具有好的超低温韧性的热轧钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及具有好的超低温韧性的、用于干线用管的热轧钢板，所述钢板的组成为：Ｃ：０．０４重量％到０．０７重量％，Ｍｎ：１．５０重量％到１．６５重量％，Ｓｉ：０．１５重量％到０．２５重量％，Ｐ：不超过０．０１０重量％，Ｓ：不超过０．００３重量％，Ｎｂ：０．０４０重量％到０．０６０重量％，Ｖ：０．０４０％到０．０６０重量％，Ｔｉ：０．０１０重量％到０．０２０重量％，Ｍｏ：０．１０重量％到０．３０重量％，Ｎｉ：０．１０重量％到０．３０重量％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。如果按照本发明专利技术适当地控制钢板坯的组成，则用于干线用管的热轧钢将具有高的强度和优异的低温韧性，并且在极端环境下输送原油时具有长的寿命。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造用于干线用管的钢材的方法，该干线用管具有高的拉伸强度，可用于输送原油和天然气；本专利技术特别涉及在-60℃的低温条件下具有优异的冲击韧性的钢材以及所述钢材的制造方法。
技术介绍
最近，用于输送原油的钢管呈现出两种趋势。现有的油井接近枯竭且已经被杂质污染，这种条件下的钢管需要具有环境耐受力。新的油井转移到了远离现有油井的恶劣的北极环境中，这种条件下的钢管需要具有低温韧性。从用户的角度出发，为了降低建设成本，目前采用了增大管道直径以及提高强度的方法，有的钢铁公司将其产钢能力转向了通过增加厚度来提高强度。因为这两方面的需求在某种程度上是独立的，所以钢铁生产的发展趋势是，在完成获得韧性的步骤之后再提高环境耐受力。韧性是指在有初始相变和无相变的钢材中由缺口作用引起的断裂抵抗力，它与由相变引起的第二形变脆化是不同的概念，第二形变脆化是指一般热轧钢所需的可成形性的极限。制造干线用管的钢材时，目的之一就是要获得韧性和高强度。最近的研究中通过低温轧制使组织细化，从而可以得到用于干线用管的钢材。但是，比含Nb元素的AIP-X70更高级的API材料则没有采用低温轧制工艺。特别是，在同时进行使干线用管的材料增厚的处理时，由于压缩比较低，致使在材料中形成了多相组织，在这种情况下，通过低温压缩比来改善韧性受到了限制。因此，商业上需要结合采用新的技术来增加韧性。当干线用管需要具有优异的低温韧性和高的拉伸强度时，用于这种管材的热轧钢的最大厚度是13.0mm。随着环境转向条件恶劣的北极，钢材所需的厚度越来越厚，这时会变到15.0mm到17.5mm，并且对低温韧性的要求更为严格。但是在满足上述要求时，传统方法存在很多问题，例如当钢材的组成和生产技术相同时，厚度对强度和韧性的影响非常大。先前的方法是在使用基于C和Mn的相变强化元素的同时，添加诸如Nb、V和Ti等沉淀强化元素，或者添加诸如Nb、V和Mo等沉淀强化元素，以便增加强度和韧性。但是，使用传统的组成体系时，晶粒细化效果不明显，因而限制了足够的低温韧性的获得。另外，在传统的精轧和卷取温度下形成了铁素体-珠光体组织，因此限制了贝氏体状铁素体或针状铁素体组织的形成，而贝氏体状铁素体或针状铁素体组织是提高强度和低温韧性所必需的。在用于干线用管的API-X70级热轧钢材的制造中，此前提高强度的方法是添加包括C、Mn在内的诸如Nb、V和Ti等沉淀强化元素(参看表1中的对比例)。但是，干线用管对强度和冲击韧性的要求非常严格，为了适应例如北极天气条件等恶劣环境，要求干线用管的厚度大于普通的API材料。采用目前的组成体系制造满足低温韧性和强度要求的API-X70级加厚热轧钢材存在问题。
技术实现思路
为了克服以上传统方法中的上述和其他缺点，本专利技术的专利技术者做了大量努力。为了解决上述问题，本专利技术的一个目的是，提供一种用于干线用管的热轧钢板，这种钢板在极低温度下可长久保持好的超低温韧性以及高的强度，并且提供一种制造这种钢板的方法。通过适当控制钢板坯的组成，这种热轧钢在恶劣的北极条件下具有高的拉伸强度、优异的低温冲击韧性以及高的强度。本专利技术涉及具有好的超低温韧性的、用于干线用管的钢板，所述钢板的组成为C0.04重量％到0.07重量％，Mn1.50重量％到1.65重量％，Si0.15重量％到0.25重量％，P不超过0.010重量％，S不超过0.003重量％，Nb0.040重量％到0.060重量％，V0.040％到0.060重量％，Ti0.010重量％到0.020重量％，Mo0.10重量％到0.30重量％，Ni0.10重量％到0.30重量％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术提供具有好的超低温韧性的、用于干线用管的热轧钢板的制造方法，所述方法包括如下步骤在具有上述组成的钢板坯或钢水的二次精炼过程中用Ca-Si使夹杂物球化；在1150～1180℃下再次加热所述球化的钢板坯；在最后道次中，在900～930℃下，以25～30％的压缩比粗轧所述再次加热的钢板坯；在790～830℃下精轧所述粗轧的钢板坯，以便形成针状铁素体；以及，快速冷却后在540～580℃下卷取所述精轧的钢板坯。结合附图并参考下面的详细描述，本专利技术的上述和其他目的、特征和其他优点将变得更加容易理解。附图说明图1表示沉淀强化(0.08Nb)和相变强化(0.3Mo)时过渡性质的变化曲线；图2表示控制轧制的压缩量对微结构以及对晶粒均化的影响的曲线；图3表示一般热轧流程的示意性框图。具体实施例方式下文举例说明了本专利技术实用的且是当前优选的实施方式。但是应当理解，参照本文的公开，本领域的一般技术人员可以在本专利技术的精神和范围内做出修改和改进。在制造用于干线用管的API-X70级热轧钢材时，提高强度的传统方法是添加包括C、Mn在内的诸如Nb、V和Ti等沉淀强化元素(参考表1的对比例)。但是，本专利技术的材料是通过添加能够提高低温冲击韧性的Mo和Ni而制造富相变组织的钢。以下是本专利技术的材料的化学组成以及对该组成进行限定的原因。C为了通过减少钢材中珠光体的份额来提高冲击韧性，在本专利技术的材料中，C元素的含量减少到0.04重量％～0.07重量％。当钢材中存在高含量的C元素时，钢材的强度增大，但由于裂纹源的增加，冲击韧性和焊接能力下降。因此，将C元素减少到0.07重量％以下。对比例4显示了添加过量C元素时的冲击韧性。MnMn是能同时提高强度和韧性的固溶强化元素，增大其含量可导致晶粒细化。其含量大于1.65重量％时，由于在心部发生偏析，因而会对可铸造性和冲击韧性造成不利影响。其含量小于1.50重量％时，不能提高强度。SiSi是稳定铁素体的元素，它可抑制碳化物的形成。它在三相钢(trip steel)和两相钢中具有重要作用，但在API钢中则不然。Si的添加量增大时，由于珠光体的形成而对过渡性质和韧性有负面影响，所以其含量应当保持在适当水平。因此为了保持好的韧性，Si含量优选为0.15重量％～0.25重量％。PP是能对冲击韧性带来负面影响的杂质元素。它在心部发生偏析，由于质量的劣化和冲击过渡性质的增加，使得韧性受到负面影响。因此，P的含量应尽可能低，应限制其不超过0.010重量％。SS与P一样是有害元素，由于表面裂纹和内部裂纹的形成以及心部偏析而对冲击韧性造成负面影响。因此，S元素的含量限制在不超过0.003重量％。NbNb是有利于产生高的强度和韧性的沉淀强化元素。它在奥氏体相中析出并且抑制再结晶，从而在控制轧制技术中起关键作用。尽管这种效果取决于C元素的含量，但在低碳钢中Nb的含量限制在不超过0.06重量％，优选为0.040重量％～0.060重量％。当Nb的含量超过0.060重量％时，其作用明显下降。V与其他沉淀强化元素相比，V对强度的影响较大，因为V的加入伴随着晶粒细化作用。V是使V(C，N)析出的元素，它能够提高拉伸强度而不提高屈服强度。V的含量限制在不超过0.04重量％，优选为0.040重量％～0.060重量％。过量加入V可增大强度，但对于基材和焊接部分的冲击韧性有负面影响。TiTi的含量限制在0.010重量％～0.020重量％。除了沉淀强化作用以外，Ti还用于稳定再次加热的组织。在钢的析出物中，TiN的析出温度最高，TiN在1200℃下以稳定的析出物存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有好的超低温韧性的用于干线用管的热轧钢板，所述钢板的组成为：Ｃ：０．０４重量％到０．０７重量％，Ｍｎ：１．５０重量％到１．６５重量％，Ｓｉ：０．１５重量％到０．２５重量％，Ｐ：不超过０．０１０重量％，Ｓ：不超过０．００３重量％，Ｎｂ：０．０４０重量％到０．０６０重量％，Ｖ：０．０４０％到０．０６０重量％，Ｔｉ：０．０１０重量％到０．０２０重量％，Ｍｏ：０．１０重量％到０．３０重量％，Ｎｉ：０．１０重量％到０．３０重量％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴仁绪，陈耕凡，
申请(专利权)人：POSCO株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]