专利名称：一种高强度经济型x70管线钢热轧平板及其生产方法
技术领域：
本发明属于低碳微合金钢技术领域，尤其涉及用于制造高压、大口径石油天然气 输送管道用的高强度经济型X70管线钢热轧平板及其生产方法。
背景技术：
管线运输是长距离输送石油、天然气最经济、最方便、最主要的运输方式。为了降 低长距离输送石油和天然气管线的建设投资和运营成本，提高输送效率，长距离油气输送 管道向大管径、高压力方向发展；另外，石油、天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的地 区，介质复杂，这就要求管线钢具有高强度、高韧性、耐腐蚀等一系列优良的综合性能。X70 是本世纪输气主管线的主导钢材，具有优异的抗延性断裂性能。X70这些性能的提高主要取 决于钢中碳、磷、硫等杂质的含量、钢中合金元素的含量以及冶炼、轧制等生产过程工艺参 数的控制。目前，国内外生产X70管线钢的典型化学成分通常采用C-Mn-Mo-Nb系列，Mo的 主要作用是扩大、相区，推迟Υ-α的转变温度，促进针状铁素体的形成；V的作用是析出 强化。但钼、钒属于贵重金属，其价格昂贵，所以采用该种合金化法生产的管线钢成本高，而 且耗费大量的贵重金属资源。授权号为CN1746326，名称为“具有高止裂韧性的针状铁素体型Χ70管线钢及其制 造方法”的中国专利和公开号为JP57-126959A，名称为“高强度高韧性具有优良止裂性能的 管线钢”的日本专利，虽然其产品都能达到较高强度，但是，它们都添加了贵重金属Mo或V， 所以生产成本高。公开号为JP11-080833，名称为“具有优良抗HIC性能的高强度管线管用钢板产 品”的日本专利，适用于生产Χ60-Χ80管线钢，其产品不仅具有较高的强度，而且还具有优 良的抗HIC性能，但是该技术对P，S等杂质元素含量要求严格，所以对炼钢要求也就严格， 增加了炼钢成本。其次，在碳当量Ceq上要求必须大于等于0. 32，为满足这样的碳当量，只 能增加Mn等合金元素的含量，这样又增加了制造成本，而且碳当量的增加必然导致其焊接 性能的下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术添加贵重金属Mo、V或对杂质元素含量要求严格 等原因而导致生产成本高的问题，提供一种制造成本低、综合性能良好的经济型Χ70管线 钢平板及其生产方法。本发明是这样实现的，该高强度经济型Χ70管线钢热轧平板的化学成分重量百 分比为C 0. 02% 0. 08%，Si 0. 10% 0. 35%，Mn 1. 40 % 1. 70 %，P 彡 0. 020 %， S^O. 005%,Nb 0. 04% 0. 07%，Ti 0. 008% 0. 030%，Als 0. 02% 0. 045%，余量为 铁和不可避免的杂质。本发明高强度经济型X70管线钢热轧平板按重量百分比计还可含有Ni、Cr、Cu中 的一种或一种以上元素，其中Ni < 0. 20%，Cr < 0. 20%，Cu < 0. 20%。
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本发明钢种化学成分中各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，X70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，是管线钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且 最经济的强化元素。还可降低Y-α相变温度，进而细化铁素体晶粒。Mn还可提高韧性、降 低韧脆转变温度。由于Mn抑制珠光体的形成，同时促进针状铁素体形成，因而要获得Χ70 钢级，Mn含量应在1. 40% 1. 70%可以有效控制针状铁素体量。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. 07% Nb钢，配合合理的轧制工艺，可以获得均勻的以针 状铁素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+ α双相区难以析出的NbC。硫、磷是钢中不可避免的杂质元素，及Ca处理对硫化物进行夹杂物形态控制，希 望越低越好。通过低硫(小于50ppm)可使管线钢具有高的冲击韧性。铜、镍可通过固溶强化作用提高钢的强度，同时Cu还可改善钢的耐蚀性，M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。铬能够有效提高淬透性，抑制多边形铁素体和珠光体的产生，促进在中温和低温 区内形成晶内有大量位错分布的针状铁素体。本发明高强度经济型X70管线钢热轧平板的生产方法包括预处理后的铁水经 过冶炼、炉外精炼、连铸形成连铸坯；热轧板坯加热温度为1160 1280°C ；进行控制轧制， 粗轧温度为1010 1150°C，精轧温度为830 950°C，通过两阶段轧制使奥氏体晶粒细化 并有一定程度的预变形以降低相变后的晶粒尺寸；轧后进行控制冷却，终冷温度为300 600°C，控制冷却速度15 30°C /S，随后空冷到室温。上述成分的钢种采用该工艺可获得以针状铁素体为主的复相组织。本发明设计的钢种合金加入量低，在Mn低于1.7%时01、附、0的加入量比较低， 也不必添加Mo和V，大大降低了合金成本，而且碳当量较低，有利于提高钢的焊接性能；本 发明生产工艺中粗轧、精轧和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 了轧机和矫直机的作业率，降低了生产难度，对保护设备有利；采用本发明可获得以针状铁 素体为主的复合组织，所以具有良好的低温韧性。与现有技术相比，本发明在不额外增加生 产工序的同时，通过减少成分中贵重合金元素含量，依靠优化现有生产工艺来大幅降低生 产成本，使生产成本减少15% 25% ；
附图为本发明高强度经济型X70管线钢热轧平板试样的透射电镜组织照片。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步的描述。本发明实施例的化学成分见表1，本发明实施例在中厚板生产线的制备工艺见表 2，其性能检验结果见表3。表1本发明X70管线钢热轧平板实施例的化学成分(wt % ) 表2本发明X70管线钢热轧平板实施例的制备工艺 表3本发明X70管线钢热轧平板实施例的性能 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10X10X55mm ；横向冷弯d = 2a, 180°，完好。通过实施例可以看出，与以往的技术相比，本发明X70管线钢成分简单，尤其当碳 当量较低时，也得到了 X70钢级的强度。用本发明生产的X70管线钢不但具有优良的力学 性能，同时还具有优良的成型性和焊接性能，适用于制造大口径X70管线钢管。
权利要求
一种高强度经济型X70管线钢热轧平板，其特征在于钢的化学成分重量百分比为C 0.02％～0.08％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb 0.04％～0.07％，Ti 0.008％～0.030％，Als 0.02％～0.045％，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的管线钢热轧平板，其特征在于按重量百分比计还含有M、Cr、 Cu中的一种或一种以上元素，其中Ni ^ 0. 20%, Cr ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 20%。
3.—种权利要求1或2所述高强度经济型X70管线钢热轧平板的生产方法，包括 冶炼、连铸和热轧，其特征在于热轧板坯加热温度为1160 1280°C ；粗轧温度为1010 1150°C，精轧温度为830 950°C，轧后进行控制冷却，终冷温度为300 600°C，控制冷却 速度15 30°C /S，随后空冷到室温。
全文摘要
本发明提供一种高强度经济型X70管线钢热轧平板及其生产方法，其化学成分C 0.02％～0.08％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb 0.04％～0.07％，Ti 0.008％～0.030％，Als0.02％～0.045％，余量为铁和不可避免的杂质。其生产方法包括冶炼、连铸和热轧，其特征在于热轧板坯加热温度为1160～1280℃；粗轧温度为1010～1150℃，精轧温度为830～950℃，轧后进行控制冷却，终冷温度为300～600℃，控制冷却速度15～30℃/S，随后空冷到室温。本发明钢种合金含量低，不添加Mo和V，不仅生产成本低，而且具有优良的力学性能、成型性和焊接性能，适用于制造大口径X70管线钢管。
文档编号C21D8/02GK101906575SQ20091001196
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者任毅, 刘文月, 张帅, 张禄林, 徐向阳, 李云, 王爽, 陈军平, 隋轶, 黄松 申请人:鞍钢股份有限公司