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CN114231718A - 一种窄强度同板差的管线钢及其生产方法 - Google Patents

一种窄强度同板差的管线钢及其生产方法 Download PDF

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CN114231718A CN202111370037.XA CN202111370037A CN114231718A CN 114231718 A CN114231718 A CN 114231718A CN 202111370037 A CN202111370037 A CN 202111370037A CN 114231718 A CN114231718 A CN 114231718A
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Abstract

本发明特别涉及一种窄强度同板差的管线钢及其生产方法,属于钢材制备技术领域,方法包括:将钢坯进行控温控轧处理,获得钢板;将钢板进行预矫直,获得矫直钢板;将矫直钢板进行超快冷冷却,获得管线钢;超快冷冷却的开冷温度为720℃‑750℃,超快冷冷却的终冷温度为520℃‑560℃,超快冷冷却的冷却速度为40℃/s‑50℃/s,超快冷冷却过程中,对矫直钢板的头部进行遮蔽,遮蔽的遮蔽系数为0.6‑0.8,遮蔽的遮蔽长度为3000mm‑4000mm;通过采用预矫直+超快冷工艺代替传统ACC层流冷却工艺,实现了TMCP管线钢窄强度同板差控制,提高了产品质量、产品合格率,保证了管线工程的安全性。

Description

一种窄强度同板差的管线钢及其生产方法
技术领域
本发明属于钢材制备技术领域,特别涉及一种窄强度同板差的管线钢及其生产方法。
背景技术
L450M(或X65M)管线钢是石油天然气输送管用钢板(管线钢)常用的品种,10mm至20mm厚度钢板是工程上常用规格,目前,在制备该管线钢的方法中轧后水冷工艺采用传统ACC层流冷却,开冷温度750-780℃,终冷温度520±20℃,冷速15-30℃/s。
但是,常规ACC层流冷却工艺,水冷压力低、冷速低,钢板头部和尾部开冷温度偏差较大,水冷过程头尾遮蔽功能无法准确执行,造成钢板长度方向拉伸强度同板差大,一般抗拉强度同板差在60-120MPa左右;强度同板差大,增加了制管工序的生产难度,增加了焊管以后管道整体应力,不利于工程质量和工程安全。
发明内容
本申请的目的在于提供一种窄强度同板差的管线钢及其生产方法,以解决目前采用ACC层流冷却工艺导致的钢板长度方向拉伸强度同板差大的问题。
本发明实施例提供了一种窄强度同板差的管线钢的生产方法,所述方法包括:
将钢坯进行控温控轧处理,获得钢板;
将所述钢板进行预矫直,获得矫直钢板;
将所述矫直钢板进行超快冷冷却,获得管线钢;所述超快冷冷却的开冷温度为750℃-780℃,所述超快冷冷却的终冷温度为450℃-550℃,所述超快冷冷却的冷却速度为40℃/s-50℃/s,所述超快冷冷却过程中,对所述矫直钢板的头部进行遮蔽,所述遮蔽的遮蔽系数为0.6-0.8,所述遮蔽的遮蔽长度为3000mm-4000mm。
可选的,所述预矫直中,前倾量为2.0mm-3.0mm,所述预矫直的矫直力为200t-240t,所述预矫直的矫直温度为730℃-800℃。
可选的,所述预矫直的咬入速度为0.6m/s-1.0m/s,所述预矫直的矫直速度为1.2m/s-1.8m/s。
可选的,所述超快冷冷却中,工作的超快冷高密集管的数量为4组-15组,所述超快冷高密集管的水压为1.8Bar-2.2Bar,所述超快冷高密集管的高密喷嘴水量为140m3/h-180m3/h,所述超快冷高密集管的水比为1.3倍-1.7倍。
可选的,所述超快冷冷却的辊速为1.5m/s-1.6m/s,所述超快冷冷却的加速度为0.002m/s-0.004m/s。
可选的,所述超快冷冷却中,至少开启1组侧喷和空气吹扫。
可选的,所述方法还包括:将所述钢坯进行加热,所述加热的出炉温度为1160℃-1170℃,所述加热的时间为275min-295min。
可选的,所述控温控轧处理的坯料控温厚度为55mm-60mm。
可选的,所述控温控轧处理的再轧温度为900℃-930℃,所述控温控轧处理的终轧温度为830℃-860℃。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种窄强度同板差的管线钢,所述管线钢采用如权上所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法制得,所述管线钢为L450M管线钢或X65M管线钢,所述管线钢的抗拉强度同板差为20MPa-60MPa。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本发明实施例提供的窄强度同板差的管线钢的生产方法,所述方法包括:将钢坯进行控温控轧处理,获得钢板;将所述钢板进行预矫直,获得矫直钢板;将所述矫直钢板进行超快冷冷却,获得管线钢;所述超快冷冷却的开冷温度为720℃-750℃,所述超快冷冷却的终冷温度为520℃-560℃,所述超快冷冷却的冷却速度为40℃/s-50℃/s,所述超快冷冷却过程中,对所述矫直钢板的头部进行遮蔽,所述遮蔽的遮蔽系数为0.6-0.8,所述遮蔽的遮蔽长度为3000mm-4000mm;通过采用预矫直+超快冷工艺代替传统ACC层流冷却工艺,实现了TMCP管线钢窄强度同板差控制,提高了产品质量、产品合格率,保证了管线工程的安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图;
图2是本发明实施例1提供的钢板终冷温度曲线图;
图3是本发明实施例1提供的钢板终冷温度云图;
图4是本发明对比例1提供的钢板终冷温度曲线图;
图5是本发明对比例1提供的钢板终冷温度云图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
L450M(或X65M)管线钢的执行标准为GB21237《石油天然气输送管用宽厚钢板》。具体包括:
1、成分要求:C≤0.12%,Si≤0.4%,Mn≤1.65%,P≤0.02%,S≤0.01%,Nb、V、Ti之和不超0.15%;焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.23%。
2、钢板为TMCP状态交货,厚度10mm至20mm,L450M(或X65M)力学性能要求:450MPa≤Rt0.5≤600MPa,535MPa≤Rm≤755MPa,屈强比≤0.92,A%≥18%,-20℃横向冲击能量KV2≥120J,-10℃横向落锤剪切面积平均值≥85%,单值≥70%。
目前,传统生产工艺中常用目标成分:C目标0.07%,Si目标0.2%,Mn目标1.6%,P目标不超过0.020%,S目标不超过0.005%,Alt目标0.035%,Nb目标0.05%,Ti目标0.015%,Cr目标0.15%,Pcm目标0.17%。压缩比:大于等于10倍。轧钢工艺:加热温度1160℃,时间1min/mm,3.0-3.5倍控温,终轧温度800℃。轧后水冷工艺采用传统ACC层流冷却,开冷温度750-780℃,终冷温度520±20℃,冷速15-30℃/s。
申请人在发明过程中发现:常规ACC层流冷却工艺,水冷压力低、冷速低,钢板头部和尾部开冷温度偏差较大,水冷过程头尾遮蔽功能无法准确执行,造成钢板长度方向拉伸强度同板差大,一般抗拉强度同板差在60-120MPa左右;强度同板差大,增加了制管工序的生产难度,增加了焊管以后管道整体应力,不利于工程质量和工程安全。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
根据本发明一种典型的实施方式,提供了一种窄强度同板差的管线钢的生产方法,所述方法包括:
S1.将钢坯进行控温控轧处理,获得钢板;
控温控轧采用常规的方法对钢坯进行处理。
S2.将所述钢板进行预矫直,获得矫直钢板;
具体而言,预矫直工艺的各参数为:前倾2.5mm,矫直力220吨,咬入速度0.8米/秒,矫直速度1.5米/秒,矫直温度730℃-800℃。
使用预矫直机,对轧后水冷前钢板进行矫直,保证水冷前钢板平直
S3.将所述矫直钢板进行超快冷冷却,获得管线钢;所述超快冷冷却的开冷温度为750℃-780℃,所述超快冷冷却的终冷温度为450℃-550℃,所述超快冷冷却的冷却速度为40℃/s-50℃/s,所述超快冷冷却过程中,对所述矫直钢板的头部进行遮蔽,所述遮蔽的遮蔽系数为0.6-0.8,所述遮蔽的遮蔽长度为3000mm-4000mm。
控制开冷温度为750℃-780℃能够使钢板获得理想的力学性能,该温度取值过大的不利影响是晶粒尺寸粗大,强度和低冲击韧性降低,过小的不利影响是开始快速冷却以前析出先共析铁素体屈服强度降低。
控制终冷温度为450℃-550℃的原因是为了获得理想的力学性能,该温度取值过大的不利影响是比例偏低强度低,过小的不利影响是贝氏体比例高甚至出现马氏体,强度和硬度偏高。
控制冷却速度为40℃/s-50℃/s的原因是为了获得理想的力学性能,该速度取值过大的不利影响是贝氏体比例高甚至出现马氏体,强度和硬度偏高,过小的不利影响是钢板长度方向开冷温度差变大,不利于控制强度同板差。
具体而言,超快冷冷却工艺的操作为:开启超快冷高密4-15组集管,水压2Bar(即喷射流冷却用水压力2Bar),高密喷嘴上水量160m3/小时,水比1.5倍,水比具体是指超快冷设备下集管水量与上集管水量的比值,通过上下集管水流密度比例控制,具体控制的比例为1:1.5,实现不同厚度的钢板上下表面冷却均匀;辊速1.55米/秒,加速度0.003米/秒,因入水时间前后不同,钢板由头到尾开冷温度逐步降低的,通过控制系统建立针对钢板位置的微跟踪,冷却过程中辊道采用微加速的运行方式,来消除温度“头高尾低”现象;开启第1组侧喷和空气吹扫,侧喷和空气吹扫的作用是去除钢板上表面的残留水,使钢板水冷均匀;头部遮蔽系数0.7,遮蔽长度3500mm,尾部不遮蔽,通过头部和尾部遮蔽工艺,控制头部和尾部流量达到钢板冷却均匀。
本方法尤其适用于产品级别为L450M-L555M(或X60M-X80M),厚度规格为10-20mm,轧制母板长度为36米-38米,宽度为2500-3500mm的管线钢的制备。
本方法通过优化预矫直+超快冷工艺,代替传统ACC层流冷却工艺,通过预矫直、纵向冷却均匀性自动控制、头尾遮蔽控制、边部遮蔽控制、上下集管水流密度比例控制,实现了TMCP管线钢强度同窄强度同板差控制,提高了产品质量、产品合格率,保证了管线工程的安全性。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的窄强度同板差的管线钢及其生产方法进行详细说明。
实施例1
本实施例采用本发明的所提出的基于倾斜喷射流冷却工艺(超快冷)的窄强度同板差L450M(或X65M)管线钢的生产方法,本实施例的L450M坯料尺寸300×2400×3204mm,轧制厚度尺寸17.48×3380×38200mm。具体工艺参数如下:
(1)钢种钢板的化学成分重量百分比为:C:0.068,Si:0.21,Mn:1.54,P:0.008,S:0.001,Cr:0.15,Nb:0.045,Ti:0.014。
(2)坯料冷装,在炉时间282min,出炉温度1165℃。
(3)坯料控温厚度61mm,再轧温度914℃,终轧温度845℃。
(4)轧后水冷前使用预矫直,前倾2.5mm,矫直力220吨,咬入速度0.8米/秒,矫直速度1.5米/秒,矫直温度730℃-800℃。
(5)预矫直后进行超快冷冷却,开启超快冷高密4-15组集管,水压2Bar,高密喷嘴上水量160m3/小时,水比1.5倍;辊速1.55米/秒,加速度0.003米/秒;开启第1组侧喷和空气吹扫;头部遮蔽系数0.7,遮蔽长度3500mm,尾部不遮蔽。开冷温度735℃,终冷温度540℃,冷速44℃/s。
对比例1
本实施例为传统ACC层流冷却的中厚板,本实施例的L450M坯料尺寸300×2400×3204mm,轧制厚度尺寸17.48×3380×38200mm。具体工艺参数如下:
(1)钢种钢板的化学成分重量百分比为:C:0.068,Si:0.21,Mn:1.54,P:0.008,S:0.001,Cr:0.15,Nb:0.045,Ti:0.014。
(2)坯料冷装,在炉时间280min,出炉温度1164℃。
(3)坯料控温厚度61mm,再轧温度918℃,终轧温度849℃。
(4)轧后采用ACC层流冷却,开冷温度745℃,终冷温度490℃,冷速32℃/s。
实验例
将实施例1和对比例1制得的钢板进行性能检测,测试结果如下表所示。
Figure BDA0003362085450000061
由上表可得,采用本发明实施例提供的方法生产的管线钢的屈服强度同板差和抗拉强度同板差均控制的较窄,有效的提高了产品质量、产品合格率,保证了管线工程的安全性,通过对比例和实施例的数据比较可知,通过预矫直+超快冷工艺代替传统ACC层流冷却工艺,可抗拉强度同板差可由传统ACC水冷工艺的60-120MPa,降低到20-60MPa以内,强度同板差减少40%以上。
附图2-5的详细说明:
如图2和图3所示,分别为本发明实施例1提供的钢板终冷温度曲线图和钢板终冷温度云图,由图可得,钢板长度方向温度均匀,温差30℃以内;
如图4和图5所示,分别为本发明对比例1提供的钢板终冷温度曲线图和钢板终冷温度云图,由图可得,钢板长度方向温度不均匀,温差50-70℃。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少还具有如下技术效果或优点:
(1)本发明实施例提供的方法通过优化预矫直+超快冷工艺,代替传统ACC层流冷却工艺,该方法通过预矫直、纵向冷却均匀性自动控制、头尾遮蔽控制、边部遮蔽控制、上下集管水流密度比例控制,实现了TMCP管线钢强度同窄强度同板差控制,提高了产品质量、产品合格率,保证了管线工程的安全性;
(2)本发明实施例提供的管线钢,以17.48mmL450M(或X65M)管线钢为例,抗拉强度同板差可由传统ACC水冷工艺的60-120MPa,降低到20-60MPa以内,强度同板差减少40%以上。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述方法包括:
将钢坯进行控温控轧处理,获得钢板;
将所述钢板进行预矫直,获得矫直钢板;
将所述矫直钢板进行超快冷冷却,获得管线钢;所述超快冷冷却的开冷温度为750℃-780℃,所述超快冷冷却的终冷温度为450℃-550℃,所述超快冷冷却的冷却速度为40℃/s-50℃/s,所述超快冷冷却过程中,对所述矫直钢板的头部进行遮蔽,所述遮蔽的遮蔽系数为0.6-0.8,所述遮蔽的遮蔽长度为3000mm-4000mm。
2.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述预矫直中,前倾量为2.0mm-3.0mm,所述预矫直的矫直力为200t-240t,所述预矫直的矫直温度为730℃-800℃。
3.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述预矫直的咬入速度为0.6m/s-1.0m/s,所述预矫直的矫直速度为1.2m/s-1.8m/s。
4.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述超快冷冷却中,工作的超快冷高密集管的数量为4组-15组,所述超快冷高密集管的水压为1.8Bar-2.2Bar,所述超快冷高密集管的高密喷嘴水量为140m3/h-180m3/h,所述超快冷高密集管的水比为1.3倍-1.7倍。
5.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述超快冷冷却的辊速为1.5m/s-1.6m/s,所述超快冷冷却的加速度为0.002m/s-0.004m/s。
6.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述超快冷冷却中,至少开启1组侧喷和空气吹扫。
7.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述方法还包括:将所述钢坯进行加热,所述加热的出炉温度为1160℃-1170℃,所述加热的时间为275min-295min。
8.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述控温控轧处理的坯料控温厚度为55mm-60mm。
9.根据权利要求1所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法,其特征在于,所述控温控轧处理的再轧温度为900℃-930℃,所述控温控轧处理的终轧温度为830℃-860℃。
10.一种窄强度同板差的管线钢,其特征在于,所述管线钢采用如权利要求1至9中任意一项所述的窄强度同板差的管线钢的生产方法制得,所述管线钢为L450M管线钢或X65M管线钢,所述管线钢的抗拉强度同板差为20MPa-60MPa。
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