一种厚规格高韧性X80管件钢钢板及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种厚规格高韧性X80管件钢钢板及制造方法。采用低碳“Nb+Mo+V+Ni+Ti”多元微合金独特成分设计，保证厚规格X80管件钢在热处理后具有优异的强度富裕量和高韧性性能，利用高洁净钢和无缺陷连铸坯渐进式柔性轻压下技术，改善钢中夹杂物，使钢中各类夹杂物级别≤1.5级，消除钢坯乃至钢板裂纹缺陷，借助TMCP轧制和全程系统消应力工艺提高厚规格X80管件钢板的韧性性能，改善钢板板形，借助高温回火热处理工艺，实现热扩散处理，释放内应力以及改善钢板中心线区域的组织结构和韧性；解决了X80级别管件钢板热处理后强度富裕量偏低、韧塑性差、焊接性能不良、整板性能均匀性差、板形不良等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低合金高强度管线钢制造
，特别是涉及一种厚规格高韧性X80管件钢钢板及制造方法。
技术介绍
随着国内外油气输送管道的飞速发展，在管道铺设过程中也需要建设大量的压气站、输配站站场、阀室、管帽和等径异径三通管件。输送管道中的管线管件，一来可以根据需要改变管道的方向；二来可以缓冲管道所在地域的地层迁移、地震以及外界环境变化等附加在直管上的拉、压应力和扭矩作用，是管线中承载较为苛刻的重要构件。由于管件钢在使用中受力状态复杂，且在弯制热处理过程中工艺难度大，再者随着管道不断向永久冻土或地震区域延伸，也对管件钢板、钢管的制造及其质量(包括力学性能和尺寸极限偏差等方面)提出了更高的要求，直接影响到油气输送管道的安全、可靠性和投资经济效益。很多工程所需管件需要裸露在的气温低于-46℃下，甚至达到-50℃以下，管件厚度达到50mm以上，这对管线钢材料的强脆性和超低温韧性是一个及其严峻的挑战。目前，由于管件钢特别是高级别管线钢强度在热处理后强度衰减效应强，需要较高的碳当量，合金高，厚规格管线钢在冶炼和轧制冷却过程中很难渗透到钢板心部，因此，很难保证高钢级管件钢低温韧性性能，特别是管件钢焊缝韧性性能。因此迫切需要对在极寒环境下强度和韧性兼备的管件钢进行研究和生产。与本专利技术较为相近的专利技术专利有：1）中国专利，申请(专利)号: CN201310736900.8，一种新型低成本耐磨管件钢X65钢板；2）中国专利，申请(专利)号:201110042499.9，一种X70钢级弯管和管件的制备方法；3）中国专利，申请(专利)号: CN201010199050.9，一种X80弯管和管件用钢的制备方法；4）中国专利，申请(专利)号:CN201110043719.X，一种X90钢级弯管和管件的制备方法； 5）中国专利，申请(专利)号: CN201110043324.X，一种X100钢级弯管和管件的制备方法。以上专利文献均涉及各级别管件用钢板。对于1）公布的产品成分设计中，没有添加Cu元素，没有对焊接敏感指数Pcm和Ceq关键指标作出要求，只是涉及生产16-25mm的管件用钢X65钢，很难保证钢板的焊接性能和低温韧性性能；2）3）4）5）主要涉及X70、X80、X90、X100管件钢的成分设计中C（≥0.1%）采用中碳成分设计，很难保证管件钢板的低温韧性和强度，且主要涉及管件钢板的成分设计、轧制工艺、卷管工艺和后期热处理工艺，而没有具体涉及高韧性管件钢的冶炼工艺和系统的释放钢板内应力改善管件钢板低温韧性的工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种厚规格高韧性X80管件钢钢板及制造方法，为满足X80管件钢强度、低温韧性、焊接性、延伸率和屈强比等性能指标的要求，以其高性能为目标，从生产工艺和成分设计之初就详细周密制定，采用这些技术能够提供安全可靠的系统，同时稳定生产及安全的工程应用，基于此设计解决了高强度管件钢在工程输送中应用的实际问题。采用本专利技术生产出的X80管件钢钢板性能稳定，特别是具有优异的低温韧性。本专利技术的一种厚规格高韧性X80管件钢钢板及制造方法技术方案为，一种厚规格高韧性X80管件钢钢板，化学成分按重量百分比为：C：0.05~0.08%，Si：0.20~0.30%，Mn：1.65~1.85%，P≤0.01%，S≤0.005%，Nb：0.025~0.070%，Mo:0.18~0.25%，Nb+V+Ti≤0.15%，Cu:0.10~0.20%：Cr:0.15~0.25%，Ni:0.15~0.30%，V:0.02~0.05%,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B=0.16-0.23%,Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15=0.41-0.53%，其余成分为Fe和不可避免的杂质。所述的一种厚规格高韧性X80管件钢钢板的制备方法，工艺步骤依次包括：按成分配比备料-铁水KR脱硫处理-BOF-CAS吹氩-LF+RH-CCM-连铸坯下线缓冷48小时以上-表面检查、清理-辊期匹配准备-板坯再加热-粗轧-高压水冷却-精轧-预矫直-ACC模式层流冷却-矫直-堆垛缓冷-超声波探伤。BOF具体为：按照相应化学成分配比的厚规格高韧性X80管件钢在BOF时，采用优质板边、废坯等废钢冶炼，TSC（即炼钢吹炼过程中测温、定碳）测量结束后，迅速将枪拉降至拉碳枪位，保证低枪位时间1-2min，减少渣中FeO含量；出钢时间在6min，出钢口不得散流，减少吸氮，转炉终点温度控制在≥1660℃，合金加入顺序严格按照铝块-铝锰铁-金属锰-硅铁-铬铁-铌铁-钒铁进行，钼铁、镍板、铜板和废钢一起加入。CAS吹氩过程中铝线喂入速度在0.5-0.8m/t，CAS站吹氩时间15min，CAS终点成分P≤0.01%，S≤0.005%，0.020%≤Alt≤0.060%。LF区中包第一炉温度温度控制在1625-1660℃，第二炉以后钢水出站温度控制在1620-1650℃，RH区真空槽热电偶测温点温度≥1000℃，真空度＜1000Pa，真空度下处理时间20min，纯脱气时间10min；钙铁线喂入量1.8m/t，喂线速度240m/min，钙处理后保证[Ca]=10-25ppm，喂线后小氩气流量吹入并保证弱吹氩时间16min。在所述的CCM过程中，采用连铸坯动态渐进式柔性轻压下技术，压下速率为0.80mm/min，压下量为渐进式增加，最低压下量2mm，最高压下量6mm，压下率1.6mm/m，压下区间0.5＜FSC＜0.9，铸坯恒定拉速0.85m/min，在二冷区进行弱水冷，喷嘴总水量为2.5L/min。在所述的辊期匹配准备工序中，精轧机换辊，换辊后轧制相似宽度规格其它钢板35-40支，并提前待热，确保过渡坯料与X80连续轧制。板坯再加热工序中，在连铸坯经加热炉均热出炉后，进行1道高压水除磷，除去铸坯表面氧化铁皮，除磷后铸坯表面温度控制在1080℃~1110℃。在所述的粗轧、精轧和ACC模式层流冷却和矫直工序中，连铸坯轧制选择横-纵轧制模式，粗轧阶段钢板咬入速度1.5m/s，轧制速度3.0m/s，轧制8道次；精轧机轧制13道次，机前开轧，终轧表面温度控制在800℃，层流冷却开冷温度780±10℃，钢板表面目标终冷温度350℃，冷却后采用三道次矫直方式，逐道次加大压下量。原始连铸坯厚度为250mm。本专利技术的有益效果为：本专利技术成分设计中各个元素的作用如下：C：碳是提高强度最主要也是最廉价的元素，随着碳含量的增加，钢的强度增加，但同时钢板的焊接性能及塑韧性变差，因此本专利技术选用低碳成分设计，使得钢板具有良好的塑韧性和优良的焊接性能。Mn：锰是提高强度和韧性的有效元素，它是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，还可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。同时还能固溶强化铁素体和增加钢的淬透性。在低碳条件下它对贝氏体转变有显著的促进作用。但Mn含量过高时，则钢硬化而延展性变坏。Mn因其效果明显，成本低廉在高性能钢板生产中成为主要的添加元素之一。Si：硅起到脱氧剂的作用，同时有固溶强化作用，还可以极大的延缓碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚规格高韧性X80管件钢钢板，其特征在于，化学成分按重量百分比为：C：0.05~0.08%，Si：0.20~0.30%，Mn：1.65~1.85%，P≤0.01%，S≤0.005%，Nb：0.025~0.070%，Mo:0.18~0.25%，Nb+V+Ti≤0.15%，Cu:0.10~0.20%：Cr:0.15~0.25%，Ni:0.15~0.30%，V:0.02~0.05%,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B=0.16‑0.23%,Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15=0.41‑0.53%，其余成分为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种厚规格高韧性X80管件钢钢板，其特征在于，化学成分按重量百分比为：C：0.05~0.08%，Si：0.20~0.30%，Mn：1.65~1.85%，P≤0.01%，S≤0.005%，Nb：0.025~0.070%，Mo:0.18~0.25%，Nb+V+Ti≤0.15%，Cu:0.10~0.20%：Cr:0.15~0.25%，Ni:0.15~0.30%，V:0.02~0.05%,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B=0.16-0.23%,Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15=0.41-0.53%，其余成分为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种厚规格高韧性X80管件钢钢板的制备方法，其特征在于，工艺步骤依次包括：按成分配比备料-铁水KR脱硫处理-BOF-CAS吹氩-LF+RH-CCM-连铸坯下线缓冷48小时以上-表面检查、清理-辊期匹配准备-板坯再加热-粗轧-高压水冷却-精轧-预矫直-ACC模式层流冷却-矫直-堆垛缓冷-超声波探伤。3.根据权利要求2所述的一种厚规格高韧性X80管件钢钢板的制造方法，其特征在于，BOF具体为：按照相应化学成分配比的厚规格高韧性X80管件钢在BOF时，采用优质板边、废坯等废钢冶炼，TSC测量结束后，迅速将枪拉降至拉碳枪位，保证低枪位时间1-2min，减少渣中FeO含量；出钢时间在6min，出钢口不得散流，减少吸氮，转炉终点温度控制在≥1660℃，合金加入顺序严格按照铝块-铝锰铁-金属锰-硅铁-铬铁-铌铁-钒铁进行，钼铁、镍板、铜板和废钢一起加入。4.根据权利要求2所述的一种厚规格高韧性X80管件钢钢板的制造方法，其特征在于，CAS吹氩过程中铝线喂入速度在0.5-0.8m/t，CAS站吹氩时间15min，CAS终点成分P≤0.01%，S≤0.005%，0.020%≤Alt≤0.060%。5.根据权利要求2所述的一种厚规格高韧性...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛延龙，刘晓东，刘志刚，韩启彪，陈晔，于爽，赵慧杰，蒋学庆，苏秀梅，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37