一種x60管線鋼及其製備方法
2023-05-29 08:24:16
專利名稱：一種x60管線鋼及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種X60管線鋼及其製備方法，屬於金屬材料加工與成型技術領域。
背景技術：
用管道輸送石油天然氣具有高效、經濟、安全、無汙染等特點，是輸送油氣最有效 的工具。近幾年來，隨著管道工程的飛速發展，帶動了管線鋼材產量的大幅度提高，使管線 鋼材生產得以迅速發展。X60級別管線鋼作為管道工程，特別是支線工程的常用鋼種，其生 產技術得到極大發展。目前國內生產X60管線鋼的企業所採用的工藝方法各不相同。例如 普遍採用的半連續式熱連軋工藝，專利申請200810143635. 1中採用的CSP連鑄連軋工藝， 以及其它一些文獻中提到中厚板生產工藝和爐卷軋機生產工藝。在使用爐卷軋機軋制X60 管線鋼的生產過程中，普遍採用先在四輥或二輥軋機上完成粗軋，再帶鋼進入單機架爐卷 軋機完成精軋。但如何在一臺雙機架緊湊式爐卷軋機上連續完成粗軋、中軋和精軋，從而生 產出高強度、高韌性X60管線鋼，則無先例可鑑。
發明內容
本發明旨在提供一種高強度、高韌性X60管線鋼，以滿足市場需求。本發明的另一目的在於提供一種在一臺雙機架緊湊式爐卷軋機上連續完成粗軋 和精軋，從而生產出高強度、高韌性X60管線鋼的方法。
本發明提供的高強度、高韌性X60管線鋼具有下列重量比的化學成份
C 0. 060 0. 080wt% Si 0. 15 0. 30wt% Mn :1. 35 1. 55wt% Als :0. 010 0. 040wt% P 彡 0. 020wt%
Nb :0. 035 0. 055wt%
V:0. 035 0. 055wt% Ti :0. 010 0. 025wt% S 彡 0. 006wt% N ^ 0. 008wt%
餘量為Fe及不可避免的不純物。
本發明提供的高強度、高韌性X60管線鋼的製備方法經過下列步驟
A、將化學成分如下的板坯
C 0. 060 0. 080wt% Nb 0. 035 0. 055wt%
V0. 035 0. 055wt% Ti 0. 010 0. 025wt% S ^ 0. 006wt% N 彡 0. 008wt%
餘量為Fe及不可避免的不純物，
送均熱段溫度為1200 1260°C的加熱爐中，加熱150 220分鐘，出爐
B、用壓力為15 20MPa的高壓水對出爐板坯正、反面噴水除鱗10 15秒鐘；
C、將除鱗後的板坯送爐卷軋機進行軋制，並控制開軋溫度為1080 1180°C，進行
Si 0. 15 0. 30wt% Mn :1. 35 1. 55wt% Als 0. 010 0. 040wt% P 彡 0. 020wt%4^6道次的連續粗軋，同時開啟道次間冷卻水，得粗軋鋼板；D、將C步驟所得粗軋鋼板延時3(T60秒，使粗軋鋼板溫度低於900°C，進行3道次 連續精軋，並開啟道次間冷卻水，控制終軋溫度為800 840°C，得精軋鋼板；E、將D步驟所得精軋鋼板送卷取機進行卷取，並控制卷取溫度為560 600°C，同 時控制層流冷卻速度20 25°C /s，得鋼板卷；F、將E步驟所得鋼板卷自然空冷至室溫，即獲得高強度、高韌性X60管線鋼。所述A步驟的加熱爐為常規設備，板坯在加熱爐均熱段的時間控制在30 60分 鍾，以保證板坯中析出的Nb、V微合金充分重溶，細化奧氏體晶粒並為軋後控冷析出做準 備，以均勻板坯內部組織。所述D步驟中對粗軋鋼板進行延時，是讓粗軋鋼板在地輥上往復遊動30飛0秒，之 後再進行精軋，並控制精軋總變形率大於40%，讓連續粗軋大變形後的板坯發生馳豫析出， 得到均勻細小的奧氏體組織的粗軋坯，有效防止混晶的發生。所述C至D步驟的道次數、軋制速度，視不同規格要求而具體確定。所述E步驟的層流冷卻速度20 25V /s,是為了控制微合金的析出強化和固溶 強化，同時通過控制卷取溫度來達到控制珠光體的轉變形貌、大小、數量和分布狀態的目 的，以保證產品具有足夠的強度和韌性。所述C步驟的粗軋、D步驟的精軋是在同一臺現有技術中的雙機架緊湊式爐卷軋 機上完成的。所述A步驟的板坯是利用現有技術的煉鋼方法得到的，其中的Nb、V及其它化學元 素是在煉鋼過程中加入、控制得到的。本發明具有以下優點1、採用本發明方法生產X60管線鋼，可充分發揮雙機架緊湊式爐卷軋機的潛力， 使之在同一臺雙機架緊湊式爐卷軋機上連續完成粗軋和精軋，拓展了板帶產品品種，優化 了產品結構。2、軋制過程中採用了延時軋制工藝，使得加入鋼中的Nb微合金化元素的強化作 用得到充分發揮，獲得微細均勻的組織，有效防止混晶的出現，極大提高了 X60管線鋼的強 度和韌性。3、利用本發明提供的化學成份的板坯，經過本發明工藝方法生產出的X60管線 鋼，具有高強度、高韌性的特點，綜合性能良好，用本發明提供的X60管線鋼焊接生產的管 線鋼管各項性能指標符合美國API標準，滿足石油天然氣輸送用鋼管的要求。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步描述。實施例1A、將化學成分如下的板坯C 0. 065wt Si 0. 20wt Mn 1. 40wt %、S 0. 004wt%, P 0. 015wt%, Nb 0. 040wt%, V 0. 045wt%, Ti 0. 015wt%, N 0. 006wt%, Als 0. 025wt %，其餘為Fe及不可避免的不純物，送入均熱段溫度為1220°C的步進梁式加熱爐 中，加熱180分鐘，其中板坯在均熱段的加熱時間為45分鐘，以保證鋼坯中析出的Nb、V微 合金充分重溶，細化奧氏體晶粒並為軋後控冷析出做準備，均勻板坯內部組織，出爐；
B、用壓力為17MPa的高壓水對出爐板坯正、反面進行水噴除鱗13秒鐘；C、將除鱗後的板坯送雙機架緊湊式爐卷軋機上，並控制開軋溫度為1100°C，進行 4道次的連續粗軋，同時開啟道次間冷卻水，粗軋在2. 2m/s的軋制速度下進行，得粗軋板 坯； D、將C步驟所得粗軋板坯延時35秒，使粗軋板坯溫度為880°C，以5. 8m/s的軋制 速度在同一雙機架爐卷軋機上進行3道次連續精軋，使精軋總變形率達到48%，控制終軋 溫度為840°C，並開啟道次間冷卻水，得精軋鋼板；E、將D步驟所得精軋鋼板送卷取機進行卷取，並控制卷取溫度為580°C，同時控制 層流冷卻速度20°C/s，得鋼卷；F、將E步驟所得鋼卷打捆並標記後，自然空冷至室溫，即獲得輸送石油天然 氣用的X60管線鋼，該鋼的化學成分為C 0. 065wt%, Si 0. 20wt %, Mn 1.40wt%, S 0. 004wt%, P 0. 015wt%, Nb 0. 040wt%, V 0. 045wt%, Ti 0. 015wt%, N 0. 006wt%, Als 0. 025wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物。實施例2A、將化學成分如下的板坯C 0. 070wt Si 0. 25wt Mn 1. 45wt %、S 0. 005wt%, P 0. 018wt%, Nb 0. 045wt%, V 0. 040wt%, Ti 0. 017wt%, N 0. 007wt%, Als 0. 030wt %，其餘為Fe及不可避免的不純物，送入均熱段溫度為1230°C的步進梁式加熱爐 中，加熱200分鐘，其中板坯在均熱段的時間為50分鐘，以保證鋼坯中析出的Nb、V微合金 充分重溶，細化奧氏體晶粒並為軋後控冷析出做準備，均勻板坯內部組織，出爐；B、用壓力為15MPa的高壓水對出爐板坯正、反面進行水噴除鱗15秒鐘；C、將除鱗後的板坯送雙機架緊湊式爐卷軋機上，並控制開軋溫度為1120°C，進行 5道次的連續粗軋，同時開啟道次間冷卻水，粗軋在2. 5m/s的軋制速度下進行，得粗軋鋼 板；D、將步驟C所得粗軋鋼板延時40秒，使粗軋鋼板溫度為880°C，以5. Om/s的軋制 速度在同一雙機架爐卷軋機上進行3道次連續精軋，使精軋總變形率達到48%，控制終軋 溫度為830°C，並開啟道次間冷卻水，得精軋鋼板；E、將步驟D所得精軋鋼板送卷取機進行卷取，並控制卷取溫度為590°C，同時控制 層流冷卻速度25°C/s，得鋼卷；F、將E步驟所得鋼卷打捆並標記後，自然空冷至室溫，即獲得輸送石油天然氣用 的 X60 管線鋼，該鋼的化學成分為 C 0. 070wt%,Si 0. 25wt%,Mn 1. 45wt%,S 0. 005wt%, P 0. 018wt%,Nb 0. 045wt%, V 0. 040wt%,Ti 0. 017wt%,N 0. 007wt%,Als 0. 030wt%, 其餘為Fe及不可避免的不純物。實施例3A、將化學成分如下的板坯C 0. 069wt Si 0. 22wt Mn 1. 46wt %、S 0. 005wt%, P 0. 016wt%, Nb 0. 047wt%, V 0. 041wt%, Ti 0. 018wt%, N 0. 006wt%, Als 0. 033wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；送入均熱段溫度為1240°C的步進梁式加熱爐 中，加熱190分鐘，板坯在均熱段的時間為50分鐘，以保證鋼坯中析出的Nb、V微合金充分 重溶，細化奧氏體晶粒並為軋後控冷析出做準備，均勻板坯內部組織，出爐；B、用壓力為20MPa的高壓水對出爐板坯正、反面進行水噴除鱗10秒鐘；
C、將除鱗後的板坯送雙機架緊湊式爐卷軋機上，並控制開軋溫度為1130°C，進行 5道次的連續粗軋，同時開啟道次間冷卻水，粗軋在2. Om/s的軋制速度下進行，得粗軋鋼 板；D、將C步驟所得粗軋鋼板延時30秒，使粗軋鋼板溫度為890°C，以5. 5m/s的軋制 速度在同一雙機架爐卷軋機上進行3道次連續精軋，使精軋總變形率達到45%，控制終軋 溫度為830°C，並開啟道次間冷卻水，得精軋鋼板；E、將D步驟所得精軋鋼板送卷取機進行卷取，並控制卷取溫度為570°C，同時控制 層流冷卻速度25°C/s，得鋼卷；D、將E步驟所得鋼卷打捆並標記後，自然空冷至室溫，即獲得輸送石油天然氣的 X60 管線鋼，該鋼的化學成分為 C 0. 069wt%, Si 0. 22wt%,Mn 1. 46wt%, S 0. 005wt%, P 0. 016wt%,Nb 0. 047wt%, V 0. 041wt%,Ti 0. 018wt%,N 0. 006wt%,Als 0.033wt%，其 餘為Fe及不可避免的不純物。
權利要求
一種X60管線鋼，其特徵在於具有下列質量比的化學成分C0.060～0.080wt％Nb0.035～0.055wt％Si0.15～0.30wt％ V0.035～0.055wt％Mn1.35～1.55wt％ Ti0.010～0.025wt％Als0.010～0.040wt％ S≤0.006wt％P≤0.020wt％ N≤0.008wt％餘量為Fe及不可避免的不純物。
2.一種如權利要求1所述的X60管線鋼的製備方法，其特徵在於經過下列工藝步驟A、將化學成分如下的板坯C 0. 060 0. 080wt% Nb 0. 035 0. 055wt%V0. 035 0. 055wt% Ti :0. 010 0. 025wt% S ^ 0. 006wt% N ^ 0. 008wt%餘量為Fe及不可避免的不純物，送均熱段溫度為1200 1260°C的加熱爐中，加熱 150 220分鐘出爐；B、用壓力為15 20MPa的高壓水對出爐板坯正、反面噴水除鱗10 15秒鐘；C、將除鱗後的板坯送爐卷軋機進行軋制，並控制開軋溫度為1080 1180°C，進行4飛 道次的連續粗軋，同時開啟道次間冷卻水，得粗軋鋼板；D、將C步驟所得粗軋鋼板延時3(Γ60秒，使粗軋鋼板溫度低於900°C，進行3道次連續 精軋，並開啟道次間冷卻水，控制終軋溫度為800 840°C，得精軋鋼板；Ejf D步驟所得精軋鋼板送卷取機進行卷取，並控制卷取溫度為560 600°C，同時控 制層流冷卻速度20 25°C /s，得鋼板卷；F、將E步驟所得鋼板卷自然空冷至室溫，即獲得高強度、高韌性X60管線鋼。
3.如權利要求2所述的X60管線鋼的製備方法，其特徵在於所述A步驟的加熱爐為常 規設備，板坯在加熱爐均熱段的時間控制在40 60分鐘，以保證板坯中析出的Nb、V微合 金充分重溶，細化奧氏體晶粒並為軋後控冷析出做準備，以均勻板坯內部組織。
4.如權利要求2所述的X60管線鋼的製備方法，其特徵在於所述D步驟中對粗軋鋼板 進行延時，是讓粗軋鋼板在地輥上往復遊動30飛0秒，之後再進行精軋，並控制精軋總變形 率大於40%，使連續粗軋大變形後的板坯發生馳豫析出，得到均勻細小的奧氏體組織的粗 軋坯，有效防止混晶的發生。
5.如權利要求2所述的X60管線鋼的製備方法，其特徵在於所述C至D步驟的道次數、 軋制速度、軋制時間，視不同規格要求而具體確定。
全文摘要
本發明提供一種X60管線鋼及其製備方法，所述X60管線鋼具有下列化學成分C 0.060～0.080wt％、Si 0.15～0.30wt％、Mn 1.35～1.55wt％、S≤0.006wt％、P≤0.020wt％、Nb 0.035~0.055wt％、V 0.035～0.055wt％、Ti 0.010~0.025wt％、N≤0.008wt％、Als 0.010~0.040wt％，其餘為Fe及不可避免的不純物。經過加熱、除鱗後，在同一臺雙機架緊湊式爐卷軋機上連續完成粗軋和精軋，通過軋制過程中的延時軋制控制，使得加入鋼中的Nb、V等微合金化元素的強化作用得到充分發揮，獲得微細均勻的組織，有效防止混晶的出現，極大提高了X60管線鋼的強度和韌性。該方法生產的X60管線鋼屬於高技術含量、高附加值的產品，經濟效益顯著。
文檔編號C22C38/14GK101928882SQ201010243229
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者張衛強, 張志波, 張瑜, 張紅斌, 楊奇, 楊春雷, 汪福成, 王鈞洪, 趙宇, 陳育生 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司