免的夾雜。
2、 一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種抗拉強(qiáng)度570MPa級(jí)熱煨彎管用鋼的方法其步驟1) 進(jìn)行鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、鋼包爐處理、真空進(jìn)行Si-Ca處理、澆注成 板坯；2) 采用熱連軋機(jī)控軋控冷將板坯加熱至1205 1280°C;3) 進(jìn)行粗軋，粗軋結(jié)束溫度控制在1020 112(TC;4) 進(jìn)行精軋，終軋溫度控制在760 829'C;5) 采用層流冷卻，其冷卻速度控制在15 3(TC/秒；6) 進(jìn)行巻取，巻取溫度控制在573 650'C;7) 板巻開(kāi)平橫切成所需長(zhǎng)度的鋼板，橫切時(shí)矯直機(jī)的平整量《0.6%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適應(yīng)于石油天然氣管道工程X65級(jí)直縫埋弧焊熱煨彎管所需的抗拉強(qiáng)度≥570MPa和韌性-20℃A_KV≥170J的熱軋鋼板及生產(chǎn)方法。其解決現(xiàn)存在的直縫埋弧焊熱煨彎管特別是彎曲段強(qiáng)度達(dá)不到X65級(jí)的水平及韌性波動(dòng)的問(wèn)題。措施本發(fā)明鋼的化學(xué)成分及重量百分比為C0.04～0.10，Si0.10～0.30，Mn1.40～1.60，P≤0.018，S≤0.004，Ti0.005～0.030，Nb0.020～0.039，V0.02～0.06，Mo0.080～0.148，Ni0.10～0.25，Al0.021～0.060，其余為Fe及不可避免的夾雜；方法冶煉并鑄坯、采用熱控軋控冷粗軋結(jié)束溫度為1020～1120℃；精軋且終軋溫度為760～829℃；采用層流冷卻；卷取溫度為573～650℃；橫切且矯直機(jī)的平整量≤0.6％。
文檔編號(hào)C21C5/30GK101565796SQ200910062438
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者習(xí)天輝, 劉昌明, 孔君華, 徐進(jìn)橋, 董中波, 董漢雄, 琳 鄭, 斌 郭 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司