一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產方法
2023-04-25 13:15:51 2
一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產方法
【專利摘要】一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產方法，屬於低碳微合金鋼【技術領域】。中厚板的成分按重量百分比計為：C：0.025-0.045％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.10-1.40％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.04-0.07％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.020％，Ni：0.15-0.40％，Cr：≤0.20％，Mo：≤0.08％，Al：0.010-0.040％，Al/N≥2,餘量為Fe及不可避免的雜質。工藝包括：高爐鐵水→鐵水預脫硫→轉爐冶煉→LF+RH精煉→板坯連鑄→板坯加熱→4300軋機軋制→ACC快速冷卻→堆冷→取樣、檢驗→入庫、發運。優點在於，鋼板力學性能指標穩定，塑性、韌性匹配較好，具有優良的抗腐蝕能力。
【專利說明】一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於低碳微合金鋼【技術領域】，特別是涉及一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產方法，低成本，適用於海底油氣輸送管道。
【背景技術】
[0002]隨著世界經濟的高速發展和陸地能源資源的枯竭，海上油氣開採已成為熱潮，管道建設向海洋、地震帶、極地凍土地等環境惡劣的地區延伸。目前，全球已有100多個國家在進行海上石油天然氣勘探，其中一半以上在深海。受勘探、鋪設、檢測、管道原材料技術和裝備條件限制，我國深海區油氣資源開發處於起步階段，僅南海荔灣項目的深海管道在1500m的水深進行管道鋪設。海上石油開採將成為未來油氣開採的主戰場，海底管道是海洋油氣生產系統中的「生命線」，海底管道的建設急需大量厚規格海底管線鋼，這不僅對鋼板的成分控制、力學性能和抗壓、抗海水腐蝕等性能上提出了更高要求，且深海管線鋼徑厚比小、制管難度大，對下遊制管工藝也提出了更高的要求。
[0003]目前，海底管線鋼研究領域較活躍，與埋地管相比附加值高，但受鋼鐵產能過剩、市場競爭激烈影響，低成本減量化生產海底管線鋼，尤其是大壁厚海底管線鋼是能為企業增加市場競爭優勢。根據公開專利檢索顯示，大壁厚海底管線鋼為獲得相應組織，增加淬透性，均需添加一定量的貴重合金Mo，如專利CN102676925，名稱為「一種大壁厚海底管線鋼板及其生產方法」，其化學成分重量百分比為C:0.05%~0.07%，S1:0.15 %~0.25%，Mn:L42%~L48%，P≤(X010%，S≤0.002%,Ni:0.13%~0.18%，Nb:0.043%~0.048%,Al:0.020% ~0.040%, Ti:0.014% ~0.024%, Mo:0.13% ~0.18%，生產鋼板厚度為25-30.2mm，鋼板衝擊韌性及落錘撕裂剪切面積均較低。又如CN102409224的專利，名稱為「低溫韌性優異的厚規格海底管線用熱軋鋼板及其生產方法」，其化學成分重量百分比為C:
0.02%~0.07%，S1:0.15%~0.40%，Mn:1.0%~1.70%，P:≤ 0.020%，S ≤ 0.003%，Nb≤0.06%,Ti ≤ 0.025%,V ≤ 0.06%,Mo ≤ 0.20%,Cu≤ 0.25%,Ni:0.10%~0.30%，Cr ≤ 0.25%, N≤0.008%, Al:0.010%~0.040%, A1/N ≤ 2，生產鋼板厚度為 28_36臟，但Mo、Ni合金較高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產方法，採用連鑄坯無Mo化生產。通過合理的成分設計及軋制工藝，使用300、400mm連鑄坯生產大壁厚海底管線鋼用熱軋平板，不僅產品綜合性能足要求，而且具有優良的低溫韌性和抗腐蝕性能。
[0005]本發明的鋼板的成分(按重量百分比計)為:
[0006]C:0.025-0.045 %, Si:0.10-0.35 %, Mn:1.10-1.40 %, P≤ 0.015 %, S:≤0.003 %, Nb:0.04-0.07 %, V≤ 0.06 %, Ti:0.010-0.020 %, Ni:0.15-0.40 %, Cr:≤0.20%, Mo:≤ 0.08%, Al:0.010-0.040%, A1/N ≥ 2，餘量為 Fe 及不可避免的雜質。
[0007]本發明成分設計基於以下認識:[0008]C是保證鋼板淬透性的重要非合金元素，也是決定碳當量的重要因素，對鋼的強度、韌性、塑性及焊接性均有較大影響。碳含量過高，影響鋼板焊接性能。
[0009]Si是有效的脫氧元素，還可以起到強化作用，但Si含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，因此設定其範圍是0.15%~0.40%。
[0010]Mn是鋼中重要的固溶強化元素，可降低相變溫度，細化組織亞結構，在強化鋼板的同時改善韌性；同時，可提高淬透性。若錳含量過高，對焊接及韌性不利。
[0011]P、S為有害雜質元素，本發明採用純淨鋼生產技術，儘量減少磷、硫元素對韌性有不利影響。
[0012]Nb、Ti即是固溶強化元素，又是碳氮化物形成元素，在鋼坯加熱及軋制過程中，釘扎奧氏體晶界並阻止奧氏體晶粒過度長大，但其含量過高會影響韌性和焊接性，同時，碳氮化物析出增多對抗HIC性能也有害。
[0013]Cr可以有效增加鋼的淬透性，改善力學性能，但含量過高對材料焊接性有不利影響。
[0014]N1、Cu起固溶強化作用,還能改善耐蝕性，Ni同時還能改善鋼的低溫韌性。
[0015]N的存在會惡化母材和焊接熱影響區的韌性，其含量不超過0.006%為宜。
[0016]Al是脫氧元素，但Al含量過高會使鋼中的夾雜物增加，因此，Als的含量控制在
0.010%~0.040%為宜。A1/N≥2可以有效保證脫氧效果和Al-T1-Mn複合化物的形成，有利於提高潔淨度。
[0017]本發明的鋼板的生產包括:高爐鐵水一鐵水預脫硫一轉爐冶煉一LF+RH精煉一板還連鑄一板還加熱一4300軋機軋制一ACC快速冷卻一堆冷一取樣、檢驗一入庫、發運。
[0018]在板坯澆鑄+控制軋制控制冷卻工藝過程中控制參數為:
[0019](I)將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成300、400mm厚連鑄坯；
[0020](2)通過步進梁式加熱爐將鋼坯加熱至設定溫度1170~1220°C，加熱時間280-450min，保證鋼坯充分奧氏體化；
[0021](3)鋼坯出爐後進入4300_軋機軋制，軋制時採用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制，控溫厚度為成品厚度的3-4倍，粗軋階段與精軋階段參數如下:
[0022]粗軋階段:開軋溫度:1000-1100 °C，軋制速度:1.0-4.5m/s,軋制力矩:2000-3200kNm ；
[0023]精軋階段:開軋溫度:760-820°C，終軋溫度:750-800°C，軋制速度:2.0-5.0m/s。
[0024](4)軋後鋼板進入ACC層流冷卻，開始冷卻溫度控制在740_790°C，終冷溫度控制在400-500°C，冷卻速率控制在7-20°C /s ；
[0025](5)鋼板冷卻後堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。
[0026]通過上述工序所生產的低成本大壁厚海底管線鋼中厚板，厚度規格覆蓋20mm~33mm ;力學性能指標穩定，塑性、韌性匹配較好，具有優良的抗腐蝕能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為大壁厚海底管線鋼鋼板典型金相組織。
【具體實施方式】[0028]根據本發明提供的成分設計及生產方法，在100噸轉爐上冶煉300、400mm連鑄坯，在4300mm寬厚板乳機上分別乳制20~33mm鋼板，其化學成分見表1，乳制工藝參數見表2，熱乳鋼板性能情況見表3，鋼板CTOD及抗酸檢驗結果分別見表4和表5。
[0029]表1大壁厚海底管線鋼板化學成分Wt %
[0030]
【權利要求】
1.一種大壁厚海底管線鋼用中厚板，其特徵在於，該中厚板成分重量百分數為:
C:0.025-0.045%, Si:0.10-0.35%, Mn:1.10-1.40%, P ≤ 0.015%, S..( 0.003%,Nb:0.04-0.07%, V≤ 0.06%, T1:0.010-0.020%, N1:0.15-0.40%, Cr..( 0.20%, Mo:(0.08%, Al:0.010-0.040%, A1/N≥2，餘量為Fe及不可避免的雜質。
2.—種權利要求1所述的中厚板的身長方法，包括:高爐鐵水一鐵水預脫硫一轉爐冶煉一LF+RH精煉一板坯連鑄一板坯加熱一4300軋機軋制一ACC快速冷卻一堆冷一取樣、檢驗一入庫、發運；其特徵在於，在板坯澆鑄+控制軋制控制冷卻工藝過程中控制參數為: (1)將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成300、400mm厚連鑄坯； (2)通過步進梁式加熱爐將鋼坯加熱至設定溫度1170~1220°C，加熱時間280-450min,保證鋼還奧氏體化； (3)鋼坯出爐後進入4300mm軋機軋制，軋制時採用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制，控溫厚度為成品厚度的3-4倍，粗軋階段與精軋階段參數如下: 粗軋階段:開軋溫度:1000-1100 °C,軋制速度:1.0-4.5m/s,軋制力矩:2000-3200kNm ； 精軋階段:開軋溫度:760-820°C，終軋溫度:750-80(TC，軋制速度:2.0-5.0m/s。 (4)軋後鋼板進入ACC層流冷卻，開始冷卻溫度控制在740-790°C，終冷溫度控制在400-500°C，冷卻速率控制在7-20°C /s ； (5)鋼板冷卻後堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。 通過上述工序所生產的中厚板，厚度規格覆蓋20mm~33mm。
【文檔編號】C21D8/02GK103993240SQ201410240035
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】諶鐵強, 丁文華, 張國棟, 李少坡, 周希楠, 萬瀟, 白松蓮, 查春和, 李家鼎, 白學軍, 周德光, 趙久梁, 李濤 申請人:秦皇島首秦金屬材料有限公司, 首鋼總公司