本发明专利技术公开了一种低碳高铌铬系高强度高韧性管线钢卷及其制造方法。该管线钢卷的化学成份按重量百分数计为：Ｃ＝０．０１～０．０６、Ｓｉ＝０．１０～０．４０、Ｍｎ＝１．００～１．８０、Ｐ≤０．０１８、Ｓ≤０．００４、Ｔｉ＝０．００５～０．０３０、Ｎｂ＝０．０８～０．１８、Ｃｕ≤０．３０、Ｍｏ＝０．０８～０．２０、Ｃｒ＝０．１０～０．３５、Ａｌ＝０．０１～０．０６、Ｎ＝０．００２～０．００８，其余为Ｆｅ及不可避免的夹杂。该管线钢卷的制造方法包括按超纯净钢工艺进行冶炼、铁水深脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包吹氩精炼、真空处理、浇注成２００～３００ｍｍ厚的板坯、热连轧机控轧控冷处理的工艺。在所述热连轧机控轧控冷处理工艺中，精轧终轧温度控制在７２０～８４０℃，卷取温度控制在４００～５８０℃。该钢满足屈服强度Ｒ↓［ｔ０．５］≥５３０ＭＰａ，－２０℃Ａ↓［ＫＶ］≥２４０Ｊ，－１０℃ＤＷＴＴ ＳＡ≥９０％，并且采用更为廉价的金属元素制得，尤其适合于制造石油天然气管道工程的螺埋弧焊管。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微合金化钢的制造领域，特别是指一种低碳高铌铬系 高强度高韧性管线钢巻及其制造方法。用该管线钢可制造出适应于石油 天然气管道工程的螺埋弧焊管。尔汉不随着国民经济的高速发展，石油天然气需求出现供不应求的局面， 这极大促进了管道输送和高等级管线钢的发展。从目前国外管线工程用钢的情况来看，高钢级管线钢已经逐步成为主导力量，近10年来X70 级钢管用量已占输气管首位，并继续向更高级别发展。现有的X70级或更高级别的管线钢通常采用钼(Mo)作为主要的 强化元属，如专利号为200410066297.8的中国专利技术专利说明书中记载 的"具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法"，专利 号为200410013265.1的中国专利技术专利说明书中记载的"高强度高韧性 输送管线钢及其制备方法"，以及专利号为JP082771991日本专利技术专利 说明书中记载的"高强度电阻焊管用热轧钢板"；上述工艺均采用Mo 作为主要强化元素，并辅助添加铜(Cu)、镍(Ni)、钒(V)等元素制 造出具有高强度和高韧性的管线钢巻。而日本专利技术专利JP2004277809、 JP2003231940、以及"Bae， C S Park, SHRo， K S Kwon, O J Park, JH， Development of High-Strength Linepipe (API-X80 Grade) Steels, Dec. 1992， RESEARCH INSTITUTE OF INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (POHANG CITY) TECHNICAL RESEARCH REPORT" 文献介绍的API X80级管线钢；其工艺中钼(Mo)的添加量均大于等 于0.20%，且辅助添加铜(Cu)、镍(Ni)等元素，制造出具有高强度 和高韧性的管线钢巻。然而上述这些微合金化钢，由于钼(Mo)的添加量较大，且辅助添加了镍(Ni)、钒(V)等元素，不但合金成本很 高，而且需要低的轧制温度，轧制难度也很大。为了解决上述问题，科研人员对高钢级管线钢的组织转变及性能进行了深入研究，试图通过添加高含量Nb来替代Mo，在管线钢巻生产 工艺中采用C-Mn-Cr-高Nb成分体系，配合其他合金元素的强化可以得 到良好的机械性能。.但上述工艺中未添加强韧化元素钼(Mo)，完全忽 略了强韧化元素钼(Mo)的作用，所制造出的管线钢巻韧性明显不足， 实际上无法用于制造适于石油天然气管道工程的螺埋弧焊管。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种昂贵微合金元素含量少、生产成本低 廉的低碳高铌铬系高强度高韧性管线钢巻及其制造方法，以满足石油天 然气管道工程的螺埋弧焊管的制造需求。为实现上述目的，本专利技术所设计的低碳高铌铬系高强度高韧性管线 钢巻，该管线钢巻的化学成份按重量百分数计为C=0.01~0.06、 Si=0.10 0.40、 Mn=1.00~1.80、 P《0.018、 S《0.004、 Ti=0.005 0.030、 Nb=0.08~0.18、 Cu《0.30、 Mo=0.08 0.20、 Cr=0.10 0.35、 A1=0.(M~0.06、 N=0.002~0.008，其余为Fe及不可避免的夹杂。进一步地，该管线钢巻的优选化学成份按重量百分数计为 C=0.043~0.046、 Si=0.10~0.40、 Mn=1.519~1.596、 P《0.018、 S《0,004、 Ti=0.005 0.030 、 Nb=0.086 0.0928 、 Cu《0.30 、 Mo=0.094 0.134 、 Cr=0.208 0.264、 A1=0.(H 0.06、 N=0.002 0.008，其余为Fe及不可避 免的夹杂。.上述低碳高铌铬系高强度高韧性管线钢巻的制造方法，包括按超纯 净钢工艺进行冶炼、铁水深脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包吹氩精炼、 真空处理、浇注成200 300mm厚的板坯、热连轧机控轧控冷处理的工 艺，其特殊之处在于所述热连轧机控轧控冷处理工艺中，先将所浇注 成的板坯加热至1180~1250°C;然后迸行粗轧加工，粗轧结束温度控制 在1000~1100°C;再进行精轧加工，精轧终轧温度控制在720 840°C;精轧结束后进行层流冷却处理；最后对冷却的钢板进行巻取，巻取温度控制在400 580°C，即可制得8 18mm的管线钢巻。进一步地，所述热连轧机控轧控冷处理工艺中，终轧温度优选控制 在790~830。C。更进一步地，所述热连轧机控轧控冷处理工艺中，巻取温度优选控 制在530 550°C。本专利技术各合金成份的作用机理如下本专利技术的碳(C)含量为0.01% 0.06%。降低碳含量，可防止碳化 铌的生成，板坯加热时有更多铌含量溶解到奥氏体中，从而允许添加高 于常规使用的铌含量。低的碳含量可以保证钢具有高的韧性、塑性、优 良的焊接性能和抗HIC及抗SSC能力。低碳还可以减少偏析。本专利技术的铌(Nb)含量为0.08%~0.18%。高铌显著提高奥氏体再 结晶温度，实现高温轧制，这样可以减少轧机负荷和提高生产效率。这 样可以通过延迟奥氏体向铁素体转变，提高贝氏体的体积分数和铁素体 中NbC析出来获得附加的强化效果，最终获得高强度、高韧性配合的 机械性能。本专利技术的铬(Cr)含量为0.10% 0.35%。铬抑制先共析铁素体的形 成，延长铁素体形核的孕育期，降低铁素体晶粒的长大速率，而对贝氏 体转变的推迟较小，降低贝氏体最大转变速度的温度，使得在相同的冷 却条件下更容易发生贝氏体转变，此方面的作用仅次于钼、鸨。因此， 为节约成本，以铬代钼是发展趋势。另铬还有固溶强化，酸性条件降低 腐蚀速度的作用。本专利技术的锰(Mn)含量为1.00% 1.80%的锰。高Mn促进针状铁 素体形核，高的Mn/C比可提高屈服强度和冲击韧性，降低析出碳化物 的尺寸，促进沉淀强化效应。本专利技术的钼(Mo)含量为0.08 0.20%。钼降低a转变温度，抑 制多边形铁素体和珠光体形核，促进高密度位错亚结构的针状铁素体的 形成；在轧后空冷过程中可避免形成马氏体，而形成微细结构的贝氏体6和针状铁素体，从而导致良好的延性；抵消包辛格效应，提高管材屈服强度。本专利技术的磷(P)含量《0.018%、硫(S)含量《0.004%。为了保 证钢板的韧性，需要钢种具有较高的纯净度和均质度。而P、 S均是影 响性能的有害元素，P高易导致偏析，从而影响钢板组织均匀性；S常 以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性，特别是横向 韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性和增大氢诱导裂纹敏感性。本专利技术的硅(Si)含量为0.10 0.40%。起固溶强化和提高钢抗张强 度的作用。本专利技术的钛(Ti)含量为0.01~0.020%。加入一定的Ti，可细化晶 粒，提高钢的屈服强度和韧性，还可以在高温下与N结合，形成TiN 质点，有利于焊接时热影响区的晶粒控制，改善焊接热影响区的韧性。本专利技术的铝(Al)含量为0.01~0.06%，起到脱氧作用，减少钢中 氧含量；形成A1N，细化晶粒。本专利技术的氮(N)含量0.002~0.008%，属于转炉钢中正常残余，可 以与钢中钛(Ti)、铌(Nb)结合形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低碳高铌铬系高强度高韧性管线钢卷，其特征在于：该管线钢卷的化学成份按重量百分数计为：Ｃ＝０．０１～０．０６、Ｓｉ＝０．１０～０．４０、Ｍｎ＝１．００～１．８０、Ｐ≤０．０１８、Ｓ≤０．００４、Ｔｉ＝０．００５～０．０３０、Ｎｂ＝０．０８～０．１８、Ｃｕ≤０．３０、Ｍｏ＝０．０８～０．２０、Ｃｒ＝０．１０～０．３５、Ａｌ＝０．０１～０．０６、Ｎ＝０．００２～０．００８，其余为Ｆｅ及不可避免的夹杂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，郑琳，董中波，孔君华，徐进桥，刘昌明，陈洪伟，黄为民，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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