一种高韧性、高抗腐蚀管线钢及其生产方法技术

本发明专利技术涉及管线钢及其生产技术领域，提出了一种高韧性、高抗腐蚀管线钢及其生产方法，所述一种高韧性、高抗腐蚀管线钢，包括以下重量百分比的成分：C：0.02～0.04％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.45～1.55％，P：0.008％，S：0.002％，Nb：0.040～0.055％，Ti：0.012～0.020％，Ni：0.18～0.23％，Cr：0.20～0.30％，Cu：0.18～0.23％，Sb：0.008～0.012％，Ca：0.0015～0.0035％，Al：0.015～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过上述技术方案，解决了现有技术中管线钢韧性低、强度低、抗腐蚀性能和焊接性能差的问题。能和焊接性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性、高抗腐蚀管线钢及其生产方法


[0001]本专利技术涉及管线钢及其生产
，具体的，涉及一种高韧性、高抗腐蚀管线钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口经焊接钢管用热轧卷板或宽厚板，管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还需具有良好的强韧性、抗疲劳性、低温韧性、焊接性能。酸性环境下使用的管线钢是管线钢系列中质量要求最为严格的品种，因其使用环境的特殊性，对钢的成分设计、冶炼技术、轧制工艺和冶金装备水平均提出十分严格的要求。
[0003]抗腐蚀管线钢板卷是生产用于输送介质中含有酸性气体、并长期在酸性环境下使用的钢管。因其使用环境的特殊性，对钢的成分设计、冶炼技术和轧制工艺及冶金装备水平均提出十分严格的要求，目前国内对于输送酸性气体的管线钢不论是板卷生产还是焊管制造均缺乏实际应用的经验。随着我国经济的高速发展对能源的需求量不断增加，含有酸性介质的石油和天然气被列入了开发日程，对酸性环境下使用的输气管线用钢在强度、韧性、焊接性能、抗腐蚀性能等方面也提出了高标准要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种高韧性、高抗腐蚀管线钢及其生产方法，解决了相关技术中管线钢韧性低、强度低、抗腐蚀性能和焊接性能差的问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种高韧性、高抗腐蚀管线钢，包括以下重量百分比的成分：C：0.02～0.04％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.45～1.55％，P：0.008％，S：0.002％，Nb：0.040～0.055％，Ti：0.012～0.020％，Ni：0.18～0.23％，Cr：0.20～0.30％，Cu：0.18～0.23％，Sb：0.008～0.012％，Ca：0.0015～0.0035％，Al：0.015～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007]作为进一步的技术方案，Al与Ca的比为12。
[0008]一种高韧性、高抗腐蚀管线钢的生产方法，包括以下工序：铁水预处理；转炉冶炼；LF精炼处理；RH真空精炼处理；连铸过程；热机械轧制；冷却；卷取。
[0009]作为进一步的技术方案，所述铁水预处理中：通过喷质量比为4:1的CaO、Mg复合粉剂，控制铁水中的硫含量≤20ppm。
[0010]控制铁水中的硫含量≤20ppm，为管线钢超低硫生产，而且为转炉少渣精炼、夹杂物控制等提供了很好的基础。
[0011]作为进一步的技术方案，所述转炉冶炼中：采用顶底复吹少渣冶炼，控制冶炼终点钢水的碳含量稳定在0.025～0.035％，磷含量≤0.01％，钢中氧≤12ppm，硫≤0.002％。
[0012]控制钢中氧≤12ppm，使钢水过氧化得到较好控制；设定碱度4.2满足脱磷效果；铜板镍板从废钢斗加入，降低了出钢温度，同时保证去磷效果和减少炉衬侵蚀；有轻微后吹，
终渣全铁含量偏高，从钢包增碳来看，合金增碳少，出钢碳可稍微往上提高，保证去碳效果。
[0013]作为进一步的技术方案，所述LF精炼处理：精炼全程采用白渣操作，控制炉渣厚度150～200mm，精炼过程温度≥1600℃。
[0014]通过LF炉精炼，使钢水脱硫，同时控制钢水回磷，使钢中P、S的含量控制在既定目标，通过控制精炼过程温度≥1600℃，使管线钢中氮、氧、硫、磷、夹杂、合金成分都得到较好的控制；在LF精炼末期向钢中喂入硅钙线，对钢中残余夹杂物进行变性处理，提高管线钢的横向韧性和抗腐蚀性能。
[0015]采用微正压操作，炉内压力设定为0.5bar，有效防止了钢水吸气造成二次氧化和增氮。精炼全程采用白渣操作，控制合适的炉渣厚度(150～200mm)、粘度与碱度，保证了脱硫和夹杂物去除效果，精炼前期采用大流量搅拌，促进了快速脱硫，钢水钙处理后采用弱搅拌，以促进夹杂物上浮。
[0016]作为进一步的技术方案，所述RH真空精炼处理：真空度≤1.0mbar，真空循环时间≥20min，纯脱气时间≥12min。
[0017]通过严格控制RH真空精炼处理时的工艺条件，对钢液的强烈搅拌，促进了夹杂物的碰撞和聚合上浮去除，促使钢液得到充分净化，近而管线钢洁净度和成分控制得到良好的保证。
[0018]作为进一步的技术方案，所述连铸过程：采用全程保护浇注，过热度控制在10～20℃，采用双辊电磁搅拌技术，中包过热度控制15～20℃。
[0019]采用氩气保护，中间包净化技术，防止大颗粒夹杂物、成分偏析、表面和内部裂纹的出现，同时防止钢水从钢包到中间包以及中间包到结晶器的二次氧化。此外，连铸坯在1300℃以上时，应避免快速喷水冷却、造成表面裂纹。连铸过程中采用电磁制动、轻压下等技术以防止液相穴内富集溶质母液的流动，对降低合金元素偏析有很大作用。
[0020]作为进一步的技术方案，所述热机械轧制包括粗轧和精轧，所述精轧温度控制：出钢温度1100～1200℃，开轧温度1150～1200℃，精轧入口温度950～1000℃，精轧出口温度800～850℃。
[0021]控制轧制一般采用奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制。再结晶型控制轧制时，钢在变形的同时发生动态回复和不完全动态再结晶，在轧制后或两道次之间发生静态回复和静态再结晶，变形和静态回复交替进行。随着变形和再结晶的进行，钢的温度不断下降，奥氏体晶粒逐步细化，奥氏体晶界面积增大，为奥氏体向铁素体相变形核提供更多位置。相变后铁素体晶粒细化，铁素体晶粒度可达11～12级。在未再结晶型控制轧制的变形时，变形奥氏体不发生再结晶，奥氏体晶粒被压扁和拉长。变形量大时，晶粒内产生大量的滑移带和位错，增大了有效晶界面积，相变时铁素体在晶界上和变形带上形核。由于形核位置增多和分散，所以铁素体晶粒细小，铁素体晶粒度可达11～12级。但是如果在未再结晶区变形量不足，就会得到粗细不均的铁素体晶粒。对于“Cr+Nb”成分体系的抗腐蚀管线钢，在未结晶区总变形量应控制在70％左右。
[0022]作为进一步的技术方案，所述卷取温度为480℃。
[0023]利用板卷由于冷却速度过快造成板卷各处冷却的不均匀，导致板卷表面与心部温度差别较大，卷取后由于热扩散心部和表层会有一定的温度梯度而保持在一定的温度的自回火过程，经快冷提供的相变驱动力发生组织转变，加上Cr等微合金元素的作用，促使过冷
奥氏体向铁素体转变。最终得到细小铁素体型微观组织的抗腐蚀管线钢板卷。对于抗腐蚀管线钢的生产，控制卷取温度480℃左右，有利于细化组织、减轻带状组织的形成。
[0024]本专利技术的工作原理及有益效果为：
[0025]1、本专利技术一方面通过高洁净钢、窄成分和电磁搅拌、轻压下等技术改善了夹杂物形态，减少偏析，提高了稳定性和抗腐蚀性能；另一方面通过低碳、低硫成分，同时采用TMCP控制冷却工艺，结合微合金化和中温组织转变细化等方法，获得以极细铁素体、马奥岛(M/A)为主体的管线钢复相组织，提高了强度和抗氢致裂纹性能。
[0026]2、本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性、高抗腐蚀管线钢，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：C：0.02～0.04％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.45～1.55％，P：0.008％，S：0.002％，Nb：0.040～0.055％，Ti：0.012～0.020％，Ni：0.18～0.23％，Cr：0.20～0.30％，Cu：0.18～0.23％，Sb：0.008～0.012％，Ca：0.0015～0.0035％，Al：0.015～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种高韧性、高抗腐蚀管线钢，其特征在于，Al与Ca的比为12。3.根据权利要求1所述的一种高韧性、高抗腐蚀管线钢的生产方法，其特征在于，包括以下工序：铁水预处理；转炉冶炼；LF精炼处理；RH真空精炼处理；连铸过程；热机械轧制；冷却；卷取。4.根据权利要求3所述的一种高韧性、高抗腐蚀管线钢的生产方法，其特征在于，所述铁水预处理中：通过喷质量比为4:1的CaO、Mg复合粉剂，控制铁水中的硫含量≤20ppm。5.根据权利要求3所述的一种高韧性、高抗腐蚀管线钢的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼中：采用顶底复吹少渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪波，赵亚飞，高振伟，孟凡超，王金星，孙晶磊，李君彦，曹卫强，李世伟，
申请(专利权)人：武安市裕华钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：