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CN104694844B - 一种x65m管线钢的生产方法 - Google Patents

一种x65m管线钢的生产方法 Download PDF

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CN104694844B CN201510141936.0A CN201510141936A CN104694844B CN 104694844 B CN104694844 B CN 104694844B CN 201510141936 A CN201510141936 A CN 201510141936A CN 104694844 B CN104694844 B CN 104694844B
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Abstract

本发明公开了一种X65M管线钢的生产方法，包括以下步骤：冶炼、连铸板坯、加热、除磷、再结晶区控制轧制、冷却、未再结晶区控制轧制、控制冷却、回火。本发明通过合理设计管线钢的化学成分体系，采用两阶段低温大压下控制轧制和控制冷却工艺，控制开轧温度、终轧温度、开冷温度、终冷温度和冷却速度等工艺参数，得到一种粒状贝氏体和铁素体的混合组织，该组织晶粒细小，具有良好的低温韧性，从而实现了大壁厚、高钢级管线钢的大批量生产，同时保证了产出的管线钢具有较高的强韧性，且生产成本较低。

Description

一种X65M管线钢的生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种X65M管线钢及其生产方法。
背景技术
近年来随着石油、天然气工业的快速发展，为进一步提高输送效率及安全性，长距离输送管线所用管线钢正向高钢级、大壁厚、大口径的方向发展。
同时，长距离输送管线对管线钢的强韧性的要求也越来越高。
目前，国内钢材供大于求，市场竞争异常惨烈，降低管线钢的生产成本是提高管线钢产品市场竞争力最有效的途径。
因此，如何提供一种管线钢的生产方法，在能够生产大壁厚、高钢级管线钢的同时保证产出的管线钢具有较高的强韧性，且生产成本较低是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种X65M管线钢的生产方法，该生产方法能够生产大壁厚、高钢级的管线钢，同时保证产出的管线钢具有较高的强韧性，且生产成本较低。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种X65M管线钢的生产方法，包括以下步骤：
1)冶炼：将铁水利用洁净钢生产工艺产出钢水，所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C：0.03％～0.08％，Si：0.15％～0.35％，Mn：1.10％～1.60％，P：0～0.012％，S：0～0.003％，Nb：0.02％～0.06％，Ti：0.015％～0.025％，Mo：0～0.25％，Cu：0～0.35％，Ni：0～0.30％，Cr：0～0.20％，Al：0.015％～0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质，钢中O、N、H、P以及S的总重量百分比为0～0.015％；
2)连铸板坯：将步骤1)所得钢水采用动态轻压下技术连铸产出板坯，所得板坯的中心偏析达到C类1.5以下，然后缓冷；
3)加热：将步骤2)所得板坯加热至1100℃～1220℃；
4)除磷：将步骤3)所得板坯利用带压水除磷；
5)再结晶区控制轧制：将步骤4)所得板坯进行再结晶区控制轧制产出中间坯，再结晶区控制轧制过程中板坯的温度范围为1050℃～980℃，最末道次压下率为18％～23％，累积压下率为50％-70％；
6)冷却：将步骤5)所得中间坯利用带压水冷却；
7)未再结晶区控制轧制：将步骤6)所得中间坯进行未再结晶区控制轧制产出管线钢，未再结晶区控制轧制过程中中间坯的温度为800℃～900℃，最末道次的轧制温度为780℃～820℃，累积压下率为65％～75％，所得管线钢的厚度为26.97mm～31.75mm。
8)控制冷却:将步骤7)所得管线钢进行控制冷却，开冷温度730℃～790℃，终冷温度300℃～500℃，冷却速率15℃/s～25℃/s；
9)回火：将步骤8)所得管线钢板利用堆垛缓冷的方法进行自然回火，去除内应力。
优选的，所述步骤1)中钢水成分中Ni元素为铁水残余。
优选的，所述步骤2)中板坯厚度为250mm～300mm，缓冷时间为48h～72h。
优选的，所述步骤3)中加热段和均热段的温度均为1100℃～1220℃，所述均热段保温时间为30min～40min，所述步骤3)共进行250min～300min。
优选的，所述步骤4)除鳞后板坯的温度为1030℃～1050℃。
优选的，所述步骤5)中轧制5～6道次，第一道次和第二道次的压下率为6％～8％，第三道次和第四道次的累计压下率≥40％，最末道次的轧制温度为980℃～1000℃，所得中间坯厚度为80mm～120mm。
优选的，所述步骤6)冷却中间坯至885℃～900℃。
优选的，所述步骤7)中轧制8～12道次，第一道次至第四道次的压下率为14％～18％，第五道次的压下率≥20％，其余道次的累计压下率为35％～39％，最末道次的压下率为8％～10％，所得管线钢的厚度为26.97mm～31.75mm。
优选的，所述步骤9)中回火后管线钢的组织为粒状贝氏体和铁素体。
优选的，所述步骤4)与步骤6)中带压水的压力为19MPa～23MPa。
与现有技术相比，本发明通过合理设计管线钢的化学成分体系，采用两阶段低温大压下控制轧制和控制冷却工艺，控制开轧温度、终轧温度、开冷温度、终冷温度和冷却速度等工艺参数，得到一种粒状贝氏体和铁素体的混合组织，该组织晶粒细小，具有良好的低温韧性，从而实现了大壁厚、高钢级管线钢的大批量生产，同时保证了产出的管线钢具有较高的强韧性，且生产成本较低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的26.97mm规格X65M钢板厚度方向表面金相组织图；
图2为本发明实施例提供的26.97mm规格X65M钢板厚度方向1/4处的金相组织图；
图3为本发明实施例提供的26.97mm规格X65M钢板厚度方向1/2处的金相组织图；
图4为本发明实施例提供的31.75mm规格X65M钢板厚度方向表面金相组织图；
图5为本发明实施例提供的31.75mm规格X65M钢板厚度方向1/4处的金相组织图；
图6为本发明实施例提供的31.75mm规格X65M钢板厚度方向1/2处的金相组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种X65M管线钢的生产方法，包括以下步骤：
1)冶炼：将铁水利用洁净钢生产工艺产出钢水，所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C：0.03％～0.08％，Si：0.15％～0.35％，Mn：1.10％～1.60％，P：0～0.012％，S：0～0.003％，Nb：0.02％～0.06％，Ti：0.015％～0.025％，Mo：0～0.25％，Cu：0～0.35％，Ni：0～0.30％，Cr：0～0.20％，Al：0.015％～0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质，钢中O、N、H、P以及S的总重量百分比为0～0.015％；
2)连铸板坯：将步骤1)所得钢水采用动态轻压下技术连铸产出板坯，所得板坯的中心偏析达到C类1.5以下，然后缓冷；
3)加热：将步骤2)所得板坯加热至1100℃～1220℃；
4)除磷：将步骤3)所得板坯利用带压水除磷；
5)再结晶区控制轧制：将步骤4)所得板坯进行再结晶区控制轧制产出中间坯，再结晶区控制轧制过程中板坯的温度范围为1050℃～980℃，最末道次压下率为18％～23％，累积压下率为50％-70％；
6)冷却：将步骤5)所得中间坯利用带压水冷却；
7)未再结晶区控制轧制：将步骤6)所得中间坯进行未再结晶区控制轧制产出管线钢，未再结晶区控制轧制过程中中间坯的温度为800℃～900℃，最末道次的轧制温度为780℃～820℃，累积压下率为65％～75％，所得管线钢的厚度为26.97mm～31.75mm；
8)控制冷却:将步骤7)所得管线钢进行控制冷却，开冷温度730℃～790℃，终冷温度300℃～500℃，冷却速率15℃/s～25℃/s；
9)回火：将步骤8)所得管线钢板利用堆垛缓冷的方法进行自然回火，去除内应力。
本发明通过合理设计管线钢的化学成分体系，采用两阶段低温大压下控制轧制和控制冷却工艺，控制开轧温度、终轧温度、开冷温度、终冷温度和冷却速度等工艺参数，得到一种粒状贝氏体和铁素体的混合组织，该组织晶粒细小，具有良好的低温韧性，从而实现了大壁厚、高钢级管线钢的大批量生产，同时保证了产出的管线钢具有较高的强韧性，且生产成本较低。
由洁净钢生产工艺产出的钢水成分中Ni元素为铁水残余。
钢水采用动态轻压下技术连铸产出板坯，优选的，板坯厚度为250mm～300mm。然后缓冷，缓冷时间优选为48h～72h。
在对上述板坯加热过程中，分为加热段和均热段两个子过程，优选的，加热段和均热段的温度均为1100℃～1220℃，均热段保温时间优选为30min～40min，加热过程共进行250min～300min。由于板坯中含铌钛合金元素，如果再加热温度超过1220℃，就会使奥氏体晶粒长大严重，组织严重粗化，对钢板的强度和韧性不利，而且加热温度高，浪费能源，增加生产成本。
对上述加热后的板坯利用带压水除磷，带压水压力优选为19MPa～23MPa，除鳞后板坯的温度优选为1030℃～1050℃。
除磷后，开始对板坯进行控制轧制。控制轧制分为两个阶段：再结晶区控制轧制和未再结晶区控制轧制。首先进行再结晶区控制轧制，优选的轧制5～6道次，第一道次和第二道次的压下率为6％～8％，第三道次和第四道次的累计压下率≥40％，最末道次的轧制温度为980℃～1000℃，所得中间坯厚度为80mm～120mm。
对上述再结晶区控制轧制后的中间坯利用带压水冷却，带压水压力优选为19MPa～23MPa，优选的冷却至885℃～900℃，减少再结晶变形后的晶粒长大。
然后，开始对中间坯进行未再结晶区控制轧制，优选的轧制8～12道次，第一道次至第四道次的压下率为14％～18％，第五道次的压下率≥20％，其余道次的累计压下率为35％～39％，最末道次的压下率为8％～10％。
控制冷却中可以采用MULPIC冷却设备，同时采用水凸度控制，头尾及边部遮蔽冷却技术保证冷却的均匀性。
回火后管线钢的组织为粒状贝氏体和铁素体。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种X65M管线钢的生产方法进行详细描述。
实施例1：
1)冶炼：将铁水利用洁净钢生产工艺产出钢水，所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06％，Si：0.25％，Mn：1.3％，P：0.009％，S：0.001％，Nb：0.03％，Ti：0.018％，Mo：0.12％，Cu：0.05％，Ni：0.08％，Cr：0.09％，Al：0.035％，N：0.0028％，H:0.0001％,O:0.0016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2)连铸板坯：采用动态轻压下技术连铸步骤1)所得钢水产出板坯，所得板坯厚度为250mm，缓冷48h，板坯的中心偏析达到C类1.5。
3)加热：将步骤2)所得板坯加热至1100℃～1200℃，其中加热段和均热段的温度均控制在1180℃，均热段保温时间为35min，步骤3)共进行250min。
4)除磷：将步骤3)所得板坯利用压力为21MPa的带压水除磷，除鳞后板坯的温度为1040℃。
5)再结晶区控制轧制：将步骤4)所得板坯进行再结晶区控制轧制产出中间坯，再结晶区控制轧制过程中板坯的温度范围为1040℃～990℃，轧制5道次，最末道次的轧制温度为990℃，压下率为22.8％，累积压下率为58％，所得中间坯厚度为105mm；其中，第一道次的压下率为8％，第二道次的压下率为8％，第三道次和第四道次的累计压下率为40.5％，第五道次压下率为22％，第一道次的轧制温度为1040℃，最末道次的轧制温度为998℃。
6)冷却：将步骤5)所得中间坯利用压力为21MPa的带压水冷却至890℃。
7)未再结晶区控制轧制：将步骤6)所得中间坯进行未再结晶区控制轧制产出管线钢，未再结晶区控制轧制过程中中间坯的温度为800℃～880℃，轧制9道次，最末道次的轧制温度为810℃，压下率为10％，累积压下率为75％，其中，第一道次至第四道次的压下率为14％～18％，第五道次的压下率为21％，其余道次的累计压下率为38％，第一道次的轧制温度为815℃，最末道次的轧制温度为810℃，所得管线钢的厚度为26.97mm。
8)控制冷却:将步骤7)所得管线钢进行控制冷却，开冷温度750℃，终冷温度450℃，冷却速率23℃/s；
9)回火：将步骤8)所得管线钢板利用堆垛缓冷的方法进行自然回火，去除内应力。
经检测，实施例1提供的26.97mm规格X65M管线钢的力学性能如表1所示；实施例1提供的26.97mm规格X65M钢板厚度方向表面金相组织图如图1所示；实施例1提供的26.97mm规格X65M钢板厚度方向1/4处的金相组织图如图2所示；实施例1提供的26.97mm规格X65M钢板厚度方向1/2处的金相组织图如图3所示。
实施例2：
1)冶炼：将铁水利用洁净钢生产工艺产出钢水，所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06％，Si：0.21％，Mn：1.5％，P：0.008％，S：0.002％，Nb：0.04％，Ti：0.016％，Mo：0.13％，Cu：0.06％，Ni：0.08％，Cr：0.1％，Al：0.028％，N：0.0030％，H:0.00015％，O:0.0016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2)连铸板坯：采用动态轻压下技术连铸步骤1)所得钢水产出板坯，所得板坯厚度为250mm，缓冷52h，板坯的中心偏析达到C类1.5。
3)加热：将步骤2)所得板坯加热至1100℃～1200℃，其中加热段和均热段的温度均控制在1190℃，均热段保温时间为38min，步骤3)共进行260min。
4)除磷：将步骤3)所得板坯利用压力为21MPa的带压水除磷，除鳞后板坯的温度为1042℃。
5)再结晶区控制轧制：将步骤4)所得板坯进行再结晶区控制轧制产出中间坯，再结晶区控制轧制过程中板坯的温度范围为1042℃～980℃，轧制5道次，最末道次的轧制温度为999℃，压下率为23％，累积压下率为56.8％，所得中间坯厚度为108mm；其中，第一道次的压下率为7.8％，第二道次的压下率为8.1％，第三道次和第四道次的累计压下率为40.5％，第五道次压下率为21.2％，第一道次的轧制温度为1045℃，最末道次的轧制温度为998℃
6)冷却：将步骤5)所得中间坯利用压力为21MPa的带压水冷却至886℃。
7)未再结晶区控制轧制：将步骤6)所得中间坯进行未再结晶区控制轧制产出管线钢，未再结晶区控制轧制过程中中间坯的温度为800℃～880℃，轧制8道次，最末道次的轧制温度为815℃，压下率为9％，累积压下率为69.8％，第一道次至第四道次的压下率为14％～18％，第五道次的压下率为21％，其余道次的累计压下率为38％，第一道次的轧制温度为810℃，最末道次的轧制温度为815℃，所得管线钢的厚度为31.75mm。
8)控制冷却:将步骤7)所得管线钢进行控制冷却，开冷温度748℃，终冷温度420℃，冷却速率22℃/s；
9)回火：将步骤8)所得管线钢板利用堆垛缓冷的方法进行自然回火，去除内应力。
经检测，实施例2提供的31.75mm规格X65M管线钢的力学性能如表1所示；实施例2提供的31.75mm规格X65M钢板厚度方向表面金相组织图如图4所示；实施例2提供的31.75mm规格X65M钢板厚度方向1/4处的金相组织图如图5所示；实施例2提供的31.75mm规格X65M钢板厚度方向1/2处的金相组织图如图6所示。
表1各实施例的横向主要力学性能检测统计表
以上对本发明提供一种X65M管线钢的生产方法的进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种X65M管线钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)冶炼：将铁水利用洁净钢生产工艺产出钢水，所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C：0.03％～0.08％，Si：0.15％～0.35％，Mn：1.10％～1.60％，P：0～0.012％，S：0～0.003％，Nb：0.02％～0.06％，Ti：0.015％～0.025％，Mo：0.12％～0.25％，Cu：0.05％～0.35％，Ni：0.08％～0.30％，Cr：0～0.20％，Al：0.015％～0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质，钢中O、N、H、P以及S的总重量百分比为0～0.015％；
所述步骤1)中钢水成分中Ni元素为铁水残余；
2)连铸板坯：将步骤1)所得钢水采用动态轻压下技术连铸产出板坯，所得板坯的中心偏析达到C类1.5以下，然后缓冷；
所述步骤2)中板坯厚度为250mm～300mm，缓冷时间为48h～72h；
3)加热：将步骤2)所得板坯加热至1100℃～1220℃；
所述步骤3)中加热过程分为加热段和均热段，二者温度均为1100℃～1220℃，所述均热段保温时间为30min～40min，所述步骤3)共进行250min～300min；
4)除鳞：将步骤3)所得板坯利用带压水除鳞；
所述步骤4)除鳞后板坯的温度为1030℃～1050℃；
所述步骤4)中带压水的压力为19MPa～23MPa；
5)再结晶区控制轧制：将步骤4)所得板坯进行再结晶区控制轧制产出中间坯，再结晶区控制轧制过程中板坯的温度范围为1050℃～980℃，最末道次压下率为18％～23％，累积压下率为50％-70％；
所述步骤5)中轧制5～6道次，第一道次和第二道次的压下率为6％～8％，第三道次和第四道次的累计压下率≥40％，最末道次的轧制温度为980℃～1000℃，所得中间坯厚度为80mm～120mm；
6)冷却：将步骤5)所得中间坯利用带压水冷却；
所述步骤6)冷却中间坯至885℃～900℃；
所述步骤6)中带压水的压力为19MPa～23MPa；
7)未再结晶区控制轧制：将步骤6)所得中间坯进行未再结晶区控制轧制产出管线钢，未再结晶区控制轧制过程中中间坯的温度为800℃～900℃，最末道次的轧制温度为780℃～820℃，累积压下率为65％～75％，所得管线钢的厚度为26.97mm～31.75mm；
所述步骤7)中轧制8～12道次，第一道次至第四道次的压下率为14％～18％，第五道次的压下率≥20％，其余道次的累计压下率为35％～39％，最末道次的压下率为8％～10％；
8)控制冷却:将步骤7)所得管线钢进行控制冷却，开冷温度730℃～790℃，终冷温度300℃～500℃，冷却速率15℃/s～25℃/s；
9)回火：将步骤8)所得管线钢板利用堆垛缓冷的方法进行自然回火，去除内应力；
所述步骤9)中回火后管线钢的组织为粒状贝氏体和铁素体。
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