高韌性x80彎管用熱軋平板鋼及其生產方法
【專利摘要】一種高韌性X80彎管用熱軋平板鋼及其生產方法，屬于低碳微合金鋼【技術領域】。鋼板的成分按重量百分比計為：C：0.060-0.085％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.40-1.80％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.04-0.07％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.020％，Ni：0.15-0.50％，Cr：≤0.20％，Mo：≤0.50％，Al：0.010-0.040％，Ceq≤0.50％，Pcm≤0.23％，余量為Fe及不可避免的雜質。生產工藝包括：高爐鐵水→鐵水預脫硫→轉爐冶煉→LF+RH精煉→板坯連鑄→板坯加熱→4300軋機軋制→ACC快速冷卻→堆冷→取樣、檢驗→入庫、發(fā)運。優(yōu)點在于，通過上述工序所生產的高韌性X80熱煨彎管鋼，鋼板力學性能指標穩(wěn)定，塑性、韌性匹配較好，經高溫煨制彎曲成型及熱處理后依然保持優(yōu)異的強韌性。
【專利說明】高韌性X80彎管用熱軋平板鋼及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于低碳微合金鋼【技術領域】，特別是涉及一種高韌性X80彎管用熱軋平板鋼及其生產方法，適用于熱煨彎管油氣輸送管道。
【背景技術】
[0002]隨著管道建設向長輸送、大口徑、高強度方向發(fā)展，為滿足線路走向的設計要求，管道通常需要轉彎來改變方向。管道轉向采用的彈性敷設、彎頭或冷彎管由于在使用和制作工藝上受到一定的客觀條件限制，應用數量逐漸減少，而熱煨彎管憑著質量優(yōu)良、生產效率高、可調性和適用性強等特點，能較好地適應各類油氣管道的發(fā)展，具有良好的市場前
旦
-5^ O
[0003]熱煨彎管是管道的重要組成部分，是管道中承載較為苛刻的結構件之一。熱煨彎管是在工廠用熱煨彎管機經高溫煨制成型，熱煨彎管制造過程為采用中頻感應加熱將鋼管加熱到Ac3以上，使鋼管達到塑性狀態(tài)并使金相組織完全奧氏體化。在固定轉臂和后推力作用下，使加熱區(qū)繞固定中心旋轉從而彎制出所需曲率半徑的彎管。為了保證煨制后材料的力學性能，還需要邊加熱邊噴水冷卻，煨制后還需高溫回火，從材料熱處理的角度講熱煨過程也是調質處理的過程。影響彎管質量性能的因素很多，特別是用控軋控冷鋼板制造熱煨彎管，主要表現在母管性能和熱煨彎管工藝。母管化學成分設計、性能直接決定后續(xù)彎管的質量。制定合適的熱煨 工藝參數，保證再加熱對母管原有性能影響不明顯。
[0004]隨著我國石油天然氣管道建設的長足進步，對高等級熱煨彎管要求不斷提升，如西氣東輸三線使用的X80熱煨彎管口徑大、壁厚較厚，管道項目部對鋼板內部質量及強韌性要求異常嚴苛，這也無形中促進上游鋼鐵企業(yè)的技術創(chuàng)新。根據相關資料顯示，目前能生產的X80熱煨彎管鋼不僅生產成本高，韌性不足，而且一般以薄規(guī)格為主，大壁厚、大口徑鋼管僅處于試制階段，無法形成商業(yè)化生產。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高韌性X80彎管用熱軋平板鋼及其生產方法，通過合理的成分設計及軋制工藝，使用300、400_連鑄坯生產X80彎管用熱軋平板，產品厚度覆蓋15~33mm，管徑最大至1219mm，不僅產品綜合性能足要求，具有優(yōu)良的低溫韌性，而且經高溫煨制彎曲成型及熱處理后依然保持優(yōu)異的強韌性。本發(fā)明生產的鋼板應用于中亞、西氣東輸三線等工程中，滿足了國家重大油氣管道需求。
[0006]本發(fā)明的鋼板的成分(按重量百分比計)為:
[0007]C:0.060-0.085 %, Si:0.10-0.35 %, Mn:1.40-1.80 %, P ^ 0.015 %, S:(0.003 %, Nb:0.04-0.07 %, V: ^ 0.06 %, Ti:0.010-0.020 %, Ni:0.15-0.50 %, Cr:(0.20%, Mo:≤0.50%, Al:0.010-0.040%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0008]本發(fā)明所述的高韌性X80彎管用熱軋平板碳當量CEnw:0.43-0.50 %，CEpcm:
0.18-0.23%，其中 CEnff = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Cu+Ni)/15, CEpcm = C+ (Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
[0009]本發(fā)明成分設計基于以下認識:
[0010]C是保證鋼板淬透性的重要非合金元素，也是決定碳當量的重要因素，對鋼的強度、韌性、塑性及焊接性均有較大影響。碳含量過高，影響鋼板焊接性能。本發(fā)明的高韌性X80熱煨彎管鋼的碳含量宜在0.060-0.085%之間。
[0011]Si是有效的脫氧元素，還可以起到強化作用，但Si含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，因此設定其范圍是0.15% -0.35%。
[0012]Mn是鋼中重要的固溶強化元素，可降低相變溫度，細化組織亞結構，在強化鋼板的同時改善韌性；同時，可提高淬透性。若錳含量過高，對焊接及韌性不利。
[0013]P、S為有害雜質元素，本發(fā)明采用純凈鋼生產技術，盡量減少磷、硫元素對韌性有不利影響。[0014]Nb、Ti即是固溶強化元素，又是碳氮化物形成元素，在鋼坯加熱及軋制過程中，釘扎奧氏體晶界并阻止奧氏體晶粒過度長大，但其含量過高會影響韌性和焊接性。
[0015]Cr可以有效增加鋼的淬透性，改善力學性能，但含量過高對材料焊接性有不利影響，可根據厚度不同適當添加。
[0016]Mo可降低相變溫度，提高鋼的淬透性，促進針狀鐵素體轉變。為獲得高密度位錯的針狀鐵素體且鋼管熱處理后仍保持良好的強韌性，一般熱煨彎管對Mo含量有不低于
0.15%的下限要求。
[0017]N1、Cu起固溶強化作用,還能改善耐蝕性，Ni同時還能改善鋼的低溫韌性。
[0018]N的存在會惡化母材和焊接熱影響區(qū)的韌性，其含量不超過0.006%為宜。
[0019]Al是脫氧元素，但Al含量過高會使鋼中的夾雜物增加，因此，Al的含量控制在
0.010% -0.040%為宜。
[0020]本發(fā)明的鋼板的生產包括:高爐鐵水一鐵水預脫硫一轉爐冶煉一LF+RH精煉一板還連鑄一板還加熱一4300軋機軋制一ACC快速冷卻一堆冷一取樣、檢驗一入庫、發(fā)運。
[0021]在板坯澆鑄+控制軋制控制冷卻工藝過程中控制參數為:
[0022](I)將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成300、400mm厚連鑄坯；
[0023](2)通過步進梁式加熱爐將鋼坯加熱至設定溫度1170~1210°C，加熱時間280-450min，保證鋼坯充分奧氏體化；
[0024](3)鋼坯出爐后進入4300_軋機軋制，軋制時采用再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)兩階段軋制，控溫厚度為成品厚度的3-4倍，粗軋階段與精軋階段參數如下:
[0025]粗軋階段:開軋溫度:1000-1100 °C，軋制速度:1.0-4.0m/s,軋制力矩:2800-3200kNm ；
[0026]精軋階段:開軋溫度:800-850°C，終軋溫度:770-830°C，軋制速度:2.0-4.0m/s。
[0027](4)軋后鋼板進入ACC層流冷卻，開始冷卻溫度控制在770-810°C，終冷溫度控制在400-550°C，冷卻速率控制在20-35°C /s ；
[0028](5)鋼板冷卻后堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。
[0029]通過上述工序所生產的高韌性X80熱煨彎管鋼，鋼板力學性能指標穩(wěn)定，塑性、韌性匹配較好，經高溫煨制彎曲成型及熱處理后依然保持優(yōu)異的強韌性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0030]圖1為高韌性X80彎管鋼板典型金相組織。
【具體實施方式】
[0031]根據本發(fā)明提供的成分設計及生產方法，在100噸轉爐上冶煉300、400mm連鑄坯，在4300mm寬厚板軋機軋制鋼板，其化學成分見表1，軋制工藝參數見表2，熱軋鋼板性能情況見表3，熱煨后彎管性能見表4。
[0032]表1高韌性X80彎管鋼板化學成分Wt %
[0033]
【權利要求】
1.一種高韌性X80彎管用熱軋平板鋼，其特征在于，鋼的成分按重量百分比計為:C:0.060-0.085%, Si:0.10-0.35%, Mn:1.40-1.80%, P^0.015%, S 0.003%, Nb:0.04-0.07 %, V: ^ 0.06 %, Ti:0.010-0.020 %, Ni:0.15-0.50 %, Cr: ^ 0.20 %, Mo:(0.50%, Al:0.010-0.040%，余量為Fe及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的X80彎管用熱軋平板鋼，還要求控制碳當量CEnw:0.43-0.50%, CEpcm:0.18-0.23%，其中 CEnff = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Cu+Ni)/15, CEpcm =C+ (Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
3.—種權利要求1所述或2所述X80彎管用熱軋平板鋼的生產方法，工藝包括:高爐鐵水一鐵水預脫硫一轉爐冶煉一LF+RH精煉一板坯連鑄一板坯加熱一4300軋機軋制一ACC快速冷卻一堆冷一取樣、檢驗一入庫、發(fā)運；其特征在于，在板坯澆鑄+控制軋制控制冷卻工藝過程中控制參數為: (1)將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成300、400mm厚連鑄坯； (2)通過步進梁式加熱爐將鋼坯加熱至設定溫度1170~1210°C，加熱時間280-450min，保證鋼坯充分奧氏體化； (3)鋼坯出爐后進入4300mm軋機軋制，軋制時采用再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)兩階段軋制，控溫厚度為成品厚度的3-4倍，粗軋階段與精軋階段參數如下: 粗軋階段:開軋溫度:1000-1100 °C,軋制速度:1.0-4.0m/s,軋制力矩:2800-3200kNm ； 精軋階段:開軋溫 度:800-85(TC，終軋溫度:770-830°C，軋制速度:2.0-4.0m/s ； (4)軋后鋼板進入ACC層流冷卻，開始冷卻溫度控制在770-810°C，終冷溫度控制在400-550°C，冷卻速率控制在20-35°C /s ； (5)鋼板冷卻后堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。
【文檔編號】C22C38/14GK103981460SQ201410239039
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】諶鐵強, 張國棟, 王東柱, 萬瀟, 白學軍, 周德光, 劉海龍, 劉印良, 閆智平, 趙久梁, 李少坡, 查春和, 周希楠, 白松蓮 申請人:秦皇島首秦金屬材料有限公司, 首鋼總公司