CN110863145A - 一种erw海底管线钢板卷及其生产工艺 - Google Patents

一种erw海底管线钢板卷及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种ERW海底管线钢板卷及其生产工艺，属于海底管线钢技术领域。主要成分及质量百分比为C：0.040％～0.070％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.40％～1.60％、Nb：0.020％～0.040％、V：0.020％～0.040％、Ti：0.010％～0.030％、Mo：0.08％～0.15％、Als：0.020％～0.050％、S≤0.0020％、P≤0.013％；其余为Fe和不可避免的杂质元素；进行研制一种适用小管径(如Φ219.1～Φ273.1mm)ERW海底管线钢板卷，含有很低的碳含量，并且具有极低的S含量(0.0020％以下)和P含量(0.013％以下)，在TMCP工艺制度下，调整控制轧制和控制冷却工艺，得到均匀的铁素体+细珠光体组织，材料具有10～12级的晶粒度、不超过3.0级的带状组织、低的非金属夹杂物，使其具有高于450MPa以上的屈服强度、延伸率大于30％，‑30℃下冲击功大于300J，具有良好韧性。

Description

一种ERW海底管线钢板卷及其生产工艺
技术领域
本发明属于海底管线钢技术领域，更具体地说，涉及一种ERW海底管线钢板卷及其生产工艺。
背景技术
ERW(Electric Resistance Welding)，意为直缝电阻焊，ERW钢管主要用于输送石油、天然气等汽液物体，可以满足高、低压各种要求，目前在世界上的输送用管领域占举足轻重的地位。而ERW钢管对于屈服强度和抗拉强度有严格的区间控制要求，ERW钢管横向和纵向的最大屈服强度和最大抗拉强度，均不超过API标准和技术协议规定的最小屈服强度(450MPa)和抗拉强度(535MPa)的120MPa，此时产品的性能波动较小，横向和纵向性能稳定。对于ERW海底管线钢的小管径(如Φ219.1～Φ273.1mm)来说，热轧卷在制管后纵向屈服强度增强较大，容易导致钢管屈服强度超出120MPa区间控制要求的范围，对于强度过高的小管径钢管需采用钢管热处理的补救措施。因此，开发出适用小管径ERW海底管线钢能有效的降低ERW小管径钢管生产成本，适应海底输油输气管线发展的需求，具有广阔的应用前景。
现有技术中，中国专利申请号为：201610951516.3，公开日为：2018.05.04的“一种X65级低成本海底管线钢及其制造方法”，其公开了X65级低成本海底管线用钢板及其制造方法的技术方案，钢板包含的化学成分的重量百分比为：C：0.05～0.09％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.40～1.60％，P：≤0.018％、S：≤0.008％，Ti：0.008～0.020％，Als：0.02～0.06％，Nb：0.02～0.04％，Cr：0.10～0.15％，N：≤0.008％，Pcm≤0.20，其余为铁和不可避免元素。其设计的X65级低成本海底管线钢钢板的组织为针状铁素体和少量铁素体的混合组织，其中，铁素体体积百分含量4％～8％，而且生产的管线钢具有较高强度和良好的焊接性；但该专利所涉及的是一种低成本螺旋埋弧焊用管线钢热轧卷板及其制造方法，不能适用于ERW管线钢板卷中。
中国专利申请号为：201210492187.2，公开日为：2014.06.04的“厚壁高DWTT性能X65-70海底管线钢及制造方法”，其公开了厚壁高DWTT性能的X65-70海底管线钢及制造方法，钢材主要成分重量百分比为：C：0.03～0.050％，Si：≤0.25％，Mn：1.47～1.70％，P：≤0.010％，S：≤0.001％，Ti：0.006～0.010％，Cr：0.10～0.20％，Cu：0.12～0.20％，Ni：0.36～0.45％，Al：0.025～0.045％，Ca：0.0008～0.0025％，N：≤0.0035％，O：≤0.0025％，Nb：0.040～0.0.050％，其余为Fe和不可避免杂质；且Ceq＝0.34～0.040，Pcm＝0.13～0.17。该专利适用于厚壁大于25.4mm的UOE焊管，且C含量较低；但需要添加较多合金元素Ni、Cu保证强度，合金成本高。
中国专利申请号为：201510650881.6，公开日为：2015.12.09的“一种经济型高强度海底管线钢及生产方法”，其成分中含C：0.050～0.080％、Si：0.10～0.30％、Mn：0.80～1.30％、P：≤0.015％、S：≤0.0015％、Cr：0.10～0.30％、Nb：0.015～0.040％、V：0.020～0.045％、Ti：0.010～0.025％、Al：0.010～0.050％、N：≤0.008％；工艺中冷却速率不低于70℃/s，终冷温度300～450℃，卷取温度200～350℃。该专利中C含量较低，需要添加较多合金元素保证强度，合金成本高；冷却速度快，难于控制，卷取温度低，对卷取机要求高。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有ERW海底管线钢制管后钢管横、纵向强度上升较大的问题，本发明提供一种ERW海底管线钢板卷及其生产工艺，进行研制一种适用小管径(如Φ219.1～Φ273.1mm)ERW海底管线钢板卷，解决了上述问题。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种ERW海底管线钢板卷，其化学成分及质量百分比为：C：0.040％～0.070％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.40％～1.60％、Nb：0.020％～0.040％、V：0.020％～0.040％、Ti：0.010％～0.030％、Mo：0.08％～0.15％、Als：0.020％～0.050％、S≤0.0020％、P≤0.013％；其余为Fe和不可避免的杂质元素。
作为本发明的进一步说明，所述板卷厚度为11.0～14.6mm。
作为本发明的进一步说明，所述ERW海底管线钢板卷其金相组织为均匀的铁素体+细珠光体，铁素体晶粒度为10～12级，带状组织不超过3.0级。
本发明的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；
S2、转炉顶底复合吹炼；
S3、合金微调；
S4、LF和RH炉精炼；
S5、板坯连铸；
S6、加热炉加热；
S7、粗轧和精轧；
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为20～30℃/s，层流冷却后卷取温度为500～600℃。
作为本发明的进一步说明，所述步骤S1中，铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
作为本发明的进一步说明，所述步骤S3中，向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
作为本发明的进一步说明，所述步骤S4中，LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
作为本发明的进一步说明，所述步骤S5中，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h。
作为本发明的进一步说明，所述步骤S6中，将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1170～1210℃。
作为本发明的进一步说明，所述步骤S7中，粗轧阶段轧制温度在1000～1060℃范围内；精轧开轧温度小于1010℃，终轧温度在820～880℃范围内。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种ERW海底管线钢板卷，旨在于是提供在热轧生产线生产海底管线钢的成分设计、热轧工艺、显微组织和性能控制技术，进行研制一种适用小管径(如Φ219.1～Φ273.1mm)ERW海底管线钢板卷，含有很低的碳含量，并且具有极低的S含量(0.0020％以下)和P含量(0.013％以下)，在TMCP工艺制度下，调整控制轧制和控制冷却工艺，得到均匀的铁素体+细珠光体组织，材料具有10～12级的晶粒度、不超过3.0级的带状组织、低的非金属夹杂物，使其具有高于450MPa以上的屈服强度、延伸率大于30％，-30℃下冲击功大于300J，具有良好韧性；
(2)本发明的一种ERW海底管线钢板卷，显微组织主要为均匀细小的针状铁素体+细小的珠光体，晶粒度10～12级，其横向力学性能：屈服强度Rt0.5：453～510MPa，抗拉强度Rm：541～626MPa，断后延伸率A50：32％～45％；纵向力学性能：屈服强度Rt0.5：450～495MPa，抗拉强度Rm：542～610MPa，断后延伸率A50：33％～47％；板卷的横向屈服强度和纵向屈服强度均高于450MPa的设计要求，且横向和纵向的屈服强度和抗拉强度较为相近，板卷整体力学性能较为均一，在将钢板制管后，所得的钢管横向和纵向强度上升均均小于120MPa，特别对于小管径(如Φ219.1～Φ273.1mm)，ERW海底管线后期无需进行热处理，可直接使用，节约能源和成本；
(3)本发明的一种ERW海底管线钢板卷，减少合金元素的加入量，一定程度上节约了合金成本，同时能够保证板卷的力学性能稳定，采用根据板卷的化学成分，制定适宜的生产工艺，利用适宜的热轧压下制度和冷却工艺，充分发挥合金元素和热轧工艺的强韧化作用，获得优良性能的同时降低了生产成本；
(4)本发明的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，在对板卷的成分处理上，严格控制S、P、N、H等有害元素的含量，并且在冶炼过程中严格控制有害元素含量，实现了洁净钢的生产控制，提升板卷的性能品质；
(5)本发明的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，连铸过程中控制中间包钢液的温度，减少中心偏析现象的出现，轧制过程中控制粗轧和精轧的温度，粗轧通过反复变形和再结晶，使得奥氏体晶粒显著细化，精轧过程形变和相变同时发生，奥氏体晶粒被伸长，产生滑移带，奥氏体晶界的增加和滑移带的出现为铁素体形核提供有利条件，进而得到细晶铁素体，为防止岛状马氏体出现，为此设定轧后快速冷却，冷却速度20～30℃/s，终冷至500～660℃。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明的一种ERW海底管线钢板卷实施例1的金相组织示意图；
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
本发明的一种ERW海底管线钢板卷其主要化学成份组成及质量百分比含量如表1所示：
表1各实施例和对比例的化学成分及重量百分比(质量百分数％，余量为Fe)
C Si Mn Nb V Ti Mo Als P S
实施例1 0.048 0.12 1.60 0.039 0.040 0.016 0.15 0.020 0.0097 0.0012
实施例2 0.040 0.19 1.55 0.040 0.034 0.030 0.12 0.034 0.0062 0.0009
实施例3 0.059 0.15 1.50 0.030 0.020 0.010 0.08 0.040 0.0065 0.0008
实施例4 0.070 0.10 1.40 0.026 0.030 0.021 0.11 0.034 0.0062 0.0009
实施例5 0.065 0.20 1.48 0.020 0.026 0.016 0.10 0.050 0.0092 0.0012
实施例6 0.055 0.16 1.50 0.029 0.028 0.015 0.10 0.035 0.0072 0.0007
实施例7 0.052 0.15 1.51 0.030 0.029 0.014 0.11 0.036 0.0065 0.0008
对比例 0.039 0.18 1.49 0.050 0.027 0.018 0.14 - 0.0090 0.0008
上述实施例中元素含量均满足以下范围值：
C：0.040％～0.070％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.40％～1.60％、Nb：0.020％～0.040％、V：0.020％～0.040％、Ti：0.010％～0.030％、Mo：0.08％～0.15％、Als：0.020％～0.050％、S≤0.0020％、P≤0.013％；其余为Fe和不可避免的杂质元素。
上述方案中元素组成在本申请中的具体效果如下：
C：是钢中的间隙原子，对材料的强度(屈服和抗拉强度)和焊接性能起着非常重要的作用，在ERW海底管线钢板卷中，一方面需要保证其强度，需要较高的含碳量，C含量必须保证下限为0.04％，但ERW海底管线钢板卷由于环境因素，需要具有较高的冲击韧性和焊接性能，但C含量增加，材料的韧性、焊接性和抗酸性能均会下降，因此，C含量必须保证上限为0.07％。
Si：在钢中起到固溶强化作用，从而提高板卷的强度，还可扩大铁素体形成范围，有利于扩大轧制工艺窗口，但过高的Si含量会影响钢材的表面质量，损害ERW海底管线钢板卷的使用性能，因此将Si含量需要控制在0.10％～0.20％，以满足使用要求。
Mn：是廉价元素，其可通过固溶强化提高钢的强度，同时可促进碳氮化物析出相在加热时候的溶解，抑制析出相在轧制时候的析出，有利于保持较多的析出元素于轧后的冷却过程中在铁素体中析出，加强了析出强化，但过高的Mn元素易造成板坯的中心偏析，若要保证ERW海底管线钢板卷的强度等性能，需要将Mn含量控制在1.40％～1.60％。
Nb：是管线钢中不可缺少的微合金元素，能同时提高强度和低温韧性，在固熔状态下，能够加速奥氏体化的进程，细化晶粒；而且在焊接的过程中，铌原子的析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，改善焊接性能，因此将Nb含量控制在0.020％～0.040％。
V：有较高的沉淀强化和较弱的细化晶粒作用，一般在管线钢设计中不单独使用V，与Nb结合使用。管线钢中加入微量的V，可以通过沉淀强化来提高板卷的强度，因此将V含量控制在0.020％～0.040％。
Ti：与钢中的C、N等形成化合物，为了降低钢中固溶氮含量，通常采用微钛处理，使钢中的N被Ti固定；钢中加入微量的钛，可以通过提高提高钢板强度和韧性的目的，因此将Ti含量控制在0.010％～0.030％。
Mo：是管线钢中主要的合金元素之一，钢中Mo有利于针状铁素体组织的生成，能在极低的碳含量下得到很高的强度，因此将Mo含量控制在0.08％～0.15％。
Al：是钢中的脱氧元素，生成铝的氧化物，可减少钢中的氧化物夹杂，且可以细化晶粒，但铝含量过高时这种其细化晶粒的作用反而减弱、而铝的氧化物粘性较大，钢水中过多的氧化铝会增加钢水的粘度，对于浇铸产生不利的影响，故Al含量控制在0.020％～0.050％。
P、S元素是有害的杂质元素，易引起偏析、聚集，特别是海底管线钢，对于成分和钢材力学性能的要求更高，因此对P、S含量要求更低，因此将P、S含量控制为P≤0.013％、S≤0.0020％。
需要说明的是，本发明的一种ERW海底管线钢板卷旨在于是提供在热轧生产线生产海底管线钢的成分设计、热轧工艺、显微组织和性能控制技术，进行研制一种适用小管径(如Φ219.1～Φ273.1mm)ERW海底管线钢板卷，小管径的管线钢在制管后横向和纵向强度差值会增大，含有很低的碳含量，并且具有极低的S含量(0.0020％以下)和P含量(0.013％以下)，得到均匀的铁素体+细珠光体组织，如图1所示，材料具有10～12级的晶粒度、不超过3.0级的带状组织、低的非金属夹杂物，使其具有高于450MPa以上的屈服强度、延伸率大于30％，-30℃下冲击功大于300J，具有良好韧性。其横向力学性能：屈服强度Rt0.5：453～510MPa，抗拉强度Rm：541～626MPa，断后延伸率A50：32％～45％；纵向力学性能：屈服强度Rt0.5：450～495MPa，抗拉强度Rm：542～610MPa，断后延伸率A50：33％～47％；板卷的横向屈服强度和纵向屈服强度均高于450MPa的设计要求，且横向和纵向的屈服强度和抗拉强度较为相近，板卷整体力学性能较为均一，在将钢板制管后，所得的钢管横向和纵向强度上升均均小于120MPa，特别对于小管径(如Φ219.1～Φ273.1mm)，ERW海底管线后期无需进行热处理，可直接使用，节约能源和成本。
本发明的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1170～1210℃，保温时间不小于60min。主要目的是保证材料完全奥氏体化，使合金元素充分固溶，同时又能抑制奥氏体晶粒的过分长大。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1000～1060℃范围内；精轧开轧温度小于1010℃，终轧温度在820～880℃范围内。在两段轧制的过程中，粗轧是在再结晶区域轧制，轧制温度控制在1000～1060℃，通过反复变形和再结晶，使奥氏体晶粒显著细化；精轧是将轧制温度控制在900～1000℃，是形变和相变同时进行的阶段，在这阶段中奥氏体晶粒被伸长，同时产生滑移带，奥氏体晶界的增加和滑移带出现为铁素体形核提供了有利条件，进而得到细晶粒铁素体。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为20～30℃/s，层流冷却后卷取温度为500～600℃。对于适用小管径ERW海底管线钢，终冷温度不宜过低，以防止岛状马氏体出现，为此设定轧后快速冷却，冷却速度20～30℃/s，终冷至500～660℃，ERW海底管线钢板卷制成ERW海底管线的横向和纵向力学性能波动较小，使用性能好。
将上述工艺生产的板卷冷却至室温，即可为ERW海底管线的制成做好准备。
实施例1
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中实施例1所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1210℃，保温时间为70min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1060℃；精轧开轧温度为1000℃，终轧温度为880℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为30℃/s，层流冷却后卷取温度为540℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为11.1mm。
实施例2
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中实施例2所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1190℃，保温时间为75min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1000℃；精轧开轧温度为900℃，终轧温度为850℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为20℃/s，层流冷却后卷取温度为580℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为12.7mm。
实施例3
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中实施例3所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1200℃，保温时间为65min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1020℃；精轧开轧温度为950℃，终轧温度为860℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为30℃/s，层流冷却后卷取温度为500℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为13.1mm。
实施例4
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中实施例4所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1170℃，保温时间为70min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1050℃；精轧开轧温度为960℃，终轧温度为840℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为25℃/s，层流冷却后卷取温度为600℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为14.3mm。
实施例5
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中实施例5所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1190℃，保温时间为90min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1010℃；精轧开轧温度为930℃，终轧温度为820℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为30℃/s，层流冷却后卷取温度为660℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为14.6mm。
实施例6
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中实施例6所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1190℃，保温时间为75min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1030℃；精轧开轧温度为910℃，终轧温度为850℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为28℃/s，层流冷却后卷取温度为580℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为11.0mm。
实施例7
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中实施例7所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1190℃，保温时间为80min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1060℃；精轧开轧温度为980℃，终轧温度为860℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为30℃/s，层流冷却后卷取温度为590℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为12.7mm。
对比例
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷，其主要化学成份及质量百分比如表1中对比例所示。
本实施例的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
S2、转炉顶底复合吹炼；强化脱磷，出钢进行脱氧微合金化。
S3、合金微调；向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
S4、LF和RH炉精炼；LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
S5、板坯连铸；中包目标温度控制在液相线温度加上钢水过热度，过高的过热度对铸坯内部质量控制不利，过低的过热度又容易导致低温蓄流，对夹杂物去除也不好，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h，可以减轻铸坯中心偏析，冷却后对铸坯表面进行检查并进行切角处理，改善铸坯的表面质量。
S6、加热炉加热；将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1185℃，保温时间为70min。
S7、粗轧和精轧；粗轧阶段轧制温度在1060℃；精轧开轧温度为1000℃，终轧温度为840℃。
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为30℃/s，层流冷却后卷取温度为407℃。
上述生产工艺得到的ERW海底管线钢板卷厚度为20.6mm。
上述实施例和对比例的力学性能如表2所示：
表2各实施例与对比例的力学性能
Figure BDA0002306156140000141
上表中：Rt0.5：屈服强度，Rm：抗拉强度，A50：延伸率。
针对本发明实施例和对比例的钢材进行V型冲击功试验结果如表3所示：
表3各实施例和对比例的冲击功值
Figure BDA0002306156140000142
针对本发明实施例和对比例的钢材进行非金属夹杂物的检测，结果如表4：
表4各实施例和对比例的非金属夹杂物
Figure BDA0002306156140000143
上表中：A类(硫化物类)——具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。
B类(氧化铝类)——大多数没有变形，带角的，形态比小(一般<3)，黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行(至少有3个颗粒)。
C类(硅酸盐类)——具有高的延展性，有较宽范围的形态比(一般≥3)的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角。
D类(球状氧化物类)——不变形，带角或圆形的，形态比小(一般<3)，黑色或带蓝色DS类(单颗粒球状类)—一圆形或近似圆形，直径≥13Pm的单颗粒夹杂物。
上述非金属夹杂物在钢材中对钢材的性能有所损害，非金属夹杂物越低，钢材性能越好。
针对本发明实施例和对比例的钢材进行晶粒度和带状组织的检测，结果如表5：
表5各实施例和对比例试验钢材的晶粒度和带状组织
样品编号 晶粒度 带状组织
实施例1 11 1
实施例2 12 1
实施例3 11.5 2
实施例4 10.5 1
实施例5 11.5 2
实施例6 11.5 1
实施例7 11.0 1
对比例 10～12 ≤1.0
综上所述，按本发明钢种化学成分设计范围及轧制工艺控制技术所得实施例钢的性能：横向力学性能：Rt0.5：466～509MPa，Rm：557～605MPa，A50：35％～45％；纵向力学性能：Rt0.5：452～485MPa，Rm：554～589MPa，A50：37％～45％；-30℃下横冲击功338～373J，纵向冲击功335～382J；成品的力学性能稳定，晶粒度为10～12级，带状组织1～2级。
板卷在经过ERW制管后的力学性能如表6所示：
表6钢管各实施例的力学性能
Figure BDA0002306156140000151
上表中：Rt0.5：屈服强度，Rm：抗拉强度，A50：延伸率。
对比表2和表6可以发现，板卷经ERW制管后，横纵向强度上升均小于120MPa，横向屈服强度上升15～45MPa，纵向屈服强度上升50～80MPa，满足API标准和技术协议规定的最小屈服强度(450MPa)和抗拉强度(535MPa)的120MPa范围内。产品性能稳定，后续无需进行热处理降低强度，节约能源和成本。

Claims (10)

1.一种ERW海底管线钢板卷，其特征在于，其化学成分及质量百分比为：C：0.040％～0.070％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.40％～1.60％、Nb：0.020％～0.040％、V：0.020％～0.040％、Ti：0.010％～0.030％、Mo：0.08％～0.15％、Als：0.020％～0.050％、S≤0.0020％、P≤0.013％；其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种ERW海底管线钢板卷，其特征在于,所述板卷厚度为11.0～14.6mm。
3.根据权利要求1所述的一种ERW海底管线钢板卷，其特征在于，所述ERW海底管线钢板卷其金相组织为均匀的铁素体+细珠光体，铁素体晶粒度为10～12级，带状组织不超过3.0级。
4.一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、铁水预处理；
S2、转炉顶底复合吹炼；
S3、合金微调；
S4、LF和RH炉精炼；
S5、板坯连铸；
S6、加热炉加热；
S7、粗轧和精轧；
S8、层流冷却后卷取，层流冷却速度为20～30℃/s，层流冷却后卷取温度为500～600℃。
5.根据权利要求4所述的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中，铁水预处理进行前扒渣和后扒渣，铁水脱硫后按照质量百分比，[S]≤0.0050％。
6.根据权利要求4所述的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中，向铁水中添加铝粒，强搅拌还原顶渣。
7.根据权利要求4所述的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，其特征在于，所述步骤S4中，LF炉处理，将钢包顶渣充分还原，将化学元素C、Si、Mn、Nb、Mo、V调至目标值；RH炉处理，将化学成分Als、Ti调至目标值，深脱气≥12min，合金化后净循环时间≥8min，终点目标[H]≤1.5ppm，RH炉破空后喂钙线，Ca含量控制在15～30ppm，喂钙线后弱搅时间≥10min。
8.根据权利要求4所述的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，其特征在于，所述步骤S5中，连铸中间包温度控制在液相线以上15～30℃，采用动态轻压下和电磁搅拌，铸坯堆垛缓冷，堆垛缓冷时间≥48h。
9.根据权利要求4所述的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，其特征在于，所述步骤S6中，将铸坯置入加热炉中加热，控制铸坯出炉温度在1170～1210℃。
10.根据权利要求4所述的一种ERW海底管线钢板卷的生产工艺，其特征在于，所述步骤S7中，粗轧阶段轧制温度在1000～1060℃范围内；精轧开轧温度小于1010℃，终轧温度在820～880℃范围内。
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