CN103042039A - 含Cr经济型X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含Cr经济型X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺，其特征在于，所述板卷的控轧控冷工艺为：（1）加热温度1150～1210℃，均热时间不少于120分钟；（2）粗轧轧制道次分配：使用8～10道次粗轧，每道次变形量要求在10～20%之间，粗轧的最后3道次的变形量17-20%；（3）精轧轧制道次分配：精轧第一道次轧制温度不高于1050℃，精轧的最后一道次变形量小于8%，最后两道次累积变形量小于16%，精轧终轧温度770℃-850℃；（4）精轧后立即实施层流冷却，冷却速率大于20-25℃/s；（5）经过层流冷却后，经卷取机卷取成板卷，卷取温度300-400℃。

Description

含Cr经济型X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺

技术领域

本发明属于管线钢生产技术领域，特别涉及X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺。

背景技术

国内外生产X70管线钢普遍采用‘Nb + Mo’的成分设计，以获得针状铁素体组织；一方面得到较高的低温冲击韧性，另一方面，减少包辛格效应，即，减少制管后材料屈服强度性能的下降。实际上，在X70管线钢的工业生产中，即使采用钼元素也并不能完全能够获得均匀的针状铁素体组织，也无法完全避免包辛格效应的发生。严重时，X70管线钢板卷的基体组织呈多边形形态的铁素体、粒状贝氏体和少量针状铁素体的混合组织，而板卷制管前后屈服强度的下降值接近100MPa，使X70钢管的屈服强度接近或低于下限值485MPa。另外，在X70板卷制造中采用钼元素，虽然能够抑制多边形铁素体形成，更便于获得针状铁素体组织，使得制造工艺简捷可行，但是，该办法的缺点也很明显，在钢中每加入0.10%的钼，提高吨钢生产成本220～250元。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含Cr经济型X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺，在满足X70管线钢热轧板卷性能的情况下，显著降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种含Cr经济型X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺，其特征在于，所述板卷的化学成分重量百分比（%）为：C 0.05-0.075％、Si 0.10%-0.35％、Mn 1.00-1.65％，Nb 0.050-0.080％，Ti 0.010-0.025％，Cr 0.30-0.4％，余量为铁和不可避免的杂质；所述板卷的控轧控冷工艺为：

（1）加热温度1150～1210℃，均热时间不少于120分钟，

（2）粗轧轧制道次分配：使用8～10道次粗轧，每道次变形量要求在10～20%之间，粗轧的最后3道次的变形量17-20%，

（3）精轧轧制道次分配：精轧第一道次轧制温度不高于1050℃，精轧的最后一道次变形量小于8%，最后两道次累积变形量小于16%，精轧终轧温度770℃-850℃，

（4）精轧后立即实施层流冷却，冷却速率大于20-25℃/s，

（5）经过层流冷却后，经卷取机卷取成板卷，卷取温度300-400℃。

本发明的设计思想是：

本发明的技术方案有以下三个要点：(1)采用低碳成分设计，进行铌微合金化，加入大于等于0.30%的铬元素；(2)目标在于获得均匀细小的针状铁素体组织，含有少量粒状贝氏体组织，以提高强韧性；(3) 通过超纯净冶炼最大限度降低S、P、N含量，减少硫化锰夹杂和磷的晶界偏聚以进一步提高低温冲击功。本发明不含有钼、镍、铜、钒等元素。

本发明X70管线钢的控制轧制和控制冷却的工艺制度为：

（1）加热温度1150～1210℃，均热时间不少于120分钟。

（2）粗轧轧制道次分配：使用8～10道次粗轧。每道次变形量要求在10～20%之间。为了细化奥氏体晶粒，粗轧的最后3道次的变形量要求接近于20%；为避免轧制力过大，粗轧的最后3道次的变形量要求不大于20%。

（3）精轧轧制道次分配：使用热连轧轧制。精轧第一道次轧制温度不高于1050℃。要求精轧的最后一道次变形量小于8%，最后两道次累积变形量小于16%。精轧终轧温度不高于850℃，不低于770℃。采用TMCP热机械控制轧制工艺，不允许任一机架不压下空过，也不采用HTP高温轧制工艺。

（4）精轧后立即实施层流冷却。在层流冷却和精轧最后一道次之间无其他特意增加的工艺措施，如弛豫析出控制相变控制、超快冷却装置等。冷却速率大于20℃/s。

（5）经过层流冷却后，经卷取机卷取成板卷。卷取温度范围不高于400℃，不低于300℃。

本发明X70管线钢的TMCP工艺制度的依据是：

本发明X70管线钢采用‘控制轧制+加速冷却’的方式生产，它通过奥氏体再结晶区形变再结晶、奥氏体未再结晶区的变形累积以及轧后的加速冷却来获得最佳晶粒细化效果。对显微组织进行控制并细化晶粒，在奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区的较低温度区进行多道次轧制，在进行较高的冷却速度（≥20℃/S）下，使变形奥氏体转变为细小均匀的以针状铁素体为主体，含有少量的粒状贝氏体组成的复相组织。

本发明有如下技术效果：

（1）本发明的X70管线钢具有更稳定的强度和优异的低温冲击韧性。

（2）本发明的X70管线钢的晶粒尺寸细小，晶粒度12～13级。

（3）本发明的X70管线钢的显微组织为针状铁素体，含有少量粒状贝氏体，存在极少量的准多边形铁素体和马氏体/奥氏体。

（4）本发明X70板卷的屈服强度典型值为530MPa，抗拉强度典型值650MPa，-20℃夏比V型冲击功典型值为400J（10×10×55mm）。制管后，经济型高韧性X70管的屈服强度典型值为510MPa，抗拉强度典型值645MPa。板卷和钢管的-20℃夏比冲击剪切面积（SA%）100％、-15℃DWTT为100％。

（5）经过批量生产实践表明，本专利所设计的成分和工艺能够有效地降低成本和稳定生产X70管线钢板卷，同时解决了包辛格效应明显和合金设计成本较高的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明详细说明：

图1： 11.1mmh厚板卷1/4厚度处显微组织。

图2： 17.5mm厚板卷1/4厚度处显微组织。

具体实施方式

根据本发明管线钢的化学成分范围，经300吨转炉冶炼，经过钢包吹氩、LF炉精炼、RH真空处理和连铸，再加热后，进入两机架R1和R2粗轧，再经7机架2250mm连轧机组生产线进行热机械控轧，轧后采用管线钢钢高强度冷却工艺，热轧厚度规格11.1mm、17.5mm。

本发明X70管线钢的化学成分见表1，TMCP热机械控制轧制工艺制度见表2，性能见表3～表5。

本发明X70管线钢的夹杂、显微组织和晶粒度见表6～表7。

表1  本发明X70管线钢的化学成分 ，wt%

炉罐号	轧制批号	C	Si	Mn	P	S
							12304041	H120868000	0.075	0.12	1.12	0.014	0.0013
12303829	H120810760	0.051	0.35	1.61	0.013	0.0005
							12303322	H120852020	0.063	0.20	1.38	0.010	0.0007
12303972	H120851580	0.067	0.25	1.55	0.010	0.0007

续表1  本发明X70管线钢的化学成分，wt%

炉罐号	轧制批号	Nb	Ti	N	Als	Cr
							12304041	H120868000	0.067	0.0202	0.0050	0.022	0.35
12303829	H120810760	0.079	0.0248	0.0044	0.024	0.38
							12303322	H120852020	0.051	0.0114	0.0047	0.024	0.31
12303972	H120851580	0.061	0.0137	0.0047	0.023	0.33

表2  本发明X70管线钢的TMCP工艺制度

表3  本发明X70管线钢的性能检验结果

表4  本发明X70卷的冲击性能（7.5×10×55mm）（与轧向成30o方向）

表5  本发明X70卷的冲击性能（10×10×55mm）（与轧向成30o方向）

表6  本发明X70的夹杂物类型（级别）

表7  本发明X70的显微组织和晶粒度

批号	显微组织	实际晶粒度（级）
			H120868000	针状铁素体+粒状贝氏体	13.0
H120810760	针状铁素体+粒状贝氏体	12.5
			H120852020	针状铁素体+粒状贝氏体	12.0
H120851580	针状铁素体+粒状贝氏体	12.0

Claims (1)

1.一种含Cr经济型X70管线钢热轧板卷的控轧控冷工艺，其特征在于，所述板卷的化学成分重量百分比（%）为：C 0.05-0.075％、Si 0.10%-0.35％、Mn 1.00-1.65％，Nb 0.050-0.080％，Ti 0.010-0.025％，Cr 0.30-0.4％，余量为铁和不可避免的杂质；所述板卷的控轧控冷工艺为：

（1）加热温度1150～1210℃，均热时间不少于120分钟，

（2）粗轧轧制道次分配：使用8～10道次粗轧，每道次变形量要求在10～20%之间，粗轧的最后3道次的变形量17-20%，

（3）精轧轧制道次分配：精轧第一道次轧制温度不高于1050℃，精轧的最后一道次变形量小于8%，最后两道次累积变形量小于16%，精轧终轧温度770℃-850℃，

（4）精轧后立即实施层流冷却，冷却速率大于20-25℃/s，

（5）经过层流冷却后，经卷取机卷取成板卷，卷取温度300-400℃。

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