專利名稱：一種高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型x70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技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于制造高壓、大口徑石油天然氣 輸送管道用的高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型X70管線鋼熱軋平板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
管線運(yùn)輸是長(zhǎng)距離輸送石油、天然氣最經(jīng)濟(jì)、最方便、最主要的運(yùn)輸方式。為了降 低長(zhǎng)距離輸送石油和天然氣管線的建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本，提高輸送效率，長(zhǎng)距離油氣輸送 管道向大管徑、高壓力方向發(fā)展；另外，石油、天然氣輸送管道通常位于環(huán)境比較惡劣的地 區(qū)，介質(zhì)復(fù)雜，這就要求管線鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕等一系列優(yōu)良的綜合性能。X70 是本世紀(jì)輸氣主管線的主導(dǎo)鋼材，具有優(yōu)異的抗延性斷裂性能。X70這些性能的提高主要取 決于鋼中碳、磷、硫等雜質(zhì)的含量、鋼中合金元素的含量以及冶煉、軋制等生產(chǎn)過(guò)程工藝參 數(shù)的控制。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)X70管線鋼的典型化學(xué)成分通常采用C-Mn-Mo-Nb系列，Mo的 主要作用是擴(kuò)大、相區(qū)，推遲Υ-α的轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)針狀鐵素體的形成；V的作用是析出 強(qiáng)化。但鉬、釩屬于貴重金屬，其價(jià)格昂貴，所以采用該種合金化法生產(chǎn)的管線鋼成本高，而 且耗費(fèi)大量的貴重金屬資源。授權(quán)號(hào)為CN1746326，名稱為“具有高止裂韌性的針狀鐵素體型Χ70管線鋼及其制 造方法”的中國(guó)專利和公開(kāi)號(hào)為JP57-126959A，名稱為“高強(qiáng)度高韌性具有優(yōu)良止裂性能的 管線鋼”的日本專利，雖然其產(chǎn)品都能達(dá)到較高強(qiáng)度，但是，它們都添加了貴重金屬M(fèi)o或V， 所以生產(chǎn)成本高。公開(kāi)號(hào)為JP11-080833，名稱為“具有優(yōu)良抗HIC性能的高強(qiáng)度管線管用鋼板產(chǎn) 品”的日本專利，適用于生產(chǎn)Χ60-Χ80管線鋼，其產(chǎn)品不僅具有較高的強(qiáng)度，而且還具有優(yōu) 良的抗HIC性能，但是該技術(shù)對(duì)P，S等雜質(zhì)元素含量要求嚴(yán)格，所以對(duì)煉鋼要求也就嚴(yán)格， 增加了煉鋼成本。其次，在碳當(dāng)量Ceq上要求必須大于等于0. 32，為滿足這樣的碳當(dāng)量，只 能增加Mn等合金元素的含量，這樣又增加了制造成本，而且碳當(dāng)量的增加必然導(dǎo)致其焊接 性能的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)添加貴重金屬M(fèi)o、V或?qū)﹄s質(zhì)元素含量要求嚴(yán)格 等原因而導(dǎo)致生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，提供一種制造成本低、綜合性能良好的經(jīng)濟(jì)型Χ70管線 鋼平板及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，該高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型Χ70管線鋼熱軋平板的化學(xué)成分重量百 分比為C 0. 02% 0. 08%，Si 0. 10% 0. 35%，Mn 1. 40 % 1. 70 %，P 彡 0. 020 %， S^O. 005%,Nb 0. 04% 0. 07%，Ti 0. 008% 0. 030%，Als 0. 02% 0. 045%，余量為 鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型X70管線鋼熱軋平板按重量百分比計(jì)還可含有Ni、Cr、Cu中 的一種或一種以上元素，其中Ni < 0. 20%，Cr < 0. 20%，Cu < 0. 20%。
3
本發(fā)明鋼種化學(xué)成分中各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，X70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，是管線鋼中補(bǔ)償因C含量降低而引起強(qiáng)度損失的最主要且 最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素。還可降低Y-α相變溫度，進(jìn)而細(xì)化鐵素體晶粒。Mn還可提高韌性、降 低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。由于Mn抑制珠光體的形成，同時(shí)促進(jìn)針狀鐵素體形成，因而要獲得Χ70 鋼級(jí)，Mn含量應(yīng)在1. 40% 1. 70%可以有效控制針狀鐵素體量。鈮可延遲奧氏體再結(jié)晶、降低相變溫度，通過(guò)固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等機(jī) 制來(lái)獲得要求的性能。0. 04% 0. 07% Nb鋼，配合合理的軋制工藝，可以獲得均勻的以針 狀鐵素體組織為主的復(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+ α雙相區(qū)難以析出的NbC。硫、磷是鋼中不可避免的雜質(zhì)元素，及Ca處理對(duì)硫化物進(jìn)行夾雜物形態(tài)控制，希 望越低越好。通過(guò)低硫(小于50ppm)可使管線鋼具有高的沖擊韌性。銅、鎳可通過(guò)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，M的加 入主要是改善Cu在鋼中易引起的熱脆性，且對(duì)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。鉻能夠有效提高淬透性，抑制多邊形鐵素體和珠光體的產(chǎn)生，促進(jìn)在中溫和低溫 區(qū)內(nèi)形成晶內(nèi)有大量位錯(cuò)分布的針狀鐵素體。本發(fā)明高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型X70管線鋼熱軋平板的生產(chǎn)方法包括預(yù)處理后的鐵水經(jīng) 過(guò)冶煉、爐外精煉、連鑄形成連鑄坯；熱軋板坯加熱溫度為1160 1280°C ；進(jìn)行控制軋制， 粗軋溫度為1010 1150°C，精軋溫度為830 950°C，通過(guò)兩階段軋制使奧氏體晶粒細(xì)化 并有一定程度的預(yù)變形以降低相變后的晶粒尺寸；軋后進(jìn)行控制冷卻，終冷溫度為300 600°C，控制冷卻速度15 30°C /S，隨后空冷到室溫。上述成分的鋼種采用該工藝可獲得以針狀鐵素體為主的復(fù)相組織。本發(fā)明設(shè)計(jì)的鋼種合金加入量低，在Mn低于1.7%時(shí)01、附、0的加入量比較低， 也不必添加Mo和V，大大降低了合金成本，而且碳當(dāng)量較低，有利于提高鋼的焊接性能；本 發(fā)明生產(chǎn)工藝中粗軋、精軋和終冷的溫度區(qū)間較高，大大降低了軋制抗力和矯直抗力，提高 了軋機(jī)和矯直機(jī)的作業(yè)率，降低了生產(chǎn)難度，對(duì)保護(hù)設(shè)備有利；采用本發(fā)明可獲得以針狀鐵 素體為主的復(fù)合組織，所以具有良好的低溫韌性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在不額外增加生 產(chǎn)工序的同時(shí)，通過(guò)減少成分中貴重合金元素含量，依靠?jī)?yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)工藝來(lái)大幅降低生 產(chǎn)成本，使生產(chǎn)成本減少15% 25% ；


附圖為本發(fā)明高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型X70管線鋼熱軋平板試樣的透射電鏡組織照片。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)成分見(jiàn)表1，本發(fā)明實(shí)施例在中厚板生產(chǎn)線的制備工藝見(jiàn)表 2，其性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。表1本發(fā)明X70管線鋼熱軋平板實(shí)施例的化學(xué)成分(wt % ) 表2本發(fā)明X70管線鋼熱軋平板實(shí)施例的制備工藝 表3本發(fā)明X70管線鋼熱軋平板實(shí)施例的性能 注拉伸、沖擊為橫向；拉伸試樣直徑為12. 7mm，標(biāo)距長(zhǎng)度50. 8mm ；夏比沖擊試樣 尺寸為10X10X55mm ；橫向冷彎d = 2a, 180°，完好。通過(guò)實(shí)施例可以看出，與以往的技術(shù)相比，本發(fā)明X70管線鋼成分簡(jiǎn)單，尤其當(dāng)碳 當(dāng)量較低時(shí)，也得到了 X70鋼級(jí)的強(qiáng)度。用本發(fā)明生產(chǎn)的X70管線鋼不但具有優(yōu)良的力學(xué) 性能，同時(shí)還具有優(yōu)良的成型性和焊接性能，適用于制造大口徑X70管線鋼管。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型X70管線鋼熱軋平板，其特征在于鋼的化學(xué)成分重量百分比為C 0.02％～0.08％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb 0.04％～0.07％，Ti 0.008％～0.030％，Als 0.02％～0.045％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線鋼熱軋平板，其特征在于按重量百分比計(jì)還含有M、Cr、 Cu中的一種或一種以上元素，其中Ni ^ 0. 20%, Cr ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 20%。
3.—種權(quán)利要求1或2所述高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型X70管線鋼熱軋平板的生產(chǎn)方法，包括 冶煉、連鑄和熱軋，其特征在于熱軋板坯加熱溫度為1160 1280°C ；粗軋溫度為1010 1150°C，精軋溫度為830 950°C，軋后進(jìn)行控制冷卻，終冷溫度為300 600°C，控制冷卻 速度15 30°C /S，隨后空冷到室溫。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度經(jīng)濟(jì)型X70管線鋼熱軋平板及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分C 0.02％～0.08％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb 0.04％～0.07％，Ti 0.008％～0.030％，Als0.02％～0.045％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄和熱軋，其特征在于熱軋板坯加熱溫度為1160～1280℃；粗軋溫度為1010～1150℃，精軋溫度為830～950℃，軋后進(jìn)行控制冷卻，終冷溫度為300～600℃，控制冷卻速度15～30℃/S，隨后空冷到室溫。本發(fā)明鋼種合金含量低，不添加Mo和V，不僅生產(chǎn)成本低，而且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、成型性和焊接性能，適用于制造大口徑X70管線鋼管。
文檔編號(hào)C21D8/02GK101906575SQ20091001196
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者任毅, 劉文月, 張帥, 張祿林, 徐向陽(yáng), 李云, 王爽, 陳軍平, 隋軼, 黃松 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司