专利名称：：高韧性热煨弯管用钢及其热轧平板的生产方法
技术领域：
：本发明属于低碳微合金钢的领域，尤其涉及制造高压、大口径石油天然气输送管道热煨弯管钢及其热轧平板的生产方法。技术背景弯管是管道上重要的管件产品之一，其在管线上主要起两方面作用，一是根据需要改变管线的方向；另一个是结构力学作用~~^可以缓冲管线所在地域的地层迁移，地震及外界环境温度变化等附在直管上的拉、压应力和扭矩作用。弯管是管线中承载较为苛刻的结构件之一，在己建成运行的管线中，与弯管有关的管线事故在整个管线事故中占有相当高的比例，由此可见，弯管的综合质量高低是制约管线安全平稳运行的瓶颈之一。我国弯管制造采用GB/T12459-1990、SY/T5257-91。现在生产的X70级弯管通常是采用X70级管线钢管做母管，经热煨加工后制成，由于母管是控轧钢设计，经热处理后，其强度和韧性大幅度降低。此外，由于碳含量较低，其它合金元素较多，其生产成本相对也较高。日本专利JP2002129288公开了一种高强度弯管及其生产方法，APIX80100钢包含:Cm03%、S,%、Mn:0.8%2.5%、P^).015%、SS0.005%、Nb:0.010.05%、Ti:0.0050.030%、Al^O.05%、N:0.0010.06%，以及其它任意金属:Ni:0.011.0%、Cu:0.11.2%、Cr:0.11.0%、V:0.010.10%、Ca:0.0010.005%、Mg:0.00010.002%，其余为铁。原料钢管在800100(TC热轧，弯曲然后淬火，得到最终弯管产品。该专利技术由于碳含量较低，其它合金元素较多，生产成本较高，而且不包括X70级弯管
发明内容本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种X70和X80级高韧性热煨弯管用钢和生产该热轧平板的方法。通过调整母管的化学成分，使之适合热处理的需要，在降低成本的同时，取得较好的强化、韧化效果。本发明高韧性热煨弯管用钢的化学成分为(重量百分比)C:0.04%0.12%、Si:0.10%0.30%、Mn:1.50%1.65%、Nb:0.04%0.08%、Ti:0.008%0.025%、Ni:0.15%0.36%、Mo:0.15%0.45%、Cu:0.15%0.30%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明高韧性热煨弯管用钢的热轧平板生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸，轧钢采用控轧控冷工艺，其特征在于板坯的加热温度为11601220°C，粗轧温度区间为10101150°C，精轧温度区间为8O0950°C，轧后控制冷却速度为1530°C/S,终冷温度区间为450600°C,之后空冷。本发明高韧性热煨弯管用钢的成分设计理由-碳随着碳含量增加，钢的强度增加，而韧性、焊接性能降低。但由于控轧控冷工艺和微合金化技术的日趋成熟，同时为改善焊接热影响区(HAZ)的性能，钢中的碳含量逐渐降低，本发明X70、X80级管线热煨弯管钢的碳含量应在0.04%0.12%为宜。锰有固溶强化作用,还可降低相变温度,进而细化铁素体晶粒，能同时提高钢的强度和韧性，增加Mn含量可细化晶粒，但若超过1.65%，则出现中心偏析，对铸造性能和冲击韧性产生不利影响；若低于1.50Q%，则达不到提高强度的目的。硅是稳定铁素体组织的元素，还能抑制碳化物的形成，该元素在TRIP钢和DP钢中起重要作用，但对API钢而言并非如此。在API钢中，如果提高Si含量，会因形成珠光体而对转变性能和韧性产生不利影响。所以本发明将Si的成分含量限定在0.10%0.30%。铌可延迟奥氏体再结晶、降低相变温度，通过固溶强化、相变强化、析出强化等机制来获得要求的性能。0.04%0.08%Nb钢，配合合理的轧制工艺，可以获得均匀的以贝氏体组织为主的复合相和良好韧性。钛添加微量Ti后，脆化温度区消失。这是因为在奥氏体高温区，TiN比Nb(N，C)更易生成，所以N被TiN固定在奥氏体高温区，Nb析出物从Nb(N，C)变成了在奥氏体低温区和"a双相区难以析出的NbC。钼能够降低相变温度、抑制块状铁素体的形成、促进针状铁素体的转变,并能提高Nb(C、N)的沉淀强化效果，这种合金体系的管线钢具有含高密位错的细小贝氏体组织，强度高(达到520MPa)，冲击韧性好。在X70管线热煨弯管用钢中,Mo含量在0.15%0.45%比较理想。铜、镍可通过固溶强化作用提高钢的强度，同时Cu还可改善钢的耐蚀性，Ni的加入主要是改善Cu在钢中易引起的热脆性，且对韧性有益。在厚规格弯管用钢中还可补偿因厚度的增加而引起的强度下降，本发明铜含量选为0.15%0.30%，镍含量选为0.15%0.36%。本发明将钢中的杂质元素控制在P￡0.020°/。，S$0.003%,在生产可能的情况下，越低越好。本发明高韧性热煨弯管用钢的热轧平板生产方法由以下步骤组成-按技术方案配比备料…铁水预脱硫…LD转炉冶炼…炉外精炼…连铸…板坯再加热…控制轧制…控制冷却…矫直…定尺…探伤…精整…检验…入库。本发明热轧工艺设计板坯加热温度板坯加热主要目的是合金元素固溶及奥氏体均匀为后面的轧制变形做准备，加热温度过高，易造成奥氏体晶粒的长大，会影响到钢材的韧性；加热温度过低，合金元素不能充分固溶，达不到合金强化的效果。因此选择的加热温度为11601220°C。粗轧温度粗轧阶段是再结晶轧制阶段，是在再结晶温度以上让奥氏体充分细化，发生再结晶，若温度过低，易造成混晶，本发明将粗轧温度区间设为1010115(rc。精轧温度精轧阶段是未再结晶区轧制阶段，奥氏体沿轧制方向拉长、压扁，晶内产生变形带，这种加工硬化的奥氏体易促进铁素体的形核。温度高，易发生混晶，温度低，进入两相区，有先析铁素体出现，对强韧性不利，所以将精轧温度区间设为S0095(TC。这种宽达15CTC的精轧温度区间为单张轧制的管线钢热轧平板完成精轧区间的位错积累和随后的晶粒细化任务创造了可能，也适合于管线钢热轧平板精轧期间温降较大的特点。轧后控冷速度将轧后控制冷却速度设为1530°C/s，可获得以贝氏体为主的复合组织，具有良好的低温韧性。终冷温度终冷温度是控制组织转变产物的区间，温度高，易出现珠光体，造成强度不足，温度低MA相的数量增加，造成韧性下降，因此将终冷温度区间选择为450600°C。本发明高韧性热煨弯管用钢的成分设计合理，与现有技术相比，其生产成本可降低15%左右；采用本发明方法生产的热轧钢板可获得以贝氏体为主的复合组织，具有良好的低温韧性，其一2(TC冲击功大于220J，—15°CDWTT的剪切面积达到90。/。以上，产品屈服强度可达到520MPa以上的设计要求，抗张可达到570MPa以上的设计要求；本发明复合组织钢板经热弯处理(900100(TC加热，50056(TC回火)后韧性不降低，具有较好的强韧性。附图1和附图2分别为本发明高韧性热煨弯管用钢X70和X80的金相组织。具体实施方式本发明高韧性热煨弯管用钢的6个实施例的化学成分见表1，相应实施例的轧制工艺见表2，其性能检验结果见表3，热煨后的性能见表4。表i本发明髙韧性热煨弯管用钢的化学成分<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2本发明高韧性热煨弯管用钢的轧制工艺<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3本发明髙韧性热煨弯管用钢的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表4本发明髙韧性热煨弯管用钢热煨后的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1一种高韧性热煨弯管用钢，其特征在于该钢的化学成分为(重量百分比)C0.04％～0.12％、Si0.10％～0.30％、Mn1.50％～1.65％、Nb0.04％～0.08％、Ti0.008％～0.025％、Ni0.15％～0.36％、Mo0.15％～0.45％、Cu0.15％～0.30％，余量为铁和不可避免的杂质。2—种权利要求1所述的高韧性热煨弯管用钢的热轧平板生产方法，包括冶炼、炉外精炼、连铸，轧钢采用控轧控冷工艺，其特征在于板坯的加热温度为11601220°C，粗轧温度区间为1010115(TC,精轧温度区间为80095(TC，轧后控制冷却速度为1530°C/s，终冷温度区间为45060(TC，之后空冷。全文摘要本发明提供一种高韧性热煨弯管用钢及其热轧平板的生产方法。该钢的化学成分为(重量百分比)C0.04％～0.12％、Si0.10％～0.30％、Mn1.50％～1.65％、Nb0.04％～0.08％、Ti0.008％～0.025％、Ni0.15％～0.36％、Mo0.15％～0.45％、Cu0.15％～0.30％，余量为铁和不可避免的杂质。其热轧平板的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸，轧钢采用控轧控冷工艺，板坯的加热温度为1160～1220℃，粗轧温度为1010～1150℃，精轧温度为800～950℃，轧后控制冷却速度为15～30℃/s，终冷温度为450～600℃。本发明成分设计合理，与现有技术相比，生产成本可降低15％左右；本发明热轧钢板可获得以贝氏体为主的复合组织，具有良好的低温韧性，其-20℃冲击功大于220J，-15℃DWTT的剪切面积达90％以上，产品屈服强度达520MPa以上，抗张达570MPa以上。本发明钢板经热弯处理后韧性不降低，具有较好的强韧性。文档编号C22C38/14GK101161847SQ20061004802公开日2008年4月16日申请日期2006年10月13日优先权日2006年10月13日发明者丛津功,毅任,帅张,张禄林,爽王,王丽慧,森郝,轶隋申请人:鞍钢股份有限公司