專利名稱：一種高強(qiáng)度管件鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微合金管件鋼及其生產(chǎn)方法，特別是涉及一種具有良好焊接性能
的高強(qiáng)韌性和良好的調(diào)質(zhì)性能的高強(qiáng)度管件鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度管件鋼是一種高技術(shù)含量、高附加值的新鋼種，要求它除了具有較高的屈 服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度外，還有良好的延展性能、冷彎性能、焊接性能和低溫抗沖擊性能，主要應(yīng) 用在天然氣與石油輸送行業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中，高強(qiáng)度管件鋼通過工件調(diào)質(zhì)處理后，可應(yīng)用于 更為復(fù)雜的服役環(huán)境中，并可減少鋼材的使用量，提高鋼材使用壽命，增加使用安全系數(shù)， 節(jié)約資源，故被世界冶金行業(yè)譽(yù)為21世紀(jì)綠色環(huán)保鋼種。但是能生產(chǎn)完全符合以上要求的 鋼的已有技術(shù)并不成熟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中不足，提供一種屈服強(qiáng)度^ 560Mpa，抗拉強(qiáng)度 > 625Mpa，板厚二分之一處低溫沖擊韌性-3(TC， Akv > 120J，具有強(qiáng)度高、韌性好、優(yōu)良的 低溫韌性、優(yōu)秀的加工性能及優(yōu)良的焊接性能的高強(qiáng)度管件鋼及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 高強(qiáng)度管件鋼的組成，包括合金元素、鐵余量和不可避免的雜質(zhì)。包括合金元素 在內(nèi)的組成質(zhì)量百分比為碳=0. 08 0. 10，硅=0. 20 0. 30，錳=1. 50 1. 60，磷 《0. 015，硫《0. 003，鈦=0. 015 0. 02，鋁=0. 02 0. 05，鎳=0. 30 0. 40，其特征在 于合金元素的質(zhì)量百分比中加入銅=0. 12 0. 2，而且鈮=0. 035 0. 45，鉻=0. 15 0. 20，鉬=0. 24 0. 28，釩=0. 045 0. 055。 根據(jù)上述高強(qiáng)度管件鋼的生產(chǎn)方法工藝流程包括原料準(zhǔn)備至、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精 煉、VD真空脫氣、連鑄、加熱爐加熱、粗軋、精軋、ACC控冷、成品入庫。 所述轉(zhuǎn)爐冶煉的工藝方法冶煉出鋼溫度為1600 162(TC，采用擋渣塞裝置，爐 后加入特殊物質(zhì)進(jìn)行渣處理，喂入Al線調(diào)整鋼水性能。 所述LF精煉的工藝方法精煉溫度為1500 1650°C ;加入合成渣和鋁屑進(jìn)行脫 氧、硫；精煉步驟化渣_升溫_脫氧、硫，化學(xué)成分微調(diào)，精煉時(shí)間^ 35分鐘，全程吹氬攪 拌，精煉渣堿度Ca0/Si02《(4. 5 6. 0)。 所述VD真空脫氣的工藝方法在0. 5tor的工作真空度條件下，保持真空時(shí)間15 分鐘以上；對(duì)鋼水進(jìn)行脫氮、氫、氧處理，出站鋼水中氮含量《45PPm，氫含量《2. 0PPm，氧 含量《30PPm。 所述加熱爐加熱的工藝方法加熱溫度在1190 125(TC之間，220mm厚度板坯要 求加熱時(shí)間^ 3小時(shí)30分鐘，均熱時(shí)間^ 30分鐘，260mm厚度板坯要求加熱時(shí)間^ 4小時(shí)， 均熱時(shí)間^ 40分鐘，300mm厚度板坯要求加熱時(shí)間^ 4小時(shí)30分鐘，均熱時(shí)間^ 50分鐘。
所述ACC控冷的工藝方法分階段冷卻，采用不同的冷卻速度，終冷溫度=450 550°C。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在不改變現(xiàn)有的生產(chǎn)條件的前提下，通過 優(yōu)化合金成分設(shè)計(jì)方案，采用控軋控冷技術(shù)，能生產(chǎn)出具有良好焊接性能的高強(qiáng)韌性和良 好的調(diào)質(zhì)性能的高強(qiáng)度管件鋼；同時(shí)，本發(fā)明的生產(chǎn)方法簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低了生產(chǎn)成 本，節(jié)約了能源，減少了環(huán)境污染。


圖1為本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程圖。 圖中1-原料準(zhǔn)備，2-轉(zhuǎn)爐冶煉，3-LF精煉，4-VD真空脫氣，5_連鑄，6_加熱爐加 熱，7-粗軋，8-精軋，9-ACC控冷，10-成品入庫。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 以生產(chǎn)牌號(hào)為X80G高強(qiáng)度石油天然氣輸送管道三通、彎管用高強(qiáng)度管件鋼為例。
本發(fā)明包括合金元素、鐵余量和不可避免的雜質(zhì)，合金元素的化學(xué)成分重量百分 比為碳=0. 08 0. 10，硅=0. 20 0. 30，錳=1. 50 1. 60，磷《0. 015，硫《0. 003，鈮 =0. 35 0. 45，鈦=0. 015 0. 02，鋁=0. 02 0. 05，鎳=0. 30 0. 40，鉻=0. 15 0. 20，鉬=0. 24 0. 28，釩=0. 045 0. 055，銅=0. 12 0. 20。
參照附圖 所述原料準(zhǔn)備(1)的工藝方法常規(guī)操作。 所述轉(zhuǎn)爐冶煉(2)的工藝方法轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加入鐵水及廢鋼，鐵水與廢鋼 配比為(85% 95% )/(5% 15% );然后加入硅錳合金Si > 17. 0%、 Mn > 65. 0 %、 S《0. 04%、 P《0. 25%、 C《1. 8%，鐵余量；中碳錳鐵合金Si《1. 5%、 Mn > 78. 0%、 S《0. 03%、 P《0. 20%、 C《1. 5%，鐵余量；低碳鉻鐵合金Cr > 52. 0%、 C《0. 50%、 Si《3.0%、 P《0.06%、 S《0. 05%，鐵余量；鈮鐵合金Nb > 63.0%、 Al《3.0%、 Si《3. 0%、C《0. 20%、P《0. 20%、S《0. 10%、鐵余量；鉬鐵55. 0%《Mo《65. 0%、 Si《1. 5%、S《0. 10%、P《0. 05%、C《0. 10%、Cu《0. 50%、Sb《0. 05%、Sn《0. 06%，
鐵余量；鎳板鎳99.9% 100%，雜質(zhì)余量；銅板銅95.0% 100%，雜質(zhì)余量；釩鐵
V > 50. 0%、C《0. 75%、Si《2. 5%、P《0. 10%、S《0. 05%、A1《0. 8%、Mn《0. 50%; 硅鋁鋇Si > 35. 00%、 Al > 12. 00%、 Ba > 18. 00%、 (Al+Ba) > 30. 00%、 P《0. 05%、 S《0. 10 % ;硅f丐鋇Si > 50. 0 % 、 Ba > 13. 5 % 、 Ca > 12. 5 % 、 (Ba+Ca) > 28. 0 % 、 P《0. 10% 、S《0. 15%，鋁鐵A1 > 70. 0%，鐵余量。冶煉出鋼溫度為1600 1620。C，采 用擋渣塞裝置，爐后加入CaO-AL203材料進(jìn)行渣處理，喂入Al線350 450m調(diào)整鋼水性能。
所述LF爐精煉(3)的工藝方法精煉溫度為1500 1650°C ;加入合成渣和鋁屑 進(jìn)行脫氧、硫。精煉步驟化渣-升溫-脫氧、硫，化學(xué)成分微調(diào)，精煉時(shí)間> 35分鐘，全程 吹氬攪拌，精煉渣堿度CaO/Si02《(4. 5 6. 0);對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行微調(diào)，使其達(dá)到鋼的內(nèi)控 要求。 所述VD爐真空脫氣(4)的工藝方法在0. 5tor的真空下，保持真空時(shí)間15分鐘 以上；對(duì)鋼水進(jìn)行脫氮、氫、氧處理，使出站鋼水氮含量《45PPm，氫含量《2. 0PPm，氧含量《30PPm，大幅度提高鋼水純凈度。 所述連鑄(5)的工藝方法采用全程保護(hù)澆注，在1520 154(TC進(jìn)行連鑄。
所述加熱爐加熱(6)的工藝方法加熱溫度在1190 125(TC之間，220mm厚度板 坯要求加熱時(shí)間^ 3小時(shí)30分鐘，均熱時(shí)間^ 30分鐘，260mm厚度板坯要求加熱時(shí)間^ 4 小時(shí)，均熱時(shí)間^ 40分鐘，300mm厚度板坯要求加熱時(shí)間^ 4小時(shí)30分鐘，均熱時(shí)間^ 50 分鐘。 所述粗軋(7)的工藝方法開軋溫度^ IOO(TC ，保證有連續(xù)2道次壓下率^ 15% 。
所述精軋(8)的工藝方法每道次壓下率^ 10%，精軋終軋溫度800 850°C。
所述ACC控冷(9)的工藝方法分階段冷卻，采用不同的冷卻速度，終冷溫度= 450 550°C。 所述成品入庫(10)的工藝方法常規(guī)操作。
實(shí)施例1 : 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加入鐵水及廢鋼，鐵水與廢鋼配比為(85% 95% )/(5% 15% )。然后加入硅錳合金Si > 17. 0%、Mn》65. 0%、S《0. 04%、P《0. 25%、C《1. 8%， 鐵余量；中碳錳鐵合金Si《1. 5%、Mn > 78. 0%、S《0. 03%、P《0. 20%、C《1. 5%，鐵 余量；低碳鉻鐵合金Cr > 52. 0%、C《0. 50%、Si《3. 0%、P《0. 06%、S《0. 05%，鐵余 量；鈮鐵合金Nb > 63. 0%、A1《3. 0%、Si《3. 0%、C《0. 20%、P《0. 20%、S《0. 10%、 鐵余量；鉬鐵55. 0%《Mo《65. 0%、 Si《1. 5%、 S《0. 10%、 P《0. 05%、 C《0. 10%、 Cu《0. 50%、 Sb《0. 05%、 Sn《0. 06%，鐵余量；鎳板鎳99. 9% 100%，雜質(zhì)余量；銅 板鎳95. 0% 100%，雜質(zhì)余量；釩鐵V > 50. 0%、C《0. 75%、 Si《2. 5%、P《0. 10%、 S《0. 05%、Al《0.8%、Mn《0. 50X;硅鋁鋇Si > 35. 00%、A1 > 12. 00%、Ba> 18. 00%、 (Al+Ba) > 30. 00%、 P《0. 05%、 S《0. 10% ;硅f丐鋇Si > 50. 0%、 Ba > 13. 5%、 Ca > 12. 5%、 (Ba+Ca) > 28. 0%、 P《0. 10%、 S《0. 15%，鋁鐵Al > 70. 0%，鐵余量。然后 經(jīng)過LF爐精煉，精煉溫度1500 1650°C ;成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉時(shí)間> 35分鐘，全程 吹氬攪拌，精煉渣堿度CaO/Si02 = 4. 0 ;對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行微調(diào)，使其達(dá)到鋼的內(nèi)控要求；VD 爐真空脫氣處理在0. 5tor的真空下，保持真空時(shí)間20 25分鐘之間，使出站鋼水氫含量 《1. 5PPm ;在1520 1540。C進(jìn)行連鑄，鑄成260mmX 2100mm、260mmX 2280mm板還。
加熱爐加熱溫度在1190 125(TC之間；初軋開軋溫度^ 100(TC，有連續(xù)3道次壓 下率> 15% ;精軋每道次壓下率^ 11X，精軋終軋溫度800 82(TC。 ACC冷卻速度8 l(TC /S，終冷溫度500 550°C 。 采用實(shí)施例1的工藝方法生產(chǎn)的高強(qiáng)度管件鋼X80G，具有細(xì)小均勻貝氏體內(nèi)部金 相組織，晶粒度控制在IO級(jí)以上，組織晶粒度差異控制在1.5級(jí)以內(nèi)，力學(xué)性能均勻，力學(xué) 性能達(dá)到如下指標(biāo)有屈服強(qiáng)度580Mpa，抗拉強(qiáng)度700Mpa，低溫沖擊韌性_30°C ， Akvl60J的 性能。 實(shí)施例2 : 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加入鐵水及廢鋼，鐵水與廢鋼配比為(85% 95% )/(5% 15%);然后加入硅錳合金Si > 17.0%、Mn>65.0%、S《0.04%、P《0.25%、C《1.8%， 鐵余量；中碳錳鐵合金Si《1.5%、Mn>78. 0%、S《0. 03%、P《0. 20%、C《1. 5%，鐵余 量;低碳鉻鐵合金Cr > 52. 0%、C《0. 50%、Si《3. 0%、P《0. 06%、S《0. 05%，鐵余量;鈮鐵合金Nb > 63. 0%、A1《3. 0%、Si《3. 0%、C《0. 20%、P《0. 20%、S《0. 10%、鐵 余量；鉬鐵55. 0%《Mo《65. 0%、Si《1. 5%、S《0. 10%、P《0. 05%、C《0. 10%、 Cu《0. 50%、 Sb《0. 05%、 Sn《0. 06%，鐵余量；鎳板鎳99. 9% 100%，雜質(zhì)余量；銅 板鎳95. 0% 100%，雜質(zhì)余量；釩鐵V > 50. 0%、C《0. 75%、 Si《2. 5%、P《0. 10%、 S《0. 05%、A1《0. 8%、Mn《0. 50%;硅鋁鋇Si >35. 00%、A1 > 12. 00%、Ba> 18. 00%、 (Al+Ba) > 30. 00%、 P《0. 05%、 S《0. 10% ;硅f丐鋇Si > 50. 0%、 Ba > 13. 5%、 Ca > 12. 5 % 、 (Ba+Ca) > 28. 0 % 、 P《0. 10 % 、 S《0. 15 % ，鋁鐵Al > 70. 0 % ，鐵余量。然后 經(jīng)過LF爐精煉，精煉溫度1500 1650°C ;成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉時(shí)間> 35分鐘，全程 吹氬攪拌，精煉渣堿度Ca0/Si02 = 5. 0 ;對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行微調(diào)，使其達(dá)到鋼的內(nèi)控要求；VD 爐真空脫氣處理在0. 5tor的真空下，保持真空時(shí)間15 22分鐘之間，使出站鋼水氫含量 《2. 0PPm ;在1520 1540。C進(jìn)行連鑄，鑄成260mmX 2lOOmm、260mmX 2280mm板還。
加熱爐加熱溫度在1190 125(TC之間；初軋開軋溫度^ 100(TC，有連續(xù)2道次壓 下率> 15% ;精軋每道次壓下率^ 10%，精軋終軋溫度820 840°C。 ACC冷卻速度10 15°C /S，終冷溫度450 500°C 。 采用實(shí)施例2的工藝方法生產(chǎn)的高強(qiáng)度管件鋼X80G，具有細(xì)小均勻貝氏體內(nèi)部金 相組織，晶粒度控制在IO級(jí)以上，組織晶粒度差異控制在1.5級(jí)以內(nèi)，力學(xué)性能均勻，力學(xué) 性能達(dá)到如下指標(biāo)有屈服強(qiáng)度580Mpa，抗拉強(qiáng)度680Mpa，低溫沖擊韌性_30°C ， Akvl40J的 性能。 用上述方法生產(chǎn)的高強(qiáng)度石油天然氣管道用高強(qiáng)度管件鋼，具有強(qiáng)度高、韌性好、 優(yōu)良的低溫韌性、優(yōu)秀的加工性能及優(yōu)良的焊接性能，能夠滿足石油天然氣行業(yè)要求，生產(chǎn) 出的彎管與三通管性能優(yōu)良。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度管件鋼，包括合金元素的組成質(zhì)量百分比為碳＝0.08～0.10，硅＝0.20～0.30，錳＝1.50～1.60，磷≤0.015，硫≤0.003，鈦＝0.015～0.02，鋁＝0.02～0.05，鎳＝0.30～0.40，其特征在于合金元素的質(zhì)量百分比中加入銅＝0.12～0.2，而且鈮＝0.035～0.45，鉻＝0.15～0.20，鉬＝0.24～0.28，釩＝0.045～0.055。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高強(qiáng)度管件鋼的生產(chǎn)方法，工藝流程包括原料準(zhǔn)備(1)、 轉(zhuǎn)爐冶煉(2) 、LF精煉(3) 、VD真空脫氣(4)、連鑄(5)、加熱爐加熱(6)、粗軋(7)、精軋(8)、 ACC控冷(9)、成品入庫(IO)，其特征在于轉(zhuǎn)爐冶煉(2)的出鋼溫度為1600 162(TC，爐后進(jìn)行渣處理，喂入Al線調(diào)整鋼水性能；LF精煉(3)的精煉溫度為1500 165CTC ;加入合成渣和鋁屑進(jìn)行脫氧、硫，精煉步驟 為化渣_升溫_脫氧、硫，化學(xué)成分微調(diào)，精煉時(shí)間^ 35分鐘，全程吹氬攪拌；VD真空脫氣(4)系在O. 5tor的工作真空度條件下，保持真空時(shí)間15分鐘以上，對(duì)鋼水 進(jìn)行脫氮、氫、氧處理；加熱爐加熱(6)溫度在1190 125(TC之間;ACC控冷(9)系分階段冷卻，采用不同的冷卻速度，終冷溫度=450 550°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度管件鋼及其生產(chǎn)方法。高強(qiáng)度鋼的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為碳＝0.08～0.10，硅＝0.20～0.30，錳＝1.50～1.60，磷≤0.015，硫≤0.003，鈮＝0.35～0.45，鈦＝0.015～0.02，鋁＝0.02～0.05，鎳＝0.30～0.40，鉻＝0.15～0.20，鉬＝0.24～0.28，釩＝0.045～0.055，銅＝0.12～0.20。生產(chǎn)工藝流程為原料準(zhǔn)備(1)、轉(zhuǎn)爐冶煉(2)、LF精煉(3)、VD真空脫氣(4)、連鑄(5)、加熱爐加熱(6)、粗軋(7)、精軋(8)、ACC控冷(9)和成品入庫(10)。本發(fā)明在不改變現(xiàn)有生產(chǎn)條件的前提下，通過優(yōu)化合金成分設(shè)計(jì)方案，采用控軋控冷技術(shù)，簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了能源，減少了環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C22C38/58GK101760703SQ20091022665
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者夏政海, 曹志強(qiáng), 熊祥江, 羅登, 陳奇明 申請(qǐng)人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司