[发明专利]一种高强韧管线钢卷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种高强韧管线钢卷的制备方法。

背景技术

随着国民经济的高速发展，石油天然气需求出现供不应求的局面，这极大促进了管道输送和高等级管线钢的发展。从目前国外管线工程用钢的情况来看，高钢级管线钢已经逐步成为主导力量，近10年来X70级钢管用量已占输气管首位，并继续向更高级别发展。现有的X70级或更高级别的管线钢通常采用钼(Mo)作为主要的强化元属，如专利号为200410066297.8的中国发明专利说明书中记载的“具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法”，专利号为200410013265.1的中国发明专利说明书中记载的“高强度高韧性输送管线钢及其制备方法”，以及专利号为JP082771991日本发明专利说明书中记载的“高强度电阻焊管用热轧钢板”；上述工艺均采用Mo作为主要强化元素，并辅助添加铜(Cu)、镍(Ni)、钒(V)等元素制造出具有高强度和高韧性的管线钢卷。而日本发明专利JP2004277809、JP2003231940文献介绍的API X80级管线钢；其工艺中钼(Mo)的添加量均大于等于0.20％，且辅助添加铜(Cu)、镍(Ni)等元素，制造出具有高强度和高韧性的管线钢卷。然而上述这些微合金化钢，由于钼(Mo)的添加量较大，且辅助添加了镍(Ni)、钒(V)等元素，不但合金成本很高，而且需要低的轧制温度，轧制难度也很大。

为了解决上述问题，科研人员对高钢级管线钢的组织转变及性能进行了深入研究，试图通过添加高含量Nb来替代Mo，在管线钢卷生产工艺中采用C-Mn-Cr-高Nb成分体系，配合其他合金元素的强化可以得到良好的机械性能。但上述工艺中未添加强韧化元素钼(Mo)，完全忽略了强韧化元素钼(Mo)的作用，所制造出的管线钢卷韧性明显不足，实际上无法用于制造适于石油天然气管道工程的螺埋弧焊管。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高强韧管线钢卷的制备方法，该方法制备的管线钢卷昂贵微合金元素含量少、生产成本低廉，以满足石油天然气管道工程的螺埋弧焊管的制造需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强韧管线钢卷的制备方法，所述管线钢卷以重量百分数计由下列组份组成：C 0.12～0.16％，Si 0.50～0.70％，Mn 0.80～1.00％，Ti 0.03～0.07％，Cr 0.20～0.40％，Cu 0.40～0.60％，B 0.004～0.006％，Als 0.010～0.050％，0＜P≤0.025％，0＜S≤0.005％，其它为铁及不可避免的夹杂元素；所述制备方法包括以下步骤：转炉冶炼-RH真空脱气-LF炉精炼-连铸-板坯加热-轧制-控冷-卷取，其中炼钢工艺中：铁水预处理：保证入炉铁水S含量≤0.005％；炉外精炼：RH真空处理，处理时间12～14分钟；夹杂物变性处理：在钢包炉中喂入CaSi线，喂线速度180～220m/min；连铸过程过热度小于20℃；轧制工艺中：板坯再加热温度1150～1170℃；开轧温度1100～1120℃；终轧温度880～900℃；卷取温度620～640℃；冷却速度10～30℃/s。

本发明中的主要合金元素的作用如下：

C元素是钢的主要固溶强化元素。但含量过高，则恶化焊接和冲击韧性。本发明使含碳量控制在一合理的范围，既保证了它的固溶强化效果，同时又不降低钢的焊接和冲击韧性。

Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但含量不可过高，以免降低钢的韧性和焊接性能。

Mn是重要的固溶强化元素，同时对韧性有一定的改善作用。但Mn过高易于在钢中产生明显的带状偏析，而太低的Mn则不能保证钢板的强度。

本发明的P、S含量为：0＜P≤0.025％，0＜S≤0.005％，低的P、S含量是为了保证高的钢质纯净度，获得该钢良好的冲击韧性和抗腐蚀性能。

Cu在钢中主要起固溶及沉淀强化作用。

Als在钢中除了具有一定的强化作用外，还能显著地改善钢材的冲击韧性。

Ti的加入有利于焊接时热影响区的晶粒控制，这对改善焊接热影响区的韧性是非常有利的。同时Ti是强氮化物形成元素，Ti的氮化物能有效地钉扎奥氏体晶界，因此有助于控制奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。

Cr和B能显著提高钢的淬透性，从而明显提高钢的强度。B可以显著推迟钢的珠光体转变，使钢在较低冷速下获得贝氏体组织，从而获得良好的强韧性匹配。