專利名稱：一種油氣管道加壓站場用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低碳微合金鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種油氣管道加壓站場用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法，適用于對低溫韌性要求較高的管道中轉(zhuǎn)站場用鋼的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
近30年以來，世界各國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，能源需求不斷增加，國內(nèi)外多項(xiàng)重大管道工程規(guī)劃并建設(shè)，為提高管道輸送流量和輸送效率，工程沿線需要設(shè)置管道加壓站場，對輸送天然氣的線路進(jìn)行加壓，與長輸線路用鋼相比，站場用鋼在壁厚和強(qiáng)韌性要求方面都有顯著增加。 站場用鋼主要是用于管道中轉(zhuǎn)站工程，在地面上裸露使用，對于溫度相關(guān)的韌性要求比較嚴(yán)格，例如，西氣東輸二線的站場用熱軋鋼板，低溫夏比沖擊韌性要求_40°C，低溫落錘韌性要求_35°C，低溫韌性要求比較高，而且鋼板壁厚比較厚25-35mm，所以開發(fā)難度非常大，強(qiáng)韌性指標(biāo)合格率偏低，因此給生產(chǎn)廠家?guī)砹溯^大的經(jīng)濟(jì)損失，同樣給管道站場的安全帶來巨大隱患。從目前管線鋼申請的專利技術(shù)和發(fā)表的文獻(xiàn)來看，管線鋼產(chǎn)品在厚度規(guī)格、落錘韌性要求、成分設(shè)計(jì)等方面與本專利有本質(zhì)的差別。專利200410025584. 4公開了 “高強(qiáng)度高韌性X80管線鋼及其熱軋板制造方法”，明確提出了生產(chǎn)規(guī)格為< 15mm的熱軋板卷，并且落錘性能要求溫度為_15°C，而且成分上添加了大量鑰和釩合金，與本專利的厚度規(guī)格、低溫韌性要求和生產(chǎn)工藝方法都有本質(zhì)差異，而且合金成本高。另外歐洲EP1020539和日本JP10102814的管線鋼相關(guān)專利技術(shù)，在產(chǎn)品厚度規(guī)格、落錘性能要求和生產(chǎn)工藝上與本專利存在顯著區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種油氣管道加壓站場用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法，通過合理的成分設(shè)計(jì)和優(yōu)化的生產(chǎn)工藝，有效地解決了厚規(guī)格站場用熱軋鋼板的強(qiáng)韌性控制難題，使得鋼板的低溫韌性指標(biāo)滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求，降低了生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)損失，提高了管道站場的安全性，對我國的管道事業(yè)發(fā)展具有重大意義。本發(fā)明的油氣管道加壓站場用熱軋鋼板，其特征在于所述鋼板化學(xué)成分為C O. 03 O. 08%，Si 0. 10 O. 45%,Mn :1. 40 1. 80%，P :彡 O. 015%，S :彡 O. 005%,Alt O. 01 O. 06%,Nb 0. 03 O. 09%，V 0. 02 O. 06%,Ti 0. 005 O. 014%,N ^0. 008%,H O. 0002% ;余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素，均為重量百分?jǐn)?shù)。在上述的鋼成分中還可含有N1:0. 00 O. 50%，Cr :0· 15 O. 35%，Cu :0. 00
O.30%中的Γ3種。本發(fā)明的油氣管道加壓站場用熱軋鋼板制備方法，包括冶煉、連鑄、軋制、冷卻等工序，工藝中控制的技術(shù)參數(shù)如下(I)連鑄坯厚度/成品鋼板厚度為10 14，成品鋼板寬度/連鑄坯寬度為1 1.6 ;連鑄坯經(jīng)粗軋展寬后鑄坯厚度/成品鋼板厚度為9 13，粗軋展寬后軋制速度為I 1. 2m/s，粗軋最后一道次壓下率15 30% ;精軋階段總壓下率60 75%，精軋最后一道次壓下率8 15%。(2)鋼板分兩階段進(jìn)行控冷，第一階段開冷溫度為760 820°C，冷卻速率為20^300C /s，終冷溫度為55(T590°C ;隨后進(jìn)行第二階段冷卻，冷卻速率為1(T20°C /s，終冷溫度為45(T500°C。通過先強(qiáng)后弱的兩階段冷卻方式充分細(xì)化晶粒，并控制金相組織構(gòu)成。
所述鋼板由針狀鐵素體構(gòu)成的第一相，和包含粒狀貝氏體、殘余奧氏體、馬氏體中的一種或多種組分的第二相；第一相所占比例為6(Γ80%。本發(fā)明的油氣管道加壓站場用熱軋鋼板，-40°C橫向V型缺口夏比沖擊功達(dá)到360J以上，-35°C落錘(DffTT)性能達(dá)到85%以上。本發(fā)明內(nèi)容的構(gòu)成要點(diǎn)立足于以下認(rèn)識C通過固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化提高強(qiáng)度，但對延性、低溫韌性和焊接性能不利；Nb提高材料的再結(jié)晶溫度，擴(kuò)大未再結(jié)晶區(qū)，對晶粒細(xì)化的作用十分明顯，提高材料的強(qiáng)度和低溫韌性；V對于改善厚規(guī)格鋼板的強(qiáng)度性能有利；Ni合金對于低溫韌性的提高很重要。采用該控軋控冷工藝的依據(jù)是利用大壓縮比(10 14)和小展寬比(I 1.6)技術(shù)，有利于使變形充分滲透到心部，細(xì)化心部晶粒，改善厚規(guī)格鋼板邊部和心部組織均勻性。通過控制粗軋的軋制速度(I 1. 2m/s)，強(qiáng)化粗軋展寬后的總壓縮比(9 13)以及粗軋最后一道次的壓下率(15 30%)，使奧氏體晶粒充分細(xì)化和均勻化，再通過在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的累積形變(60 75%)，增加相變的形核點(diǎn)，以及精軋最后一道次壓下率(8 15%)，最終可細(xì)化相變組織，最后通過先強(qiáng)后弱的兩階段冷卻及適度的終冷溫度，得到均勻細(xì)化的組織形態(tài)，提高鋼板的強(qiáng)度和低溫韌性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明在合金成份配方上具有較低的碳含量(O. 03-0. 08%),能夠明顯改善材料的低溫韌性，適當(dāng)?shù)腘b和V微合金化，并輔以適量N1、Cu、Cr等合金元素，這種元素配合增加了材料的淬透性，彌補(bǔ)了大壁厚造成的冷卻不足，使全壁厚轉(zhuǎn)變成以均勻細(xì)小的針狀鐵素體為主的組織形態(tài)，可滿足較高的強(qiáng)度和較低溫度的韌性要求，具有非常好的強(qiáng)韌性搭配，大幅度提高了管道站場的使用安全性。并通過對連鑄坯尺寸、軋制工藝和冷卻工藝進(jìn)行優(yōu)化，通過大壓縮比、小寬展比的坯型設(shè)計(jì)、優(yōu)化的軋制工藝，以及先強(qiáng)后弱的兩階段冷卻方式，解決壁厚25 35_的站場用鋼強(qiáng)度和低溫韌性的問題。


圖1為本發(fā)明金相組織圖(表層)。圖2為本發(fā)明金相組織圖(1/4處)。圖3為本發(fā)明金相組織圖(心部)。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明油氣管道加壓站場用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法，在100噸轉(zhuǎn)爐上冶煉，并在4300mm生產(chǎn)線上進(jìn)行軋制和冷卻。下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例中鋼板化學(xué)成分見表1，實(shí)施例工藝制度見下面描述，實(shí)施例力學(xué)性能見表2 表I實(shí)施例的化學(xué)成分(重量，％)
權(quán)利要求
1.一種油氣管道加壓站場用熱軋鋼板，其特征在于所述鋼板化學(xué)成分為c 0. 03 O. 08%,Si 0. 10 O. 45%,Mn 1. 40 L 80%,P ·.( O. 015%,S ·.( O. 005%,Alt 0. 01 O. 06%, Nb 0. 03 O. 09 %，V 0. 02 O. 06 %，Ti 0. 005 O. 014 %，N :彡 O. 008 %，H : (O. 0002% ;余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素，均為重量百分?jǐn)?shù)。所述鋼板由針狀鐵素體構(gòu)成的第一相，由粒狀貝氏體、殘余奧氏體、馬氏體中的一種或多種構(gòu)成的第二相；第一相所占比例為60 80%。
2.如權(quán)利要求1所述的熱軋鋼板，其特征在于，在上述的鋼板成分中還含有Ni0.00 O. 50%, Cr 0. 15 O. 35%, Cu 0. 00 O. 30%中的 I 3 種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱軋鋼板，其特征在于，所述的熱軋鋼板_40°C橫向V型缺口夏比沖擊功達(dá)到360J以上，-35°C落錘DWTT性能達(dá)到85%以上；所述的油氣管道加壓站場用熱軋鋼板壁厚為25 35mm。
4.一種權(quán)利要求1所述的油氣管道加壓站場用熱軋鋼板的制備方法，包括冶煉、連鑄、 軋制、冷卻工序，其特征在于，在工藝中控制如下技術(shù)參數(shù)(1)連鑄坯厚度/成品鋼板厚度為10 14，成品鋼板寬度/連鑄坯寬度為1 1.6; 連鑄坯經(jīng)粗軋展寬后鑄坯厚度/成品鋼板厚度為9 13，粗軋展寬后軋制速度為1 ·1.2m/s，粗軋最后一道次壓下率15 30% ;精軋階段總壓下率60 75%，精軋最后一道次壓下率8 15% ;(2)鋼板分兩階段進(jìn)行控冷，第一階段開冷溫度為760 820°C，冷卻速率為20 300C /s，終冷溫度為550 590°C;隨后進(jìn)行第二階段冷卻，冷卻速率為10 ··20°C /s，終冷溫度為450 500°C。通過先強(qiáng)后弱的兩階段冷卻方式充分細(xì)化晶粒，并控制金相組織構(gòu)成。
全文摘要
一種油氣管道加壓站場用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于低碳微合金鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。該鋼板化學(xué)成分的重量百分配比為C0.03～0.08％，Si0.10～0.45％，Mn1.40～1.80％，P≤0.015％，S≤0.005％，Alt0.01～0.06％，Nb0.03～0.09％，V0.02～0.06％，Ti0.005～0.014％，N≤0.008％，H≤0.0002％；還可含有Ni0.00～0.50％，Cr0.15～0.35％，Cu0.00～0.30％中的1~3種，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素。相應(yīng)的生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、軋制、冷卻等工序，優(yōu)點(diǎn)在于，該鋼板具有優(yōu)良的夏比沖擊韌性和落錘性能，適用于對低溫韌性要求較高的油氣管道加壓站場。
文檔編號C21D11/00GK102994876SQ20121056646
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者李少坡, 姜中行, 李永東, 白學(xué)軍, 王文軍, 查春和, 李家鼎, 丁文華, 李群, 張國棟 申請人:首鋼總公司