一种485MPa级管线钢热轧卷板及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种485MPa级管线钢热轧卷板及其制造方法，其化学成分wt%为：C0.040%-0.070%、Si0.10%-0.35%、Mn1.76%-1.95%、Nb0.040%-0.080%、Cr0.20%-0.35%、V0.030%-0.060%、Ti0.005%-0.025%、Als0.015%-0.045%、P≤0.018%、S≤0.003%。LF炉轻脱硫并进行钙处理，连铸采用电磁搅拌或动态轻压下，连铸板坯加热至1150-1200℃出炉；粗轧终轧温度980-1050℃，精轧温度780-960℃，精轧压缩比大于75%；卷板以8-30℃/s的速度快速冷却，卷取温度450-550℃。本发明合金设计简单，贵重元素用量少，可大幅降低生产成本，缩短生产周期，卷板强韧性匹配良好，低温韧性优异，完全满足APISPEC5L规范及中石油、中石化通用技术条件要求。
【专利说明】.高珊，2006，18 (3))中，只明确给出了 C、Mn成分，其中Mn含量低于1.60%，其他元素中包括Mo、N1、Cu等贵重元素，因而其成本偏高。
[0011]目前公开的485MPa级管线钢文献和专利虽多，但合金设计中多含大量贵重元素Mo、N1、Cu等,成本较高；大多数专利采用200mm以上厚连铸板还,压下量大,组织及性能控制相对容易，技术难度偏低；另外还有部分专利须板坯下线，热能损失大，浪费能源且提高生产成本。
【发明内容】
[0012]本发明旨在解决现有技术中合金设计添加大量贵重元素，造成生产成本高并浪费贵金属资源的问题，进而提供一种工艺简单，节省能源，可缩短生产周期，提高效率，降低生产成本的厚规格485MPa级管线钢热轧卷板及其制造方法。
[0013]为此，本发明所采取的解决方案是:
[0014]一种485MPa级管线钢热轧卷板，其化学成分wt%为:C0.040%_0.070%、Si0.10%-0.35%、Mnl.76%-1.95%、Nb0.040%-0.080%、Cr0.20%_0.35%、V0.030%-0.060%、Ti0.005%-0.025%、Als0 .015%_0.045%、P≤ 0.018%、S ≤ 0.003%，余量为 Fe 和不可避免杂质；且 Ceq0.38%-0.45%, Pcm ( 0.19%。
[0015]一种485MPa级管线钢热轧卷板的制造方法，其具体方法为:
[0016]1、冶炼连铸工艺:
[0017]铁水预处理，转炉冶炼采取顶吹或顶底复合吹炼，炉外精炼经RH真空处理，LF炉轻脱硫处理及进行钙处理，连铸采用电磁搅拌或动态轻压下，铸坯厚度200mm以下。
[0018]2、轧制工艺:
[0019]连铸板坯在500-85(TC温度直接进行热装炉加热，连铸板坯经步进式加热炉加热至1150-1200°C出炉；粗轧及精轧机组两阶段控制轧制，粗轧终轧温度为980-1050°C，精轧开轧温度910-960°C，精轧终轧温度780-830°C，精轧的压缩比大于75% ;卷板采用层流冷却方式以8-30°C /s的速度进行快速冷却，在450-550°C进行卷取。
[0020]本发明485MPa级管线钢的成分采用C-Mn-Nb-V-Cr系设计，同时采用微Ti处理，结合热机械控制轧制生产工艺获得细小的针状铁素体组织，以保证产品具优异的综合性能，其主要元素的选择理由如下:
[0021]C:是钢中最经济、最基本、最有效的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但过高的碳含量对产品的冲击韧性和焊接性能有负面影响，低碳可保证管线钢具有良好的低温韧性、可焊性和抗腐蚀性能。本发明的碳含量为0.040%-0.070%。
[0022]S1:脱氧元素，固溶于铁素体以提高钢的强度，但同时要损失塑性和韧性，本发明的 Si 含量为 0.10%-0.35%。
[0023]Mn:锰具有固溶强化作用，还可降低Y - α相变温度，进而细化铁素体晶粒，同时补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。高锰促进针状铁素体形核，高Mn/C可提高钢材屈服强度和冲击韧性，降低韧脆转变温度，细化碳氮化物析出尺寸，促进沉淀强化效果，但锰含量过高偏析严重。本发明的锰含量为1.76%-1.95%。
[0024]Nb:是现代微合金化管线钢中进行控制轧制的最主要元素，NbC应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复、再结晶，降低相变温度，促进针状铁素体组织和M-A岛的形成。Nb可通过细晶强化、析出强化、沉淀强化、相变强化等多中强化机制提高钢的性能，但Nb为贵重元素且加入到一定量后强化效果不再明显，故本发明的铌含量为0.040%-0.080%。
[0025]V:具有较高的析出强化作用和较弱的细晶强化作用，在Nb、V、Ti复合加入时，V主要通过铁素体中C、N化合物的析出起强化作用，添加量太低，效果不明显，太高则效果饱和同时降低焊接性，故本发明的钒含量为0.030%-0.060%。
[0026]Cr:铬可有效提高淬透性，抑制多边形铁素体和珠光体的产生，促进在中温和低温区内形成晶内有大量位错分布的铁素体或贝氏体，与Mo的作用类似，但价格上要远远低于Mo，本发明的铬含量为0.20%-0.35%。
[0027]T1:是强的固氮元素，Ti/N的化学计量比为3.42。加入0.015%左右Ti时，可在板坯连铸时形成高温稳定细小的TiN析出相，这种析出相可有效阻止连铸坯在加热过程中奥氏体晶粒的长大，同时对改善钢焊接时热影响区的断裂韧性有明显作用。本发明的Ti含量控制在 0.005%-0.025%。
[0028]Als:脱氧元素，添加适量的铝可形成细小弥散的AlN粒子，有利于细化晶粒，提高钢的强韧性能，本发明的Als含量控制在0.015%-0.045%。
[0029]P、S:是钢中不可避免的杂质元素，希望越低越好，但要求过低会增加生产成本，本发明的 P ≤ 0.018%、S≤ 0.003%。
[0030]Ceq:碳当量过低说明强化元素含量不足，则产品很难获得理想的强度，过高则不利于产品的韧性，本发明的Ceq控制在0.38%-0.45%。
[0031]Pcm:控制冷裂纹敏感系数有利于保障产品的焊接性能，故本发明Pcm≤0.19%。
[0032]本发明的有益效果为:
[0033]本发明采用C-Mn-Nb-V-Cr系设计的485MPa级管线钢，合金设计简单，贵重元素少量添加或不添加，可大幅降低生产成本。本发明工艺简单，节省能源，可缩短生产周期，提高效率，结合中薄板坯短流程连铸连轧生产工艺轧制成卷板，产品组织为均匀细小的针状铁素体组织，强韧性匹配良好，_20°C条件下低温韧性仍极为优异，完全满足API SPEC5L规范及中石油、中石化通用技术条件要求，通过螺旋埋弧焊方式制成焊管，可广泛应用到油气输送管道建设上，具备突出的经济效益和良好的社会效益。
【具体实施方式】
[0034]本发明工艺流程为:铁水预处理一转炉冶炼一炉外精炼(RH+LF +钙处理)一连铸一板坯加热一轧制一层流冷却一卷取。表1为实施例钢的化学成分。
[0035]表1实施例钢化学成分(wt% )
【权利要求】
1.一种485MPa级管线钢热轧卷板，其特征在于，其化学成分wt%为:C0.040%-0.070%、Si 0.10%-0.35%、Mn 1.76%-1.95%、Nb 0.040%-0.080%、Cr 0.20%_0.35%、V 0.030%-0.060%, Ti 0.005%-0.025%, Als 0.015%-0.045%, P ( 0.018%, S ^ 0.003%，余量为 Fe 和不可避免杂质；且 Ceq 0.38%-0.45%, Pcm ( 0.19%。
2.一种如权利要求1所述485MPa级管线钢热轧卷板的制造方法，其特征在于，具体方法为: (1)、冶炼连铸工艺:铁水预处理，转炉冶炼采取顶吹或顶底复合吹炼，炉外精炼经RH真空处理，LF炉轻脱硫处理及进行钙处理，连铸采用电磁搅拌或动态轻压下，铸坯厚度200mm以下；(2)、轧制工艺: 连铸板坯在500-85(TC温度直接进行热装炉加热，连铸板坯经步进式加热炉加热至1150-1200°C出炉；粗轧及精轧机组两阶段控制轧制，粗轧终轧温度为980-1050°C，精轧开轧温度910-960°C，精轧终轧温度780-830°C，精轧的压缩比大于75% ;卷板采用层流冷却方式以8-30°C /s的速度进行快速冷却，在450-550°C进行卷取。
【文档编号】C22C38/38GK103468905SQ201310407627
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】孔祥磊, 黄国建, 黄明浩, 徐烽, 张英慧 申请人:鞍钢股份有限公司