一种管线钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种管线钢，其微观组织包括铁素体和回火贝氏体，且其化学元素质量百分含量为：C：0.05～0.07%，Si：0.15～0.25%，Mn：1.20～1.40%，Al：0.015～0.030%，Ni：0.15～0.25%，Nb：0.015～0.025%，Ti：0.008～0.012%，V：0.02～0.04%，N：≤0.005%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。相应地，本发明专利技术还公开了该管线钢的制造方法。本发明专利技术所述的管线钢具有较高的强度、较高的韧性、较大的屈服强度和较好的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢材料及其制造方法，尤其涉及一种合金钢材料及其制造方法。
技术介绍
目前钢铁制造企业均希望利用尽量少的资源，且在不添加或少添加昂贵合金元素的条件下，通过优化工艺流程，生产出高性能的钢材。作为一种大规模且 经济耐用的石油、天然气的运输方式，管道运输铺设的需求量随着石油和天然气需求量的增加而增加。目前，以某种级别的管线钢成分为基础，通过热处理工艺方法可以获得更高级别的钢材产品，这不仅能降低生产能耗，还能获得更高强韧级别的管线钢。热处理工艺除了可以缩短工艺流程，节省能源之外，更主要的是可以使原先用TMCPCThermoMechanical Control Process,热机械控制工艺)的钢板性能得到充分的提高，此外还解决了微合金钢由于未再结晶轧制导致的各向异性和屈强比过高的缺点，从而为生产高钢级管线钢板创造了条件。公开号为JP2005060838，，公开日为2005年3月10日，名称为“低屈服比高强度高韧性和优异的应变时效性能的钢管及其制造方法”的日本专利文献公开了一种微观组织类型为铁素体+贝氏体(Ti和Mo细小析出物)的低屈强比高强高韧管线钢，其元素成分设计为0. 03-0. 10% 的 C，O. 01-0. 5% 的 Si,O. 5-2. 5% 的 Mn, ( O. 08% 的 Al,O. 05-0. 5% 的 Mo,O. 005-0. 04% 的 Ti，(Mo+Ti)/C 原子比=0. 5-3，可以选择添加 Cu、Ni、Cr、V、B 及 Ca 等元素。该技术方案采用感应加热的方式，成品钢板具有较好的抗应变时效特性。公开号为CN101906568A，公开日为2010年12月8日，名称为“一种高钢级大应变管线钢和钢管的制造方法”的中国专利文献公开了，按质量百分比C:0. 04 O. 08%, Mn: I. 50 I. 90%, Si:0. 15 O. 30%, P 彡 O. 010%, S 彡 O. 003%,Al: O. 005 O. 03%, Ca 0. 002-0. 005%, N 彡 O. 005%，余量为 Fe，且碳当量彡 O. 55%，冷裂纹敏感系数< O. 25 ;应变时效敏感系数< O. 40 ;强度为X70-X80 ;其工艺参数为加热温度为1200°C，再结晶温度为1000-1100°C，未再结晶温度为650-950°C，以15_50°C /s加速冷却，在线200-300°C温度回火。此外，公开号为CNlOl 165203A，公开日为2008年4月23日，名称为“超高强度高韧性X120管线钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种超高强度高韧性管线钢及其制造方法。该种超高强度高韧性管线钢各化学元素组成成分的重量百分比为碳0. 015 O. 060% ;锰I. 80 2. 50% ;硅彡 O. 60% ;钛O. 005 O. 03% ;铝彡 O. 06% ;钒(O. 15% ；硼:O. 0005 O. 0030% M ( O. 015% ;硫:(O. 003% ;铌:O. 043 O. 150% ;氮彡 O. 012% ；添加铜、镍、铬、钥中的两种或两种以上，其中，铜<0.80%、镍(1.20%、铬< 1.20%、钥彡I. 0% ;其余为铁和其他不可避免的杂质。上述专利文献所涉及的管线钢需要添加较多的合金元素，如贵重元素Cu、Cr、Mo、Ni或微合金元素Nb、V、Ti等，这些都会导致企业和工厂生产成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该管线钢需要在成分设计中添加较少的昂贵合金元素，同时还应当满足具有较高的强度、较高的韧性、较大的屈服强度和较好的力学性能的要求。为了达到上述专利技术目的，本专利技术提供了一种管线钢，其微观组织包括铁素体和回火贝氏体，且其化学元素质量百分含量为C :0· 05 O. 07%，Si :0. 15 O. 25%，Mn :1. 20 I. 40%,Al :0. 015 O. 030%, Ni :0. 15 O. 25%,Nb :0· 015 O. 025%，Ti :0. 008 O. 012%,V :O. 02 O. 04%，K O. 005%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。在成分设计方面，本专利技术所述的管线钢，不添加较多的昂贵合金元素，配合以后续的改良工艺以控制相变组织类型，即控制钢板的微观组织呈现铁素体+回火贝氏体，以使管线钢具有较高的强度、较高的硬度、良好的冷弯性能和优良的低温韧性。本专利技术所述的管线钢中的各化学元素的设计原理如下碳碳是确保钢板强度的关键元素。一般管线用钢的碳含量要小于O. 11%。虽然碳可通过固溶和析出强化来提高钢板强度，但是碳对钢的韧性、塑性和焊接性有明显的不利之处。对于韧性要求较高的管线用钢，通常碳含量要低于O. 08%。为了获得较高的低温冲击韧性并综合考虑其他各项因素，本专利技术所述的管线钢中碳含量为O. 05 O. 07%。硅将硅添加入钢中能够提高钢质纯净度和脱氧。硅在钢中起固溶强化的作用。但是，当硅含量过高，会在钢板加热时的氧化皮粘度较大，出炉后除鳞困难，从而导致轧后钢板表面产生严重的红色氧化皮现象，进而使得成品钢表面质量较差。同时，含硅量高的钢板也不利于成品钢的焊接性能。因而，综合考虑各方面因素对于钢中硅元素的影响，将本专利技术中的硅含量控制在O. 15 O. 25%范围之间。锰为了补偿碳含量的降低而导致的钢板强度的损失，可以提高钢中锰元素含量，但锰具有较高的偏析倾向，因此其含量不宜太高，综合上述因素，且为了使钢达到本技术方案所要实现的强度，需要将锰含量控制为I. 20 I. 40%。镍镍是稳定奥氏体的元素。在钢中添加镍元素，尤其是在调质钢中添加镍能够大幅度地提高钢的韧性，特别是低温韧性。但是镍属于贵重合金元素，添加大量的昂贵合金元素会增加生产成本。所以本专利技术中所添加的镍含量为O. 15 O. 25%。铌铌能显著提高钢的再结晶温度和细化晶粒。在热轧过程中，铌的碳化物应变诱导析出能阻碍形变奥氏体的回复和再结晶，经控轧和控冷后的形变奥氏体组织可以得到细小的相变产物。综合考虑铌元素与其他元素的协同作用，本专利技术采用范围在O. 015 O. 025%之间的低铌含量。钛钛是强碳化物形成元素，在钢中加入微量的Ti有利于固定钢中的N，形成的TiN能使钢坯加热时的奥氏体晶粒不过分长大，细化原始奥氏体的晶粒度。钛在钢中还可分别与碳和硫生成TiC、TiS、Ti4C2S2等含钛化合物，它们以夹杂物和第二相粒子的形式存在。钛的碳氮化物在焊接时的析出还可阻止热影响区内的晶粒长大，从而改善钢板的焊接性能。所以，本专利技术将钛含量控制在O. 008 O. 012%。钒钒是强碳化物形成元素，钢中加入少量的钒可以在轧后的冷却和回火阶段析出强化，其碳化物细小，能提高强度。本专利技术钒含量控制在O. 02 O. 04%，属微量范围。本专利技术主要强化机制是相变强化，微量的钒在回火过程中析出，能保证钢在回火过程中保持强度。铝铝是强脱氧元素，脱氧后多余的铝还可以和钢中的氮元素形成AlN析出物以提高钢板的强度，并且在后续的热处理加热工艺时，其还能细化钢的元素奥氏体晶粒度。为 了保证钢中的氧含量尽可能地低，本专利技术钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管线钢，其特征在于，其微观组织包括铁素体和回火贝氏体，且其化学元素质量百分含量为：C：0.05～0.07%，Si：0.15～0.25%，Mn：1.20～1.40%，Al：0.015～0.030%，Ni：0.15～0.25%，Nb：0.015～0.025%，Ti：0.008～0.012%，V：0.02～0.04%，N：≤0.005%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱文，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：