一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法技术

一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法，属于管线钢制造技术领域。控制学成分控制含碳量在0.02％～0.045％，其余为X80级管线钢的成分范围；通过两阶段的控制轧制工艺，将应变诱导铁素体相变和铁素体的动态再结晶相结合，在实现晶粒超细化的同时，得到具有双峰分布的组织状态。再结合两阶段控制冷却，最终得到超细铁素体和细晶贝氏体的双相超细晶组织；得到具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢。优点在于，保留了超细晶组织的高强韧性匹配，同时还具有很好的塑性，具有优异的综合力学性能。

Method for preparing ultra-fine grain pipeline steel with Shuangfeng grain distribution

The invention relates to a method for manufacturing ultrafine grain pipeline steel with Shuangfeng grain distribution, which belongs to the technical field of pipeline steel manufacture. The control component of the control of carbon content in 0.02% ~ 0.045%, the rest of the composition range of X80 grade pipeline steel; controlled rolling process on the two stage, the strain induced ferrite transformation and ferrite dynamic recrystallization combined in the realization of ultra refinement at the same time, Shuangfeng has been the distribution of state organization. Combined with the two stage controlled cooling, ultrafine grained microstructure of ultrafine ferrite and fine grain bainite was obtained, and ultrafine grained pipeline steel with Shuangfeng grain distribution was obtained. The utility model has the advantages of high strength and toughness matching, excellent plasticity and excellent comprehensive mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管线钢制造领域，特别涉及一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法。
技术介绍
对于现代管线钢，提高输送压力和扩大管径一直都是管道工程的重要发展趋势。为了实现这一目标，提高强度是最理想的选择，因为高强度管线钢的采用可以减少钢管壁厚和重量，节约钢材成本；同时，管径和壁厚的减少还可以产生很多连带的经济效益，如钢管运输成本降低，焊接工作量和焊接耗材减少和防腐涂层量减少等，进而大幅度降低管道建设的投资和运行成本。但是强度的不断提高会使钢铁材料的韧性下降，会影响管线钢的安全服役，因此为了同时提高钢铁材料的强度和韧性，细化晶粒是最为有效和实用的方法。一直以来，晶粒的超细化都是当今世界钢铁材料领域的研究热点，从20世纪90年代末开始，日本、韩国、中国和欧盟等国家先后投入巨资开展了新一代钢铁材料的研究，其中，日本的“超级钢”计划、韩国的“21世纪高性能结构钢”项目、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和欧盟的“超细晶粒钢”项目引起了新一代高性能钢铁材料的研究热潮，得到了世界钢铁界的广泛关注。目前认为，金属材料的晶粒尺寸小于5μm的晶粒即可称为超细晶粒。随着微合金化技术和控轧控冷技术的发展和应用，已经可以通过多种方法实现管线钢组织的超细化。但是晶粒的超细化会使管线钢的屈强比显著升高，塑性降低。解决这一问题可以通过：获得具有双峰结构的组织或者得到具有双相结构的组织等，如专利“一种高钢塑性的具有双峰晶粒分布的管线钢的制造方法”(申请号：201310225927.0)采用普通轧制后热处理的方法得到双峰晶粒分布，但是会增加生产的工序和成本。而结合两种组织特点的超细晶管线钢的制备方法还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法。通过两阶段的控制轧制工艺，将应变诱导铁素体相变和铁素体的动态再结晶相结合，在实现晶粒超细化的同时，得到具有双峰分布的组织状态。再结合两阶段控制冷却，最终得到超细铁素体和细晶贝氏体的双相超细晶组织。本专利技术提供的一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法，其特征在于，所选用的管线钢的化学成分为：含碳量在0.02％～0.045％，其余为X80级管线钢的成分范围。本专利技术提供的一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法的制造工艺如下：冶炼和铸造：采用转炉或电炉冶炼，铸造采用连铸。铸坯再加热：将铸坯装入加热炉中加热，加热温度为1100～1150℃，时间为1～3小时。在中厚板轧机上进行轧制，采用两阶段轧制工艺：第一阶段轧制温度为900～800℃，累计变形量为30～40％，第二阶段轧制温度为740～680℃，累计变形量为50～60％；轧后进行控制冷却，采用两阶段控冷工艺：第一阶段以25～30℃/s的速度冷却到600～400℃，第二阶段为空冷。本专利技术提供的一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法所制备的管线钢组织类型为：超细晶铁素体+细晶粒状贝氏体，其中，晶粒尺寸≤1μm的晶粒体积分数约为：55～65％，1～5μm的晶粒体积分数约为30～40％，剩余为其它尺寸范围的晶粒。本专利技术涉及的一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法的工艺控制原理如下：超低碳的合金设计使得较低温轧制易于实现，第一阶段在900～800℃轧制时产生大量的位错、形变带和退火孪晶带等缺陷，缓慢冷却到740～680℃时会在各种缺陷处产生细小的先共析铁素体，此时第二阶段采取大变形量累计变形会使部分已经形成的铁素体发生动态再结晶，同时还会发生应变诱导铁素体相变，产生细小的应变诱导铁素体。当快速冷却到600～400℃时，未转变的奥氏体发生贝氏体相变，转变成细小的粒状贝氏体。此时温度较低，随后采取空冷释放了残余应力，而晶粒也不易长大。最终得到了超细铁素体和细小粒状贝氏体的双相组织。本专利技术的优点在于：采用低碳复合微合金化设计，通过两阶段控制轧制和两阶段控制冷却获得具有双峰晶粒分布的的超细晶双相组织，既可以得到超细晶组织的高强韧性，又可以通过双峰晶粒分布和双相结构保证管线钢的塑性，具有优异的综合力学性能，应用前景广泛。附图说明图1为：实例中得到的具有双峰晶粒分布的超细晶组织的OM照片。图2为：实例中得到的具有双峰晶粒分布的超细晶组织的SEM照片。图3为：实例中得到的具有双峰晶粒分布的超细晶组织的TEM照片。图4为：实例中得到的具有双峰晶粒分布的超细晶组织的EBSD照片。具体实施方式下面通过实例对本专利技术的实质作进一步说明。本专利技术一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法，采用真空感应炉冶炼得到连铸坯，化学成分如表1所示。首先，将连铸坯均匀加热，加热范围控制在1100～1150℃，时间为1小时。然后，进行两阶段轧制，第一阶段轧制温度为830～810℃，累计变形量为35％；第二阶段轧制温度为740～700℃，累计变形量为58％。最后，以25～30℃/s的速度冷却到550℃后，空冷到室温。所制备的具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的尺寸分布见表2，其力学性能列于表3。图1～4分别给出了具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的OM、SEM、TEM和EBSD微观组织形貌。由图1可以看出，所得到的管线钢组织十分细小，在金相显微镜下不易分辨。从图2高倍的SEM照片中可知，该组织为超细晶的铁素体+细晶粒状贝氏体双相组织。再由图3和4的TEM和EBSD照片，可以清楚分辨出发生了动态再结晶的超细晶铁素体。表1具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的化学成分(wt.％)表2具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的晶粒尺寸分布表3具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的力学性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法，采用转炉或电炉冶炼及炉外精炼，钢水浇铸成连铸坯，其特征在于：在工艺中控制的技术参数为：(1)将铸坯装入加热炉中加热，加热温度为1100～1150℃，时间为1～3小时；(2)在中厚板轧机上进行轧制，采用两阶段轧制工艺：第一阶段轧制温度为900～800℃，累计变形量为30～40％，第二阶段轧制温度为740～680℃，累计变形量为50～60％；(3)轧后进行控制冷却，采用两阶段控冷工艺：第一阶段以25～30℃/s的速度冷却到600～400℃，第二阶段为空冷；所述的具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的化学成分控制含碳量在0.02％～0.045％，其余为X80级管线钢的成分范围。

【技术特征摘要】
1.一种具有双峰晶粒分布的超细晶管线钢的制造方法，采用转炉或电炉冶炼及炉外精炼，钢水浇铸成连铸坯，其特征在于：在工艺中控制的技术参数为：(1)将铸坯装入加热炉中加热，加热温度为1100～1150℃，时间为1～3小时；(2)在中厚板轧机上进行轧制，采用两阶段轧制工艺：第一阶段轧制温度为900～800℃，累计变形量为30～40％，第二阶段轧制温度为740～680℃，累计变形量为50～60％；(3)轧后进行控制冷却，采用两阶段控冷工艺：...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾书君，刘清友，李拔，汪兵，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11