采用噴射和層流冷卻聯(lián)動生產(chǎn)高強韌性管線鋼的方法
【專利摘要】一種采用噴射和層流冷卻聯(lián)動生產(chǎn)高強韌性管線鋼的方法，屬于中厚板生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。根據(jù)鋼板的化學(xué)成分測定鋼板過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線CCT曲線鋼板化學(xué)成分為：C：0.045～0.075;Si:0.1～0.3;Mn：1.55～1.85;Nb:0.045～0.085；Mo:0.1～0.2；Ni:0.1～0.3；Ti:0.01～0.02，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)點在于，解決了噴射式冷卻生產(chǎn)X80級別以上管線鋼鋼板韌性偏低、層流冷卻生產(chǎn)X80級別以上管線鋼鋼板強度偏低的問題，達到生產(chǎn)高強韌性管線鋼。
【專利說明】采用噴射和層流冷卻聯(lián)動生產(chǎn)高強韌性管線鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于中厚板生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種采用噴射和層流冷卻聯(lián)動生產(chǎn)高強韌性管線鋼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高水平中厚板軋機后普遍配備了噴射冷卻設(shè)備和層流冷卻設(shè)備，噴射式冷卻設(shè)備冷卻冷能力較強，20mm的鋼板冷卻速度能夠達到40°C /s，層流冷卻設(shè)備針對20mm鋼板冷速能夠達到20°C /s。首秦超快冷冷卻系統(tǒng)(UFC)和層流冷卻西馬克設(shè)計ACC加速冷卻系統(tǒng)是目前噴射式冷卻和層流冷卻系統(tǒng)的代表，UFC冷卻設(shè)備具備冷卻能力強、冷卻均勻性好的特點，能夠較好的保證鋼板強度性能及鋼板板型，ACC冷卻設(shè)備冷卻鋼板冷卻能力適中，具備鋼板厚度方向組織均勻的特點，能夠較好的保證鋼板的韌性，這兩種冷卻設(shè)備均目前被國內(nèi)中厚板企業(yè)普遍使用。高強度管線鋼(X80級別以上)對強度和韌性要求均較高，以西三線X80為例，鋼板屈服強度標準520MPa，抗拉強度標準625MPa，-20度沖擊功標準220J, -15度落錘標準85，較高的性能要求對鋼板的冷卻工藝要求嚴格，如使用單獨的噴射冷卻模式雖然能夠保證鋼板強度，但沖擊功及落錘性能損失較大，不能滿足標準要求，單獨的ACC層流冷卻系統(tǒng)雖然韌性較好，但冷卻能力弱且冷卻后表面溫度不均勻，強度偏低且板型情況較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種采用噴射和層流冷卻聯(lián)動生產(chǎn)高強韌性管線鋼的方法，解決了噴射式冷卻生產(chǎn)X80級別以上管線鋼鋼板韌性偏低、層流冷卻生產(chǎn)X80級別以上管線鋼鋼板強度偏低的問題，達到生產(chǎn)高強韌性管線鋼。
[0004]本發(fā)明通過優(yōu)化整合UFC和ACC集管組數(shù)，設(shè)計了噴射式冷卻和層流冷卻的聯(lián)動冷卻方案，并應(yīng)用于19~25_高強度管線鋼生產(chǎn)，達到了兼顧鋼板的強度及韌性，同時改善鋼板板型的目的。
[0005]本發(fā)明基于首秦超快速冷卻系統(tǒng)(Ultra fast cooling, UFC)和層流冷卻系統(tǒng)(Accelerated control cooling,ACC),UFC冷卻系統(tǒng)長度7m,共有9組集管，米用噴射式冷卻，其供水壓力達到0.5~0.8Mpa，ACC層流裝置長24米，共計15組集管。鋼板軋制完成后，以較高的溫度進入UFC冷卻，高溫段采用超快冷可抑制相變過程鐵素體的尺寸長大，細化先共析鐵素體，在鋼板發(fā)生部分鐵素體轉(zhuǎn)變時結(jié)束UFC冷卻以一定的溫度進入ACC系統(tǒng)冷卻，剩余奧氏體在ACC的作用下繼續(xù)完成鐵素體和貝氏體的轉(zhuǎn)變，采用ACC冷卻時冷速不大，可避免形成過冷的貝氏體組織。通過采用UFC和ACC聯(lián)動方式的冷卻，可匹配鋼板組織形態(tài)，生產(chǎn)高強韌性鋼板。
[0006]軋機、UFC 、ACC設(shè)備布置如圖1所示，鋼板經(jīng)軋機軋制完成后進入UFC系統(tǒng)冷卻，然后進入ACC系統(tǒng)冷卻，在UFC前、UFC與ACC之間、ACC之后均有高溫計用于檢測鋼板冷卻過程中主要溫度參數(shù)，UFC及ACC冷卻集管要連續(xù)布置。[0007]工藝及控制的技術(shù)參數(shù)步驟如下:
[0008]根據(jù)鋼板的化學(xué)成分測定鋼板過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(CCT曲線)，如圖2為某規(guī)格X80管線鋼CCT曲線，鋼板化學(xué)成分如下:
[0009]C:0.045 ~0.075;S1:0.1 ~0.3;Mn:1.55 ~1.85;Nb:0.045 ~0.085 ；Mo:0.1 ~
0.2 ；N1:0.1~0.3 ；T1:0.01~0.02，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0010]I)通過CCT曲線得到鋼板在不同冷速下鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，鋼板進入UFC的溫度范圍760~820°C，在聯(lián)動冷卻模式下通常要求19~25mm鋼板在UFC冷卻階段冷卻速度為20~40°C /s，由圖可知當鋼板的冷卻速度20°C /s時，X80管線鋼鐵素體溫度轉(zhuǎn)變區(qū)間通常為550-700°C，可知鋼板出UFC的溫度范圍為550_700°C。
[0011]2)通過CCT曲線可知鋼板的貝氏體溫度轉(zhuǎn)變區(qū)間，在聯(lián)動冷卻模式下要求19~25mm鋼板在ACC冷卻階段冷卻速度10~20°C /s,由圖可知X80管線鋼貝氏體溫度轉(zhuǎn)變區(qū)間在550°C以下，實際控制要求終冷溫度400-550°C。
[0012]3)根據(jù)鋼板在UFC冷卻階段及ACC冷卻階段冷速及終冷溫度的要求設(shè)計冷卻規(guī)程:在UFC冷卻階段通過設(shè)計集管流量、輥道速度、集管組數(shù)控制鋼板在UFC階段的終冷溫度及冷速，集管流量調(diào)節(jié)范圍150~270m3/h，水比調(diào)節(jié)范圍1.0~2.0輥道速度調(diào)節(jié)范圍
0.5~1.5m/s，集管組數(shù)調(diào)節(jié)范圍5~9組；在ACC冷卻階段通過設(shè)計集管流量、輥道速度、集管組數(shù)控制鋼板在ACC階段的終冷溫度及冷速，集管流量調(diào)節(jié)范圍200-500L/m2*min，水比調(diào)節(jié)范圍1.2~3.0，輥道速度調(diào)節(jié)范圍0.5-1.5m/s，集管組數(shù)調(diào)節(jié)范圍1_5組。
[0013]目前UFC+ACC聯(lián)動冷卻模式可覆蓋厚度范圍19~25mmX80級別以上高強度管線鋼，鋼板力學(xué)性能穩(wěn)定，板型良好，大幅提高了鋼板產(chǎn)品質(zhì)量，提高了客戶滿意度與產(chǎn)品競爭力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為聯(lián)動冷卻模式示意圖。其中，軋機1、超快冷冷卻系統(tǒng)(UFC) 2、層流冷卻系統(tǒng)(ACC) 3、超快冷入口測溫計4、UFC出口測溫計5、ACC出口測溫計6、鋼板7。
[0015]圖2為X80CCT曲線(900°C奧氏體化，變形率30%)
[0016]圖3為鋼板CCT曲線(19.1mm X80管線鋼)
[0017]圖4為鋼板CCT曲線(25mm X80管線鋼)，(900°C奧氏體化，變形率30%)。
【具體實施方式】
[0018]實例I:19.1mm X80 管線鋼
[0019]I)鋼板CCT曲線(見圖3)
[0020]圖3 中的冷速分別為 0.05,0.1,0.2,0.5、1、2、5、10、20 和 30°C /s
[0021]2)根據(jù)CCT曲線，冷速在30°C /s時貝氏體相變開始溫度為550°C，確定UFC冷卻終冷溫度目標600°C，冷速30°C /s，ACC階段終冷溫度450-500，冷速18°C /s。
[0022]具體工藝參數(shù)如下:
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種采用噴射和層流冷卻聯(lián)動生產(chǎn)高強韌性管線鋼的方法，所述的管線鋼化學(xué)成分為:C:0.045 ~0.075;S1:0.1 ~0.3;Mn:1.55 ~1.85;Nb:0.045 ~0.085 ；Mo:0.1 ~0.2 ;N1: 0.1~0.3 ;T1:0.01~0.02，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其特征在于，工藝及控制的技術(shù)參數(shù)步驟如下: 1)通過CCT曲線得到鋼板在不同冷速下鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，鋼板進入UFC的溫度范圍760~820°C，在聯(lián)動冷卻模式下通常要求19~25mm鋼板在UFC冷卻階段冷卻速度為20~40°C /s，X80管線鋼鐵素體溫度轉(zhuǎn)變區(qū)間為550-700°C，鋼板出UFC的溫度范圍為550-700 0C ； 2)通過CCT曲線可知鋼板的貝氏體溫度轉(zhuǎn)變區(qū)間，在聯(lián)動冷卻模式下要求19~25mm鋼板在ACC冷卻階段冷卻速度10~20°C /s，X80管線鋼貝氏體溫度轉(zhuǎn)變區(qū)間在550°C以下，實際控制要求終冷溫度400-550°C ； 3)在UFC冷卻階段通過設(shè)計集管流量、輥道速度、集管組數(shù)控制鋼板在UFC階段的終冷溫度及冷速，集管流量調(diào)節(jié)范圍150~270m3/h，水比調(diào)節(jié)范圍1.0~2.0輥道速度調(diào)節(jié)范圍0.5~1.5m/s,集管組數(shù)調(diào)節(jié)范圍5~9組；在ACC冷卻階段通過設(shè)計集管流量、棍道速度、集管組數(shù)控制鋼板在ACC階段的終冷溫度及冷速，集管流量調(diào)節(jié)范圍200-500L/m2*min，水比調(diào)節(jié)范圍1.2~3.0，輥道速度調(diào)節(jié)范圍0.5-1.5m/s，集管組數(shù)調(diào)節(jié)范圍1_5組。
【文檔編號】C22C38/14GK103740925SQ201310730844
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】李群, 王志勇, 田鵬 申請人:秦皇島首秦金屬材料有限公司, 首鋼總公司