一种经济型低屈强比高强度钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种经济型低屈强比高强度钢，其含有质量百分比如下的下述化学元素：C：0.045～0.080％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.60～1.85％，Cr：0.15～0.30％，Mo：0.06～0.24％，Nb：0.040～0.075％，Ti：0.005～0.020％，Al：0.01～0.05％，Ca：0.001～0.004％，N：0.001～0.005％。此外本发明专利技术还公开了一种经济型低屈强比高强度钢的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼和连铸；(2)再加热；(3)轧制；(4)冷却：采用DQ+ACC两段式冷却工艺，其中开冷温度为700～750℃，在DQ段冷速为30～40℃/s，DQ停冷温度为550～620℃，ACC段冷速为10～25℃/s，ACC停冷温度为430～530℃。本发明专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢采用合理的化学成分和工艺设计，不仅有优良的经济性，还具有高强韧性和低屈强比的特性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种经济型低屈强比高强度钢及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种金属材料及其制造方法，尤其涉及一种钢种及其制造方法。

技术介绍

[0002]天然气作为主要的清洁能源，在能源消费结构中的占比逐年增加，近些年，全球范围铺设了大量天然气管道，这也带动管线钢产品技术不断进步。目前，X80高强度管线钢已在中国西气东输和中俄东线管道中得到了应用。然而，随着技术的进一步发展，管道设计方为了提高管道的塑性变形容限和服役安全，对管线钢性能指标的要求不断提高，其中，低屈强比要求已成为一项技术发展趋势。行业通用标准API Spec 5L要求X80管线管的屈强比上限为0.93，现在部分管线工程设计要求屈强比≤0.90，这就需要对X80管线钢重新设计，以满足制管后的钢管屈强比要求。
[0003]在经济性方面，常规X80管线钢为了满足强度和韧性要求，成分上通常依靠Cu、Ni、Cr、Mo、Nb、V中的多种合金来保证性能，合金成本相对较高，而长输管道工程的用钢量通常很大，所以，开发性能优异的经济型X80管线钢势必能够带来巨大的经济效益，并提高市场竞争力。
[0004]公开号为CN102676937A，公开日为2012年9月19日，名称为“一种低成本高强度X80管线用钢板的生产工艺”的中国专利文献，一种低成本高强度X80管线用钢板的生产工艺，该生产工艺通过低终冷温度(≤400℃)实现高强度，其在化学成分上不含Mo元素，虽然实现了低成本，但难以通过固溶强化抵抗高强度管线钢焊接导致的热影响区软化，进而影响工程应用。
[0005]公开号为CN101768703A，公开日为2010年7月7日，名称为“一种低屈强比X80级管线钢及其制造方法”的中国专利文献，公开了一种低屈强比X80级管线钢及其制造方法，其屈强比在0.748～0.845范围，在化学成分设计上，钢中昂贵的合金元素Cu、Ni、V、Nb含量较高，并采用了较高的板坯加热温度(1180～1220℃)以确保合金固溶，因此生产成本较高。
[0006]公开号为CN101962733A，公开日为2011年2月2日，名称为“一种低成本、高强韧X80抗大变形管线钢及生产方法”的中国专利文献，公开了一种低成本、高韧性抗大变形X80管线钢及生产方法，其采用轧后空冷+水冷两阶段控制冷却工序，进而获得铁素体+贝氏体双相组织，实现管线钢的屈强比＜0.80，但由于铁素体含量较高，管线钢屈服强度仅在530～600MPa范围，未达到X80的屈服强度要求(≥555MPa)，同时该专利实施例中昂贵的合金元素Cu、Ni含量均在0.15％以上，含量较高，生产成本比较高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种经济型低屈强比高强度钢，该经济型低屈强比高强度钢采用Mn、Cr、Mo、Nb合金化的成分设计，不含Cu、Ni、V元素，具有良好的经济性，有效控制了合金成本。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种经济型低屈强比高强度钢，其含有质量百
分比如下的下述化学元素：
[0009]C：0.045～0.080％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.60～1.85％，Cr：0.15～0.30％，Mo：0.06～0.24％，Nb：0.040～0.075％，Ti：0.005～0.020％，Al：0.01～0.05％，Ca：0.001～0.004％，N：0.001～0.005％。
[0010]进一步地，在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，其各化学元素质量百分比为：
[0011]C：0.045～0.080％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.60～1.85％，Cr：0.15～0.30％，Mo：0.06～0.24％，Nb：0.040～0.075％，Ti：0.005～0.020％，Al：0.01～0.05％，Ca：0.001～0.004％，N：0.001～0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
[0012]在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，各化学元素的设计原理如下所述：
[0013]C：在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，碳是最基本的强化元素，具有固溶强化和碳化物沉淀强化的作用。适量的C元素可以有效保证钢的强度，但需要注意的是，过高的C含量会增加组织中碳化物的尺寸和含量，从而影响钢的低温韧性和焊接性能。因此在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中控制C的质量百分比在0.045～0.080％之间。
[0014]在一些优选的实施方式中，C的质量百分比可以控制在0.050～0.075％之间。
[0015]Si：在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，Si是固溶强化元素，同时也是钢中的脱氧元素，但钢中Si的质量百分比过高会恶化钢材的焊接性能。因此，在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中控制Si的质量百分比在0.10～0.30％之间。
[0016]Mn：在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，Mn可以通过固溶强化提高钢的强度，其是钢中最有效且最经济的强化元素。Mn元素在高强度钢中还具有促进MA(马奥组元)形成的作用，有利于提高钢的抗拉强度，进而降低屈强比，但MA的尺寸和含量不宜过大，否则会降低钢的韧性。另一方面，过高含量的Mn会增加中心偏析控制难度，从而导致钢的韧性下降。因此，在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中控制Mn的质量百分比在1.60～1.85％之间。
[0017]在一些优选的实施方式中，Mn的质量百分比可以控制在1.65～1.80％之间。
[0018]Cr：在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，Cr可以有效提高钢的淬透性，确保厚规格钢板厚度方向的组织及性能均匀性，并提高钢的强度。但需要注意的是，如果钢中Cr含量过高，钢板在快冷过程中容易形成硬相组织，不利于低温韧性和焊接性能。因此，在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中控制Cr的质量百分比在0.15～0.30％之间。
[0019]Mo：在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，Mo元素可以有效提高钢的强度，具有扩大γ相区的作用，可降低钢的γ
→
α相变温度，在钢中可以起到细化相变组织的作用，并抑制准多边形铁素体和珠光体等低韧性组织的形成。此外，Mo元素还可以有效抑制管线焊接过程中的热影响区软化。但需要注意的是Mo元素价格昂贵，不宜过量添加。因此，在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中控制Mo的质量百分比在0.06～0.24％之间。
[0020]在一些优选的实施方式中，Mo的质量百分比可以控制在0.06～0.18％之间。
[0021]Nb：在本专利技术所述的经济型低屈强比高强度钢中，Nb元素是细化晶粒的重要元素，固溶Nb可以通过溶质拖曳作用钉扎形变奥氏体晶界，阻碍奥氏体晶粒长大。此外，其还具有提高再结晶温度的作用，可以增加精轧过程的未再结晶区应变累积。随着热轧过程的温度降低，Nb的氮化物和碳化物析出，可以在γ
→
α相变过程中，通过钉扎晶界抑制铁素体晶粒
长大，同时其还具有沉淀强化作用。但需要注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种经济型低屈强比高强度钢，其特征在于，其含有质量百分比如下的下述化学元素：C：0.045～0.080％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.60～1.85％，Cr：0.15～0.30％，Mo：0.06～0.24％，Nb：0.040～0.075％，Ti：0.005～0.020％，Al：0.01～0.05％，Ca：0.001～0.004％，N：0.001～0.005％。2.如权利要求1所述的经济型低屈强比高强度钢，其特征在于，其各化学元素质量百分比为：C：0.045～0.080％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.60～1.85％，Cr：0.15～0.30％，Mo：0.06～0.24％，Nb：0.040～0.075％，Ti：0.005～0.020％，Al：0.01～0.05％，Ca：0.001～0.004％，N：0.001～0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的经济型低屈强比高强度钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量同时满足：0.34％≤C+Mn/6≤0.38％，0.30％≤Cr+Mo≤0.40％，2.5≤Ti/N≤5.0，其中C、Mo、Cr、N、Ti和Mn均表示相应元素的质量百分含量。4.如权利要求1或2所述的经济型低屈强比高强度钢，其特征在于，其还含有0＜B≤0.0005％。5.如权利要求2所述的经济型低屈强比高强度钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中，P≤0.015％，并且/或者S≤0.002％。6.如权利要求1或2所述的经济型低屈强比高强度钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量满足下述各项的至少其中之一：C：0.050～0.075％，Mn：1.65～1.80％，Mo：0.06～0.18％，Nb：0.045～0.065％。7.如权利要求1或2所述的经济型低屈强比高强度钢，其特征在于，其微观组织为多边形铁素体+马奥组元+粒状贝氏体。8.如权利要求7所述的经济型低屈强比高强度钢，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊磊，朱春生，吴扣根，郑磊，章传国，沈燕，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：