一種含稀土l450qo海底管線用無縫鋼管及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及黑色金屬冶煉及金屬壓力加工領域，具體涉及一種含稀土 L450Q0海 底管線用無縫鋼管及其生產方法。
【背景技術】
[0002] 我國海洋油氣資源儲量豐富，隨著海上油氣資源的開發，對海底管線管的需求將 與日俱增。惡劣的海洋環境對海底管線管的質量提出很高的要求，受鋪設過程側面彎曲和 海底水流變化的影響，要求海底管線管具有高的強度、高的韌性和高的尺寸精度。為了實現 管線的長距離運輸，需要采用高壓力輸送；為了降低管道的鋪設成本和減少鋼材料的使用， 需要采用高鋼級薄壁管；為了保證管線管的焊接性能，需要采用低碳當量設計成分，而低碳 當量與高強度相互之間存在矛盾。為此，特開發L450Q0海底管線用無縫鋼管，
[0003] 專利【申請號】CN 200710052601. 7,中國發明專利"一種用于制作海底管線的鋼板 及其軋制方法"，該發明基于鋼板的軋制生產，不適用于無縫管的生產，其存在以下問題和 缺點：
[0004] 含有貴重元素 Mo、Ni和Nb,因此生產成本相對較高、生產工藝相對復雜、生產難度 相對較大。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種生產成本低、強韌性能匹配高、組織均勻細小、殘余應力 低的含稀土 L450Q0海底管線用無縫鋼管及其生產方法。
[0006] 為達以上目的，本發明一種含稀土 L450Q0海底管線用無縫鋼管，所述鋼管化 學成分按重量百分比含量分別為：C 0.07-0. 12 % ;Si 0.15-0. 35 % ;Mnl. 20-1. 50 %; P 彡 0· 020% ;S 彡 0· 010% ;Nb 0· 02-0. 05% ;Ti 0· 01-0. 03% ;A1 0· 01-0. 04% ;稀土元素 RE 0.0005-0. 0100% ;Cu< 0. 10%，余量為基體Fe ;其中稀土元素 RE組分為：67%的Ce和 33 %的La制成。
[0007] 其中所述含稀土 L450Q0海底管線用無縫鋼管，其包括以下重量份的組分制備而 成：
[0008] 高爐鐵水：90份；
[0009] 廢鋼：10 份；
[0010] 預脫氧合金：1. 6-2. 1份；
[0011] 鋁鐵合金：0· 03-0. 12 份；
[0012] 白灰塊：0.2份；
[0013] 鈮鐵合金：0· 04-0. 09 份；
[0014] 鈦鐵合金：0· 04-0. 12 份；
[0015] 稀土絲：0.02 份；
[0016] 硅鈣線：0.05份；
[0017] 其中所述稀土絲由稀土元素 RE組分為67%的Ce和33%的La制成。
[0018] 其中所述預脫氧合金選自硅錳合金和錳鐵合金任意比例的混合物。
[0019] 一種生產所述含稀土 L450Q0海底管線用無縫鋼管的方法，包括如下步驟：
[0020] (1)高爐鐵水預處理：將所述高爐鐵水中S含量降低到重量百分比0. 010%以下；
[0021] (2)頂底復吹轉爐冶煉：將所述處理后的高爐鐵水和所述廢鋼加入頂底復吹轉爐 冶煉，出鋼過程中采用所述預脫氧合金進行預脫氧合金化，終脫氧采用鋁鐵合金進行有鋁 脫氧工藝，出鋼過程進行擋渣或扒渣，出鋼過程中合金加完以后加入所述白灰塊；
[0022] (3) LF爐精煉：將步驟（2)冶煉后的鋼水加入LF爐精煉，精煉時吹氬氣，采用從低 級數到高級數逐漸提高升溫速度的方式將溫度從1530°C升至1620°C;采用造白渣操作并加 入所述鈮鐵合金和所述鈦鐵合金，最后保持底部軟吹氬氣，加入所述稀土絲；
[0023] (4) VD真空處理：真空處理的真空度彡0· lOKPa，深真空時間彡13分鐘后，喂入所 述硅鈣絲，喂絲后進行10-15分鐘軟吹氬氣；
[0024] (5)圓坯連鑄：采用低拉速的恒速控制和電磁攪拌工藝并控制鋼水過熱度彡30°C 進行圓坯連鑄：鑄坯出二次冷卻區域后進行矯直，然后切割為圓管坯；
[0025] (6)之后進行管坯加熱、穿孔、連軋管、定徑、冷卻、鋸切、熱處理、矯直、探傷、倒棱， 其中熱處理工藝為：880?930°C保溫30?50min進行水淬，580?630°C保溫60?80min 進行空冷；回火后執行帶溫矯直，矯直溫度> 500°C;然后對鋼管逐支進行探傷檢測，合格者 在兩端進行倒棱加工。
[0026] 本發明與現有技術不同之處在于本發明取得了如下技術效果：
[0027] ①由于本產品不含有貴重元素 Mo和Ni,因此生產成本相對較低、生產難度相對較 小；
[0028] ②由于在500°C以上進行帶溫矯直，鋼管的殘余應力較低，殘余應力：彡25MPa(采 用環切法）；
[0029] ③由于"含稀土元素的獨特成分設計"結合成熟生產工藝，使得鋼管的各項性能優 異，具體性能指標如下：
[0030] 屈服強度470?530MPa ;抗拉強度580?660MPa ;屈強比彡0. 85 ;延伸率彡25%; (TC時的橫向沖擊值aKV彡160J/cm2;剪切比100% ;晶粒度彡8. 0級。
[0031] 本發明針對【背景技術】中存在的問題，通過"獨特的化學成分設計和以高爐鐵水為 原料的獨特生產工藝"等技術措施，很好地解決了上述問題，取得了顯著的進步。
【具體實施方式】
[0032] 以下結合實施例1?實施例3,對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳 細的說明。
[0033] 實施例1?實施例3的整個冶煉工藝、乳制工藝及熱處理工藝完全相同，所不同的 只是合金加入量及化學成分，實施例1?實施例3的具體實施過程如下：
[0034] 將90噸高爐鐵水用0. 03噸"金屬鎂粉"作脫硫預處理，使鐵水中的含S量降低到 (重量百分比）0.010%以下；
[0035] 將所述的90噸預處理鐵水兌入100噸級的頂底復吹轉爐中，再加入10噸優質廢 鋼，然后采用單渣工藝進行冶煉，終渣中氧化鈣與二氧化硅的重量百分比按3. 0控制，采用 硅錳和錳鐵進行脫氧合金化，在出鋼時采用鋁鐵合金進行終脫氧，出鋼過程必須擋渣，擋渣 失敗必須扒渣,出鋼過程中合金加完以后加入0. 2噸白灰塊；
[0036] 將冶煉好的鋼水裝入鋼水包進入LF爐工位進行精煉：精煉時按要吹氬氣（氬氣流 量為每分鐘100標升），采用從低級數到高級數逐漸提高升溫速度的方式將溫度從1530°C 升至1620°C;根據轉爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫、成分調整及升溫操作；采用造白渣操 作，加入鈮鐵合金和鈦鐵合金；
[0037] 當LF爐精煉結束后要保持底部軟吹氬氣（流量為每分鐘40標升），同時加入0. 02 噸稀土絲；
[0038] 然后對精煉好的鋼水再進行VD真空處理：深真空度< 0. lOKPa，深真空時間彡13 分鐘；再喂入200米長（質量為0. 05噸）的硅鈣線，喂絲后保持12分鐘軟吹氬氣（流量為 每分鐘40標升）。
[0039] 將經過VD真空處理后的鋼水大包吊上鋼包回轉臺進行5機5流圓坯連鑄，鋼水過 熱度ΛΤ < 30°C ;鑄坯出二次冷卻區域后進行矯直，然后用火焰切割為圓管坯。
[0040] 實施例1?實施例3的具體合金加入量見表1。
[0041] 表1實施例1?實施例3中的合金加入量（公斤）
[0042]
【主權項】
1. 一種含稀土 L450Q0海底管線用無縫鋼管，其特征在于：所述鋼管化學成分按重量 百分比含量分別為：C 0? 07-0. 12 % ;Si 0? 15-0. 35 % ;Mn 1. 20-1. 50 % ;P 彡 0? 020 % ; S 彡 0? 010 % ;Nb 0? 02-0. 05 % ;Ti 0? 01-0. 03 % ;A1 0? 01-0. 04 % ;稀 土元素 RE 0. 0005-0. 0100%;Cu<0. 10%，余量為基體Fe ;其中稀土元素RE組分為：67%的Ce和33% 的La制成。
2. 根據權利要求1所述含稀土的L450Q0海底管線用無縫鋼管，其特征在于其包括以下 重量份的組分制備而成： 高爐鐵水：90份； 廢鋼：10份； 預脫氧合金：1.6-2. 1份； 鋁鐵合金：〇. 03-0. 12份； 白灰塊：0. 2份； 鈮鐵合金：〇. 04-0. 09份； 鈦鐵合金：〇. 04-0. 12份； 稀土絲：0. 02份； 硅鈣線：0. 05份； 其中所述稀土絲由稀土元素RE組分為67 %的Ce和33%的La制成。
3. 根據權利要求1所述含稀土 L450Q0海底管線用無縫鋼管，其特征在于所述預脫氧合 金選自娃猛合金和猛鐵合金任意比例的混合物。
4. 一種生產如權利要求1-3中任一項所述含稀土 L450Q0海底管線用無縫鋼管的方法， 其特征在于包括如下步驟： (1) 高爐鐵水預處理：將所述高爐鐵水中S含量降低到重量百分比0. 010%以下； (2) 頂底復吹轉爐冶煉：將所述處理后的高爐鐵水和所述廢鋼加入頂底復吹轉爐冶 煉，出鋼過程中采用所述預脫氧合金進行預脫氧合金化，終脫氧采用鋁鐵合金進行有鋁脫 氧工藝，出鋼過程進行擋渣或扒渣，出鋼過程中合金加完以后加入所述白灰塊； (3) LF爐精煉：將步驟（2)冶煉后的鋼水加入LF爐精煉，精煉時吹氬氣，采用從低級數 到高級數逐漸提高升溫速度的方式將溫度從1530°C升至1620°C;采用造白渣操作并加入所 述鈮鐵合金和所述鈦鐵合金，最后保持底部軟吹氬氣，加入所述稀土絲； (4) VD真空處理：真空處理的真空度< 0. lOKPa，深真空時間彡13分鐘后，喂入所述硅 鈣絲，喂絲后進行10-15分鐘軟吹氬氣； (5) 圓坯連鑄：采用低拉速的恒速控制和電磁攪拌工藝并控制鋼水過熱度< 30°C進行 圓坯連鑄：鑄坯出二次冷卻區域后進行矯直，然后切割為圓管坯； (6) 之后進行管坯加熱、穿孔、連軋管、定徑、冷卻、鋸切、熱處理、矯直、探傷、倒棱，其中 熱處理工藝為：880?930°C保溫30?50min進行水淬，580?630°C保溫60?80min進行 空冷；回火后執行帶溫矯直，矯直溫度> 50(TC;然后對鋼管逐支進行探傷檢測，合格者在兩 端進行倒棱加工。
【專利摘要】本發明涉及一種含稀土L450QO海底管線用無縫鋼管及其生產方法，屬于冶金及成型技術領域，管坯化學成分及含量(wt％)為：C0.07-0.12；Si0.15-0.35；Mn1.20-1.50；P≤0.020；S≤0.010；Nb0.02-0.05；Ti0.01-0.03；Al0.01-0.04；稀土元素RE0.0005-0.0100；Cu≤0.10；其工藝流程為：鐵水預處理→轉爐冶煉→精煉→真空處理→連鑄→切割→管坯加熱→穿孔→連軋→定徑→冷卻→鋸切→熱處理→矯直→探傷→倒棱；屈服強度470～530MPa、0℃時的橫向沖擊值≥160J/cm2。本發明的產品具有生產成本低、強韌性能匹配高、組織均勻細小、殘余應力低的特點。
【IPC分類】B23P15-00, C22C38-14
【公開號】CN104611630
【申請號】CN201510088969
【發明人】劉金
【申請人】內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月27日