CN101921955A - 一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管线钢及其制造方法，特别是涉及一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法。其生产工艺为：将钢坯进行低温加热，加热温度为1120-1220℃，加热时间3-6小时。钢坯出炉后进行热轧，分两阶段进行轧制，中间进行待温，第一阶段纵轧过程保证单道次压下率大于15％，中间坯待温厚度≤成品厚度的2倍，第二阶段终止轧制温度为Ac3+(30～80)℃。轧后采用空气中自然冷却的方式到室温。优点在于，生产工艺简约，且钢板具有优良的低温韧性，-60℃V型缺口夏比冲击功稳定达到300J以上，-60℃落锤性能稳定达到85％以上。
Description
技术领域
本发明属于中厚板生产技术领域，特别是涉及一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法。此钢板采用正火轧制工艺生产，具有优良的低温落锤性能。
背景技术
管线钢作为石油、天然气的一种经济、安全、不间断的长距离输送工具，近50年取得巨大发展，特别伴随能源需求的提高，管线钢级别和要求不断提高。而对于海底管线来说，输送压力不是最重要的问题，因此，海底管线钢的一个设计准则不在于级别多高，而侧重于钢管的断裂韧性和抗压溃性能好坏。
海底输送管道工程多采用韧性优良的管线钢中厚板，比如日本的海底管道项目、香港海底管道项目等，均采用15-25mm规格X60/X52级别的管线钢。由于是海底管道用钢板，其性能要求较高，为保证产品的断裂韧性和性能均匀性，对该级别钢种的成分设计和生产工艺均提出了较高的要求。
本发明涉及的正火轧制生产韧性优良的管线钢中厚板，既满足了钢板的强度性能，又兼具良好的落锤韧性，同时生产工艺简约，符合“低碳经济”理念。从目前管线钢申请的专利技术和发表的文献来看，具有优良韧性管线钢中厚板的生产工艺和成分设计等方面与本专利有本质的差别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法，其生产工艺为正火轧制工艺。
本发明的所述钢板化学成分为：C：0.06～0.15％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.05～1.75％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Alt：0.01～0.06％，V：0.02～0.10％，Nb：0.01～0.05％，Ti：0.01～0.04％，N：≤0.012％，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。
采用上述化学成分钢坯，通过正火轧制工艺，本发明制备出了-60℃V型缺口夏比冲击功稳定达到300J以上，-60℃落锤性能稳定达到85％以上的韧性优良管线钢中厚板。其生产工艺具体如下：
(1)低温加热：将钢坯加热到1120-1220℃，加热时间3-6小时。
(2)正火轧制工艺：钢坯分两阶段进行轧制，中间进行待温，第一阶段纵轧过程保证单道次压下率大于15％，中间坯待温厚度≤成品厚度的2倍，第二阶段终止轧制温度为Ac3+(30～80)℃。
(3)轧后采用空气中自然冷却的方式到室温。
本发明内容的构成要点立足于以下认识：C通过固溶强化和析出强化提高强度，但对延性、低温韧性和焊接性能不利；Nb提高材料的再结晶温度，扩大未再结晶区，对晶粒细化的作用十分明显，提高材料的强度和低温韧性；V通过析出强化作用，能有效提高钢板的强度；一定量的N元素，为Nb和V的析出创造条件。
采用该生产工艺的依据是：通过控制板坯加热温度，保证第二相的充分溶解，并有效抑制原始奥氏体晶粒长大，同时强化控制轧制，使变形充分渗透到心部，使奥氏体晶粒充分细化和均匀化，并保证终止轧制温度为Ac3+(30～80)℃，最终通过空气中自然冷却，得到细化均匀的相变组织，提高钢板的强度和低温韧性。
本发明的优点在于：本发明制备的韧性优良的管线钢中厚板采用了独特的合金成分设计和生产工艺制度。在合金成分上采用的碳含量为0.06-0.15％，既能够保证材料的低温韧性，又能够明显提高正火钢板的强度性能，另外采用适当的Nb和V微合金化，在生产过程中充分利用析出强化机理，可满足较高的强度和较低温度的韧性要求。在生产工艺制度上采用正火轧制工艺，低温加热和低温大压下细化原始奥氏体晶粒，终止轧制温度控制在Ac3+(30～80)℃，然后通过空气中自然冷却，得到细化均匀的相变组织，具有非常好的强韧性搭配。按照本专利所述的技术方案生产出的韧性优良管线钢中厚板性能达到以下水平：
(1)拉伸性能：屈服强度达到410-490MPa，抗拉强度达到510-580MPa，屈强比在0.73-0.85范围。
(2)低温韧性：-40℃的10×10×55mm试样夏比V型缺口冲击功在400J以上，-60℃的夏比冲击功在300J以上。-40℃的落锤性能(DWTT)平均剪切面积≥90％，-60℃的落锤性能(DWTT)平均剪切面积≥85％。
(3)冷弯性能：横向冷弯d＝2a(d为弯曲直径，a为钢板厚度)，180°拉伸面完好。
具体实施方式
根据本发明一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法，在100吨转炉上冶炼，并连铸成250mm×2000mm×3150mm的连铸坯，在4300mm生产线上进行正火轧制生产。下列实施例中钢板化学成分均为本发明所设计的化学成分，其正火轧制工艺制度和钢板力学性能分别如下所示：
●正火轧制工艺制度
实施例1
板坯加热温度：1180℃，加热时间4小时；第一阶段纵轧过程单道次变形率在17-28％；中间坯待温厚度为成品钢板厚度的1.5倍；第二阶段钢板终止轧制温度为890℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能见下表1所示。
实施例2
板坯加热温度：1160℃，加热时间5小时；第一阶段纵轧过程单道次变形率在15-25％；中间坯待温厚度为成品钢板厚度的2倍；第二阶段钢板终止轧制温度为880℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能见下表1所示。
实施例3
板坯加热温度：1200℃，加热时间4小时；第一阶段纵轧过程单道次变形率在16-29％；中间坯待温厚度为成品钢板厚度的1.5倍；第二阶段钢板终止轧制温度为910℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能见下表1所示。
实施例4
板坯加热温度：1220℃，加热时间3.5小时；第一阶段纵轧过程单道次变形率在18-31％；中间坯待温厚度为成品钢板厚度的2倍；第二阶段钢板终止轧制温度为920℃；轧后空气中自然冷却至室温。钢板综合力学性能见下表1所示。
●钢板力学性能
本发明正火轧制韧性优良管线钢中厚板的金相组织为均匀细小的铁素体+弥散点球状珠光体组织形态，参照附图。钢板力学性能如下表1所示。
表1钢板力学性能
Claims (1)
1.一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法，所述钢板化学成分为：C：0.06～0.15％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.05～1.75％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Alt：0.01～0.06％，V：0.02～0.10％，Nb：0.01～0.05％，Ti：0.01～0.04％，N：≤0.012％，均为重量百分数，其特征在于，钢板生产工艺如下：
(1)低温加热：将钢坯加热到1120-1220℃，保温3-6小时；
(2)正火轧制工艺：钢坯分两阶段进行轧制，中间进行待温，第一阶段纵轧过程保证单道次压下率大于15％，中间坯待温厚度≤成品厚度的2倍，第二阶段终止轧制温度为Ac3+(30～80)℃；
(3)轧后采用空气中自然冷却的方式到室温。
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