一种钛微合金强化管线钢热轧卷板及其生产方法技术领域
本发明涉及钢铁材料技术领域，具体涉及一种钛微合金强化管线钢热轧卷板及其
生产方法。
背景技术
微合金化理论被誉为20世纪物理冶金学领域所取得的最重要进展，极大地推动了
微合金化钢的研究、生产与应用。钢中最常用的微合金化元素是铌Nb、钒V和钛Ti，其作用是
细化晶粒与沉淀强化。比较铌Nb、钒V和钛Ti这3种微合金元素，目前在市场上铌铁和钒铁的
价格比钛铁贵10倍以上，而且还有不断升价的趋势，采用钛微合金化较传统低碳锰加铌钢
具有更低的成本。另外，我国氧化钛的储量为6.3×108t，几乎占世界总储量的45.6％，资源
非常丰富。
近年来，低碳含钛钢作为低合金高强度钢，在国内外迅速发展，逐渐得到广泛应
用。用钛代替其它微合金元素是合金化的发展方向之一，具有广阔的应用前景。
目前对于钛微合金化管线钢的研究很少，市场上生产的L360M和X52M级别管线钢
主要采用铌钛复合微合金化的成分体系。为了降低生产成本,增强产品市场竞争力，钛微合
金化管线钢的研究具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种钛微合金强化管线钢热轧卷板及其生产方法，通过添加微量的
钛元素，无需加入微合金铌、钒既能满足标准要求，合金化成本低。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种钛微合金强化管线钢热轧卷板，其特征在于：按重量百分比配比，包括以下组
成成分：C：0.030～0.090％、Mn：0.80～1.65％、Si：0.10～0.40％、S：≤0.010％、P：≤
0.025％、Ti：0.035～0.060％、Alt：0.020～0.060％、N：≤0.008％，其余量为Fe和不可避免
的杂质。
一种钛微合金强化管线钢热轧卷板的生产方法，该方法依次包括如下工艺步骤：
铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、双流板坯连铸、热连轧轧机轧钢、层流冷却和卷取工
序，其特征在于：
所述LF精炼：出钢温度为1630～1690℃，按重量百分比配比，钢水冶炼成分控制范
围是：C:0.06～0.09％、Mn:0.80～1.50％、Si:0.10～0.30％、S:≤0.010％、P:≤0.025％、
Ti:0.035～0.060％、Alt:0.020～0.060％、N:≤0.008％，其余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步，所述双流板坯连铸：中间包温度为1530～1550℃，板坯拉速为0.8～1.2m/
min，板坯厚度为210～230mm。
进一步，所述热连轧轧机轧钢：由加热炉加热，必须保证均热段温度≥1240℃，总
在炉时间≥150min，粗轧6道次轧制，粗轧终轧温度1000～1080℃，精轧开轧温度为1000～
1060℃，终轧温度为830～890℃，轧后板厚为4～19mm。
进一步，所述卷取工序：经层流冷却后卷取，卷取温度为480～630℃。
本发明产生的有益效果如下：
本发明生产的钛微合金强化管线钢热轧卷板采用了较低成本的化学成分体系，利
用了钛析出强化原理，通过添加微量的钛元素，在不添加微合金铌、钒元素的情况下，获得
的各项性能指标均能够满足相关标准要求。本发明充分的利用了我国丰富的矿产资源，用
钛代替微合金铌、钒元素，按照降低钢中0.025％的Nb和0.30％的Mn含量核算，考虑合金吸
收率，吨钢成本降低在105元以上，降低了生产成本。
具体实施方式
以下结合具体的实施例来进一步的说明本发明，但是本发明的保护范围并不限于
此。
本发明采用的化学成分体系的理由是：
碳C：随着碳含量增加，钢的强度增加而韧性、焊接性能降低；为改善焊接热影响区
HAZ的性能，钢中的碳含量逐渐降低；管线钢碳元素含量在0.09％以下为宜。
锰Mn：Mn有固溶强化作用，还可降低γ-α相变温度，进而细化铁素体晶粒。当添加
0.8％～1.5％的Mn时，可获得良好的强度和韧性、降低韧脆转变温度。
硅Si：在炼钢时一般作为脱氧剂，但也可作为合金元素，Si进入铁素体起固溶强化
作用，可显著提高钢的抗拉强度和较小程度提高屈服强度，但同时在一定程度上降低钢的
韧性、塑性，Si同时增加钢的时效敏感性，并能提高钢的抗腐蚀能力和抗高温氧化能力。
钛Ti：微量的Ti在钢液凝固过程中析出的弥散、细小的TiN颗粒可抑制奥氏体晶粒
的长大，一来防止板坯再加热时的原始奥氏体晶粒过分长大，为轧制提供相对细小的奥氏
体组织；二来在焊接时阻止热影响区奥氏体晶粒长大，改善焊接性能。此外利用钛元素与碳
元素形成碳化钛第二相起沉淀强化作用，考虑C含量及钢中N含量的因素，钢中钛元素含量
应控制在0.035～0.060％范围为宜。
铝Al：利用Al在精炼过程中与钢中残留氧结合Al2O3，并在精炼和连铸过程中充分
上浮，以尽量降低钢中的氧含量，同时可以防止钢中加入的微量Ti与氧结合，以保证最终钢
中有一定量的细小TiN颗粒。
杂质元素对管线钢组织性能的危害：
硫S：硫是管线钢中最为有害的元素之一，它严重恶化管线钢的抗氢致开裂HIC和
应力腐蚀开裂SCC性能。同时，硫还影响管线钢的冲击韧性；另外，硫还导致管线钢各向异
性，在横向和厚度方向上韧性恶化；因此，硫含量是管线钢要求最为苛刻的指标，高级别管
线钢要求硫元素含量小于0.010％。
磷P：磷在管线钢中是一种易偏析元素，尤其是当磷元素含量大于0.015％时，磷的
偏析急剧增加，并促使偏析带硬度增加，使抗氢致开裂HIC性能下降，同时，磷还恶化焊接性
能，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的脆性转变温度，使钢管发生冷脆。对于高质量的
管线钢应严格控制钢中的磷含量。
实施例1
一种钛微合金强化管线钢热轧卷板及其生产方法，以钛微合金强化螺旋埋弧焊管
用管线钢热轧卷板为例，钢板牌号为L360M，规格为6.9mm×1400mm×Cmm，执行标准依据API
5L《管线钢管规范》第44版以及客户技术要求，具体如下：
钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧卷板，按重量百分比配比，包括以下组
成成分：C：0.070～0.090％、Mn：0.80～0.95％、Si：0.12～0.30％、S：≤0.010％、P：≤
0.020％、Ti：0.040～0.050％、Alt：0.025～0.045％、N：≤0.008％，其余量为Fe和不可避免
的杂质。
钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧卷板的生产方法，该方法包括铁水预处
理，通过往铁水中喷吹镁粉和石灰进行预脱硫，铁水中S的含量控制在0.005％以下，顶底复
吹转炉炼钢，出钢后经LF精炼，按重量百分比配比，钢材熔炼成分为：C：0.070～0.090％，
Mn：0.80～0.95％，Si：0.12～0.30％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ti：0.040～0.050％，
Alt：0.025～0.045％，N：≤0.008％，其余量为Fe和不可避免的杂质。然后进行双流板坯连
铸：中间包温度为1543℃，板坯拉速为1.1m/min，严格做好保护浇注工作，防止钢水二次污
染，板坯厚度为210mm；然后进行热连轧轧机轧钢，由加热炉加热，必须保证均热段温度≥
1240℃，总在炉时间≥150min，粗轧6道次轧制，粗轧终轧温度1040±20℃，精轧开轧温度
1040±20℃，终轧温度为870±20℃，轧后板厚为6.9mm。经层流冷却段冷却后进行卷取工
序，卷取温度为580±20℃，最终得到符合条件的钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧
卷板。根据本实施例的工艺条件得到的钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧卷板的力
学性能指标如表1和表2所示。
表1：实施例1生产的钛微合金强化管线钢热轧卷板力学性能指标
表2：实施例1生产的钛微合金强化管线钢热轧卷板力学性能指标
实施例2
一种钛微合金强化管线钢热轧卷板及其生产方法，以钛微合金强化螺旋埋弧焊管
用管线钢热轧卷板为例，钢板牌号为L360M，规格为10mm×1500mm×Cmm，执行标准依据API
5L《管线钢管规范》第44版和客户技术要求，具体如下：
钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧卷板的生产方法，按重量百分比配比，
包括以下组成成分：C：0.070～0.090％，Mn：0.80～0.95％，Si：0.12～0.30％，S：≤
0.010％，P：≤0.020％，Ti：0.040～0.050％，Alt：0.025～0.045％，N：≤0.008％，其余量为
Fe和不可避免的杂质。
钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧卷板的生产方法，该方法包括铁水预处
理，通过往铁水中喷吹镁粉和石灰进行预脱硫，铁水中S的含量控制在0.005％以下，顶底复
吹转炉炼钢，出钢后经LF精炼，按重量百分比配比，钢材熔炼成分为：C：0.070～0.090％，
Mn：0.80～0.95％，Si：0.12～0.30％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，Ti：0.040～0.050％，
Alt：0.025～0.045％，N：≤0.008％，其余量为Fe和不可避免的杂质。然后进行双流板坯连
铸：中间包温度为1543℃，板坯拉速为1.1m/min，严格做好保护浇注工作，防止钢水二次污
染，板坯厚度为210mm；然后进行热连轧轧机轧钢，由加热炉加热，必须保证均热段温度≥
1240℃，总在炉时间≥150min，粗轧6道次轧制，粗轧终轧温度1020±20℃，精轧开轧温度
1020±20℃，终轧温度为860±20℃，轧后板厚为10mm。经层流冷却段冷却后进行卷取工序，
卷取温度为570±20℃，最终得到符合条件的钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧卷
板。根据本实施例的工艺条件得到的钛微合金强化螺旋埋弧焊管用管线钢热轧卷板的力学
性能指标如表3和表4所示。
表3：实施例2生产的钛微合金强化管线钢热轧卷板力学性能指标
表4：实施例2生产的钛微合金强化管线钢热轧卷板力学性能指标
由表1和表2、表3和表4可以看出，实施例1和实施例2生产出来的钛微合金强化管
线钢热轧卷板的屈服强度Rt0.5和抗拉强度Rm均高出执行标准要求，具有一定的富余量，断
后伸长率A50平均值远高于执行标准要求，屈强比Rt0.5/Rm明显低于执行标准要求的0.90，-
20℃夏比V型缺口冲击吸收能量和纤维断面率也优于执行标准要求。
要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普
通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的
思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。