[发明专利]一种低温环境服役大应变管线钢的生产方法

说明书

一种低温环境服役大应变管线钢的生产方法，钢的化学组成质量百分比为：C=0.04%~0.05%，Si≤0.10%，Mn=1.40%~1.90%，P≤0.015%，S≤0.003%，Al=0.030%~0.060%，Nb=0.04%~0.08%，Ti=0.010%~0.015%，Cr≤0.3%，Mo≤0.3%，Ni≤0.3%，Cu≤0.3%，B≤0.0005%，N=0.005%~0.008%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过合理的成分设计、轧制规程的优化、精准的相变控制、以及压平和矫直的合理利用，获得横纵向上晶粒细小且均匀的铁素体和贝氏体双相组织，使生产的管线钢具有优异的低温韧性和良好的抗大应变能力，同时具有良好的板形控制能力。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种低温环境服役大应变管线钢的生产方法。

背景技术

油气长途输送的最佳方式是采用管道，油气管道输送往往是在气候恶劣、人烟稀少、地质地貌条件极为复杂且恶劣的环境中，不可避免地面临冰雪之地、永冻土、沼泽地、泥石流以及地震断裂带、滑坡带、沉陷带、崩塌区、矿山采空区等恶劣工况的挑战。为保证油气输送管道在这些复杂及恶劣环境中依然能够高速、高效、经济、安全运行，对管线钢的性能提出了非常苛刻的要求。

中国专利CN105112815A、CN104762461A、CN103952638A、CN102409224A都开发了低温韧性优异的管线钢，可实现-20℃甚至更低温度下落锤止裂性能≥85%，适用于低温环境中使用；中国专利CN105200336A、CN101456034A、CN101914723A、CN101906569A等提出了基于应变设计地区使用的大应变管线钢，具有低屈强比、高的均匀延伸率等抗大变形的能力。然而具有优良低温韧性的管线钢，其组织主要是针状铁素体组织，钢板的屈强比往往较高，不具备大应变的能力；而具有大应变能力的管线钢，常常采用双相组织设计，但常常采用的弛豫过程，其生成的软相铁素体通常比较粗大，若在两相区轧制又容易形成较严重的带状组织，而且快速冷却过程生成的硬相往往附着较多数量且粗大的M-A组元，这些都对低温韧性带来不利影响。因此，开发出一种低温韧性优异的且具有良好抗大应变能力的管线钢是未来油气输送管道建设的一个重要方向。

发明内容

本发明旨在提供一种低温环境服役大应变管线钢的生产方法，通过成分设计及控轧控冷工艺，获得横纵向上晶粒细小且均匀的铁素体和贝氏体双相组织，实现横向-20℃DWTT≥85%的高落锤性能和纵向屈强比≤0.80、均匀延伸率≥10%的大应变能力。

本发明的技术方案：

一种低温环境服役大应变管线钢的生产方法，钢的化学组成质量百分比为C=0.04%~0.05%，Si≤0.10%，Mn=1.40%~1.90%，P≤0.015%，S≤0.003%，Al=0.030%~0.060%，Nb=0.04%~0.08%，Ti=0.010%~0.015%，Cr≤0.3%，Mo≤0.3%，Ni≤0.3%，Cu≤0.3%，B≤0.0005%，N=0.005%~0.008%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

（1）将精炼钢水以5～15℃的低过热度浇注成板坯，并堆垛冷却至室温；

（2）板坯加热温度1220～1250℃、均热时间60～90min；

（3）轧制过程分粗轧和精轧两阶段，粗轧结束温度960～1000℃，粗轧后进行第一次待温，之后进行精轧，精轧开轧温度≤900℃，结束温度810～830℃，然后进行第二次待温；控制精轧道次压下率≤15%，道次间隔时间≥12s；

（4）当钢板温度降低至740～780℃时，采用精轧机进行钢板压平操作，控制压平过程辊缝保持与精轧结束道次辊缝一致，压平速度≤2.0m/s；然后进行第三次待温；

（5）当钢板温度冷却至690～730℃时开始快速冷却，冷却速度15～25℃/s，冷却至300～500℃；