專利名稱：一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法
技術領域：
本發明屬于微合金高強度管線鋼生產技術領域，特別是涉及一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法，提高了 30 40mm壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性。
背景技術：
為了提高石油和天然氣管道工程的輸送流量和輸送效率，長距離管道輸送的壓力和管徑不斷增加，為了確保管道輸送的穩定性和安全性，世界上的油氣輸送管線都在向著高鋼級、大壁厚方向發展。例如，我國2002年的“西氣東輸一線”工程輸送壓力為IOMPajR 級X70，最大壁厚達到30. 2mm ；2007年的“西氣東輸二線”工程輸送壓力為12MPa，鋼級X80， 最大壁厚達到33mm ；2010 2020年中石油西部管道規劃中的“西四、五、六線”，X80最大壁厚有可能達到38mm;而且伴隨著國際油氣發展不斷向深海推進，大壁厚海底管線的需求量正逐步增加，管線鋼的最大厚度規格增加到了 40mm。因此，大壁厚管線鋼具有良好的市場前
旦
ο現代冶金技術的進步和微合金化管線鋼的發展，使生產具有高強度、高韌性和良好焊接性能的管線鋼成為可能，但是同時要滿足高鋼級、大壁厚卻有較大的難度。生產大壁厚管線鋼的主要難點在于保證管線鋼的低溫韌性，其主要原因是鋼板厚度方向邊部和心部的組織差異性所致。一般而言，對于壁厚25mm以下的管線鋼，多數鋼鐵企業通過控軋控冷工藝，都能滿足產品的技術要求，但當管線鋼壁厚大于30mm時，稱為大壁厚管線鋼，很難保證鋼板厚度方向心部組織與邊部組織的均勻性和一致性，由此帶來性能的不合，尤其是低溫韌性指標，因此給鋼鐵企業帶來巨大經濟損失，給管道工程帶來巨大安全隱患。由于大壁厚管線鋼新近興起，從目前管線鋼已有的專利技術來看，還沒有關于壁厚30-40mm的管線鋼的相關資料，隨著鋼板壁厚增加，容易造成以下兩個方面的問題(1) 軋機能力小，鋼坯不能完全軋透，軋制變形不能充分滲透到鋼坯心部，鋼坯表層通過再結晶行為奧氏體晶粒得到充分細化，鋼坯心部由于再結晶不充分，奧氏體晶粒相對粗大。(2)心部冷卻能力不足，由于鋼板壁厚較厚，在冷卻過程中，鋼板心部冷卻能力較差，往往造成邊部過冷，而心部弱冷，造成鋼板邊部和心部組織不均。為解決這兩個問題，多數鋼鐵企業選擇更先進的軋機，通過更大的軋制力，提高心部變形能力，或者通過添加更多的合金元素， 提高厚板的淬透性，改善鋼板厚度方向的組織均勻性。這兩種方法，可以有效地改善厚板的組織均勻性問題，但同時帶來的是生產成本的大幅度提升。

發明內容
本發明的目的在于提供一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法，在不改變現有產品化學成分的前提下，對連鑄坯尺寸和軋制工藝進行優化，通過大壓縮比、小寬展比的坯型設計以及近似正態分布軋制工藝，解決壁厚30 40mm的管線鋼邊部和心部組織均勻性的問題。通過本發明制備出的壁厚30 40mm的管線鋼，其夏比沖擊韌性-20°C，全尺寸10X 10X55mm V型缺口試樣，鋼板厚度方向心部沖擊功不低于邊部沖擊功的百分之九十， 心部韌性優良；落錘性能-15°C，全壁厚試樣落錘剪切面積(DWTT SA) >85%。其生產工藝具體如下(1)連鑄工序采用厚板坯連鑄，連鑄坯厚度300 400mm，連鑄坯拉速為0. 60
0.80m/min，中間包過熱度為10 25°C。(2)連鑄坯厚度/成品鋼板厚度為10.0 13. 5，成品鋼板寬度/連鑄坯寬度為
1.0 1. 55。(3)熱軋工序采用兩階段軋制，粗軋展寬階段總壓下率為0 36%，粗軋展寬后縱軋總壓下率為50 75%，粗軋縱軋階段壓下率逐道次增加，粗軋最后一道次壓下率為20 30% ；精軋階段總壓下率為65 75%，精軋階段壓下率逐道次減少，精軋最后一道次壓下率為10 15% ；兩階段軋制過程道次壓下率呈近似正態分布。本發明內容的構成要點立足于以下認識采用厚板坯連鑄，通過優化鑄機拉速和控制中包過熱度，有利于降低厚板坯中心偏析程度，改善鑄坯心部質量，提高鑄坯成分和組織均勻性；利用大壓縮比(》10)和小展寬比(< 1. 55)技術，有利于使變形充分滲透到心部，細化心部晶粒，改善邊部和心部組織均勻性。熱軋工序生產工藝的主要依據是采用兩階段軋制，通過小寬展比((1. 55)技術，弱化第一階段展寬總壓下率，強化展寬后縱軋總壓下率，尤其是強化縱軋最后一道次的壓下率(》20% )，有利于使變形充分滲透到心部，細化心部晶粒。第二階段軋制道次壓下率逐步降低，并保證最后一道次壓下率> 10%，兩階段軋制道次壓下率如圖1所示，呈近似正態分布，有利于變形滲透到心部，改善組織均勻性。本發明的優點在于本發明制備的大壁厚高韌性管線鋼中厚板采用了獨特的生產工藝制度。在不改變現有產品化學成分的前提下，對連鑄坯尺寸、連鑄工藝和軋制工藝進行優化，通過大壓縮比、小寬展比的坯型設計、低溫澆鋼技術以及近似正態分布軋制工藝，解決壁厚30 40mm的管線鋼邊部和心部組織均勻性的問題。


圖1為本發明的近似正態分布軋制工藝道次壓下圖。圖2為實施例1在本發明應用前的邊部金相組織照片。圖3為實施例1在本發明應用前的心部金相組織照片。圖4為實施例1在本發明應用后的邊部金相組織照片。圖5為實施例1在本發明應用前的心部金相組織照片。
具體實施例方式根據本發明一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法，在100噸轉爐上冶煉，在4300mm生產線上進行軋制生產。下面通過具體實施例對本發明作進一步的描述，對比本發明應用前后的工藝、性能和組織的差異實施例1產品為壁厚30mm的X80管線鋼板，產品要求鋼板厚度中心的夏比沖擊功和全壁厚落錘性能。一、本發明應用前的生產情況在2008年 2009年試制壁厚30mmX80管線鋼板時，連鑄坯厚度為250mm，鑄坯拉速為0. 85m/min,中間包過熱度，壓縮比8. 3，寬展比1. 67，熱軋工序第一階段展寬總壓下率為40%，展寬后縱軋總壓下率為40%，粗軋最后一道次壓下率16%，第二階段總壓下率為67%，精軋最后一道次壓下率為5%，鋼板綜合力學性能見下表1，鋼板金相組織見圖 2、圖 3。表1.鋼板力學性能
權利要求
1.一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法，其特征在于(1)連鑄工序采用厚板坯連鑄，連鑄坯厚度300 400mm，連鑄坯拉速為0.60 0. 80m/ min，中間包過熱度為10 25°C ；(2)連鑄坯厚度/成品鋼板厚度為10.0 13. 5，成品鋼板寬度/連鑄坯寬度為1. 0 1. 55 ；(3)熱軋工序采用兩階段軋制，粗軋展寬階段總壓下率為0 36%，粗軋展寬后縱軋總壓下率為50 75%，粗軋縱軋階段壓下率逐道次增加，粗軋最后一道次壓下率為20 30% ；精軋階段總壓下率為65 75%，精軋階段壓下率逐道次減少，精軋最后一道次壓下率為10 15%。使大壁厚管線鋼獲得如下性能夏比沖擊韌性-20°C，全尺寸10X 10X55mm V型缺口試樣，厚度心部沖擊功CNV中心彡厚度邊部沖擊功CNV *90 %。落錘性能_15°C，全壁厚試樣落錘剪切面積DWTT SA ^ 85%。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的大壁厚管線鋼的壁厚為30 40mm。
全文摘要
一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法，屬于微合金高強度管線鋼生產技術領域。工藝為連鑄工序采用厚板坯連鑄，連鑄坯厚度300～400mm，連鑄坯拉速為0.60～0.80m/min，中間包過熱度為10～25℃。連鑄坯厚度/成品鋼板厚度為10.0～13.5，成品鋼板寬度/連鑄坯寬度為1.0～1.55。熱軋工序采用兩階段軋制，粗軋展寬階段總壓下率為0～36％，粗軋展寬后縱軋總壓下率為50～75％，粗軋縱軋階段壓下率逐道次增加，粗軋最后一道次壓下率為20～30％；精軋階段總壓下率為65～75％，精軋階段壓下率逐道次減少，精軋最后一道次壓下率為10～15％。提高了30～40mm壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性。
文檔編號B21B37/58GK102416406SQ20111028211
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者丁文華, 姜中行, 朱啟建, 李家鼎, 李少坡, 李戰軍, 李永東, 查春和, 王文軍, 麻慶申 申請人:首鋼總公司