CN109182914A - 一种低落锤温度x70管线钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低落锤温度X70管线钢及其制备方法，其中所述低落锤温度X70管线钢包含以下化学成分及质量百分比为：C：0.04～0.07％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.45～1.65％，P≤0.012％，S≤0.007％，Nb：0.04～0.08％，Ti：0.010～0.020％，Cr：0.20～0.40％，Ni：0.15～0.25％，Mo：0.20～0.40％，Alt：0.020～0.050％，N≤0.004％，O≤0.004％，H≤0.0002％。本发明得到的低落锤温度X70管线钢在较低的温度下(‑50～‑30℃)具有较高的韧性和抗撕裂能力，具有广阔的应用前景。

Description

一种低落锤温度X70管线钢及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金材料技术领域，特别是管线钢领域，具体涉及一种低落锤温度X70管线钢及其制备方法。
背景技术
近几年，随着石油、天然气及其它能源的进一步开发，管线钢的需求量日益增大，管线钢的开发和生产获得迅速发展。但石油、天然气和其他能源开采区一般在偏远地区，环境比较恶劣，运输到工业发达地区距离长，地貌结构复杂，服役条件日益恶化，特别是近年来，美国穿越阿拉斯加管道、俄罗斯西西伯利亚—中央输气管线、俄罗斯远东管线建设、中亚管线、西气东输二线和北部管线建设都处于冻土地区和高寒地区，服役环境温度为-20℃～-70℃，这就要求输送管道具有优良的低温冲击韧性，才能保证管道安全。因此严寒地区的石油生产基地，对输送材料的低温韧性提出较高的要求，低温韧性是材料能否安全服役的一个重要指标。
V型缺口落锤撕裂试验(DWTT)作为标准压制缺口落锤撕裂试验的改进试验方法，用于高韧性管线钢时能更好评价试样对塑性裂纹扩展的阻力，在高等级管线钢生产过程中，强度指标较容易达到，但对于韧性指标，特别是落锤性能，受各种因素影响，其合格率偏低，造成生产成本增加。因此，提高落锤性能势在必行，减少企业经济损失，同时提高管道输送的安全性。
目前，郑中等人在“本钢高NbX70管线钢的生产实践”中介绍了X70管线钢的生产工艺、化学成分、力学性能、冲击韧性、落锤性能等，其中试验钢不含Mo，并且在该文献中加热炉温度较高且落锤温度为-15℃，得到的管线钢很难应用于环境比较恶劣的地区作为输送管材。周瑰云在“太钢X70高级别管线钢的开发”中也介绍了X70管线钢的生产工艺、化学成分、力学性能、冲击韧性、落锤性能等，但在该文献中所得试验钢的落锤温度也仅为-15℃，不能满足生产需要。秦利国在“管线钢板X70的开发与生产”中介绍了一种X70管线钢的生产工艺、化学成分、力学性能、冲击韧性、落锤性能等，但根据该文献获得的管线钢的落锤温度也仅为-5℃，也不能满足实际生产的需要。
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
针对现有技术存在问题中的一个或多个，在本发明的一个方面，本发明提供一种低落锤温度X70管线钢，所述管线钢的化学成分及质量百分比为：C：0.04～0.07％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.45～1.65％，P≤0.012％，S≤0.007％，Nb：0.04～0.08％，Ti：0.010～0.020％，Cr：0.20～0.40％，Ni：0.15～0.25％，Mo：0.20～0.40％，Alt：0.020～0.050％，N≤0.004％，O≤0.004％，H≤0.0002％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
优选地，所上述管线钢的化学成分及质量百分比为：C：0.055％，Si：0.205％，Mn：1.55％，P：0.010％，S：0.004％，Nb：0.060％，Ti：0.015％，Cr：0.30％，Ni：0.20％，Mo：0.30％，Alt：0.035％，N：0.0030％，O：0.0018％，H：0.00013％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
优选地，上述管线钢在DWTT试验中，试验温度为-50～-30℃时，单个试样剪切面积≥80％，两个试样剪切面积平均值≥85％。
优选地，所述管线钢的显微组织以以针状铁素体为主。
在本发明的另一方面，本发明提供了上述的低落锤温度X70管线钢的制备方法，所述方法包括步骤：铁水预处理、冶炼、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却，其中所述铁水预处理包括脱硫、脱碳、脱磷处理；所述步骤冶炼包括转炉冶炼、炉外精炼、RH炉真空脱气；所述连铸步骤后得到铸坯，所述铸坯包含以下质量百分比的化学成分：C：0.04～0.07％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.45～1.65％，P≤0.012％，S≤0.007％，Nb：0.04～0.08％，Ti：0.010～0.020％，Cr：0.20～0.40％，Ni：0.15～0.25％，Mo：0.20～0.40％，Alt：0.020～0.050％，N≤0.004％，O≤0.004％，H≤0.0002％。
优选地，上述步骤铸坯加热温度为1170℃～1200℃。
优选地，上述控制轧制步骤包括粗轧和精轧，其中所述粗轧开轧温度为1110℃～1150℃，终轧温度为980℃～1050℃，单道次压下率≥11％，累积压下率≥61％，待所述粗轧后厚度为成品厚度的2.6～3.4倍时进行所述精轧，所述精轧开轧温度≤950℃，单道次压下率≥15％，累积压下率≥65％，终轧温度为830℃～860℃。
优选地，上述控制冷却采用ACC冷却，所述冷却组数为6～10组，以13～20℃/s的冷却速率冷却至460～520℃。
根据以上方案，本发明的方法是采用连铸坯为热轧原料，进行加热、控轧控冷，最终得到一种具有优良低温落锤性能的X70管线钢。该管线钢控轧控冷后的显微组织以针状铁素体为主，具有较高的韧性和抗撕裂能力，能够有效防止管线钢的爆裂。并且通过落锤撕裂试验(DWTT)证明：当试验温度为-50～-30℃时，本发明得到的X70管线钢单个试样剪切面积≥80％，两个试样剪切面积平均值≥85％，证明本发明得到的X70管线钢在较低的温度下(-50～-30℃)均具有较高的韧性和抗撕裂能力，可以用作低温环境下的管材，具有广阔的应用前景。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例1所获得的管线钢板表面的显微组织照片；
图2是本发明实施例1所获得的管线钢板1/2截面处的显微组织照片；
图3是本发明实施例1所获得的管线钢板1/4截面处的显微组织照片。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
为了解决现有技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的是提供一种具有低落锤温度的X70管线钢，本发明的另一目的是提供一种具有低落锤温度的X70管线钢的制备方法。
本发明的目的通过以下具体实施方式实现：
在本发明的第一实施方式中，本发明提供一种低落锤温度X70管线钢，所述管线钢的化学成分及质量百分比为：C：0.04～0.07％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.45～1.65％，P≤0.012％，S≤0.007％，Nb：0.04～0.08％，Ti：0.010～0.020％，Cr：0.20～0.40％，Ni：0.15～0.25％，Mo：0.20～0.40％，Alt：0.020～0.050％，N≤0.004％，O≤0.004％，H≤0.0002％，其余为铁和其他不可避免的杂质。例如所述管线钢的化学成分及质量百分比可以为：C：0.04％，Si：0.26％，Mn：1.45％，P：0.012％，S：0.007％，Nb：0.08％，Ti：0.010％，Cr：0.40％，Ni：0.15％，Mo：0.40％，Alt：0.020％，N：0.004％，O：0.004％，H：0.0002％，其余为铁和其他不可避免的杂质；或C：0.07％，Si：0.15％，Mn：1.65％，P：0.010％，S：0.005％，Nb：0.04％，Ti：0.020％，Cr：0.20％，Ni：0.25％，Mo：0.20％，Alt：0.050％，N：0.003％，O：0.00:3％，H：0.0002％，其余为铁和其他不可避免的杂质；或C：0.05％，Si：0.20％，Mn：1.55％，P：0.012％，S：0.007％，Nb：0.06％，Ti：0.015％，Cr：0.23％，Ni：0.20％，Mo：0.30％，Alt：0.035％，N：0.004％，O：0.004％，H：0.0002％，其余为铁和其他不可避免的杂质；等。
在一个优选的实施方式中，上述管线钢的化学成分及质量百分比为：C：0.055％，Si：0.205％，Mn：1.55％，P：0.010％，S：0.004％，Nb：0.060％，Ti：0.015％，Cr：0.30％，Ni：0.20％，Mo：0.30％，Alt：0.035％，N：0.0030％，O：0.0018％，H：0.00013％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
在一个优选的实施方式中，上述管线钢在DWTT试验中，试验温度为-50～-30℃时，单个试样剪切面积≥80％，两个试样剪切面积平均值≥85％。
在一个优选的实施方式中，上述管线钢的显微组织以以针状铁素体为主。
在本发明的第二实施方式中，本发明提供上述的低落锤温度X70管线钢的制备方法，所述方法包括步骤：铁水预处理、冶炼、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却；具体操作方法为：首先进行铁水脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸(在电磁搅拌、轻压下)得到铸坯，对铸坯进行清理、缓冷和质量检查。所述铸坯包含以下质量百分比的化学成分：C：0.04～0.07％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.45～1.65％，P≤0.012％，S≤0.007％，Nb：0.04～0.08％，Ti：0.010～0.020％，Cr：0.20～0.40％，Ni：0.15～0.25％，Mo：0.20～0.40％，Alt：0.020～0.050％，N≤0.004％，O≤0.004％，H≤0.0002％。例如包含的化学成分及质量百分比可以为：C：0.04％，Si：0.26％，Mn：1.45％，P：0.012％，S：0.007％，Nb：0.08％，Ti：0.010％，Cr：0.40％，Ni：0.15％，Mo：0.40％，Alt：0.020％，N：0.004％，O：0.004％，H：0.0002％；或C：0.07％，Si：0.15％，Mn：1.65％，P：0.010％，S：0.005％，Nb：0.04％，Ti：0.020％，Cr：0.20％，Ni：0.25％，Mo：0.20％，Alt：0.050％，N：0.003％，O：0.00:3％，H：0.0002％；或C：0.05％，Si：0.20％，Mn：1.55％，P：0.012％，S：0.007％，Nb：0.06％，Ti：0.015％，Cr：0.23％，Ni：0.20％，Mo：0.30％，Alt：0.035％，N：0.004％，O：0.004％，H：0.0002％；等。然后对铸坯进行加热，加热至温度为1170℃～1200℃出炉。高压水除鳞后进行轧制，轧制包括粗轧和精轧；其中粗轧开轧温度1110℃～1150℃，终轧温度980℃～1050℃，保证单道次压下率≥11％，累积压下率≥61％，待粗轧后厚度为成品厚度的2.6～3.4倍时进行精轧，精轧开轧温度≤950℃，保证单道次压下率≥15％，累积压下率≥65％，终轧温度范围为830℃～860℃，精轧后经过ACC冷却，冷却组数6～10组，以13～20℃/s的冷速冷却到460～520℃，然后送往矫直机矫直。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：本发明的低落锤温度X70管线钢的制备
铁水预处理、冶炼、连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸(电磁搅拌、轻压下)得到铸坯，对铸坯进行清理、缓冷、质量检查。
所得铸坯的化学成分如下表1所示：
表1：铸坯化学成分及质量百分比(％)
C Si Mn P S Alt Nb Ni Mo Ti Cr O N H
0.040 0.15 1.45 0.008 0.003 0.020 0.040 0.15 0.20 0.010 0.20 0.0021 0.0026 0.00012
铸坯加热、控制轧制、控制冷却：将铸坯加热至1170℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1110℃，终轧温度980℃，保证单道次压下率为≥11％，累积压下率62％，待厚度为成品厚度的2.6倍，精轧开轧温度930℃，二阶段保证单道次压下率为≥15％，累积压下率66％，终轧温度为840℃，精轧后经过ACC冷却，冷却组数7组，精轧后以13℃/s的冷速冷却到460℃，然后送往矫直机矫直。如图1、2和3示出的是实施例1获得的X70管线钢板的表面、1/2截面处和1/4截面处的显微组织照片，从图中可以看到该管线钢控轧控冷后的显微组织以针状铁素体为主。由于针状铁素体内部具有较高的位错密度，位错密度的高低是决定钢强韧性的重要因素，因此，图1、2和3也从显微组织结构上证明了本发明实施例获得的X70管线钢具有较高强的韧性。
DWTT试验：试验温度-30℃时，实验结果如下表2所示，单个试样剪切面积≥80％，两个试样剪切面积平均值为96％，表明该实施例制备得到的X70管线钢在试验温度-30℃下具有较高的韧性和抗撕裂能力。
表2：DWTT试验结果
实施例2：本发明的低落锤温度X70管线钢的制备
铁水预处理、冶炼、连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸(电磁搅拌、轻压下)得到铸坯，对铸坯进行清理、缓冷、质量检查。
所得铸坯的化学成分如下表3所示：
表3：铸坯化学成分及质量百分比(％)
C Si Mn P S Alt Nb Ni Mo Ti Cr O N H
0.055 0.205 1.55 0.010 0.004 0.035 0.060 0.20 0.30 0.015 0.30 0.0018 0.0030 0.00013
铸坯加热、控制轧制、控制冷却：将铸坯加热至1185℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1130℃，终轧温度1015℃，保证单道次压下率为≥11％，累积压下率63％，待厚度为成品厚度的3.0倍，精轧开轧温度930℃，二阶段保证单道次压下率为≥15％，累积压下率67％，终轧温度为860℃，精轧后经过ACC冷却，冷却组数8组，精轧后以16.5℃/s的冷速冷却到490℃，然后送往矫直机矫直。
DWTT试验：当试验温度-40℃时，实验结果见下表4，单个试样剪切面积≥80％，两个试样剪切面积平均值为93.5％，表明该实施例制备得到的X70管线钢在试验温度-40℃下具有较高的韧性和抗撕裂能力。
表4 DWTT试验结果
实施例3：本发明的低落锤温度X70管线钢的制备
铁水预处理、冶炼、连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸(电磁搅拌、轻压下)得到铸坯，对铸坯进行清理、缓冷、质量检查。
所得铸坯的化学成分如下表5所示：
表5：铸坯化学成分及质量百分比(％)
C Si Mn P S Alt Nb Ni Mo Ti Cr O N H
0.070 0.26 1.65 0.012 0.007 0.050 0.080 0.20 0.40 0.020 0.40 0.0015 0.0029 0.00011
铸坯加热、控制轧制、控制冷却：将铸坯加热至1200℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1150℃，终轧温度1050℃，保证单道次压下率为≥11％，累积压下率63％，待厚度为成品厚度的3.4倍，精轧开轧温度930℃，二阶段保证单道次压下率为≥15％，累积压下率68％，终轧温度为845℃，精轧后经过ACC冷却，冷却组数10组，精轧后以20℃/s的冷速冷却到520℃，然后送往矫直机矫直。
DWTT试验：当试验温度-50℃时，实验结果见下表6，单个试样剪切面积≥80％，两个试样剪切面积平均值为91％，表明该实施例制备得到的X70管线钢在试验温度-50℃下具有较高的韧性和抗撕裂能力。
表6 DWTT试验结果
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低落锤温度X70管线钢，其特征在于，所述管线钢的化学成分及质量百分比为：C：0.04～0.07％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.45～1.65％，P≤0.012％，S≤0.007％，Nb：0.04～0.08％，Ti：0.010～0.020％，Cr：0.20～0.40％，Ni：0.15～0.25％，Mo：0.20～0.40％，Alt：0.020～0.050％，N≤0.004％，O≤0.004％，H≤0.0002％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的低落锤温度X70管线钢，其特征在于，所述管线钢的化学成分及质量百分比为：C：0.055％，Si：0.205％，Mn：1.55％，P：0.010％，S：0.004％，Nb：0.060％，Ti：0.015％，Cr：0.30％，Ni：0.20％，Mo：0.30％，Alt：0.035％，N：0.0030％，O：0.0018％，H：0.00013％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
3.权利要求1或2所述的低落锤温度X70管线钢，其特征在于，所述管线钢在DWTT试验中，试验温度为-50～-30℃时，单个试样剪切面积≥80％，两个试样剪切面积平均值≥85％。
4.权利要求1或2所述的低落锤温度X70管线钢，其特征在于，所述管线钢的显微组织以以针状铁素体为主。
5.权利要求1-4中任一项所述的低落锤温度X70管线钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：铁水预处理、冶炼、连铸、铸坯加热、控制轧制、控制冷却，其中所述铁水预处理包括脱硫、脱碳、脱磷处理；所述步骤冶炼包括转炉冶炼、炉外精炼、RH炉真空脱气；所述连铸步骤后得到铸坯，所述铸坯包含以下质量百分比的化学成分：C：0.04～0.07％，Si：0.15～0.26％，Mn：1.45～1.65％，P≤0.012％，S≤0.007％，Nb：0.04～0.08％，Ti：0.010～0.020％，Cr：0.20～0.40％，Ni：0.15～0.25％，Mo：0.20～0.40％，Alt：0.020～0.050％，N≤0.004％，O≤0.004％，H≤0.0002％。
6.权利要求5所述的低落锤温度X70管线钢的制备方法，其特征在于，所述步骤铸坯加热温度为1170℃～1200℃。
7.权利要求5所述的低落锤温度X70管线钢的制备方法，其特征在于，所述控制轧制步骤包括粗轧和精轧，其中所述粗轧开轧温度为1110℃～1150℃，终轧温度为980℃～1050℃，单道次压下率≥11％，累积压下率≥61％，待所述粗轧后厚度为成品厚度的2.6～3.4倍时进行所述精轧，所述精轧开轧温度≤950℃，单道次压下率≥15％，累积压下率≥65％，终轧温度为830℃～860℃。
8.权利要求5所述的低落锤温度X70管线钢的制备方法，其特征在于，所述控制冷却采用ACC冷却，所述冷却组数为6～10组，以13～20℃/s的冷却速率冷却至460～520℃。
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