本发明涉及管线钢
技术领域：
，尤其涉及一种调质态低屈强比x60q管线钢及制备方法。
背景技术：
：油气输送管道用管线钢通常以热机械轧制(tmcp)态交货，但在非洲、中东等一些地区，由于输送环境和介质的不同，业主也会采用部分调质态(q+t)交货的管线钢。从市场需求来看，非洲阿尔及利亚管道一期项目需求1708吨调质态的x60q管线钢。从阿尔及利亚管道项目用调质态x60q管线钢的技术条件来看，业主提出了苛刻的技术要求，调质态x60q管线钢项目对于材料的主要技术要求为：1、如何满足钢板低屈强比的性能要求，屈强比rt0.5/rm的最大值不超过0.85；2、钢板横向-25℃落锤剪切面积≥85％，尤其是批量生产过程中-25℃低温韧性的稳定性；3、钢板维氏硬度值hv10≤235。上述要求主要体现在低屈强比和低温韧性，难度较大，这就需要钢板合理的成分设计和热处理工艺设计。技术实现要素：本发明提供了一种调质态低屈强比x60q管线钢及制备方法，用以解决现有技术中调质态x60q管线钢要求具有低屈强比、低温韧性稳定难度较大的技术问题。为了解决上述问题，第一方面，本发明实施例提供了一种调质态低屈强比x60q管线钢，所述管线钢的化学成分包括：c的重量百分比为0.07～0.09％，si的重量百分比为0.20～0.30％，mn的重量百分比为1.30～1.50％，alt的重量百分比为0.01～0.03％，p的重量百分比为≤0.015％，s的重量百分比为≤0.005％，nb的重量百分比为0.015～0.035％，ti的重量百分比为0.01～0.02％，cr的重量百分比为0.20～0.30％，n的重量百分比为≤0.008％，余量为fe和不可避免杂质元素。优选的，所述管线钢横向-25℃冲击功的平均值大于405j。优选的，所述管线钢横向-25℃落锤剪切面积为95％～100％，屈强比小于等于0.80，维氏硬度hv10小于等于215。优选的，所述管线钢轧态钢板的金相组织为细小的多边形铁素体和板条贝氏体组织。优选的，所述管线钢调质后的金相组织为回火索氏体组织或铁素体和回火索氏体组织。第二方面，本发明实施例提供了一种调质态低屈强比x60q管线钢的制备方法，包括冶炼、连铸、再加热、轧制、冷却、热处理工序，所述方法包括：钢板分两阶段控轧，第一阶段开轧温度为950～1150℃，然后进行待温，待温厚度为成品钢板厚度的2～4倍，第二阶段开轧温度为860～880℃，终轧温度控制在800～820℃范围；进行加速冷却，开冷温度为730～750℃，终冷温度为200～400℃，冷却速度为25～30℃/s；对所述管线钢进行热处理。优选的，所述方法包括：对所述管线钢进行800～900℃淬火，再进行500℃～650℃回火。本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：1、在本发明实施例提供的一种调质态低屈强比x60q管线钢，所述管线钢的化学成分包括：c的重量百分比为0.07～0.09％，si的重量百分比为0.20～0.30％，mn的重量百分比为1.30～1.50％，alt的重量百分比为0.01～0.03％，p的重量百分比为≤0.015％，s的重量百分比为≤0.005％，nb的重量百分比为0.015～0.035％，ti的重量百分比为0.01～0.02％，cr的重量百分比为0.20～0.30％，n的重量百分比为≤0.008％，余量为fe和不可避免杂质元素。解决了现有技术中调质态x60q管线钢要求具有低倔强比、低温韧性稳定性难度较大的技术问题，达到了本发明提供的调质态低屈强比x60q管线钢综合性能良好，可适用于非洲、中东等一些地区的油气输送管道建设，具有低屈强比和低温韧性良好的技术效果。2、本发明实施例提供的一种调质态低屈强比x60q管线钢的制备方法，包括冶炼、连铸、再加热、轧制、冷却、热处理工序，所述方法包括：钢板分两阶段控轧，第一阶段开轧温度为950～1150℃，然后进行待温，待温厚度为成品钢板厚度的2～4倍，第二阶段开轧温度为860～880℃，终轧温度控制在800～820℃范围；进行加速冷却，开冷温度为730～750℃，终冷温度为200～400℃，冷却速度为25～30℃/s；对所述管线钢进行热处理，解决了现有技术中调质态x60q管线钢要求多难以满足，管线钢-25℃的落锤冲击韧性和低屈强比的技术问题。达到了获得良好的双相组织，并通过组合实验得到合适的热处理工艺，使钢材具有优良的低温韧性和低屈强比，可实现工程化应用的技术效果。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明图1为本发明实施例的一种调质态低屈强比x60q管线钢的制备方法的流程示意图；图2为本发明实施例中轧态金相组织图；图3为本发明实施例中热处理后的调质态金相组织图。具体实施方式本发明实施例提供了一种调质态低屈强比x60q管线钢及制备方法，解决了现有技术中调质态x60q管线钢要求具有低倔强比、低温韧性难度较大的技术问题。本发明实施例中的技术方法，总体思路如下：c的重量百分比为0.07～0.09％，si的重量百分比为0.20～0.30％，mn的重量百分比为1.30～1.50％，alt的重量百分比为0.01～0.03％，p的重量百分比为≤0.015％，s的重量百分比为≤0.005％，nb的重量百分比为0.015～0.035％，ti的重量百分比为0.01～0.02％，cr的重量百分比为0.20～0.30％，n的重量百分比为≤0.008％，余量为fe和不可避免杂质元素。达到了本发明提供的调质态低屈强比x60q管线钢综合性能良好，可适用于非洲、中东等一些地区的油气输送管道建设，其具有低屈强比和低温韧性良好的技术效果。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一本发明实施例提供一种调质态低屈强比x60q管线钢，所述管线钢的化学成分包括：c的重量百分比为0.07～0.09％，si的重量百分比为0.20～0.30％，mn的重量百分比为1.30～1.50％，alt的重量百分比为0.01～0.03％，p的重量百分比为≤0.015％，s的重量百分比为≤0.005％，nb的重量百分比为0.015～0.035％，ti的重量百分比为0.01～0.02％，cr的重量百分比为0.20～0.30％，n的重量百分比为≤0.008％，余量为fe和不可避免杂质元素。具体而言，本实施例中所述管线钢的化学成分包括：c的重量百分比为0.07～0.09％，c是钢中最经济的强化元素之一，如果c含量太高不能确保所希望的延伸率值，钢的冷成形性、低温韧性与焊接性能也降低，如果碳含量太低，影响基体耐磨性能，因而低含c量保证其低温韧性；mn的重量百分比为1.30～1.50％，mn是固溶强化元素，mn含量过高时会形成严重的带状组织，降低横向延伸率，影响冷成形性，因此，综合考虑材料强韧性，mn的重量比设计为1.30～1.50％；alt的重量百分比为0.01～0.03％，alt是在炼钢时发挥脱氧剂的作用，脱氧不净将导致材料的冷成形性能下降，但alt含量过高会导致钢中aln类夹杂物过多，降低材料的延伸率，综合所述管线钢的要求，将alt的重量百分比设定为0.01～0.03％；p的重量百分比为≤0.015％，s的重量百分比为≤0.005％，钢中杂质元素越低越好，为了获得良好的低温韧性，本发明实施例进行大量试验，发现杂质元素控制在p：≤0.015％，s：≤0.005％，对产品的低温韧性有益；nb的重量百分比为0.015～0.035％，ti的重量百分比为0.01～0.02％，nb和ti元素在本发明中的主要作用是析出强化，提高材料的强度性能。本发明通过大量试验证明，nb含量控制在0.015～0.035％范围内，ti含量控制在0.01～0.020％范围，可以达到较好的析出强化效果，获得良好的综合性能；cr的重量百分比为0.20～0.30％，cr元素对提高管线钢的抗拉强度是有效的，可显著降低材料的屈强比。大量试验证明，cr含量控制在0.20～0.30％范围内，产品屈强比可显著降低；n的重量百分比为≤0.008％，余量为fe和不可避免杂质元素。解决了管线钢-25℃的落锤冲击韧性和低屈强比问题，达到了本发明提供的调质态低屈强比x60q管线钢综合性能良好，可适用于非洲、中东等一些地区的油气输送管道建设，其具有低屈强比和低温韧性稳定的技术效果。进一步的，所述管线钢横向-25℃冲击功的平均值大于405j。进一步的，所述管线钢横向-25℃落锤剪切面积为95％～100％，屈强比小于等于0.80，维氏硬度hv10小于等于215。进一步的，所述管线钢轧态钢板的金相组织为细小的多边形铁素体和板条贝氏体组织。进一步的，所述管线钢调质后的金相组织为回火索氏体组织或铁素体和回火索氏体组织。具体而言，所述调质态低屈强比x60q管线钢可以获得良好的双相组织，所述管线钢轧态钢板的金相组织为细小的多边形铁素体和板条贝氏体组织，双相组织可降低屈强比。调质态金相组织对产品力学性能至关重要，本发明调质态金相组织形态、组成和尺寸直接决定了产品的低温冲击韧性、强度性能和屈强比大小。所述管线钢调质后的金相组织为回火索氏体组织或铁素体和回火索氏体组织。使钢材具有优良的低温韧性和低屈强比，所述管线钢横向-25℃冲击功的平均值大于405j，所述管线钢横向-25℃落锤剪切面积为95％～100％，屈强比小于等于0.80，维氏硬度hv10小于等于215，可实现工程化应用，适用于非洲、中东等一些地区的油气输送管道建设的要求。实施例二本实施例提供了一种调质态低屈强比x60q管线钢的制备方法，包括冶炼、连铸、再加热、轧制、冷却、热处理工序，所述方法包括：步骤10：钢板分两阶段控轧，第一阶段开轧温度为950～1150℃，然后进行待温，待温厚度为成品钢板厚度的2～4倍，第二阶段开轧温度为860～880℃，终轧温度控制在800～820℃范围；具体而言，第一阶段开轧温度为950～1150℃，然后进行待温，待温厚度为成品钢板厚度的2-4倍，第二阶段开轧温度为860～880℃，终轧温度控制在800～820℃范围，两阶段轧制的工艺参数可保证产品组织细小和均匀，对后续低温韧性有至关重要的作用。步骤20：进行加速冷却，开冷温度为730～750℃，终冷温度为200～400℃，冷却速度为25～30℃/s；具体而言，钢板热轧后进行加速冷却，开冷温度为730～750℃，终冷温度为200～400℃，冷却速度为25～30℃/s。在较低的开冷和终冷温度下获得了f+b组织，主要原因是：在轧后水冷过程中，较低的开冷温度进入铁素体相变区，生成先共析铁素体，较低的终冷温度，获得硬相贝氏体组织，双相组织可降低屈强比。步骤30：对所述管线钢进行热处理。进一步的，所述方法包括：对所述管线钢进行800～900℃淬火，再进行500℃～650℃回火。具体而言，对所述管线钢进行热处理，其热处理工艺为对所述管线钢进行800～900℃淬火，再进行500℃～650℃回火。其中应理解所述淬火是把钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，从而获得以马氏体为主的不平衡组织(也有根据需要获得贝氏体或保持单相奥氏体)的一种热处理工艺方法。淬火是钢热处理工艺中应用最为广泛的工种工艺方法，最常见的有水冷淬火、油冷淬火、空冷淬火等，钢铁热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。回火是为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。通过本发明实施例中钢板制备工艺获得良好的双相组织，并通过组合实验得到合适的热处理工艺，解决了管线钢-25℃的落锤冲击韧性和低屈强比问题，本发明所述的调质态低屈强比x60q管线钢力学性能为：(1)钢板横向-25℃冲击功的平均值大于405j；(2)钢板横向-25℃落锤剪切面积为95％～100％；(3)屈强比≤0.80；(4)维氏硬度hv10≤215。达到了本发明提供的调质态低屈强比x60q管线钢综合性能良好，可适用于非洲、中东等一些地区的油气输送管道建设，其具有低屈强比和低温韧性稳定的技术效果。实施例三本发明实施例的一种调质态低屈强比x60q管线钢及制备方法，在100吨转炉上冶炼，在4300mm生产线上进行控轧控冷，再进行淬火和回火热处理工艺，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，实施例调质态低屈强比x60q管线钢制备方法工艺制度见表2，实施例调质态低屈强比x60q管线钢的力学性能见表3：表1.本发明调质态低屈强比x60q管线钢实施例化学成分(wt％)实施例csimnpsaltnnbticr10.0770.251.360.0090.0030.0200.00110.0260.0180.2720.0870.201.410.0070.0020.0230.0030.0170.0120.2330.0790.231.330.0100.0020.0210.0020.0280.0100.2840.0850.301.470.0080.0030.0200.00180.0320.0160.2550.0830.261.390.0100.0020.0260.00270.0250.0190.21表2.本发明调质态低屈强比x60q管线钢实施例工艺制度本发明生产的调质态低屈强比x60q管线钢轧态金相组织为细小的多边形铁素体和板条贝氏体双相组织，调质后的金相组织为回火索氏体组织或铁素体和回火索氏体组织；本发明大量试验结果表明，调质态金相组织对产品力学性能至关重要，本发明调质态金相组织形态、组成和尺寸直接决定了产品的低温冲击韧性、强度性能和屈强比大小。参照附图1轧态金相组织照片和图2热处理后的调质态金相组织照片，实施例力学性能如表3所示。表3.实施例调质态低屈强比x60q管线钢力学性能本发明通过控制钢板化学成分和轧制、热处理工艺，获得良好的金相组织，使钢材具有优良的低温韧性和低屈强比，可实现工程化应用。本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、在本发明实施例提供的一种调质态低屈强比x60q管线钢，所述管线钢的化学成分包括：c的重量百分比为0.07～0.09％，si的重量百分比为0.20～0.30％，mn的重量百分比为1.30～1.50％，alt的重量百分比为0.01～0.03％，p的重量百分比为≤0.015％，s的重量百分比为≤0.005％，nb的重量百分比为0.015～0.035％，ti的重量百分比为0.01～0.02％，cr的重量百分比为0.20～0.30％，n的重量百分比为≤0.008％，余量为fe和不可避免杂质元素。解决了现有技术中调质态x60q管线钢要求具有低倔强比、低温韧性稳定性难度较大的技术问题。达到了本发明提供的调质态低屈强比x60q管线钢综合性能良好，可适用于非洲、中东等一些地区的油气输送管道建设，具有低屈强比和低温韧性良好的技术效果。2、本发明实施例提供的一种调质态低屈强比x60q管线钢的制备方法，包括冶炼、连铸、再加热、轧制、冷却、热处理工序，所述方法包括：钢板分两阶段控轧，第一阶段开轧温度为950～1150℃，然后进行待温，待温厚度为成品钢板厚度的2～4倍，第二阶段开轧温度为860～880℃，终轧温度控制在800～820℃范围；进行加速冷却，开冷温度为730～750℃，终冷温度为200～400℃，冷却速度为25～30℃/s；对所述管线钢进行热处理。解决了现有技术中调质态x60q管线钢要求多难以满足，管线钢-25℃的落锤冲击韧性和低屈强比的技术问题。达到了获得良好的双相组织，并通过组合实验得到合适的热处理工艺，使钢材具有优良的低温韧性和低屈强比，可实现工程化应用的技术效果。3、本申请实施例通过所述管线钢调质后的金相组织为回火索氏体组织或铁素体和回火索氏体组织。解决了现有技术中调质态x60q管线钢满足具有低倔强比、低温韧性稳定要求的实现难度较大的技术问题，达到了本发明调质态金相组织形态、组成和尺寸使获得的产品具有低温冲击韧性、强度性能和屈强比等指标满足工程需求的技术效果。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12