能提高高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼斷裂韌性的熱軋工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱軋工藝，具體涉及高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼的熱軋工藝，特別是X70以上高鋼級(jí)、15mm以上厚規(guī)格管線鋼的熱乳工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]石油天然氣是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資，能源的增長(zhǎng)加上結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，帶動(dòng)了石油天然氣工業(yè)的全面發(fā)展。二次大戰(zhàn)后，油氣輸送管線發(fā)展迅猛，輸送壓力不斷提高，國(guó)外新建天然氣管道的設(shè)計(jì)工作壓力都在1MPa以上。X70、X80鋼級(jí)已經(jīng)成為管線鋼管發(fā)展的總趨勢(shì)。
[0003]DffTT (Drop Weight Tear Test落錘撕裂試驗(yàn))性能是輸氣管線鋼質(zhì)量要求的一個(gè)重要和必備指標(biāo)。DWTT釆用全厚度試樣，較常規(guī)沖擊試驗(yàn)更能真實(shí)、準(zhǔn)確反映材料的斷裂韌性，其試驗(yàn)溫度一般根據(jù)管線的工作環(huán)境最低溫度來定。即鋼材必須保證在最低環(huán)境溫度下服役時(shí)，能有效防止裂紋的起始和阻止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。
[0004]通常鋼的強(qiáng)度和韌性是一對(duì)矛盾體。高鋼級(jí)管線鋼在提高強(qiáng)度的同時(shí)，往往造成斷裂韌性的惡化。DWTT性能對(duì)鋼材的厚度又極其敏感。一般高鋼級(jí)管線鋼，當(dāng)厚度超過15mm時(shí)，DffTT性能極不穩(wěn)定，并呈顯著惡化趨勢(shì)。
[0005]因此，如何控制高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼的DWTT性能，改善其斷裂韌性，保障管線的安全運(yùn)行，是鋼材批量生產(chǎn)過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。
[0006]X70/X80鋼級(jí)管線鋼，當(dāng)厚度超過15mm時(shí)，DffTT性能極不穩(wěn)定，并呈顯著惡化趨勢(shì)，造成批量生產(chǎn)過程中產(chǎn)品合格率低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼批量生產(chǎn)過程中DWTT性能不理想、穩(wěn)定性差等問題，本發(fā)明提供一種能提高高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼斷裂韌性的熱軋工藝，以有效控制DWTT性能，改善斷裂韌性，解決15mm以上X70和X80鋼DWTT性能的控制難題。
[0008]本發(fā)明為解決上述提出的問題所釆用解決方案為:
能提高高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼斷裂韌性的熱軋工藝，它依次包括板坯再加熱段工藝、熱軋段工藝、板材卷取段工藝和冷卻段工藝，各工藝的具體工藝參數(shù)為:
板坯再加熱段工藝:板坯加熱溫度=T_+30 — 80° C，其中T目溶為鋼中鈮的碳氮化物完全固溶溫度；在爐時(shí)間與坯厚的關(guān)系為:總在爐時(shí)間=l/2Xt+30 — 50min，其中t為板坯厚度mm ;板還經(jīng)再加熱后上、下表面的溫度差多30 C ；
熱軋段工藝:粗軋單道次壓下率〉15% ;精軋累計(jì)壓下率〉70% ;終軋溫度=Ar3+0 —60° C，其中Ar3為相變點(diǎn)溫度。
[0009]上述方案中，板材卷取段工藝、冷卻段工藝的具體工藝參數(shù)為:
板材卷取段工藝:卷取溫度:400 — 570° C ； 冷卻段工藝:冷卻速率:15 — 20° C /S。
[0010]影響管線鋼的DWTT性能除了合金元素的作用外，熱軋工藝對(duì)其起著至關(guān)重要的作用。X70、X80高鋼級(jí)管線鋼須避免得到珠光體組織，盡量得到細(xì)化的針狀鐵素體組織，才能有效控制DWTT性能。而厚規(guī)格管線鋼通常受冷卻速率限制，板厚中心的組織容易出現(xiàn)珠光體，使DWTT性能顯著下降。
[0011]因此，本發(fā)明軋制工藝控制首先需要準(zhǔn)確控制板坯再加熱段工藝的再加熱過程。防止再加熱溫度過高，以免造成奧氏體的晶粒粗化，由于形變晶粒細(xì)化效果與初始晶粒尺寸有密切關(guān)系，因此粗大的奧氏體晶粒將削弱形變晶粒細(xì)化效果；加熱溫度也不宜過低，否則合金元素來不及充分固溶。加熱溫度應(yīng)準(zhǔn)確控制在碳氮化鈮固溶溫度上30 — 70° C。碳氮化鈮的固溶溫度根據(jù)鋼中碳和鈮的含量不同而變化。T固溶可參考?xì)W文公式進(jìn)行計(jì)算:
T 固溶=lg[(%M) (%C ―側(cè)]=2.26(1)
在爐時(shí)間的控制是為了保證鋼坯上、下表面與心部的溫度均勻。
[0012]熱軋段工藝中，粗軋階段單道次的壓下率》15%可以使奧氏體晶粒充分破碎。精軋階段通過在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，獲得具有較高位錯(cuò)密度的形變奧氏體，終軋溫度控制在Ar3以上是為了保證精軋階段不進(jìn)入兩相區(qū)軋制，形變奧氏體組織經(jīng)軋后快速冷卻轉(zhuǎn)變成針狀鐵素體，這些針狀鐵素體中同時(shí)含有粒狀貝氏體等第二相組織。這種組織由于轉(zhuǎn)變溫度低，全流程充分細(xì)化，且組織均勻度好，因此具有良好的DWTT性能，可以保證高壓輸氣管線鋼良好的斷裂韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明熱軋工藝實(shí)施例1:
鋼板坯中的碳含量為0.05%，鈮含量為0.06%，氮含量為0.0040%及其它合金元素，生產(chǎn)出的產(chǎn)品要求厚度為15.9mm的X70熱軋鋼帶。
[0014]熱軋工藝依次包括板坯加熱段工藝、熱軋段工藝、板材卷取段工藝和冷卻段工藝，各段工藝的具體工藝參數(shù)為:
(1)板坯再加熱段工藝:板坯加熱溫度=T_+30— 80° C，其中為鋼中鈮的碳氮化物完全固溶溫度，因此板坯再加熱溫度1180° C;
(2)在爐時(shí)間與坯厚的關(guān)系為:總在爐時(shí)間=l/2Xt+30— 50min，其中t為板坯厚度mm;板述經(jīng)再加熱后上、下表面的溫度差〈30 C ；
(3)熱軋段工藝:粗軋單道次壓下率多22%;精軋累計(jì)壓下率多71%;終軋溫度=Ar3+0一 60° C，其中Ar3為相變點(diǎn)溫度，終軋溫度780。C ；
(4)板材卷取段工藝:卷取溫度:500°C ;
(5)冷卻段工藝:冷卻速率:16°C /S。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.能提高高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼斷裂韌性的熱軋工藝，它依次包括板坯再加熱段工藝、熱軋段工藝、板材卷取段工藝和冷卻段工藝，其特征在于:坯加熱段工藝、熱軋段工藝的具體工藝參數(shù)為: 板坯再加熱段工藝:板坯加熱溫度=T~+30 — 80° C，其中為鋼中鈮的碳氮化物完全固溶溫度；在爐時(shí)間與坯厚的關(guān)系為:總在爐時(shí)間=l/2Xt+30 — 50min，其中t為板坯厚度mm;板坯經(jīng)再加熱后上、下表面的溫度差多30° C ； 熱軋段工藝:粗軋單道次壓下率〉15%;精軋累計(jì)壓下率〉70%;終軋溫度=八〖3+0 —60 ； C，其中Ar3為相變點(diǎn)溫度。2.如權(quán)利要求1所述的熱軋工藝，其特征在于:板材卷取段工藝、冷卻段工藝的具體工藝參數(shù)為: 板材卷取段工藝:卷取溫度:400 — 570° C ； 冷卻段工藝:冷卻速率:15 — 20° C /S。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能提高高鋼級(jí)厚規(guī)格管線鋼斷裂韌性的熱軋工藝，它依次包括板坯再加熱段工藝、熱軋段工藝、板材卷取段工藝和冷卻段工藝，各工藝的具體工藝參數(shù)為：板坯再加熱段工藝：板坯加熱溫度=T固溶+30~80°C；在爐時(shí)間與坯厚的關(guān)系為：總在爐時(shí)間=l/2Xt+30~50min；板坯經(jīng)再加熱后上、下表面的溫度差^30°C；熱軋段工藝：粗軋單道次壓下率&15%；精軋累計(jì)壓下率彡70%；終軋溫度=Ar3+0~60°C，其中Ar3為相變點(diǎn)溫度。利用本發(fā)明熱軋工藝可以有效解決15mm以上X70和X80鋼DWTT控制困難的問題。本發(fā)明熱軋工藝切實(shí)可行，對(duì)軋機(jī)、卷取機(jī)等損耗小，產(chǎn)品的DWTT性能合格率高達(dá)99%以上。
【IPC分類】C21D8/02
【公開號(hào)】CN105586480
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410568608
【發(fā)明人】張棟
【申請(qǐng)人】青島百鍵城環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2014年10月23日