一种 X46 管线钢及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种 X46 管线钢， 尤其是一种用于生产石油天然气输送管的 X46 管线 钢及其生产方法， 属于金属材料加工与成型技术领域。背景技术
用管道输送石油天然气具有高效、 经济、 安全、 无污染等特点， 是输送油气最有效 的工具。近几年来， 随着管道工程的飞速发展， 带动了管线用钢产量的大幅提高， 管线钢生 产得以迅速发展。 其中， X46 级别管线钢作为管道工程， 特别是支线工程的常用钢种， 生产技 术得到极大发展。目前国内生产 X46 管线钢的企业所采用的工艺方法各不相同。例如常规 半连续式热连轧工艺、 CSP 连铸连轧工艺、 其它一些文献中提到中厚板生产工艺和炉卷轧机 生产工艺。 对于使用炉卷轧机轧制 X46 管线钢， 普遍采用的方式为先在四辊 ( 或二辊 ) 粗轧 机上进行粗轧， 然后带钢进入单机架炉卷轧机进行精轧。但如何在一台双机架紧凑式炉卷 轧机上连续完成粗轧、 中轧和精轧， 从而生产出高强度、 高韧性 X46 管线钢， 则无先例可鉴。 发明内容 本发明旨在提供一种高强度、 高韧性 X46 管线钢， 以满足市场需求。
本发明的另一目的在于提供一种在一台双机架紧凑式炉卷轧机上连续完成粗轧 和精轧， 从而生产出高强度、 高韧性 X46 管线钢的方法。
本发明提供的高强度、 高韧性 X46 管线钢具有下列重量比的化学成份 ：
C： 0.070 ～ 0.010wt％， Si ： 0.10 ～ 0.30wt％、
Mn ： 1.10 ～ 1.30wt％， Nb ： 0.015~0.030wt％、
Ti ： 0.008~0.025wt％， Als ： 0.010~0.040wt％，
S： ≤ 0.008wt％， P： ≤ 0.022wt％，
其余为 Fe 及不可避免的不纯物。
本发明提供的高强度、 高韧性 X46 管线钢的制备方法经过下列步骤 ：
A、 将化学成分如下的板坯 ：
C： 0.070 ～ 0.010wt％， Si ： 0.10 ～ 0.30wt％、
Mn ： 1.10 ～ 1.30wt％， Nb ： 0.015~0.030wt％、
Ti ： 0.008~0.025wt％， Als ： 0.010~0.040wt％，
S： ≤ 0.008wt％， P： ≤ 0.022wt％，
其余为 Fe 及不可避免的不纯物 ；
送均热段温度为 1200 ～ 1240℃的加热炉中， 加热 120 ～ 220 分钟， 出炉 ；
B、 用压力为 15 ～ 20MPa 的高压水对出炉板坯正、 反面喷水除鳞 10 ～ 15 秒钟 ；
C、 将除鳞后的板坯送炉卷轧机进行轧制， 并控制开轧温度为 1080 ～ 1150℃， 进行 4~6 道次的连续粗轧， 同时开启道次间冷却水， 得粗轧钢板 ；
D、 将 C 步骤所得粗轧钢板延时 20 ～ 40 秒， 使粗轧钢板温度为 900 ～ 930℃， 进行
3 道次连续精轧， 并开启道次间冷却水， 控制终轧温度为 800 ～ 840℃， 得精轧钢板 ；
E、 将 D 步骤所得精轧钢板送卷取机进行卷取， 并控制卷取温度为 560 ～ 600℃， 同 时控制层流冷却速度 10 ～ 15℃ /s， 得钢板卷 ；
F、 将 E 步骤所得钢板卷自然空冷至室温， 即获得高强度、 高韧性 X46 管线钢。该 钢的化学成分为 ： C 0.070 ～ 0.010wt ％、 Si 0.10 ～ 0.30wt ％、 Mn 1.10 ～ 1.30wt ％、 S ≤ 0.008wt ％、 P ≤ 0.022wt ％、 Nb 0.015~0.030wt ％、 Ti 0.008~0.025wt ％、 Als 0.010~0.040wt％， 其余为 Fe 及不可避免的不纯物。
所述 A 步骤的加热炉为常规设备， 板坯在加热炉均热段的时间控制在 40 ～ 60 分 钟， 以保证板坯中析出的 Nb、 V 微合金充分重溶， 细化奥氏体晶粒并为轧后控冷析出做准 备， 以均匀板坯内部组织。
所述 D 步骤中对粗轧钢板进行延时， 是让粗轧钢板在地辊上往复游动 20 ～ 40 秒， 之后再进行精轧， 并控制精轧总变形率大于 40％， 让连续粗轧大变形后的板坯发生驰豫析 出， 得到均匀细小的奥氏体组织的粗轧坯， 有效防止混晶的发生。
所述 C 至 D 步骤的道次数、 轧制速度， 视不同规格要求而具体确定。
所述 E 步骤的层流冷却速度 20 ～ 30℃ /s， 是为了控制微合金的析出强化和固溶 强化， 同时通过控制卷取温度来达到控制珠光体的转变形貌、 大小、 数量和分布状态的目 的， 以保证产品具有足够的强度和韧性。 所述 C 步骤的粗轧、 D 步骤的精轧是在同一台现有技术中的双机架紧凑式炉卷轧 机上完成的。
所述 A 步骤的板坯是利用现有技术的炼钢方法得到的， 其中的 Nb、 V 及其它化学元 素是在炼钢过程中加入、 控制得到的。
采用本发明生产的石油天然气输送用 X46 管线钢具有以下优点 ：
1、 采用本发明生产 X46 管线钢， 充分发掘了昆钢双机架紧凑式炉卷轧机的潜力， 拓展了板带产品品种， 优化了产品结构。
2、 轧制过程中加入了延时轧制工艺， 使得加入钢中的 Nb 微合金化元素充分发挥 作用， 获得微细均匀的组织， 从而防止混晶的出现， 有效保证了 X46 管线钢的强度和韧性。
3、 利用本发明的成分与生产工艺， 通过实际生产过程中各环节的严格控制， 生产 出的 X46 管线钢具有高强度、 高韧性的特点， 综合性能良好。利用此 X46 管线钢焊接生产的 管线钢管各项性能指标符合美国 API 标准， 满足石油天然气输送用钢管的要求。
4、 该方法生产的 X46 管线钢与其他常规产品相比， 属于高技术含量、 高附加值的 产品， 经济效益显著。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例 1
A、 将化学成分如下的板坯： C 0.08wt ％、 Si 0.22wt ％、 Mn 1.15wt ％、 S 0.006wt％、 P 0.019wt％、 Nb 0.028wt％、 Ti 0.016wt％、 Als 0.028wt％， 其余为 Fe 及不可 避免的不纯物 ； 送入均热段温度为 1220℃的步进梁式加热炉中， 加热 195 分钟， 其中板坯在 均热段的加热时间为 45 分钟， 以保证钢坯中析出的 Nb、 V 微合金充分重溶， 细化奥氏体晶粒并为轧后控冷析出做准备， 均匀板坯内部组织， 出炉 ；
B、 用压力为 18MPa 的高压水对出炉板坯正、 反面进行水喷除鳞 12 秒钟 ；
C、 将 除 鳞 后 的 板 坯 送 双 机 架 紧 凑 式 炉 卷 轧 机 进 行 轧 制， 并控制开轧温度为 1110℃， 进行 5 道次的连续粗轧， 同时开启道次间冷却水， 粗轧在 1.8m/s 的轧制速度下进 行， 得粗轧板坯 ；
D、 将 C 步骤所得粗轧板坯延时 30 秒， 使粗轧板坯温度为 920℃， 以 4.0m/s 的轧制 速度在同一双机架炉卷轧机上进行 3 道次连续精轧， 使精轧总变形率达到 48％， 控制终轧 温度为 850℃， 并开启道次间冷却水， 得精轧钢板 ；
E、 将 D 步骤所得精轧钢板送卷取机进行卷取， 并控制卷取温度为 610℃， 同时控制 层流冷却速度 25℃ /s， 得钢卷 ；
F、 将 E 步骤所得钢卷打捆并标记后， 自然空冷至室温， 即获得输送石油天然气用 的 X46 管线钢， 该钢的化学成分为 ： C 0.08wt％、 Si 0.22wt％、 Mn 1.15wt％、 S 0.006wt％、 P 0.019wt％、 Nb 0.028wt％、 Ti 0.016wt％、 Als 0.028wt％， 其余为 Fe 及不可避免的不纯 物。
实施例 2
A、 将化学成分如下的板坯： C 0.07wt ％、 Si 0.15wt ％、 Mn 1.10wt ％、 S 0.005wt％、 P 0.018wt％、 Nb 0.02wt％、 Ti 0.01wt％、 Als 0.01wt％， 其余为 Fe 及不可避 免的不纯物 ； 送入均热段温度为 1200℃的步进梁式加热炉中， 加热 220 分钟， 其中板坯在均 热段的加热时间为 60 分钟， 以保证钢坯中析出的 Nb、 V 微合金充分重溶， 细化奥氏体晶粒并 为轧后控冷析出做准备， 均匀板坯内部组织， 出炉 ；
B、 用压力为 15MPa 的高压水对出炉板坯正、 反面进行水喷除鳞 15 秒钟 ；
C、 将 除 鳞 后 的 板 坯 送 双 机 架 紧 凑 式 炉 卷 轧 机 进 行 轧 制， 并控制开轧温度为 1080℃， 进行 4 道次的连续粗轧， 同时开启道次间冷却水， 粗轧在 1.0m/s 的轧制速度下进 行， 得粗轧板坯 ；
D、 将 C 步骤所得粗轧板坯延时 20 秒， 使粗轧板坯温度为 930℃， 以 3.0m/s 的轧制 速度在同一双机架炉卷轧机上进行 3 道次连续精轧， 使精轧总变形率达到 46％， 控制终轧 温度为 830℃， 并开启道次间冷却水， 得精轧钢板 ；
E、 将 D 步骤所得精轧钢板送卷取机进行卷取， 并控制卷取温度为 590℃， 同时控制 层流冷却速度 20℃ /s， 得钢卷 ；
F、 将 E 步骤所得钢卷打捆并标记后， 自然空冷至室温， 即获得输送石油天然气用 的 X46 管线钢， 该钢的化学成分为 ： C 0.07wt％、 Si 0.15wt％、 Mn 1.10wt％、 S 0.005wt％、 P 0.018wt％、 Nb 0.02wt％、 Ti 0.01wt％、 Als 0.01wt％， 其余为 Fe 及不可避免的不纯物。
实施例 3
A、 将化学成分如下的板坯 ： C 0.09wt％、 Si 0.3wt％、 Mn 1.3wt％、 S 0.0055wt％、 P 0.017wt％、 Nb 0.04wt％、 Ti 0.02wt％、 Als 0.04wt％， 其余为 Fe 及不可避免的不纯物 ； 送入均热段温度为 1240℃的步进梁式加热炉中， 加热 120 分钟， 其中板坯在均热段的加热 时间为 40 分钟， 以保证钢坯中析出的 Nb、 V 微合金充分重溶， 细化奥氏体晶粒并为轧后控冷 析出做准备， 均匀板坯内部组织， 出炉 ；
B、 用压力为 20MPa 的高压水对出炉板坯正、 反面进行水喷除鳞 10 秒钟 ；C、 将 除 鳞 后 的 板 坯 送 双 机 架 紧 凑 式 炉 卷 轧 机 进 行 轧 制， 并控制开轧温度为 1150℃， 进行 6 道次的连续粗轧， 同时开启道次间冷却水， 粗轧在 2.5m/s 的轧制速度下进 行， 得粗轧板坯 ；
D、 将 C 步骤所得粗轧板坯延时 40 秒， 使粗轧板坯温度为 900℃， 以 5.0m/s 的轧制 速度在同一双机架炉卷轧机上进行 3 道次连续精轧， 使精轧总变形率达到 44％， 控制终轧 温度为 870℃， 并开启道次间冷却水， 得精轧钢板 ；
E、 将 D 步骤所得精轧钢板送卷取机进行卷取， 并控制卷取温度为 630℃， 同时控制 层流冷却速度 30℃ /s， 得钢卷 ；
F、 将 E 步骤所得钢卷打捆并标记后， 自然空冷至室温， 即获得输送石油天然气用 的 X46 管线钢， 该钢的化学成分为 ： C 0.09wt％、 Si 0.3wt％、 Mn 1.3wt％、 S 0.0055wt％、 P 0.017wt％、 Nb 0.04wt％、 Ti 0.02wt％、 Als 0.04wt％， 其余为 Fe 及不可避免的不纯物。6