CN102560260A

CN102560260A - 一种低成本高强韧性x70管线钢卷板及其生产方法

Info

Publication number: CN102560260A
Application number: CN2012100224291A
Authority: CN
Inventors: 许斌; 梁永昌; 李任春; 张志鸿; 刘守显; 梁荣; 贾改风; 赵林林; 杨望华; 厉献平
Original assignee: Hebei Iron And Steel Co Ltd Handan Branch
Current assignee: Hebei Iron And Steel Co Ltd Handan Branch
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及一种低成本高强韧性X70管线钢卷板及其生产方法，属于低合金钢技术领域。化学成分配比如下：C0.03%～0.07%，Si0.10%～0.25%，Mn1.10%～1.80%，P≤0.018%，S≤0.005%，Nb0.05%～0.10%，Mo0.05%～0.12%，Ti0.008%～0.020%，Cr0.15%～0.35%，Als0.020%～0.045%，Ca0.0015%～0.0030%，N≤0.0060%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明X70管线钢卷板成分设计简单，生产成本低，节约了大量的贵重金属资源，同时还具有较高的力学性能和良好的冲击韧性，市场推广前景广阔。

Description

一种低成本高强韧性X70管线钢卷板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种低成本高强韧性X70管线钢卷板及其生产方法，属于低合金钢技术领域。

背景技术

X70是高强度管线钢的分类型号。近年来随着世界各国对石油、天然气需求量的不断增长和陆上油气管道建设的快速发展，厚规格、高强韧性管线钢的使用已逐渐成为高压、长距离天然气输送管线用钢的发展趋势。在我国“川气东送”和“西气东输二线”管道工程中，17.5mm厚度规格X70管线钢热轧卷板得到了大批量使用，生产技术也逐渐趋于稳定、成熟。虽然各生产单位X70管线钢卷板化学成分设计及生产工艺不尽相同，但均添加了大量的Nb、Mo、Cu、Ni等贵重金属合金，不仅耗费了大量的贵重金属资源，也大大增加了X70管线钢卷板的生产成本。背景技术已有多个关于X70管线钢的发明专利，与本发明比较接近的有：中国专利申请号200410066297.8，名称为“具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法”，存在的主要问题是合金含量太高，例如，Mo添加量为0.22%，Cu添加量为0.25%，Ni添加量为0.15%；中国专利申请号200710038397.3，名称为“一种经济型X70管线钢及其生产方法”，存在的问题是：没有明确产品的厚度范围，从其提供的实施例可以推断出，较厚规格的产品中添加了0.35%的Mo，0.15%的Cu和0.35%的Ni等贵重合金，合金含量高；中国专利申请号200910237313.8，名称为“一种管线用钢X70热轧卷板及其制造方法”，存在的问题还是合金含量高，例如，Cu添加量为0.15%-0.20%，Ni添加量为0.10%-0.15%。

发明内容

本发明目的是提供一种低成本高强韧性X70管线钢卷板及其生产方法，在保证材料各项性能满足技术条件要求的基础上，实现低成本、厚规格、高强韧性，满足“西气东输二线”管道工程对17.5mm厚度规格X70管线钢卷板的需求，提高经济效益和社会效益，解决背景技术存在的上述问题。

本发明技术方案是：

一种低成本高强韧性X70管线钢卷板，其化学成分按照重量百分比配比如下：C 0.03%～0.07%，Si 0.10%～0.25%，Mn 1.10%～1.80%，P≤0.018%，S≤0.005%，Nb 0.05%～0.10%，Mo 0.05%～0.12%，Ti 0.008%～0.020%，Cr 0.15%～0.35%，Als 0.020%～0.045%，Ca 0.0015%～0.0030%，N≤0.0060%,，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明低成本厚规格高强韧性X70管线钢卷板成分设计思想是以低碳、高锰的成分设计，通过添加微量的铌、钛、钼、铬等合金元素，结合现阶段工艺技术较成熟的TMCP工艺获得针状铁素体型组织，以保证X70管线钢具有高强韧性。其主要元素的作用机理如下：

碳：影响管线钢强韧性、焊接性的主要元素。碳含量增加，焊接性恶化，韧性下降，同时偏析加剧，抗HIC 能力下降。随着钢的强度级别的提高，管线钢中的碳含量呈逐渐下降的趋势，X70管线钢碳含量一般控制在0.02～0.08%范围内。

锰：通过固溶强化提高钢的强度，是管线钢中补偿因碳含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。锰还是扩大γ相区的元素，可降低γ→α 相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。X70管线钢的锰含量一般控制在2.0%以下。

铌：可以产生非常显著的晶粒细化及中等程度的沉淀强化作用。通过热轧过程中铌的碳、氮化物的应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复、再结晶，经控制轧制和控制冷却使精轧阶段非再结晶区轧制的变形奥氏体组织在相变时转变为细小的铁素体，以提高钢的强度和韧性，并可改善低温韧性，

钛：是强的固N元素，可形成细小稳定的TiN析出相，它可有效阻碍板坯再加热时奥氏体晶粒长大，有助于提高Nb在奥氏体中的固溶度，同时对改善焊接热影响区的冲击韧性有明显作用。

钼：可降低 γ - α相变温度，抑制多边形铁素体（PF）的形成，促进针状铁素体（AF）的转变，并提高Nb（C、N）的沉淀强化效果，提高钢材的强度和断裂韧性，降低屈强比。

铬：能够有效提高淬透性，抑制多边形铁素体和珠光体的产生，促进在中温和低温区内形成晶内有大量位错分布的针状铁素体。

一种低成本高强韧性X70管线钢卷板的生产方法，包含铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却和低温卷取工序，控制轧制、控制冷却和低温卷取工序进行如下控制：（1）板坯加热温度：1150～1250℃；粗轧阶段终止温度：950～1050℃；中间坯厚度：52～57mm；精轧阶段终止温度：750～850℃；卷取温度：350～500℃；冷却速率：15～30℃/s。

本发明的积极效果：（1）合金成分设计相对简单，去掉了铜、镍合金，通过添加合金价格相对便宜的铬合金以降低价格昂贵的钼合金含量，这样节约了大量的贵重金属资源，大大降低了X70管线钢卷板的生产成本；（2）本发明可以获得典型的针状铁素体型组织，具有较高的强度和良好的低温韧性。其屈服强度大于520MPa，抗拉强度大于600MPa，其-20℃冲击功大于320J，-15℃落锤剪切面积达到95%以上；（3）充分发挥装备优势，提高精轧阶段各道次累积压下率及采用低温卷取等工艺措施，以较低的合金元素含量获得较高的强度。

按照上述技术方案生产出的X70管线钢热轧卷板性能达到了以下要求：

（1）力学性能：Rt_0.5=520～570MPa，R_m =600～670MPa，Rt_0.5/ R_m＜0.90，A＞23%；（2）V型缺口冲击性能：实验温度-20℃，10×10×55mm试样的冲击功平均值大于320J，剪切面积100%；（3）DWTT性能：实验温度-15℃，剪切面积大于95%；（4）横向冷弯性能：d=2a，180°，完好；（5）硬度实验：HV₁₀≤230；（6）金相组织：针状铁素体型组织。

具体实施方式

以下通过具体实施例，对本发明作进一步说明。

转炉冶炼、炉外精炼控工序制化学成分按照重量百分比如下：C 0.03%～0.07%，Si 0.10%～0.25%，Mn 1.10%～1.80%，P≤0.018%，S≤0.005%，Nb 0.05%～0.10%，Mo 0.05%～0.12%，Ti 0.008%～0.020%，Cr 0.15%～0.35%，Als 0.020%～0.045%，Ca 0.0015%～0.0030%，N≤0.0060%,，余量为铁和不可避免的杂质。

实施例中，产品规格为17.5mm×1550mm×C。

本发明各实施例的化学成分见表1；控制轧制、控制冷却和低温卷取工序情况见表2，其性能检验结果见表3，金相检验为针状铁素体型组织，晶粒度为13.6级。

本发明生产的17.5×1550mm规格X70管线钢卷板经制管后，批量应用于西气东输二线工程，用户反馈产品质量良好，完全满足技术条件要求。通过与背景技术相比，本发明X70管线钢卷板成分设计简单，生产成本低，不仅节约了大量的贵重金属资源，同时还具有较高的力学性能和良好的冲击韧性，市场推广前景广阔。

Claims

1.一种低成本高强韧性X70管线钢卷板，其特征在于化学成分按照重量百分比配比如下：C 0.03%～0.07%，Si 0.10%～0.25%，Mn 1.10%～1.80%，P≤0.018%，S≤0.005%，Nb 0.05%～0.10%，Mo 0.05%～0.12%，Ti 0.008%～0.020%，Cr 0.15%～0.35%，Als 0.020%～0.045%，Ca 0.0015%～0.0030%，N≤0.0060%,，余量为铁和不可避免的杂质。

2.一种低成本高强韧性X70管线钢卷板的生产方法，包含铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却和低温卷取工序，其特征在于控制轧制、控制冷却和低温卷取工序进行如下控制：（1）板坯加热温度：1150～1250℃；粗轧阶段终止温度：950～1050℃；中间坯厚度：57～62mm；精轧阶段终止温度：750～850℃；卷取温度：300～450℃；冷却速率：15～30℃/s。

3.根据权利要求1或2所述的一种低成本高强韧性X70管线钢卷板的生产方法，其特征在于转炉冶炼、炉外精炼控工序制化学成分按照重量百分比如下：C 0.03%～0.07%，Si 0.10%～0.25%，Mn 1.10%～1.80%，P≤0.018%，S≤0.005%，Nb 0.05%～0.10%，Mo 0.05%～0.12%，Ti 0.008%～0.020%，Cr 0.15%～0.35%，Als 0.020%～0.045%，Ca 0.0015%～0.0030%，N≤0.0060%,，余量为铁和不可避免的杂质。