一种制备高强度高韧性管线钢的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备高强度高韧性管线钢的方法，采用低C

【技术实现步骤摘要】
一种制备高强度高韧性管线钢的方法


[0001]本专利技术涉及一种制备高强度高韧性管线钢的方法。

技术介绍

[0002]随着石油、天然气工业的发展，管线钢的需求量日益增大，石油、天然气其开采区一般在偏远地区，环境比较恶劣，运输到工业发达地区距离长，地貌结构复杂，服役条件日益恶化，如：石油出产地西伯利亚和阿拉斯加地处严寒地区，对材料的低温韧性提出较高的要求，同时为减少管道工程的造价，长距离管线向高压、大口径发展，这样采用高钢级管线钢更经济合理。以上两个因素决定管线钢朝着厚规格、高钢级方向发展。
[0003]现有的X70、X80管线钢成分是以Mn、Nb、V、Cu、Ni、Ti复合强化。首先使用的合金种类多，填加量大，钢材成本高，其次由于Nb、Cu等裂纹敏感性元素的大量加入，连铸板坯的内在偏析和表面质量（主要是板坯的角部裂纹出现的频率增大）难以保证，增大了板坯的清理量和能源的消耗量，带来了物流不畅、交货周期延长等一系列问题，降低了钢材的成材率，增加了生产成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种制备高强度高韧性管线钢的方法，通过优化化学成分设计，并采用微量的Nb、V、Ti微合金化强化和控轧控冷工艺（TMCP）生产出厚规格、高强度、高韧性管线钢热轧卷。
[0005]本专利技术采用的技术方案是，一种制备高强度高韧性管线钢的方法，1）、高强度、高韧性管线钢采用低C
‑
Mn
‑
Nb
ꢀ‑
Cr系微合金化系设计方案，成分控制质量百分含量为:C：0.03～0.06 wt%，Si：0.12～0.22 wt%，Mn：1.6～1.7wt%，P≤0.015wt%，S≤0.002wt%，Nb：0.065～0.075wt%，V：0.04～0.05wt%，Ti：0.010～0.015wt%，Mo：0.15～0.20wt%，Cr：0.25～0.35wt%，N：≤0.0040wt%，H：≤1.0PPm，其余为铁和不可避免的杂质；2）、控制轧制及控制冷却，板坯厚度220mm，板坯加热温度1180～1200℃，粗轧五道次轧制，每道次最大压下量为60mm，采用六机架连轧，入精轧的中间坯厚度≥48mm，精轧入口温度980～1000℃，精轧终轧温度855～860℃，层流冷却冷却模式采用前段强冷，卷取温度530～550℃；3）、本专利技术的实施步骤包括铁水脱硫预处理
→
转炉吹炼
→
LF精炼
→
RH真空精炼
→
板坯连铸
→
板坯再加热
→
1750mm控制轧制与冷却
→
成品检验；a、炼钢熔炼：
①ꢀ
铁水预处理后的[S]含量小于0.001wt%；转炉出钢时[N]的含量小于0.0025wt%；
②ꢀ
转炉吹炼时，参数为供氧压力0.8～0.85MPa,流量32000～33000m3/h，强度为0.4～0.6Nm3/t
·
min，吹氧时间16～18min；底吹氩搅拌供气强度为0.05～0.08Nm3/t.min，压力为1.0～1.2Mpa；转炉出钢温度为1650～1670℃，转炉 [C]含量小于0.03wt%，[P]含量小于0.008wt%；转炉出钢过程加入高碳铬铁，加入时间分别在出钢量1/4、1/2、3/4分三次加
入铬铁，其目的不仅是给钢水预脱氧，还可以防止铬铁合金增碳；硅锰合金在出钢量1/2时一次性连续加入，加入量为吨钢11.1kg，硅锰合金中硅含量17%，锰含量为65%，钢水中锰含量不足部分采用烧结锰球补足；出钢过程吨钢加入电石1kg进行预脱氧；
③ꢀ
LF精炼及造渣、脱硫，需添加Al
‑
Ca精炼剂，控制时间为15～20分钟；精炼的终渣Al2O
3 的含量为29～31wt%；LF精炼渣中配入MgO的含量为3.5～6.5wt%，配入原料为使用过废弃的连铸中间包涂料；钢水N含量小于0.0050wt%，铌铁和钒铁全部在LF精炼过程加入，并符合成品含量要求，精炼过程底吹氩全程搅拌；
④ꢀ
RH真空精炼，最低真空度200Pa，保持时间大于15min，钛铁在RH处理结束一次性加入钢水中，钢包吹氩搅拌促使熔化和成分均匀，钢水中H：≤1.0PPm，N：0.0035wt%；
⑤ꢀ
连铸保护浇铸，大包长水口采用石棉密封圈+氩气封闭，浸入式水口采用板间、塞棒吹氩保护浇铸；连铸时钢水N增量小于0.0005wt%，中间包钢水过热度控制范围是18℃～28℃，连铸拉坯速度控制范围在0.85m/min～0.95m/min，采用扇形段辊缝收缩的方法进行铸坯压下，从第六段开始压，第九段结束，下总量大于6mm，同一炉钢拉速恒定，板坯宽度1550mm、1560mm、1570mm分别对应的恒拉速为0.95m/min、0.90m/min、0.85m/min，板坯中心偏析不大于2.0级曼标，对一个浇次的头坯、尾坯下线清理，并进行低倍热酸浸湿检测，中心偏析不大于2.0级曼标冷装轧制，其余板坯热送热装轧制，连铸产出后没有及时入炉加热轧制生产的板坯必须保温缓冷，禁止动火二次切割；b、热轧轧制：
①ꢀ
为保证Nb、V等合金的固溶，充分发挥合金的轧后析出、固溶、细晶等强化效果，加热均热段保证炉膛温度在1220℃
±
15℃，且保证均热时间在30分钟以上，保证板坯的出钢温度在1180℃以上；
②ꢀ
增加第二阶段轧制的总压缩比，结合1750mm轧机的设计能力，中间坯厚度≥48mm；
③ꢀ
控制奥氏体未再结晶区的温度控制，保证进精轧温度1010℃以下，终轧温度855～860℃，卷曲温度530～550℃。
[0006]采用本专利技术方法，提供的厚规格高韧性管线钢热轧卷，采用低碳、高Mn， Nb、V、Ti、Cr复合强化，并加入微量的Mo，提高钢材组织中的针状铁素体和多边形铁素体含量比例,并含有少量的贝氏体，使M/A组织弥散分布在铁素体基体上，使钢材强度提高并能得到较好的低温韧性。
[0007]微合金化元素的设计方案科学合理，其冶炼方法简单易行，既降低成本又增加了品质，效果十分显著。为了获得高的韧性，添加Nb使奥氏体晶粒尽量细化，C 的质量分数应该保持在<0.06%或更低一些，制备厚度15.9mm，宽度1550mm的高强度、高韧性管线钢1.7万吨，钢材抗拉强度（Rm/MPa）在605Mpa～670Mpa；屈服强度（R
t0.5
/MPa）在550～590Mpa；屈强比（R
t0.5/
Rm）在0.83～0.87范围内，－20℃冲击功285～330J，－25℃的DWTT韧性指标在98％～100％。（备注：以上性能的试样取样方向与轧制方向成45度角）；钢质纯净度抽检，最大夹杂物为B类细系夹杂0.5级，DS类细0.5级。材料的组织为针状铁素体并含少量的贝氏体，M/A组织弥散分布于铁素体基体上。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备高强度高韧性管线钢的方法，其特征在于1）、高强度、高韧性管线钢采用低C
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Mn
‑
Nb
ꢀ‑
Cr系微合金化系设计方案，成分控制质量百分含量为:C：0.03～0.06 wt%，Si：0.12～0.22 wt%，Mn：1.6～1.7wt%，P≤0.015wt%，S≤0.002wt%，Nb：0.065～0.075wt%，V：0.04～0.05wt%，Ti：0.010～0.015wt%，Mo：0.15～0.20wt%，Cr：0.25～0.35wt%，N：≤0.0040wt%，H：≤1.0PPm，其余为铁和不可避免的杂质；2）、控制轧制及控制冷却，板坯厚度220mm，板坯加热温度1180～1200℃，粗轧五道次轧制，每道次最大压下量为60mm，采用六机架连轧，入精轧的中间坯厚度≥48mm，精轧入口温度980～1000℃，精轧终轧温度855～860℃，层流冷却冷却模式采用前段强冷，卷取温度530～550℃；3）、本发明的实施步骤包括铁水脱硫预处理
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转炉吹炼
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LF精炼
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RH真空精炼
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板坯连铸
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板坯再加热
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1750mm控制轧制与冷却
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成品检验；a、炼钢熔炼：
①ꢀ
铁水预处理后的[S]含量小于0.001wt%；转炉出钢时[N]的含量小于0.0025wt%；
②ꢀ
转炉吹炼时，参数为供氧压力0.8～0.85MPa,流量32000～33000m3/h，强度为0.4～0.6Nm3/t
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min，吹氧时间16～18min；底吹氩搅拌供气强度为0.05～0.08Nm3/t.min，压力为1.0～1.2Mpa；转炉出钢温度为1650～1670℃，转炉 [C]含量小于0.03wt%，[P]含量小于0.008wt%；转炉出钢过程加入高碳铬铁，加入时间分别在出钢量1/4、1/2、3/4分三次加入铬铁，其目的不仅是给钢水预脱氧，还可以防止铬铁合金增碳；硅锰合金在出钢量1/2时一次性连续加入，加入量为吨钢11.1kg，硅锰...

【专利技术属性】
技术研发人员：吾塔，雷洪，赵亮，
申请(专利权)人：新疆八一钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：