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1、(10)申请公布号 CN 103981460 A (43)申请公布日 2014.08.13 CN 103981460 A (21)申请号 201410239039.9 (22)申请日 2014.05.30 C22C 38/58(2006.01) C22C 38/50(2006.01) C22C 38/14(2006.01) C22C 33/04(2006.01) C21D 8/02(2006.01) (71)申请人 秦皇岛首秦金属材料有限公司 地址 066326 河北省秦皇岛市抚宁县杜庄乡 申请人 首钢总公司 (72)发明人 谌铁强 张国栋 王东柱 万潇 白学军 周德光 刘海龙 刘印良 闫智平。
2、 赵久梁 李少坡 查春和 周希楠 白松莲 (74)专利代理机构 北京华谊知识产权代理有限 公司 11207 代理人 刘月娥 (54) 发明名称 高韧性 X80 弯管用热轧平板钢及其生产方法 (57) 摘要 一种高韧性 X80 弯管用热轧平板钢及其生 产方法， 属于低碳微合金钢技术领域。钢板的 成分按重量百分比计为 ： C ： 0.060-0.085， Si ： 0.10-0.35 ， Mn ： 1.40-1.80 ， P 0.015 ， S ： 0.003， Nb ： 0.04-0.07， V ： 0.06， Ti ： 0.010-0.020， Ni ： 0.15-0.50， Cr ： 0.2。
3、0， Mo ： 0.50， Al ： 0.010-0.040， Ceq 0.50， Pcm 0.23， 余量为 Fe 及不可 避免的杂质。生产工艺包括 ： 高炉铁水铁水预 脱硫转炉冶炼 LF+RH 精炼板坯连铸板坯 加热4300轧机轧制ACC快速冷却堆冷取 样、 检验入库、 发运。 优点在于， 通过上述工序所 生产的高韧性 X80 热煨弯管钢， 钢板力学性能指 标稳定， 塑性、 韧性匹配较好， 经高温煨制弯曲成 型及热处理后依然保持优异的强韧性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页。
4、 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103981460 A CN 103981460 A 1/1 页 2 1. 一种高韧性 X80 弯管用热轧平板钢， 其特征在于， 钢的成分按重量百分比计为 ： C ： 0.060-0.085， Si ： 0.10-0.35， Mn ： 1.40-1.80， P 0.015， S ： 0.003， Nb ： 0.04-0.07， V ： 0.06， Ti ： 0.010-0.020， Ni ： 0.15-0.50， Cr ： 0.20， Mo ： 0.50， Al ： 0.010-0.040 , 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 2. 根据权利要。
5、求 1 所述的 X80 弯管用热轧平板钢， 还要求控制碳当量 CEIIW： 0.43-0.50， CEPcm： 0.18-0.23， 其中 CEIIW C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15， CEPcm C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。 3. 一种权利要求 1 所述或 2 所述 X80 弯管用热轧平板钢的生产方法， 工艺包括 ： 高炉 铁水铁水预脱硫转炉冶炼LF+RH精炼板坯连铸板坯加热4300轧机轧制ACC 快速冷却堆冷取样、 检验入库、 发运 ； 其特征在于， 在板坯浇铸 + 控制轧制控制冷却 工艺过程中控制参数为 。
6、： (1) 将按钢板的化学成分冶炼钢水浇注成 300、 400mm 厚连铸坯 ； (2) 通过步进梁式加热炉将钢坯加热至设定温度 1170 1210， 加热时间 280-450min， 保证钢坯充分奥氏体化 ； (3)钢坯出炉后进入4300mm轧机轧制， 轧制时采用再结晶区+未再结晶区两阶段轧制， 控温厚度为成品厚度的 3-4 倍， 粗轧阶段与精轧阶段参数如下 ： 粗 轧 阶 段 ：开 轧 温 度 ： 1000-1100 ，轧 制 速 度 ： 1.0-4.0m/s，轧 制 力 矩 ： 2800-3200kNm ； 精轧阶段 ： 开轧温度 ： 800-850， 终轧温度 ： 770-830， 轧。
7、制速度 ： 2.0-4.0m/s ； (4) 轧后钢板进入 ACC 层流冷却， 开始冷却温度控制在 770-810， 终冷温度控制在 400-550， 冷却速率控制在 20-35 /s ； (5) 钢板冷却后堆垛缓冷， 堆冷时间 12-24 小时。 权 利 要 求 书 CN 103981460 A 2 1/4 页 3 高韧性 X80 弯管用热轧平板钢及其生产方法 技术领域 0001 本发明属于低碳微合金钢技术领域， 特别是涉及一种高韧性 X80 弯管用热轧平板 钢及其生产方法， 适用于热煨弯管油气输送管道。 背景技术 0002 随着管道建设向长输送、 大口径、 高强度方向发展， 为满足线路走向。
8、的设计要求， 管道通常需要转弯来改变方向。管道转向采用的弹性敷设、 弯头或冷弯管由于在使用和制 作工艺上受到一定的客观条件限制， 应用数量逐渐减少， 而热煨弯管凭着质量优良、 生产效 率高、 可调性和适用性强等特点， 能较好地适应各类油气管道的发展， 具有良好的市场前 景。 0003 热煨弯管是管道的重要组成部分， 是管道中承载较为苛刻的结构件之一。热煨弯 管是在工厂用热煨弯管机经高温煨制成型， 热煨弯管制造过程为采用中频感应加热将钢管 加热到 Ac3以上， 使钢管达到塑性状态并使金相组织完全奥氏体化。在固定转臂和后推力 作用下， 使加热区绕固定中心旋转从而弯制出所需曲率半径的弯管。为了保证煨。
9、制后材料 的力学性能， 还需要边加热边喷水冷却， 煨制后还需高温回火， 从材料热处理的角度讲热煨 过程也是调质处理的过程。影响弯管质量性能的因素很多， 特别是用控轧控冷钢板制造热 煨弯管， 主要表现在母管性能和热煨弯管工艺。 母管化学成分设计、 性能直接决定后续弯管 的质量。制定合适的热煨工艺参数， 保证再加热对母管原有性能影响不明显。 0004 随着我国石油天然气管道建设的长足进步， 对高等级热煨弯管要求不断提升， 如 西气东输三线使用的 X80 热煨弯管口径大、 壁厚较厚， 管道项目部对钢板内部质量及强韧 性要求异常严苛， 这也无形中促进上游钢铁企业的技术创新。 根据相关资料显示， 目前能。
10、生 产的 X80 热煨弯管钢不仅生产成本高， 韧性不足， 而且一般以薄规格为主， 大壁厚、 大口径 钢管仅处于试制阶段， 无法形成商业化生产。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种高韧性 X80 弯管用热轧平板钢及其生产方法， 通过合理 的成分设计及轧制工艺， 使用 300、 400mm 连铸坯生产 X80 弯管用热轧平板， 产品厚度覆盖 15 33mm， 管径最大至 1219mm， 不仅产品综合性能足要求， 具有优良的低温韧性， 而且经高 温煨制弯曲成型及热处理后依然保持优异的强韧性。本发明生产的钢板应用于中亚、 西气 东输三线等工程中， 满足了国家重大油气管道需求。 0006 本发明。
11、的钢板的成分 ( 按重量百分比计 ) 为 ： 0007 C ： 0.060-0.085 ， Si ： 0.10-0.35 ， Mn ： 1.40-1.80 ， P 0.015 ， S ： 0.003， Nb ： 0.04-0.07， V ： 0.06， Ti ： 0.010-0.020， Ni ： 0.15-0.50， Cr ： 0.20， Mo ： 0.50， Al ： 0.010-0.040， 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 0008 本发明所述的高韧性 X80 弯管用热轧平板碳当量 CEIIW： 0.43-0.50， CEPcm： 0.18-0.23， 其中 CEIIW C+Mn/6+。
12、(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15， CEPcm C+(Mn+Cr+Cu)/20+S 说 明 书 CN 103981460 A 3 2/4 页 4 i/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。 0009 本发明成分设计基于以下认识 ： 0010 C 是保证钢板淬透性的重要非合金元素， 也是决定碳当量的重要因素， 对钢的强 度、 韧性、 塑性及焊接性均有较大影响。碳含量过高， 影响钢板焊接性能。本发明的高韧性 X80 热煨弯管钢的碳含量宜在 0.060-0.085之间。 0011 Si 是有效的脱氧元素， 还可以起到强化作用， 但 Si 含量过高会使钢的塑性和韧性 降低， 因此设。
13、定其范围是 0.15 -0.35。 0012 Mn 是钢中重要的固溶强化元素， 可降低相变温度， 细化组织亚结构， 在强化钢板的 同时改善韧性 ； 同时， 可提高淬透性。若锰含量过高， 对焊接及韧性不利。 0013 P、 S 为有害杂质元素， 本发明采用纯净钢生产技术， 尽量减少磷、 硫元素对韧性有 不利影响。 0014 Nb、 Ti 即是固溶强化元素， 又是碳氮化物形成元素， 在钢坯加热及轧制过程中， 钉 扎奥氏体晶界并阻止奥氏体晶粒过度长大， 但其含量过高会影响韧性和焊接性。 0015 Cr 可以有效增加钢的淬透性， 改善力学性能， 但含量过高对材料焊接性有不利影 响， 可根据厚度不同适当。
14、添加。 0016 Mo 可降低相变温度， 提高钢的淬透性， 促进针状铁素体转变。为获得高密度位 错的针状铁素体且钢管热处理后仍保持良好的强韧性， 一般热煨弯管对 Mo 含量有不低于 0.15的下限要求。 0017 Ni、 Cu 起固溶强化作用， 还能改善耐蚀性， Ni 同时还能改善钢的低温韧性。 0018 N 的存在会恶化母材和焊接热影响区的韧性， 其含量不超过 0.006为宜。 0019 Al 是脱氧元素， 但 Al 含量过高会使钢中的夹杂物增加， 因此， Al 的含量控制在 0.010 -0.040为宜。 0020 本发明的钢板的生产包括 ： 高炉铁水铁水预脱硫转炉冶炼 LF+RH 精炼板。
15、 坯连铸板坯加热 4300 轧机轧制 ACC 快速冷却堆冷取样、 检验入库、 发运。 0021 在板坯浇铸 + 控制轧制控制冷却工艺过程中控制参数为 ： 0022 (1) 将按钢板的化学成分冶炼钢水浇注成 300、 400mm 厚连铸坯 ； 0023 (2) 通过步进梁式加热炉将钢坯加热至设定温度 1170 1210， 加热时间 280-450min， 保证钢坯充分奥氏体化 ； 0024 (3) 钢坯出炉后进入 4300mm 轧机轧制， 轧制时采用再结晶区 + 未再结晶区两阶段 轧制， 控温厚度为成品厚度的 3-4 倍， 粗轧阶段与精轧阶段参数如下 ： 0025 粗 轧 阶 段 ： 开 轧 温。
16、 度 ： 1000-1100 ，轧 制 速 度 ： 1.0-4.0m/s，轧 制 力 矩 ： 2800-3200kNm ； 0026 精轧阶段 ： 开轧温度 ： 800-850， 终轧温度 ： 770-830， 轧制速度 ： 2.0-4.0m/s。 0027 (4) 轧后钢板进入 ACC 层流冷却， 开始冷却温度控制在 770-810， 终冷温度控制 在 400-550， 冷却速率控制在 20-35 /s ； 0028 (5) 钢板冷却后堆垛缓冷， 堆冷时间 12-24 小时。 0029 通过上述工序所生产的高韧性 X80 热煨弯管钢， 钢板力学性能指标稳定， 塑性、 韧 性匹配较好， 经高温。
17、煨制弯曲成型及热处理后依然保持优异的强韧性。 说 明 书 CN 103981460 A 4 3/4 页 5 附图说明 0030 图 1 为高韧性 X80 弯管钢板典型金相组织。 具体实施方式 0031 根据本发明提供的成分设计及生产方法， 在100吨转炉上冶炼300、 400mm连铸坯， 在 4300mm 宽厚板轧机轧制钢板， 其化学成分见表 1， 轧制工艺参数见表 2， 热轧钢板性能情 况见表 3， 热煨后弯管性能见表 4。 0032 表 1 高韧性 X80 弯管钢板化学成分 wt 0033 0034 表 2 高韧性 X80 弯管钢板的加热、 轧制及水冷工艺参数 0035 0036 表 3 高韧性 X80 弯管钢板性能 0037 说 明 书 CN 103981460 A 5 4/4 页 6 0038 表 4 高韧性 X80 弯管热煨后性能 0039 说 明 书 CN 103981460 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103981460 A 7 。