一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法。本发明专利技术技术方案：P≤0.006％，S≤0.002％，N≤0.0040％，H≤0.00015％，O≤0.0020％，N+O+H+S+P≤100ppm，痕量元素：Sn≤0.015％，Pb≤0.005％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％，放射元素强度<100Bq/gram，各类非金属夹杂粗、细均≤1.5级，总和≤4.0。本发明专利技术细化晶粒并消除钢板遗传性组织织构，保证超厚规格钢板性能的均匀性，突破了生产超厚规格管线钢强韧性难匹配和厚度方向性能不均匀的技术瓶颈，得到细小均匀针状铁素体组织，钢板的强度性能良好，系列低温韧性性能优异且均匀性高。

【技术实现步骤摘要】
一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板及制造方法
本专利技术属于低合金高强度管线钢制造
，涉及到一种低温韧性优异的厚规格管线钢板及其制造方法。
技术介绍
随着中国经济快速发展，国家对石油天然气能源需求量越来越大。所以，为提高输送效率，管道输送压力和管径不断增加，同时，为提高管道输送安全性，设计者提高了能源输送管道的壁厚。目前，市场对≥35mm厚规格管线钢需求呈明显上升趋势，特别是随着中石化新粤浙江管线项目和中俄东线管线项目的陆续开工，为提高输气效率和石油输送的安全性能，厚规格高韧性指标等综合性能要求的系列管线钢更是成为国内外专家关注和研究的热点。管线钢原材料的夏比冲击性能和动态撕裂韧性(DWTT)随壁厚的增加，其夏比冲击性能指标和抗动态止裂韧性能力呈下降趋势，并且，钢板厚度效应对低温夏比冲击功和DWTT性能合格率影响明显，同时，如何降低超厚规格管线钢中的夹杂物和提升管线钢超低P、S钢炼钢水平，提高铸坯心部与边部铸态组织统一性，带动其它高附加值高要求钢的发展，也是国内外钢铁企业和研究机构比较头疼的问题。另外，厚规格管线钢落锤性能对全厚度组织均匀性要求非常高，需要对冶炼工艺、轧制规程和冷却模型一系列关键技术要求严格。本专利技术针对生产超厚规格管线钢项目中的诸多难题，结合现场的生产实践和工艺装备，综合利用合适的超洁净钢冶炼技术，连铸动态轻压下技术，控轧控冷控制冷却工艺(TMCP工艺)，钢板返红和循环高压水冷却技术和阶梯压下矫直技术和自回火技术，突破了超厚规格(35mm)管线钢止裂韧性性能差等限制国内外管线产品质量等级进一步提高的瓶颈，对企业调整高附加值产品结构和提升产品竞争力有着重要意义。鉴于厚规格管线钢研究在行业中的重要意义，国内外也有很多专利也从冶炼，控制轧制和控制冷却工艺等不同方面对厚规格管线钢进行了深入研究，其中包括：1)授权公告号CN102409224B的专利涉及的是低温韧性优异的厚规格海底管线用热轧钢板及其生产方法，其特征在于：轧制过程中连铸坯的加热温度1150～1220℃，加热时间1.0-1.5min/mm，均热段保温时间不小于60min；粗轧阶段采用横纵向轧制，道次压下量不小于15％，横向轧制变形量不小于30％，粗轧末道次变形量不小于20％，粗轧温度1000～1100℃，该粗轧工艺在保证奥氏体再结晶细化的同时，降低纵横向组织的差异，保证良好的纵横向性能，精轧温度770～860℃，精轧阶段累计变形量60％～75％；轧后冷却速度5～35℃/s，终冷温度450～600℃，之后空冷。2)公告号CN102416406B的专利涉及一种提高大壁厚管线钢边部和心部组织均匀性的方法，工艺为：连铸工序采用厚板坯连铸，连铸坯厚度300～400mm，连铸坯拉速为0.60～0.80m/min，中间包过热度为10～25℃。连铸坯厚度/成品钢板厚度为10.0～13.5，成品钢板宽度/连铸坯宽度为1.0～1.55。热轧工序采用两阶段轧制，粗轧展宽阶段总压下率为0～36％，粗轧展宽后纵轧总压下率为50～75％，粗轧纵轧阶段压下率逐道次增加，粗轧最后一道次压下率为20～30％；精轧阶段总压下率为65～75％，精轧阶段压下率逐道次减少，精轧最后一道次压下率为10～15％。提高了30～40mm壁厚管线钢边部和心部组织均匀性。3)公布号CN102941226A的专利涉及的是一种保性能特厚板控轧控冷工艺，以解决厚规格钢板以往只能通过热处理工艺或提高合金元素含量来满足产品性能的问题。包括以下步骤：板坯加热、一阶段轧制、待温过程、二阶段轧制、控制冷却。本专利技术、通过合理调整加热工艺，适度降低板坯炉内加热温度，为后续轧制及表面质量控制提供有利条件，降低二阶段开轧温度及终轧温度，提高待温厚度，增大终轧道次压下量及轧制力，最大程度的获得较高的内部组织晶粒度，同时采用汽雾式大水量快速冷却工艺，提高钢板内部组织均匀性，有效提高钢板综合性能指标。4)公布号CN103834874A的专利涉及厚壁高DWTT性能的X65-70海底管线钢及制造方法，其成分重量百分比为：C0.03～0.050％，Si≤0.25％，Mn1.47～1.70％，P≤0.010％，S≤0.001％，Ti0.006～0.010％，Cr0.10～0.20％，Cu0.12～0.20％，Ni0.36～0.45％，Al0.025～0.045％，Ca0.0008～0.0025％，N≤0.0035％，O≤0.0025％，Nb0.040～0.0.050％，其余为Fe和不可避免杂质；且Ceq＝0.34～0.040，Pcm＝0.13～0.17。采用热轧TMCP方式生产，合金成分简单，生产周期短、生产方法简单，钢材成本较低。本专利技术钢板具有厚规格、高强度、优良的低温冲击韧性和可焊性及良好的DWTT性能，可用于海底天然气输送用直缝焊管的辅设。5)公布号CN104762461A涉及一种稳定控制大壁厚管线钢低温韧性的控轧方法，属于低碳微合金钢生产
轧制分粗轧和精轧两阶段，在完成粗轧倒数第2道次轧制后，待钢坯温度降至975～990℃时进行粗轧末道次轧制，并采用快速连续的两道次轧制方式代替末道次轧制，且两道次变形率均控制在16～21％，两道次间隔时间控制在4～8s，以确保两道次叠加变形率达到32～42％；同时，需确保两阶段轧制过程道次压下率呈近似正态分布。优点在于，采用本专利技术的方法能有效地稳定控制大壁厚管线钢具有优良的低温韧性，夏比冲击韧性：-20℃时钢板厚度方向心部10×10×55mmV型缺口试样夏比冲击功≥354J；落锤韧性：-15℃时全壁厚试样落锤剪切面积≥85％。以上专利文献中均涉及低温韧性优异的厚规格管线钢板。1)仅仅涉及的是低温韧性优异的厚规格海底管线用热轧钢板的连铸、轧制和冷却工艺，要求粗轧末道次变形量不小于20％，没有从特厚钢板的均匀性特征上采取有效手段控，很难保证钢板的低温韧性及性能的均匀性；2)、3)、5)均涉及增大粗轧道次变形量的手段提高厚规格钢板的低温韧性，没有涉及到钢板释放应力，很容易形成组织织构，造成钢板性能的各项异性；4)涉及厚壁高DWTT性能要求X65-X70的海底管线钢板，均没有涉及钢板均匀性控制手段，很难得到各项性能均匀、低温韧性优异且综合性能良好的超厚规格管线钢板。而本专利技术工艺数据均现场获得，针对低温韧性优异的超厚规格管线钢进行最佳的产品成分和工艺设计产品成分设计采用超低碳超洁净钢冶炼工艺生产，其中P采用双转炉法保障含量最大值0.006％，通过转炉预脱磷和LF+RH双联法精炼深脱硫技术保障S含量最大值0.002％，稀有气体元素总和N+O+H+S+P≤100ppm，钢水中稀有金属含量为Sn≤0.015％，Pb≤0.005％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％.其余部分包含Fe。钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.5级，总和不大于4.0级，利用双碟式和三环式交叉电磁搅拌技术等多手段兼顾保障钢质的纯净化，最大限度的为超厚规格管线钢的生产提供“精料”；采用“超大压下率轧制+钢板充分返红+循环高压水冷却”模式进行控制，循环4次，在细化奥氏体晶粒尺寸的同时有效消除钢板内部织构，通过快速预矫直技术、阶梯式矫直技术和自回火技术保证厚规格钢板的板形，保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板，其特征在于它的化学成分(按重量百分比)为：C：0.06～0.09％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.60～1.80％，P≤0.006％，S≤0.002％，Nb：0.035～0.050％，Ti：0.015～0.025％，Mo:0.15‑0.25％，Cu≤0.20％，Ni≤0.20％，Cr≤0.20％，B≤0.0005％，Al/N≥2:1，Cr+Mo+Ni+Cu≤0.6％；钢水中气体元素为：N≤0.0040％，H≤0.00015％，O≤0.0020％，N+O+H+S+P≤110ppm，钢水中痕量元素含量为Sn≤0.015％，Pb≤0.005％，Sb≤0.010％，Bi≤0.005％.其余部分包含Fe；其中钢的化学成分满足：Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5 B≤0.20％，钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗细均不大于1.5级，总和不大于4.0级，钢板放射元素强度<100Bq/gram。

【技术特征摘要】
1.一种低温韧性优异的超厚规格管线钢板，其特征在于它的化学成分（按重量百分比）为：C：0.06~0.09%，Si：0.15~0.25%，Mn：1.60~1.80%，P≤0.006%，S≤0.002%，Nb：0.035~0.050%，Ti：0.015~0.025%，Mo:0.15-0.25%，Cu≤0.20%，Ni≤0.20%，Cr≤0.20%，B≤0.0005%，Al/N≥2:1，Cr+Mo+Ni+Cu≤0.6%；钢水中气体元素为：N≤0.0040%，H≤0.00015%，O≤0.0020%，N+O+H+S+P≤110ppm，钢水中痕量元素含量为Sn≤0.015%，Pb≤0.005%，Sb≤0.010%，Bi≤0.005%.其余部分包含Fe；其中钢的化学成分满足：Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20％，钢中非金属夹杂物A、B、C、D类夹杂物细系、粗系均不大于1.5级，总和不大于4.0级，钢板放射元素强度<100Bq/gram；该钢板的制造方法工艺步骤包括按上面所述成分配比备料→铁水KR脱硫处理→1#转炉预脱磷→2#转炉冶炼→CAS吹氩→LF+RH双联法精炼深脱硫→全程保护浇铸→板坯再加热→4道次粗轧→空冷→水幕缓冷→空冷→精轧→快速预矫直→多路径冷却→阶梯式矫直→超低温恒温自回火→超声波探伤工序，其中4道次粗轧依次为轧制→钢板充分返红→循环高压水冷却→再轧制模式；其中确保KR处理后铁水硫含量≤0.003%；控制脱磷过程温度、前期渣碱度吹炼时间和优质废钢比，保证强脱磷时期温度在1300℃~1320℃，渣碱度≥2.3，吹炼时间8min-12min，废钢比为15%；出钢前向炉内加入石灰，用挡渣球、挡渣塞防止出钢时下渣，控制转炉预脱磷后钢水中磷含量≤0.004%；转炉终点[S]含量≤0.005%，C≤0.05%，P≤0.006%；合金加入顺序：金属锰—铝块，CAS进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志刚，牛延龙，刘晓东，韩启彪，于爽，夏佃秀，赵慧杰，鞠传华，薛艳龙，乔孟平，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37