一種大壁厚深海管線鋼用熱軋平板及其制造方法
【專利摘要】一種大壁厚深海管線鋼用熱軋平板及其制造方法，屬于低碳微合金鋼【技術領域】。該熱軋平板的成分按重量百分比計為：C：0.025-0.045％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.10-1.40％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.04-0.07％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.020％，Ni：0.15-0.40％，Cr：≤0.20％，Mo：≤0.08％，Al：0.010-0.040％，Al/N≥2，余量為Fe及不可避免的雜質。工藝包括：高爐鐵水→鐵水預脫硫→轉爐冶煉→LF+RH精煉→板坯連鑄→板坯加熱→4300軋機軋制→ACC快速冷卻→堆冷→取樣、檢驗→入庫、發運。優點在于，鋼板力學性能指標穩定，塑性、韌性匹配較好，具有優良的抗腐蝕能力，鋼板經過UOE成型制管后性能達到X70水平。
【專利說明】一種大壁厚深海管線鋼用熱軋平板及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于低碳微合金鋼【技術領域】，特別是涉及一種大壁厚深海管線鋼用熱軋平 板及其制造方法，適用于深海油氣輸送管道。

【背景技術】
[0002] 隨著世界經濟的高速發展和陸地能源資源的枯竭，海上油氣開采已成為熱潮，管 道建設向海洋、地震帶、極地凍土地等環境惡劣的地區延伸。目前，全球已有1〇〇多個國家 在進行海上石油天然氣勘探，其中一半以上在深海。受勘探、鋪設、檢測、管道原材料技術 和裝備條件限制，我國深海區油氣資源開發處于起步階段，僅南海荔灣項目的管道在1500m 的水深進行管道鋪設，深海3000米以上的管線鋼國內尚無開發成功的報道。我國深海油氣 開發面臨著十分緊迫的局勢，特別是在南海，油氣儲藏量非常豐富，在中國能源戰略中的地 位十分關鍵。對鋼企來說，加快研發大壁厚深海管線鋼，助推國家南海石油戰略意義重大。
[0003] 深海用管線鋼厚度一般在30mm以上，特殊地區甚至超過40mm，要求高強度、優異 的低溫韌性和低屈強比，尤其是厚度大于40mm的管線鋼板要獲得沿板厚方向均勻的組織 和理想的DWTT性能十分困難。
[0004] 檢索本發明專利之前公布的相關文獻和專利技術，如中國專利CN102409224授 權公告"低溫韌性優異的厚規格海底管線鋼用熱軋鋼板及生產方法"，使用的連鑄坯規格 未公布，鋼板厚度僅到36. 3mm，特殊海域仍無法滿足用戶需求，且合金成分較高，價格昂 貴；又如中國專利CN102676925授權公告"一種大壁厚海底管線鋼板及其生產方法"，該合 金配方采用C:0.06?0.07%，M0:0. 15%，為便于軋制完全滲透至鋼板心部，加熱溫度高 達1235°C，較高的加熱溫度對低溫韌性不利，-20°C夏比沖擊功偏低，僅為300J，此外采用 300_厚度連鑄坯，生產更厚規格的海底管壓縮比受限。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于提供一種大壁厚深海管線鋼用熱軋平板及其制造方法，通過合 理的成分設計及軋制工藝，使用400_連鑄坯生產大壁厚深海管線鋼用熱軋平板，產品厚 度達到40mm，不僅產品綜合性能滿足要求，而且具有優良的低溫韌性和抗腐蝕性能。鋼板 以鐵素體和粒狀貝氏體雙相組織為主，組織均勻細小，晶粒度在13級以上，沿厚度方向組 織如圖1-3所示。
[0006] 本發明的熱軋平板的成分（按重量百分比計）為：
[0007] C ：0. 025-0. 045 %, Si ：0. 1〇-〇, 35 %, Mn ： 1. 10-1. 40 %, P ^0. 015 %,S： ^ 0. 003 %, Nb ：0. 04-0. 07 %, V ： ^ 0. 06 %, Ti ：0. 010-0. 020 %, Ni ：0. 15-0. 40 %, Cr ： 彡(λ 20%，Mo :彡(λ 08%，A1 :0· 010-0. 040%，Al/N彡2,余量為Fe及不可避免的雜質。
[0008] 本發明成分設計基于以下認識：
[0009] C:為保證大壁厚深海管線鋼具有優異的焊接性能和良好的低溫韌性，碳含量需嚴 格控制在0. 06%以下。
[0010] Si是有效的脫氧元素，還可以起到強化作用，但Si含量過高會使鋼的塑性和韌性 降低，因此設定其范圍是0. 15%?0.40%。
[0011] Μη是鋼中重要的固溶強化元素，可降低相變溫度，細化組織亞結構，在強化鋼板的 同時改善韌性；同時，可提高淬透性。若錳含量過高，對焊接及韌性不利。
[0012] P、S為有害雜質元素，采用鈣處理和純凈鋼生產技術，嚴格控制鋼中磷、硫等夾雜 物。
[0013] Nb、Ti即是固溶強化元素，又是碳氮化物形成元素，在鋼坯加熱及軋制過程中，釘 扎奧氏體晶界并阻止奧氏體晶粒過度長大，但其含量過高會影響韌性和焊接性，同時，碳氮 化物析出增多對抗HIC性能也有害。
[0014] Cr可以有效增加鋼的淬透性，改善力學性能，但含量過高對材料焊接性有不利影 響。
[0015] Ni、Cu起固溶強化作用，還能改善耐蝕性，Ni同時還能改善鋼的低溫韌性。
[0016] N的存在會惡化母材和焊接熱影響區的韌性，其含量不超過0. 006%為宜。
[0017] 本發明的熱軋平板的生產包括：高爐鐵水一鐵水預脫硫一轉爐冶煉一LF+RH精煉 -板述連鑄一板述加熱一4300乳機乳制一ACC快速冷卻一堆冷一取樣、檢驗一入庫、發運。
[0018] 在板坯澆鑄+控制軋制+控制冷卻工藝，過程中控制參數為：
[0019] (1)將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成400_厚連鑄坯；
[0020] (2)通過步進梁式加熱爐將鋼坯加熱至設定溫度1170?1220°C，加熱時間 280-450min，保證鋼坯充分奧氏體化；
[0021] (3)鋼坯出爐后進入4300mm軋機軋制，乳制時采用再結晶區+未再結晶區兩階段 軋制，控溫厚度為成品厚度的2-3倍，粗軋階段與精軋階段參數如下：
[0022] 粗軋階段：開軋溫度：1000-110(TC，結束溫度：彡980°C，乳制速度：1.0-3. 5m/ s，軋制力矩：2000-3200kNm ;為獲得細小、均勻的顯微組織，粗軋需保證單道次變形率 10% -30%。
[0023] 精軋階段：采用低溫開軋，開軋溫度：760-820°C，終軋溫度：750-80(TC，乳制速 度：2· 0-4. Om/s。
[0024] (4)軋后鋼板進入ACC層流冷卻，開始冷卻溫度控制在740_790°C，終冷溫度控制 在200-350°C，冷卻速率控制在15-20°C /s ;
[0025] (5)鋼板冷卻后堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。
[0026] 通過上述工序所生產的大壁厚深海管線鋼，鋼板厚度規格達40mm;鋼板力學性能 指標穩定，塑性、韌性匹配較好，具有優良的抗腐蝕能力，鋼板經過U0E成型制管后性能達 至IJX70水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為大壁厚深海管線鋼熱軋平板表面金相組織。
[0028] 圖2為大壁厚深海管線鋼熱軋平板厚度1/4處金相組。
[0029] 圖3為大壁厚深海管線鋼熱軋平板厚度1/2處金相組織。
[0030] 圖4為大壁厚深海管線鋼熱軋平板拉伸曲線形狀。

【具體實施方式】
[0031] 根據本發明大壁厚深海管線鋼用熱軋平板及其制造方法，在100噸轉爐上冶煉， 并澆鑄成400mmX 2200mmX 2850mm的連鑄坯，在4300mm寬厚板生產線上進行軋制。化學成 分如表1所示，工藝制度如表2所示，強度性能如表3所示，韌性性能如表4所示，鋼板CT0D 檢驗如表5所示，抗酸檢驗結果如表6所示，鋼板經U0E成型制管后性能如表7所示。
[0032] 表1鋼板的化學成分wt %
[0033]

【權利要求】
1. 一種大壁厚深海管線鋼用熱軋平板，其特征在于，該熱軋平板的成分按重量百分比 計為：C :0· 025-0. 045%，Si :0· 10-0. 35%，Mn :1· 10-1. 40%，P 彡 0· 015%，S :彡 0· 003%， Nb ：0. 04-0. 07%, V 0. 06%, Ti ：0. 010-0. 020%, Ni ：0. 15-0. 40%, Cr 0. 20%, Mo ： 彡(λ 08%，Α1 :(λ 010-0. 040%，A1/N彡2,余量為Fe及不可避免的雜質。
2. -種權利要求1所述熱軋平板的生產方法，工藝包括：高爐鐵水一鐵水預脫硫一轉 爐冶煉一LF+RH精煉一板坯連鑄一板坯加熱一4300軋機軋制一ACC快速冷卻一堆冷一取 樣、檢驗一入庫、發運；其特征在于，在板坯澆鑄+控制軋制+控制冷卻工藝，過程中控制的 技術參數為： (1) 將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成400mm厚連鑄坯； (2) 通過步進梁式加熱爐將鋼坯加熱至設定溫度1170?1220 °C，加熱時間 280-450min，保證鋼述奧氏體化； (3) 鋼坯出爐后進入4300mm軋機軋制，乳制時采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制， 控溫厚度為成品厚度的2-3倍，粗軋階段與精軋階段參數如下： 粗軋階段：開軋溫度：1000-1 l〇〇°C，結束溫度：彡980°C，乳制速度：1. 0-3. 5m/s，軋制 力矩：2000-3200kNm ;粗軋需保證單道次變形率10% -30% ; 精軋階段：采用低溫開軋，開軋溫度：760-820°C，終軋溫度：750-80(TC，乳制速度： 2. 0-4. Om/s ; (4) 軋后鋼板進入ACC層流冷卻，開始冷卻溫度控制在740-790°C，終冷溫度控制在 200-350°C，冷卻速率控制在15-20°C /s ; (5) 鋼板冷卻后堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。
【文檔編號】C22C38/14GK104109818SQ201410238200
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】諶鐵強, 白學軍, 王根磯, 張國棟, 張學峰, 丁文華, 李群, 萬瀟, 李少坡, 查春和, 周德光, 劉海龍, 劉印良, 趙久梁, 周希楠, 鄭燦, 趙志強 申請人:秦皇島首秦金屬材料有限公司, 首鋼總公司