管線鋼的扎制方法及鋼管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管線鋼的扎制方法，屬于管線鋼制造領(lǐng)域。該管線鋼的扎制方法，包括步驟一：下料從而獲得連鑄板坯；步驟二：對連鑄板坯加熱；步驟三：熱軋；步驟四：進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度為10~25℃/s，終冷溫度為300~500℃，冷卻水量的大小為500~1200m3/h，上下水量之比為1:1.5，以保證管線鋼在保證強(qiáng)度的同時提高了塑性和韌性；步驟三包括第一階段：高溫奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍為為950~1180℃，軋制速度為1.0~2.0m/s；第二階段：低溫奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍為800~920℃，壓力范圍為250~450Mpa，軋制速度為0.5~1.5m/s；第三階段：（γ+α）兩相區(qū)軋制，且終軋溫度范圍為（Ar3－60）~（Ar3－20）℃，進(jìn)一步細(xì)化了管線鋼的奧氏體晶粒，彌補(bǔ)壓縮比不足造成的強(qiáng)韌性損失。
【專利說明】管線鋼的扎制方法及鋼管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管線鋼制造領(lǐng)域，特別涉及一種X80的管線鋼的扎制方法。此外，本發(fā)明還涉及一種是用上述方法軋制的管線鋼制成的管徑為Φ1422_的鋼管。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來能源結(jié)構(gòu)的變化以及對能源需求的增長，極大地促進(jìn)了長距離能源輸送的發(fā)展，管線鋼即使用于制成進(jìn)行長距離能源輸送的鋼管的一種鋼材。為提高輸送效率，降低工程投資，用于進(jìn)行長距離石油天然氣輸送的管線鋼向著高鋼級大口徑方向發(fā)展已成趨勢。由于受制造成本和制造難度的限制，目前世界各國大規(guī)模使用的管線鋼最高鋼級為Χ80鋼級，制成的鋼管的最大外徑為1219mm。
[0003]在維持鋼級和輸氣壓力不變的情況下，增加鋼管口徑，是提高輸量，節(jié)約管道建設(shè)和維護(hù)成本最為有效、可行的方案之一。因此，基于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，從考慮輸送管道的運(yùn)營穩(wěn)定性、安全性、高效性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，應(yīng)該發(fā)展一種高韌性、用X80管線鋼制成的外徑為Φ 1422mm的鋼管。然而，目前，國內(nèi)寬厚管線鋼生產(chǎn)線尚未生產(chǎn)過板寬4470mm的X80管線鋼。此外，由于管線鋼較厚、較寬，受原始板坯厚度限制，軋制壓縮比不足，最終管線鋼產(chǎn)品在沖擊韌性，DffTT性能，強(qiáng)度性能匹配等方面存在困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述因?yàn)楣芫€鋼較厚、較寬，受原始板坯厚度限制，軋制壓縮比不足，最終管線鋼產(chǎn)品在沖擊韌性，DWTT性能，強(qiáng)度性能匹配等方面存在困難的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管線鋼的扎制方法。所述技術(shù)方案如下:
[0005]一方面，提供了一種管線鋼的扎制方法，包括如下依次進(jìn)行的四個步驟:步驟一:下料從而獲得連鑄板坯；步驟二:對步驟一中的連鑄板坯加熱；步驟三:熱軋；步驟四:進(jìn)行層流冷卻；步驟四中的冷卻速度為1(T25°C /s，終冷溫度為30(T50(TC，冷卻水量的大小為50(Tl200m3/h，上下水量之比為1: 1.5 ;步驟三包括三個階段:其中，第一階段:先進(jìn)行高溫奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍控制在95(T118(TC之間，第一階段的軋制速度為1.0-2.0m/s;第二階段:接著進(jìn)行低溫奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍控制在80(T92(TC之間，壓力范圍為25(T450Mpa，第二階段的軋制速度為0.5~1.5m/s ;第三階段:最后進(jìn)行(Y+ α )兩相區(qū)軋制，且終軋溫度范圍控制在(Ar3 — 60)~(Ar3 一 20) °C之間，其中，Ar3是指Ar3點(diǎn)溫度。
[0006]進(jìn)一步地，步驟一中的連鑄板坯包含有Mn、Mo、S、P、Cu、Cr、C、S1、Nb、T1、N1、B、Ca、N及0，其中，Mn所占的重量百分比為1.70~2.0%，Mo所占的重量百分比為0.20~0.45%，Cu所占的重量百分比為0.02^0.40%，Cr所占的重量百分比為0.10-θ.35%，S所占的重量百分比≤0.0020%, P所占的重量百分比≤0.010%, C所占的重量百分比為0.06~0.09% ；Si所占的重量百分比為0.1-0.3% ；Nb所占的重量百分比為0.02~0.07% ；Ti所占的重量百分比為0.01~0.03% ；Ni所占的重量百分比為0.20~0.40% ；B所占的重量百分比為≤0.00050% ；Ca所占的重量百分比≤0.009% ;N所占的重量百分比≤0.008% ;0所占的重量百分比(0.005%。[0007]進(jìn)一步地，步驟一中的連鑄板坯的厚度范圍為30(T450mm。
[0008]進(jìn)一步地，在步驟二中，為均勻加熱，且加溫時間持續(xù)在1.5^2.5小時之間。
[0009]進(jìn)一步地，第一階段中，連鑄板坯的總壓下率大于60%;第二階段中，連鑄板坯的累積總壓下率為40%~70% ;第三階段中，連鑄板坯的累積總壓下率為8%~15%。
[0010]進(jìn)一步地，在完成步驟四之后，再進(jìn)行空氣冷卻。
[0011]本發(fā)明的另外一個方面，還提供了一種鋼管，該鋼管的外徑為Φ1422πιπι，且該鋼管上述管線鋼的扎制方法制成的管線鋼加工而成。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:克服了現(xiàn)有管線鋼較厚、較寬，受原始板坯厚度限制，軋制壓縮比不足，最終管線鋼產(chǎn)品在沖擊韌性，DffTT性能，強(qiáng)度性能匹配等方面存在困難的問題。具體地，本發(fā)明的管線鋼的扎制方法的通過適當(dāng)提高連鑄板坯中的Mn (錳)、Μο (鑰)、Cu (銅)、Cr (鉻)等微合金元素的組分配比來確保管線鋼具有足夠高的強(qiáng)度；通過嚴(yán)格限制S (硫)、P (磷)等有害元素含量，降低夾雜物對管線鋼韌性的危害；通過步驟三中第一階段至第三階段的控軋，進(jìn)一步細(xì)化管線鋼的奧氏體晶粒，彌補(bǔ)壓縮比不足造成的強(qiáng)韌性損失；最后通過步驟四中的控冷工藝，以保證得到管線鋼的金相組織為晶粒細(xì)小的粒狀貝氏體、MA及少量形變先共析鐵素體的混合組織，在保證強(qiáng)度的同時提高了管線鋼的塑性和韌性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的管線鋼的扎制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0016]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管線鋼的扎制方法，其包括如下幾個步驟:
[0017]步驟一 S1:下料，即是:獲得連鑄板坯或者初扎板坯，在本實(shí)施方式中，采用連鑄板坯作為本發(fā)明的軋制原料。該連鑄板坯的材料除了鐵和不可避免的雜質(zhì)外，還包括以下組分；這些組分及各組分所占的重量百分比分別如下:C (碳)，所占的重量百分比為0.06~0.09% ；Mn (錳)，所占的重量百分比為1.70~2.0% ；S (硫)，所占的重量百分比(0.0020% ；P (磷)，所占的重量百分比≤0.010% ；Si (硅)，所占的重量百分比為0.1~0.3% ；Nb (鈮)，所占的重量百分比為0.02~0.07% ；Ti (鈦)，所占的重量百分比為0.01~0.03% ；Mo(鑰)，所占的重量百分比為0.20~0.45% ;Cu(銅)，所占的重量百分比為0.02~0.40% ;Ni(鎳)，所占的重量百分比為0.20~0.40% ；Cr (鉻)，所占的重量百分比為0.10~0.35% ；B (硼)，所占的重量百分比為≤0.00050% ；Ca (鈣)，所占的重量百分比≤0.009% ；N (氮)，所占的重量百分比≤0.008% ;0 (氧)，所占的重量百分比≤0.005%。通過適當(dāng)提高M(jìn)n (錳)、Mo (鑰)、Cu(銅)、Cr (鉻)等微合金元素的組分配比來確保管線鋼具有足夠高的強(qiáng)度；再通過嚴(yán)格限制S (硫)、P (磷)等有害元素含量，降低了夾雜物對管線鋼的危害。優(yōu)選地，連鑄板坯的厚度范圍為300~450臟。
[0018]步驟二 S2:對步驟SI中獲得的連鑄板坯進(jìn)行均勻加熱。該步驟二 S2中的加熱溫度范圍控制在110(Tl20(TC，且加溫時間持續(xù)在1.5^2.5小時之間。
[0019]步驟三S3:完 成步驟二 S2后，對連鑄板坯進(jìn)行熱軋。具體地，步驟三S3包括如下三個階段:
[0020]第一階段S31:首先，對連鑄板坯進(jìn)行高溫奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍控制在95(Tll80°C之間，軋制速 度為l.(T2.0m/s。第一階段S31中，連鑄板坯的總壓下率大于60%。第一階段S31的 扎制使奧氏體晶粒細(xì)化為相變后生成細(xì)小的鐵素體晶粒提供了先決條件。
[0021]第二階段S33:接著，對完成第一階段S31扎制的連鑄板坯進(jìn)行低溫奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍控制在80(T920 °C之間，壓力范圍為25(T450Mpa，軋制速度為
0.5~1.5m/s。第二階段S33中，連鑄板坯的累積總壓下率為40%~70%。該第二階段S33的目的是為了獲得更加細(xì)小的鐵素體晶體組織和較大程度地提高鋼的強(qiáng)韌性。
[0022]第三階段S35:最后，對完成第二階段S33扎制的連鑄板坯進(jìn)行(Y+ α )兩相區(qū)軋制，且終軋溫度范圍控制在(Ar3 - 60）~ (Ar3 一 20) °C之間。第三階段S35中，連鑄板坯的累積總壓下率為8%~15%。其中，Ar3是指Ar3點(diǎn)溫度，即是指亞共析鋼高溫奧氏體化后冷卻時，鐵素體開始析出的溫度。一般來說，Ar3點(diǎn)溫度受Nb (鈮)的影響而上升，一般在78(T850°C之間。通過第三階段S35的扎制可以得到細(xì)小的鐵素體和珠光體混合物，從而提高管線鋼的強(qiáng)度和韌性。
[0023]步驟四S4:完成步驟三S3后，進(jìn)行層流冷卻，具體地，通過冷卻水進(jìn)行冷卻，冷卻速度為1(T25°C /s，終冷溫度為30(T500°C，冷卻水量的大小為50(Tl200m3/h，上下水量之比為1:1.5。優(yōu)選地，根據(jù)需要，待管線鋼的終冷溫度達(dá)到要求后，再進(jìn)行空氣冷卻，最終得到的管線鋼的金相組織為粒狀貝氏體、MA及少量形變先共析鐵素體的混合組織。
[0024]利用本發(fā)明的管線鋼的扎制方法扎制形成的管線鋼經(jīng)過加工，可以制成一種高韌性、且外徑為Φ 1422mm的X80管線鋼。
[0025]由上述敘述可知:本發(fā)明的管線鋼的扎制方法的通過適當(dāng)提高連鑄板坯中的Mn(錳)、Mo (鑰)、Cu (銅)、Cr (鉻)等微合金元素的組分配比來確保管線鋼具有足夠高的強(qiáng)度；通過嚴(yán)格限制S (硫)、P (磷)等有害元素含量，降低夾雜物對管線鋼韌性的危害；通過步驟三S3中第一階段S31至第三階段S35的控軋，進(jìn)一步細(xì)化管線鋼的奧氏體晶粒，彌補(bǔ)壓縮比不足造成的強(qiáng)韌性損失；最后通過步驟四S4的控冷工藝，以保證得到管線鋼的金相組織為晶粒細(xì)小的粒狀貝氏體、MA及少量形變先共析鐵素體的混合組織，在保證強(qiáng)度的同時提高了管線鋼的塑性和韌性。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管線鋼的扎制方法，包括如下依次進(jìn)行的四個步驟:步驟一(SI):下料從而獲得連鑄板坯；步驟二(S2):對所述步驟一中的連鑄板坯加熱；步驟三(S3):熱軋；步驟四(S4):進(jìn)行層流冷卻； 其特征在于，所述步驟四(S4)中的冷卻速度為1(T25°C /s，終冷溫度為30(T50(TC，冷卻水量的大小為50(Tl200m3/h，上下水量之比為1:1.5 ; 所述步驟三(S3)包括三個階段:其中， 第一階段(S31):先進(jìn)行高溫奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍控制在95(T118(TC之間，所述第一階段(S31)的軋制速度為1.0-2.0m/s ； 第二階段(S33):接著進(jìn)行低溫奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，且溫度范圍控制在80(T92(TC之間，壓力范圍為25(T450Mpa，所述第二階段(S33)的軋制速度為0.5^1.5m/s ； 第三階段(S35):最后進(jìn)行(Υ + α )兩相區(qū)軋制，且終軋溫度范圍控制在(Ar3 — 60)~(Ar3 — 20) °C之間，其中，Ar3是指Ar3點(diǎn)溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，所述步驟一(SI)中的連鑄板坯包含有Mn、Mo、S、P、Cu、Cr、C、S1、Nb、T1、N1、B、Ca、N及0，其中，Mn所占的重量百分比為1.70~2.0%，Mo所占的重量百分比為0.20~0.45%，Cu所占的重量百分比為0.02~0.40%，Cr所占的重量百分比為0.10-θ.35%，S所占的重量百分比≤0.0020%，P所占的重量百分比(0.010%，C所占的重量百分比為0.06~0.09% ；Si所占的重量百分比為0.1~0.3% ；Nb所占的重量百分比為0.02、.07% ；Ti所占的重量百分比為0.01~0.03% ；Ni所占的重量百分比為0.20-θ.40% ；Β所占的重量百分比為≤0.00050% ；Ca所占的重量百分比≤0.009% ；N所占的重量百分比≤0.008% ;0所占的重量百分比≤0.005%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，所述步驟一(SI)中的連鑄板坯的厚度范圍為30(T450mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，在所述步驟二(S2)中，為均勻加熱，且加溫時間持續(xù)在1.5^2.5小時之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，所述第一階段(S31)中，所述連鑄板坯的總壓下率大于60% ;所述第二階段(S33)中，所述連鑄板坯的累積總壓下率為40%~70% ;所述第三階段(S35)中，所述連鑄板坯的累積總壓下率為8%~15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，在完成所述步驟四(S4)之后，再進(jìn)行空氣冷卻。
7.一種鋼管，其外徑為Φ1422πιπι，其特征在于，所述鋼管由權(quán)利要求1至6中任意一項所述的管線鋼的扎制方法制成的管線鋼加工而成。
【文檔編號】F16L9/02GK103658170SQ201210364520
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】張偉衛(wèi), 池強(qiáng), 齊麗華, 王鵬, 李鶴, 王海濤, 熊慶人, 吉玲康 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所