專利名稱：：高韌性熱煨彎管用鋼及其熱軋平板的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于低碳微合金鋼的領(lǐng)域，尤其涉及制造高壓、大口徑石油天然氣輸送管道熱煨彎管鋼及其熱軋平板的生產(chǎn)方法。技術(shù)背景彎管是管道上重要的管件產(chǎn)品之一，其在管線上主要起兩方面作用，一是根據(jù)需要改變管線的方向；另一個(gè)是結(jié)構(gòu)力學(xué)作用~~^可以緩沖管線所在地域的地層遷移，地震及外界環(huán)境溫度變化等附在直管上的拉、壓應(yīng)力和扭矩作用。彎管是管線中承載較為苛刻的結(jié)構(gòu)件之一，在己建成運(yùn)行的管線中，與彎管有關(guān)的管線事故在整個(gè)管線事故中占有相當(dāng)高的比例，由此可見，彎管的綜合質(zhì)量高低是制約管線安全平穩(wěn)運(yùn)行的瓶頸之一。我國(guó)彎管制造采用GB/T12459-1990、SY/T5257-91。現(xiàn)在生產(chǎn)的X70級(jí)彎管通常是采用X70級(jí)管線鋼管做母管，經(jīng)熱煨加工后制成，由于母管是控軋鋼設(shè)計(jì)，經(jīng)熱處理后，其強(qiáng)度和韌性大幅度降低。此外，由于碳含量較低，其它合金元素較多，其生產(chǎn)成本相對(duì)也較高。日本專利JP2002129288公開了一種高強(qiáng)度彎管及其生產(chǎn)方法，APIX80100鋼包含:Cm03%、S,%、Mn:0.8%2.5%、P^).015%、SS0.005%、Nb:0.010.05%、Ti:0.0050.030%、Al^O.05%、N:0.0010.06%，以及其它任意金屬:Ni:0.011.0%、Cu:0.11.2%、Cr:0.11.0%、V:0.010.10%、Ca:0.0010.005%、Mg:0.00010.002%，其余為鐵。原料鋼管在800100(TC熱軋，彎曲然后淬火，得到最終彎管產(chǎn)品。該專利技術(shù)由于碳含量較低，其它合金元素較多，生產(chǎn)成本較高，而且不包括X70級(jí)彎管
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種X70和X80級(jí)高韌性熱煨彎管用鋼和生產(chǎn)該熱軋平板的方法。通過調(diào)整母管的化學(xué)成分，使之適合熱處理的需要，在降低成本的同時(shí)，取得較好的強(qiáng)化、韌化效果。本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼的化學(xué)成分為(重量百分比)C:0.04%0.12%、Si:0.10%0.30%、Mn:1.50%1.65%、Nb:0.04%0.08%、Ti:0.008%0.025%、Ni:0.15%0.36%、Mo:0.15%0.45%、Cu:0.15%0.30%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼的熱軋平板生產(chǎn)方法包括冶煉、爐外精煉、連鑄，軋鋼采用控軋控冷工藝，其特征在于板坯的加熱溫度為11601220°C，粗軋溫度區(qū)間為10101150°C，精軋溫度區(qū)間為8O0950°C，軋后控制冷卻速度為1530°C/S,終冷溫度區(qū)間為450600°C,之后空冷。本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼的成分設(shè)計(jì)理由-碳隨著碳含量增加，鋼的強(qiáng)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(shù)的日趨成熟，同時(shí)為改善焊接熱影響區(qū)(HAZ)的性能，鋼中的碳含量逐漸降低，本發(fā)明X70、X80級(jí)管線熱煨彎管鋼的碳含量應(yīng)在0.04%0.12%為宜。錳有固溶強(qiáng)化作用,還可降低相變溫度,進(jìn)而細(xì)化鐵素體晶粒，能同時(shí)提高鋼的強(qiáng)度和韌性，增加Mn含量可細(xì)化晶粒，但若超過1.65%，則出現(xiàn)中心偏析，對(duì)鑄造性能和沖擊韌性產(chǎn)生不利影響；若低于1.50Q%，則達(dá)不到提高強(qiáng)度的目的。硅是穩(wěn)定鐵素體組織的元素，還能抑制碳化物的形成，該元素在TRIP鋼和DP鋼中起重要作用，但對(duì)API鋼而言并非如此。在API鋼中，如果提高Si含量，會(huì)因形成珠光體而對(duì)轉(zhuǎn)變性能和韌性產(chǎn)生不利影響。所以本發(fā)明將Si的成分含量限定在0.10%0.30%。鈮可延遲奧氏體再結(jié)晶、降低相變溫度，通過固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等機(jī)制來獲得要求的性能。0.04%0.08%Nb鋼，配合合理的軋制工藝，可以獲得均勻的以貝氏體組織為主的復(fù)合相和良好韌性。鈦添加微量Ti后，脆化溫度區(qū)消失。這是因?yàn)樵趭W氏體高溫區(qū)，TiN比Nb(N，C)更易生成，所以N被TiN固定在奧氏體高溫區(qū)，Nb析出物從Nb(N，C)變成了在奧氏體低溫區(qū)和"a雙相區(qū)難以析出的NbC。鉬能夠降低相變溫度、抑制塊狀鐵素體的形成、促進(jìn)針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變,并能提高Nb(C、N)的沉淀強(qiáng)化效果，這種合金體系的管線鋼具有含高密位錯(cuò)的細(xì)小貝氏體組織，強(qiáng)度高(達(dá)到520MPa)，沖擊韌性好。在X70管線熱煨彎管用鋼中,Mo含量在0.15%0.45%比較理想。銅、鎳可通過固溶強(qiáng)化作用提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)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(duì)韌性有益。在厚規(guī)格彎管用鋼中還可補(bǔ)償因厚度的增加而引起的強(qiáng)度下降，本發(fā)明銅含量選為0.15%0.30%，鎳含量選為0.15%0.36%。本發(fā)明將鋼中的雜質(zhì)元素控制在P￡0.020°/。，S$0.003%,在生產(chǎn)可能的情況下，越低越好。本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼的熱軋平板生產(chǎn)方法由以下步驟組成-按技術(shù)方案配比備料…鐵水預(yù)脫硫…LD轉(zhuǎn)爐冶煉…爐外精煉…連鑄…板坯再加熱…控制軋制…控制冷卻…矯直…定尺…探傷…精整…檢驗(yàn)…入庫(kù)。本發(fā)明熱軋工藝設(shè)計(jì)板坯加熱溫度板坯加熱主要目的是合金元素固溶及奧氏體均勻?yàn)楹竺娴能堉谱冃巫鰷?zhǔn)備，加熱溫度過高，易造成奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，會(huì)影響到鋼材的韌性；加熱溫度過低，合金元素不能充分固溶，達(dá)不到合金強(qiáng)化的效果。因此選擇的加熱溫度為11601220°C。粗軋溫度粗軋階段是再結(jié)晶軋制階段，是在再結(jié)晶溫度以上讓奧氏體充分細(xì)化，發(fā)生再結(jié)晶，若溫度過低，易造成混晶，本發(fā)明將粗軋溫度區(qū)間設(shè)為1010115(rc。精軋溫度精軋階段是未再結(jié)晶區(qū)軋制階段，奧氏體沿軋制方向拉長(zhǎng)、壓扁，晶內(nèi)產(chǎn)生變形帶，這種加工硬化的奧氏體易促進(jìn)鐵素體的形核。溫度高，易發(fā)生混晶，溫度低，進(jìn)入兩相區(qū)，有先析鐵素體出現(xiàn)，對(duì)強(qiáng)韌性不利，所以將精軋溫度區(qū)間設(shè)為S0095(TC。這種寬達(dá)15CTC的精軋溫度區(qū)間為單張軋制的管線鋼熱軋平板完成精軋區(qū)間的位錯(cuò)積累和隨后的晶粒細(xì)化任務(wù)創(chuàng)造了可能，也適合于管線鋼熱軋平板精軋期間溫降較大的特點(diǎn)。軋后控冷速度將軋后控制冷卻速度設(shè)為1530°C/s，可獲得以貝氏體為主的復(fù)合組織，具有良好的低溫韌性。終冷溫度終冷溫度是控制組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的區(qū)間，溫度高，易出現(xiàn)珠光體，造成強(qiáng)度不足，溫度低MA相的數(shù)量增加，造成韌性下降，因此將終冷溫度區(qū)間選擇為450600°C。本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼的成分設(shè)計(jì)合理，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其生產(chǎn)成本可降低15%左右；采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的熱軋鋼板可獲得以貝氏體為主的復(fù)合組織，具有良好的低溫韌性，其一2(TC沖擊功大于220J，—15°CDWTT的剪切面積達(dá)到90。/。以上，產(chǎn)品屈服強(qiáng)度可達(dá)到520MPa以上的設(shè)計(jì)要求，抗張可達(dá)到570MPa以上的設(shè)計(jì)要求；本發(fā)明復(fù)合組織鋼板經(jīng)熱彎處理(900100(TC加熱，50056(TC回火)后韌性不降低，具有較好的強(qiáng)韌性。附圖1和附圖2分別為本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼X70和X80的金相組織。具體實(shí)施方式本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼的6個(gè)實(shí)施例的化學(xué)成分見表1，相應(yīng)實(shí)施例的軋制工藝見表2，其性能檢驗(yàn)結(jié)果見表3，熱煨后的性能見表4。表i本發(fā)明髙韌性熱煨彎管用鋼的化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2本發(fā)明高韌性熱煨彎管用鋼的軋制工藝<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3本發(fā)明髙韌性熱煨彎管用鋼的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表4本發(fā)明髙韌性熱煨彎管用鋼熱煨后的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1一種高韌性熱煨彎管用鋼，其特征在于該鋼的化學(xué)成分為(重量百分比)C0.04％～0.12％、Si0.10％～0.30％、Mn1.50％～1.65％、Nb0.04％～0.08％、Ti0.008％～0.025％、Ni0.15％～0.36％、Mo0.15％～0.45％、Cu0.15％～0.30％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。2—種權(quán)利要求1所述的高韌性熱煨彎管用鋼的熱軋平板生產(chǎn)方法，包括冶煉、爐外精煉、連鑄，軋鋼采用控軋控冷工藝，其特征在于板坯的加熱溫度為11601220°C，粗軋溫度區(qū)間為1010115(TC,精軋溫度區(qū)間為80095(TC，軋后控制冷卻速度為1530°C/s，終冷溫度區(qū)間為45060(TC，之后空冷。全文摘要本發(fā)明提供一種高韌性熱煨彎管用鋼及其熱軋平板的生產(chǎn)方法。該鋼的化學(xué)成分為(重量百分比)C0.04％～0.12％、Si0.10％～0.30％、Mn1.50％～1.65％、Nb0.04％～0.08％、Ti0.008％～0.025％、Ni0.15％～0.36％、Mo0.15％～0.45％、Cu0.15％～0.30％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其熱軋平板的生產(chǎn)方法包括冶煉、爐外精煉、連鑄，軋鋼采用控軋控冷工藝，板坯的加熱溫度為1160～1220℃，粗軋溫度為1010～1150℃，精軋溫度為800～950℃，軋后控制冷卻速度為15～30℃/s，終冷溫度為450～600℃。本發(fā)明成分設(shè)計(jì)合理，與現(xiàn)有技術(shù)相比，生產(chǎn)成本可降低15％左右；本發(fā)明熱軋鋼板可獲得以貝氏體為主的復(fù)合組織，具有良好的低溫韌性，其-20℃沖擊功大于220J，-15℃DWTT的剪切面積達(dá)90％以上，產(chǎn)品屈服強(qiáng)度達(dá)520MPa以上，抗張達(dá)570MPa以上。本發(fā)明鋼板經(jīng)熱彎處理后韌性不降低，具有較好的強(qiáng)韌性。文檔編號(hào)C22C38/14GK101161847SQ20061004802公開日2008年4月16日申請(qǐng)日期2006年10月13日優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日發(fā)明者叢津功,毅任,帥張,張祿林,爽王,王麗慧,森郝,軼隋申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司