高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法
【专利摘要】本申请公开了一种高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，依次包括步骤：(1)、控制轧制，板坯加热温度1100℃～1250℃，再结晶区轧制温度950℃～1100℃，非再结晶区开轧温度800℃～900℃，非再结晶区总压下率60％～90％，终轧温度700℃～900℃；(2)、预矫直，预矫直温度650℃～850℃；(3)、加速冷却，加速冷却速度10～50℃/s；(4)、热矫直，热矫直温度250℃～650℃；(5)、温矫直处理，温矫直温度150℃～550℃。本发明CPAHW工艺既能使钢板获得均匀的低碳贝氏体组织，实现高强韧性，又能够解决控轧控冷钢板板形平直度。所开发的钢板屈服强度不小于555MPa，抗拉强度不小于640Mpa，屈服和抗拉强度控制在80MPa范围内，夏比冲击韧脆转变温度FATT50CVN低于?80℃，铁素体落锤撕裂85％剪切面积转变温度FATT85DWTT低于?40℃。
【专利说明】
高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于高强度高韧性低碳贝氏体组织钢的制造技术，主要针对低温设计要求 的管道工程或结构工程项目用热乳钢板的制备方法。
【背景技术】
[0002] 为了满足东部发达地区的油气需求量，我国提出了西气东输计划，将中亚地区、俄 罗斯及我国西部地区的油气采用管道的形式运送到我国的中东部，这为我国管线钢的发展 提供了良好的机遇。在建设长距离管道输送中通过提高输送压力及输送管径具有非常明显 的经济优势，我国的西气东输一线采用了管径1016mm的X70管线钢，西气动输二线和三线采 用管径1219mm的X80管线钢，未来则可能采用管径1422mm的X80管线钢；国外如俄罗斯，已大 规模采用管径1422mm管道，已开工建设的远东力量管线则可能会使用管径1422mm的K60管 线钢，最大壁厚达到32_，最低服役温度-40°C。随着管线钢强度级别及壁厚、板宽的不断提 高，钢板的强度、低温韧性及热乳板形就成为亟待解决的技术难题。
[0003] 发明专利CN 102851587 A公布了一种抗变形X80-X100管线钢板及其制造方法，采 用控制乳制、弛豫、预矫直和控制冷却，其采用预矫直及其他工序结合主要是解决钢板力学 性能。
[0004] 发明专利CN 101450353 A公布一种钢板板形的控制方法，其主要采用乳制及热矫 直工艺的结合，但从工艺分析热矫直非常窝工，生产效率将很低。
[0005] 发明专利CN 101412042A公布一种控制X80管线钢热乳中板板形的方法，主要从乳 制、冷却及热矫直工艺进行控制。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在针对热乳高强度、高韧性、高平直度要求的钢板，提供一种组织控制及 板形控制方法，所制钢板适用于低温设计要求的管道工程或结构工程项目。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008] 本申请实施例公开了一种高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，依次包括步 骤：
[0009] (1 )、控制乳制，板坯加热温度1100 °C~1250 °C，再结晶区乳制温度950 °C~1100 °C，非再结晶区开乳温度800°C~900°C，非再结晶区总压下率60%~90%，终乳温度700°C ~900。。；
[0010] ⑵、预矫直，预矫直温度650°c~850°C;
[0011] (3)、加速冷却，加速冷却速度10~50°C/s;
[0012] (4)、热矫直，热矫直温度250°C~650°C ;
[0013] (5)、温矫直处理，温矫直温度150 °C~550 °C。
[0014]优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述板坯加热温度 为 1190 ~121(TC。
[0015] 优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述再结晶区乳制 温度 1000°C ~1060°C。
[0016] 优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述非再结晶区开 乳温度820°C~850°C。
[0017] 优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述非再结晶区总 压下率72%~76%。
[0018] 优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述终乳温度760°C ~820°C，优选为760°C~800°C，优选为780°C~820°C，优选为780°C~800°C。
[0019]优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述预矫直温度750 。(:~790°C，优选为770°C ~790°C，优选为765°C ~785°C，优选为750°C ~770°C。
[0020]优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述热矫直温度为 400°C ~620°C，优选为570°C ~620°C，优选为500°C ~550°C，优选为400°C ~450°C。
[0021]优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述温矫直温度200 。(:~350°C，优选为300°C ~350°C，优选为250°C ~300°C，优选为200°C ~250°C。
[0022] 优选的，在上述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法中，所述加速冷却速度 为 12°C/s ~20°C/s，优选为 12°C/s ~18°C/s，优选为 18°C/s ~20°C/s。
[0023] 与现有技术相比，本发明的优点至少包括：
[0024] (1)在板形控制的流程上在冷床冷却后设计增加了温矫直，避免了传统工艺上热 矫直后由于残余相变导致的板形瓢曲，钢板不平度达不到用户要求，该项流程的革新，使得 热乳钢板的板形不平度可以控制在
[0025] (2)与传统的热矫直及后续配置冷矫直相比，本发明采用温矫直可以实现矫直负 荷的降低，节约能源及提高矫直效率。由于钢板带有温度，矫直力及矫直效果明显高于冷矫 直，矫直的品质及效率显著提升，且可以实现矫直后平直的钢板直接通过UT探伤，避免了因 为热矫后板形瓢曲不能冷矫的不顺畅流程。
[0026] (3)热乳钢板组织均匀稳定，尤其是头尾组织与心部一致，可以减少切头尾量，提 高成材率，且钢板性能均勾，屈服强度不小于555MPa，抗拉强度不小于640Mpa，屈服和抗拉 强度控制在80MPa范围内，夏比冲击韧脆转变温度FATT50 C?低于-80°C，铁素体落锤撕裂 85 %剪切面积转变温度FATT85dwtt低于-40 °C。
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028] 图1所示为本发明具体实施例中钢板的生产工艺流程图；
[0029]图2所示为本发明具体实施例中CPAHW工艺实现板形控制原理示意图；
[0030]图3a~3c所示分别为本发明具体实施例1中试制钢板头部、中部和尾部的组织照 片；
[0031]图4a~4c所示分别为本发明具体实施例2中试制钢板头部、中部和尾部的组织照 片；
[0032] 图5a~5c所示分别为本发明具体实施例3中试制钢板头部、中部和尾部的组织照 片。
【具体实施方式】
[0033] 本实施例将从工艺流程上进行优化设计，一方面解决高品质板形控制要求，实现 高效率生产，且可节约能源，另一方面还可实现组织均匀、稳定控制，达到高强韧性要求。
[0034] 结合图1所示，钢板生产流程为:板坯切割-板坯再加热-温度控制乳制-预矫直 -MULPIC加速冷却-热矫直-冷床冷却-温矫直-UT探伤-剪切-入库。
[0035] 其勾相组织控制及板形控制的关键工艺过程在于:C(^ontrol rolling控制乳制） +P(Ere_hot leveler预矫直)+A(4ccelerated cooling加速冷却）+H(got leveler热矫直） +W(farm Leveler温矫直），即CPAHW工艺。
[0036] 具体工艺参数为:板坯加热温度1100°C~1250°C，再结晶区乳制温度950°C~1100 °C，非再结晶区开乳温度800°C~900°C，非再结晶区总压下率60%~90%，终乳温度700°C ~900°C ;乳后钢板经过预矫直机矫直，预矫直温度650°C~850°C，然后进入MULPIC加速冷 却，加速冷却速度10~50 °C/s，终止温度为250~650 °C，钢板出MULPIC系统后进入热矫直机 进行矫直，热矫直温度250°C~650°C，然后在冷床上进行冷却，之后进入温矫直机进行再矫 直，温矫直温度150 °C~550 °C。
[0037]本案技术原理解释如下：
[0038] (l)CPAHff工艺实现板形控制原理为:控乳钢板的板形较差，经过预矫直机矫直后， 钢板内部的乳制应力得到释放和均匀化;平整的钢板进入MULPIC加速冷却，钢板冷却均匀， 避免了因热乳钢板板形不佳导致的冷却不均匀形成的瓢曲及相变组织不均匀，冷却后的钢 板平整，组织均匀细小;经热矫后相变应力进一步释放和均匀，并进入冷床冷却；钢板在冷 床上由空气进一步冷却，由于存在残余相变，冷却后钢板仍会有小幅的瓢曲，此时采用温矫 直机对钢板带余温矫直，钢板的内应力进一步释放和均匀化，最终保持温矫直后平整的板 形，不平度可达到具体示意图见图2。
[0039] (2)CPAHff工艺实现匀相组织控制原理为:控乳控冷实现奥氏体晶粒的细化及扁平 化，经过预矫直后内应力释放及均匀化，板形平直;MULPIC加速冷却后发生中温组织相变， 避免了热乳应力与相变应力的叠加及板形不佳导致的相变不同步，实现了组织转变的均匀 控制，钢板头中尾部位的组织均为同一的中温转变低碳贝氏体(针状铁素体），组织均匀细 小，平均晶粒度不小于11级，经过温矫直后钢板内应力释放，使得钢板的强度可以均匀控制 在80MPa范围内，且低温韧性优异。
[0040] 本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。 然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用 于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0041] 在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅 示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大 的其他细节。
[0042] 对多个规格钢板进行试制，制造工艺参数如表1。
[0043] 表1试制钢板的CPAHW工艺参数
[0044]
[0046] 试制钢板板形检验结果及头中尾部组织、对应力学性能如表2。
[0047] 表2 CPAHW工艺试制钢板的板形平直度及头中尾部组织、对应力学性能
[0048]
[0049] 最后，还需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的 要素。
【主权项】
1. 一种高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于，依次包括步骤： (1 )、控制乳制，板坯加热温度11OO °C~1250 °C，再结晶区乳制温度950 °C~1100 °C，非 再结晶区开乳温度800°C~900°C，非再结晶区总压下率60 %~90 %，终乳温度700°C~900 °C； (2) 、预矫直，预矫直温度650 °C~850 °C ; (3) 、加速冷却，加速冷却速度10~50 °C/s; (4) 、热矫直，热矫直温度250°C~650°C ; (5) 、温矫直处理，温矫直温度150 °C~550 °C。2. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述板 坯加热温度为1190~1210°C。3. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述再 结晶区乳制温度1 〇〇〇 °C~1060 °C。4. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述非 再结晶区开乳温度820 °C~850 °C。5. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述非 再结晶区总压下率72 %~76 %。6. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述终 乳温度760°C~820°C，优选为760°C~800°C，优选为780°C~820°C，优选为780°C~800°C。7. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述预 矫直温度750°C~790°C，优选为770°C~790°C，优选为765°C~785°C，优选为750°C~770 cC。8. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述热 矫直温度为400°C~620°C，优选为570°C~620°C，优选为500°C~550°C，优选为400°C~450 cC。9. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述温 矫直温度200°C~350°C，优选为300°C~350°C，优选为250°C~300°C，优选为200°C~250 cC。10. 根据权利要求1所述的高强韧性钢板匀相组织及板形控制方法，其特征在于:所述 加速冷却速度为12°C/s~20°C/s，优选为12°C/s~18°C/s，优选为18°C/s~20°C/s。
【文档编号】C21D8/02GK105907936SQ201610304224
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】聂文金, 张晓兵, 林涛铸
【申请人】江苏沙钢集团有限公司