一种大口径薄壁X60N钢级管线用管的生产方法技术

一种大口径薄壁X60N钢级管线用管的生产方法，钢的化学成分重量百分组成为C=0.18～0.22，Si=0.33～0.43，Mn=1.35～1.65，V=0.08～0.10，Nb=0.030～0.050，Al=0.015～0.050，Ti=0.002～0.005，余量为Fe和不可避免的杂质。在冶炼过程中，采用真空脱气和电磁搅拌工艺，均匀坯料成分；控制热扩时钢管加热温度，使其完全进入奥氏体区，将钢管加热到临界点（A3或Ac3）以上，然后在空气中冷却，或吹风或喷雾冷却，获得合适的热扩管正火组织和性能。本发明专利技术可以有效减少大口径薄壁X60N管线用管后续的热处理工序，节约能耗，提高效率。提高效率。提高效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径薄壁X60N钢级管线用管的生产方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种大口径薄壁X60N钢级管线用管的生产方法。

技术介绍

[0002]一种大口径薄壁无缝钢管一般指D/S（外径/壁厚）较大的无缝钢管，难以采用常规的轧制方法直接轧出，其外径≥508mm，D/S≥35；现有技术的制备方法，首先轧制出小口径热轧母管，然后采用热扩机扩大钢管外径，最后在进热处理炉热处理，经过精整和检验工序制成成品钢管。制成大口径薄壁X60N管线用管普遍采用热扩+热处理正火的生产工艺，这种热处理工艺缺点：大口径薄壁X60N管线管，在热处理炉内加热时，钢材进入奥氏体区，D/S较大，容易变形，造成钢管椭圆度大，无法满足管线管API 5L 46th标准要求的管端椭圆度，或其表面容易碰凹或者磕伤，造成质量缺陷，后续修复困难，导致成本高昂。
[0003]中国专利CN201210033609.X公开了“一种提高热扩管综合机械性能的热处理方法”。当热扩管通过热扩机组加热时，通过提高热扩管温度850～920℃，待热扩变径后出感应线圈后立即开启雾化冷却装置，集中冷却段的热扩管长度范围约为200mm，热扩速度为180～220mm/min，待热扩管经雾化水冷却降温到500～600℃，进行空冷，冷却速度控制在8～12℃/s。该专利未限定化学成分，但其感应加热温度过低，部分钢种未能完全进入奥氏体相，影响材料性能；此外，该专利将热扩管冷却至500～600℃，即开始空冷，较高的温度下，材料的塑性较好，随后热扩管移动过程中，容易磕伤碰凹，或钢管在重力作用下，其端头容易塌陷，造成钢管外径椭圆度较大。此外，该专利在热扩后的性能基本是较低的，在X46钢级以下。
[0004]中国专利CN 107326280 B，其集中在开发一种大口径薄壁X42钢级抗低温冲击热扩无缝钢管及生产方法，其化学成分设计为：C=0.07～0.11，Mn=1.25～1.35、Al=0.020～0.050；热扩温度控制在735～755℃，钢管未进入完全奥氏体温度区间，随后降温，其组织转变未完成，组织会保留大量的原始组织，对提高机械性能不利。
[0005]以上两个专利均集中在开发较低钢级钢管，最高钢级在X42N，未涉及到高钢级特大口径薄壁钢管生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种大口径薄壁X60N钢级管线用管的生产方法，生产X60N钢级性能，屈强比≤0.85，晶粒度≥8.0级，
‑
40℃全尺寸横向10
×
10
×
52mm冲击功≥80J钢管；钢管表面无凹坑、磕碰伤等，经过后续矫直，管端椭圆度在
±
1.6mm范围内，几何尺寸完全满足API 5L 46th标准。
[0007]本专利技术的技术方案：一种大口径薄壁X60N钢级管线用管的生产方法，钢的化学成分重量百分组成为C=0.18～0.22，Si=0.33～0.43，Mn=1.35～1.65，V=0.08～0.10，Nb=0.030～0.050，Al=0.015～0.050，Ti=0.002～0.005，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）按钢的化学成分重量百分组成进行炼钢，EAF+LF+VD吹氩15min，真空脱气+电磁搅拌+连铸制圆管坯；（2）铸坯经穿孔机穿孔和连轧机轧制得热轧荒管；（3）热轧荒管在线常化得到小口径热轧钢管；控制进步进炉前温度≤550℃，步进炉再加热温度880～950℃；（4）定径后强雾冷，冷却速度控制在5～15℃/s,至300～500℃后空冷，得到小口径热扩母管；（5）热扩正火加热温度880～930℃，目标温度允许偏差≤
±
10℃，芯棒推进或前进速度150～350mm/min；（6）热扩内推进锥形芯；（7）热扩后吹风快冷，冷却段长度控制在300mm～800mm长，冷速控制在5～15℃/S，冷却至300～400℃后空冷。
[0008]用以上方法获得X60N钢级性能，屈强比≤0.85，晶粒度≥8.0级，
‑
40℃全尺寸横向10
×
10
×
52mm冲击功≥80J钢管。钢管表面无凹坑、磕碰伤等，经过后续矫直，管端椭圆度在
±
1.6mm范围内，几何尺寸完全满足API 5L 46th标准。
[0009]本专利技术的创造性原理说明：本专利技术在钢的化学组成设计中充分考虑到以下因素：Mn是经济型增加强韧性元素，适当添加锰提高强度。添加微量的细化晶粒元素Nb、V或Al元素，在常化再结晶过程中，弥散分布，增加形核数量，细化晶粒。
[0010]采用铁水和一定比例废钢，在电弧炉EAF配合钢包炉炼钢，二次精炼采用LF+VD吹氩工艺，其中VD即真空脱气，降低其中的氢和氮，减少钢种游离的氢和氮带来的影响。冶炼的钢水在连铸结晶器中通过电磁搅拌，均匀化钢水成分，也保证随后冷却过程中，氧化铝、NbC、VN和VC等第二相粒子均匀分布，起到弥散强化和钉扎奥氏体晶界作用，而后制成圆形连铸坯料，经过锥形穿孔机轧制成毛管，然后经连轧机轧成合适规格小口径荒管。
[0011]热轧出小口径荒管，进行在线常化，控制其进步进炉再加热前温度≤550℃，在步进炉中加热温度≥Ar3，一般控制在880～950℃。从步进炉加热后的荒管，经定径机定或减径后，钢管内外表喷雾快速冷却，以3～15℃/s的冷却速度，冷至300~500℃以下，减少材料因高温环境下晶粒长大倾向。在常规的再结晶工艺基础上，增加了定径后快冷工艺，可进一步细化晶粒，获得小口径热轧钢管，用作热扩母管。
[0012]在热扩机上，采用中频感应加热，将钢管加热到奥氏体区，低碳钢正火加热温度是Ac3+100～150℃，采用880～930℃，并辅之以一定的冷却速度，风冷或雾冷，冷却速度控制在3～15℃/s，冷却至300～500℃后空冷，得到大口径薄壁钢管的正火组织，热扩过程见图1。其中，控制热扩时加热温度，目标温度波动范围是
±
10℃，若温度偏差较大，易造成钢管正火后机械性能波动范围较大，因此，须严格控制热扩温度波动范围。
[0013]热扩管冷却段长度范围约为300～800mm长，采用喷雾或风冷，冷却速度控制在5～15℃/s，冷却至300～400℃，防止高温下热扩管变形或磕碰伤，影响钢管管端外径。然后在空冷至室温，实现了材料从高温状态的奥氏体转变成珠光体+少量贝氏体的组织，性能达到X60钢级，其在
‑
40℃下横向冲击满足全尺寸平均值≥80J，硬度≤230HV10。钢管的几何尺寸满足API SPEC 5L 46
th
版的要求，表面无磕伤或者碰凹，满足API Spec 5L 46
th
版对钢管表
面要求：即钢管不得有深度≥6.4mm的摔坑，摔坑在任何方向上的长度不得≥D/2。
[0014]本专利技术的有益效果：通过控制钢材成分，添加微量的细化晶粒元素Nb、V、或Al元素，钉轧位错，在常化过程中，Nb、V和Al第二相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径薄壁X60N钢级管线用管的生产方法，其特征在于：钢的化学成分重量百分组成为C=0.18～0.22，Si=0.33～0.43，Mn=1.35～1.65，V=0.08～0.10，Nb=0.030～0.050，Al=0.015～0.050，Ti=0.002～0.005，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：（1）按钢的化学成分重量百分组成进行炼钢，EAF+LF+VD吹氩15min，真空脱气+电磁搅拌+连铸制圆管坯；（2）铸坯经穿孔机穿孔和连轧机轧制得热轧荒管；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，赵映辉，卓钊，李端正，邹喜洋，周正平，郭胜，周旋，张锤贵，程向龙，
申请(专利权)人：衡阳华菱钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：