一种厚规格高韧性管线钢的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种厚规格高韧性管线钢的制造方法，包括如下步骤：首先按照质量百分数准备管线钢的化学成分；其次将化学成分冶炼、浇铸得到板坯；然后进行加热；最后经过轧制及冷却得到厚度为19mm‑21mm的成品钢。本发明专利技术所公开方法能够制造出厚规格高韧性管线钢，具有良好的综合力学性能，该管线钢的显微组织以细化的针状形铁素体为主，其屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥580MPa，‑20℃全尺寸夏比冲击功≥350J，‑10℃全板厚DWTT断口剪切面积百分数≥85%。而且碳含量较低，有利于改善钢管成型焊接及现场环焊焊接性能；可用来制造厚壁直缝埋弧焊管，应用于海底管道、穿越管道以及极地管道建设等。

【技术实现步骤摘要】
一种厚规格高韧性管线钢的制造方法
本专利技术涉及一种厚规格高韧性管线钢的制造方法。
技术介绍
现有技术关键是通过冷却装备能力提升来实现后规格管线钢的性能，如迪林根通过采用立式连铸机制造400mm以上的特厚连板坯，从而为厚规格管线钢板的制造奠定了高内质、大压下比的基础，并向欧洲钢管、VSK等企业提供原材料钢板。日本JFE公司采用在线热处理装置，应用HOP工艺改善钢板厚度方向上的组织均匀性，有利于改善厚规格管线钢的DWTT性能并获得均匀的力学性能。中国多家企业均进行了厚规格管线钢的开发研究，主要研究方向有：双相组织比例对DWTT性能的影响规律进行研究，表明铁素体比例约为28%时具有最佳的增加管线钢韧性的效果；通过增加粗轧道次的单道次压下率来细化显微组织，从而提高厚规格管线钢的低温韧性。欧洲专利EP2105513B1公开了一种厚壁焊管用管线钢板的制造方法，采用低碳微合金成分体系，并通过控制贝氏体的体积分数在80%以上，可以制造强度等级在600MPa以上、厚度为20-40mm规格的管线钢板。该专利是采用了Zr、B等元素，细化钢的晶粒尺寸并提高钢的淬透性，以控制热影响区的晶粒尺寸，改善冲击韧性。B元素虽有细化晶粒作用，但易促使板坯产生角裂等表面缺陷，同时Zr元素成本较高。日本专利JP55008454A公开了一种V型钢的制造方法，采用C-Mn基础成分及钒微合金化的成分设计，通过控制Ar3-900℃的总变形量≥30%、Ar3-Ar1变形量为10-60%，然后空冷的轧制工艺，实现钢的晶粒细化，并改善强韧性。同时钒元素成本较高。中国专利CN105463324A公开了一种厚规格高韧性管线钢及其制造方法，该制造方法采用低C微合金化的成分体系，结合低温加热、粗轧大压下及控冷等制造工艺。虽然能获得25～40mm厚规格的450Mpa及以上钢级的管线钢，但是其低温加热的工艺条件不能保证Nb元素的固溶及析出强化作用,Mo元素虽有提高强度作用，但低温下韧性劣化且合金成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种厚规格高韧性管线钢的制造方法，通过该制造方法，能够制造出厚度为19mm-21mm的管线钢，该管线钢的显微组织以细化的针状形铁素体为主，其屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥580MPa，-20℃全尺寸夏比冲击功≥350J，-10℃全板厚DWTT断口剪切面积百分数≥85%。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种厚规格高韧性管线钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）化学成分准备：按照质量百分数准备如下化学成分：C：0.45-0.65%，Si：0.2-0.3%，Mn：1.66-1.74%，P：0-0.012%，S：0-0.02%，Cr：0.13-0.19%，Nb：0.035-0.045%，Ti：0.0115-0.0175%，Ca：0.001-0.0035%，Al：0.02-0.04%，其余为Fe以及不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.04%≤Nb+C≤0.1%。（2）冶炼、浇铸：将步骤（1）中的化学成分进行浇注，其中Fe和不可避免杂质先在转炉中冶炼，然后通过LF+RH双重精炼脱硫、脱氢，再进行连铸机浇铸，获得板坯。（3）加热：将板坯进行加热，加热温度设置在1130-1180℃，加热时间大于160min。（4）轧制：轧制分为粗轧和精轧两个阶段，钢板需在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，粗轧采用成型、展宽、轧制三阶段，粗轧总道次选用7/9/11道，成型与轧制道次采用大压下量,单道次厚度累计压下量约为20-30mm；然后以待温厚度4-5T,T为成品厚度；在中间辊道进行待温,待温度降至奥氏体未再结晶区后进行精轧机轧制；开轧温度设定在940-980℃，终轧温度设定在830-870℃，轧制道次选用7道，前6道轧制速度最大为4-6m/s，保证钢板开冷温度，最后一道次速度为3.5-4.5m/s，保证入水板形。（5）冷却：在控轧阶段后增加24组冷却水进行喷水冷却，开冷温度控制在760-800℃，冷速在25-30℃/S,终冷温度在450-550℃；得到厚度为19mm-21mm的成品钢板。进一步地，所述步骤（5）中采用的24组冷却水均为弱冷，冷速为25-29℃/S，终冷温度在450-550℃。或者，所述步骤（5）采用的24组冷却水中前12组冷却水强冷，经过12组冷却水强冷后板坯温度约为550℃-700℃；后12组冷却水弱冷，冷速为冷速在23-27℃/S，终冷温度在450-550℃。进一步地，所述厚规格高韧性管线钢的显微组织以细化的针状形铁素体为主，其屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥580MPa，-20℃全尺寸夏比冲击功≥350J，-10℃全板厚DWTT断口剪切面积百分数≥85%。进一步地，所述厚规格高韧性管线钢采用针状铁素体为主的显微组织设计，有效平均晶粒尺寸在10μm以下。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术的方法能有效的控制屈强比，合金元素中只含有Mn、Al和少量的Cr、Nb元素，代替了现有技术中金属Mo元素改善偏析、提高韧性，在合金成本上大大降低。另外，结合控制轧制和控制冷却的热机械处理工艺，获得TMCP态的钢板，全板厚得到以细化铁素体（≤10μm）为主的显微组织以提高钢的低温韧性，具有高强度、高韧性的力学性能特征，尤其是全壁厚DWTT性能剪切面积率达到85%以上。本专利技术制造出的19mm-21mm厚规格管线钢性能达到以下要求：拉伸性能：屈服强度Rt0.5：≥485MPa；抗拉强度Rm：≥580MPa；-20℃全尺寸夏比冲击功AKv：≥350J；-10℃全板厚DWTT（DropWeightTearTest，落锤撕裂测试）性能断口剪切面积率SA：≥85%。可见，按照本专利技术设计的成分和制造工艺，得到的管线钢都可达到目标性能要求，具有良好的综合力学性能，且碳含量较低，有利于改善钢管成型焊接及现场环焊焊接性能。另外本专利技术成分简单，具有较强的可制造性。可用来制造厚壁直缝埋弧焊管，应用于海底管道、穿越管道以及极地管道建设等，主要用于天然气的长距离输送。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。图1为本专利技术实施例1制成的成品钢板的金相照片。图2为本专利技术实施例2制成的成品钢板的金相照片。具体实施方式实施例1：本专利技术一种上述的厚规格高韧性管线钢的制造方法，包括如下步骤：（1）化学成分准备：按照质量百分数准备如下化学成分：C：0.55%，Si：0.25%，Mn：1.70%，P：0.010%，S：0.013%，Cr：0.16%，Nb：0.04%，Ti：0.0145%，Ca：0.002%，Al：0.03%，其余为Fe以及不可避免的杂质。（2）冶炼、浇铸：将步骤（1）中的化学成分进行浇注，其中Fe和不可避免杂质先在转炉中冶炼，然后通过LF+RH双重精炼脱硫、脱氢，再进行连铸机浇铸，获得板坯，板坯厚度为227mm。（3）加热：将板坯进行加热，加热温度设置在1150℃，加热时间大于160min。在此加热条件下，能够保证Nb元素的固溶及析出强化作用。（4）轧制：轧制分为粗轧和精轧两个阶段，钢板需在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，粗轧采用成型、展宽、轧制三阶段，粗轧总道次选用7/9/11道，成型与轧制道次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚规格高韧性管线钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）化学成分准备：按照质量百分数准备如下化学成分：C：0.45‑0.65%，Si：0.2‑0.3%，Mn：1.66‑1.74%，P：0‑0.012%，S：0‑0.02%，Cr：0.13‑0.19%，Nb：0.035‑0.045%，Ti：0.0115‑0.0175%，Ca：0.001‑0.0035%，Al：0.02‑0.04%，其余为Fe以及不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.04%≤Nb+C≤0.1%；（2）冶炼、浇铸：将步骤（1）中的化学成分进行浇注，其中Fe和不可避免杂质先在转炉中冶炼，然后通过LF+RH双重精炼脱硫、脱氢，再进行连铸机浇铸，获得板坯；（3）加热：将板坯进行加热，加热温度设置在1130‑1180℃，加热时间大于160min；（4）轧制：轧制分为粗轧和精轧两个阶段，钢板需在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，粗轧采用成型、展宽、轧制三阶段，粗轧总道次选用7/9/11道，成型与轧制道次采用大压下量,单道次厚度累计压下量为20‑30mm，然后以待温厚度4‑5T,T为成品厚度；在中间辊道进行待温,待温度降至奥氏体未再结晶区后进行精轧机轧制；开轧温度设定在940‑980℃，终轧温度设定在830‑870℃，轧制道次选用7道，前6道轧制速度最大为4‑6m/s，保证钢板开冷温度，最后一道次速度为3.5‑4.5m/s，保证入水板形；（5）冷却：在控轧阶段后增加24组冷却水进行喷水冷却，开冷温度控制在760‑800℃，冷速在25‑30℃/S,终冷温度在450‑550℃；得到厚度为19mm‑21mm的成品钢板。...

【技术特征摘要】
1.一种厚规格高韧性管线钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）化学成分准备：按照质量百分数准备如下化学成分：C：0.45-0.65%，Si：0.2-0.3%，Mn：1.66-1.74%，P：0-0.012%，S：0-0.02%，Cr：0.13-0.19%，Nb：0.035-0.045%，Ti：0.0115-0.0175%，Ca：0.001-0.0035%，Al：0.02-0.04%，其余为Fe以及不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.04%≤Nb+C≤0.1%；（2）冶炼、浇铸：将步骤（1）中的化学成分进行浇注，其中Fe和不可避免杂质先在转炉中冶炼，然后通过LF+RH双重精炼脱硫、脱氢，再进行连铸机浇铸，获得板坯；（3）加热：将板坯进行加热，加热温度设置在1130-1180℃，加热时间大于160min；（4）轧制：轧制分为粗轧和精轧两个阶段，钢板需在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，粗轧采用成型、展宽、轧制三阶段，粗轧总道次选用7/9/11道，成型与轧制道次采用大压下量,单道次厚度累计压下量为20-30mm，然后以待温厚度4-5T,T为成品厚度；在中间辊道进行待温,待温度降至奥氏体未再结晶区后进行精轧机轧制；开轧温度设定在940-980℃，终轧温度设定在830-...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴长柏，韩争攀，李青麒，杨佳威，唐光仁，
申请(专利权)人：宝钢湛江钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44