管線鋼的扎制方法及鋼管的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種管線鋼的扎制方法，屬于管線鋼制造領域。該管線鋼的扎制方法，包括步驟一：下料從而獲得連鑄板坯；步驟二：對連鑄板坯加熱；步驟三：熱軋；步驟四：進行層流冷卻，冷卻速度為10~25℃/s，終冷溫度為300~500℃，冷卻水量的大小為500~1200m3/h，上下水量之比為1:1.5，以保證管線鋼在保證強度的同時提高了塑性和韌性；步驟三包括第一階段：高溫奧氏體再結晶區軋制，且溫度范圍為為950~1180℃，軋制速度為1.0~2.0m/s；第二階段：低溫奧氏體未再結晶區軋制，且溫度范圍為800~920℃，壓力范圍為250~450Mpa，軋制速度為0.5~1.5m/s；第三階段：（γ+α）兩相區軋制，且終軋溫度范圍為（Ar3－60）~（Ar3－20）℃，進一步細化了管線鋼的奧氏體晶粒，彌補壓縮比不足造成的強韌性損失。
【專利說明】管線鋼的扎制方法及鋼管
【技術領域】
[0001]本發明涉及管線鋼制造領域，特別涉及一種X80的管線鋼的扎制方法。此外，本發明還涉及一種是用上述方法軋制的管線鋼制成的管徑為Φ1422_的鋼管。
【背景技術】
[0002]近年來能源結構的變化以及對能源需求的增長，極大地促進了長距離能源輸送的發展，管線鋼即使用于制成進行長距離能源輸送的鋼管的一種鋼材。為提高輸送效率，降低工程投資，用于進行長距離石油天然氣輸送的管線鋼向著高鋼級大口徑方向發展已成趨勢。由于受制造成本和制造難度的限制，目前世界各國大規模使用的管線鋼最高鋼級為Χ80鋼級，制成的鋼管的最大外徑為1219mm。
[0003]在維持鋼級和輸氣壓力不變的情況下，增加鋼管口徑，是提高輸量，節約管道建設和維護成本最為有效、可行的方案之一。因此，基于現有的成熟技術，從考慮輸送管道的運營穩定性、安全性、高效性和經濟性出發，應該發展一種高韌性、用X80管線鋼制成的外徑為Φ 1422mm的鋼管。然而，目前，國內寬厚管線鋼生產線尚未生產過板寬4470mm的X80管線鋼。此外，由于管線鋼較厚、較寬，受原始板坯厚度限制，軋制壓縮比不足，最終管線鋼產品在沖擊韌性，DffTT性能，強度性能匹配等方面存在困難。
【發明內容】
[0004]為了解決上述因為管線鋼較厚、較寬，受原始板坯厚度限制，軋制壓縮比不足，最終管線鋼產品在沖擊韌性，DWTT性能，強度性能匹配等方面存在困難的問題，本發明實施例提供了一種管線鋼的扎制方法。所述技術方案如下:
[0005]一方面，提供了一種管線鋼的扎制方法，包括如下依次進行的四個步驟:步驟一:下料從而獲得連鑄板坯；步驟二:對步驟一中的連鑄板坯加熱；步驟三:熱軋；步驟四:進行層流冷卻；步驟四中的冷卻速度為1(T25°C /s，終冷溫度為30(T50(TC，冷卻水量的大小為50(Tl200m3/h，上下水量之比為1: 1.5 ;步驟三包括三個階段:其中，第一階段:先進行高溫奧氏體再結晶區軋制，且溫度范圍控制在95(T118(TC之間，第一階段的軋制速度為1.0-2.0m/s;第二階段:接著進行低溫奧氏體未再結晶區軋制，且溫度范圍控制在80(T92(TC之間，壓力范圍為25(T450Mpa，第二階段的軋制速度為0.5~1.5m/s ;第三階段:最后進行(Y+ α )兩相區軋制，且終軋溫度范圍控制在(Ar3 — 60)~(Ar3 一 20) °C之間，其中，Ar3是指Ar3點溫度。
[0006]進一步地，步驟一中的連鑄板坯包含有Mn、Mo、S、P、Cu、Cr、C、S1、Nb、T1、N1、B、Ca、N及0，其中，Mn所占的重量百分比為1.70~2.0%，Mo所占的重量百分比為0.20~0.45%，Cu所占的重量百分比為0.02^0.40%，Cr所占的重量百分比為0.10-θ.35%，S所占的重量百分比≤0.0020%, P所占的重量百分比≤0.010%, C所占的重量百分比為0.06~0.09% ；Si所占的重量百分比為0.1-0.3% ；Nb所占的重量百分比為0.02~0.07% ；Ti所占的重量百分比為0.01~0.03% ；Ni所占的重量百分比為0.20~0.40% ；B所占的重量百分比為≤0.00050% ；Ca所占的重量百分比≤0.009% ;N所占的重量百分比≤0.008% ;0所占的重量百分比(0.005%。[0007]進一步地，步驟一中的連鑄板坯的厚度范圍為30(T450mm。
[0008]進一步地，在步驟二中，為均勻加熱，且加溫時間持續在1.5^2.5小時之間。
[0009]進一步地，第一階段中，連鑄板坯的總壓下率大于60%;第二階段中，連鑄板坯的累積總壓下率為40%~70% ;第三階段中，連鑄板坯的累積總壓下率為8%~15%。
[0010]進一步地，在完成步驟四之后，再進行空氣冷卻。
[0011]本發明的另外一個方面，還提供了一種鋼管，該鋼管的外徑為Φ1422πιπι，且該鋼管上述管線鋼的扎制方法制成的管線鋼加工而成。
[0012]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:克服了現有管線鋼較厚、較寬，受原始板坯厚度限制，軋制壓縮比不足，最終管線鋼產品在沖擊韌性，DffTT性能，強度性能匹配等方面存在困難的問題。具體地，本發明的管線鋼的扎制方法的通過適當提高連鑄板坯中的Mn (錳)、Μο (鑰)、Cu (銅)、Cr (鉻)等微合金元素的組分配比來確保管線鋼具有足夠高的強度；通過嚴格限制S (硫)、P (磷)等有害元素含量，降低夾雜物對管線鋼韌性的危害；通過步驟三中第一階段至第三階段的控軋，進一步細化管線鋼的奧氏體晶粒，彌補壓縮比不足造成的強韌性損失；最后通過步驟四中的控冷工藝，以保證得到管線鋼的金相組織為晶粒細小的粒狀貝氏體、MA及少量形變先共析鐵素體的混合組織，在保證強度的同時提高了管線鋼的塑性和韌性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本發明實施例提供的管線鋼的扎制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0016]參見圖1，本發明實施例提供了一種管線鋼的扎制方法，其包括如下幾個步驟:
[0017]步驟一 S1:下料，即是:獲得連鑄板坯或者初扎板坯，在本實施方式中，采用連鑄板坯作為本發明的軋制原料。該連鑄板坯的材料除了鐵和不可避免的雜質外，還包括以下組分；這些組分及各組分所占的重量百分比分別如下:C (碳)，所占的重量百分比為0.06~0.09% ；Mn (錳)，所占的重量百分比為1.70~2.0% ；S (硫)，所占的重量百分比(0.0020% ；P (磷)，所占的重量百分比≤0.010% ；Si (硅)，所占的重量百分比為0.1~0.3% ；Nb (鈮)，所占的重量百分比為0.02~0.07% ；Ti (鈦)，所占的重量百分比為0.01~0.03% ；Mo(鑰)，所占的重量百分比為0.20~0.45% ;Cu(銅)，所占的重量百分比為0.02~0.40% ;Ni(鎳)，所占的重量百分比為0.20~0.40% ；Cr (鉻)，所占的重量百分比為0.10~0.35% ；B (硼)，所占的重量百分比為≤0.00050% ；Ca (鈣)，所占的重量百分比≤0.009% ；N (氮)，所占的重量百分比≤0.008% ;0 (氧)，所占的重量百分比≤0.005%。通過適當提高Mn (錳)、Mo (鑰)、Cu(銅)、Cr (鉻)等微合金元素的組分配比來確保管線鋼具有足夠高的強度；再通過嚴格限制S (硫)、P (磷)等有害元素含量，降低了夾雜物對管線鋼的危害。優選地，連鑄板坯的厚度范圍為300~450臟。
[0018]步驟二 S2:對步驟SI中獲得的連鑄板坯進行均勻加熱。該步驟二 S2中的加熱溫度范圍控制在110(Tl20(TC，且加溫時間持續在1.5^2.5小時之間。
[0019]步驟三S3:完 成步驟二 S2后，對連鑄板坯進行熱軋。具體地，步驟三S3包括如下三個階段:
[0020]第一階段S31:首先，對連鑄板坯進行高溫奧氏體再結晶區軋制，且溫度范圍控制在95(Tll80°C之間，軋制速 度為l.(T2.0m/s。第一階段S31中，連鑄板坯的總壓下率大于60%。第一階段S31的 扎制使奧氏體晶粒細化為相變后生成細小的鐵素體晶粒提供了先決條件。
[0021]第二階段S33:接著，對完成第一階段S31扎制的連鑄板坯進行低溫奧氏體未再結晶區軋制，且溫度范圍控制在80(T920 °C之間，壓力范圍為25(T450Mpa，軋制速度為
0.5~1.5m/s。第二階段S33中，連鑄板坯的累積總壓下率為40%~70%。該第二階段S33的目的是為了獲得更加細小的鐵素體晶體組織和較大程度地提高鋼的強韌性。
[0022]第三階段S35:最后，對完成第二階段S33扎制的連鑄板坯進行(Y+ α )兩相區軋制，且終軋溫度范圍控制在(Ar3 - 60）~ (Ar3 一 20) °C之間。第三階段S35中，連鑄板坯的累積總壓下率為8%~15%。其中，Ar3是指Ar3點溫度，即是指亞共析鋼高溫奧氏體化后冷卻時，鐵素體開始析出的溫度。一般來說，Ar3點溫度受Nb (鈮)的影響而上升，一般在78(T850°C之間。通過第三階段S35的扎制可以得到細小的鐵素體和珠光體混合物，從而提高管線鋼的強度和韌性。
[0023]步驟四S4:完成步驟三S3后，進行層流冷卻，具體地，通過冷卻水進行冷卻，冷卻速度為1(T25°C /s，終冷溫度為30(T500°C，冷卻水量的大小為50(Tl200m3/h，上下水量之比為1:1.5。優選地，根據需要，待管線鋼的終冷溫度達到要求后，再進行空氣冷卻，最終得到的管線鋼的金相組織為粒狀貝氏體、MA及少量形變先共析鐵素體的混合組織。
[0024]利用本發明的管線鋼的扎制方法扎制形成的管線鋼經過加工，可以制成一種高韌性、且外徑為Φ 1422mm的X80管線鋼。
[0025]由上述敘述可知:本發明的管線鋼的扎制方法的通過適當提高連鑄板坯中的Mn(錳)、Mo (鑰)、Cu (銅)、Cr (鉻)等微合金元素的組分配比來確保管線鋼具有足夠高的強度；通過嚴格限制S (硫)、P (磷)等有害元素含量，降低夾雜物對管線鋼韌性的危害；通過步驟三S3中第一階段S31至第三階段S35的控軋，進一步細化管線鋼的奧氏體晶粒，彌補壓縮比不足造成的強韌性損失；最后通過步驟四S4的控冷工藝，以保證得到管線鋼的金相組織為晶粒細小的粒狀貝氏體、MA及少量形變先共析鐵素體的混合組織，在保證強度的同時提高了管線鋼的塑性和韌性。
[0026]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種管線鋼的扎制方法，包括如下依次進行的四個步驟:步驟一(SI):下料從而獲得連鑄板坯；步驟二(S2):對所述步驟一中的連鑄板坯加熱；步驟三(S3):熱軋；步驟四(S4):進行層流冷卻； 其特征在于，所述步驟四(S4)中的冷卻速度為1(T25°C /s，終冷溫度為30(T50(TC，冷卻水量的大小為50(Tl200m3/h，上下水量之比為1:1.5 ; 所述步驟三(S3)包括三個階段:其中， 第一階段(S31):先進行高溫奧氏體再結晶區軋制，且溫度范圍控制在95(T118(TC之間，所述第一階段(S31)的軋制速度為1.0-2.0m/s ； 第二階段(S33):接著進行低溫奧氏體未再結晶區軋制，且溫度范圍控制在80(T92(TC之間，壓力范圍為25(T450Mpa，所述第二階段(S33)的軋制速度為0.5^1.5m/s ； 第三階段(S35):最后進行(Υ + α )兩相區軋制，且終軋溫度范圍控制在(Ar3 — 60)~(Ar3 — 20) °C之間，其中，Ar3是指Ar3點溫度。
2.根據權利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，所述步驟一(SI)中的連鑄板坯包含有Mn、Mo、S、P、Cu、Cr、C、S1、Nb、T1、N1、B、Ca、N及0，其中，Mn所占的重量百分比為1.70~2.0%，Mo所占的重量百分比為0.20~0.45%，Cu所占的重量百分比為0.02~0.40%，Cr所占的重量百分比為0.10-θ.35%，S所占的重量百分比≤0.0020%，P所占的重量百分比(0.010%，C所占的重量百分比為0.06~0.09% ；Si所占的重量百分比為0.1~0.3% ；Nb所占的重量百分比為0.02、.07% ；Ti所占的重量百分比為0.01~0.03% ；Ni所占的重量百分比為0.20-θ.40% ；Β所占的重量百分比為≤0.00050% ；Ca所占的重量百分比≤0.009% ；N所占的重量百分比≤0.008% ;0所占的重量百分比≤0.005%。
3.根據權利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，所述步驟一(SI)中的連鑄板坯的厚度范圍為30(T450mm。
4.根據權利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，在所述步驟二(S2)中，為均勻加熱，且加溫時間持續在1.5^2.5小時之間。
5.根據權利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，所述第一階段(S31)中，所述連鑄板坯的總壓下率大于60% ;所述第二階段(S33)中，所述連鑄板坯的累積總壓下率為40%~70% ;所述第三階段(S35)中，所述連鑄板坯的累積總壓下率為8%~15%。
6.根據權利要求1所述的管線鋼的扎制方法，其特征在于，在完成所述步驟四(S4)之后，再進行空氣冷卻。
7.一種鋼管，其外徑為Φ1422πιπι，其特征在于，所述鋼管由權利要求1至6中任意一項所述的管線鋼的扎制方法制成的管線鋼加工而成。
【文檔編號】F16L9/02GK103658170SQ201210364520
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2012年9月26日
【發明者】張偉衛, 池強, 齊麗華, 王鵬, 李鶴, 王海濤, 熊慶人, 吉玲康 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所