本發(fā)明涉及鋼鐵材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
微合金化理論被譽(yù)為20世紀(jì)物理冶金學(xué)領(lǐng)域所取得的最重要進(jìn)展，極大地推動(dòng)了微合金化鋼的研究、生產(chǎn)與應(yīng)用。鋼中最常用的微合金化元素是鈮Nb、釩V和鈦Ti，其作用是細(xì)化晶粒與沉淀強(qiáng)化。比較鈮Nb、釩V和鈦Ti這3種微合金元素，目前在市場上鈮鐵和釩鐵的價(jià)格比鈦鐵貴10倍以上，而且還有不斷升價(jià)的趨勢，采用鈦微合金化較傳統(tǒng)低碳錳加鈮鋼具有更低的成本。另外，我國氧化鈦的儲(chǔ)量為6.3×108t，幾乎占世界總儲(chǔ)量的45.6％，資源非常豐富。
近年來，低碳含鈦鋼作為低合金高強(qiáng)度鋼，在國內(nèi)外迅速發(fā)展，逐漸得到廣泛應(yīng)用。用鈦代替其它微合金元素是合金化的發(fā)展方向之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前對(duì)于鈦微合金化管線鋼的研究很少，市場上生產(chǎn)的L360M和X52M級(jí)別管線鋼主要采用鈮鈦復(fù)合微合金化的成分體系。為了降低生產(chǎn)成本,增強(qiáng)產(chǎn)品市場競爭力，鈦微合金化管線鋼的研究具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板及其生產(chǎn)方法，通過添加微量的鈦元素，無需加入微合金鈮、釩既能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，合金化成本低。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板，其特征在于：按重量百分比配比，包括以下組成成分：C：0.030～0.090％、Mn：0.80～1.65％、Si：0.10～0.40％、S：≤0.010％、P：≤0.025％、Ti：0.035～0.060％、Alt：0.020～0.060％、N：≤0.008％，其余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
一種鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板的生產(chǎn)方法，該方法依次包括如下工藝步驟：鐵水預(yù)處理、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、LF精煉、雙流板坯連鑄、熱連軋軋機(jī)軋鋼、層流冷卻和卷取工序，其特征在于：
所述LF精煉：出鋼溫度為1630～1690℃，按重量百分比配比，鋼水冶煉成分控制范圍是：C:0.06～0.09％、Mn:0.80～1.50％、Si:0.10～0.30％、S:≤0.010％、P:≤0.025％、Ti:0.035～0.060％、Alt:0.020～0.060％、N:≤0.008％，其余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
進(jìn)一步，所述雙流板坯連鑄：中間包溫度為1530～1550℃，板坯拉速為0.8～1.2m/min，板坯厚度為210～230mm。
進(jìn)一步，所述熱連軋軋機(jī)軋鋼：由加熱爐加熱，必須保證均熱段溫度≥1240℃，總在爐時(shí)間≥150min，粗軋6道次軋制，粗軋終軋溫度1000～1080℃，精軋開軋溫度為1000～1060℃，終軋溫度為830～890℃，軋后板厚為4～19mm。
進(jìn)一步，所述卷取工序：經(jīng)層流冷卻后卷取，卷取溫度為480～630℃。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果如下：
本發(fā)明生產(chǎn)的鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板采用了較低成本的化學(xué)成分體系，利用了鈦析出強(qiáng)化原理，通過添加微量的鈦元素，在不添加微合金鈮、釩元素的情況下，獲得的各項(xiàng)性能指標(biāo)均能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明充分的利用了我國豐富的礦產(chǎn)資源，用鈦代替微合金鈮、釩元素，按照降低鋼中0.025％的Nb和0.30％的Mn含量核算，考慮合金吸收率，噸鋼成本降低在105元以上，降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例來進(jìn)一步的說明本發(fā)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
本發(fā)明采用的化學(xué)成分體系的理由是：
碳C：隨著碳含量增加，鋼的強(qiáng)度增加而韌性、焊接性能降低；為改善焊接熱影響區(qū)HAZ的性能，鋼中的碳含量逐漸降低；管線鋼碳元素含量在0.09％以下為宜。
錳Mn：Mn有固溶強(qiáng)化作用，還可降低γ-α相變溫度，進(jìn)而細(xì)化鐵素體晶粒。當(dāng)添加0.8％～1.5％的Mn時(shí)，可獲得良好的強(qiáng)度和韌性、降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。
硅Si：在煉鋼時(shí)一般作為脫氧劑，但也可作為合金元素，Si進(jìn)入鐵素體起固溶強(qiáng)化作用，可顯著提高鋼的抗拉強(qiáng)度和較小程度提高屈服強(qiáng)度，但同時(shí)在一定程度上降低鋼的韌性、塑性，Si同時(shí)增加鋼的時(shí)效敏感性，并能提高鋼的抗腐蝕能力和抗高溫氧化能力。
鈦Ti：微量的Ti在鋼液凝固過程中析出的彌散、細(xì)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(shí)的原始奧氏體晶粒過分長大，為軋制提供相對(duì)細(xì)小的奧氏體組織；二來在焊接時(shí)阻止熱影響區(qū)奧氏體晶粒長大，改善焊接性能。此外利用鈦元素與碳元素形成碳化鈦第二相起沉淀強(qiáng)化作用，考慮C含量及鋼中N含量的因素，鋼中鈦元素含量應(yīng)控制在0.035～0.060％范圍為宜。
鋁Al：利用Al在精煉過程中與鋼中殘留氧結(jié)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(shí)可以防止鋼中加入的微量Ti與氧結(jié)合，以保證最終鋼中有一定量的細(xì)小TiN顆粒。
雜質(zhì)元素對(duì)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(yán)重惡化管線鋼的抗氫致開裂HIC和應(yīng)力腐蝕開裂SCC性能。同時(shí)，硫還影響管線鋼的沖擊韌性；另外，硫還導(dǎo)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(biāo)，高級(jí)別管線鋼要求硫元素含量小于0.010％。
磷P：磷在管線鋼中是一種易偏析元素，尤其是當(dāng)磷元素含量大于0.015％時(shí)，磷的偏析急劇增加，并促使偏析帶硬度增加，使抗氫致開裂HIC性能下降，同時(shí)，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(zhuǎn)變溫度，使鋼管發(fā)生冷脆。對(duì)于高質(zhì)量的管線鋼應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的磷含量。
實(shí)施例1
一種鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板及其生產(chǎn)方法，以鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板為例，鋼板牌號(hào)為L360M，規(guī)格為6.9mm×1400mm×Cmm，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)API 5L《管線鋼管規(guī)范》第44版以及客戶技術(shù)要求，具體如下：
鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板，按重量百分比配比，包括以下組成成分：C：0.070～0.090％、Mn：0.80～0.95％、Si：0.12～0.30％、S：≤0.010％、P：≤0.020％、Ti：0.040～0.050％、Alt：0.025～0.045％、N：≤0.008％，其余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板的生產(chǎn)方法，該方法包括鐵水預(yù)處理，通過往鐵水中噴吹鎂粉和石灰進(jìn)行預(yù)脫硫，鐵水中S的含量控制在0.005％以下，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，出鋼后經(jīng)LF精煉，按重量百分比配比，鋼材熔煉成分為：C：0.070～0.090％，Mn：0.80～0.95％，Si：0.12～0.30％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ti：0.040～0.050％，Alt：0.025～0.045％，N：≤0.008％，其余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。然后進(jìn)行雙流板坯連鑄：中間包溫度為1543℃，板坯拉速為1.1m/min，嚴(yán)格做好保護(hù)澆注工作，防止鋼水二次污染，板坯厚度為210mm；然后進(jìn)行熱連軋軋機(jī)軋鋼，由加熱爐加熱，必須保證均熱段溫度≥1240℃，總在爐時(shí)間≥150min，粗軋6道次軋制，粗軋終軋溫度1040±20℃，精軋開軋溫度1040±20℃，終軋溫度為870±20℃，軋后板厚為6.9mm。經(jīng)層流冷卻段冷卻后進(jìn)行卷取工序，卷取溫度為580±20℃，最終得到符合條件的鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板。根據(jù)本實(shí)施例的工藝條件得到的鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板的力學(xué)性能指標(biāo)如表1和表2所示。
表1：實(shí)施例1生產(chǎn)的鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板力學(xué)性能指標(biāo)
表2：實(shí)施例1生產(chǎn)的鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板力學(xué)性能指標(biāo)
實(shí)施例2
一種鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板及其生產(chǎn)方法，以鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板為例，鋼板牌號(hào)為L360M，規(guī)格為10mm×1500mm×Cmm，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)API 5L《管線鋼管規(guī)范》第44版和客戶技術(shù)要求，具體如下：
鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板的生產(chǎn)方法，按重量百分比配比，包括以下組成成分：C：0.070～0.090％，Mn：0.80～0.95％，Si：0.12～0.30％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ti：0.040～0.050％，Alt：0.025～0.045％，N：≤0.008％，其余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板的生產(chǎn)方法，該方法包括鐵水預(yù)處理，通過往鐵水中噴吹鎂粉和石灰進(jìn)行預(yù)脫硫，鐵水中S的含量控制在0.005％以下，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，出鋼后經(jīng)LF精煉，按重量百分比配比，鋼材熔煉成分為：C：0.070～0.090％，Mn：0.80～0.95％，Si：0.12～0.30％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ti：0.040～0.050％，Alt：0.025～0.045％，N：≤0.008％，其余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。然后進(jìn)行雙流板坯連鑄：中間包溫度為1543℃，板坯拉速為1.1m/min，嚴(yán)格做好保護(hù)澆注工作，防止鋼水二次污染，板坯厚度為210mm；然后進(jìn)行熱連軋軋機(jī)軋鋼，由加熱爐加熱，必須保證均熱段溫度≥1240℃，總在爐時(shí)間≥150min，粗軋6道次軋制，粗軋終軋溫度1020±20℃，精軋開軋溫度1020±20℃，終軋溫度為860±20℃，軋后板厚為10mm。經(jīng)層流冷卻段冷卻后進(jìn)行卷取工序，卷取溫度為570±20℃，最終得到符合條件的鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板。根據(jù)本實(shí)施例的工藝條件得到的鈦微合金強(qiáng)化螺旋埋弧焊管用管線鋼熱軋卷板的力學(xué)性能指標(biāo)如表3和表4所示。
表3：實(shí)施例2生產(chǎn)的鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板力學(xué)性能指標(biāo)
表4：實(shí)施例2生產(chǎn)的鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板力學(xué)性能指標(biāo)
由表1和表2、表3和表4可以看出，實(shí)施例1和實(shí)施例2生產(chǎn)出來的鈦微合金強(qiáng)化管線鋼熱軋卷板的屈服強(qiáng)度Rt0.5和抗拉強(qiáng)度Rm均高出執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求，具有一定的富余量，斷后伸長率A50平均值遠(yuǎn)高于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求，屈強(qiáng)比Rt0.5/Rm明顯低于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求的0.90，-20℃夏比V型缺口沖擊吸收能量和纖維斷面率也優(yōu)于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求。
要說明的是，上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的說明而非限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員的等同替換或者根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而做的其它修改，只要沒超出本發(fā)明技術(shù)方案的思路和范圍，均應(yīng)包含在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍之內(nèi)。