专利名称：一种具有高强韧性及高变形能力的管线钢的制造方法
技术领域：
本发明属于钢铁材料制造领域，涉及一种管线钢，具体地说是一种具有高强韧性及高变形能力的管线钢及其制备方法。
背景技术：
随着西气东输二线天然气输送管道的建设，我国在X80高强度管线钢管的开发和应用上取得了重大进展。目前，我国已经将西气东输三线铺设高钢级、高输送压力的试验段进行规划。这将会带动X90、X100等更高钢级管线钢制造技术的不断提高，并由此将会推动我国高钢级焊管的批量化生产及应用，使我国输送石油天然气管线钢的制造迎来新一轮的闻潮。同一管线所用管材，钢级每提高一个等级，可以减少用钢量约8 12%，管线建设总费用可节省3 5%。但高于X80管线钢的钢级，断裂韧性要求更高，韧性指标高于250J难度较大，强韧性矛盾比较突出。因此，在成分设计及控轧控冷工艺(TMCP)控制上必须有所突破，才能保证较高的强韧性配合。由于油气输送管道不断向永久冻土或地震区域延伸，管线钢在地震或地质灾害引起各种地层运动时应具有较高的大变形能力，即应具有低屈强比、高均匀变形伸长率等特点。高性能管线钢的组织类型通常为针状铁素体型、粒状贝氏体型或下贝氏体型，钢的强韧性优异，但变形能力较差。因此，变形性能、强度及韧性相互制约，较难达到平衡。此外，随着管线钢钢级的增加，强度指标要求增加，合金元素Mn、Cr、N1、Mo、Cu等均有所增加，更易出现焊接裂纹，导致焊接性能降低。本发明管线钢采用铁素体加马氏体/贝氏体双相组织类型，具有较高的变形能力。晶粒细化 可同时提高管线钢的强度和韧性，但传统TMCP细化晶粒效果有限，仅能达到10 ii m左右。形变诱导铁素体相变，是在Ae3-Ar3的温度区间内通过动态变形，从而诱导形成1-2 的细小铁素体晶粒。热变形条件(变形温度、变形速度及变形量)对铁素体晶粒大小及体积分数均有影响。
发明内容
为了得到性能优异的管线钢，本发明的目的是提供一种具有高强韧性及高变形能力的管线钢及其制备方法。该管线钢由于晶粒极其细小及适宜的软硬相比例，具有较大的均匀变形伸长率和较低的屈强比，因而具有比普通管线钢更高的变形能力。并能在不含N1、Mo等合金元素及较低的C含量的情况下获得较高的强韧性及优异的变形性能的平衡。该制备方法成本低廉，制备的管线钢具有优异的焊接性能。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种具有高强韧性及高变形能力的管线钢，其特征在于:该钢的组份及质量百分比为:C 0.01 0.06%、Si 0.05 0.55%、Mn 1.60 2.00%、P 彡 0.012%、S 彡 0.005%、Nb ( 0.11%、V^0.06%,Ti ( 0.025%,N ( 0.0080%,Cu ( 0.50%,Cr ( 0.50%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。进一步优化，该钢的组份及质量百分比为:C 0.02、.05%、Si 0.05、.30%、Mn 1.70 1.90%、P 彡 0.010%、S 彡 0.001%、Nb ( 0.08%、V 彡 0.03%、Ti ( 0.020%、N0.0Ol(H).0060%、Cu 0.10 0.30%、Cr 0.10 0.30%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。本发明中，钢中第一相为铁素体，第二相为马氏体/贝氏体；第一相体积百分数为3(T70%，第二相体积百分数为3(T70%。铁素体最大晶粒直径小于5 ii m。所述具有高强韧性及高变形能力管线钢的抗拉强度695990，屈强比TPpa2/K彡0.8，均匀变形伸长率彡5%，夏比冲击功彡300J。一种具有高强韧性及高变形能力的管线钢的制备方法，具体为:
1)经铁水预处理、冶炼、精炼、连铸制备各组份及质量百分比符合要求的板坯；其中，C 0.01 0.06%、Si 0.05 0.55%、Mn 1.60 2.00%、P 彡 0.012%、S 彡 0.005%、Nb ( 0.11%、V^0.06%,Ti ( 0.025%,N ( 0.0080%,Cu ( 0.50%,Cr ( 0.50%，余量为 Fe 和不可避免的杂质；
2)经热机械控制轧制及控制冷却过程(TMCP)制造钢板，工艺为:粗轧终了温度为100(Tll0(rC，粗轧厚度方向压下率为45 65%。精轧开始温度为82(T860°C，粗轧终了到精轧开始的冷却速度为1(T20°C /s，终轧温度为70(T720°C，精轧厚度方向压下率为65 85% ；热轧后以> 160C /s速度冷至10(T30(TC，得到本发明所述的具有高强韧性及高变形能力的管线钢。本发明利用形变诱导铁素体相变生成`超细晶铁素体加马氏体/贝氏体管线钢，由于采用双相组织类型，使钢具有较大的均匀伸长率和较低的屈强比，因而具有比普通管线钢更高的变形能力。同时由于铁素体晶粒尺寸小于5 ym，且马氏体/贝氏体岛尺寸均匀细小，钢的强度更高，低温韧性更优异。本发明在较低的碳和合金元素含量情况下，就能得到极高的强度及韧性，同时，变形性能并未降低。本发明中Ae3-Ar3的温度区间的变形条件及冷却条件满足一定要求，最终组织及性能能满足要求。与现有技术相比，本发明的优点在于:1、合金元素含量低，且不含有N1、Mo元素，成本低廉；2、变形性能及强韧性配合较好；3、制备方法成本低廉，制备的管线钢具有优异的焊接性能。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。实施例中管线钢的化学成分如表I所示，轧制工艺如表2所示，管线钢的铁素体体积百分数、晶粒直径及性能如表3所示。表I管线钢成分(质量分数，%)
权利要求
1.一种具有高强韧性及高变形能力的管线钢，其特征在于:该钢的组份及质量百分比为:C 0.01 0.06%,Si 0.05 0.55%,Mn 1.60 2.00%,P ≤ 0.012%,S ≤ 0.005%,Nb ≤ 0.11%、V≤0.06%,Ti ≤ 0.025%,N ≤ 0.0080%,Cu ≤0.50%,Cr ≤ 0.50%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有高强韧性及高变形能力的管线钢，其特征在于:该钢的组份及质量百分比为:C 0.02 0.05%、Si 0.05 0.30%、Mn 1.70 1.90%、P ≤ 0.010%、S ≤ 0.001%、Nb ≤ 0.08%、V ≤ 0.03%、Ti ≤ 0.020%、N 0.0010^0.0060%、Cu 0.10 0.30%、Cr0.10~.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的具有高强韧性及高变形能力的管线钢，其特征在于:钢中第一相为铁素体，第二相为马氏体和贝氏体；第一相体积百分数为30 70%，第二相体积百分数为30 70%。
4.根据权利要求3所述的具有高强韧性及高变形能力的管线钢，其特征在于:铁素体最大晶粒直径小于5 μ m。
5.根据权利要求1所述的具有高强韧性及高变形能力的管线钢，其特征在于:所述高强韧性及高变形能力的管线钢的抗拉强度695 STPm < 990，屈强比T p(l.2/7 m< 0.8，均匀变形伸长率≥5%，夏比冲击功≥300J。
6.一种权利要求1所述的具有高强韧性及高变形能力的管线钢的制造方法，其特征在于该方法包含以下步骤: 1)经铁水预处理、冶炼、精炼、连铸制备各组份及质量百分比符合要求的板坯；其中，C 0.01 0.06%、Si 0.05 0.55%、Mn 1.60 2.00%、P ≤ 0.012%、S ≤ 0.005%、Nb ≤ 0.11%、V^0.06%,Ti ≤ 0.025%,N ≤0.0080%,Cu ≤ 0.50%,Cr ≤ 0.50%，余量为 Fe 和不可避免的杂质； 2)经热机械控制轧制及控制冷却过程制造钢板，工艺为:粗轧终了温度为100(Tll0(rC，粗轧厚度方向压下率为45 65% ;精轧开始温度为82(T860°C，粗轧终了到精轧开始的冷却速度为1(T20°C /s，终轧温度为70(T720°C，精轧厚度方向压下率为65 85% ；热轧后以> 16°C /s速度冷至10(T300°C，得到具有高强韧性及高变形能力的管线钢。
全文摘要
本发明公开了一种具有高强韧性及高变形能力的管线钢及其制造方法。该钢的组份及质量百分比为C0.01~0.06%、Si0.05~0.55%、Mn1.60~2.00%、P≤0.012%、S≤0.005%、Nb≤0.11%、V≤0.06%、Ti≤0.025%、N≤0.0080%、Cu≤0.50%、Cr≤0.50%，余量为Fe和不可避免的杂质。制造方法为经铁水预处理、冶炼、精炼、连铸制备各组份及质量百分比符合要求的板坯；经热机械控制轧制及控制冷却过程制造钢板，得到管线钢。本发明晶粒极其细小及适宜的软硬相比例，在不含Ni、Mo等合金元素及较低的C含量的情况下，获得较高的强韧性及优异的变形性能。抗拉强度695≤Rm≤990，屈强比Rp0.2/Rm≤0.8，均匀变形伸长率≥5%，夏比冲击功≥300J。本发明成本低廉，得到的钢板具有优异的变形性能、强韧性及优异的焊接性能。
文档编号C22C38/58GK103160756SQ20131011589
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者尹雨群, 李强, 左秀荣 申请人:南京钢铁股份有限公司