專利名稱：：一種高強(qiáng)度x100管線鋼熱軋平板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于低碳微合金鋼的控軋控冷技術(shù)，主要適用于制造高壓、大口徑石油天然氣輸送管道用xioo管線鋼熱軋平板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：石油天然氣輸送管道是能源建設(shè)的重要部分。隨著世界工業(yè)的發(fā)展和冶金技術(shù)的發(fā)展，為降低管道建設(shè)成本及運(yùn)營成本，提高石油、天然氣輸送效率，輸送管道已迅速向大管徑、被輸送介質(zhì)向高壓和高密度方向發(fā)展。隨著X65、X70成為輸送干線的主要鋼級(jí)之后，X80也在逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。為了滿足介質(zhì)向更高壓、高密度長距離輸送的發(fā)展要求，人們已開始研發(fā)了更高級(jí)別的X100管線鋼，要求鋼的屈服強(qiáng)度達(dá)到690MPa以上，一2(TC的低溫韌性在200J以上。目前公開的X100管線鋼中，具有代表性的是在鋼的成分設(shè)計(jì)中加入Mg，通過氧化物冶金技術(shù)來提高鋼的焊接性能，增加了冶煉難度和制造成本。盡管專利申請?zhí)枮镃N200510111857.1A，發(fā)明名稱為"超高強(qiáng)度X100管線鋼及其熱軋板制造方法"解決了因成分中含有Mg所帶來的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高等問題，但是由于其成分設(shè)計(jì)中以低C為主，Mn、Mo、Cu、Ni、V等合金元素的含量偏高將導(dǎo)致制造成本的提高，不利于資源的節(jié)省，同時(shí)也提高了碳當(dāng)量，對焊接性也不利；其制造方法中再結(jié)晶軋制溫度、非再結(jié)晶軋制溫度和終冷溫度都比較低，這樣軋制抗力和矯直抗力大大提高，對軋機(jī)和矯直機(jī)要求就高，不利于常規(guī)軋制設(shè)備生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度xioo管線鋼熱軋平板及其生產(chǎn)方法，在同樣不需加入Mg元素進(jìn)行氧化物冶金，降低冶煉難度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低制造成本，解決軋制抗力和矯直抗力大等問題，以便滿足低成本生產(chǎn)工藝的3要求。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板，其特征在于鋼的化學(xué)成分的重量百分比為C0.02%0.08%，Si0.10%0.35%，Mn1.65%2.20%，P0.005o/o0.020%，S《0.003%，Nb0.04o/o0.11%，Ti0.008%0.030%，Als0.02%0.0450/0，含有Ni《0.60%、Mo《0.30%、Cu《0.30%中的一種或一種以上，其余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。主要元素的作用如下碳隨著碳含量增加，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，X100鋼級(jí)管線鋼的碳含量應(yīng)在0.02%0.08%為宜。錳有固溶強(qiáng)化作用，還可降低Y-a相變溫度,進(jìn)而細(xì)化鐵素體晶粒。有研究表明添加1.65°/。2.20%Mn，Y-a相變溫度降低50°C，可細(xì)化鐵素體晶粒并保持多邊形；當(dāng)添加1.5%2.0%她時(shí)，可獲得針狀鐵素體組織。Mn還可提高韌性、降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，所以早期的管線鋼以C-Mn為主。但是，Mn含量過大會(huì)加速控軋鋼板的中心偏析，從而引起鋼板和鋼管力學(xué)性能的各向異性，且導(dǎo)致抗fflC性能的降低。因而，在高鋼級(jí)管線鋼中，Mn的含量應(yīng)保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，而且Mn/C比值也應(yīng)適宜。由于Mn抑制珠光體的形成，同時(shí)促進(jìn)貝氏體形成，因而要獲得X100鋼級(jí)，Mn含量應(yīng)在1.65%2.20%可以有效控制貝氏體形狀。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%0.11%柳鋼，配合合理的軋制工藝，可以獲得均勻的以下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Y+a雙相區(qū)難以析出的NbC。Ti含量過高容易造成韌性降低，因此選取0.008%0.030%。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)小下貝氏體組織，強(qiáng)度高(達(dá)到X100)、沖擊韌性好。但Mo的加入會(huì)造成成本的大大上升，近來Mo合金的價(jià)格迅速上揚(yáng)，在X100管線鋼中，Mo《0.30%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)Cll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(qiáng)度有益，但銅、鎳的加入都會(huì)造成成本的大大上升，有效合理地利用尤為重要，因此選取Ni《0.60。/。、Cu《0.30。/。較為適宜。本發(fā)明用于制備上述高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板的生產(chǎn)方法，包括板坯加熱、粗軋、精軋、控冷，其工藝參數(shù)為板坯加熱溫度區(qū)間1160128(TC，粗軋溫度區(qū)間1070115(TC，精軋溫度區(qū)間830950°C，終冷溫度區(qū)間300550°C,控制冷卻速度1530'C/S。上述成分的鋼種通過該工藝軋制可獲得以板條狀貝氏體為主的復(fù)相組織。本發(fā)明生產(chǎn)的高強(qiáng)度X100管線鋼與現(xiàn)有X100管線鋼相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的合金加入量低，在Mn低于2.2%時(shí)Cu、Ni、Mo的加入量比較低，同時(shí)不必加入Cr、V，大大降低了合金成本，碳當(dāng)量較低，有利于提高焊接性能。2、本發(fā)明工藝的粗軋、精軋、終冷的溫度區(qū)間較高，大大降低了軋制抗力和矯直抗力，提高軋機(jī)和矯直機(jī)的作業(yè)率，降低了生產(chǎn)難度，對保護(hù)設(shè)備有利。3、本發(fā)明可以獲得以下貝氏體為主的復(fù)合組織，具有良好的低溫韌性，其一20。C沖擊功大于200J。一15"CDWTT的剪切面積達(dá)到90%以上。圖1為本發(fā)明X100管線鋼熱軋平板試樣的光鏡組織照片；圖2為本發(fā)明X100管線鋼熱軋平板同一試樣的透射電鏡組織照片。具體實(shí)施例方式本發(fā)明高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板具體實(shí)施例的化學(xué)成分見表1。表1高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明XIOO管線鋼檢驗(yàn)結(jié)果見表3。表3高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板性倉I<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注拉伸、沖擊為橫向；拉伸試樣直徑為12.7mm,標(biāo)距長度50.8mm;夏比沖擊試樣尺寸為10X10X55mm;橫向冷彎d=2a，180°,完好。如圖1、2所示，本發(fā)明高強(qiáng)度管線鋼熱軋平板的復(fù)合組織以下貝氏體為主，其余為島狀馬氏體。權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板，其特征在于鋼的化學(xué)成分的重量百分比為C0.02％～0.08％，Si0.10％～0.35％，Mn1.65％～2.20％，P0.005％～0.020％，S≤0.003％，Nb0.04％～0.11％，Ti0.008％～0.030％，Als0.02％～0.045％，含有Ni≤0.60％、Mo≤0.30％、Cu≤0.30％中的一種或一種以上，其余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。2.—種用于制備權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板生產(chǎn)方法，其特征在于板坯加熱溫度區(qū)間11601280°C，粗軋溫度區(qū)間10701150°C，精軋溫度區(qū)間830950°C，終冷溫度區(qū)間300550°C，控制冷卻速度1530°C/S。全文摘要本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度X100管線鋼熱軋平板及其生產(chǎn)方法，鋼的化學(xué)成分的重量百分比為C0.02％～0.08％，Si0.10％～0.35％，Mn1.65％～2.20％，P0.005％～0.020％，S≤0.003％，Nb0.04％～0.11％，Ti0.008％～0.030％，Als0.02％～0.045％，含有Ni≤0.60％、Mo≤0.30％、Cu≤0.30％中的一種或一種以上，其余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)方法為板坯加熱溫度1160～1280℃，粗軋溫度1070～1150℃，精軋溫度830～950℃，終冷溫度300～550℃，控制冷卻速度15～30℃/S。本發(fā)明能夠獲得以下貝氏體為主的復(fù)相組織。它能使管線鋼熱軋平板的屈服強(qiáng)度達(dá)到690～825MPa，抗張強(qiáng)度達(dá)到780MPa以上，-20℃沖擊功≥200J，-15℃DWTT的剪切面積≥90％。降低了軋制抗力和矯直抗力，提高軋機(jī)和矯直機(jī)的作業(yè)率。文檔編號(hào)C22C38/16GK101619416SQ200810012150公開日2010年1月6日申請日期2008年6月30日優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日發(fā)明者叢津功,毅任,劉文月,帥張,張祿林,徐向陽,云李,爽王,軼隋,松黃申請人:鞍鋼股份有限公司