一種X90管線鋼寬厚板及其生產方法技術

一種X90管線鋼寬厚板及其生產方法，屬于低碳微合金鋼技術領域。成分按重量百分比計為：C：0.06-0.10％，Si：0.20-0.50％，Mn：1.50-1.80％，P≤0.010％，S：≤0.003％，Nb：0.04－0.06％，V：0.04－0.06％，Ti：0.010－0.020％，Ni：0.15－0.30％，Cr：0.15－0.30％，Mo：0.10－0.30％，Als：0.020－0.05％，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、發運。優點在于，鋼板具有高的強度，優良的低溫韌性和抗動態撕裂能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于低碳微合金鋼
，特別是涉及一種X90管線鋼寬厚板及其生產方法，是一種經濟型的X90管線鋼寬厚板，適用于石油、天然氣的輸送管道建設。
技術介紹
石油天然氣是國民經濟的重要戰略物資，能源增長加上結構優化調整，帶動了石油天然氣工業的全面發展。管道輸送是將石油天然氣從遙遠的開采地向最終用戶端長距離輸送的重要方式，高壓大口徑長輸管線已經成為油氣運輸最經濟、最安全的運送方式。資料表明，輸送壓力的提高可通過提高管線鋼管強度級別和增加壁厚，而壁厚增加勢必帶來鋼管重量的增加，建設成本提高。在此情況下，只有提高管線鋼級，才能減小鋼管壁厚，節約鋼材，降低管道建設的成本。一般情況下，鋼管費用占整個管道投資的25％-30％。 近年來，隨著我國西氣東輸、中亞管道等工程的相繼建設，使得我國在X70/X80高強度管線鋼開發上成績顯著，已躋身于世界先進管道的行列。目前，我國已初步形成橫跨東西、縱貫南北、覆蓋全國、連通海外的能源管網。隨著我國油氣需求的不斷增加，與我國的能源需求和先進國家的管道水平相比，我國管道建設還有巨大的需求和潛力。同時，為盡可能地減少土地占用和建設成本，超高強經濟型管線鋼研究與開發使管道更高壓力的輸送成為可能。 2014年，中國石油集團組織國內管道和冶金行業專家召開了經濟型X90討論會，會上討論了經濟型X90管線鋼的化學成分要求、性能指標調整、采購模式、環焊縫和經濟可行性。經濟型X90管線鋼研制不僅是對現有X80管線鋼的升級替代和低成本推廣使用，而且還可為X100/X120更高級別管線鋼累積相關實用數據，對中國管道建設意義重大。經濟型X90管線鋼寬厚板開發的難點在于成本較X80相比增加較少的前提下，實現鋼板強度與韌性的全面提升，具有優良的可焊性和止裂韌性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種X90管線鋼寬厚板及其生產方法，通過合理的成分設計及軋制工藝，使用300mm連鑄坯生產經濟型X90管線鋼用熱軋平板,不僅產品綜合性能滿足要求，而且具有優良的低溫韌性和焊接性能。鋼板組織主要為貝氏體組織+馬氏體+少量M-A組元，組織均勻細小，晶粒度在13級以上。 本專利技術的鋼板的成分(按重量百分比計)為： C：0.03-0.09％，Si：0.10-0.40％，Mn：1.30-2.0％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.05-0.10％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.040％，Ni：0.10-0.50％，Cr：≤0.50％，Mo：≤0.50％，Al：0.010-0.040％,余量為Fe及不可避免的雜質。 本專利技術成分設計基于以下認識： C：為保證經濟型X90管線鋼具有優異的焊接性能和良好的低溫韌性，碳含量需嚴格控制在0.09％以下。 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％。 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。 P、S為有害雜質元素，采用鈣處理和純凈鋼生產技術，嚴格控制鋼中磷、硫等夾雜物。 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。 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。 Ni、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。 Mo能改善鋼的低溫韌性，較強的貝氏體相變控制元素。在高強度微合金鋼中，添加適量的Mo元素就可以獲得明顯的貝氏體組織，同時因相變向低溫方向轉變，可使相變組織進一步細化，大幅提高鋼的強韌性能，同時還可有效降低屈強比。由于Mo為貴金屬元素，因此本專利技術中Mo含量控制在0.10～0.25％范圍。 N的存在會惡化母材和焊接熱影響區的韌性，其含量不超過0.006％為宜。 本專利技術的鋼板的生產包括：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、發運。 在板坯澆鑄+控制軋制+控制冷卻工藝，過程中控制參數為： (1)將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成300mm厚連鑄坯； (2)通過步進梁式加熱爐將鋼坯加熱至設定溫度1150～1200℃，加熱時間280-350min，保證鋼坯充分奧氏體化； (3)鋼坯出爐后進入4300mm軋機軋制，軋制時采用再結晶區+未再結晶區兩階段軋制，控溫厚度為成品厚度的2-4倍，粗軋階段與精軋階段參數如下： 粗軋階段：開軋溫度：1000-1100℃，軋制速度：1.0-3.5m/s，軋制力矩：2000-3200kNm；為獲得細小、均勻的顯微組織，粗軋需保證單道次變形率10-35％。 精軋階段：采用低溫開軋，開軋溫度：760-820℃，終軋溫度：720-800℃，軋制速度：2.0-4.0m/s。 (4)軋后鋼板通過超快冷UFC+層流ACC聯合冷卻，開始冷卻溫度控制在730-790℃，終冷溫度控制在200-350℃，充分利用冷卻設備能力，冷卻速率25-40℃/s，以大冷速充分細化晶粒，改善鋼板強韌性； (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的經濟型X90管線鋼，鋼板具有高的強度，優良的低溫韌性和抗動態撕裂能力。 附圖說明 圖1為X90管線鋼寬厚板光學電鏡組織。 圖2為X90管線鋼寬厚板掃描電鏡組織。 具體實施方式 根據本專利技術經濟型X90管線鋼寬厚板及其制造方法，在100噸轉爐上冶煉，并澆鑄成300mm×2400mm×2700mm的連鑄坯，在4300mm寬厚板生產線上進行軋制。化學成分如表1所示，工藝制度如表2所示，鋼板力學性能如表3所示。 表1鋼板的化學成分wt％ 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種X90管線鋼寬厚板，其特征在于，成分重量百分數為：C：0.06?0.10％，Si：0.20?0.50％，Mn：1.50?1.80％，P≤0.010％，S：≤0.003％，Nb：0.04－0.06％，V：0.04－0.06％，Ti：0.010－0.020％，Ni：0.15－0.30％，Cr：0.15－0.30％，Mo：0.10－0.30％，Als：0.020－0.05％，余量為Fe及不可避免的雜質。

【技術特征摘要】
1.一種X90管線鋼寬厚板，其特征在于，成分重量百分數為：
C：0.06-0.10％，Si：0.20-0.50％，Mn：1.50-1.80％，P≤0.010％，S：≤0.003％，
Nb：0.04－0.06％，V：0.04－0.06％，Ti：0.010－0.020％，Ni：0.15－0.30％，
Cr：0.15－0.30％，Mo：0.10－0.30％，Als：0.020－0.05％，余量為Fe及不可
避免的雜質。
2.一種權利要求1所述的X90管線鋼寬厚板的生產方法，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的技術參數為：
(1)將按鋼板的化學成分冶煉鋼水澆注成300mm厚連鑄坯；
(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：諶鐵強，張國棟，白學軍，王根磯，張學峰，李群，李少坡，周希楠，白松蓮，宋欣，馮路路，萬瀟，周德光，劉海龍，劉印良，趙久梁，李濤，
申請(專利權)人：秦皇島首秦金屬材料有限公司，首鋼總公司，
類型：發明
國別省市：河北;13