專利名稱：一種低成本高強韌性x80管線鋼卷板及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板及其生產方法，屬于低合金鋼技術領域。
背景技術：
X80是高強度管線鋼的分類型號。輸送石油、天然氣等的大口徑焊接鋼管是用管線鋼熱軋卷板或寬厚板制成的，在使用過程中，除要求具有較高的耐壓強度外，還要求具有較高的低溫韌性和優良的焊接性能。隨著石油、天然氣需求量的不斷增加，為增加管道的輸送效率其輸送壓力和管徑也不斷的增大。考慮到管道的結構穩定性和安全性，還需增加管壁厚度和提高管材的強度，因此用作這類輸送管的管線鋼都向著厚規格和高強度方向發展。2008年初，世界最長的跨國天然氣管道西氣東輸二線工程正式開工，其干線主要采用了 18. 4X 1550mm規格X80管線鋼熱軋卷板。為了獲得較好的性能，目前，普遍采用加入大量貴重合金元素(例如鈮、鉬、銅、鎳等)的方法，不僅耗費了大量的貴重金屬資源，也大大增加了 X80管線鋼卷板的生產成本。
背景技術：
中，中國專利CN 1715434A，名稱為高強度高韌性X80管線鋼及其熱軋板制造方法，其合金元素含量很高，例如Mo元素含量0. 32%，Cu元素含量0. 24%, Ni元素含量0. 27%等，并且其厚度規格較薄，最大厚度不大于14. 6mm ；中國專利CN 101413090A，名稱為一種高強韌性螺旋埋弧焊管用X80熱軋卷板及其生產方法，其合金元素含量偏高，例如Mo元素含量0. 24%, Cu元素含量0. 24%, Ni元素含量0. 24%,生產成本很高；中國專利CN 102021497A，名稱為一種X80管線鋼熱軋板卷及其制造方法，雖然對 X80化學成分進行了優化，但其合金元素含量依然偏高，例如Cu元素含量0. 19%,Ni元素含量0. 19%等。
發明內容
本發明目的是提供一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板及其生產方法，在保證材料各項性能滿足技術條件要求的基礎上，實現低成本、厚規格、高強韌性，可以生產 17-18. 5mm厚X80管線鋼，提高經濟效益和社會效益，解決背景技術存在的上述問題。本發明技術方案是
一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板，其化學成分按照重量百分比配比如下C 0. 03% 0. 07%, Si 0. 10% 0. 25%, Mn 1. 25% 1. 95%, P 彡 0. 018%, S 彡 0. 005%, Nb 0. 06% 0. 12%, Mo 0. 15% 0. 30%, Ti 0. 008% 0. 020%, Cr 0. 15% 0. 35%, Als 0. 020% 0. 045%, Ca 0. 0015% 0. 0035%, N彡0. 0060%，余量為鐵和不可避免的雜質。其主要元素的作用機理如下
碳影響管線鋼強韌性、焊接性的主要元素。碳含量增加，焊接性惡化，韌性下降，同時偏析加劇，抗HIC能力下降。隨著鋼的強度級別的提高，管線鋼中的碳含量呈逐漸下降的趨勢，X80管線鋼碳含量一般控制在0. 02 0. 08%范圍內。錳通過固溶強化提高鋼的強度，是管線鋼中補償因碳含量降低而引起強度損失的最主要且最經濟的強化元素。錳還是擴大Y相區的元素，可降低Y — α相變溫度，有助于獲得細小的相變產物，可提高鋼的韌性、降低韌脆轉變溫度。Χ80管線鋼的錳含量一般控制在2. 0%以下。鈮可以產生非常顯著的晶粒細化及中等程度的沉淀強化作用。通過熱軋過程中鈮的碳、氮化物的應變誘導析出阻礙形變奧氏體的回復、再結晶，經控制軋制和控制冷卻使精軋階段非再結晶區軋制的變形奧氏體組織在相變時轉變為細小的鐵素體，以提高鋼的強度和韌性，并可改善低溫韌性，
鈦是強的固N元素，可形成細小穩定的TiN析出相，它可有效阻礙板坯再加熱時奧氏體晶粒長大，有助于提高Nb在奧氏體中的固溶度，同時對改善焊接熱影響區的沖擊韌性有明顯作用。鉬可降低Y - α相變溫度，抑制多邊形鐵素體(PF)的形成，促進針狀鐵素體 (AF)的轉變，并提高Nb (C、N)的沉淀強化效果，提高鋼材的強度和斷裂韌性，降低屈強比。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。本發明低成本厚規格高強韌性X80管線鋼卷板成分設計思想是以低碳、高錳的成分設計，通過添加微量的鈮、鈦合金提高強度，添加適量鉻合金以降低價格昂貴的鉬合金含量，同時結合熱軋TMCP工藝獲得針狀鐵素體型組織，以保證厚規格X80管線鋼卷板具有高強韌性。一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板的生產方法，包含鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、鑄坯加熱、控制軋制、控制冷卻和低溫卷取工序，控制軋制、控制冷卻和低溫卷取工序進行如下控制(1)板坯加熱溫度1150 1250°C ；粗軋階段終止溫度950 1050°C;中間坯厚度57 62mm;精軋階段終止溫度750 850°C ；卷取溫度300 450°C; 冷卻速率15 300C /s。本發明的積極效果(1)合金成分設計相對簡單，去掉了銅、鎳合金，通過添加合金價格相對便宜的鉻以降低價格昂貴的鉬含量，這樣節約了大量的貴重金屬資源，大大降低了 X80管線鋼的生產成本；(2)本發明可以獲得典型的針狀鐵素體型組織，具有較高的強度和良好的低溫韌性。其屈服強度大于575MPa，抗拉強度大于665MPa，其_20°C沖擊功大于 ^5J，-15°C落錘剪切面積達到95%以上；(3)充分發揮裝備優勢，提高精軋階段各道次累積壓下率及采用低溫卷取等工藝措施，以較低的合金元素含量獲得較高的強度。按照上述技術方案生產出的X80管線鋼熱軋卷板性能達到了以下要求
(1)力學性能:Rt0.5=575 605MPa，Rm =665 7IOMPa, Rt0.5/ Rm < 0. 90，A > 21% ； (2)V 型缺口沖擊性能實驗溫度-20°C,10X10X55mm試樣的沖擊功平均值大于^5J，剪切面積 100% ； (3)DWTT性能實驗溫度_15°C，剪切面積大于95% ； (4)橫向冷彎性能:d=2a, 180°， 完好；(5)硬度實驗=HVltl ( 245 ； (6)金相組織針狀鐵素體型組織。
具體實施例方式以下通過具體實施例，對本發明作進一步說明。一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板的生產方法，包含鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、鑄坯加熱、控制軋制、控制冷卻和低溫卷取工序，控制軋制、控制冷卻和低溫卷取工序進行如下控制(1)板坯加熱溫度1150 1250°C ；粗軋階段終止溫度950 1050°C;中間坯厚度57 62mm;精軋階段終止溫度750 850°C ；卷取溫度300 450°C; 冷卻速率15 300C /s。轉爐冶煉、爐外精煉控工序制化學成分按照重量百分比如下C 0. 03% 0. 07%, Si 0. 10% 0. 25%, Mn 1. 25% 1. 95%, P 彡 0. 018%, S 彡 0. 005%, Nb 0. 06% 0. 12%, Mo 0. 15% 0. 30%, Ti 0. 008% 0. 020%, Cr 0. 15% 0. 35%, Als 0. 020% 0. 045%, Ca 0. 0015% 0. 0035%, N^O. 0060%，余量為鐵和不可避免的雜質。實施例中，產品規格為18. 4mmX 1550mmXC。本發明各實施例的化學成分見表1 ；控制軋制、控制冷卻和低溫卷取工序情況見表2，其性能檢驗結果見表3，金相檢驗為針狀鐵素體型組織，晶粒度為13. 6級。
表ι本發明Xio管 IR卷板各實施例的化學成分(m%)
權利要求
1.一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板，其特征在于化學成分按照重量百分比配比如下C 0. 03% 0. 07%, Si 0. 10% 0. 25%, Mn 1. 25% 1. 95%, P 彡 0. 018%, S 彡 0. 005%, Nb 0. 06% 0. 12%, Mo 0. 15% 0. 30%, Ti 0. 008% 0. 020%, Cr 0. 15% 0. 35%, Als 0. 020% 0. 045%, Ca 0. 0015% 0. 0035%, N彡0. 0060%，余量為鐵和不可避免的雜質。
2.一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板的生產方法，包含鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、鑄坯加熱、控制軋制、控制冷卻和低溫卷取工序，其特征在于控制軋制、控制冷卻和低溫卷取工序進行如下控制(1)板坯加熱溫度1150 1250°C ；粗軋階段終止溫度 950 1050°C;中間坯厚度57 62謹；精軋階段終止溫度750 850°C;卷取溫度300 4500C ；冷卻速率15 300C /s。
3.根據權利要求2所述的一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板的生產方法，其特征在于轉爐冶煉、爐外精煉控工序制化學成分按照重量百分比如下c 0. 03% 0. 07%, Si 0. 10% 0. 25%, Mn 1. 25% 1. 95%, P 彡 0. 018%, S 彡 0. 005%, Nb 0. 06% 0. 12%, Mo 0. 15% 0. 30%, Ti 0. 008% 0. 020%, Cr 0. 15% 0. 35%, Als 0. 020% 0. 045%, Ca 0. 0015% 0. 0035%, N^O. 0060%，余量為鐵和不可避免的雜質。
全文摘要
本發明涉及一種低成本高強韌性X80管線鋼卷板及其生產方法，屬于低合金鋼技術領域。化學成分配比如下C0.03%～0.07%，Si0.10%～0.25%，Mn1.25%～1.95%，P≤0.018%，S≤0.005%，Nb0.06%～0.12%，Mo0.15%～0.30%，Ti0.008%～0.020%，Cr0.15%～0.35%，Als0.020%～0.045%，Ca0.0015%～0.0035%，N≤0.0060%，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明X80管線鋼卷板成分設計簡單，生產成本低，節約了大量的貴重金屬資源，同時還具有較高的力學性能和良好的沖擊韌性，市場推廣前景廣闊。
文檔編號C21D8/02GK102534408SQ20121002246
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者盧俊毅, 呂建權, 徐海江, 李冠楠, 李鈞正, 梁永昌, 梅東貴, 王文錄, 許斌, 陳軍利 申請人:河北鋼鐵股份有限公司邯鄲分公司