一种低温管线用超宽高韧性热轧厚板及其生产方法技术

本发明专利技术公开一种低温管线用超宽高韧性热轧厚板及其生产方法。钢中含有，C：0.030％～0.055％、Si：0.16％～0.30％、Mn：1.45％～1.70％、Nb：0.04％～0.07％、Ti：0.012％～0.025％、Cr：0.20％～0.40％、Mo≤0.14％、Ni≤0.20％、Cu≤0.15％、Al≤0.030％、P≤0.010％、S≤0.0015％、O：0.0005％～0.0020％、N：0.001％～0.004％、Ca：0.0010％～0.0045％、Ca/S≥1.8，(Mo+Ni+Cr+Cu)：0.30％～0.60％，其余为Fe和不可避免的杂质。粗轧开轧温度1080～1130℃，终轧温度980～1030℃，精轧开轧温度为820～860℃，精轧终轧温度为740～760℃，冷却速度8～15℃/s，热矫速度0.7～1.2m/s。成品钢板厚度≥21mm、宽度>4300mm，具有优良的低温韧性。

Super wide and high toughness hot rolled thick plate for low temperature pipeline and production method thereof

The invention discloses a super wide and high toughness hot rolled thick plate for low temperature pipeline and a production method thereof. Steel contains, C:0.030%-0.055%, Si:0.16%-0.30%, Mn:1.45%-1.70%, Nb:0.04%-0.07%, Ti:0.012%-0.025%, Cr:0.20%-0.40%, Mo < 0.14%, Ni < 0.20%, Cu < 0.15%, Al < 0.030%, P < 0.010%, S < 0.0015%, O:0.0005%-0.0020%, N: 0.001%, N: 0.001. (Mo+Ni+Cr+Cu):0.30%~0.60%. The rest are Fe and inevitable impurities. The open rolling temperature of roughing is 1080-1130, the finishing rolling temperature is 980-1030, the finishing rolling temperature is 820-860, the finishing rolling temperature is 740-760, the cooling rate is 8-15 C/s, and the hot straightening speed is 0.7-1.2 m/s. The thickness of finished steel plate is more than 21mm and width >4300mm, which has excellent low temperature toughness.

【技术实现步骤摘要】
一种低温管线用超宽高韧性热轧厚板及其生产方法
本专利技术属于低碳低合金钢
，尤其涉及一种低温环境油气输送管线用厚度≥21mm、宽度&gt;4300mm的L485级超宽、高韧性、低屈强比、高塑性热轧厚板及其生产方法。
技术介绍
当今世界对石油、天然气等能源的需求和消耗不断增大，要求油气输送管道在保证安全性的前提下不断向高效性和经济性方向发展。增大管道口径和输送压力是提高输送效率的重要措施，其中，增大管道口径的效果更为显著，同时，为保证安全性，油气管道的壁厚、钢级也在增加，作为制作油气管道的原料，相应的管线用热轧厚板必须满足厚壁、大板宽、高钢级的要求。另一方面，新建油气项目不断向边远、高寒、海洋等气候和环境恶劣的地区发展。由于该类地区油气管道的服役条件苛刻，对相应的管线用热轧厚板提出了更为严格的技术要求；产品不仅要达到相应的强度，而且，必须具备良好的低温韧性、延展性和抗应变性等综合性能。然而，对于厚壁、大板宽管线用热轧厚板而言，随着宽度的增加，在相同的实施条件和设备能力下，钢板轧制变形能力受到严重制约，晶粒细化和控制难度倍增；而且，钢板宽度的增加，使钢板板形控制难度激增；同时，大壁厚的特征使加速冷却效果、厚度中心附近组织细化和均匀化控制更为困难；从而，最终显著增大性能控制难度。目前，国内外对油气输送用宽厚管线钢板有一些研究，经检索发现了部分有关的专利和文献。专利CN103882334A公开了一种输气直缝焊管用X70平板及其生产方法。提供了一种X70级别大口径直缝焊管用平板，所述钢板屈强比较高，仅保证-20℃冲击韧性和-15℃落锤性能，不满足低温环境用管线钢对低温韧性、抗应变能力的要求。专利CN10380586A公开了一种经济型X70石油天然气管线钢及其生产方法。采用C：0.10％～0.14％、Mn：1.25％～1.50％的高碳低锰设计，低温韧性不足，同时，屈强比也较高。专利CN105886912A公开了一种低压缩比厚规格X70级输气管线钢及生产方法。提供了一种X70级管线钢，成分中加入V等元素强化，合金含量高，性能上，低温韧性不足，屈强比较高。专利US2017283901A1公开了一种550MPa级的耐高温管线钢及其制造方法，提供了一种550MPa级耐高温管线钢，成分中加入较多Mo、V、Cu、Ni等元素，工艺性能方面重点考虑保证高温拉伸性能，低温韧性、塑性、抗应变能力相对不足。专利RU2583973C1公开了一种厚壁管线钢的制造方法，提供了一种K60级管线钢，钢板厚度小(14～20mm)，C含量相对较高(0.06％～0.08％)，采用较高的加热、轧制温度，不利于低温韧性控制。汤海芳，王豹，王立坚等人在《轧钢》2016年第33卷6期发表的论文《X70管线钢屈服强度不合原因分析》中主要介绍了造成X70管线钢屈服强度变化的原因及改进措施，产品变形温度高，屈强比较高，不适用于低温高韧性管线钢。综上所述，现有技术对低温管线用超宽高韧性热轧厚板的研究尚有不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，解决低温管线用超宽热轧厚板强度、塑性、低温韧性和抗应变性等综合性能匹配难题以及板形控制、微观组织控制及均匀性等问题，提供一种低温环境油气输送管线用厚度≥21mm、宽度&gt;4300mm的L485级超宽、高韧性、低屈强比、高塑性热轧厚板及其生产方法。具体的技术方案是：本专利技术所述低温管线用超宽高韧性热轧厚板的厚度≥21mm、宽度&gt;4300mm；成分设计以低C、低Mn为基础，改善材料韧性，重点利用Cr元素的经济性特点，部分或全部替代贵重的Mo、Ni等元素，同时，弥补C含量减少带来的强度损失；利用Nb、Ti元素抑制奥氏体晶粒长大和在奥氏体转变过程中的促进形核作用来细化晶粒，控制厚度心部组织，提高组织均匀性；配以相应的冶炼、加热、轧制、冷却、矫直等生产工艺获得超宽、厚壁、高强度、高塑性、低屈强比和良好的低温韧性等综合性能及理想的微观组织和钢板板形。本专利技术所述低温管线用超宽高韧性热轧厚板的化学成分重量百分比为C：0.030％～0.055％、Si：0.16％～0.30％、Mn：1.45％～1.70％、Nb：0.04％～0.07％、Ti：0.012％～0.025％、Cr：0.20％～0.40％、Mo：≤0.14％、Ni≤0.20％、Cu：≤0.15％、Al：≤0.030％、P≤0.010％、S≤0.0015％、O：0.0005％～0.0020％、N：0.001％～0.004％、Ca：0.0010％～0.0045％、Ca/S≥1.8，(Mo+Ni+Cr+Cu)：0.30％～0.60％，余量为铁和不可避免的杂质。本专利技术所述低温管线用超宽高韧性热轧厚板CEIIW控制在0.36％～0.40％，CEPcm控制在0.14％～0.17％，其中CEIIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；CEPcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。本专利技术成分设计理由：C是有效的强化元素，能够形成间隙固溶体，还可以与Nb等合金元素作用形成细小的碳化物析出，特别是在轧制变形过程或奥氏体相变之前析出，发挥阻碍晶粒长大、细化组织的作用；同时析出相还可以阻碍位错移动，有效提高强度，因此，碳含量不宜过低；但是，考虑到碳含量的增加对材料塑性和焊接性不利，特别是对低温韧性有不利影响，而且会提高铸坯再加热时碳化物的固溶温度，所以，碳含量也不能过高，本专利技术认为碳控制在0.030％～0.055％较为适宜。Si在本专利技术中主要发挥固溶强化作用，提高淬透性，但其含量过高会使钢的塑性和韧性降低，易引起冷脆，本专利技术中其适宜范围是0.16％～0.30％。Mn具有固溶强化作用，可有效提高强度，对提高淬透性也有利；还可以增加奥氏体稳定性，降低奥氏体相变温度，抑制钢板加速冷却前的相变晶粒长大，发挥细化晶粒作用；但是，锰含量过高易诱发偏析，恶化厚壁钢板组织均匀性和厚度中心韧性且不利于焊接，本专利技术认为将锰含量控制在1.45％～1.70％较为适宜。Nb有明显的固溶和析出强化作用，本专利技术充分利用Nb在轧制、加速冷却前的析出钉扎能力，有效细化晶粒，提高强度和改善韧性，而且，Nb能够降低奥氏体相变温度，从而发挥细晶作用；同时，Nb能抑制奥氏体再结晶，提高再结晶轧制温度，从而，有效降低轧制力，对提高本专利技术所述管线用超宽高韧性热轧厚板的轧制道次变形率，达到预期的细晶效果作用明显；另外，Nb还可以减少厚壁管线钢因轧制时厚度方向温度差异而产生的混晶问题，但是，Nb含量过高会使生产成本明显增加，本专利技术认为将铌含量控制在0.04％～0.07％较为适宜。Ti可以发挥固氮效果，形成以TiN为主的析出相，能抑制高温条件下奥氏体的晶粒长大，有利于细化铸坯和钢板微观组织，也可以改善焊后热影响区韧性；同时，以Ti的氧化物为主的细小颗粒能够促进奥氏体相变过程中的晶粒细化，对改善大壁厚管线钢厚度中心附近的组织性能有益。本专利技术认为将钛含量控制0.012％～0.025％较为适宜。Cr能提高奥氏体稳定性和淬透性，降低奥氏体相变温度，还有固溶强化作用，而且，Cr元素经济性高，可以部分替代Mo、Ni等贵重合金元素，还可以弥补C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温管线用超宽高韧性热轧厚板，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C：0.030％～0.055％、Si：0.16％～0.30％、Mn：1.45％～1.70％、Nb：0.04％～0.07％、Ti：0.012％～0.025％、Cr：0.20％～0.40％、Mo：≤0.14％、Ni≤0.20％、Cu：≤0.15％、Al≤0.030％、P≤0.010％、S≤0.0015％、O：0.0005％～0.0020％、N：0.001％～0.004％、Ca：0.0010％～0.0045％、Ca/S≥1.8，Mo+Ni+Cr+Cu：0.30％～0.60％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述低温管线用超宽高韧性热轧厚板的CEIIW为0.36％～0.40％，CEPcm为0.14％～0.17％，其中CEIIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；CEPcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。

【技术特征摘要】
1.一种低温管线用超宽高韧性热轧厚板，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C：0.030％～0.055％、Si：0.16％～0.30％、Mn：1.45％～1.70％、Nb：0.04％～0.07％、Ti：0.012％～0.025％、Cr：0.20％～0.40％、Mo：≤0.14％、Ni≤0.20％、Cu：≤0.15％、Al≤0.030％、P≤0.010％、S≤0.0015％、O：0.0005％～0.0020％、N：0.001％～0.004％、Ca：0.0010％～0.0045％、Ca/S≥1.8，Mo+Ni+Cr+Cu：0.30％～0.60％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述低温管线用超宽高韧性热轧厚板的CEIIW为0.36％～0.40％，CEPcm为0.14％～0.17％，其中CEIIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；CEPcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。2.如权利要求1所述的一种低温管线用超宽高韧性热轧厚板，其特征在于，钢板厚度≥21mm、宽度&gt;4300mm。3.一种如权利要求1或2所述的低温管线用超宽高韧性热轧厚板的生产方法，钢板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，任毅，应传涛，高红，鲁强，徐烽，王爽，刘文月，张坤，姚震，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21