CN103658170B

CN103658170B - 管线钢的轧制方法及钢管

Info

Publication number: CN103658170B
Application number: CN201210364520.1A
Authority: CN
Inventors: 张伟卫; 池强; 齐丽华; 王鹏; 李鹤; 王海涛; 熊庆人; 吉玲康
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN103658170A

Abstract

本发明公开了一种管线钢的轧制方法，属于管线钢制造领域。该管线钢的轧制方法，包括步骤一：下料从而获得连铸板坯；步骤二：对连铸板坯加热；步骤三：热轧；步骤四：进行层流冷却，冷却速度为10～25℃/s，终冷温度为300～500℃，冷却水量的大小为500～1200m3/h，上下水量之比为1:1.5，以保证管线钢在保证强度的同时提高了塑性和韧性；步骤三包括第一阶段：高温奥氏体再结晶区轧制，且温度范围为950～1180℃，轧制速度为1.0～2.0m/s；第二阶段：低温奥氏体未再结晶区轧制，且温度范围为800～920℃，压力范围为250～450Mpa，轧制速度为0.5～1.5m/s；第三阶段：(γ+α)两相区轧制，且终轧温度范围为(Ar3－60)～(Ar3－20)℃，进一步细化了管线钢的奥氏体晶粒，弥补压缩比不足造成的强韧性损失。

Description

管线钢的轧制方法及钢管

技术领域

本发明涉及管线钢制造领域，特别涉及一种X80的管线钢的轧制方法。此外，本发明还涉及一种是用上述方法轧制的管线钢制成的管径为Ф1422mm的钢管。

背景技术

近年来能源结构的变化以及对能源需求的增长，极大地促进了长距离能源输送的发展，管线钢即使用于制成进行长距离能源输送的钢管的一种钢材。为提高输送效率，降低工程投资，用于进行长距离石油天然气输送的管线钢向着高钢级大口径方向发展已成趋势。由于受制造成本和制造难度的限制，目前世界各国大规模使用的管线钢最高钢级为X80钢级，制成的钢管的最大外径为1219mm。

在维持钢级和输气压力不变的情况下，增加钢管口径，是提高输量，节约管道建设和维护成本最为有效、可行的方案之一。因此，基于现有的成熟技术，从考虑输送管道的运营稳定性、安全性、高效性和经济性出发，应该发展一种高韧性、用X80管线钢制成的外径为Ф1422mm的钢管。然而，目前，国内宽厚管线钢生产线尚未生产过板宽4470mm的X80管线钢。此外，由于管线钢较厚、较宽，受原始板坯厚度限制，轧制压缩比不足，最终管线钢产品在冲击韧性，DWTT性能，强度性能匹配等方面存在困难。

发明内容

为了解决上述因为管线钢较厚、较宽，受原始板坯厚度限制，轧制压缩比不足，最终管线钢产品在冲击韧性，DWTT性能，强度性能匹配等方面存在困难的问题，本发明实施例提供了一种管线钢的轧制方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种管线钢的轧制方法，包括如下依次进行的四个步骤：步骤一：下料从而获得连铸板坯；步骤二：对步骤一中的连铸板坯加热；步骤三：热轧；步骤四：进行层流冷却；步骤四中的冷却速度为10～25℃/s，终冷温度为300～500℃，冷却水量的大小为500～1200m3/h，上下水量之比为1:1.5；步骤三包括三个阶段：其中，第一阶段：先进行高温奥氏体再结晶区轧制，且温度范围控制在950～1180℃之间，第一阶段的轧制速度为1.0～2.0m/s；第二阶段：接着进行低温奥氏体未再结晶区轧制，且温度范围控制在800～920℃之间，压力范围为250～450Mpa，第二阶段的轧制速度为0.5～1.5m/s；第三阶段：最后进行(γ+α)两相区轧制，且终轧温度范围控制在(Ar3－60)～(Ar3－20)℃之间，其中，Ar3是指Ar3点温度。

进一步地，步骤一中的连铸板坯包含有Mn、Mo、S、P、Cu、Cr、C、Si、Nb、Ti、Ni、B、Ca、N及O，其中，Mn所占的重量百分比为1.70～2.0％，Mo所占的重量百分比为0.20～0.45％，Cu所占的重量百分比为0.02～0.40％，Cr所占的重量百分比为0.10～0.35％，S所占的重量百分比≤0.0020％，P所占的重量百分比≤0.010％，C所占的重量百分比为0.06～0.09％；Si所占的重量百分比为0.1～0.3％；Nb所占的重量百分比为0.02～0.07％；Ti所占的重量百分比为0.01～0.03％；Ni所占的重量百分比为0.20～0.40％；B所占的重量百分比为≤0.00050％；Ca所占的重量百分比≤0.009％；N所占的重量百分比≤0.008％；O所占的重量百分比≤0.005％。

进一步地，步骤一中的连铸板坯的厚度范围为300～450mm。

进一步地，在步骤二中，为均匀加热，且加温时间持续在1.5～2.5小时之间。

进一步地，第一阶段中，连铸板坯的总压下率大于60％；第二阶段中，连铸板坯的累积总压下率为40％～70％；第三阶段中，连铸板坯的累积总压下率为8％～15％。

进一步地，在完成步骤四之后，再进行空气冷却。

本发明的另外一个方面，还提供了一种钢管，该钢管的外径为Ф1422mm，且该钢管上述管线钢的轧制方法制成的管线钢加工而成。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：克服了现有管线钢较厚、较宽，受原始板坯厚度限制，轧制压缩比不足，最终管线钢产品在冲击韧性，DWTT性能，强度性能匹配等方面存在困难的问题。具体地，本发明的管线钢的轧制方法的通过适当提高连铸板坯中的Mn(锰)、Mo(钼)、Cu(铜)、Cr(铬)等微合金元素的组分配比来确保管线钢具有足够高的强度；通过严格限制S(硫)、P(磷)等有害元素含量，降低夹杂物对管线钢韧性的危害；通过步骤三中第一阶段至第三阶段的控轧，进一步细化管线钢的奥氏体晶粒，弥补压缩比不足造成的强韧性损失；最后通过步骤四中的控冷工艺，以保证得到管线钢的金相组织为晶粒细小的粒状贝氏体、MA及少量形变先共析铁素体的混合组织，在保证强度的同时提高了管线钢的塑性和韧性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的管线钢的轧制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本发明实施例提供了一种管线钢的轧制方法，其包括如下几个步骤：

步骤一S1：下料，即是：获得连铸板坯或者初轧板坯，在本实施方式中，采用连铸板坯作为本发明的轧制原料。该连铸板坯的材料除了铁和不可避免的杂质外，还包括以下组分；这些组分及各组分所占的重量百分比分别如下：C(碳)，所占的重量百分比为0.06～0.09％；Mn(锰)，所占的重量百分比为1.70～2.0％；S(硫)，所占的重量百分比≤0.0020％；P(磷)，所占的重量百分比≤0.010％；Si(硅)，所占的重量百分比为0.1～0.3％；Nb(铌)，所占的重量百分比为0.02～0.07％；Ti(钛)，所占的重量百分比为0.01～0.03％；Mo(钼)，所占的重量百分比为0.20～0.45％；Cu(铜)，所占的重量百分比为0.02～0.40％；Ni(镍)，所占的重量百分比为0.20～0.40％；Cr(铬)，所占的重量百分比为0.10～0.35％；B(硼)，所占的重量百分比为≤0.00050％；Ca(钙)，所占的重量百分比≤0.009％；N(氮)，所占的重量百分比≤0.008％；O(氧)，所占的重量百分比≤0.005％。通过适当提高Mn(锰)、Mo(钼)、Cu(铜)、Cr(铬)等微合金元素的组分配比来确保管线钢具有足够高的强度；再通过严格限制S(硫)、P(磷)等有害元素含量，降低了夹杂物对管线钢的危害。优选地，连铸板坯的厚度范围为300～450mm。

步骤二S2：对步骤S1中获得的连铸板坯进行均匀加热。该步骤二S2中的加热温度范围控制在1100～1200℃，且加温时间持续在1.5～2.5小时之间。

步骤三S3：完成步骤二S2后，对连铸板坯进行热轧。具体地，步骤三S3包括如下三个阶段：

第一阶段S31：首先，对连铸板坯进行高温奥氏体再结晶区轧制，且温度范围控制在950～1180℃之间，轧制速度为1.0～2.0m/s。第一阶段S31中，连铸板坯的总压下率大于60％。第一阶段S31的轧制使奥氏体晶粒细化为相变后生成细小的铁素体晶粒提供了先决条件。

第二阶段S33：接着，对完成第一阶段S31轧制的连铸板坯进行低温奥氏体未再结晶区轧制，且温度范围控制在800～920℃之间，压力范围为250～450Mpa，轧制速度为0.5～1.5m/s。第二阶段S33中，连铸板坯的累积总压下率为40％～70％。该第二阶段S33的目的是为了获得更加细小的铁素体晶体组织和较大程度地提高钢的强韧性。

第三阶段S35：最后，对完成第二阶段S33轧制的连铸板坯进行(γ+α)两相区轧制，且终轧温度范围控制在(Ar3－60)～(Ar3－20)℃之间。第三阶段S35中，连铸板坯的累积总压下率为8％～15％。其中，Ar3是指Ar3点温度，即是指亚共析钢高温奥氏体化后冷却时，铁素体开始析出的温度。一般来说，Ar3点温度受Nb(铌)的影响而上升，一般在780～850℃之间。通过第三阶段S35的轧制可以得到细小的铁素体和珠光体混合物，从而提高管线钢的强度和韧性。

步骤四S4：完成步骤三S3后，进行层流冷却，具体地，通过冷却水进行冷却，冷却速度为10～25℃/s，终冷温度为300～500℃，冷却水量的大小为500～1200m3/h，上下水量之比为1:1.5。优选地，根据需要，待管线钢的终冷温度达到要求后，再进行空气冷却，最终得到的管线钢的金相组织为粒状贝氏体、MA及少量形变先共析铁素体的混合组织。

利用本发明的管线钢的轧制方法轧制形成的管线钢经过加工，可以制成一种高韧性、且外径为Ф1422mm的X80管线钢。

由上述叙述可知：本发明的管线钢的轧制方法的通过适当提高连铸板坯中的Mn(锰)、Mo(钼)、Cu(铜)、Cr(铬)等微合金元素的组分配比来确保管线钢具有足够高的强度；通过严格限制S(硫)、P(磷)等有害元素含量，降低夹杂物对管线钢韧性的危害；通过步骤三S3中第一阶段S31至第三阶段S35的控轧，进一步细化管线钢的奥氏体晶粒，弥补压缩比不足造成的强韧性损失；最后通过步骤四S4的控冷工艺，以保证得到管线钢的金相组织为晶粒细小的粒状贝氏体、MA及少量形变先共析铁素体的混合组织，在保证强度的同时提高了管线钢的塑性和韧性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种管线钢的轧制方法，包括如下依次进行的四个步骤：步骤一(S1)：下料从而获得连铸板坯；步骤二(S2)：对所述步骤一中的连铸板坯均匀加热，加热温度范围控制在1100-1200℃，且加温时间持续在1.5-2.5小时之间；步骤三(S3)：热轧；步骤四(S4)：进行层流冷却；

其特征在于，所述步骤四(S4)中的冷却速度为10～25℃/s，终冷温度为300～500℃，冷却水量的大小为500～1200m³/h，上下水量之比为1:1.5；

所述步骤三(S3)包括三个阶段：其中，

第一阶段(S31)：先进行高温奥氏体再结晶区轧制，且温度范围控制在950～1180℃之间，所述第一阶段(S31)的轧制速度为1.0～2.0m/s；

第二阶段(S33)：接着进行低温奥氏体未再结晶区轧制，且温度范围控制在800～920℃之间，压力范围为250～450Mpa，所述第二阶段(S33)的轧制速度为0.5～1.5m/s；

第三阶段(S35)：最后进行(γ+α)两相区轧制，且终轧温度范围控制在(Ar₃-60)～(Ar₃-20)℃之间，其中，Ar₃是指亚共析钢高温奥氏体化后冷却时，铁素体开始析出的温度；

所述步骤一(S1)中的连铸板坯包含有Mn、Mo、S、P、Cu、Cr、C、Si、Nb、Ti、Ni、B、Ca、N及O，其中，Mn所占的重量百分比为1.70～2.0％，Mo所占的重量百分比为0.20～0.45％，Cu所占的重量百分比为0.02～0.40％，Cr所占的重量百分比为0.10～0.35％，S所占的重量百分比≤0.0020％，P所占的重量百分比≤0.010％，C所占的重量百分比为0.06～0.09％；Si所占的重量百分比为0.1～0.3％；Nb所占的重量百分比为0.02～0.07％；Ti所占的重量百分比为0.01～0.03％；Ni所占的重量百分比为0.20～0.40％；B所占的重量百分比为≤0.00050％；Ca所占的重量百分比≤0.009％；N所占的重量百分比≤0.008％；O所占的重量百分比≤0.005％。

2.根据权利要求1所述的管线钢的轧制方法，其特征在于，所述步骤一(S1)中的连铸板坯的厚度范围为300～450mm。

3.根据权利要求1所述的管线钢的轧制方法，其特征在于，所述第一阶段(S31)中，所述连铸板坯的总压下率大于60％；所述第二阶段(S33)中，所述连铸板坯的累积总压下率为40％～70％；所述第三阶段(S35)中，所述连铸板坯的累积总压下率为8％～15％。

4.根据权利要求1所述的管线钢的轧制方法，其特征在于，在完成所述步骤四(S4)之后，再进行空气冷却。

5.一种钢管，其外径为Ф1422mm，其特征在于，所述钢管由权利要求1至4中任意一项所述的管线钢的轧制方法制成的管线钢加工而成。