专利名称：一种抗拉强度570MPa级弯管用钢板及其生产方法
技术领域：
本发明涉及微合金化钢制造领域，具体的指一种适应亍石油天然气管道工程X65级直缝 埋弧焊热煨弯管所需的具备高强度(横向Rm》570MPa)和高韧性(横向-2CTCAkv》170J)的热 轧钢板及其生产方法。
背景技术：
弯管是油气长输送管道的重要组成部分，其一方面可根据需要改变管道的方向，另一方 面起结构力学作用，可以缓冲管道所在地域的地层迁移、地震以及外界环境温度变化等附加 在直管上的拉、压应力和扭矩作用，因此，在管道敷设中需要使用大量弯管。
国内外以往常采用正火钢或调质钢管制造弯管。近年来，为解决高强度正火钢或调质钢 在焊接施工中的困难，保证管线钢管与弯管以及焊接金属的性能一致，国内外丌展了用控轧 钢板热煨弯管的研究。如中国专利公开号为CN101161847的专利文献记载了一种"高韧性热煨 弯管用钢及其热轧平板的生产方法"，其涉及X70、 X80级热煨弯管，加入了O. 15% 0. 45%Mo， 成本较高，加入了O. 15% 0. 30%Cu，热加工过程中易造成Cu污染。日本专利JP20021298公 开了一种高强度弯管及其生产方法，其涉及X80 X100级热煨弯管。而控轧钢生产X65级热煨 弯管鲜有报道。
抗拉强度570MPa级热煨弯管用热轧钢板使用性能要求具有良好的焊接性能，以有利于 现场焊接；良好的耐高温热加工性能和较高的淬透性，以便于加热弯曲，并确保淬火+回火后， 钢具有良好的强度与韧性匹配。而目前的将控轧钢板加热到800 1200°C，热煨制成型，然 后淬火+回火，其强度和韧性大幅降低；若采用与管线钢管相同的材质制做热煨弯管，热煨弯 管(特别是弯曲段)的强度和韧性又将达不到其性能要求
发明内容
为了解决直缝埋弧焊热煨弯管特别是弯曲段强度达不到X65级的水平及韧性波动问题， 本发明提供一种适应于石油天然气管道工程X65级直缝埋弧焊热煨弯管所需的横向抗拉强度 R, 》570Mpa、横向冲击功-20"^达170J及以上的热轧钢板及其生产方法。
实现解决上述问题的技术措施
一种抗拉强度570MPa级热煨弯管用钢，其化学成分及重量百分比为C: 0.04 0. 10, Si: 0. 10 0.30， Mn: 1.40 1.60， P:《0.018， S:《0.004， Ti: 0.005 0.030' Nb: 0.020 0.039' V: 0. 02 0. 06， Mo: 0. 080 0. 148， Ni: 0. 10 0. 25， Al: 0. 021 0. 060，其余为
Fe及不可避免的夹杂。
生产一种抗拉强度570MPa级热煨弯管用钢的方法，其步骤
1) 进行铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包炉处理、真空进行Si-Ca处理、资注成板坯；
2) 采用热连轧机控轧控冷将板坯加热至1205 1280°C;
3) 进行粗轧，粗轧结束温度控制在1020 1120°C;
4) 进行精轧，终轧温度控制在760 829";
5) 采用层流冷却，其冷却速度控制在15 3(TC/秒；
6) 进行巻取，巻取温度控制在573 65(TC;
7) 板巻开平横切成所需长度的钢板，横切时矫直机的平整量《0.6%。 本发明的抗拉强度570MPa级热煨弯管用热轧钢板中各合金成分的作用机理如下 本发明的碳(C)含量为0.04 0. 10%。低的碳含量可以保证钢具有高的韧性、塑性、
优良的焊接性能和抗HIC及抗SSC能力。低碳还可以减少偏析。但要保证良好的耐高温热加 工性能和较高的淬透性，碳含量不能太低。
本发明的锰(Mn)含量为1.40 1.60%。高Mn促进针状铁素体形核，高的Mn/C比可提 高屈服强度和冲击韧性，降低析出碳化物的尺寸，促进沉淀强化效应。锰还可提高钢的淬透 性，避免过热时的晶粒长大。本发明的铌(Nb)含量为O. 020 0.039%。微量的铌能显著细化晶粒，提高晶粒粗化温 度，另可提高钢的淬透性和回火稳定性。铌在控轧过程中，通过抑制再结晶和阻止晶粒长大， 可细化奥氏体晶粒尺寸，同时提高钢板再结晶温度，降低轧机负荷。在轧后冷却过程中，NbC 和NbN微小质点析出，可起沉淀强化的作用。铌与C、 N元素形成稳定性高且呈颗粒状均匀分布 的碳、氮化物，能有效地阻止奥氏体晶粒的长大，使材料能够在较宽的温度范围内进行热弯 曲加工，有利于弯管的成型。
本发明的钒(V)含量为0.02 0.06%。钒在轧后冷却过程中，VC和VN微小质点析出， 可起沉淀强化的作用。钒的碳、氮化物弥散分布，能有效地阻止奥氏体晶粒的长大，有利于 弯管的成型和热处理后强韧性的提高。
本发明的钼(Mo)含量为0.080 0. 145%。钼降低Y —a转变温度，抑制多边形铁素体 和珠光体形核，促进高密度位错亚结构的针状铁素体的形成；在钢板轧后控冷以及钢管加热 弯曲淬火过程中可避免形成马氏体，而形成微细结构的贝氏体和针状铁素体，从而保证良好 的强韧性。
本发明的镍(Ni)含量为O. 10 0.25%，提高控轧钢的韧性，另还可补偿钢管加热弯曲 淬火过程中对钢韧性的损失。
本发明的磷(P)含量《0.018%、硫(S)含量《0.004%。为了保证钢板的韧性，需要 钢种具有较高的纯净度和均质度。而P、 S均是影响性能的有害元素，P高易导致偏析，从而 影响钢板组织均匀性；S常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性，特别 是横向韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性和增大氢诱导裂纹敏感性。
本发明的硅(Si)含量为O. 10 0.30%。起固溶强化和提高钢抗张强度的作用。过高会 形成珠光体，对韧性不利。
本发明的钛(Ti)含量为0.010 0.020%。加入一定的Ti，可细化晶粒，提高钢的屈服 强度和韧性，还可以在高温下与N结合，形成TiN质点，有利于焊接时热影响区的晶粒控制，改善焊接热影响区的韧性。
本发明的铝(A1)含量为0.021 0.060%，起到脱氧作用，减少钢中氧含量；形成A1N，
细化晶粒。
本发明的碳当量(CE=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (N i +Cu) /15)为0.32 0. 40%。适当的碳当量 对热煨弯管钢至关重要，低的碳当量可以保证钢具有良好的焊接性能，有利于现场悍接，适 当增加碳当量可提高钢的淬透性，确保钢在淬火时具有较大的临界直径，在二次加热后，钢 从奥氏体状态快速冷却得到针状铁素体组织，从而保证弯管用钢的强度。
试验表明，本发明钢的钢板横向Rt。.^510MPa, R》570MPa， -20°CAK》170J， -10。CDWTT SA》85%，可以满足石油天然气管道工程X65级直缝埋弧焊热煨弯管用高强度高韧性热轧钢 板的需求。
具体实施例方式
首先，采用铁水深脱硫技术，使铁水中的S《0.005X，在转炉上进行顶底复合吹炼，出 钢时进行微合金化，钢水在炉后进行钢包炉处理、真空(Si-Ca)处理，并进行相关成分微调， 然后，将钢水浇注成200 250,X950 2150mm断面的板坯，将该板坯在热连轧机上采用控 轧控冷工艺，轧制成热轧钢巻，最后板巻开平横切成所需长度的钢板。其实施例化学成分及 重量百分比、制造工艺条件、检测结果分别见下列表l、表2及表3。表1本发明钢化学成分及重量百分比含量列表
实 施 例CMnSiTiNbVNiAlMoPS
10. 0411. 400. 100. 0050. 0200. 0200. 150. 0600. 0800. 0060. 0010
20. 0781. 500. 230. 0200. 0260.0350. 100. 0290. 1480.0150.0030
30.0961. 600. 300. 0300. 0300. 060. 250. 0410. 1200. 0120. 0015
40. 101. 550. 180. 0150. 0390. 0450. 200. 0560. 1340. 0170.0020
其余为Fe及不可避免的夹杂。
表2本发明钢的工艺制度
实 施 例板坯加热温度 rc)初轧结束温度 (°C)精轧终轧温度 (°c)冷却速度 。c/秒巻取温度 (°C)矫直平整量 《0. 60%
112051020760155730. 60
212251090775206000. 50
312501100799256300.40
412801120829306500. 30
表2的工艺制度是在进行了铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包炉处理、真空进行Si-Ca
处理、浇注成板坯后而进行的。
表3为本发明钢经横向力学性能实验后的结果
钢板厚度/mm11.0013.0015.90
横向 力学 性能Rw.5/MPa热轧钢板515535580
热煨弯管用直缝管520530550
热煨弯管外弧480500530
热煨弯管内弧455480495
R /MPa热轧钢板600630660
热煨弯管用直缝管600620640
热煨弯管外弧590600620
热煨弯管内弧580610630
-20°CAKV/J热轧钢板350293260
热煨弯管用直缝管318280267
热煨弯管外弧246235217
热煨弯管内弧278255246
-l(TCDWTT SA/%热轧钢板横向10010097
热煨弯管用直缝管10010095
权利要求
1、一种抗拉强度570MPa级热煨弯管用钢，其化学成分及重量百分比为C0.04～0.10，Si0.10～0.30，Mn1.40～1.60，P≤0.018，S≤0.004，Ti0.005～0.030，Nb0.020～0.039，V0.02～0.06，Mo0.080～0.148，Ni0.10～0.25，Al0.021～0.060，其余为Fe及不可避免的夹杂。
2、 一种生产权利要求1所述的一种抗拉强度570MPa级热煨弯管用钢的方法其步骤1) 进行铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包炉处理、真空进行Si-Ca处理、浇注成 板坯；2) 采用热连轧机控轧控冷将板坯加热至1205 1280°C;3) 进行粗轧，粗轧结束温度控制在1020 112(TC;4) 进行精轧，终轧温度控制在760 829'C;5) 采用层流冷却，其冷却速度控制在15 3(TC/秒；6) 进行巻取，巻取温度控制在573 650'C;7) 板巻开平横切成所需长度的钢板，横切时矫直机的平整量《0.6%。
全文摘要
本发明涉及一种适应于石油天然气管道工程X65级直缝埋弧焊热煨弯管所需的抗拉强度≥570MPa和韧性-20℃A<sub>KV</sub>≥170J的热轧钢板及生产方法。其解决现存在的直缝埋弧焊热煨弯管特别是弯曲段强度达不到X65级的水平及韧性波动的问题。措施本发明钢的化学成分及重量百分比为C0.04～0.10，Si0.10～0.30，Mn1.40～1.60，P≤0.018，S≤0.004，Ti0.005～0.030，Nb0.020～0.039，V0.02～0.06，Mo0.080～0.148，Ni0.10～0.25，Al0.021～0.060，其余为Fe及不可避免的夹杂；方法冶炼并铸坯、采用热控轧控冷粗轧结束温度为1020～1120℃；精轧且终轧温度为760～829℃；采用层流冷却；卷取温度为573～650℃；横切且矫直机的平整量≤0.6％。
文档编号C21C5/30GK101565796SQ200910062438
公开日2009年10月28日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者习天辉, 刘昌明, 孔君华, 徐进桥, 董中波, 董汉雄, 琳 郑, 斌 郭 申请人:武汉钢铁(集团)公司