CN105112815A - 一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法。本发明技术方案：P≤0.006％，S≤0.002％，N≤0.0040％，H≤0.00015％，O≤0.0020％，N+O+H+S+P≤100ppm，痕量元素：Sn≤0.015％，Pb≤0.005％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％，放射元素强度<100Bq/gram，各类非金属夹杂粗、细均≤1.5级，总和≤4.0。本发明细化晶粒并消除钢板遗传性组织织构，保证超厚规格钢板性能的均匀性，突破了生产超厚规格管线钢强韧性难匹配和厚度方向性能不均匀的技术瓶颈，得到细小均匀针状铁素体组织，钢板的强度性能良好，系列低温韧性性能优异且均匀性高。

Description

一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法

技术领域

本发明属于低合金高强度管线钢制造技术领域，涉及到一种低温韧性优异的厚规格管线钢板及其制造方法。

背景技术

随着中国经济快速发展，国家对石油天然气能源需求量越来越大。所以，为提高输送效率，管道输送压力和管径不断增加，同时，为提高管道输送安全性，设计者提高了能源输送管道的壁厚。目前，市场对≥35mm厚规格管线钢需求呈明显上升趋势，特别是随着中石化新粤浙江管线项目和中俄东线管线项目的陆续开工，为提高输气效率和石油输送的安全性能，厚规格高韧性指标等综合性能要求的系列管线钢更是成为国内外专家关注和研究的热点。

管线钢原材料的夏比冲击性能和动态撕裂韧性(DWTT)随壁厚的增加，其夏比冲击性能指标和抗动态止裂韧性能力呈下降趋势，并且，钢板厚度效应对低温夏比冲击功和DWTT性能合格率影响明显，同时，如何降低超厚规格管线钢中的夹杂物和提升管线钢超低P、S钢炼钢水平，提高铸坯心部与边部铸态组织统一性，带动其它高附加值高要求钢的发展，也是国内外钢铁企业和研究机构比较头疼的问题。另外，厚规格管线钢落锤性能对全厚度组织均匀性要求非常高，需要对冶炼工艺、轧制规程和冷却模型一系列关键技术要求严格。本发明针对生产超厚规格管线钢项目中的诸多难题，结合现场的生产实践和工艺装备，综合利用合适的超洁净钢冶炼技术，连铸动态轻压下技术，控轧控冷控制冷却工艺(TMCP工艺)，钢板返红和循环高压水冷却技术和阶梯压下矫直技术和自回火技术，突破了超厚规格(35mm)管线钢止裂韧性性能差等限制国内外管线产品质量等级进一步提高的瓶颈，对企业调整高附加值产品结构和提升产品竞争力有着重要意义。

鉴于厚规格管线钢研究在行业中的重要意义，国内外也有很多专利也从冶炼，控制轧制和控制冷却工艺等不同方面对厚规格管线钢进行了深入研究，其中包括：

1)授权公告号CN102409224B的专利涉及的是低温韧性优异的厚规格海底管线用热轧钢板及其生产方法，其特征在于：轧制过程中连铸坯的加热温度1150～1220℃，加热时间1.0-1.5min/mm，均热段保温时间不小于60min；粗轧阶段采用横纵向轧制，道次压下量不小于15％，横向轧制变形量不小于30％，粗轧末道次变形量不小于20％，粗轧温度1000～1100℃，该粗轧工艺在保证奥氏体再结晶细化的同时，降低纵横向组织的差异，保证良好的纵横向性能，精轧温度770～860℃，精轧阶段累计变形量60％～75％；轧后冷却速度5～35℃/s，终冷温度450～600℃，之后空冷。

2)公告号CN102416406B的专利涉及一种提高大壁厚管线钢边部和心部组织均匀性的方法，工艺为：连铸工序采用厚板坯连铸，连铸坯厚度300～400mm，连铸坯拉速为0.60～0.80m/min，中间包过热度为10～25℃。连铸坯厚度/成品钢板厚度为10.0～13.5，成品钢板宽度/连铸坯宽度为1.0～1.55。热轧工序采用两阶段轧制，粗轧展宽阶段总压下率为0～36％，粗轧展宽后纵轧总压下率为50～75％，粗轧纵轧阶段压下率逐道次增加，粗轧最后一道次压下率为20～30％；精轧阶段总压下率为65～75％，精轧阶段压下率逐道次减少，精轧最后一道次压下率为10～15％。提高了30～40mm壁厚管线钢边部和心部组织均匀性。

3)公布号CN102941226A的专利涉及的是一种保性能特厚板控轧控冷工艺，以解决厚规格钢板以往只能通过热处理工艺或提高合金元素含量来满足产品性能的问题。包括以下步骤：板坯加热、一阶段轧制、待温过程、二阶段轧制、控制冷却。本发明、通过合理调整加热工艺，适度降低板坯炉内加热温度，为后续轧制及表面质量控制提供有利条件，降低二阶段开轧温度及终轧温度，提高待温厚度，增大终轧道次压下量及轧制力，最大程度的获得较高的内部组织晶粒度，同时采用汽雾式大水量快速冷却工艺，提高钢板内部组织均匀性，有效提高钢板综合性能指标。

4)公布号CN103834874A的专利涉及厚壁高DWTT性能的X65-70海底管线钢及制造方法，其成分重量百分比为：C0.03～0.050％，Si≤0.25％，Mn1.47～1.70％，P≤0.010％，S≤0.001％，Ti0.006～0.010％，Cr0.10～0.20％，Cu0.12～0.20％，Ni0.36～0.45％，Al0.025～0.045％，Ca0.0008～0.0025％，N≤0.0035％，O≤0.0025％，Nb0.040～0.0.050％，其余为Fe和不可避免杂质；且Ceq＝0.34～0.040，Pcm＝0.13～0.17。采用热轧TMCP方式生产，合金成分简单，生产周期短、生产方法简单，钢材成本较低。本发明钢板具有厚规格、高强度、优良的低温冲击韧性和可焊性及良好的DWTT性能，可用于海底天然气输送用直缝焊管的辅设。

5)公布号CN104762461A涉及一种稳定控制大壁厚管线钢低温韧性的控轧方法，属于低碳微合金钢生产技术领域。轧制分粗轧和精轧两阶段，在完成粗轧倒数第2道次轧制后，待钢坯温度降至975～990℃时进行粗轧末道次轧制，并采用快速连续的两道次轧制方式代替末道次轧制，且两道次变形率均控制在16～21％，两道次间隔时间控制在4～8s，以确保两道次叠加变形率达到32～42％；同时，需确保两阶段轧制过程道次压下率呈近似正态分布。优点在于，采用本发明的方法能有效地稳定控制大壁厚管线钢具有优良的低温韧性，夏比冲击韧性：-20℃时钢板厚度方向心部10×10×55mmV型缺口试样夏比冲击功≥354J；落锤韧性：-15℃时全壁厚试样落锤剪切面积≥85％。

以上专利文献中均涉及低温韧性优异的厚规格管线钢板。1)仅仅涉及的是低温韧性优异的厚规格海底管线用热轧钢板的连铸、轧制和冷却工艺，要求粗轧末道次变形量不小于20％，没有从特厚钢板的均匀性特征上采取有效手段控，很难保证钢板的低温韧性及性能的均匀性；2)、3)、5)均涉及增大粗轧道次变形量的手段提高厚规格钢板的低温韧性，没有涉及到钢板释放应力，很容易形成组织织构，造成钢板性能的各项异性；4)涉及厚壁高DWTT性能要求X65-X70的海底管线钢板，均没有涉及钢板均匀性控制手段，很难得到各项性能均匀、低温韧性优异且综合性能良好的超厚规格管线钢板。而本发明工艺数据均现场获得，针对低温韧性优异的超厚规格管线钢进行最佳的产品成分和工艺设计产品成分设计采用超低碳超洁净钢冶炼工艺生产，其中P采用双转炉法保障含量最大值0.006％，通过转炉预脱磷和LF+RH双联法精炼深脱硫技术保障S含量最大值0.002％，稀有气体元素总和N+O+H+S+P≤100ppm，钢水中稀有金属含量为Sn≤0.015％，Pb≤0.005％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％.其余部分包含Fe。钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.5级，总和不大于4.0级，利用双碟式和三环式交叉电磁搅拌技术等多手段兼顾保障钢质的纯净化，最大限度的为超厚规格管线钢的生产提供“精料”；采用“超大压下率轧制+钢板充分返红+循环高压水冷却”模式进行控制，循环4次，在细化奥氏体晶粒尺寸的同时有效消除钢板内部织构，通过快速预矫直技术、阶梯式矫直技术和自回火技术保证厚规格钢板的板形，保证本发明钢板具有优良的强度和低温韧性和低温止裂韧性的同时，具有高强度、高性能均匀性、良好焊接性等优良的综合性能产品。为了达到更优的产品效果，对产品成分和各工艺步骤中的条件进行创新、优化、选择，达到预期效果。本发明的整体产品是包括有机整体的各个组成部分，其中的每个成分组成、制备方法步骤都是有机整体中的一个部分。兼顾钢板性能和生产节奏，更适宜大规模工业化生产。

以上专利2最接近现有技术，本专利主要是在专利2的基础上存在的缺陷做出的，上述专利仅仅考虑通过增大粗轧和精轧道次的压下率和压下量，而没有考虑到大的压下量和压下率很容易造成钢板织构，反而更容易造成钢板性能不均匀，本发明正是考虑到粗轧可能形成的钢板各向异性，冶炼上创新应用双转炉法脱磷、双联法脱硫、交叉电磁搅拌技术保证钢水的均匀性，并严格控制各关键元素的含量，得到“精料”。轧制工艺上在对“精料”增大轧制压下率的基础上进行“超大压下率轧制+钢板充分返红+循环高压水冷却”模式进行控制，消除织构，并配合预矫直技术、多路径冷却技术、阶梯式矫技术和自回火技术等一系列创新技术，得到性能优越且均匀的产品。

技术实施后典型钢板的韧性指标如下表1：

表1系列温度夏比冲击功

发明内容

本发明涉及到一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法，在提高现场生产效率和降低合金成本的前提下，生产出具有优异的低温韧性、小的组织织构和高的性能均匀性等综合性能良好的的针状铁素体型超厚规格管线钢。

优选的，本发明的超厚规格管线钢板采用了如下成分设计：按重量百分比计算组分，C：0.050.07％，Si：0.20～0.25％，Mn：1.70～1.75％，P≤0.005％，S≤0.002％，Nb：0.038～0.040％，Ti：0.018～0.020％，Mo:0.15-0.25％，Cu≤0.20％：Cr≤0.15％，Ni≤0.20％，N≤30ppm，O≤15ppm～，H≤1.2ppm，B≤0.0002％，Al/N≥3:1，N+O+H+S+P≤110ppm，钢水中稀有金属含量为Sn≤0.010％，Pb≤0.004％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％。Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.18％，钢板放射元素强度<100Bq/gram，钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.0级，总和不大于3.5级。其余部分包含Fe。

更优选的本发明的超厚规格管线钢板采用了如下成分设计：按重量百分比计算组分，C：0.06％，Si：0.22％，Mn：1.72％，P＝0.004％，S＝0.0015％，Nb＝0.038％，Ti＝0.018％，Mo＝0.20％，Cu≤0.20％：Cr≤0.15％，Ni＝0.15％，N＝30ppm，O＝10ppm，H＝1.0ppm，B≤0.0002％，Al/N≥3:1，N+O+H+S+P＝82.5ppm，钢水中稀有金属含量为Sn＝0.008％，Pb＝0.004％，Sb＝0.008％，Bi＝0.005％。Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B＝0.16％，钢板放射元素强度<80Bq/gram，钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.0级，总和不大于3.5级。其余部分包含Fe。

其成分设计中各个元素的作用如下：

C：碳是提高强度最主要也是最廉价的元素，随着碳含量的增加，钢的强度增加，但同时钢板的低温韧性、焊接性能和耐腐蚀能力变差，因此本发明选用低碳成分设计，为厚规格管线钢板具有良好的低温韧性性能奠定基础。因此将碳含量控制在0.06％～0.09％，但过低的碳含量很容易造成钢板强度富裕量不足，因此优选的控制在0.06～0.07％。

Mn：锰是提高强度和韧性的有效元素，它是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，还可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。同时还能固溶强化铁素体和增加钢的淬透性。在低碳条件下它对贝氏体转变有显著的促进作用。但Mn含量过高时，则钢硬化而延展性变坏。过低影响钢板的强度性能，特别是钢板的抗拉强度，因此将锰含量控制在1.60％～1.80％，但过低的锰含量很容易造成钢板强度富裕量不足，因此优选的控制在1.65～1.75％.

Si：硅起到脱氧剂的作用，同时有固溶强化作用，还可以极大的延缓碳化物的形成，滞后渗碳体的长大，增加了奥氏体稳定性，因此将硅含量控制在0.15％～0.25，但是Si含量高，钢种易出现夹杂物，造成钢板表面花斑等钢板缺陷，因此优选的控制在0.20～0.24％.

Ni：镍对焊接热影响区硬化性及韧性没有不良影响，又可使母材的强度提高，并使低温韧性大大提高。但它是较贵重元素，导致钢的成本大幅度上升，经济性差。因此将镍含量控制在0.10％～0.20，优选的控制在0.10～0.15％.

Ti：加入微量的钛，是为了固定钢中的氮元素。另外Ti有强烈的析出强化作用，可以提高钢的强度，对焊接热影响区处的硬度也有好的影响作用在最佳状态下，Ti的氮化物颗粒的存在可抑制焊接热影响区的晶粒粗化阻止钢坯在加热、轧制、焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。Ti低于0.005％时，固N效果差，超过0.03％时，固N效果达到饱和，过剩的Ti可以单独或与Nb一起形成碳氮化物，强化钢材，但有时会形成大块的析出相，将会使钢的韧性恶化。当钢中的Ti、N原子之比为1：1时，TiN粒子最为细小且分布弥散，对高温奥氏体晶粒的细化作用最强，不仅可获得优良的韧性，而且能够实现30KJ/cm以上的大线能量焊接。但是，过多的Ti含量会引起钛的氮化物的粗化，对低温韧性不利，也会增加钢板的生产成本。因此，一般将Ti成分控制在0.02％左右。优选的控制在0.015～0.020％.

Cr：铬的添加可以降低钢种的相变点，细化组织，有效的提高强度，还可以提高钢种抗氧化性及高温耐腐蚀性能等，但是Cr过多则析出粗大，导致钢的脆化，对焊接性能不好，因此Cr含量设计为≤0.30％，

Mo:钼具有较强的碳化物形成能力，能够阻止奥氏体化的晶粒粗大，可以造成C曲线的右移，减小了过冷度，提高钢板的淬透性，钼还可以推迟碳化物形成元素比如Nb的扩散能力，从而阻止碳化物的形成，推迟碳化物的析出过程，推迟钢板先共析铁素体的形成，促进高密度位错亚结构的针状铁素体的形成。但钼元素含量低，对提高特厚规格钢板淬透性效果微弱，若钼含量过高，由于钼合金元素价格偏高，造成成本过高，因此，选择Mo含量设计为0.15-0.25％。

磷、硫、氮、氧、氢元素是有害的杂质元素，易引起偏析、聚集、夹杂物等，造成钢板的脆化，尤其对钢板的低温韧性性能等有显著的影响，因此控制钢中气体元素含量，优选的N≤30ppm，O≤15ppm，H≤1.2ppm，B≤0.0002％，Al/N≥3:1，N+O+H+S+P≤100ppm。

钢水中痕量元素Sn、Pb、Sb、Bi凝固后多偏聚在晶界处，往往对钢材的韧性性能造成恶劣影响，且由于熔点高，冶炼时很难溶解，Pb等有辐射性，影响人体健康，因此应严格控制痕量元素含量，优先的控制在Sn≤0.015％，Pb≤0.005％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％。本发明通过合金元素Mn-Mo-Nb组合之间的协调作用，可互为补充，扬长补短,提高钢板的性能。Mn-Nb作为主要强化元素，Nb可以限制γ长大，通过析出钉扎作用延迟控制轧制中的再结晶，细化晶粒改善钢板的强度和韧性。Mn也可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。Nb和Mn组合协同可显著固溶强化铁素体和增加钢的淬透性。Mo能降低过冷奥氏体的相变温度，抑制多边形铁素体的形成，促进针状铁素体的形成，Mo还可以提高Nb(C，N)在奥氏体中的固溶度，降低Nb(C，N)的析出温度，使更多的Nb(C，N)在低温a中析出，提高Nb(C，N)的沉淀强化效果。

通过超低碳+Ti+Ni+Nb的组合协同作用最大限度的提高钢板的低温韧性及焊接性能。超低碳是改善钢板焊接性能和可成型性能的基础，可使其在非平衡的冷却转变组织中不含有渗碳体，同时借助Nb提高相变温度进行控轧控冷工艺Ti的氮化物颗粒抑制焊接热影响区的晶粒粗化阻止钢坯在加热、轧制、焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性，同时加入低温韧性强化元素Ni降低钢板韧脆转变温度和提高钢板低温韧性性能，通过上述合金元素的复合，互为补充，并借助两阶段轧制、多路径冷却、阶段式矫直技术和低温恒温自回火技术的集成，得到强韧性、均匀性良好的厚规格管线钢。

裂纹敏感指数Pcm值对材料的焊接性能有重要影响，因此控制钢的裂纹敏感指数值，优先的Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20％，更优先的控制Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.18％。

钢中的夹杂物的存在可降低钢材的塑性，韧性、疲劳寿命和焊接性能，使钢的加工性能变坏，对钢材的表面光洁度也有影响，因此控制钢中非金属夹杂物的量的化学成分满足钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.5级，总和不大于4.0级。优先的控制钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.0级，总和不大于3.5级。

本发明的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法另一目的是提供一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法，该方法是在上述成分设计的基础上，通过控制板坯加热温度和加热时间，将全新的粗轧4道次连续大压下轧制技术、钢板充分泛红及循环高压水冷却技术、快速预矫直、阶梯式矫直技术和低温恒温自回火技术组合应用，有效消除钢板遗传性组织织构，获得低温韧性良好和均匀度高的超厚规格管线钢板。

该发明所采用的生产工艺流程为：工艺步骤包括按权利要求1成分配比备料→铁水KR脱硫处理→转炉预脱磷→转炉冶炼→CAS吹氩→LF+RH双联法精炼深脱硫→全程保护浇铸→板坯再加热→4道次粗轧(轧制→钢板充分返红→循环高压水冷却→再轧制模式)→空冷→水幕缓冷→空冷→精轧→预矫直→多路径冷却→矫直→超低温自回火→超声波探伤工序。

本发明原始连铸坯厚度为300-330mm。

利用冶炼时形成Al/N≥2.0,的配比来在控制N气体含量，尽可能消除稀有气体元素N对钢板的影响，改善钢板的焊接性能，在钢水纯净度高的基础上，利用粗轧4道次大压下、钢板充分返红、循环高压水冷却、阶梯式矫直和恒温自回火技术来保障钢板性能均匀性和低温韧性性能。

本发明在低碳复合微合金设计及熔炼精确控制的基础上，由于对钢板主要气体元素、痕量元素、放射线元素强度和非金属夹杂等进行了严格限制，得到绿色环保，探伤合格率高，质量得到明显提升，使用安全的钢板，符合现代钢铁材料的发展方向。钢板采用双转炉法脱磷，LF+RH双联法精炼深脱硫，双碟式和三环式交叉电磁搅拌技术下全程保护浇铸，可高效得到超洁净管线钢坯。本发明创新形成的粗轧4道次连续大压下轧制、充分返红和循环高压水冷却技术因为在钢板经过高温大压下率轧制后，进行充分的返红，钢坯轧制后组织晶粒可进行充分的再结晶和回复，这样可从根本上消除钢板遗传性各向异性，首创性解决困扰厚管线钢生产在厚度方向的差别大问题，,钢板精轧后有机结合预矫直技术、阶梯式矫直技术和低温恒温自回火技术因为可以在实施过程中充分考虑到可能产生的内应力和板型问题，并轧制后***对钢板性能均匀性进行改善，得到性能优异和板型均良好的厚规格管线钢板并可对其它品种厚规格高品质钢的发展具有借鉴意义。

附图说明：

图1：厚度方向的边部；图2：厚度方向的1/4；图3：厚度方向的心部；图4：落锤断口宏观形貌图；图5：落锤断口微观形貌图

具体实施方式

通过以下具体实施例来进一步说明本发明：

实施例1

本实施例的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.06％，Si：0.15％，Mn：1.60％，P:0.004％，S:0.001％，Nb：0.35，Ti：0.015，Mo：0.15，Cr：≤0.20％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％,Al/N＝2，Cr+Ni+Mo+Cu＝0.15，N＝0.0040％,H＝0.00015％,O＝0.0020％,N+H+O+S+P＝102PPM,Sn＝0.015％，Pb＝0.005％，Sb＝0.010％，Bi＝0.005％，A、B、C、D粗细夹杂均小于1.5且A+B+C+D＝4.0。Pcm＝0.20，钢板放射元素强度＝90Bq/gram，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的生产制备方法如下：

1)冶炼工艺：原料铁水KR预处理后硫含量等于0.003％，强脱磷时温度在1300℃，渣碱度为2.3，吹炼时间为8min，废钢加入比为15％，出钢前向炉内加入石灰，用挡渣球、挡渣塞防止出钢时下渣，控制转炉预脱磷后钢水中磷含量为0.004％；，转炉终点[S]含量＝0.005％，C＝0.05％，P＝0.006％。合金加入顺序：金属锰——铝块，CAS进行Al脱氧，LF加入Nb，LF采用造白渣模式，控制加热次数,每炉加热次数为3次。RH中加入Ti、真空槽热电偶测温点温度为1000℃，真空处理开始至真空度小于100pa的累积时间为5.9min。真空处理时间为20min，纯脱气时间为6min。进行Ca处理，球化夹杂物形态，Ca-Fe线喂入量：2.0m/t；喂线速度：240m/min；

2)全程保护浇铸：采用结晶器+二冷区+凝固末端组合电磁搅拌，结晶器液面波动为±2mm，搅拌形式为双碟式和三环式交叉搅拌；

3)板坯再加热工艺：在所述板坯再加热工序中，板坯加热温度1200℃；

4)轧制工艺：轧制工序中，高温再结晶区控制轧制：开始轧制温度1150℃，终止轧制温度1100℃，粗轧采取超大压下率纵向轧制技术，轧制4道次，每道次压下率均为20％，总道次压下率60％，中间坯厚度为120mm；

5)冷却工艺：粗轧钢板在粗轧中采用“超大压下率轧制+钢板充分返红+循环高压水冷却”模式进行控制，共循环4次，每道次粗轧后钢板充分返红时间1min，高压水压力21MPa；空冷工序中，空冷时间在1min；水幕冷却工序中，上下水量比为1:1.2，水幕流量200m³/h,水幕3组，水幕间距8m，水幕喷嘴到钢板距离1.6m；

6)矫直工序:钢板预矫直工序中，钢板快速预矫直1道次，矫直力依次递减，矫直力4500KN，矫直速度158m/min，压下速度0～±4mm/sec；矫直工序中，采取钢板快速阶梯状矫直，矫直3道次，矫直力依次递减，矫直力分布为5000KN→4500KN→3000KN，矫直速度150m/min，压下速度0～±5mm/sec，

7)超低温自回火：钢板在恒温炉进行回火，回火温度150℃，保温时间为8小时，空冷至室温，放置24h。

经检测，本实例的主要韧性性能如下

本案管线钢冲击韧性性能与其他钢企的比较

本案管线钢DWTT性能与其他钢企的比较

从本方案生产的钢板夏比冲击性能和DWTT性能对比可知，本发明生产的钢板在相同温度下冲击功高，低温落锤性能也优于其它钢企；并且本发明生产的钢板随着温度的降低，夏比冲击和落锤温度性高即使在-100℃，钢板夏比冲击仍在200J以上，远优于其它钢厂生产的同类钢板，在-60℃钢板DWTT仍保持在80％以上，而其它钢厂DWTT在-40℃就出现明显恶化。

实施例2

本实施例的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.09％，Si：0.25％，Mn：1.80％，P:0.005％，S:0.002％，Nb：0.050％，Ti：0.025％，Mo：0.25，Cr：≤0.20％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％,Al/N＝10，Cr+Ni+Mo+Cu＝0.25，N＝0.0020％,H＝0.00010％,O＝0.0010％,N+H+O+S+P＝101PPM,Sn＝0.008％，Pb＝0.002％，Sb＝0.005％，Bi＝0.001％，A、B、C、D粗细夹杂均小于0.5且A+B+C+D＝2.0。Pcm＝0.21，钢板放射元素强度＝20Bq/gram，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的生产制备方法如下：

1)冶炼工艺：原料铁水KR预处理后硫含量等于0.002％，强脱磷时温度在1320℃，渣碱度为4.2，吹炼时间为12min，废钢加入比为15％，出钢前向炉内加入石灰，，用挡渣球、挡渣塞防止出钢时下渣，控制转炉预脱磷后钢水中磷含量为0.002％；，转炉终点[S]含量＝0.002％，C＝0.03％，P＝0.003％。合金加入顺序：金属锰——铝块，CAS进行Al脱氧，LF加入Nb，LF采用造白渣模式，控制加热次数,每炉加热次数为1次。RH中加入Ti、真空槽热电偶测温点温度为1050℃，真空处理开始至真空度小于100pa的累积时间为2min。真空处理时间为30min，纯脱气时间为10min。进行Ca处理，球化夹杂物形态，Ca-Fe线喂入量：2.5m/t；喂线速度：240m/min；

2)全程保护浇铸：在所述全程保护浇铸工序中，采用结晶器+二冷区+凝固末端组合电磁搅拌，结晶器液面波动为±1mm，搅拌形式为双碟式和三环式交叉搅拌；

3)板坯加热工艺：在所述板坯再加热工序中，板坯加热温度1250℃；

4)轧制工艺：两阶段控制轧制工序中，分粗轧高温再结晶区轧制和精轧非再结晶区轧制。高温再结晶区控制轧制：开始轧制温度1150℃，终止轧制温度1100℃，粗轧采取超大压下率纵向轧制技术，轧制4道次，每道次压下率均为22％，总道次压下率63％；

5)冷却工艺：粗轧钢板在粗轧中采用“超大压下率轧制+钢板充分返红+循环高压水冷却”模式进行控制，共循环4次，每道次粗轧后钢板充分返红时间1.5min，高压水压力21MPa；空冷工序中，空冷时间在2min；水幕冷却工序中，上下水量比为1:1.2，水幕流量200m³/h,水幕3组，水幕间距8m，水幕喷嘴到钢板距离1.6m。

6)矫直工序:钢板快速预矫直1道次，矫直力依次递减，矫直力4500KN，矫直速度180m/min，压下速度0～±2mm/sec，矫直工序中，采取钢板快速阶梯状矫直，矫直3道次，矫直力依次递减，矫直力分布为5000KN→4500KN→3000KN，矫直速度180m/min，压下速度0～±1mm/sec，

7)超低温自回火：钢板在恒温炉进行回火，回火温度180℃，保温时间为12小时，空冷至室温，放置50h。

经检测，本实例的主要韧性性能如下：

本案管线钢冲击韧性性能与其他钢企的比较

本案管线钢DWTT性能与其他钢企的比较

从本方案生产的钢板夏比冲击性能和DWTT性能对比可知，本发明生产的钢板在相同温度下冲击功高，低温落锤性能也优于其它钢企；并且本发明生产的钢板随着温度的降低，夏比冲击和落锤温度性高即使在-100℃，钢板夏比冲击仍在200J以上，远优于其它钢厂生产的同类钢板，在-60℃钢板DWTT仍保持在80％以上，而其它钢厂DWTT在-40℃就出现明显恶化。

实施例3

本实施例的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板是由以下质量百分比的组分制备而成：C：0.07％，Si：0.20％，Mn：1.75％，P:0.005％，S:0.001％，Nb：0.042，Ti：0.018，Mo：0.18，Cr：≤0.20％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％,Al/N＝6，Cr+Ni+Mo+Cu＝0.18，N＝0.0020％,H＝0.00010％,O＝0.0010％,N+H+O+S+P＝91PPM,Sn＝0.012％，Pb＝0.004％，Sb＝0.009％，Bi＝0.004％，A、B、C、D粗细夹杂均小于1.0且A+B+C+D＝3.0。Pcm＝0.20，钢板放射元素强度＝70Bq/gram，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的生产制备方法如下：

1)冶炼工艺：原料铁水KR预处理后硫含量等于0.002％，强脱磷时温度在1310℃，渣碱度为3.5，吹炼时间为10min，废钢加入比为15％，出钢前向炉内加入石灰，用挡渣球、挡渣塞防止出钢时下渣，控制转炉预脱磷后钢水中磷含量为0.002％；，转炉终点[S]含量＝0.003％，C＝0.03％，P＝0.003％。合金加入顺序：金属锰——铝块，CAS进行Al脱氧，LF加入Nb，LF采用造白渣模式，控制加热次数,每炉加热次数为2次。RH中加入Ti、真空槽热电偶测温点温度为1030℃，真空处理开始至真空度小于100pa的累积时间为5min。真空处理时间为25min，纯脱气时间为8min。进行Ca处理，球化夹杂物形态，Ca-Fe线喂入量：2.2m/t；喂线速度：240m/min；

2)全程保护浇铸：在所述全程保护浇铸工序中，采用结晶器+二冷区+凝固末端组合电磁搅拌，结晶器液面波动为±1.5mm，搅拌形式为双碟式和三环式交叉搅拌；

3)板坯加热工艺：在所述板坯再加热工序中，板坯加热温度1220℃；

4)轧制工艺：两阶段控制轧制工序中，分粗轧高温再结晶区轧制和精轧非再结晶区轧制。高温再结晶区控制轧制：开始轧制温度1150℃，终止轧制温度1100℃，粗轧采取超大压下率纵向轧制技术，轧制4道次，每道次压下率均为21％，总道次压下率61％；

5)冷却工艺：粗轧钢板在粗轧中采用“超大压下率轧制+钢板充分返红+循环高压水冷却”模式进行控制，共循环4次，每道次粗轧后钢板充分返红时间1.2min，高压水压力21MPa；空冷工序中，空冷时间在1.5min；水幕冷却工序中，上下水量比为1:1.2，水幕流量200m³/h,水幕3组，水幕间距8m，水幕喷嘴到钢板距离1.6m。

6)矫直工序:钢板快速预矫直1道次，矫直力依次递减，矫直力4500KN，矫直速度160m/min，压下速度0～±3mm/sec，矫直工序中，采取钢板快速阶梯状矫直，矫直3道次，矫直力依次递减，矫直力分布为5000KN→4500KN→3000KN，矫直速度160m/min，压下速度0～±3mm/sec，

7)超低温自回火：钢板在恒温炉进行回火，回火温度160℃，保温时间为9小时，空冷至室温，放置30h。

经检测，本实例的主要韧性性能如下：

本案管线钢冲击韧性性能与其他钢企的比较

本案管线钢DWTT性能与其他钢企的比较

从本方案生产的钢板夏比冲击性能和DWTT性能对比可知，本发明生产的钢板在相同温度下冲击功高，低温落锤性能也优于其它钢企；并且本发明生产的钢板随着温度的降低，夏比冲击和落锤温度性高即使在-100℃，钢板夏比冲击仍在200J以上，远优于其它钢厂生产的同类钢板，在-60℃钢板DWTT仍保持在80％以上，而其它钢厂DWTT在-40℃就出现明显恶化。

Claims (8)

1.一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板，其特征在于它的化学成分(按重量百分比)为：C：0.06～0.09％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.60～1.80％，P≤0.006％，S≤0.002％，Nb：0.035～0.050％，Ti：0.015～0.025％，Mo:0.15-0.25％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，Cr≤0.20％，B≤0.0005％，Al/N≥2:1，Cr+Mo+Ni+Cu≤0.6％；钢水中气体元素为：N≤0.0040％，H≤0.00015％，O≤0.0020％，N+O+H+S+P≤110ppm，钢水中痕量元素含量为Sn≤0.015％，Pb≤0.005％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％.其余部分包含Fe；其中钢的化学成分满足：Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20％，钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.5级，总和不大于4.0级，钢板放射元素强度<100Bq/gram。

2.一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法，工艺步骤包括按权利要求1成分配比备料→铁水KR脱硫处理→1#转炉预脱磷→2#转炉冶炼→CAS吹氩→LF+RH双联法精炼深脱硫→全程保护浇铸→板坯再加热→4道次粗轧(轧制→钢板充分返红→循环高压水冷却→再轧制模式)→空冷→水幕缓冷→空冷→精轧→快速预矫直→多路径冷却→阶梯式矫直→超低温恒温自回火→超声波探伤工序。

3.如权利要求2所述的低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法，其特征在于：确保KR处理后铁水硫含量≤0.003％；控制脱磷过程温度、前期渣碱度吹炼时间和优质废钢比，保证强脱磷时期温度在1300℃～1320℃，渣碱度≥2.3，吹炼时间为8min-12min，废钢比为15％；出钢前向炉内加入石灰，用挡渣球、挡渣塞防止出钢时下渣，控制转炉预脱磷后钢水中磷含量≤0.004％；转炉终点[S]含量≤0.005％，C≤0.05％，P≤0.006％；合金加入顺序：金属锰——铝块，CAS进行Al脱氧。

4.如权利要求2所述的低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法，其特征在于：所述的LF+RH双联法精炼深脱硫工序为：LF加入Nb，LF采用造白渣模式，控制加热次数,每炉加热次数不得大于3次；RH中加入Ti、真空槽热电偶测温点温度≥1000℃，真空处理开始至真空度小于100pa的累积时间小于6min；真空处理时间≥20min，纯脱气时间≥6min；进行Ca处理，球化夹杂物形态，Ca-Fe线喂入量：2.0～2.5m/t；喂线速度：240m/min；在所述全程保护浇铸工序中，采用结晶器+二冷区+凝固末端组合电磁搅拌，结晶器液面波动不大于±2mm，搅拌形式为双碟式和三环式交叉搅拌；在所述板坯再加热工序中，板坯加热温度1200℃～1250℃。

5.如权利要求2所述的低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法，其特征在于：所述的4道次粗轧工序，采用粗轧高温再结晶区轧制,首先是高温再结晶区控制轧制：开始轧制温度1150℃，终止轧制温度1100℃，粗轧采取超大压下率纵向轧制技术，轧制4道次，每道次压下率均≥20％，总道次压下率≥60％，；在上述所述的钢板返红和循环高压水冷却工序中，钢板在粗轧中采用“超大压下率轧制+钢板充分返红+循环高压水冷却”模式进行控制，共循环4次，每道次粗轧后钢板充分返红时间1min～1.5min，高压水压力21MPa；上述所述的空冷工序中，空冷时间在1min～2min；上述所述的水幕冷却工序中，上下水量比为1:1.2，水幕流量200m³/h,水幕3组，水幕间距8m，水幕喷嘴到钢板距离1.6m。

6.根据权利要求2所述的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法，其特征在于：所述的预矫直工序中，采取钢板快速预矫直，矫直1道次，矫直力依次递减，矫直力4500KN，矫直速度150～180m/min，压下速度0～±5mm/sec。

7.根据权利要求2所述的一种低温韧性优异的厚规格管线钢板的制造方法，其特征在于：所述的矫直工序中，采取钢板快速阶梯状矫直，矫直3道次，矫直力依次递减，矫直力分布为5000KN→4500KN→3000KN，矫直速度150～180m/min，压下速度0～±5mm/sec。

8.根据权利要求2所述的一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板的制造方法，其特征在于：所述自回火工序中，钢板经矫直后快速下线进入恒温炉进行回火，回火温度150～180℃，保温时间为8小时以上，再空冷至室温后，放置24h以上。