一種低成本高性能X80管線鋼及其生產方法技術

本發明專利技術型涉及一種低成本高性能X80管線鋼及其生產方法，屬于冶金技術領域?；瘜W成分配比如下：C：0.02～0.06％、Si：0.10～0.30％，Mn：1.40～1.9％、V：0.04～0.07%、Nb：0.040～0.070%、Als：0.020～0.040%、P：≤0.012％，S：≤0.006％，余量Fe；生產方法包含轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、軋制工序，所述連鑄工序采用薄板坯連鑄工序，本發明專利技術該成分中未添加鉬、鈦等合金元素，采用70～90mm厚連鑄薄板坯，并結合精軋的形變誘導鐵素體軋制和控制冷卻技術，獲得針狀鐵素體+貝氏體+M/A組織，從而達到提高管線鋼強度、韌性，降低生產成本的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種低成本高性能X80管線鋼及其生產方法，屬于冶金

技術介紹
X80是高強度管線鋼的分類型號。管線運輸是長距離輸送石油、天然氣最經濟、 最方便、最主要的運輸方式。為了降低長距離輸送石油和天然氣管線的建設投資和運營成本，提高輸送效率，長距離油氣輸送管道向大管徑、高壓力方向發展；另外，石油、天然氣輸送管道通常位于環境比較惡劣的地區，介質復雜，這就要求管線鋼具有高強度、高韌性、耐腐蝕等一系列優良的綜合性能。管線鋼這些性能的提高主要取決于鋼中碳、磷、硫等雜質的含量、鋼中合金元素的含量以及冶煉、軋制等生產過程工藝參數的控制。目前，國內外生產X80管線鋼的成熟技術是采用厚板坯流程，主要應用200 300mm厚連鑄坯；X80管線鋼典型化學成分通常采用C一Mn — Mo — Nb系列；如中國專利號ZL201010101105. 8，公布的名稱為“一種低屈強比X80級管線鋼及其制造方法”技術中，給出了該管線鋼的配方中添加 Nb 0. 07 0. 11%、Ti :0. 012 0. 022%、V :0. 03 0. 057%、Mo :0. 22 0. 32%、Cu :0. 15 0. 25%、Ni 0. 20 0. 30%、Cr :0. 08 0.洸％等合金元素，其中，含量達0. 22 0. 32%Mo的主要作用是擴大Y相區，推遲Y — α的轉變溫度，促進針狀鐵素體的形成。但鉬屬于貴重金屬，其價格昂貴，所以采用該種合金化法生產的管線鋼成本高，耗費大量的貴重金屬資源。
技術實現思路
本專利技術目的是提供一種低成本高性能Χ80管線鋼及其生產方法，在熱軋板帶的生產過程中，采用優化的化學成分以及連鑄薄板坯，結合精軋的形變誘導鐵素體軋制和控制冷卻技術，獲得針狀鐵素體+貝氏體+ Μ/Α組織，以保證管線鋼具有高的強韌性和低的生產制造成本。本專利技術技術方案是一種低成本高性能Χ80管線鋼，其化學成分按照重量百分比配比如下C :0. 02 0. 06%,Si 0. 15 0. 30%，Mn :1. 70 1. 90% ,P 012%, S 彡 0. 002%, Ni :0. 15 0. 30%, Nb 0. 070 0. 110%, V 0. 04 0. 07%, Als 0. 020 0. 040%, B 0. 0005 0. 0035%, Cr 0. 08 0. 25%,Cu 彡 0. 250%，Ca/Als 彡 0. 10,N ^ 0. 0050%,T. 0 彡 0. 0030%，余量為 Fe。一種低成本高性能Χ80管線鋼的生產方法，包含轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、軋制工序，所述連鑄工序采用薄板坯連鑄工序；在軋鋼工序中，粗軋階段采用奧氏體再結晶軋制，精軋最后兩道或三道采用形變誘導鐵素體軋制(DIFT)；通過粗軋的奧氏體再結晶軋制， 細化鑄態奧氏體晶粒，精軋的形變誘導鐵素體軋制，獲取細小的高位錯密度的針狀鐵素體晶粒，并通過控制軋后冷卻速度，使部分未轉變奧氏體轉變成貝氏體+Μ/Α組織，使最終熱軋板的成品組織為針狀鐵素體+貝氏體+Μ/Α組織，其鐵素體平均晶粒尺寸為3 μ m。所述軋制工序中鑄坯加熱溫度為1170 1230°C，粗軋采用再結晶軋制，精軋采用非再結晶軋制和形變誘導鐵素體相變軋制相結合的加工方法；粗軋終止溫度控制在 1050 1100°C，累計壓下率大于50%，粗軋出來的中間坯經水冷進入精軋機組，在精軋機組進行非再結晶軋制和形變誘導鐵素體軋制，精軋入口溫度控制在850 900°C，精軋終止溫度控制在700 820°C，單道次壓下量大于20%，軋后冷卻速度控制在10 100°C /s，卷取溫度控制在260 430°C。所述薄板坯連鑄工序的中間包鋼水溫度為1540 1580°C，鑄坯的拉速為3. 0 4. 5m/min,出結晶器鑄坯厚度為70 90_。本專利技術的低成本高性能X80管線鋼，根據薄板坯連鑄連軋的物理冶金特點，提供了優化的X80管線鋼的化學成分配方。該配方中未添加稀有元素Mo來降低鋼的轉變溫度， 而是采用較高的Mn、Nb含量和較低的碳含量降低鋼的γ — α相變溫度并避免了鋼中出現異常組織，細化最終產品的晶粒尺寸。鋼中也未添加合金元素Ti，而是采用V的沉淀強化提高強度，利用Al固定N元素，在薄板坯連鑄時，Al與N可形成彌散細小的AlN粒子，細小的AlN粒子可阻礙高溫奧氏體晶粒的長大，并且薄板坯的鑄態組織要比厚板坯細小、均勻得多，這都為最終鐵素體晶粒的細化奠定了基礎。除此之外，由于薄板坯的凝固速度和冷卻速度要比厚板坯快很多，導致薄板坯中氧化物、硫化物等非金屬夾雜物的尺寸達到納米級， 這些納米級析出物對奧氏體晶粒的長大有釘扎作用，導致晶粒細化，使鋼材的強度和韌性提高。這也說明采用薄板坯連鑄連軋新技術可以將通常認為是有害夾雜物的硫、氧化物納米化，使其成為“有益”的析出相，這比單純降低硫、氧等雜質元素總量來改善鋼質量的方法在一定范圍內更經濟、更有效。配方中主要元素的作用分析如下碳碳是鋼中最經濟、最有效的強化元素，然而碳對鋼的韌性、塑性、焊接性等有不利的影響，降低碳含量一方面有助于提高鋼的韌性，另一方面可改善鋼的焊接性能。按照API標準規定，管線鋼中的碳含量通常為0. 025% 0. 12%，并趨向于向低碳方向或超低碳方向發展，尤其是高鋼級管線鋼。本專利技術選取0. 02 0. 06% C。錳主要起固溶強化的作用，通常采用降低C含量，增加Mn含量，以達到提高強度的目的。Mn還具有降低γ — α相變溫度的作用，有助于獲得細小的相變產物，可提高鋼的韌性、降低韌脆轉變溫度，所以Mn是不可缺少的元素。但其含量過多時，會使相變溫度下降過多，組織中將出現貝氏體，降低韌性。因此本專利技術選取1. 70 1. 90Μη%。硅在煉鋼時一般作為脫氧劑，但也可作為合金元素。Si進入鐵素體起固溶強化作用，可顯著提高鋼的抗拉強度和較小程度提高屈服強度，但同時在一定程度上降低鋼的韌性、塑性，Si同時增加鋼的實效敏感性，并能提高鋼的抗腐蝕能力和抗高溫氧化能力。本專利技術選取0. 15 0. 30% Si。鈮是現代微合金化管線鋼中最主要的元素之一，可以產生非常顯著的晶粒細化及中等程度的沉淀強化作用。通過熱軋過程中鈮的碳、氮化物的應變誘導析出阻礙形變奧氏體的回復、再結晶，經控制軋制和控制冷卻使精軋階段非再結晶區軋制的變形奧氏體組織在相變時轉變為細小的鐵素體，以提高鋼的強度和韌性，并可改善低溫韌性。本專利技術選取 0.070 0. 110%Nb。釩具有較高的析出強化作用和較弱的晶粒細化作用，在Nb、V、Ti三種微合金元素復合使用時，V主要是通過鐵素體中C、N化合物的析出起強化起作用。本專利技術選取0. 04 0.07%V。鋁利用Al固定N元素，鋁與氮在薄板坯連鑄時可形成彌散、細小的AlN粒子，這些彌散細小的粒子可阻礙奧氏體在加熱和軋制變形過程中晶粒的長大，從而細化奧氏體晶粒。奧氏體晶粒越細小，最終產品的鐵素體晶粒越細小。此外，Als大于0.015%還可保證鋼中溶解氧小于4ppm，從而減少鋼中夾雜物的含量，提高鋼的純凈度。本專利技術選取0. 020 0.040%A1。鉻是擴大Y相區，推遲Y — α相變溫度的主要元素，本專利技術選取0.08 本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮運莉，楊紹志，王慶雙，李杰，田薇，尹金枝，
申請(專利權)人：河北聯合大學，
類型：發明
國別省市：