一種485MPa級管線鋼熱軋卷板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種485MPa級管線鋼熱軋卷板及其制造方法，其化學(xué)成分wt%為：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爐輕脫硫并進(jìn)行鈣處理，連鑄采用電磁攪拌或動態(tài)輕壓下，連鑄板坯加熱至1150-1200℃出爐；粗軋終軋溫度980-1050℃，精軋溫度780-960℃，精軋壓縮比大于75%；卷板以8-30℃/s的速度快速冷卻，卷取溫度450-550℃。本發(fā)明合金設(shè)計簡單，貴重元素用量少，可大幅降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，卷板強(qiáng)韌性匹配良好，低溫韌性優(yōu)異，完全滿足APISPEC5L規(guī)范及中石油、中石化通用技術(shù)條件要求。
【專利說明】.高珊，2006，18 (3))中，只明確給出了 C、Mn成分，其中Mn含量低于1.60%，其他元素中包括Mo、N1、Cu等貴重元素，因而其成本偏高。
[0011]目前公開的485MPa級管線鋼文獻(xiàn)和專利雖多，但合金設(shè)計中多含大量貴重元素Mo、N1、Cu等,成本較高；大多數(shù)專利采用200mm以上厚連鑄板還,壓下量大,組織及性能控制相對容易，技術(shù)難度偏低；另外還有部分專利須板坯下線，熱能損失大，浪費(fèi)能源且提高生產(chǎn)成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中合金設(shè)計添加大量貴重元素，造成生產(chǎn)成本高并浪費(fèi)貴金屬資源的問題，進(jìn)而提供一種工藝簡單，節(jié)省能源，可縮短生產(chǎn)周期，提高效率，降低生產(chǎn)成本的厚規(guī)格485MPa級管線鋼熱軋卷板及其制造方法。
[0013]為此，本發(fā)明所采取的解決方案是:
[0014]一種485MPa級管線鋼熱軋卷板，其化學(xué)成分wt%為: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%，余量為 Fe 和不可避免雜質(zhì)；且 Ceq0.38%-0.45%, Pcm ( 0.19%。
[0015]一種485MPa級管線鋼熱軋卷板的制造方法，其具體方法為:
[0016]1、冶煉連鑄工藝:
[0017]鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉采取頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉，爐外精煉經(jīng)RH真空處理，LF爐輕脫硫處理及進(jìn)行鈣處理，連鑄采用電磁攪拌或動態(tài)輕壓下，鑄坯厚度200mm以下。
[0018]2、軋制工藝:
[0019]連鑄板坯在500-85(TC溫度直接進(jìn)行熱裝爐加熱，連鑄板坯經(jīng)步進(jìn)式加熱爐加熱至1150-1200°C出爐；粗軋及精軋機(jī)組兩階段控制軋制，粗軋終軋溫度為980-1050°C，精軋開軋溫度910-960°C，精軋終軋溫度780-830°C，精軋的壓縮比大于75% ;卷板采用層流冷卻方式以8-30°C /s的速度進(jìn)行快速冷卻，在450-550°C進(jìn)行卷取。
[0020]本發(fā)明485MPa級管線鋼的成分采用C-Mn-Nb-V-Cr系設(shè)計，同時采用微Ti處理，結(jié)合熱機(jī)械控制軋制生產(chǎn)工藝獲得細(xì)小的針狀鐵素體組織，以保證產(chǎn)品具優(yōu)異的綜合性能，其主要元素的選擇理由如下:
[0021]C:是鋼中最經(jīng)濟(jì)、最基本、最有效的強(qiáng)化元素，通過固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化對提高鋼的強(qiáng)度有明顯作用，但過高的碳含量對產(chǎn)品的沖擊韌性和焊接性能有負(fù)面影響，低碳可保證管線鋼具有良好的低溫韌性、可焊性和抗腐蝕性能。本發(fā)明的碳含量為0.040%-0.070%。
[0022]S1:脫氧元素，固溶于鐵素體以提高鋼的強(qiáng)度，但同時要損失塑性和韌性，本發(fā)明的 Si 含量為 0.10%-0.35%。
[0023]Mn:錳具有固溶強(qiáng)化作用，還可降低Y - α相變溫度，進(jìn)而細(xì)化鐵素體晶粒，同時補(bǔ)償因C含量降低而引起強(qiáng)度損失的最主要且最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素。高錳促進(jìn)針狀鐵素體形核，高M(jìn)n/C可提高鋼材屈服強(qiáng)度和沖擊韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，細(xì)化碳氮化物析出尺寸，促進(jìn)沉淀強(qiáng)化效果，但錳含量過高偏析嚴(yán)重。本發(fā)明的錳含量為1.76%-1.95%。
[0024]Nb:是現(xiàn)代微合金化管線鋼中進(jìn)行控制軋制的最主要元素，NbC應(yīng)變誘導(dǎo)析出阻礙形變奧氏體的回復(fù)、再結(jié)晶，降低相變溫度，促進(jìn)針狀鐵素體組織和M-A島的形成。Nb可通過細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、相變強(qiáng)化等多中強(qiáng)化機(jī)制提高鋼的性能，但Nb為貴重元素且加入到一定量后強(qiáng)化效果不再明顯，故本發(fā)明的鈮含量為0.040%-0.080%。
[0025]V:具有較高的析出強(qiáng)化作用和較弱的細(xì)晶強(qiáng)化作用，在Nb、V、Ti復(fù)合加入時，V主要通過鐵素體中C、N化合物的析出起強(qiáng)化作用，添加量太低，效果不明顯，太高則效果飽和同時降低焊接性，故本發(fā)明的釩含量為0.030%-0.060%。
[0026]Cr:鉻可有效提高淬透性，抑制多邊形鐵素體和珠光體的產(chǎn)生，促進(jìn)在中溫和低溫區(qū)內(nèi)形成晶內(nèi)有大量位錯分布的鐵素體或貝氏體，與Mo的作用類似，但價格上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Mo，本發(fā)明的鉻含量為0.20%-0.35%。
[0027]T1:是強(qiáng)的固氮元素，Ti/N的化學(xué)計量比為3.42。加入0.015%左右Ti時，可在板坯連鑄時形成高溫穩(wěn)定細(xì)小的TiN析出相，這種析出相可有效阻止連鑄坯在加熱過程中奧氏體晶粒的長大，同時對改善鋼焊接時熱影響區(qū)的斷裂韌性有明顯作用。本發(fā)明的Ti含量控制在 0.005%-0.025%。
[0028]Als:脫氧元素，添加適量的鋁可形成細(xì)小彌散的AlN粒子，有利于細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)韌性能，本發(fā)明的Als含量控制在0.015%-0.045%。
[0029]P、S:是鋼中不可避免的雜質(zhì)元素，希望越低越好，但要求過低會增加生產(chǎn)成本，本發(fā)明的 P ≤ 0.018%、S≤ 0.003%。
[0030]Ceq:碳當(dāng)量過低說明強(qiáng)化元素含量不足，則產(chǎn)品很難獲得理想的強(qiáng)度，過高則不利于產(chǎn)品的韌性，本發(fā)明的Ceq控制在0.38%-0.45%。
[0031]Pcm:控制冷裂紋敏感系數(shù)有利于保障產(chǎn)品的焊接性能，故本發(fā)明Pcm≤0.19%。
[0032]本發(fā)明的有益效果為:
[0033]本發(fā)明采用C-Mn-Nb-V-Cr系設(shè)計的485MPa級管線鋼，合金設(shè)計簡單，貴重元素少量添加或不添加，可大幅降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明工藝簡單，節(jié)省能源，可縮短生產(chǎn)周期，提高效率，結(jié)合中薄板坯短流程連鑄連軋生產(chǎn)工藝軋制成卷板，產(chǎn)品組織為均勻細(xì)小的針狀鐵素體組織，強(qiáng)韌性匹配良好，_20°C條件下低溫韌性仍極為優(yōu)異，完全滿足API SPEC5L規(guī)范及中石油、中石化通用技術(shù)條件要求，通過螺旋埋弧焊方式制成焊管，可廣泛應(yīng)用到油氣輸送管道建設(shè)上，具備突出的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明工藝流程為:鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一爐外精煉(RH+LF +鈣處理)一連鑄一板坯加熱一軋制一層流冷卻一卷取。表1為實(shí)施例鋼的化學(xué)成分。
[0035]表1實(shí)施例鋼化學(xué)成分(wt% )
【權(quán)利要求】
1.一種485MPa級管線鋼熱軋卷板，其特征在于，其化學(xué)成分wt%為: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%，余量為 Fe 和不可避免雜質(zhì)；且 Ceq 0.38%-0.45%, Pcm ( 0.19%。
2.一種如權(quán)利要求1所述485MPa級管線鋼熱軋卷板的制造方法，其特征在于，具體方法為: (1)、冶煉連鑄工藝:鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉采取頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉，爐外精煉經(jīng)RH真空處理，LF爐輕脫硫處理及進(jìn)行鈣處理，連鑄采用電磁攪拌或動態(tài)輕壓下，鑄坯厚度200mm以下；(2)、軋制工藝: 連鑄板坯在500-85(TC溫度直接進(jìn)行熱裝爐加熱，連鑄板坯經(jīng)步進(jìn)式加熱爐加熱至1150-1200°C出爐；粗軋及精軋機(jī)組兩階段控制軋制，粗軋終軋溫度為980-1050°C，精軋開軋溫度910-960°C，精軋終軋溫度780-830°C，精軋的壓縮比大于75% ;卷板采用層流冷卻方式以8-30°C /s的速度進(jìn)行快速冷卻，在450-550°C進(jìn)行卷取。
【文檔編號】C22C38/38GK103468905SQ201310407627
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】孔祥磊, 黃國建, 黃明浩, 徐烽, 張英慧 申請人:鞍鋼股份有限公司