CN102345058A - 一种管件用钢x65钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管件用钢X65钢板，所述钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.04～0.12、Si：0.20～0.40、Mn：1.30～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Mo+Ni）：≤0.40、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。本发明通过KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷一系列生产工艺，并通过合理的采取较低碳﹑低锰﹑多元复合微合金元素的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，达到各类夹杂物级别总和不超过3.0，通过控轧控冷处理使钢的晶粒度达到11～12级，通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了16-25mm的管件用钢X65钢板。

Description

一种管件用钢X65钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及到一种管件用钢X65钢板及其生产方法。

背景技术

优质的管线用钢一直是我国冶金行业发展的一个“瓶颈”。目前，公知的X65级钢板生产难度大，生产周期长，一般装备水平差的企业很难生产出成本低、质量高的管线钢。作为管件用钢X65，由于技术协议要求比管线钢要求稍低，因此生产难度稍低，但是国内钢材生产该类钢板时合金添加量大，成本很高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种低成本、生产方便的管件用钢X65钢板及其生产方法。

一种管件用钢X65钢板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.04～0.12、Si：0.20～0.40、Mn：1.30～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Mo+Ni）：≤0.40、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。

所述管件用钢X65钢板的碳当量≤0.43。

上述化学元素的作用分析如下：

C：是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性，综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。

Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。    

Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。

P：对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

S：易形成MnS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

V、Nb、Ti：在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。

Mo:适量的加入起到固溶强化的作用，能有效降低γ→α相变速率，抑制多边形铁素体和珠光体形核，促进高密度位错亚结构的针状铁素体或微细结构超低碳贝氏体形核，保证钢板高强度高韧性。

Al：可以起到细化晶粒强化作用。

Ni：一方面既强烈提高钢的强度，另方面又始终使铁的韧性保持极高的水平，其变脆温度则极低，Ni的晶格常数与γ-铁相近，所以可成连续固溶体，这就有利于提高钢的淬硬性，Ni可降低临界点并增加奥氏体的稳定性，所以其淬火温度可降低，淬透性好。

所述管件用钢X65钢板的厚度为16-25mm。

为达到上述目的，所述管件用钢X65钢板采取的生产方法，它包括如下步骤：

a．KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

b．转炉冶炼：出钢C控制在0.03-0.05%，出钢P≤0.012%，避免出钢过程下渣；

c．LF精炼：确保白渣保持时间控制在15min以内，杜绝稀渣现象，禁止暴吹；

d．VD真空精炼：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥18min，破真空后软吹3-5min或不吹，钢水不得裸露；

e．连铸：中包过热度15±5℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红；

f．加热：加热炉的保温温度控制在1200℃～1260℃；

g．轧制：开轧温度1050℃～1150℃，采用TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，二阶段开轧温度在960℃以下，终轧温度≤880℃；

h．控冷：钢板轧后入ACC进行快速冷却，入水温度＞720℃，返红温度控制480～600℃，冷速控制在5～25℃/s，然后送往强力矫直机进行热矫直；

i．缓冷：钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度≥200℃，堆冷时间不小于24小时。

由于本发明通过KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷一系列生产工艺，并通过合理的采取较低碳﹑低锰﹑多元复合微合金元素的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，达到各类夹杂物级别总和不超过3.0，通过控轧控冷处理使钢的晶粒度达到11～12级，通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了16-25mm的管件用钢X65钢板。对铁水预处理到钢板堆垛缓冷整改过程，制订了严格的工艺点控制标准，并严格执行，产品的实物质量达到了X65级水平，性能富余量较大，其中屈服富余量在80～100Mpa，抗拉富余量在30～150Mpa，伸长率富余量为5～15%。

附图说明

下面结合附图，对本发明做进一步阐述。

图1是本发明TMCP轧制后的金相组织图（200X）。

具体实施方式

本发明所述的低成本、生产方便的管件用钢X65钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.04～0.12、Si：0.20～0.40、Mn：1.30～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Mo+Ni）：≤0.40、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。

本发明采取的生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷，在所述KR铁水预处理中，到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；在所述转炉冶炼中，按照低碳钢冶炼工艺标准进行控制，出钢C控制在0.03-0.05%，出钢P≤0.012%，避免出钢过程下渣；在所述LF精炼中，采用大渣量工艺进行造渣操作，确保白渣保持时间控制在15min以内，杜绝稀渣现象，严格按照吹氩标准执行吹氩操作，禁止暴吹；在所述VD真空精炼中，VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥18min，破真空后软吹3-5min或不吹，钢水不得裸露；在所述连铸中，浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红，浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；在所述加热中，加热炉的保温温度控制在1200℃～1260℃；在所述轧制中，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃～1150℃，采用TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，为确保变形渗透，工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，二阶段开轧温度在960℃以下，二阶段采取小压下轧制，以确保原始板形，终轧温度≤880℃；在所述控冷中，钢板轧后入ACC进行快速冷却，入水温度＞720℃，返红温度控制480～600℃，冷速控制在5～25℃/s，然后送往强力矫直机进行热矫直；在所述缓冷中，钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度≥200℃，堆冷时间不小于24小时。

实施例1

通过KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷工艺，获得如下表1所述化学成分的管件用钢X65钢板成品钢，其中所述管件用钢X65钢板机械力学性能见如下表3。

表1    实施例1钢的化学成分

实施例2

通过KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷工艺，获得如下表2所述化学成分的管件用钢X65钢板成品钢，其中所述管件用钢X65钢板机械力学性能见如下表3。

表2    实施例2钢的化学成分

本发明的工艺路线：KR铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD真空冶炼→连铸机浇注→钢坯缓冷→铸坯加热→钢坯除磷→TMCP轧制→控制冷却→钢板矫直→堆垛缓冷→表面检查→精整→探伤→性能检验→合格品入库。

炼钢成分：由于该钢板要求高的屈服强度，保证钢板的屈服强度、抗拉强度和伸长率、冲击功是难点和重点，在成分设计上必须综合考虑，才能达到强度和塑韧性的统一。考虑到铁素体珠光体钢在强度上很难达到460Mpa级别的强度和低温的冲击韧性要求，因此采用低碳、高锰加上V、Nb、Ti、Mo、B等多元微合金化的成分设计的路线，通过对铸坯轧制过程中对控轧和控冷工艺的控制，从而有效解决了强度和塑韧性兼顾统一的问题。为确保钢板内部质量优良，同时采用洁净钢冶炼技术，严控钢中[P]、[S]、[N]、[H]、[O]五大有害元素含量。 

化学成份：为保证良好的焊接性能以及良好的塑韧性，在成分设计内控范围内采用低碳控制，在保证钢板高强度的同时兼顾钢板塑韧性，低的碳含量保证了钢板焊接性能优异；Mn是细化晶粒元素之一，用以提高强度，降低钢材脆性转变温度，改善低温冲击韧性，但Mn含量过高时，对韧性和焊接性能不利，且容易造成Mn偏析，对探伤有一定的影响，故Mn含量控制在1.60%左右。V、Nb元素能够抑制奥氏体形变再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，同时还能起到沉淀强化的作用， Nb﹑V﹑Ti的复合加入量控制在0.10-0.15之间。Mo、B的加入主要作用是稳定奥氏体，抑制多边形铁素体和珠光体相比，促进贝氏体相比，加入量控制在0.15-0.25之间。P、S含量控制在一个较低的范围内，保证钢板洁净无杂质。满足Q460C超厚板的成分设计要求。

表面质量要求按GB/T709-2008严格执行，厚度偏差按B类；

探伤执行JB/T2970-2004 Ⅲ级探伤标准执行；

成份及机械力学性能按GB/T21237-2007执行，具体见表3.。

表3    管件用钢X65钢板机械力学性能

本次共试生产管件用钢X65钢板50批，16mm厚X65钢板 20批，20mmX65钢板20批其中：屈服强度控制在500～580 MPa，平均达到了520 MPa，比标准富裕70MPa；抗拉强度控制在680～810 MPa，平均达到了750 MPa，比标准富裕80MPa；伸长率控制在33%-51%，平均达到36%，比标准富裕2%；-20℃V型冲击功控制在300-390 J，平均达到了340 J，性能指标完全满足了X65管件钢的开发要求。

外检及探伤：所研制的钢板外检，正品率100%，按JB/T 2970-2004进行探伤，合一级率为80%，合三级率为100%，达到了预期效果。

金相检验：对产品厚度1/4处取样进行金相检验，结果见图1。

表4   管件用钢X65钢板金相检验结果

结合表4和图1分析，钢板夹杂物总和小于2.5，轧后钢板组织为F+AF，晶粒度达到11.5-12.5级。

Claims (4)

1.一种管件用钢X65钢板，其特征在于：包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.04～0.12、Si：0.20～0.40、Mn：1.30～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Mo+Ni）：≤0.40、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。

2.如权利要求1所述的一种管件用钢X65钢板，其特征在于：所述管件用钢X65钢板的碳当量≤0.43。

3.如权利要求1所述的一种管件用钢X65钢板，其特征在于：所述管件用钢X65钢板的厚度为16-25mm。

4.如权利要求1所述的一种管件用钢X65钢板的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

a．KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

b．转炉冶炼：出钢C控制在0.03-0.05%，出钢P≤0.012%，避免出钢过程下渣；

c．LF精炼：确保白渣保持时间控制在15min以内，杜绝稀渣现象，禁止暴吹；

d．VD真空精炼：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥18min，破真空后软吹3-5min或不吹，钢水不得裸露；

e．连铸：中包过热度15±5℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红；

f．加热：加热炉的保温温度控制在1200℃～1260℃；

g．轧制：开轧温度1050℃～1150℃，采用TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，二阶段开轧温度在960℃以下，终轧温度≤880℃；

h．控冷：钢板轧后入ACC进行快速冷却，入水温度＞720℃，返红温度控制480～600℃，冷速控制在5～25℃/s，然后送往强力矫直机进行热矫直；

i．缓冷：钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度≥200℃，堆冷时间不小于24小时。