一种高强韧管线钢卷的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强韧管线钢卷的制备方法，所述管线钢卷由C、Si、Mn、Ti、Cr、Cu、B、Als和Fe组成；所述制备方法包括以下步骤：转炉冶炼-RH真空脱气-LF炉精炼-连铸-板坯加热-轧制-控冷-卷取，其中炼钢工艺中：铁水预处理：保证入炉铁水S含量≤0.005％；炉外精炼：RH真空处理，处理时间12～14分钟；夹杂物变性处理：在钢包炉中喂入CaSi线，喂线速度180～220m/min；连铸过程过热度小于20℃；轧制工艺中：板坯再加热温度1150～1170℃；开轧温度1100～1120℃；终轧温度880～900℃；卷取温度620～640℃；冷却速度10～30℃/s。
【专利说明】一种高强韧管线钢卷的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种高强韧管线钢卷的制备方法。
【背景技术】[0002]随着国民经济的高速发展，石油天然气需求出现供不应求的局面，这极大促进了管道输送和高等级管线钢的发展。从目前国外管线工程用钢的情况来看，高钢级管线钢已经逐步成为主导力量，近10年来X70级钢管用量已占输气管首位，并继续向更高级别发展。现有的X70级或更高级别的管线钢通常采用钥(Mo)作为主要的强化元属，如专利号为200410066297.8的中国发明专利说明书中记载的“具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法”，专利号为200410013265.1的中国发明专利说明书中记载的“高强度高韧性输送管线钢及其制备方法”，以及专利号为JP082771991日本发明专利说明书中记载的“高强度电阻焊管用热轧钢板”;上述工艺均采用Mo作为主要强化元素，并辅助添加铜(Cu)、镍(Ni)、钒(V)等元素制造出具有高强度和高韧性的管线钢卷。而日本发明专利JP2004277809、JP2003231940文献介绍的API X80级管线钢；其工艺中钥(Mo)的添加量均大于等于0.20%，且辅助添加铜(Cu)、镍(Ni)等元素，制造出具有高强度和高韧性的管线钢卷。然而上述这些微合金化钢，由于钥(Mo)的添加量较大，且辅助添加了镍(Ni)、钒(V)等元素，不但合金成本很高，而且需要低的轧制温度，轧制难度也很大。
[0003]为了解决上述问题，科研人员对高钢级管线钢的组织转变及性能进行了深入研究，试图通过添加高含量Nb来替代Mo，在管线钢卷生产工艺中采用C-Mn-Cr-高Nb成分体系，配合其他合金元素的强化可以得到良好的机械性能。但上述工艺中未添加强韧化元素钥(Mo)，完全忽略了强韧化元素钥(Mo)的作用，所制造出的管线钢卷韧性明显不足，实际上无法用于制造适于石油天然气管道工程的螺埋弧焊管。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种高强韧管线钢卷的制备方法，该方法制备的管线钢卷昂贵微合金元素含量少、生产成本低廉，以满足石油天然气管道工程的螺埋弧焊管的制造需求。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种高强韧管线钢卷的制备方法，所述管线钢卷以重量百分数计由下列组份组成:C 0.12 ~0.16 %，Si 0.50 ~0.70 %，Mn 0.80 ~1.00 %，Ti 0.03 ~0.07 %，Cr 0.20 ~0.40 %，Cu 0.40 ~0.60 %，B 0.004 ~0.006 %, Als 0.010 ~0.050 %，O<P≤ 0.025%,0<S^ 0.005%，其它为铁及不可避免的夹杂元素；所述制备方法包括以下步骤:转炉冶炼-RH真空脱气-LF炉精炼-连铸-板坯加热-轧制-控冷-卷取，其中炼钢工艺中:铁水预处理:保证入炉铁水S含量≤0.005%;炉外精炼:RH真空处理，处理时间12~14分钟；夹杂物变性处理:在钢包炉中喂入CaSi线，喂线速度180~220m/min ;连铸过程过热度小于20°C ;轧制工艺中:板坯再加热温度1150~1170°C ;开轧温度1100~1120°C ;终轧温度880~900°C ;卷取温度620~640°C ;冷却速度10~30°C /s。
[0007]本发明中的主要合金元素的作用如下:
[0008]C元素是钢的主要固溶强化元素。但含量过高，则恶化焊接和冲击韧性。本发明使含碳量控制在一合理的范围，既保证了它的固溶强化效果，同时又不降低钢的焊接和冲击韧性。
[0009]Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但含量不可过高，以免降低钢的韧性和焊接性能。
[0010]Mn是重要的固溶强化元素，同时对韧性有一定的改善作用。但Mn过高易于在钢中产生明显的带状偏析，而太低的Mn则不能保证钢板的强度。
[0011]本发明的P、S含量为:0 <P≤0.025%,O < S≤0.005%，低的P、S含量是为了
保证高的钢质纯净度，获得该钢良好的冲击韧性和抗腐蚀性能。
[0012]Cu在钢中主要起固溶及沉淀强化作用。
[0013]Als在钢中除了具有一定的强化作用外，还能显著地改善钢材的冲击韧性。
[0014]Ti的加入有利于焊接时热影响区的晶粒控制，这对改善焊接热影响区的韧性是非常有利的。同时Ti是强氮化物形成元素，Ti的氮化物能有效地钉扎奥氏体晶界，因此有助于控制奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。
[0015]Cr和B能显著提高钢的淬透性，从而明显提高钢的强度。B可以显著推迟钢的珠光体转变，使钢在较低冷速下获得贝氏体组织，从而获得良好的强韧性匹配。
[0016]虽然单独分析各合金元素主要起到上述作用，但本发明通过合理的设计化学成分，使得上述元素的作用达到协同，具有比数学的相加更大的作用效果。
[0017]因此，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0018]1)试验表明，本发明的低碳高铌铬系高强度高韧性管线钢卷的屈服强度可达Rt0.5≥600MPa，-20°C Akv≥270J，-10°C DffTT SA ≥ 93% ?与现有技术相比，在具有较高的强度和韧性，完全能够满足石油天然气管道工程螺旋埋弧焊管用高强度高韧性管线钢卷的需求。
[0019]2)不添加昂贵的N1、Mo、V等元素，有效降低了合金成本。
[0020]3)制备工艺简单，用常规设备即可生产，容易推广。
【具体实施方式】
[0021]实施例一
[0022]一种高强韧管线钢卷的制备方法，所述管线钢卷以重量百分数计由下列组份组成:C 0.12%, Si 0.70%, Mn 0.80%, Ti 0.07%, Cr 0.20%, Cu 0.60%, B 0.004%, Als0.050%,O < P ≤ 0.025%,O < S ≤ 0.005%，其它为铁及不可避免的夹杂元素；所述制备方法包括以下步骤:转炉冶炼-RH真空脱气-LF炉精炼-连铸-板坯加热-轧制-控冷-卷取，其中炼钢工艺中:铁水预处理:保证入炉铁水S含量≤0.005% ;炉外精炼:RH真空处理，处理时间12分钟；夹杂物变性处理:在钢包炉中喂入CaSi线，喂线速度220m/min ;连铸过程过热度小于20°C ;轧制工艺中:板坯再加热温度1150°C ;开轧温度1120°C ;终轧温度8800C ;卷取温度640°C ;冷却速度10°C /s。
[0023]实施例二[0024]一种高强韧管线钢卷的制备方法，所述管线钢卷以重量百分数计由下列组份组成:C 0.16%, Si 0.50%, Mn 1.00%, Ti 0.03%, Cr 0.40%, Cu 0.40%, B 0.006%, Als
0.010%, O <P ≤ 0.025%, O < S≤ 0.005%，其它为铁及不可避免的夹杂元素；所述制备方法包括以下步骤:转炉冶炼-RH真空脱气-LF炉精炼-连铸-板坯加热-轧制-控冷-卷取，其中炼钢工艺中:铁水预处理:保证入炉铁水S含量≤0.005% ;炉外精炼:RH真空处理，处理时间14分钟；夹杂物变性处理:在钢包炉中喂入CaSi线，喂线速度180m/min ;连铸过程过热度小于20°C ;轧制工艺中:板坯再加热温度1170°C ;开轧温度1100°C ;终轧温度9000C ;卷取温度620°C ;冷却速度30°C /s。
[0025]实施例三
[0026]一种高强韧管线钢卷的制备方法，所述管线钢卷以重量百分数计由下列组份组成:C 0.14%, Si 0.60%, Mn 0.90%, Ti 0.05%, Cr 0.30%, Cu 0.50%, B 0.005%, Als
0.030%,O < P ≤0.025%,O < S ≤ 0.005%，其它为铁及不可避免的夹杂元素；所述制备方法包括以下步骤:转炉冶炼-RH真空脱气-LF炉精炼-连铸-板坯加热-轧制-控冷-卷取，其中炼钢工艺中:铁水预处理:保证入炉铁水S含量≤0.005% ;炉外精炼:RH真空处理，处理时间13分钟；夹杂物变性处理:在钢包炉中喂入CaSi线，喂线速度200m/min ;连铸过程过热度小于20°C ;轧制工艺中:板坯再加热温度1160°C ;开轧温度1110°C ;终轧温度8900C ;卷取温度630°C ;冷却速度20°C /s。
【权利要求】
1.一种高强韧管线钢卷的制备方法，其特征在于，所述管线钢卷以重量百分数计由下列组份组成:c 0.12 ~0.16%,Si 0.50 ~0.70%,Mn 0.80 ~1.00%,Ti 0.03 ~0.07%,Cr 0.20 ~0.40 %，Cu 0.40 ~0.60%，B 0.004 ~0.006 %，Als 0.010 ~0.050 %，O<P≤ 0.025%,0<S^≤ 0.005%，其它为铁及不可避免的夹杂元素；所述制备方法包括以下步骤:转炉冶炼-RH真空脱气-LF炉精炼-连铸-板坯加热-轧制-控冷-卷取，其中炼钢工艺中:铁水预处理:保证入炉铁水S含量≤0.005%;炉外精炼:RH真空处理，处理时间12~14分钟；夹杂物变性处理:在钢包炉中喂入CaSi线，喂线速度180~220m/min ;连铸过程过热度小于20°C ;轧制工艺中 :板坯再加热温度1150~1170°C ;开轧温度1100~1120°C ;终轧温度880~900°C ;卷取温度620~640°C ;冷却速度10~30°C /s。
【文档编号】C22C38/32GK103789642SQ201210420704
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】钱永清 申请人:无锡市锡山区鹅湖镇荡口青荡金属制品厂