一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種大壁厚海底管線鋼用中厚板及生產(chǎn)方法，屬于低碳微合金鋼【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,余量為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(fā)運。優(yōu)點在于，鋼板力學性能指標穩(wěn)定，塑性、韌性匹配較好，具有優(yōu)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(chǎn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于低碳微合金鋼【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(chǎn)方法，低成本，適用于海底油氣輸送管道。
【背景技術】
[0002]隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展和陸地能源資源的枯竭，海上油氣開采已成為熱潮，管道建設向海洋、地震帶、極地凍土地等環(huán)境惡劣的地區(qū)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(qū)油氣資源開發(fā)處于起步階段，僅南海荔灣項目的深海管道在1500m的水深進行管道鋪設。海上石油開采將成為未來油氣開采的主戰(zhàn)場，海底管道是海洋油氣生產(chǎn)系統(tǒng)中的“生命線”，海底管道的建設急需大量厚規(guī)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，對下游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(chǎn)能過剩、市場競爭激烈影響，低成本減量化生產(chǎn)海底管線鋼，尤其是大壁厚海底管線鋼是能為企業(yè)增加市場競爭優(yōu)勢。根據(jù)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(chǎn)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(chǎn)鋼板厚度為25-30.2mm，鋼板沖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(yōu)異的厚規(guī)格海底管線用熱軋鋼板及其生產(chǎn)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(chǎn)鋼板厚度為 28_36臟，但Mo、Ni合金較高。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)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(chǎn)方法，采用連鑄坯無Mo化生產(chǎn)。通過合理的成分設計及軋制工藝，使用300、400mm連鑄坯生產(chǎn)大壁厚海底管線鋼用熱軋平板，不僅產(chǎn)品綜合性能足要求，而且具有優(yōu)良的低溫韌性和抗腐蝕性能。
[0005]本發(fā)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，余量為 Fe 及不可避免的雜質。
[0007]本發(fā)明成分設計基于以下認識:[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，因此設定其范圍是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(fā)明采用純凈鋼生產(chǎn)技術，盡量減少磷、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，釘扎奧氏體晶界并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(qū)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復合化物的形成，有利于提高潔凈度。
[0017]本發(fā)明的鋼板的生產(chǎn)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(fā)運。
[0018]在板坯澆鑄+控制軋制控制冷卻工藝過程中控制參數(shù)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)鋼坯出爐后進入4300_軋機軋制，軋制時采用再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)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(shù)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)軋后鋼板進入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)鋼板冷卻后堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。
[0026]通過上述工序所生產(chǎn)的低成本大壁厚海底管線鋼中厚板，厚度規(guī)格覆蓋20mm~33mm ;力學性能指標穩(wěn)定，塑性、韌性匹配較好，具有優(yōu)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(jù)本發(fā)明提供的成分設計及生產(chǎn)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(shù)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，其特征在于，該中厚板成分重量百分數(shù)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，余量為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(fā)運；其特征在于，在板坯澆鑄+控制軋制控制冷卻工藝過程中控制參數(shù)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)鋼坯出爐后進入4300mm軋機軋制，軋制時采用再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)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(shù)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)軋后鋼板進入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)鋼板冷卻后堆垛緩冷，堆冷時間12-24小時。 通過上述工序所生產(chǎn)的中厚板，厚度規(guī)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(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)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