一种高强度X100管线钢热轧平板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度Ｘ１００管线钢热轧平板及其生产方法，钢的化学成分的重量百分比为：Ｃ　０．０２％～０．０８％，Ｓｉ　０．１０％～０．３５％，Ｍｎ　１．６５％～２．２０％，Ｐ　０．００５％～０．０２０％，Ｓ≤０．００３％，Ｎｂ　０．０４％～０．１１％，Ｔｉ　０．００８％～０．０３０％，Ａｌｓ　０．０２％～０．０４５％，含有Ｎｉ≤０．６０％、Ｍｏ≤０．３０％、Ｃｕ≤０．３０％中的一种或一种以上，其余量为铁和不可避免的杂质。生产方法为：板坯加热温度１１６０～１２８０℃，粗轧温度１０７０～１１５０℃，精轧温度８３０～９５０℃，终冷温度３００～５５０℃，控制冷却速度１５～３０℃／Ｓ。本发明专利技术能够获得以下贝氏体为主的复相组织。它能使管线钢热轧平板的屈服强度达到６９０～８２５ＭＰａ，抗张强度达到７８０ＭＰａ以上，－２０℃冲击功≥２００Ｊ，－１５℃ＤＷＴＴ的剪切面积≥９０％。降低了轧制抗力和矫直抗力，提高轧机和矫直机的作业率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低碳微合金钢的控轧控冷技术，主要适用于制造高压、大口径石油天然气输送管道用xioo管线钢热轧平板及其生产方法。
技术介绍
石油天然气输送管道是能源建设的重要部分。随着世界工业的发展和冶金 技术的发展，为降低管道建设成本及运营成本，提高石油、天然气输送效率，输送管道已迅速向大管径、被输送介质向高压和高密度方向发展。随着X65、 X70成为输送干线的主要钢级之后，X80也在逐步扩大其应用范围。为了满足 介质向更高压、高密度长距离输送的发展要求，人们已开始研发了更高级别的 X100管线钢，要求钢的屈服强度达到690MPa以上，一2(TC的低温韧性在200J 以上。目前公开的X100管线钢中，具有代表性的是在钢的成分设计中加入 Mg，通过氧化物冶金技术来提高钢的焊接性能，增加了冶炼难度和制造成本。 尽管专利申请号为CN200510111857.1A，专利技术名称为"超高强度X100管线 钢及其热轧板制造方法"解决了因成分中含有Mg所带来的生产工艺复杂、成 本高等问题，但是由于其成分设计中以低C为主，Mn、 Mo、 Cu、 Ni、 V等合 金元素的含量偏高将导致制造成本的提高，不利于资源的节省，同时也提高了 碳当量，对焊接性也不利；其制造方法中再结晶轧制温度、非再结晶轧制温度 和终冷温度都比较低，这样轧制抗力和矫直抗力大大提高，对轧机和矫直机要 求就高，不利于常规轧制设备生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度xioo管线钢热轧平板及其生产方法，在同样不需加入Mg元素进行氧化物冶金，降低冶炼难度的基础上，进一步降 低制造成本，解决轧制抗力和矫直抗力大等问题，以便满足低成本生产工艺的3要求。本专利技术的目的是这样实现的， 一种高强度X100管线钢热轧平板，其特征 在于钢的化学成分的重量百分比为C 0.02% 0.08%， Si0.10% 0.35%， Mn 1.65% 2.20%， P 0.005o/o 0.020%， S《0.003%， Nb 0.04o/o 0.11%， Ti 0.008% 0.030%， Als 0.02% 0.0450/0，含有Ni《0.60%、 Mo《0.30%、 Cu《0.30%中的一种或一种以上，其余量为铁和不可避免的杂质。主要元素的作用如下碳随着碳含量增加，钢的强度增加而韧性、焊接性能降低。但由于控轧 控冷工艺和微合金化技术的日趋成熟，同时为改善焊接热影响区(HAZ)的性能，钢中的碳含量逐渐降低，X100钢级管线钢的碳含量应在 0.02% 0.08%为宜。锰有固溶强化作用，还可降低Y-a相变温度,进而细化铁素体晶粒。有研 究表明添加1.65°/。 2.20%Mn， Y-a相变温度降低50°C，可细化铁素体晶粒 并保持多边形；当添加1.5% 2.0%她时，可获得针状铁素体组织。Mn还可 提高韧性、降低韧脆转变温度，所以早期的管线钢以C-Mn为主。但是，Mn 含量过大会加速控轧钢板的中心偏析，从而引起钢板和钢管力学性能的各向异 性，且导致抗fflC性能的降低。因而，在高钢级管线钢中，Mn的含量应保持 在一个合理的范围内，而且Mn/C比值也应适宜。由于Mn抑制珠光体的形成， 同时促进贝氏体形成，因而要获得X100钢级，Mn含量应在1.65% 2.20%可 以有效控制贝氏体形状。铌可延迟奥氏体再结晶、降低相变温度，通过固溶强化、相变强化、析 出强化等机制来获得要求的性能。0.04% 0.11%柳钢，配合合理的轧制工艺， 可以获得均匀的以下贝氏体组织为主的复合相和良好韧性。钛添加微量Ti后，脆化温度区消失。这是因为在奥氏体高温区，TiN比 Nb(N,C)更易生成，所以N被TiN固定在奥氏体高温区，Nb析出物从Nb(N,C) 变成了在奥氏体低温区和Y + a双相区难以析出的NbC。 Ti含量过高容易造成韧性降低，因此选取0.008% 0.030%。钼能够降低相变温度、抑制块状铁素体的形成、促进针状铁素体的转变,并能提高Nb(C、 N)的沉淀强化效果，这种合金体系的管线钢具有含高密位错 的细小下贝氏体组织，强度高(达到X100)、冲击韧性好。但Mo的加入会造 成成本的大大上升，近来Mo合金的价格迅速上扬，在X100管线钢中，Mo 《0.30%比较理想。铜、镍可通过固溶强化作用提高钢的强度，同时Cll还可改善钢的耐蚀 性，Ni的加入主要是改善Cu在钢中易引起的热脆性，且对韧性和强度有益， 但铜、镍的加入都会造成成本的大大上升，有效合理地利用尤为重要，因此选 取Ni《0.60。/。 、 Cu《0.30。/。较为适宜。本专利技术用于制备上述高强度X100管线钢热轧平板的生产方法，包括板坯加热、粗轧、精轧、控冷，其工艺参数为板坯加热温度区间1160 128(TC， 粗轧温度区间1070 115(TC，精轧温度区间830 950°C，终冷温度区间300 550°C,控制冷却速度15 30'C/S。上述成分的钢种通过该工艺轧制可获得以 板条状贝氏体为主的复相组织。本专利技术生产的高强度X100管线钢与现有X100管线钢相比具有如下优点1、 本专利技术设计的合金加入量低，在Mn低于2.2%时Cu、 Ni、 Mo的加入 量比较低，同时不必加入Cr、 V，大大降低了合金成本，碳当量较低，有利于 提高焊接性能。2、 本专利技术工艺的粗轧、精轧、终冷的温度区间较高，大大降低了轧制抗 力和矫直抗力，提高轧机和矫直机的作业率，降低了生产难度，对保护设备有 利。3、 本专利技术可以获得以下贝氏体为主的复合组织，具有良好的低温韧性， 其一20。C冲击功大于200J。 一15"CDWTT的剪切面积达到90%以上。 附图说明图1为本专利技术X100管线钢热轧平板试样的光镜组织照片；图2为本专利技术X100管线钢热轧平板同一试样的透射电镜组织照片。 具体实施例方式本专利技术高强度X100管线钢热轧平板具体实施例的化学成分见表1。 表1 高强度X100管线钢热轧平板化学成分 (wt%)<table>table see original document page 6</column></row><table>本专利技术XIOO管线钢检验结果见表3。表3高强度X100管线钢热轧平板性倉I<table>table see original document page 6</column></row><table>注拉伸、冲击为横向；拉伸试样直径为12.7mm,标距长度50.8mm;夏比冲击试样尺寸为10X 10X55mm;横向冷弯d=2a， 180° ,完好。如图1、 2所示，本专利技术高强度管线钢热轧平板的复合组织以下贝氏体为 主，其余为岛状马氏体。权利要求1.一种高强度X100管线钢热轧平板，其特征在于钢的化学成分的重量百分比为C 0.02％～0.08％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.65％～2.20％，P0.005％～0.020％，S≤0.003％，Nb 0.04％～0.11％，Ti 0.008％～0.030％，Als 0.02％～0.045％，含有Ni≤0.60％、Mo≤0.30％、Cu≤0.30％中的一种或一种以上，其余量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度Ｘ１００管线钢热轧平板，其特征在于：钢的化学成分的重量百分比为：Ｃ　０．０２％～０．０８％，Ｓｉ　０．１０％～０．３５％，Ｍｎ　１．６５％～２．２０％，Ｐ０．００５％～０．０２０％，Ｓ≤０．００３％，Ｎｂ　０．０４％～０．１１％，Ｔｉ　０．００８％～０．０３０％，Ａｌｓ　０．０２％～０．０４５％，含有Ｎｉ≤０．６０％、Ｍｏ≤０．３０％、Ｃｕ≤０．３０％中的一种或一种以上，其余量为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任毅，张禄林，张帅，王爽，隋轶，丛津功，徐向阳，黄松，刘文月，李云，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]