一种抗hic热轧钢板及其镁处理冶炼方法

一种抗hic热轧钢板及其镁处理冶炼方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗HIC热轧钢板及其镁处理冶炼方法，采用镁处理冶炼方法所制得的热轧钢板的化学成分及含量为：0.06wt％～0.20wt％的C、0.10wt～0.50wt％的Si、0.4wt～1.6wt％的Mn、≤0.25wt％的P、≤0.010wt％的S、≤0.06wt％的Nb、≤0.15wt％的V、0.0001wt％～0.020wt％的Mg和Ti、＜0.010wt％的Als，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明能抑制钢板中带状组织的生成，提高钢板性能。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热轧钢板生产【技术领域】，特别涉及一种抗HIC热轧钢板及其镁处 理冶炼方法。 一种抗Η 1C热轧钢板及其镁处理冶炼方法

【背景技术】
[0002] 近年来，湿硫化氢环境下引起压力容器及管道的腐蚀、氢致开裂（HIC)、硫化氢应 力腐蚀开裂（SSCC)等事故率有不断上升的趋势，湿硫化氢环境造成设备破环带来的损失 是巨大的，也是当前采油、炼油、化工、煤气生产中最为突出的腐蚀问题和技术难题之一。
[0003] 根据钢材的性质、环境和其他变量，湿硫化氢环境中因钢材腐蚀所产生的氢的吸 收会产生不同的影响。在压力管道中观测到的一个有害作用是裂纹沿钢材轧制方向发展。 平面裂纹倾向于与相邻的平面裂纹相连形成穿过壁厚的台阶裂纹。裂纹会减少有效壁厚， 直至压力容器、管道变得过应力而开裂。开裂有时伴有表面鼓包。迄今已经有多起因这种 开裂导致的失败实例报道。
[0004] 在实际生产中氢致开裂主要取决于钢的成分及组织状态。HIC主要存在于细长的 第二类MnS夹杂和硅酸锰系的夹杂中，但是难以延伸的氧化铝系夹杂物聚集的情况下也可 成为HIC的起点，在Μη和P的偏析区沿着形成的珠光体、贝氏体、马氏体扩展。
[0005] 从材料化学成分方面来说，影响湿硫化氢腐蚀的主要化学元素是锰、磷、硫、碳等 元素。
[0006] (1)碳：是稳定奥氏体的元素，随着碳含量增加容易出现碳化物偏析，造成偏析区 的硬度与周围组织出现差异，导致HIC腐蚀；
[0007] (2)锰、硅：Μη的偏析容易在焊缝及热影响区产生马氏体和贝氏体等高强度、低韧 性的显微金相组织，表现出极高硬度，增加焊后组织开裂倾向。因此Μη含量高的低合金钢 不宜用于制造湿硫化氢环境中的管道用材，目前通用的做法是控制Μη含量。Si元素含量偏 高时，焊缝及热影响区的硬度无法控制，同时Si元素易偏析于晶粒边界，会助长晶间裂纹 的形成。
[0008] 非金属夹杂物致使局部显微组织疏松，增加湿硫化氢环境下HIC或S0HIC的敏感 性，夹杂物界面是氢的强陷阱，在钢与腐蚀性气体的接触面上，通过电化学腐蚀反应，氢离 子在阳极获得电子而变成氢原子。然后，原子氢渗入腐蚀层，扩散进入钢中，富集在夹杂物， 特别是长条状的MnS周围，形成分子氢。当夹杂物顶端的分子氢压升高到大于临界值时就 会产生裂纹，同时在裂纹顶端出现局部塑性变形区。随着氢压的增大，这些裂纹能向前扩展 或互相连接，当两个平行的裂纹靠得很近时，裂纹间的相互干涉较大，容易使裂纹弯曲而成 台阶状的裂纹。
[0009] 故在实际生产过程中，强化精炼工艺操作，最大限度控制P、S等杂质含量，确保 钢质纯净，是生产抗HIC热轧钢板必须的操作规范。但仅从成分上具备条件而不改善组织 中存在的不均匀甚至带状组织之类的缺陷，或者以现有生产技术手段尚缺乏对该类影响抗 HIC性能的组织缺陷以经济、有效的手段加以改善的能力，是限制当前国内优质抗HIC热轧 钢板生产的限制性环节。


【发明内容】

[0010] 本发明的目的在于，提供一种抗HIC热轧钢板及其镁处理冶炼方法，本发明可抑 制钢板中带状组织的生成，提高钢板性能。
[0011] 为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
[0012] 一种抗HIC热轧钢板，所述热轧钢板的化学成分及含量为：0. 06wt%?0. 20wt% 的 C、0. 10wt ?0· 50wt% 的 Si、0. 4wt ?1. 6wt% 的 Mn、< 0· 25wt% 的 P、< 0· OlOwt% 的 S、 彡 0· 06wt% 的 Nb、彡 0· 15wt% 的 V、0. OOOlwt% ?0· 020wt% 的 Mg 和 Ti、< 0· OlOwt% 的 Als，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0013] 一种抗HIC热轧钢板的镁处理冶炼方法，所述方法包括以下步骤：
[0014] 1)转炉冶炼：铁水和/或废钢经熔炼，将钢液中的Si调整到0. 10wt?0. 15wt % 进行硅镇静脱氧后出钢；
[0015] 2)LF精炼：软吹之前，以4m/s的喂线速度加入钛线和镁线，至熔炼含量 0. OOOlwt%?0. 020wt%的Mg和Ti，同时根据所冶炼钢的成分补加 Si。
[0016] 进一步地，所述步骤1)之前还包括铁水预处理步骤；所述步骤2)之后还包括连铸 和轧制步骤。
[0017] 连铸步骤中，连铸钢坯尺寸为250mmX 1800mmX2700mm，拉速为1. 55m/min。
[0018] 优选地，所述轧制时，粗轧钢坯的开轧温度大于1150°C，均热温度为1200°C? 1300°C ;精轧开轧温度彡970°C，终轧温度小于920°C。
[0019] 进一步优选地，连铸钢坯的均热温度为1250°C，加热时间为3h ;
[0020] 冷却和最终规格：水冷至610?640°C后送至冷床上进行自然冷却，乳材成品规格 为 20mmX2700mmXLmm。
[0021] 本发明中未提及的冶炼步骤，本领域技术人员可以根据需要选择本领域的常规方 法。
[0022] 本发明所采用的冶炼和连铸设备均为本领域通用设备。
[0023] 本发明的抗HIC钢板的冶炼方法可以为铁水预处理-转炉-LF精炼-连铸-轧制。
[0024] 本发明将镁处理冶金技术应用抗HIC热轧钢板生产，获得所需的非金属夹杂物种 类、大小及其分布是关键，非金属夹杂物的最终产物与钢液中C、N、0等含量有关，而且与脱 氧元素、合金元素及添加顺序有关。
[0025] 本发明采用镁处理冶金技术获得细小而弥散分布的非金属夹杂物质点有利于促 进新相形核和钉扎晶界。本发明的冶炼方法中，在加入Mg后即生成弥散细小分布的复合夹 杂物，该细小夹杂物，一方面可以促进奥氏体形核另一方面可以钉扎晶界阻止组织长大。
[0026] 本发明通过合理选择和添加微量合金元素，控制钢中非金属夹杂物，使其作为新 相非均匀形核的核心或起到钉扎晶界的作用，从而利用钢中的非金属夹杂物控制钢材的组 织，抑制钢板中带状组织的生成，提高钢板性能。
[0027] 与现有技术相比，本发明通过合理的镁处理冶金技术，控制钢中非金属夹杂物，在 不改变原有的生产工艺的情况下改善铸坯及产品组织的均匀性和致密性，从而改善抗HIC 性能，具有操作简单直接，易于在生产现场实施，成本低，合金成分控制精确，不影响产品表 面质量且不增加轧钢过程除鳞难度等优势，是现有装备技术条件下，实现稳定优质生产抗 HIC钢板的有效方法。

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 图1为本发明实施例1连铸坯的低倍组织图；
[0029] 图2为本发明对比例1连铸坯的低倍组织图；
[0030] 图3为本发明实施例1热轧钢板的金相组织图；
[0031] 图4为本发明对比例1热轧钢板的金相组织图；
[0032] 图5为本发明实施例1连铸坯的夹杂物的分布图；
[0033] 图6为本发明对比例1连铸坯的夹杂物的分布图；
[0034] 图7为本发明实施例1连铸坯的夹杂物扫描电镜图；
[0035] 图8为本发明实施例1连铸坯的夹杂物扫描电镜图；
[0036] 图9为图7中a点的能谱图；
[0037] 图10为图8中b点的能谱图；
[0038] 图11为图8中c点的能谱图。

【具体实施方式】
[0039] 下面以附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明，但不限于此。
[0040] 实施例1
[0041] 一种抗HIC热轧钢板，所述热轧钢板的化学成分及含量为：0. 06wt%?0. 20wt% 的 C、0. 10wt ?0· 50wt% 的 Si、0. 4wt ?1. 6wt% 的 Mn、< 0· 25wt% 的 P、< 0· OlOwt% 的 S、 彡 0· 06wt% 的 Nb、彡 0· 15wt% 的 V、0. OOOlwt% ?0· 020wt% 的 Mg 和 Ti、< 0· OlOwt% 的 Als，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0042] 一种抗HIC热轧钢板的镁处理冶炼方法，所述方法包括以下步骤：
[0043] 1)铁水预处理
[0044] 2)转炉冶炼：铁水和/或废钢经熔炼，将钢液中的Si调整到0. 10wt?0. 15wt % 进行硅镇静脱氧后出钢；
[0045] 3)LF精炼：软吹之前，以4m/s的喂线速度加入钛线和镁线，至熔炼含量 0. OOOlwt%?0. 020wt%的Mg和Ti，同时根据所冶炼钢的成分补加 Si ;
[0046] 4)连铸得到连铸坯；
[0047] 5)轧制、冷却得到抗HIC热轧钢板。
[0048] 所述轧制时，粗轧钢坯的开轧温度大于1150°C，均热温度为1250°C，加热时间为 3h ;精轧开轧温度彡970°C，终轧温度小于920°C。
[0049] 连铸步骤中，连铸钢坯尺寸为250mmX 1800mmX2700mm，拉速为1. 55m/min。
[0050] 冷却和最终规格：水冷至610?640°C后送至冷床上进行自然冷却，乳材成品规格 为 20mmX2700mmXLmm。
[0051] 对比例1
[0052] 采用常规冶炼方法，制备与实施例1中规格相同的连铸坯，然后经与实施例1中相 同的加热炉加热、乳制得到热轧钢板。
[0053] 效果对比
[0054] 采用常规的测试方法，分别对实施例1和对比例1的连铸坯的截面进行低倍组织 观察，如图1和图2所示，由图1和图2可以看出，对比例1所制得的连铸坯的截面中心比 实施例1所制得的连铸坯的截面中心具有更多的波纹，说明实施例制得的连铸坯质量优于 对比例1。
[0055] 采用常规的测试方法，分别对实施例1和对比例1的热轧钢板的金相组织进行观 察，如图3和图4所示，由图3和图4可以看出，实施例1更好的抑制了带状组织的生成。
[0056] 采用常规的测试方法，分别对实施例1和对比例1的连铸坯的夹杂物分布进行观 察，如图5和图6所示，由图5和图6可以看出，实施例1获得了更细小、弥散分布的非金属 夹杂物。
[0057] 采用扫描电镜对连铸坯进行测试，其中非金属夹杂物的分布如图7和图8所示，其 中a点能谱图如图9所示，b点的能谱图如图10所示，c点的能谱图如图11所示。由图9、 图10、图11可知a、b、c三点处的夹杂物主要成分为Mg0-Si02-Mn0,正是本申请所要控制的 夹杂物种类。
[0058] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参 照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种抗HIC热轧钢板，其特征在于，所述热轧钢板的化学成分及含量为：0. 06wt%? 0· 20wt % 的 C、0. 10wt ?0· 50wt % 的 Si、0. 4wt ?1. 6wt % 的 Μη、< 0· 25wt % 的 P、 彡O.OlOwt%的
的
的
的Mg和Ti、 < 0· OlOwt%的Als，余量为Fe及不可避免的杂质。
2. -种抗HIC热轧钢板的镁处理冶炼方法，所述方法包括以下步骤： 1) 转炉冶炼：铁水和/或废钢经熔炼，将钢液中的Si调整到0. 10wt?0. 15wt%进行 硅镇静脱氧后出钢； 2. LF精炼：软吹之前，以4m/s的喂线速度加入钛线和镁线，至熔炼含量0. OOOlwt%? 0. 020wt %的Mg和Ti，同时根据所冶炼钢的成分补加 Si。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)之前还包括铁水预处理步骤； 所述步骤2)之后还包括连铸、乳制和冷却步骤。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述连铸步骤中，连铸钢坯尺寸为 250mmX1800mmX 2700mm，拉速为 1. 55m/min。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轧制时，粗轧钢坯的开轧温度大于 1150°C，均热温度为1200°C?1300°C ;精轧开轧温度彡970°C，终轧温度小于920°C。
6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷却步骤中，水冷至610?640°C后 送至冷床上进行自然冷却，乳材成品规格为20mmX 2700mmX L mm。
【文档编号】C21C7/00GK104060171SQ201410276157
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】王博, 王中学, 张冠锋, 席超, 刘吉星, 刘美, 刘超, 刘洪银, 韩杰 申请人:莱芜钢铁集团有限公司