一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝的製作方法
2023-04-30 15:17:01
一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝的製作方法
【專利摘要】本發明屬於冶煉【技術領域】，具體涉及一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝。本發明的生產工藝包括下述的步驟：冶煉、精煉、板坯連鑄、板坯加熱，粗除鱗、粗軋、中間坯冷卻、精軋、冷卻、熱矯直；本發明通過控制各個步驟中的具體的參數及調整工藝步驟，採用250mm連鑄坯生產出25mm~33mm的厚規格高等級管線鋼，使得沒有特厚連鑄坯生產能力的生產線也可以生產厚規格高等級的管線鋼，提高了管線鋼的生產保證能力。
【專利說明】一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於冶煉【技術領域】，具體涉及一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝。
【背景技術】
[0002]近年來隨著石油、天然氣工業的快速發展，為進一步提高輸送效率，管道運輸正向大口徑、高鋼級、大壁厚和高壓輸送的方向發展。同時，長距離輸氣管線對管線鋼的強韌性的要求越來越高。為達到上述目的，厚規格高級別管線鋼的生產必須保證鋼板再結晶區軋制的奧氏體細化晶粒效果，未再結晶區的低溫大壓下軋制、和軋後的準確均勻的控制冷卻技術。從傳統工藝控制的角度，管線鋼的生產必須要滿足10倍以上的壓縮比，才能獲得強韌性的良好匹配。在這種情況下，250mm的連鑄坯只能生產25mm以下規格的管線鋼才能達到工藝要求。
[0003]2008年8月6日公開的中國專利申請CN100408211C中記載了一種低壓縮比高級別管線鋼生產工藝，其中只說明了 22mm以下X70的生產工藝。
[0004]2012年9月19日公開的中國專利申請CN102676937A中記載了一種低成本高強度X80管線用鋼板的生產工藝，未提及 鋼板的規格，且再結晶區和未再結晶區軋制壓下率均高於本發明。另外，本發明再結晶區軋制溫度區間較低且注重最後道次的壓下量和溫度控制，精軋階段大的累積變形量保證變形滲透到鋼板的心部，與上述發明有明顯區別。
[0005]2012年12月19日公開的中國專利申請CN101845596B中記載了一種X80管線鋼用寬厚板及其製造方法中的未提及低壓縮比工藝方法。另外，該專利終冷溫度較高，為400-600°C，與本發明的終冷溫度100-400°C，有明顯差異，且終冷溫度高不利於鋼板的板型控制。
[0006]2013年05月10日公開的中國專利申請CN103225047A中記載了了厚度大於26.5mm X80管線用鋼及其生產方法，其生產工藝粗軋階段累積壓下率> 60%，精軋階段累積壓下率> 65%。該文獻存在的不足是，壓縮比較大，不利於常規連鑄機生產厚規格X80管線鋼，且粗軋開軋溫度高於本發明，不利於晶粒的細化控制。
[0007]2013年7月2日公開的中國專利申請CN103343297A中說明了一種低成本X80管線鋼寬厚板及其生產方法，雖然採用超快冷與層流冷卻聯動工藝路線，但壓縮比仍在14以上。
[0008]綜上來看，上述的方法均存在一定的缺陷，需要針對上述的缺陷進行改進，改進低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝。
【發明內容】
[0009]為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種低壓縮比生產厚規格高級別管線鋼的生產工藝，本發明採用250_連鑄坯，通過採用控制加熱溫度，再結晶變形階段的溫度區間和末道次壓下量與溫度的合理匹配，最大程度細化奧氏體晶粒尺寸；同時在再結晶變形結束後利用粗軋機除鱗水進行中間坯降溫，以減少奧氏體晶粒尺寸的長大；未再結晶區變形採用大壓下量軋制的技術手段，將變形滲透到心部的同時提高奧氏體的壓扁程度，增加相變形核位置，細化相變後鋼板的晶粒尺寸，提高了鋼板的性能穩定性。
[0010]本發明的低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝是通過下述的技術方案來解決以上的技術問題的:
一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，所述的工藝包括下述的步驟:
冶煉、精煉、板坯連鑄、板坯加熱，粗除鱗、粗軋、中間坯冷卻、精軋、冷卻、熱矯直； 所述的冶煉和精煉過程中，控制S、P、O、N、H這五種元素之和小於150ppm ；
在板還連鑄過程中，生產的板還厚度245_255mm,鑄還中心偏析小於C類1.5 ;板還連鑄後的連鑄坯緩冷45-50小時；
在板坯的加熱步驟中，板坯加熱溫度1100°C-1220°C，均熱段保溫時間大於30分鐘，總加熱時間大於等於250分鐘；
粗除鱗步驟中，板坯粗除鱗的溫度範圍為1030-1050°C ；
粗軋步驟中，粗軋工序的再結晶區控制軋制的溫度範圍為980-1050°C，變形過程採用軋機最大能力，保證道次壓下率，將變形滲透至鋼板心部；最後一道次在滿足變形溫度範圍的下限時進行，保證壓下率和變形溫度的有效結合，使得最後一道次壓下率> 15%且變形溫度較低，變形後晶粒尺寸不過分長大，待溫中間坯厚度為80-120mm，累計壓下率50-70% ；中間坯冷卻步驟中，利用機架除鱗高壓水對中間坯進行冷卻，降溫至880-930°C，減少再結晶變形後的晶粒長大；
精軋步驟中，精軋工序的未再結晶區控制軋制的開軋溫度範圍為780-850°C，終軋溫度範圍740-800°C，軋制8-12道次，此階段軋制中，採用精軋階段大的累積變形量，前2_3道次變形率控制在15%，使累積壓下率控制在65-75%的範圍；
冷卻工序採用MULPIC冷卻設備，採用水凸度控制，邊部遮蔽冷卻技術保證冷卻的均勻性，開冷溫度720-780°C，終冷溫度100-400°C，冷卻速率15_25°C /s ；
熱矯直步驟中，採用大矯直力最大程度釋放鋼板中的應力。
[0011]優選的，上述的板坯連鑄過程中，生產的板坯厚度為250mm，所述的板坯連鑄後緩冷48小時。
[0012]上述的板坯加熱工序中，板坯加熱溫度1180°C。
[0013]上述的出爐後粗除鱗的溫度範圍為1040°C。
[0014]上述的粗軋工序的再結晶區控制軋制的溫度範圍為1010°C。
[0015]上述的粗軋步驟中，待溫中間坯厚度為100mm。
[0016]上述的中間坯冷卻步驟中，再結晶變形結束後，利用機架除鱗高壓水對中間坯溫度降溫至900 V，減少再結晶變形後的晶粒長大。
[0017]上述的精軋工序的未再結晶區控制軋制的開軋溫度範圍為820°C，終軋溫度範圍7700C，軋制10道次，此階段軋制中，採用精軋階段大的累積變形量，前2-3道次變形率控制在15%，使累積壓下率控制在65-75%的範圍。
[0018]上述的冷卻工序中，開冷溫度740°C，終冷溫度300°C，冷卻速率20°C /s。
[0019]採用該工藝所生產的鋼板成分按質量百分比為:C:0.03、.08%, S1:0.15^0.35%，Mn:1.50-2.00%，P ≤ 0.012%，S ≤ 0.003%, Nb:0.05、.09%, Ti:0.015^0.025%, Mo ( 0.25%,Cu ( 0.35%, Ni ( 0.30%, Cr ( 0.030%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0020]本發明的有益效果在於，採用本發明的低壓縮比生產厚規格高級別管線鋼的生產工藝，採用250mm連鑄坯生產出25mnT33mm的厚規格高等級管線鋼，使得沒有特厚連鑄坯生產能力的生產線也可以生產厚規格高等級的管線鋼，提高了管線鋼的生產保證能力。
[0021]本發明通過降低粗軋階段的溫度區間和降低粗軋末道次溫度和提高末道次壓下率，實現了晶粒的細化；通過採取中間坯冷卻，減少了再結晶變形後的晶粒長大；通過控制精軋階段的總壓下率和道次壓下率，實現變形滲透至中心，提高了鋼板的均勻性和性能穩定性。另外本發明的終冷溫度較低，實現了板型的良好控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的工藝流程圖；
圖2為本發明的33mm規格X80鋼板的厚度方向表面金相組織圖；
圖3為本發明的33mm規格X80鋼板的厚度方向1/4處的金相組織圖；
圖4為本發明的33mm規格X80鋼板的厚度方向1/2處的金相組織圖；
圖5為本發明的27_規格X80鋼板的厚度方向表面金相組織圖；
圖6為本發明的27mm規格X80鋼板的厚度方向1/4處的金相組織圖；
圖7為本發明的27_規格X80鋼板的厚度方向1/2處的金相組織圖。
[0023]圖8為本發明的26.4mm規格X80鋼板的厚度方向表面金相組織圖；
圖9為本發明的26.4mm規格X80鋼板的厚度方向1/4處的金相組織圖；
圖10為本發明的26.4mm規格X80鋼板的厚度方向1/2處的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】來對本發明作更進一步的說明，以便本領域的技術人員更了解本發明，但並不以此限制本發明。
[0025]實施例1
本實施例為壓縮比為7.6的33mmX80的具體實施生產工藝。所選工藝適用於4300寬厚板軋機生產33mm X80管線鋼。鑄坯厚度為250mm，成品板厚度為33.2mm，壓縮比範圍為
7.4-7.6，總的變形量≥85%。該工藝包括下述的步驟:
冶煉:採用潔淨鋼冶煉方式，在超低P、S的基礎上，控制五大有害元素總量，即控制S、P、O、N、H這五種元素之和小於150ppm，保證鋼質的純淨度、均勻性。鋼的主要化學成分如表1所示:板坯連鑄過程中，採用動態輕壓下技術，鑄坯中心偏析達到C類1.0。
[0026]表1 33mm X80化學成分
【權利要求】
1.一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，所述的工藝包括下述的步驟: 冶煉、精煉、板坯連鑄、板坯加熱，粗除鱗、粗軋、中間坯冷卻、精軋、冷卻、熱矯直； 所述的冶煉和精煉過程中，控制S、P、O、N、H這五種元素之和小於150ppm ； 在板還連鑄過程中，生產的板還厚度245_255mm,鑄還中心偏析小於C類1.5 ;板還連鑄後的連鑄坯緩冷45-50小時； 在板坯的加熱工序中，板坯加熱溫度1100°C _1220°C，均熱段保溫時間大於30分鐘，總加熱時間大於或等於250分鐘； 粗除鱗步驟中，板坯粗除鱗後的溫度範圍為1030-1050°C ； 粗軋步驟中，粗軋工序的再結晶區控制軋制的溫度範圍為980-1050°C，變形過程採用軋機最大能力，保證道次壓下率，將變形滲透至鋼板心部；最後一道次在變形溫度範圍的下限時進行，保證壓下率和變形溫度的有效結合，使得壓下率≥15%且變形後晶粒尺寸不過分長大，中間坯厚度為80-120mm ;粗軋階段的總變形量50-70% ； 中間坯冷卻步驟中，再結晶變形結束後，利用粗軋機機架除鱗高壓水對中間坯進行冷卻，降溫至880-930°C，減少再結晶變形後的晶粒長大； 精軋步驟中，精軋工序的未再結晶區控制軋制的開軋溫度範圍為780-850°C，終軋溫度範圍740-800°C，軋制8-12道次，此階段軋制中，採用精軋階段大的累積變形量，前2_3道次變形率控制在15%，使累積壓下率控制在65-75%的範圍； 冷卻步驟採用MULPIC冷卻設備，採用水凸度控制，邊部遮蔽冷卻技術保證冷卻的均勻性，開冷溫度720-780°C，終冷溫度100-400°C，冷卻速率15_25°C /s。
2.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的板坯連鑄過程中，生產的板坯厚度為250mm，所述的板坯連鑄後的連鑄坯緩冷48小時。
3.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的板坯加熱工序中，板坯加熱溫度1180°C。
4.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的板還出爐後粗除鱗的溫度範圍為1040 V。
5.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的粗軋工序的再結晶區控制軋制的溫度範圍為1010℃。
6.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的粗軋步驟中，待溫中間坯厚度為100_。
7.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的精軋步驟中，再結晶變形結束後，利用機架除鱗高壓水對中間坯溫度降溫至900°C，減少再結晶變形後的晶粒長大，總變形量60%。
8.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的精軋工序的未再結晶區控制軋制的開軋溫度範圍為820°C，終軋溫度範圍780°C，軋制10道次，此階段軋制中，採用精軋階段大的累積變形量，前2-3道次變形率控制在15%，使累積壓下率控制在65-75%的範圍。
9.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，所述的冷卻工序中，開冷溫度740°C，終冷溫度300°C，冷卻速率20°C /s。
10.如權利要求1所述的一種低壓縮比厚規格高級別管線鋼的生產工藝，其特徵在於，採用該工藝所生產的鋼板成分按質量百分比為:c:0.03~0.08%, S1:0.15~0.35%，Mn:1.50-2.00%, P ≤ 0.012%, S ≤ 0.003%, Nb:0.05、.09%, Ti:0.015~0.025%, Mo ≤0.25%,Cu≤0.35%, Ni≤0.30%, Cr≤0.030%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
【文檔編號】C21D8/02GK103937950SQ201410113056
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】郭朝海, 劉志剛, 霍自美, 李國寶, 王振華, 劉海波, 夏佃秀, 牛延龍 申請人:濟鋼集團有限公司