本发明属于低合金钢生产工艺领域，具体涉及一种中碳低成本L245-L320级别管线钢及其制造方法。
背景技术：
L245-L320级别管线钢在我们国内应用较大，并以每年10%的速度增长，这类管线钢通常采用“低碳加微合金化”的方法生产，大量合金元素的添加不可避免的造成成本居高不下，在严峻的市场形势下没有明显的竞争优势，急需要发明一种新的生产工艺。本方案提出以中碳成分，结合轧制工艺及水冷工艺的对应性的调整进行生产，不仅能满足钢板的性能等要求，还能实现生产成本的合理控制，提高产品的竞争力。
技术实现要素：
本专利针对传统中厚板轧机生产L245-L320级别管线钢生产成本高的问题，本发明提供了一种中碳低成本L245-L320级别管线钢及其制造方法，本发明减少了V（钒）、Ti（钛）、Nb（铌）的用量，有效降低了合金成本。本发明的技术方案如下：
一种中碳低成本L245-L320级别管线钢，其化学成分按质量百分比计的组成如下：
C：0.14-0.18%，Si：0.1-0.3%，Mn：0.5-0.7%，S≤0.005%，P≤0.015%，Al：0.02-0.06%，其余为铁及不可避免的杂质。
本方案L245-L320级别管线钢成分设计中主要元素的作用：
碳：根据碳含量对强度的影响，当碳含量在0.14-0.18%范围时抗拉强度在450Mpa以上，综合考虑L245-L360（X52）级别管线钢性能要求，选取C控制区间为0.14-0.18％。
硅：硅可以提高钢的淬透性，有利于提高钢的强度和韧性。设计硅含量为0.1-0.3%。
锰： C含量一定的条件下，珠光体组织也会随着Mn含量的增加而增加。根据Mn/C比对管线钢中韧脆转变温度的影响，为了控制钢中珠光体比例，降低碳当量、提高钢板焊接性能要尽量降低Mn含量，同时保证钢板韧脆转变温度在适当范围内，故将Mn含量控制在0.5-0.7%。
磷、硫：硫易与锰结合生成MnS夹杂物。硫化物夹杂对钢板冷弯性能影响很大,尺寸较大且集中分布的夹杂物可作为裂纹源,直接引起冷弯开裂,条状硫化物是产生氢致裂纹的必要条件。
磷在管线钢中是一种易偏析元素，在偏析区其淬硬性约为碳的二倍。而且低温环境用的管线钢，当磷含量大于0.015%时，磷的偏析也会急剧增加。所以管线钢生产应严格控制钢中的磷、硫含量，设计含量为硫≤0.005%，磷≤0.015%。
本方案采用剔除合金元素的添加，同时降Mn增C。以中碳低硫、磷成分设计代替传统低碳微合金化成分，在保障性能的同时可有效降低成本。
中碳低成本L245-L320级别管线钢的工艺路线：KR→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→LF→VD/RH→连铸→铸坯堆垛缓冷48小时→铸坯加热→除鳞→粗轧→精轧→ACC→矫直→冷却→探伤→标志、入库。其中：
（1）铸坯加热：确定钢坯加热温度1180-1280℃，加热速度1cm/9-10min，在炉时间2.5-3h。在保证加热质量的同时，确保铸坯在炉保温时间能够保证铸坯中心由于正偏析而富集的碳进行有效扩散，从而一方面减少了钢板中存在的中心线偏析，另一方面减少了宽度超过25μm的珠光体带状组织的出现几率，从而避免珠光体带中微裂纹的出现。
（2）轧制：包括粗轧和精轧，粗轧开轧温度1130-1180℃，粗轧道次压下率≥12％，在粗轧阶段充分利用高温和轧机能力充分细化奥氏体晶粒，利用合理的纵横轧方式破碎带状组织和夹杂物，坯料的压缩率控制在65-70%；精轧开轧温度880℃±10℃，终轧温度达到奥氏体开始向铁素体转变的温度。
（3）ACC冷却工艺：轧后开冷温度800-830℃，设置冷却速度10-15℃/s，加速冷却可提高相变驱动力、使铁素体细化，的同时珠光体也得到细化，珠光体片层间距减小，消除带状组织。终冷温度应控制在650-700℃，达到促进铁素体的细化、抑制珠光体和碳化物的出现、消除带状组织的目的。
本方案在工艺上采用控制轧制控制冷却的方式细化微观组织，提高产品性能。
本专利与现有技术相比较，具有下列显著的优点和效果：
（1）主要通过合理中碳成分控制，保证强度，通过控制轧制、控轧冷却实现钢板性能，在非微合金化的情况下保证钢板延伸率、低温冲击、落锤、冷弯等性能合格。
（2）由于提高了碳元素的含量，减少了V、Ti、Nb的用量，有效降低了合金成本。
（3）通过二阶段控制轧制和轧后冷却，得到细化的铁素体+珠光体组织结构，较之非控轧控冷工艺，提高了产品组织细化程度和均匀性。
（4）本发明可满足多级别(L245-L320)管线钢的制备，生产灵活度高。
附图说明
图1为本发明实施例1制造的钢板金相结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1 一种中碳低成本L245-L320级别管线钢及其制造方法
其化学成分按质量百分比计的组成如下：
C：0.16％，Si：0.19％，Mn：0.6％，P：0.013％，S：0.002％，Al：0.025%，其余为铁及不可避免的杂质。
制造工艺：KR→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→LF→VD/RH→连铸→铸坯堆垛缓冷48小时→铸坯加热→除鳞→粗轧→精轧→ACC→矫直→冷却→探伤→标志、入库。其中，
（1）加热：上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，连铸坯加热至1220℃，加热速度1cm/9-10min，在炉时间3h。
（2）轧制：采用成型、展宽、延伸三阶段轧制，粗轧机轧制开轧温度为1150℃，粗轧道次压下率≥12％，完成成型、展宽和第一阶段延伸轧制；精轧机开轧温度890℃，终轧温度850℃。
（3）ACC冷却：在钢板轧后控制冷却，开冷温度为830℃，冷却速13℃/s，冷却后钢板表面温度为680℃。
试验生产钢板的微观组织金相图如图1所示，由金相图可是所示钢板组织成分主要为铁素体+珠光体。表层铁素体晶粒比中心部细化，由于采用ACC水冷及大压下量轧制组织较为均匀细化，表层晶粒度达到10级，组织主要为多边形铁素体和珠光体。中心晶粒度为9级，铁素体呈准多边形趋势。没有发现夹杂物、中心偏析、裂纹和魏氏体组织缺陷。
本实施例获得的管线钢屈服强度323Mpa，抗拉强度470Mpa，伸长率45%。试制钢板的-20℃冲击值在89-125J，平均106J均达到要求，冲击断口纤维状面积平均90%，满足平均值≥85%的要求。以上数据表明试验轧制的钢板可满足L245-L320级别管线性能。化学成分、力学性能满足国家标准。
实施例2 一种中碳低成本L245-L320级别管线钢及其制造方法
其化学成分按质量百分比计的组成如下：
C：0.15％，Si：0.15％，Mn：0.55％，P：0.011％，S：0.003％，Al：0.03%，其余为铁及不可避免的杂质。
制造工艺：KR→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→LF→VD/RH→连铸→铸坯堆垛缓冷48小时→铸坯加热→除鳞→粗轧→精轧→ACC→矫直→冷却→探伤→标志、入库。其中，
（1）加热：上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，连铸坯加热至1190℃，加热速度1cm/9-10min，在炉时间2.5h。
（2）轧制：采用成型、展宽、延伸三阶段轧制，粗轧机轧制开轧温度为1160℃，粗轧道次压下率≥12％，完成成型、展宽和第一阶段延伸轧制；精轧机开轧温度880℃，终轧温度850℃。
（3）ACC冷却：在钢板轧后控制冷却，开冷温度为810℃，冷却速14℃/s，冷却后钢板表面温度为660℃。
本实施例获得的管线钢屈服强度321Mpa，抗拉强度465Mpa，伸长率43%。试制钢板的-20℃冲击值在89-125J，平均106J均达到要求，冲击断口纤维状面积平均90%，满足平均值≥85%的要求。以上数据表明试验轧制的钢板可满足L245-L320级别管线性能。化学成分、力学性能满足国家标准。
实施例3 一种中碳低成本L245-L320级别管线钢及其制造方法
其化学成分按质量百分比计的组成如下：
C：0.17％，Si：0.14％，Mn：0.5％，P：0.01％，S：0.0025％，Al：0.036%，其余为铁及不可避免的杂质。
制造工艺：KR→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→LF→VD/RH→连铸→铸坯堆垛缓冷48小时→铸坯加热→除鳞→粗轧→精轧→ACC→矫直→冷却→探伤→标志、入库。其中，
（1）加热：上述配制好的原料在120吨转炉上冶炼，连铸坯加热至1200℃，加热速度1cm/9-10min，在炉时间3h。
（2）轧制：采用成型、展宽、延伸三阶段轧制，粗轧机轧制开轧温度为1140℃，粗轧道次压下率≥12％，完成成型、展宽和第一阶段延伸轧制；精轧机开轧温度885℃，终轧温度850℃。
（3）ACC冷却：在钢板轧后控制冷却，开冷温度为810℃，冷却速14℃/s，冷却后钢板表面温度为670℃。
本实施例获得的管线钢屈服强度320Mpa，抗拉强度467Mpa，伸长率44%。试制钢板的-20℃冲击值在89-125J，平均106J均达到要求，冲击断口纤维状面积平均90%，满足平均值≥85%的要求。以上数据表明试验轧制的钢板可满足L245-L320级别管线性能。化学成分、力学性能满足国家标准。