專利名稱：一種x70冷煨彎管用熱軋平板及其生產方法
技術領域：
本發明屬于低碳微合金鋼技術領域，涉及制造用于長輸管道大曲率半徑X70冷煨彎管用熱軋平板及其生產方法。
背景技術：
近年來，隨著石油天然氣使用量的不斷增加，石油天然氣的開采及輸送面臨著很多新的問題，從經濟、安全等方面綜合考慮，人們一直傾向于使用長距離輸送管線將石油天然氣從邊遠的油氣田輸送到使用城市。彎管是長輸管道上重要的產品之一，其在管線上主要起兩方面作用，一是根據需要改變管線的方向；另一個是結構力學作用——可以緩沖管線所在地域的地層遷移，地震及外界環境溫度變化等附在直管上的拉、壓應力和扭矩作用。彎管是管線中承載較為苛刻的結構件之一，在已建成運行的管線中，與彎管有關的管線事故在整個管線事故中占有相當高的比例，由此可見，彎管的綜合質量高低是制約管線安全平穩運行的瓶頸之一。對于改變管線的方向且曲率半徑小的彎管常采用熱煨工藝制造， 對于緩沖管線拉、壓應力和扭矩作用且曲率半徑大的彎管常采用冷煨工藝制造。這就要求冷煨彎管用鋼要有優良抗塑性變形能力，在允用塑變的條件下仍有與干線管相同的力學性能。X70是本世紀輸氣主管線的重要鋼材，開發具有優良塑變能力的高強度X70冷煨彎管用鋼是很必要的。X70冷煨彎管用鋼的性能主要取決于鋼中碳、磷、硫等雜質的含量、鋼中合金元素的含量、碳當量以及冶煉、軋制等生產過程工藝參數的控制及組織形態。目前， 國內外生產X70冷煨彎管用鋼的典型化學成分通常采用C-Mn-Mo-Nb系列，針狀鐵素組織。 采用該種合金化法生產的管線鋼是基于應力設計的管線鋼，其屈強比高，而且延伸率低，變形后的管線不能安全運行，無法應用于地質不穩定地區。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術添加貴重金屬Mo、V或對碳當量Ceq含量要求嚴格等原因而導致冷成型難度大的問題，提供一種具有優良塑變能力的高強度、綜合性能良好的X70冷煨彎管用平板及其生產方法。該X70冷煨彎管用鋼熱軋平板的化學成分重量百分比為C0. 02% 0. 06%，Si 0. 10% 0. 35%, Mn 1. 30% 1. 70%, P 彡 0. 020%, S 彡 0. 005%, Nb 0. 02% 0. 07%, Ti 0.006% 0.030%，Als 0. 02% 0. 045%，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明X70冷煨彎管用鋼熱軋平板按重量百分比計還可含有Ni、Cr、Cu中的一種或一種以上元素，其中 Ni ^ 0. 20%, Cr ^ 0. 30%, Cu ^ 0. 20%。本發明鋼種化學成分中各主要元素的作用如下碳隨著碳含量增加，鋼的強度增加而韌性、焊接性能降低。但由于控軋控冷工藝和微合金化技術的日趨成熟，同時為改善焊接熱影響區(HAZ)的性能，鋼中的碳含量逐漸降低，X70冷煨彎管用鋼的碳含量應在0. 02% 0. 06%為宜。
錳有固溶強化作用，是管線鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且最經濟的強化元素。還可降低Y _α相變溫度，進而細化鐵素體晶粒。Mn還可提高韌性、降低韌脆轉變溫度。由于Mn抑制珠光體的形成，同時促進針狀鐵素體形成，因而要獲得Χ70 鋼級，Mn含量應在1. 30% 1. 70%可以有效控制針狀鐵素體量。鈮可延遲奧氏體再結晶、降低相變溫度，通過固溶強化、相變強化、析出強化等機制來獲得要求的性能。0. 02% 0. 07% Nb鋼，配合合理的軋制工藝，可以獲得均勻的以針狀鐵素體組織為主的復合相和良好韌性。鈦添加微量Ti后，脆化溫度區消失。這是因為在奧氏體高溫區，TiN比Nb (N，C) 更易生成，所以N被TiN固定在奧氏體高溫區，Nb析出物從Nb (N，C)變成了在奧氏體低溫區和Y+ α雙相區難以析出的NbC。硫、磷是鋼中不可避免的雜質元素，及Ca處理對硫化物進行夾雜物形態控制，希望越低越好。通過低硫(小于50ppm)可使冷煨彎管鋼具有高的沖擊韌性。銅、鎳可通過固溶強化作用提高鋼的強度，同時Cu還可改善鋼的耐蝕性，Ni的加入主要是改善Cu在鋼中易引起的熱脆性，且對韌性和強度有益，但銅、鎳的加入都會造成成本的大大上升，有效合理地利用尤為重要。鉻能夠有效提高淬透性，抑制多邊形鐵素體和珠光體的產生，促進在中溫和低溫區內形成晶內有大量位錯分布的針狀鐵素體。本發明X70冷煨彎管用鋼熱軋平板的生產方法包括預處理后的鐵水經過冶煉、 爐外精煉、連鑄形成連鑄坯；熱軋板坯加熱溫度為1160 1280°C;進行控制軋制，粗軋溫度為1010 1150°C，精軋溫度為850 990°C，通過兩階段軋制使奧氏體晶粒細化并有一定程度的預變形以降低相變后的晶粒尺寸；軋后進行控制冷卻，終冷溫度為300 600°C，控制冷卻速度15 40°C /S，隨后空冷到室溫。上述成分的鋼種采用該工藝可獲得以針狀鐵素體為主的復相組織。與現有技術相比，本發明在不額外增加生產工序的同時，降低鋼種合金加入量，在 Mn低于1. 7%時Cu、Ni、Cr的加入量比較低，也不必添加Mo和V的條件下，大大降低了合金成本和鋼的硬度，而且碳當量較低的同時具有低的屁強比，有利于提高鋼的焊接性能和成型性，在允用塑變的條件下仍有與干線管相同的力學性能。
圖1為本發明X70冷煨彎管用鋼熱軋平板試樣的組織照片。
具體實施例方式本發明實施例的化學成分見表1，本發明實施例在中厚板生產線的制備工藝見表 2，其性能檢驗結果見表3。表1本發明X70冷煨彎管用熱軋平板實施例的化學成分)
權利要求
1.一種X70冷煨彎管用熱軋平板，其特征在于化學成分重量百分比為C 0.02% 0. 06 %, Si 0. 10 % 0. 35 %，Mn 1. 30 % 1. 70 %，P 彡 0. 020 %，S 彡 0. 005 %，Nb 0. 02% 0. 07%，Ti 0. 006% 0. 030%, Als 0. 02% 0. 045%，余量為鐵和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的X70冷煨彎管用熱軋平板，其特征在于還可含有Ni、Cr、Cu 中的一種或一種以上元素，其中Ni彡0. 20%，Cr彡0. 30%，Cu彡0. 20%。
3.一種根據權利要求1所述X70冷煨彎管用熱軋平板的生產方法，其特征在于預處理后的鐵水經過冶煉、爐外精煉、連鑄形成連鑄坯；熱軋板坯加熱溫度為1160 1280°C;進行控制軋制，粗軋溫度為1010 1150°C，精軋溫度為850 990°C，通過兩階段軋制使奧氏體晶粒細化并有一定程度的預變形以降低相變后的晶粒尺寸；軋后進行控制冷卻，終冷溫度為300 600°C，控制冷卻速度15 40°C /S，隨后空冷到室溫。
全文摘要
本發明公開一種具有優良塑變能力的高強度、綜合性能良好的X70冷煨彎管用平板及其生產方法。化學成分重量百分比為C0.02％～0.06％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.30％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb 0.02％～0.07％，Ti 0.006％～0.030％，Als 0.02％～0.045％，余量為鐵和不可避免的雜質。還可含有Ni、Cr、Cu中的一種或一種以上元素，其中Ni≤0.20％，Cr≤0.30％，Cu≤0.20％。
文檔編號C22C38/16GK102409231SQ201010291519
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者任毅, 劉文月, 張帥, 張祿林, 王爽, 臧紹雙, 陳軍平 申請人:鞍鋼股份有限公司