本发明属于金属材料高强度低合金钢领域，尤其涉及一种超厚规格x52管线钢热轧卷板及其生产方法。
背景技术：
：管道输送是长距离输送石油、天然气最经济的运输方式，且随着全球石油和天然气需求量的增大，输送压力也逐渐增加，为保障油气管道运输的安全性和稳定性，长距离、高压输送管线通常使用厚壁管。目前各大钢厂热轧时所使用的连铸坯厚度普遍在200mm以上，而本发明所使用的连铸坯为170mm，由于压缩比小，因此生产20mm以上厚度的x52热轧卷板具有一定难度，主要体现在强度和厚度方向组织均匀性方面。现有技术中，无论采用170mm连铸坯还是200mm以上连铸坯，均未有生产20mm以上x52热轧卷板的先例。《厚规格x52管线钢及其生产方法》申请号cn201610803301.7，公开了一种应用于钢带生产领域的厚规格x52管线钢及其生产方法。钢中成分含有：c0.03％～0.07％、si0.10％～0.30％、mn1.10％～1.30％、p≤0.020％、s≤0.010％、nb0.015％～0.035％、ti0.008％～0.019％、cr0.15％～0.30％。该发明cr含量较高，合金成本较高，成品厚度12-20mm，卷取温度350-520℃，低温卷取在生产厚规格管线钢时存在较大风险，且该发明未描述20mm以上厚度规格x52的生产方法。《一种低成本x52管线钢的生产方法及管线钢》申请号cn201310585644.7，公开了一种低成本x52管线钢的生产方法及管线钢。钢中成分按重量百分比计含有c0.08％～0.12％、si≤0.35％、mn1.10％～1.40％，s≤0.025％，p≤0.025％，ti0.008％～0.022％。该发明不含nb，采用200-230mm厚连铸坯，但成品最大厚度规格仅为10mm，屈服强度387-417mpa，-20℃冲击功仅为153j，产品经螺旋制管后，由于包申格效应导致强度下降，因此制管后，产品屈服强度低于360mpa风险极大。《一种x52管线钢及其生产方法》申请号cn201010243258.6，公开了一种x52管线钢及其生产方法。钢中成分按重量百分比计含有c0.07％～0.09％、si0.15％～0.30％、mn1.10％～1.30％、s≤0.006％、p≤0.020％、nb0.02％～0.04％、ti0.01％～0.02％、n≤0.008％、als0.020％～0.040％。该发明均热温度1200-1240℃，较高的均热温度会使奥氏体晶粒粗化，影响后续拉伸性能，粗轧结束后，摆动待温20-50秒进入精扎阶段，生产效率较低。论文“石油天然气输送管用热轧中宽带钢x52研制开发”，冯绍强，四川冶金，2010年第4期第32卷。作者提出一种5-7mm厚x52级管线钢热轧卷板的生产方法，c0.07％～0.10％、si0.20％～0.30％、mn1.0％～1.10％、s≤0.01％、p≤0.025％、nb≤0.019％、ti0.015％～0.020％、als≤0.035％。该发明采用150mm连铸坯，经控轧控冷两阶段轧制，生产成品厚度5-7mm的x52钢带，但未提出薄板坯生产厚规格(≥20mm)x52钢带的方法。目前公开的x52级管线钢热轧卷板专利，连铸坯厚度均为200-230mm，成品厚度均≤20mm，仅《厚规格x52管线钢及其生产方法》公开了20mm厚x52热轧卷板的生产方法，其余专利所述成品厚度最厚为10mm。公开的论文，成品厚度也未有20mm以上x52生产先例。技术实现要素：本发明提供了一种超厚规格x52管线钢热轧卷板及其生产方法，可以实现中薄板坯(＜200mm)连铸连轧生产超厚规格(≥20mm)x52管线钢热轧卷板。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种超厚规格x52管线钢热轧卷板，钢中化学成分按重量百分比计含有：c0.060％～0.070％、si0.15％～0.25％、mn1.40％～1.50％、nb0.034％～0.050％、ti0.008％～0.022％、cr0.11％～0.17％、al0.015％～0.045％、p≤0.02％、s≤0.008％、n≤0.008％，且pcm≤0.17％，其余为fe和不可避免的杂质。本发明x52级管线钢的成分采用c-mn-nb-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铁素体-珠光体组织，以保证产品具优异的强韧性，其主要元素的选择理由如下：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、焊接性能和硬度值均有不利影响。因此，本发明将碳含量控制为0.060％～0.070％。si：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含量控制为0.15％～0.25％。mn：锰具有固溶强化作用，还可降低γ－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。但锰含量过高会使偏析严重。因此，本发明将锰含量控制为1.40％～1.50％。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、相变强化等多种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。因此，本发明的铌含量控制为0.034％～0.050％。ti：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。因此，本发明中将ti含量控制在0.008％～0.022％。cr：有效提高淬透性，可以提高板卷厚度方向均匀性，cr对厚规格管线钢热轧卷板强度的提高有显著作用，但同时也明显提高硬度，因此不宜添加过多。本发明的铬含量控制为0.11％～0.17％。al：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al含量控制在0.015％～0.045％。p、s、n：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。因此，本发明中将p、s、n分别控制为p≤0.02％、s≤0.008％、n≤0.008％。卷板的屈服强度rt0.5为430～510mpa、抗拉强度rm为520～620mpa、延伸率a50mm≥44％，0℃单值夏比冲击功akv≥256j，硬度值≤210hv10。卷板成品厚度≥20mm。一种超厚规格x52管线钢热轧卷板的生产方法，其生产工艺流程涉及：铁水预处理—转炉冶炼—炉外精炼—连铸—板坯加热－轧制－层流冷却—卷取；1)转炉冶炼采用顶吹或顶底复合吹炼；炉外精炼采用lf炉轻脱硫处理及进行钙处理；连铸采用动态轻压下的方式，所得铸坯厚度＜200mm；2)连铸板坯在500～850℃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1120～1180℃出炉，随后经粗轧及精轧机组两阶段控制轧制，粗轧的终轧温度为980～1010℃，精轧开轧温度≤1000℃，终轧温度为820～880℃，随后采用层流冷却方式以12.4～18.3℃/s的速度进冷却，在560～600℃进行卷取。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明采用c-mn-nb-cr系设计的x52级管线钢，厚度规格超过20mm，最厚规格达到24mm，产品合金设计经济合理，工艺路线简单，容易执行，生产效率高；2)本发明的产品组织为铁素体-珠光体组织类型，厚度方向组织均匀，具有较好的强韧性，完全满足apispec5l规范及中石油中石化通用技术条件要求。3)采用中薄板坯短流程连铸连轧生产工艺轧制厚度规格超过20mm的板卷，可显著节能降耗，降低生产成本，提高生产效率。具体实施方式下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明：一种超厚规格x52管线钢热轧卷板，钢中化学成分按重量百分比计含有：c0.060％～0.070％、si0.15％～0.25％、mn1.40％～1.50％、nb0.034％～0.050％、ti0.008％～0.022％、cr0.11％～0.17％、al0.015％～0.045％、p≤0.02％、s≤0.008％、n≤0.008％，且pcm≤0.17％，其余为fe和不可避免的杂质。卷板的屈服强度rt0.5为430～510mpa、抗拉强度rm为520～620mpa、延伸率a50mm≥44％，0℃单值夏比冲击功akv≥256j，硬度值≤210hv10，产品实物厚度方向组织均匀。卷板成品厚度≥20mm。一种超厚规格x52管线钢热轧卷板的生产方法，其生产工艺流程涉及：铁水预处理—转炉冶炼—炉外精炼(lf+钙处理)—连铸—板坯加热－轧制－层流冷却—卷取；1)转炉冶炼采用顶吹或顶底复合吹炼；炉外精炼采用lf炉轻脱硫处理及进行钙处理，以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能；连铸采用动态轻压下的方式，以提高连铸板坯的质量，所得铸坯厚度＜200mm，其凝固冷却速率远远大于传统的厚板坯，二次枝晶间距大幅度减小；2)连铸板坯在500～850℃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1120～1180℃出炉，随后经粗轧及精轧机组两阶段控制轧制，粗轧的终轧温度为980～1010℃，精轧开轧温度≤1000℃，终轧温度为820～880℃，随后采用层流冷却方式以12.4～18.3℃/s的速度进冷却，在560～600℃进行卷取。本发明采用较高温卷取，最高可达600℃，减小卷取机负载，生产控制难度低。采用相对较低的加热温度(1120～1180℃)，可降低铸坯组织粗大倾向；采用厚度小于200mm的薄板坯(170mm)，热装入加热炉，生产20mm厚以上x52热轧卷板，有效提高生产效率。采用nb-cr复合添加的合金设计，结合低温加热、高温卷取的生产工艺，产品实物性能可达x60(rt0.5≥415mpa)级别，产品厚度方向组织均匀性较好，同时冲击韧性良好。下面通过实施例对本发明做进一步的描述。本发明钢实施例的化学成分见表1，本发明钢实施例的轧制工艺制度见表2，本发明钢实施例的力学性能见表3。表1本发明钢实施例的化学成分(wt％)实施例csimnpsnbticraln10.0680.201.460.0110.0060.0370.0150.150.0350.008020.0630.211.490.0110.0080.0500.0220.170.0450.003030.0610.251.500.0130.0040.0410.0150.150.0150.004140.0700.201.400.0110.0050.0340.0160.110.0350.003850.0700.191.410.0200.0030.0400.0160.150.0260.004160.0600.151.480.0120.0040.0450.0080.140.0300.0042表2实施例钢工艺制度表3实施例钢力学性能注：拉伸试验和夏比冲击试验试样的取样方向均与轧制方向成30°方向。当前第1页1 2 3