縮短工序時間的厚規(guī)格x80管線用鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板，其特征在于：該鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計為C0.02～0.06%，Mn1.6～1.9%，Si0.1～0.35%，S≤0.0006%，P≤0.010%，Nb0.055～0.08%，Ti0.008～0.03%，V≤0.008%，Alt≤0.06%，N≤0.010%，O≤0.006%，Mo≤0.15%，Cu≤0.20%，Ni0.2～0.4%，Cr≤0.35%，Ca≤0.01%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其主要流程包括：鋼水冶煉→連鑄→板坯再加熱→熱軋包括中間坯冷卻→水冷→堆冷→矯直。本發(fā)明利用中間坯適度冷卻系統(tǒng)對中間坯進行均勻冷卻，將中間坯冷卻到第二階段精軋的開軋溫度，這樣可大幅縮短工序時間，提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】
縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及X80管線用鋼板及其制造方法，具體涉及一種縮短工序時間生產(chǎn)厚規(guī)格X80鋼級管線用鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前世界需求的能源中化石能源還占能源結(jié)構(gòu)中的主體地位，近年來世界經(jīng)濟的急速增長極大帶動了化石能源需求的急速增長，這也極大地促進了長距離輸送管線的發(fā)展，為提高輸送效率，降低投資，長距離石油天然氣輸送管線用鋼的發(fā)展趨勢是向高強度或超尚鋼級發(fā)展。目如世界各國使用的管線鋼最尚鋼級為X80鋼級。為提尚輸送壓力，X80鋼級已向厚規(guī)格方向發(fā)展，目前部分管道已開始采用厚度超過30mm壁厚X80管線鋼，并在今后會大量采用。
[0003]國內(nèi)目前對X80級管線用鋼的研究很多。
[0004]X80鋼級管線鋼一般均采用兩階段乳制，即分別進行粗乳階段和精乳階段，國內(nèi)外現(xiàn)有專利均做了大量的說明，通常為獲得較均勻的奧氏體晶粒，粗乳階段結(jié)束時鋼坯的溫度均較高，通常在1030°C以上;而精乳階段為保證奧氏體晶粒充分變形，一般開乳溫度又較低，通常不高于950°C，特別是當(dāng)乳制厚度在27_以上規(guī)格時，精乳溫度通常會更低，甚至不高于850°C。為保證奧氏體在精乳階段乳制時充分變形，同時滿足粗乳后鋼坯厚度較厚，通常需保證粗乳后中間坯(以后簡稱中間坯)厚度在3.2h(h為成品鋼板厚度)以上。通常中間坯在粗乳完成后經(jīng)空冷至精乳開乳溫度，這將需很長的等待時間，從而導(dǎo)致厚規(guī)格X80鋼級管線鋼生產(chǎn)率受到很大影響。
[0005]目前國內(nèi)外寬厚板廠在生產(chǎn)厚規(guī)格X80鋼級管線鋼在粗乳結(jié)束后，由于粗乳和精乳之間均是輥道，沒有專門的冷卻設(shè)備，要么采用空冷到精乳開乳溫度，這樣往往所需的時間很長，嚴(yán)重影響乳鋼廠生產(chǎn)效率;要么有部分乳鋼廠利用粗乳機前的除鱗設(shè)備進行中間坯冷卻，如申請專利號分別為CN105256117A和CN105039870A中提到通過粗乳機除鱗機對中間坯進行冷卻。由于除鱗機水壓力太大，實際冷卻效果較差，同時對二級系統(tǒng)形成干擾，影響整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，另外，采用除鱗機冷卻往往造成板坯溫度不均，最終影響鋼板性能。或者通過乳后冷卻系統(tǒng)如ACC對中間坯進行冷卻，如申請專利號為CN105256117A和CN105220069中提到通過乳后超快冷或ACC冷卻系統(tǒng)對中間坯進行冷卻。將會造成中間坯上下表面與心部溫差較大，造成后續(xù)乳制困難，同時造成最終鋼板上下表面組織差異較大，最終影響管線鋼性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述生產(chǎn)現(xiàn)狀提供一種縮短工序時間，提高厚規(guī)格X80鋼級鋼板生產(chǎn)率的方法，本發(fā)明通過在高溫粗乳結(jié)束后，利用中間坯適度冷卻系統(tǒng)對中間坯進行均勻冷卻，將中間坯冷卻到第二階段精乳的開乳溫度，這樣可大幅縮短工序時間，提高生產(chǎn)效率。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為，一種縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板，該鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計為C:0.02?0.06%,Mn: 1.6?1.9%，S1:0.1?0.35%，S:<0.0006%，P:<0.010%，Nb:0.055?0.08%，T1:0.008?0.03%，V:<0.008%，AlK0.06%，K0.010%，0:<0.006%，Mo:<0.15%，Cu:<0.20%，N1:0.2?0.4%，Cr:<
0.35%，Ca: <0.01%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。鋼板的厚度為25mm及以上。
[0008]本發(fā)明厚規(guī)格X80管線用鋼板成分設(shè)計原理如下:
c:c是鋼中最經(jīng)濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化可明顯提高鋼的強度，但對鋼的韌性及延性以及焊接性能帶來不利影響，因此管線鋼的發(fā)展趨勢是不斷降低C含量，考慮到強度及韌性的匹配關(guān)系，將C含量控制在0.02?0.06%。
[0009]Mn:通過固溶強化提高鋼的強度，是管線鋼中彌補因C含量降低而引起強度損失的最主要的元素，Mn同時還是擴大γ相區(qū)的元素，可降低鋼的γ—α相變溫度，有助于獲得細小的相變產(chǎn)物，可提高鋼的韌性，降低韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，Mn也是提高鋼的淬透性元素。考慮到檢驗過程中發(fā)現(xiàn)Mn偏析對落錘性能產(chǎn)生不利影響，同時兼顧到強度要求，本發(fā)明中Mn含量設(shè)計在1.6?1.9%范圍。
[0010]Nb:是現(xiàn)代微合金化鋼特別是管線鋼中最主要的微合金化元素之一，對晶粒細化的作用非常明顯。通過Nb的固溶拖曳及熱乳過程中的Nb(C，N)應(yīng)變誘導(dǎo)析出可阻礙形變奧氏體的回復(fù)、再結(jié)晶，經(jīng)TMCP使非再結(jié)晶區(qū)乳制的形變奧氏體在相變時轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿∠嘧儺a(chǎn)物，以使鋼具有高強度和高韌性，本發(fā)明主要是通過C與Nb含量的關(guān)系來確定Nb含量范圍，
Ti:是強的固N元素，Ti/N的化學(xué)計量比為3.42，利用0.02%左右的Ti就可固定鋼中60ppm以下的N，在板坯連鑄過程中即可形成TiN析出相，這種細小的析出相可有效阻止板坯在加熱過程中奧氏體晶粒的長大，有助于提高Nb在奧氏體中的固溶度，同時可改善焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性，是管線鋼中不可缺少的元素，因此本申請專利將Ti控制在0.008-0.03%之間。
[0011]S、P:是管線鋼中不可避免的雜質(zhì)元素，希望越低越好，通過超低硫及Ca處理改變硫化物形態(tài)可使管線鋼具有很高的沖擊韌性。
[0012]Cu、N1:可通過固溶強化提高鋼的強度，Ni的加入一方面可提高鋼的韌性，同時改善Cu在鋼中易引起的熱脆性。
[0013]Cr: Cr的加入可提高鋼的淬透性，且相對經(jīng)濟。
[0014]上述縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板的方法，主要生產(chǎn)工序如下， a冶煉鋼水連鑄獲得連鑄坯；
b在熱乳板工序過程中，連鑄坯再加熱溫度:1180?1230°C，熱乳分兩階段，第一階段為再結(jié)晶區(qū)乳制，控制再結(jié)晶區(qū)的終乳溫度在1050?1100°C，再結(jié)晶區(qū)乳制所得中間坯的厚度是成品鋼板厚度的3.2倍及以上，隨后將中間坯送入中間坯適度冷卻系統(tǒng)，中間坯在中間坯適度冷卻系統(tǒng)內(nèi)以來回擺動的方式冷卻至熱乳第二階段的非再結(jié)晶區(qū)乳制的開乳溫度，冷卻速度為4?18°C/s，非再結(jié)晶區(qū)乳制的開乳溫度為不高于880°C，控制非再結(jié)晶區(qū)的終乳溫度在不高于830 °C;
c乳制結(jié)束后水冷鋼坯，開始冷卻溫度不高于800°C，終止冷卻溫度:不高于560°C，冷卻速度:10 ?30°C/s;
d水冷結(jié)束后將鋼板冷卻到室溫即得鋼板成品。。
[0015]本發(fā)明通過在熱乳第一階段和第二階段之間設(shè)置中間坯適度冷卻，此中間坯冷卻方式是保證再結(jié)晶區(qū)乳制變形后奧氏體晶粒不再長大，在大厚度鋼板熱乳過程中，縮小中間坯表面與心部溫差。如圖1所示，中間坯適度冷卻系統(tǒng)設(shè)置在4300mm寬厚板乳機生產(chǎn)線的粗乳機和精乳機之間。該系統(tǒng)為箱體結(jié)構(gòu)，共計長18m，在箱體頂部，密集分布噴淋噴嘴，對粗乳后的中間坯進行適度冷卻，根據(jù)不同中間坯厚度，獲得的中間坯冷卻速度為4?18°C/s，中間還厚度根據(jù)產(chǎn)品和生產(chǎn)需要，通常在40?180mm厚左右，小于40mm厚中間還由于較薄，除非需要，一般不需進行中間坯冷卻。對于厚規(guī)格中間坯，考慮到設(shè)計極限，最大冷卻速度在4°C/s，對于薄規(guī)格，最大冷卻速度可達到18°C/s。之所以不能采用更高冷速，有兩個因素需要考慮到:一是由于更高冷速下，中間坯沿厚度方向會產(chǎn)生較大的溫度差，這種溫度差在乳制時由于溫度差造成厚度方向變形不均勻，精乳乳制時會產(chǎn)生鋼板上翹或下扣，影響生產(chǎn)率;二是這種沿厚度方向溫度差將會造成沿厚度方向區(qū)域奧氏體變形不一樣，從而影響獲得最終組織。
[0016]坯料經(jīng)第一階段乳制完成后，根據(jù)生產(chǎn)需要，判斷是否開啟中間坯適度冷卻。對于需要采用中間坯冷卻系統(tǒng)進行適度冷卻的情況，中間坯在進入中間坯適度冷卻系統(tǒng)后，系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的輥道進入擺動模式，使中間坯在系統(tǒng)內(nèi)來回擺動，同時噴嘴噴淋對中間坯噴水，控制中間坯以特定的冷卻速度冷卻至第二階段乳制的開乳溫度。
[0017]待中間坯冷卻到第二階段乳制的開乳溫度后，中間坯將從中間坯適度冷卻系統(tǒng)內(nèi)送出，進入后一工序。
[0018]管線鋼是最典型的采用TMCP工藝生產(chǎn)的品種鋼，乳制上均采用粗乳(再結(jié)晶區(qū))和精乳(非再結(jié)晶區(qū))兩階段乳制，由于粗乳溫度較高，通常粗乳結(jié)束溫度在1050°C以上;而精乳階段開乳溫度通常不高于900°C，特別是當(dāng)乳制成品厚度在27mm以上規(guī)格的鋼板，中間坯精乳溫度通常會更低，甚至不高于850°C，同時還需滿足粗乳后中間坯厚度在3.2h(h為成品鋼板厚度)以上。傳統(tǒng)的做法是讓中間坯在粗乳完成后空冷至精乳開乳溫度，這需要很長的待溫時間(以生產(chǎn)27.5_規(guī)格X80鋼級鋼板為例，中間坯空冷待溫一般需15分鐘左右)，影響生產(chǎn)效率。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點:
在工序相同的情況下，采用中間坯適度冷卻系統(tǒng)對中間坯適度冷卻，可大幅縮短中間還在棍道上的待溫時間，大幅提尚厚規(guī)格X80鋼級鋼板生廣效率。
[0020]本發(fā)明中的中間坯適度冷卻系統(tǒng)對中間坯的冷卻更加均勻，冷卻速度更容易控制，同時該冷卻方式能夠抑制中間坯冷卻后奧氏體晶粒長大，這樣可優(yōu)化X80鋼級管線鋼性會K。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的中間坯適度冷卻系統(tǒng)的作業(yè)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0023]縮短生產(chǎn)工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板的制造流程為:配比備料—進行轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉—爐外精煉—連鑄—板坯再加熱—兩階段熱乳包括中間坯冷卻—水冷—堆冷—矯直。
[0024]具體工藝步驟如下:
將冶煉原料依次經(jīng)KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH真空精煉和連鑄，制造出滿足化學(xué)成分要求、厚度350mm的連鑄坯;將連鑄坯再加熱至1180?1230°C，進入熱乳工序。
[0025]熱乳分兩階段，第一階段為再結(jié)晶區(qū)乳制，控制再結(jié)晶區(qū)的終乳溫度在1050?110(TC，再結(jié)晶區(qū)乳制所得中間坯的厚度是成品鋼板厚度的3.2倍，隨后將中間坯送入中間坯適度冷卻系統(tǒng)，如圖1所示，中間坯在中間坯適度冷卻系統(tǒng)內(nèi)以來回擺動的方式冷卻至熱乳第二階段的非再結(jié)晶區(qū)乳制的開乳溫度，冷卻速度為4?18°C/s，非再結(jié)晶區(qū)乳制的開乳溫度為820?880°C，控制非再結(jié)晶區(qū)的終乳溫度在790?830°C。
[0026]乳制結(jié)束后水冷鋼坯，開始冷卻溫度不高于780°C，終止冷卻溫度:350?500°C，冷卻速度:10?30°C/s。
[0027]水冷結(jié)束后將鋼板冷卻到室溫即得鋼板成品。
[0028]本實施例生產(chǎn)的27.5mm厚規(guī)格X80鋼板，在未采用中間坯適度冷卻系統(tǒng)之前，乳制一張鋼板需25分鐘左右，其中待溫時間需要15分鐘，采用中間坯適度冷卻系統(tǒng)將中間坯直接冷卻至第二階段的開乳溫度，乳制一張鋼板只需10分鐘左右，其中待溫時間只需5分鐘左右，使生廣效率得到大幅提尚。
【主權(quán)項】
1.一種縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板，其特征在于:該鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量■g^HI^+*C:0.02?0.06%，Mn:1.6?1.9%，S1:0.1?0.35%，S:<0.0006%，P:<0.010%，Nb:0.055?0.08%，T1:0.008?0.03%，V:<0.008%，Alt:<0.06%，K0.010%，0:<0.006%，Mo:<0.15%，01:彡0.20%，附:0.2?0.4%，0:彡0.35%，0&:彡0.01%，其余為卩6和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板，其特征在于:所述鋼板的厚度為25mm及以上。3.—種制造如權(quán)利要求1或2所述縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板的方法，其特征在于:主要工序為，冶煉鋼水連鑄獲得連鑄坯； 在熱乳板工序過程中，連鑄坯再加熱溫度:1180?1230°C，熱乳分兩階段，第一階段為再結(jié)晶區(qū)乳制，控制再結(jié)晶區(qū)的終乳溫度在1050?1100°C，再結(jié)晶區(qū)乳制所得中間坯的厚度是成品鋼板厚度的3.2倍及以上，隨后將中間坯送入中間坯適度冷卻系統(tǒng)，中間坯在中間坯適度冷卻系統(tǒng)內(nèi)以來回擺動的方式冷卻至熱乳第二階段的非再結(jié)晶區(qū)乳制的開乳溫度，冷卻速度為4?18°C/s，非再結(jié)晶區(qū)乳制的開乳溫度為不高于880°C，控制非再結(jié)晶區(qū)的終乳溫度在不高于830 °C; 乳制結(jié)束后水冷鋼坯，開始冷卻溫度不高于800°C，終止冷卻溫度:不高于560°C，冷卻速度:10 ?30°C/s; 水冷結(jié)束后將鋼板冷卻到室溫即得鋼板成品。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板的制造方法，其特征在于:所述中間坯適度冷卻系統(tǒng)設(shè)置在4300mm寬厚板乳機生產(chǎn)線的粗乳機和精乳機之間，該系統(tǒng)為箱體結(jié)構(gòu)，共計長18m，在箱體頂部，密集分布噴淋噴嘴，對粗乳后的中間坯進行適度冷卻，根據(jù)不同中間坯厚度，獲得的中間坯冷卻速度為4?18°C/s，中間坯厚度根據(jù)產(chǎn)品和生產(chǎn)需要通常在40?180mm厚左右，小于40mm厚中間坯由于較薄，除非需要，一般不需進行開啟中間坯適度冷卻;對于厚規(guī)格中間坯，考慮到設(shè)計極限，最大冷卻速度在4°C/s，對于薄規(guī)格，最大冷卻速度可達到18°C/s。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的縮短工序時間的厚規(guī)格X80管線用鋼板的制造方法，其特征在于:所述中間坯適度冷卻系統(tǒng)的作業(yè)流程:坯料經(jīng)粗乳完成后得到中間坯，根據(jù)生產(chǎn)需要，判斷是否開啟中間坯適度冷卻，對于需要采用中間坯冷卻系統(tǒng)進行適度冷卻的情況，中間坯在進入中間坯適度冷卻系統(tǒng)后，系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的輥道進入擺動模式，使中間坯在系統(tǒng)內(nèi)來回擺動，同時噴嘴噴淋對中間坯噴水，控制中間坯以特定的冷卻速度冷卻至第二階段乳制的開乳溫度，待中間坯冷卻到第二階段乳制的開乳溫度后，中間坯將從中間坯適度冷卻系統(tǒng)內(nèi)送出，進入后一工序。
【文檔編號】C21D8/02GK105950972SQ201610314575
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】蔣昌林, 高助忠, 常躍峰, 林濤, 胡建國, 諸建陽, 方壽玉, 寧康康
【申請人】江陰興澄特種鋼鐵有限公司