專利名稱：一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板及生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用低成本的成分體系生產(chǎn)的高強度、高韌性管線鋼X70及其生產(chǎn)方法。具體的說是一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板及其生產(chǎn)方法，屬于鋼鐵材料技術領域。
背景技術：
管線鋼是指用于輸送石油、天然氣等的大口經(jīng)焊接鋼管用熱軋卷板或寬厚板。管線鋼在使用過程中，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(yōu)良的焊接性能。隨著石油自然氣需求量的不斷增加，管道的輸送壓力和管徑也不斷地增大，以增加其輸送效率?？紤]到管道的結構穩(wěn)定性和安全性，還需增加管壁厚度和進步管材的強度。因此，用作這類輸送管的管線鋼都向著厚規(guī)格和高強度方向發(fā)展。21世紀是我國輸氣管建設的高峰時期。截止2010年底，西氣東輸兩條輸氣大型管線工程已基本建成，未來幾年還有西氣東輸三線工程、中緬管線工程等重要工程要上馬建設，其干線已大批量用上X80級鋼， 支線工程和國內大量的城市配套管網(wǎng)工程需要更大批量的X70管線鋼，因此管線鋼X70的市場需求量會很大。現(xiàn)在市場上生產(chǎn)的管線鋼X70的化學成分里都含有Mo、Ni等貴重合金元素，在公開號CN200410066297. 8，發(fā)明名稱《具有高止裂韌性的針狀鐵素體型X70管線鋼及其制造方法》中介紹的X70管線鋼成分體系中含有0. 1(Γ0. 30%的Mo，其它相關專利及相關文獻介紹的Χ70管線鋼成分體系中，一般也都含有Mo、Ni等貴重合金元素。這些貴重合金元素的加入顯著提高了 Χ70的合金成本。一些沒有含有Mo、Ni等貴重合金元素的管線鋼X70的化學成分體系較為復雜，并且其生產(chǎn)工藝條件要求較嚴，生產(chǎn)成本也比較高。近年來鋼鐵行業(yè)上游原材料如鐵礦石、煤炭的價格大幅上漲，鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)成本急劇上升。但是，近年來國內鋼鐵企業(yè)加大研發(fā)和生產(chǎn)力度，競爭日趨激烈，在國內的鋼材市場形勢下，誰能率先開發(fā)出高質量和低成本管線鋼寬厚板X70的生產(chǎn)技術，誰就會在二十一世紀的國內外管線鋼市場競爭中立于不敗之地。

發(fā)明內容
針對上述存在的問題，本發(fā)明提供了一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板及生產(chǎn)方法。本發(fā)明生產(chǎn)的含Cr的管線鋼X70熱軋平板由于Cr能夠顯著提高抗拉強度而對屈服強度影響較小，屈強比控制良好，低于0. 88 ；本發(fā)明采用較低成本的化學成分體系，生產(chǎn)的含Cr管線鋼X70熱軋平板，其性能優(yōu)于標準要求。按0. 15%Mo和0. 20%Ni含量核算，考慮合金吸收率， 噸鋼成本降低在700元以上。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的
一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板，按重量百分比配比，包括以下組成成分 C 0. 030 0. 080%, Mn :1. 55 2. 00%, Si :0. 10 0. 40%%, S 彡 0. 0050%, P ^ 0. 015%, Nb 0. 035 0. 060%, Ti :0. 008 0. 025%, Alt :0. 020 0. 060%, Cr :0. 15 0. 30%，其余量為！^ 和不可避免雜質?！N含Cr的管線鋼X70熱軋平板的生產(chǎn)方法，該方法包括頂?shù)讖痛缔D爐、LF精煉、VD真空脫氣、寬板坯連鑄、爐卷軋機軋制、層流冷卻、熱矯和冷矯等工序，其中，所述的寬板坯連鑄是利用動態(tài)輕壓下改善鑄坯的中心偏析總壓下量2 3mm，壓下速率 0. 6 L lmm/min ；
所述的爐卷軋機軋制包括以下步驟
(1)板坯再加熱，溫度115(Tl280°C；
(2)再結晶軋制，溫度110(Tl00(rC，采用一個或多個道次軋制，道次壓下率彡15%，總壓下率> 50% ；
(3)未再結晶軋制，溫度95(T760°C，采用一個或多個道次軋制，道次壓下率>10%，累積變形率彡60% ；
(4)終軋，溫度:83(T760°C；
所述的層流冷卻的終冷溫度區(qū)間55(T450°C，控制冷卻速度1(T30°C /s。本發(fā)明的一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板的生產(chǎn)方法適用于爐卷軋機生產(chǎn)線，也適用傳統(tǒng)的中板軋機生產(chǎn)線。本發(fā)明采用的化學成分體系的理由是
碳(C)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(qū)(HAZ)的性能，鋼中的碳含量逐漸降低，X70管線鋼碳含量應在0. 08%以下為宜。錳(Mn)=Mn有固溶強化作用，還可降低γ-α相變溫度，進而細化鐵素體晶粒。當添加1. 59Γ2. 0%Μη時，可獲得針狀鐵素體組織；Mn還可提高韌性、降低韌脆轉變溫度。硅(Si):在煉鋼時一般作為脫氧劑，但也可作為合金元素。Si進入鐵素體起固溶強化作用，可顯著提高鋼的抗拉強度和較小程度提高屈服強度，但同時在一定程度上降低鋼的韌性、塑性，Si同時增加鋼的時效敏感性，并能提高鋼的抗腐蝕能力和抗高溫氧化能力。鈮(Nb)=Nb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. 035、. 060%Nb鋼配合合理的軋制工藝，可以獲得均勻的針狀鐵素體組織和良好韌性。鉻(Cr )隨著Cr的添加，抗拉強度近乎直線上升，而屈服強度變化較小。當Cr含量超過0. 3%時，其低溫韌性就會明顯下降；為了彌補去Mo帶來的強度損失，加入0. 15^0. 30% 的Cr，目的是提高抗拉強度，同時可適當降低屈強比。鈦(Ti)微量的Ti在鋼液凝固過程中析出的彌散、細小的TiN顆粒可抑制奧氏體晶粒的長大，一來防止板坯再加熱時的原始奧氏體晶粒過分長大，為軋制提供相對細小的奧氏體組織；二來在焊接時阻止熱影響區(qū)奧氏體晶粒長大，改善焊接性能。Ti含量過高時， TiN顆粒長大，失去阻止晶粒長大的作用；其含量控制在0. 008^0. 030%為宜。鋁(Al):利用Al在精煉過程中與鋼中殘留氧結合Al2O3，并在精煉和連鑄過程中充分上浮，以盡量降低鋼中的氧含量，同時可以防止鋼中加入的微量Ti與氧結合，以保證最終鋼中有一定量的細小TiN顆粒。雜質元素對管線鋼組織性能的危害
硫(S):硫是管線鋼中最為有害的元素之一，它嚴重惡化管線鋼的抗HIC和SCC性能。同時，硫還影響管線鋼的沖擊韌性；另外，硫還導致管線鋼各向異性，在橫向和厚度方向上韌性惡化；因此，硫含量是管線鋼要求最為苛刻的指標，高級別管線鋼要求W(S)小于0. 005%。磷(P):磷在管線鋼中是一種易偏析元素，尤其是當P)>0 .015%時，磷的偏析急劇增加，并促使偏析帶硬度增加，使HIC性能下降，同時，磷還惡化焊接性能，顯著降低鋼的低溫沖擊韌性，提高鋼的脆性轉變溫度，使鋼管發(fā)生冷脆。對于高質量的管線鋼應嚴格控制鋼中的磷含量。本發(fā)明的生產(chǎn)方法可以細化晶粒，提高管線鋼強度和韌性。鋼坯加熱到充分高的溫度使奧氏體組織均勻化，使鋼中的鈮的碳氮化物充分溶解，細小的氮化鈦不溶解，以阻止原始奧氏體晶粒的長大。第一階段軋制在奧氏體可再結晶的溫度范圍內，采用一個或多個道次軋制鋼坯， 奧氏體累計變形量大于50%，通過奧氏體反復再結晶細化奧氏體晶粒。第二階段軋制在奧氏體未再結晶溫度范圍內，利用鈮的析出物延遲奧氏體再結晶作用，采用一個或多個道次軋制，奧氏體累計變形量大于60%，形成拉長的奧氏體晶粒，在拉長的奧氏體晶內形成大量的形變帶，使得奧氏體向鐵素體相變的形核點大幅度增加，充分細化相變后的鐵素體晶粒。 奧氏體未再結晶軋制控制終軋溫度介于83(T760°C，鋼板終軋后以1(T30°C /s的冷卻速率在線加速冷卻，終冷溫度介于55(T450°C，通過加速冷卻，降低相變溫度，促進鐵素體晶內形核，阻止相變后鐵素體晶粒長大，進一步細化鐵素體晶粒，最終獲得晶粒細小、高密度位錯結構的針狀鐵素體組織，同時提高鋼板強度和低溫沖擊韌性。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明生產(chǎn)的一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板，與現(xiàn)有的管線鋼X70相比，具有以下優(yōu)點
1、采用較低成本的化學成分體系，生產(chǎn)的含Cr的管線鋼X70熱軋平板的鋼板性能能夠滿足甚至優(yōu)于標準要求；按0. 15%Mo和0. 20%Ni含量核算，考慮合金吸收率，噸鋼可節(jié)約鎳板2kg和含鉬60%的鉬鐵3kg ；按現(xiàn)行市場價，噸鋼成本降低在700元以上。2、由于Cr能夠顯著提高抗拉強度而對屈服強度影響較小，本發(fā)明生產(chǎn)的X70管線鋼板屈強比控制良好，低于0. 88，能夠滿足甚至優(yōu)于標準要求。3、本發(fā)明的生產(chǎn)方法可以細化晶粒，提高管線鋼強度和韌性。
具體實施例方式
以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例一
以下用爐卷軋機生產(chǎn)線生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格為19. Imm的含Cr的管線鋼X70熱軋平板為例， 對本發(fā)明作進一步的說明。生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格為19. Imm的含Cr管線鋼X70熱軋平板，按重量百分比配比，包括以下組成成分c :0. 07%, Si :0. 20%，Mn :1. 80%, P :0. 009%, S :0. 003%, Nb :0. 050%, Ti 0. 012%, Cr 0. 18%, Alt :0. 035%，余量為Fe和不可避免雜質。工藝路線主要包括頂?shù)讖痛缔D爐、LF精煉、VD真空脫氣、寬板坯連鑄、爐卷軋機軋制、層流冷卻、熱矯、冷矯等工序；具體生產(chǎn)工藝見表1的實施例一。表1含Cr的管線鋼X_0熱軋平板的生產(chǎn)工藝(Wt00)
成分 體系規(guī)格 PI “ _ Η m鉺y m 劍咎動輕 壓下 壓下 逮率 ， nun mm加熱 度 j VwSmgrfmmm ..Ρ再結 愿 i 制道 壓下 率再結 懸 $1 制總 壓下 率 ？ Cci “ ffi 垂 ^t 搟 _ 卅未 W 結 e 總壓 率 9 %終 ψ S. 度 V冷卻 速度 f5實施1Ρ.11Π fiΓ VIICSC-1050>15609H106850015例實施 例1Ρ.11.11401085-1G50>1560Q20-S106S49515經(jīng)本工藝生產(chǎn)的含Cr管線鋼X70熱軋平板性能檢驗結果見表2。實施例二
以下用爐卷軋機生產(chǎn)線生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格為19. Imm的含Cr的管線鋼X70熱軋平板為例， 對本發(fā)明作進一步的說明。按重量百分比配比，它包括以下組成成分C :0. 07%，Si :0. 18% ，Mn :1. 78%, P 0. 0010%, S :0. 004%, Nb :0. 052%, Ti :0. 014%, Cr :0. 28%, Alt :0. 040%，余量為
Fe和不可避免雜質。工藝路線主要包括頂?shù)讖痛缔D爐、LF精煉、VD真空脫氣、寬板坯連鑄、爐卷軋機軋制、層流冷卻、熱矯、冷矯等工序；具體生產(chǎn)工藝見表1的實施例二。經(jīng)本工藝生產(chǎn)的含Cr管線鋼X70熱軋平板性能檢驗結果見表2。
表2含&的管線鋼X70熱乳平板的性能(wt° ο)
成CVXc- JDWTT—c %規(guī)格 ,mm分體 系SpO— ,^fcaΛ δ ，MpaA ,%RpO.2 Rm1ι3平均1平均1 O 1實施 例64043CL S432634531332SΡ29694xy. ι實施 例(560440.S151052050551PC92Pl標準要求4S5-625570-725>22-""Γι QH>1S0>85
由表2可以看出，實施例一和實施例二生產(chǎn)出來的的含Cr的管線鋼X70熱軋平板的屈服強度RpO. 2和抗拉強度Rm比標準均有50MPa以上的富余量，伸長率A值遠高于標準要求(參照各項要求最嚴格的西氣東輸二線標準)，屈強比RpO. 2/Rm明顯低于標準要求的 0. 90，-20°C夏比V型缺口沖擊功和_15°C落錘試驗剪切面積比也優(yōu)于標準要求。采用本發(fā)明方法的化學成分體系和軋制工藝生產(chǎn)的鋼板完全能滿足并且優(yōu)于X70管線鋼板的標準要求。本發(fā)明還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板，其特征在于按重量百分比配比，包括以下組成成分C 0. 030 0· 080%, Mn :1. 55 2. 00%, Si :0. 10 0· 40%%, S 彡 0. 0050%, P 彡 0. 015%, Nb 0. 035 0. 060%, Ti :0. 008 0. 025%, Alt :0· 020 0· 060%, Cr :0. 15 0· 30%，其余量為 Fe 和不可避免雜質。
2.一種如權利要求1所述的一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板的生產(chǎn)方法，該方法包括頂?shù)讖痛缔D爐、LF精煉、VD真空脫氣、寬板坯連鑄、爐卷軋機軋制、層流冷卻、熱矯和冷矯等工序，其特征在于所述的寬板坯連鑄是利用動態(tài)輕壓下改善鑄坯的中心偏析總壓下量2 3mm，壓下速率 0. 6 L lmm/min ；所述的爐卷軋機軋制包括以下步驟(1)板坯再加熱，溫度115(Tl280°C；(2)再結晶軋制，溫度110(Tl00(rC，采用一個或多個道次軋制，道次壓下率彡15%，總壓下率> 50% ；(3)未再結晶軋制，溫度95(T76(TC，采用一個或多個道次軋制，道次壓下率>10%，累積變形率彡60% ；(4)終軋，溫度:83(T760°C；所述的層流冷卻的終冷溫度區(qū)間55(T450°C，控制冷卻速度1(T30°C /s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含Cr的管線鋼X70熱軋平板及生產(chǎn)方法，屬鋼鐵材料技術領域。按重量百分比配比，它包括以下組成成分C0.030~0.080%，Mn1.55~2.00%，Si0.10~0.40%%，S≤0.0050%，P≤0.015%，Nb0.035~0.060%，Ti0.008~0.025%，Alt0.020~0.060%，Cr0.15~0.30%，其余量為Fe和不可避免雜質。本發(fā)明的生產(chǎn)方法是利用爐卷軋機生產(chǎn)線，通過連鑄、軋制和冷卻的工藝，達到細化晶粒、提高管線鋼強度和韌性的目的。按照本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)熱軋平板的性能優(yōu)于X70管線鋼板的標準要求，而且具有明顯的成本優(yōu)勢。
文檔編號C22C38/38GK102392187SQ20111036985
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權日2011年11月21日
發(fā)明者劉海強, 孔德南, 孫斌, 張振申, 李力, 李娜, 李明儒, 李靜宇, 歐陽瑜, 王新江, 白錦函, 范麗偉, 郭世寶 申請人:安陽鋼鐵股份有限公司