厚规格含钒管线钢及其生产方法

摘要

本发明涉及厚规格含钒管线钢及其生产方法，属于管线钢技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种低成本的、焊接热影响区性能优良的厚规格含钒管线钢的生产方法。该方法按通常铁水脱硫、转炉冶炼、将钢水成分控制在一定范围内，经连铸成板坯再进行轧制，通过严格控制轧制参数以及钢水的化学成分，得到厚度为12.5～22.0mm的厚规格含钒管线钢。本发明取消了昂贵的Nb合金元素，采用V微合金化方式进行生产，通过析出强化达到提高强度的目的，生产的管线钢屈强比低，焊接过程中由于V的二次析出，焊接热影响区性能优良，具有低成本、轧制工艺控制简单和适应性强等特点。

权利要求

1.厚规格含钒管线钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：板坯在1210～1240℃均热后，采用3～7道次进行粗轧；再经4～7机架进行精轧，终轧温度为830～870℃，10～30℃/s的冷却速度冷却至700～760℃，空冷1～5s后再以30～60℃/s的冷却速度冷却至660～680℃再以5～15℃/s冷却至580～620℃的温度范围内卷取，即得厚规格含钒管线钢，其中，所述管线钢的化学成分由以下质量百分比的组分组成：C：0.07～0.12％，Si：≤0.35％，Mn：

0.90～1.30％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，V：0.05～0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

2.根据权利要求1所述的厚规格含钒管线钢的生产方法，其特征在于：板坯的厚度为

200mm～230mm，粗轧后的中间坯厚度为40～60mm，厚规格含钒管线钢成品的厚度为12.5～

22.0mm。

3.根据权利要求1或2所述的厚规格含钒管线钢的生产方法，其特征在于，其化学成分由以下质量百分比的组分组成：C：0.07～0.11％，Si：0.05～0.26％，Mn：0.97～1.22％，P：

0.009～0.011％，S：0.004～0.007％，V：0.06～0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

4.权利要求1～3任一项所述的厚规格含钒管线钢的生产方法生产的厚规格含钒管线钢。

5.根据权利要求4所述的厚规格含钒管线钢，其特征在于：成品组织为铁素体+珠光体，力学性能为：屈服强度Rel≥360MPa，抗拉强度Rm≥460MPa，延伸率A≥20.0％，-20℃的冲击功≥60J。

说明书

厚规格含钒管线钢及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及厚规格含钒管线钢及其生产方法，属于管线钢技术领域。

背景技术

[0002] 管线用钢主要用于原油、成品油、天然气及水煤浆等流体物质的输送。国际平均能源消费结构中，天然气占总能源消费量的23％，而我国目前天然气消费只占总能源的2.1％；在铁路、公路、航空、水运和管道5种运输方式中，管道运输是一种经济、安全不间断的运输方式。美国采用管道输送物流占总运输量的16％左右，而我国仅占3～4％，国际上通过管道运输的物质占运输总量的20％，而我国不到2％。目前，全球油气管道总长已超过260万公里，仅俄罗斯就有21万公里，而我国干线管线只有约8.2万公里。

[0003] 石油、天然气输送管线分为长输管线和油田内部的集输管线两部分。长输管线为了提高输送效率，主干线输送压力较高，要求选用较高强度级别的钢种，如X70、X80级别；集输管线、支线和一些输量较小的管线输送压力较低，一般选用强度较低的钢种，如X42、X46、X52级别。

[0004] 目前，国内L360/X52级管线钢一般采用Nb、Ti微合金化方式生产。如专利CN101928884A公开了一种X52管线钢的生产方法，该管线钢中化学成分为：C：0.07～0.09％、Si：0.15～0.30％，Mn：1.10～1.30％，Nb：0.020～.040％，Ti：0.010～0.020％，Als：0.010～0.040％。沙钢集团生产的X52化学成分为：C：0.08～0.10％、Si：0.22～
0.33％，Mn：1.21～1.33％，Nb：0.037～0.055％，Ti：0.014～0.018％。酒钢生产的L360化学成分为：C：0.08～0.12％、Si：0.10～0.25％，Mn：1.10～1.30％，Nb：0.03～0.05％。

[0005] 可见，国内生产的L360/X52级管线钢基本添加了微合金元素Nb。Nb最重要的作用是阻止形变奥氏体的再结晶，获得极度拉长的形变储能很高的扁平状奥氏体晶粒，同时还可阻止铁素体晶粒长大，得到更为细小的铁素体晶粒。然而，合金元素Nb价格昂贵，增加了企业的生产成本。随着企业对节能降耗要求的提高，正在寻求管线钢中不添加Nb，却可获得同等性能的X52管线钢。

[0006] 本发明的发明人长期致力于管线钢的研究，其专利CN103572025A公开了一种低成本X52管线钢的生产方法，所述X52管线钢的化学成分重量百分比为：C：0.08～0.12wt％，Si：≤0.35wt％，Mn：1.10～1.40wt％，P：≤0.025wt％，S：≤0.025wt％，Ti：0.010～0.020wt％，其余为Fe和不可避免杂质。采用该成分的钢，配合相应的轧制工序，能够降低管线钢的成本，但是，该管线钢在焊接时，受焊接过程的影响，焊接热影响区的性能不佳，有待进一步的提高。

[0007] 焊接热影响区是在焊接热循环的作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域。与焊缝不同，焊缝可以通过焊条的化学成分的调整，再配合适当的焊接工艺来保证性能的要求，而热影响区化学成分与母材相同，是在热循环作用下才产生的组织分布不均匀性问题。

[0008] 专利CN105063494A公开了一种厚规格X60管线钢的生产方法，包括如下步骤：板坯加热到1185～1220℃均热后进行粗轧；再进行精轧，精轧入口温度为960～1000℃，终轧温度为,830～870℃，15～40℃/s的冷却速度冷却至比卷取温度高10～30℃，空冷4～6s后再以5～15℃/s的冷却速度冷却至560～630℃的温度范围内卷取即得。该方法适用于特定成分的X60级别的管线钢的生产，对于其他化学成分和等级的钢，特别是X52管线钢，采用该方法生产的话，其力学性能较差。

发明内容

[0009] 本发明解决的技术问题是提供一种低成本的、焊接热影响区性能优良的厚规格含钒管线钢的生产方法。

[0010] 本发明厚规格含钒管线钢的生产方法，包括如下步骤：板坯在1210～1240℃均热后，采用3～7道次进行粗轧；再经4～7机架进行精轧，终轧温度为830～870℃，10～30℃/s的冷却速度冷却至700～760℃，空冷1～5s后再以30～60℃/s的冷却速度冷却至660～680℃再以5～15℃/s冷却至580～620℃的温度范围内卷取，即得厚规格含钒管线钢其中，所述管线钢的化学成分由以下质量百分比的组分组成：C：0.07～0.12％，Si：≤0.35％，Mn：0.90～1.30％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，V：0.05～0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

[0011] 优选的，板坯的厚度为200mm～230mm，粗轧后的中间坯厚度为40～60mm，厚规格含钒管线钢成品的厚度为12.5～22.0mm。

[0012] 本发明厚规格含钒管线钢，优选其化学成分由以下质量百分比的组分组成：C：0.07～0.11％，Si：0.05～0.26％，Mn：0.97～1.22％，P：0.009～0.011％，S：0.004～
0.007％，V：0.06～0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

[0013] 本发明还提供本发明方法制备得到的厚规格含钒管线钢。

[0014] 本发明厚规格含钒管线钢，其成品组织为铁素体+珠光体，力学性能为：屈服强度Rel≥360MPa，抗拉强度Rm≥460MPa，延伸率A≥20.0％，-20℃的冲击功≥60J，符合L360/X52级管线钢的规定。

[0015] 与现有技术相比，本发明取消了昂贵的Nb合金元素，采用V微合金化方式进行生产，通过析出强化达到提高强度的目的，生产的管线钢屈强比低，焊接过程中由于V的二次析出，焊接热影响区性能优良，具有低成本、轧制工艺控制简单和适应性强等特点。

具体实施方式

[0016] 本发明厚规格含钒管线钢的生产方法，包括如下步骤：板坯在1210～1240℃均热后，采用3～7道次进行粗轧；再经4～7机架进行精轧，终轧温度为830～870℃，10～30℃/s的冷却速度冷却至700～760℃，空冷1～5s后再以30～60℃/s的冷却速度冷却至660～680℃再以5～15℃/s冷却至580～620℃的温度范围内卷取，即得厚规格含钒管线钢其中，所述管线钢的化学成分由以下质量百分比的组分组成：C：0.07～0.12％，Si：≤0.35％，Mn：0.90～1.30％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，V：0.05～0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

[0017] 本发明可以按通常铁水脱硫、转炉冶炼、将钢水成分控制在上述范围内，经连铸成板坯再轧制制得。

[0018] 其中，C是增加钢的强度的有效元素，但是它对钢的韧性、塑性和焊接性有负面影响。因此在本发明中C的质量百分比为0.07～0.12％，以保证在增加钢的强度的同时，不降低其韧性、塑性及焊接性。

[0019] Mn可提高钢强度和耐磨性，还能细化珠光体组织，提高其塑性。但是锰含量过高会导致明显的偏析和组织恶化，影响韧性性能。因此本发明中Mn的质量百分比为0.9～1.30％。

[0020] V的细化晶粒作用强，可提高钢的强度和韧性，减小过热敏感性，提高热稳定性，且在焊接过程中由于V的二次析出，可改善焊接热影响区的性能。为了保证本发明管线钢的焊接影响区的性能，本发明中V的质量百分比为0.05～0.10％。

[0021] 进一步的，优选板坯的厚度为200mm～230mm，粗轧后的中间坯厚度为40～60mm，厚规格含钒管线钢成品的厚度为12.5～22.0mm。

[0022] 本发明厚规格含钒管线钢，优选其化学成分由以下质量百分比的组分组成：C：0.07～0.11％，Si：0.05～0.26％，Mn：0.97～1.22％，P：0.009～0.011％，S：0.004～
0.007％，V：0.06～0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

[0023] 本发明还提供本发明方法制备得到的厚规格含钒管线钢。

[0024] 本发明厚规格含钒管线钢，其成品组织为铁素体+珠光体，力学性能为：Rel≥360MPa，Rm≥460MPa，A≥20.0％，-20℃的冲击功≥60J，符合L360/X52级管线钢的规定。

[0025] 下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

[0026] 实施例1

[0027] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C：0.11％，Si：0.17％，Mn：1.22％，P：0.015％，S：0.004％，V：0.08％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其浇铸成230mm厚的连铸板坯；加热至1240℃进行粗轧，粗轧后中间板坯厚度在58mm，成品厚度为20.0mm；终轧温度为870℃；精轧后以17℃/s的冷速冷却到750℃，空冷2s后，再以30℃/s的冷速冷却至680℃再以5℃/s的冷速冷却到600℃卷取；获得管线钢成品。

[0028] 经检测，管线钢成品的性能见表2。

[0029] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。

[0030] 实施例2

[0031] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C：0.07％，Si：0.26％，Mn：1.08％，P：0.009％，S：0.007％，V：0.06％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其浇铸成200mm厚的连铸板坯；加热至1210℃进行粗轧，粗轧后中间板坯厚度在48mm，成品厚度为13.8mm；终轧温度为850℃；精轧后以25℃/s的冷速冷却到720℃，空冷1s后，再以50℃/s的冷速冷却至660℃再以15℃/s的冷速冷却到580℃卷取；获得管线钢成品。

[0032] 经检测，管线钢成品的性能见表2。

[0033] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。

[0034] 实施例3

[0035] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C：0.09％，Si：0.05％，Mn：0.97％，P：0.011％，S：0.006％，V：0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其浇铸成230mm厚的连铸板坯；加热至1220℃进行粗轧，粗轧后中间板坯厚度在53mm，成品厚度为17.0mm；终轧温度为830℃；精轧后以21℃/s的冷速冷却到700℃，空冷4s后，再以40℃/s的冷速冷却至660℃再以8℃/s的冷速冷却到620℃卷取；获得管线钢成品。

[0036] 经检测，管线钢成品的性能见表2。

[0037] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。

[0038] 对比例1

[0039] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C：0.09％，Si：0.05％，Mn：0.97％，P：0.011％，S：0.006％，V：0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其浇铸成230mm厚的连铸板坯；加热至1220℃进行粗轧，粗轧后中间板坯厚度在53mm，成品厚度为17.0mm；终轧温度为830℃；精轧后以21℃/s的冷速冷却到660℃，空冷6s后，再以15℃/s的冷速冷却到630℃卷取；获得管线钢成品。

[0040] 经检测，管线钢成品的性能见表2。

[0041] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。

[0042] 对比例2

[0043] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C：0.09％，Si：0.05％，Mn：0.97％，P：0.011％，S：0.006％，Ti：0.015％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其浇铸成230mm厚的连铸板坯；加热至1220℃进行粗轧，粗轧后中间板坯厚度在53mm，成品厚度为17.0mm；终轧温度为800℃；精轧后以21℃/s的冷速冷却到700℃，空冷6s后，再以15℃/s的冷速冷却到630℃卷取；获得管线钢成品。

[0044] 经检测，管线钢成品的性能见表2。

[0045] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。

[0046] 表1管线钢化学成分

[0047]

[0048] 表2管线钢的性能

[0049]

[0050] 表3焊接热影响区的性能

[0051]

[0052] 通过上述实施例以及对比例可知，采用CN105063494A公开的方法，并不能制备得到本发明的L360/X52的管线钢，而与现有的采用添加Ti微合金化的方法相比，本发明方法采用V微合金化方式进行生产，焊接过程中由于V的二次析出，通过析出强化达到提高强度的目的，其焊接热影响区性能良好。此外，本发明取消了昂贵的Nb合金元素，具有低成本、轧制工艺控制简单和适应性强等特点。