一種大壁厚x65m管線鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種經(jīng)濟(jì)型大壁厚管線鋼板，屬于鋼板冶煉和乳制領(lǐng)域.
【背景技術(shù)】：
[0002] 厚規(guī)格管線鋼的在油氣輸送領(lǐng)域有較大的需求，但其技術(shù)要求高、生產(chǎn)難度大，在 國(guó)內(nèi)仍未實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)外鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)的惡化，特別是2015年開始出現(xiàn) 礦石價(jià)格開始上升，而鋼板銷售價(jià)格與其脫軌，進(jìn)一步降低了鋼鐵企業(yè)利潤(rùn)空間。特別是管 線鋼國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，鋼鐵企業(yè)降成本壓力巨大。因此，開發(fā)出成本低 廉、性能優(yōu)異的厚規(guī)格管線鋼才有占領(lǐng)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 為了滿足厚規(guī)格管線鋼市場(chǎng)需求，開發(fā)出性能均勻性和穩(wěn)定性良好、低溫韌性優(yōu) 異、成本低廉的經(jīng)濟(jì)型大壁厚管線鋼板，本發(fā)明在設(shè)計(jì)之初就充分考慮厚規(guī)格管線鋼組織 特征、相變規(guī)律、合金元素在鋼中的作用及各元素之間的合理匹配，充分考慮影響鋼板板形 和性能均勻性的各種因素。在生產(chǎn)實(shí)踐中充分發(fā)揮生產(chǎn)線工藝裝備潛力，采用TMCP工藝， 創(chuàng)造性的采用合理的鋼板乳制和冷卻工藝，開發(fā)出了性能均勻性高、經(jīng)濟(jì)效益良好的大壁 厚X65M管線鋼板的整套生產(chǎn)工藝技術(shù)，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到充分的驗(yàn)證，共生產(chǎn)該鋼種出 口訂單8. 4萬噸。為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)型大壁厚管線鋼先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)起 到了積極作用。
[0004] 與本專利技術(shù)接近的幾個(gè)專利有：
[0005] 1)中國(guó)專利CN 101082106 B，一種低成本生產(chǎn)X65管線鋼的方法，以及CN 101418363 B，一種低碳高韌性X60/X65管線鋼的生產(chǎn)方法，CN 102851600 A-種低溫韌性 優(yōu)異的X65管線鋼及其制造方法。這3項(xiàng)專利所保護(hù)的都是管線鋼板卷的制造方法。專利 CN 101928883 B，一種X65管線鋼及其生產(chǎn)方法，描述的是采用雙機(jī)架爐卷乳機(jī)乳制卷板的 工藝技術(shù)。上述4項(xiàng)與本專利所述的大壁厚中厚鋼板不同。
[0006] 2)專利CN 102416406 A，一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法， 該專利技術(shù)中未提及鋼板的化學(xué)成分，與本專利不同。
[0007] 3)專利CN 103451536 A，一種低成本厚規(guī)格海底管線鋼板及其制造方法。專利CN 104109818 A，一種大壁厚深海管線用熱乳平板及其制造方法。這兩項(xiàng)專利均是海底管線用 鋼板，前者含有Ni，而后者含有Ni、V、Cr、Mo等貴重合金。而專利CN 103014497 B-種具 有優(yōu)異沖擊韌性的管線鋼板的生產(chǎn)方法，化學(xué)成分中也含有Ni。以上3項(xiàng)專利與本發(fā)明專 利的成分體系設(shè)計(jì)截然不同。
[0008] 專利CN 103014497 B -種具有優(yōu)異沖擊韌性的管線鋼的生產(chǎn)方法和專利CN 102416406 A，一種提高大壁厚管線鋼邊部和心部組織均勻性的方法，本發(fā)明針對(duì)上述兩項(xiàng) 專利所保護(hù)的鋼板沒有涉及到的鋼板屈服強(qiáng)度同板差和鋼板硬度同板差的缺陷做出了改 進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0009] 本發(fā)明針對(duì)厚規(guī)格X65M管線鋼以往生產(chǎn)成本高、性能均勻性差、低溫韌性差等難 題，提供一種成本低廉、經(jīng)濟(jì)型優(yōu)良、板形、性能均勻性和穩(wěn)定性優(yōu)良的X65M大壁厚管線鋼 板。
[0010] 本發(fā)明還提供了以上經(jīng)濟(jì)型大壁厚X65M管線鋼板的制造方法，該方法采用粗乳 過程大壓下率乳制，粗乳后機(jī)架除鱗水冷卻中間坯，TMCP控制乳制和控制冷卻工藝，以及 采用過渡料乳制、設(shè)置合理的水凸度和頭尾遮蔽等關(guān)鍵工藝，實(shí)現(xiàn)了針狀鐵素體+貝氏體 的微觀組織控制，實(shí)現(xiàn)了良好板形、良好性能均勻性和穩(wěn)定性，并批量生產(chǎn)8. 4萬噸出口訂 單，實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0012] 一種經(jīng)濟(jì)型大壁厚X65M管線鋼板，其組成為按重量百分比計(jì)的下述組分：碳 0· 08 ~0· 15 %，硅 0· 25 ~0· 40 %，錳 1. 40 ~1. 50 %，磷彡 0· 008 %、硫彡 0· 003 %， 鉬 0· 06 ~0· 11 %，鈮 0· 030 ~0· 040 %，鈦 0· 012 ~0· 023 %，鋁 0· 015 ~0· 025 %，氮 < 0. 004%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0013] 該發(fā)明所述的中厚鋼板的生產(chǎn)工藝流程為：KR攪拌法脫硫一轉(zhuǎn)爐冶煉一CAS精煉 -LF精煉一RH精煉，真空脫氣去夾雜一板坯連鑄一板坯堆垛緩冷一板坯加熱一粗乳一精 乳一加速冷卻一矯直一冷床冷卻一剪切取樣和檢驗(yàn)一超聲波探傷一入庫(kù)。成品鋼板厚度為 3〇-45mm〇
[0014] 粗乳過程中在950°C~1050°C溫度范圍采用采用65%~75%的總壓下率乳制；道 次壓下率20%~30%的道次不少于2道次；粗乳后采用粗乳機(jī)架除鱗水對(duì)中間坯冷卻2-3 道次進(jìn)行快速降溫；不使用預(yù)成型，直接展寬后縱乳，橫乳兩道次、縱乳三道次，中間坯厚度 100 ~120mm〇
[0015] 精乳時(shí)機(jī)前開乳，雙道次乳制；精乳過程中采用TMCP型控溫乳制，開乳溫度范圍 為790~820°C，終乳表面溫度為780-8KTC ;乳后直接進(jìn)入MUPIC冷卻設(shè)備進(jìn)行加速冷 卻，開冷溫度740-760°C，終冷溫度200-300°C，采用直接淬火方式進(jìn)行冷卻，冷卻速率為 20-25 cC。
[0016] 鋼板在精乳的最后一道次采用平整道次，壓下量1-3_，壓下率4~9%，保證鋼板 乳后板形均勻。
[0017] 在鋼板加速冷卻過程中，對(duì)鋼板頭部和尾部進(jìn)行遮蔽，頭部的遮蔽設(shè)備全開，尾部 的遮蔽設(shè)備開啟2組；冷卻水凸度大于等于15%。
[0018] 乳制X65M管線鋼之前，先乳制寬度大于X65M鋼板的普通碳素鋼板，這種鋼板稱為 "過渡料"。乳制過渡料，可以使乳輥溫度升高，且輥徑方向上乳輥表面溫度均勻化，有利于 后續(xù)乳制X65M鋼板時(shí)保持較均勻的乳輥溫度，從而減少鋼板寬度方向溫差，并減少鋼板溫 降，從而保證鋼板板形的均勻性。
[0019] 采用單倍尺乳制，即1塊鑄坯乳制1張鋼板，盡量減少鋼板長(zhǎng)度，從而減少乳制過 程鋼板頭尾溫差。
[0020] 乳后鋼板微觀組織為針狀鐵素體+準(zhǔn)多邊形鐵素體+貝氏體，屈服強(qiáng)度范圍 470~550MPa，抗拉強(qiáng)度范圍600~700MPa，硬度值185~220HV10, -20°C沖擊功250~ 350J，-20°C落錘韌性剪切面積85~100% ;屈服強(qiáng)度同板差0~35MPa，硬度同板差4~ 12HV10。
[0021] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0022] 通過下表中本發(fā)明生產(chǎn)的鋼板與其它對(duì)比專利所保護(hù)的鋼板進(jìn)行比較，可見，本 發(fā)明保護(hù)的鋼板厚度35~45_，具有大壁厚的特征，同時(shí)鋼板低溫韌性優(yōu)良，特別是-20Γ 時(shí)DWTT落錘剪切面積最大可達(dá)100%，區(qū)別于其它對(duì)比專利，本發(fā)明鋼板最大的優(yōu)點(diǎn)在于 具有很低的屈服強(qiáng)度同板差，僅為〇~35MPa之間，硬度同板差僅4~12MPa，說明鋼板具有 極高的性能均勻性，而且鋼板具有低屈強(qiáng)比，能夠滿足大應(yīng)變使用條件，同時(shí)大幅提高了鋼 板合格率。
[0025] 除以上優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明采用的生產(chǎn)工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新性：
[0026] (1)生產(chǎn)的鋼板具有更低的成本和更好的經(jīng)濟(jì)性。采用較合理的碳含量范圍設(shè)計(jì)， 充分保證鋼板強(qiáng)度性能，同時(shí)采用低Nb、低Mo設(shè)計(jì)，未采用Ni、Cu、Cr、V等貴重合金設(shè)計(jì)， 充分發(fā)揮生產(chǎn)線設(shè)備潛力，采用與化學(xué)成分相匹配的乳制工藝，生產(chǎn)的鋼板成本低廉，性能 優(yōu)異。
[0027] (2)創(chuàng)新采用粗乳后中間坯機(jī)架除鱗水冷卻工藝，以避免粗乳至精乳待溫過程在 尚溫狀態(tài)下晶粒的快速長(zhǎng)大，從而提尚鋼板低溫初性。
[0028] (3)粗乳階段至少2道次壓下率大于20%。充分利用粗乳的高溫階段鋼易于變 形、所需乳制力較小的特性，進(jìn)行大的道次壓下率（一般要大于20%)乳制，使變形充分滲 透到鋼板厚度中心，同時(shí)大的變形率能夠使晶粒充分細(xì)化，從而提高大壁厚鋼板厚度方向 性能的均勻性，細(xì)小的奧氏體晶粒在精乳后形成更細(xì)小的鐵素體晶粒，從而提高鋼板強(qiáng)度， 也提高鋼板低溫韌性。
[0029] (4)精乳最后一道次采用壓下率較小的平整道次，確保精乳后鋼板具有平整的板 形，使鋼板在隨后的MUPIC加速冷卻中板面水量的水冷分布均勻，從而保證鋼板冷卻的均 勻性，提高鋼板力學(xué)性能的均勻性，同時(shí)減少鋼板內(nèi)應(yīng)力，使鋼板在用戶的卷管過程中具有 均勻的變形抗力和良好的成型性能。
[0030] (5)采用"過渡料"乳制，在乳制該類鋼板時(shí)使乳輥溫度升高，有利于減小后續(xù)乳制 的X65M鋼板溫降，也使沿乳輥徑向的溫度均勻，從而確保在乳制大壁厚管線鋼過程中鋼板 在寬度方向溫度的均勻性。
[0031] (6)在MUPIC加速冷卻過程中設(shè)置合理的水凸度，同時(shí)采用鋼板頭尾部的遮蔽，使 鋼板在水冷過程溫度均勻，確保冷卻后鋼板性能的