高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法
【專利摘要】本申請公開了一種高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，依次包括步驟：(1)、控制軋制，板坯加熱溫度1100℃～1250℃，再結(jié)晶區(qū)軋制溫度950℃～1100℃，非再結(jié)晶區(qū)開軋溫度800℃～900℃，非再結(jié)晶區(qū)總壓下率60％～90％，終軋溫度700℃～900℃；(2)、預(yù)矯直，預(yù)矯直溫度650℃～850℃；(3)、加速冷卻，加速冷卻速度10～50℃/s；(4)、熱矯直，熱矯直溫度250℃～650℃；(5)、溫矯直處理，溫矯直溫度150℃～550℃。本發(fā)明CPAHW工藝既能使鋼板獲得均勻的低碳貝氏體組織，實現(xiàn)高強韌性，又能夠解決控軋控冷鋼板板形平直度。所開發(fā)的鋼板屈服強度不小于555MPa，抗拉強度不小于640Mpa，屈服和抗拉強度控制在80MPa范圍內(nèi)，夏比沖擊韌脆轉(zhuǎn)變溫度FATT50CVN低于?80℃，鐵素體落錘撕裂85％剪切面積轉(zhuǎn)變溫度FATT85DWTT低于?40℃。
【專利說明】
高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于高強度高韌性低碳貝氏體組織鋼的制造技術(shù)，主要針對低溫設(shè)計要求 的管道工程或結(jié)構(gòu)工程項目用熱乳鋼板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足東部發(fā)達(dá)地區(qū)的油氣需求量，我國提出了西氣東輸計劃，將中亞地區(qū)、俄 羅斯及我國西部地區(qū)的油氣采用管道的形式運送到我國的中東部，這為我國管線鋼的發(fā)展 提供了良好的機遇。在建設(shè)長距離管道輸送中通過提高輸送壓力及輸送管徑具有非常明顯 的經(jīng)濟優(yōu)勢，我國的西氣東輸一線采用了管徑1016mm的X70管線鋼，西氣動輸二線和三線采 用管徑1219mm的X80管線鋼，未來則可能采用管徑1422mm的X80管線鋼；國外如俄羅斯，已大 規(guī)模采用管徑1422mm管道，已開工建設(shè)的遠(yuǎn)東力量管線則可能會使用管徑1422mm的K60管 線鋼，最大壁厚達(dá)到32_，最低服役溫度-40°C。隨著管線鋼強度級別及壁厚、板寬的不斷提 高，鋼板的強度、低溫韌性及熱乳板形就成為亟待解決的技術(shù)難題。
[0003] 發(fā)明專利CN 102851587 A公布了一種抗變形X80-X100管線鋼板及其制造方法，采 用控制乳制、弛豫、預(yù)矯直和控制冷卻，其采用預(yù)矯直及其他工序結(jié)合主要是解決鋼板力學(xué) 性能。
[0004] 發(fā)明專利CN 101450353 A公布一種鋼板板形的控制方法，其主要采用乳制及熱矯 直工藝的結(jié)合，但從工藝分析熱矯直非常窩工，生產(chǎn)效率將很低。
[0005] 發(fā)明專利CN 101412042A公布一種控制X80管線鋼熱乳中板板形的方法，主要從乳 制、冷卻及熱矯直工藝進(jìn)行控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在針對熱乳高強度、高韌性、高平直度要求的鋼板，提供一種組織控制及 板形控制方法，所制鋼板適用于低溫設(shè)計要求的管道工程或結(jié)構(gòu)工程項目。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] 本申請實施例公開了一種高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，依次包括步 驟：
[0009] (1 )、控制乳制，板坯加熱溫度1100 °C~1250 °C，再結(jié)晶區(qū)乳制溫度950 °C~1100 °C，非再結(jié)晶區(qū)開乳溫度800°C~900°C，非再結(jié)晶區(qū)總壓下率60%~90%，終乳溫度700°C ~900。。；
[0010] ⑵、預(yù)矯直，預(yù)矯直溫度650°c~850°C;
[0011] (3)、加速冷卻，加速冷卻速度10~50°C/s;
[0012] (4)、熱矯直，熱矯直溫度250°C~650°C ;
[0013] (5)、溫矯直處理，溫矯直溫度150 °C~550 °C。
[0014]優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述板坯加熱溫度 為 1190 ~121(TC。
[0015] 優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述再結(jié)晶區(qū)乳制 溫度 1000°C ~1060°C。
[0016] 優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述非再結(jié)晶區(qū)開 乳溫度820°C~850°C。
[0017] 優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述非再結(jié)晶區(qū)總 壓下率72%~76%。
[0018] 優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述終乳溫度760°C ~820°C，優(yōu)選為760°C~800°C，優(yōu)選為780°C~820°C，優(yōu)選為780°C~800°C。
[0019]優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述預(yù)矯直溫度750 。(:~790°C，優(yōu)選為770°C ~790°C，優(yōu)選為765°C ~785°C，優(yōu)選為750°C ~770°C。
[0020]優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述熱矯直溫度為 400°C ~620°C，優(yōu)選為570°C ~620°C，優(yōu)選為500°C ~550°C，優(yōu)選為400°C ~450°C。
[0021]優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述溫矯直溫度200 。(:~350°C，優(yōu)選為300°C ~350°C，優(yōu)選為250°C ~300°C，優(yōu)選為200°C ~250°C。
[0022] 優(yōu)選的，在上述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法中，所述加速冷卻速度 為 12°C/s ~20°C/s，優(yōu)選為 12°C/s ~18°C/s，優(yōu)選為 18°C/s ~20°C/s。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點至少包括：
[0024] (1)在板形控制的流程上在冷床冷卻后設(shè)計增加了溫矯直，避免了傳統(tǒng)工藝上熱 矯直后由于殘余相變導(dǎo)致的板形瓢曲，鋼板不平度達(dá)不到用戶要求，該項流程的革新，使得 熱乳鋼板的板形不平度可以控制在
[0025] (2)與傳統(tǒng)的熱矯直及后續(xù)配置冷矯直相比，本發(fā)明采用溫矯直可以實現(xiàn)矯直負(fù) 荷的降低，節(jié)約能源及提高矯直效率。由于鋼板帶有溫度，矯直力及矯直效果明顯高于冷矯 直，矯直的品質(zhì)及效率顯著提升，且可以實現(xiàn)矯直后平直的鋼板直接通過UT探傷，避免了因 為熱矯后板形瓢曲不能冷矯的不順暢流程。
[0026] (3)熱乳鋼板組織均勻穩(wěn)定，尤其是頭尾組織與心部一致，可以減少切頭尾量，提 高成材率，且鋼板性能均勾，屈服強度不小于555MPa，抗拉強度不小于640Mpa，屈服和抗拉 強度控制在80MPa范圍內(nèi)，夏比沖擊韌脆轉(zhuǎn)變溫度FATT50 C?低于-80°C，鐵素體落錘撕裂 85 %剪切面積轉(zhuǎn)變溫度FATT85dwtt低于-40 °C。
【附圖說明】
[0027] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028] 圖1所示為本發(fā)明具體實施例中鋼板的生產(chǎn)工藝流程圖；
[0029]圖2所示為本發(fā)明具體實施例中CPAHW工藝實現(xiàn)板形控制原理示意圖；
[0030]圖3a~3c所示分別為本發(fā)明具體實施例1中試制鋼板頭部、中部和尾部的組織照 片；
[0031]圖4a~4c所示分別為本發(fā)明具體實施例2中試制鋼板頭部、中部和尾部的組織照 片；
[0032] 圖5a~5c所示分別為本發(fā)明具體實施例3中試制鋼板頭部、中部和尾部的組織照 片。
【具體實施方式】
[0033] 本實施例將從工藝流程上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，一方面解決高品質(zhì)板形控制要求，實現(xiàn) 高效率生產(chǎn)，且可節(jié)約能源，另一方面還可實現(xiàn)組織均勻、穩(wěn)定控制，達(dá)到高強韌性要求。
[0034] 結(jié)合圖1所示，鋼板生產(chǎn)流程為:板坯切割-板坯再加熱-溫度控制乳制-預(yù)矯直 -MULPIC加速冷卻-熱矯直-冷床冷卻-溫矯直-UT探傷-剪切-入庫。
[0035] 其勾相組織控制及板形控制的關(guān)鍵工藝過程在于:C(^ontrol rolling控制乳制） +P(Ere_hot leveler預(yù)矯直)+A(4ccelerated cooling加速冷卻）+H(got leveler熱矯直） +W(farm Leveler溫矯直），即CPAHW工藝。
[0036] 具體工藝參數(shù)為:板坯加熱溫度1100°C~1250°C，再結(jié)晶區(qū)乳制溫度950°C~1100 °C，非再結(jié)晶區(qū)開乳溫度800°C~900°C，非再結(jié)晶區(qū)總壓下率60%~90%，終乳溫度700°C ~900°C ;乳后鋼板經(jīng)過預(yù)矯直機矯直，預(yù)矯直溫度650°C~850°C，然后進(jìn)入MULPIC加速冷 卻，加速冷卻速度10~50 °C/s，終止溫度為250~650 °C，鋼板出MULPIC系統(tǒng)后進(jìn)入熱矯直機 進(jìn)行矯直，熱矯直溫度250°C~650°C，然后在冷床上進(jìn)行冷卻，之后進(jìn)入溫矯直機進(jìn)行再矯 直，溫矯直溫度150 °C~550 °C。
[0037]本案技術(shù)原理解釋如下：
[0038] (l)CPAHff工藝實現(xiàn)板形控制原理為:控乳鋼板的板形較差，經(jīng)過預(yù)矯直機矯直后， 鋼板內(nèi)部的乳制應(yīng)力得到釋放和均勻化;平整的鋼板進(jìn)入MULPIC加速冷卻，鋼板冷卻均勻， 避免了因熱乳鋼板板形不佳導(dǎo)致的冷卻不均勻形成的瓢曲及相變組織不均勻，冷卻后的鋼 板平整，組織均勻細(xì)小;經(jīng)熱矯后相變應(yīng)力進(jìn)一步釋放和均勻，并進(jìn)入冷床冷卻；鋼板在冷 床上由空氣進(jìn)一步冷卻，由于存在殘余相變，冷卻后鋼板仍會有小幅的瓢曲，此時采用溫矯 直機對鋼板帶余溫矯直，鋼板的內(nèi)應(yīng)力進(jìn)一步釋放和均勻化，最終保持溫矯直后平整的板 形，不平度可達(dá)到具體示意圖見圖2。
[0039] (2)CPAHff工藝實現(xiàn)勻相組織控制原理為:控乳控冷實現(xiàn)奧氏體晶粒的細(xì)化及扁平 化，經(jīng)過預(yù)矯直后內(nèi)應(yīng)力釋放及均勻化，板形平直;MULPIC加速冷卻后發(fā)生中溫組織相變， 避免了熱乳應(yīng)力與相變應(yīng)力的疊加及板形不佳導(dǎo)致的相變不同步，實現(xiàn)了組織轉(zhuǎn)變的均勻 控制，鋼板頭中尾部位的組織均為同一的中溫轉(zhuǎn)變低碳貝氏體(針狀鐵素體），組織均勻細(xì) 小，平均晶粒度不小于11級，經(jīng)過溫矯直后鋼板內(nèi)應(yīng)力釋放，使得鋼板的強度可以均勻控制 在80MPa范圍內(nèi)，且低溫韌性優(yōu)異。
[0040] 本發(fā)明通過下列實施例作進(jìn)一步說明：根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。 然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結(jié)果僅用 于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0041] 在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅 示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大 的其他細(xì)節(jié)。
[0042] 對多個規(guī)格鋼板進(jìn)行試制，制造工藝參數(shù)如表1。
[0043] 表1試制鋼板的CPAHW工藝參數(shù)
[0044]
[0046] 試制鋼板板形檢驗結(jié)果及頭中尾部組織、對應(yīng)力學(xué)性能如表2。
[0047] 表2 CPAHW工藝試制鋼板的板形平直度及頭中尾部組織、對應(yīng)力學(xué)性能
[0048]
[0049] 最后，還需要說明的是，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他 性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且 還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的 要素。
【主權(quán)項】
1. 一種高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于，依次包括步驟： (1 )、控制乳制，板坯加熱溫度11OO °C~1250 °C，再結(jié)晶區(qū)乳制溫度950 °C~1100 °C，非 再結(jié)晶區(qū)開乳溫度800°C~900°C，非再結(jié)晶區(qū)總壓下率60 %~90 %，終乳溫度700°C~900 °C； (2) 、預(yù)矯直，預(yù)矯直溫度650 °C~850 °C ; (3) 、加速冷卻，加速冷卻速度10~50 °C/s; (4) 、熱矯直，熱矯直溫度250°C~650°C ; (5) 、溫矯直處理，溫矯直溫度150 °C~550 °C。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述板 坯加熱溫度為1190~1210°C。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述再 結(jié)晶區(qū)乳制溫度1 〇〇〇 °C~1060 °C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述非 再結(jié)晶區(qū)開乳溫度820 °C~850 °C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述非 再結(jié)晶區(qū)總壓下率72 %~76 %。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述終 乳溫度760°C~820°C，優(yōu)選為760°C~800°C，優(yōu)選為780°C~820°C，優(yōu)選為780°C~800°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述預(yù) 矯直溫度750°C~790°C，優(yōu)選為770°C~790°C，優(yōu)選為765°C~785°C，優(yōu)選為750°C~770 cC。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述熱 矯直溫度為400°C~620°C，優(yōu)選為570°C~620°C，優(yōu)選為500°C~550°C，優(yōu)選為400°C~450 cC。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述溫 矯直溫度200°C~350°C，優(yōu)選為300°C~350°C，優(yōu)選為250°C~300°C，優(yōu)選為200°C~250 cC。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強韌性鋼板勻相組織及板形控制方法，其特征在于:所述 加速冷卻速度為12°C/s~20°C/s，優(yōu)選為12°C/s~18°C/s，優(yōu)選為18°C/s~20°C/s。
【文檔編號】C21D8/02GK105907936SQ201610304224
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】聶文金, 張曉兵, 林濤鑄
【申請人】江蘇沙鋼集團有限公司