[发明专利]一种低成本X70管线钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢生产技术领域，特别是涉及了一种用于制造高压、大口径石油天然气输送管道用高强韧、低成本X70管线钢板及其生产方法。

背景技术

2008年全球爆发金融危机，钢铁行业首当其冲，钢材市场价格大幅回落，钢铁市场陷入低迷期，不景气的钢铁形势给我国钢铁业发展带来巨大冲击，所以，降低钢材生产成本对一个钢铁企业的发展显得至关重要。尤其是在生产高等级管线钢过程中，为保证优异的力学性能，合金元素添加量一般比较大，例如，在X70管线钢中一般添加Mo、Nb、Ni等合金元素，但由于Mo铁、Nb铁、Ni板的价格较高，因此造成这种管线钢生产成本的大幅上升。通过采用优化的控制轧制和控制冷却工艺，来生产一定厚度规格的X70管线钢板，可以大幅度减少合金元素添加量，降低生产成本，不仅具有巨大的经济效益，而且对于一个钢铁企业的可持续发展具有重要意义。

检索本发明专利之前公布的相关文献和专利技术，如中国专利CN1746326号授权公告“具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法”，该合金配方采用C：0.02～0.060％、Nb：0.050～0.080％、V：0.010～0.060％、Mo：0.10～0.30％，其特点是低碳、添加大量贵重合金元素，该合金配比对组织转变和性能提高有益，但价格昂贵，生产成本较高；又如中国专利CN101348881号授权公告“一种低成本高性能X70管线钢及生产方法”，该合金配方采用C：0.02～0.06％、V：0.04～0.07％、Nb：0.040～0.070％，卷取温度控制在430～520℃，该专利通过采用低碳、添加Nb和V合金，利用较低的卷取温度来提高产品的性能，合金含量较高，并且板形不容易控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术添加大量贵重合金Mo、Ni、V、Nb等导致的生产成本较高，以及终轧温度或者终冷温度过低造成的板形不容易控制等问题，提供一种低成本、高强韧、超细晶X70管线钢板的合金配比及其制备方法。

本发明提供的低成本X70管线钢板的化学配方为：C：0.061～0.095％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.45～1.85％，P：≤0.014％，S：≤0.004％，Alt：0.01～0.06％，Nb：0.02～0.039％，Ti：0.01～0.02％，N：≤0.008％，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。

本发明提供的低成本X70管线钢板的制备方法，包括转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、轧制、超快冷等工序，其特征在于，转炉冶炼工序采用低碳锰铁配锰，低碳锰铁加入量18.9～24.2kg/t；连铸工序连铸坯拉速为0.90～0.95m/min，连铸坯厚度为250mm；连铸坯加热温度为1175～1220℃，精轧阶段终轧温度为830～850℃，终冷温度为530～570℃，冷却速度为31～40℃/s。

本发明采用该化学配比和制备方法的依据是：C是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，通过适当提高碳含量，控制在0.061～0.095％范围内，替代部分贵重合金元素提高强度性能，同时较高的碳含量，可以实现在转炉冶炼过程中用低碳锰铁配锰，代替用微碳锰铁配锰，而不用过分担心增碳问题，由于低碳锰铁和微碳锰铁含锰量相同，但低碳锰铁的售价比微碳锰铁要低很多，所以该碳含量范围可降低锰铁合金的使用成本。Mn能够通过固溶强化、相变强化来有效的提高钢材的强韧性，所以锰的含量控制在1.45～1.85％，可有效弥补因合金含量降低而引起的强度损失。Nb的主要作用是细化晶粒，通过热轧过程Nb的析出物阻碍形变奥氏体的回复、再结晶，以及钉扎形变位错，为相变形核提位置，细化相变组织，提高钢的强韧性能。在较低含量的合金配比情况下，利用先进的加速冷速装置超快冷UFC，通过加大冷却速度充分细化相变组织，得到均匀细化的针状铁素体组织，进而提高其综合力学性能。

本发明的低成本X70管线钢板及其制备方法具有如下优点：

1)本发明提供了优化的X70管线钢板化学成分配方，通过控制连铸、轧制和超快冷等工序细化晶粒，来替代合金元素发挥的作用，降低合金成本。

2)本发明提供了优化的X70管线钢板制备方法，精轧终轧温度和超快冷终冷温度的区间较高，大大降低了轧机轧制负荷和矫直机的矫直负荷，提高了轧机和矫直机的工作效率，降低了生产难度和生产成本。