专利名称：韧性优良的x70级抗大变形管线钢板及其制备方法
技术领域：
本发明属于低碳微合金钢技术领域，特别是涉及了一种韧性优良的X70级抗大变形管线钢板及其制备方法，适用于地震带、冻土层、山体滑坡区和海洋等恶劣环境的石油、 天然气输送管道工程建设。
背景技术：
由于石油、天然气资源大多集中在荒漠、地震带、冻土层、山体滑坡区、海洋等环境比较恶劣的边远地区，因此在地震多发及永久冻土层地质输送石油天然气，地面位移诱发大应变，需要抗压曲的高加工成形管线。管道的设计不仅需要进行应力设计，还应充分考虑到应变能力的设计，这类管线钢壁厚较大，对强度、低温韧性、焊接性能、抗变形能力均有较高要求，其生产技术难度很大，但产品附加值也很高，因此抗大变形管线钢是未来管线钢的发展趋势之一。相比一般性能要求的管线钢而言，抗大变形管线钢主要的性能特点就是，其一，拉伸曲线必须是连续屈服的圆屋顶形状。其二，要有较大的加工硬化指数和均勻延伸率。其三，具有优良的低温冲击韧性和落锤性能。管线钢的应力-应变曲线形状、加工硬化指数及低温韧性水平取决于其显微组织状态。一是软相和硬相在显微基体中各自所占比例；二是经过控轧控冷后细化的各相晶粒尺寸和形态。检索本发明专利之前公布的相关文献和专利技术，如中国专利CN101456034B号授权公告“一种生产X80级抗大变形管线钢中厚板的方法”，该合金配方采用C 0. 02 0. 05%, Ni 0. 2 0. 4%、Nb :0. 05 0. 1%、Cr :0. 2 0. 5%，其特点是低碳、添加大量贵重合金元素，该合金配比对组织转变和性能提高有益，但价格昂贵，生产成本较高；又如中国专利CN101962733A公布了 “一种低成本、高强韧X80抗大变形管线钢及生产方法”，该合金配方采用C :0. 02 0. 08%, Mo 0. 10 0. 30%，钢坯均热温度为1200 1250°C，组织中铁素体的含量为20 40%，较高的加热温度和组织中铁素体含量偏低对低温韧性不禾lj，_20°C夏比冲击韧性偏低仅250J左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种韧性优良的X70级抗大变形管线钢板及其制备方法， 克服现有技术添加大量贵重合金Mo、Ni、Nb等导致的生产成本较高，以及低温冲击韧性偏低等问题。本发明提供的韧性优良的X70级抗大变形管线钢板的化学成分为C :0. 03 0. 08%,Si 0. 10 0. 45%,Mn :1. 40 1. 69%,P 彡 0. 015%,S 彡 0. 005%,Alt :0. 01 0. 06%,Nb 0. 01 0. 05%,Ti 0. 004 0. 014%,N < 0. 008%,H < 0. 0002%;在上述的钢成分中还可含有 Mo 0. 00 ~ 0. 30%,Ni :0. 00 ~ 0. 30%,Cr :0. 00 ~ 0. 30%,Cu :0. 00
0. 30%中的1 4种，余量为Fe和不可避免杂质元素，均为重量百分数；本发明提供的韧性优良的X70级抗大变形管线钢板的制备方法，包括转炉冶炼、
3炉外精炼、连铸、加热、控制轧制、加速冷却等工序，其特征在于(1)连铸坯拉速为0. 80 0. 90m/min,连铸坯厚度为250 300mm ；(2)钢坯加热温度为1140 1190°C，加热时间4 5小时；(3)钢坯分三阶段进行控轧，第一阶段控轧开始温度980 1000°C，结束温度 960 980°C;然后进行第一次待温；第二阶段控轧开始温度870 890°C，结束温度820 8400C ；然后进行第二次待温，待温厚度控制在成品厚度的1. 2 1. 5倍；第三阶段控轧开始温度750 770°C，结束温度720 740°C，轧后以2. 0 2. 5m/s的速度快速进入水冷区域；(4)入水温度控制在690 720°C，分两阶段进行控冷，第一阶段冷却速率为4 IO0C /s，终冷温度为600 630°C;随后进行第二阶段冷却，冷却速率为20 30°C /s，终冷温度为400 500°C。通过先弱后强的两阶段冷却方式控制金相组织组成物及百分比。本发明采用该化学配比和制备方法的依据是C是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化对提高钢的强度有明显作用， 通过控制碳含量在0. 03 0. 08%范围内，在保证低温韧性和焊接性的前提下，提高材料的抗拉强度，降低产品的屈强比。Mn能够通过固溶强化、相变强化来有效的提高钢材的强韧性，所以锰的含量控制在1.40 1.69%范围内，在保证有效控制锰元素偏析的前提下，提高材料的抗拉强度，降低材料的屈强比，提高抗应变能力。采用250 300mm厚板坯连铸，通过优化铸机拉速0. 80 0. 90m/min，有利于降低厚板坯中心偏析程度，改善铸坯心部质量，提高铸坯成分和组织均勻性，改善钢板的韧性水平；低温加热制度在保证Nb合金充分固溶的前提下，可有效抑制原始奥氏体晶粒的长大， 对改善钢板低温冲击韧性有利。通过三阶段控制轧制，一方面充分细化原始奥氏体晶粒，另一方面精确控制终轧温度在720V以上，并快速进入水冷区域，为后续的相变做好准备。车L 后进行两阶段控制冷却，第一阶段通过4 10°C /s的弱水冷，为先共析铁素体的析出提供充分时间，并抑制先共析铁素体的长大，获得50 70%比例的细晶先共析铁素体，对改善钢板的屈强比和低温冲击韧性有利。第二阶段通过20 30°C /s的强水冷，获得贝氏体、马氏体等硬相组织，获得圆屋顶型拉伸曲线、较低的屈强比和较高的均勻延伸率UEL。本发明的韧性优良X70级抗大变形管线钢板及其制备方法具有如下优点1)本发明提供了优化的X70级抗大变形管线钢板化学成分配方，通过控制连铸、 加热、轧制和冷却等工序得到理想的组织形态和力学性能。2)该钢由细晶铁素体构成的第一相，和包含碳化物、珠光体、贝氏体、马氏体中的一种或多种组分的第二相。第一相所占比例为50 70%。3)所述的X70级抗大变形管线钢板横向-20°C夏比冲击韧性达到300J以上，落锤 (DffTT)剪切面积达到85%以上。钢板纵向拉伸性能达到屈服强度450 530MPa，抗拉强度 570 700MPa,屈强比彡 0. 80，均勻延伸率 UEL ^ 10%, Rtl. 5/RtO. 5 彡 1. 10，Rt2. 0/ Rtl. 0^1. 06，Rt5. 0/Rtl. 0^1. 10。产品具有优良的韧性和良好的变形能力。
图1为本发明光学电镜组织图。图2为本发明扫描电镜组织图。
图3为本发明拉伸曲线形状。
具体实施例方式根据本发明一种韧性优良的X70级抗大变形管线钢板及其制备方法，在100吨转炉上冶炼，在4300mm生产线上进行控轧控冷生产。下面通过实施例对本发明作进一步的描述。实施例中钢板化学成分见表1，实施例工艺制度见下面描述，实施例力学性能见表2 实施例化学成分表1.本发明韧性优良X70级抗大变形管线钢板的化学成分)
权利要求
1.一种韧性优良的X70级抗大变形管线钢板，其特征在于钢板的化学成分为C: 0. 03 0. 08%，Si :0. 10 0. 45%，Mn :1. 40 1. 69%，P ≤0. 015%，S ≤0. 005%,Alt 0. 01 0. 06%, Nb 0. 01 0. 05%, Ti :0. 004 0. 014%, N ≤0. 008%, H ≤0. 0002% ；在上述化学成分中还含有Mo 0. 00 0. 30%,Ni :0. 00 0. 30%,Cr :0. 00 0.30%， Cu 0. 00 0.30%中的1 4种；余量为!^e和不可避免杂质元素，均为重量百分数。所述钢板由细晶铁素体构成的第一相，和包含碳化物、珠光体、贝氏体、马氏体中的一种或多种组分的第二相；第一相所占比例为50 70% ；所述的X70级抗大变形管线钢板横向-20°C夏比冲击韧性达到300J以上，落锤 (DffTT)剪切面积达到85%以上；钢板纵向拉伸性能达到屈服强度450 530MPa，抗拉强度 570 700MPa,屈强比≥0. 80，均勻延伸率 UEL ≥10%, Rtl. 5/RtO. 5 ≥1. 10，Rt2. 0/ Rtl. 0 ≥1. 06，Rt5. 0/Rtl. 0 彡 1. 10。
2.—种权利要求1所述的韧性优良的X70级抗大变形管线钢板制备方法，包括转炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、板坯再加热、控制轧制、加速冷却工序，其特征在于在工艺中控制如下技术参数(1)连铸坯拉速为0.80 0. 90m/min，连铸坯厚度为250 300mm ；(2)钢坯加热温度为1140 1190°C，加热时间4 5小时；(3)钢坯分三阶段进行控轧，第一阶段控轧开始温度980 1000°C，结束温度960 980°C;然后进行第一次待温；第二阶段控轧开始温度870 890°C，结束温度820 840°C; 然后进行第二次待温，待温厚度控制在成品厚度的1. 2 1. 5倍；第三阶段控轧开始温度 750 770°C，结束温度720 740°C，轧后以2. 0 2. 5m/s的速度进入水冷区域；(4)入水温度控制在690 720V，分两阶段进行控冷，第一阶段冷却速率为4 10°C/ s，终冷温度为600 630°C ；随后进行第二阶段冷却，冷却速率为20 30°C /s，终冷温度为 400 500"C。
全文摘要
一种韧性优良的X70级抗大变形管线钢板及其制备方法，属于低碳微合金钢技术领域。钢板化学成分为C0.03～0.08％，Si0.10～0.45％，Mn1.40～1.69％，P≤0.015％，S≤0.005％，Alt0.01～0.06％，Nb0.01～0.05％，Ti0.004～0.014％，N≤0.008％，H≤0.0002％；在上述的钢成分中还可含有Mo0.00～0.30％，Ni0.00～0.30％，Cr0.00～0.30％，Cu0.00～0.30％中的1～4种，余量为Fe和不可避免杂质元素，均为重量百分数；相应的制备方法包括转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、控制轧制、加速冷却等工序。优点在于，韧性优良，可抗大变形，广泛应用于永冻层引起的地面液化沉降、地震区地面滑坡变形和深海铺设管线等易发生大塑性变形的管道工程。
文档编号C21D8/02GK102534377SQ20121005019
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者丁文华, 姜中行, 张国栋, 李家鼎, 李少坡, 李永东, 李群, 查春和, 白学军, 许晓东, 顾章飞 申请人:首钢总公司