[发明专利]能提高高钢级厚规格管线钢断裂韧性的热轧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及热轧工艺，具体涉及高钢级厚规格管线钢的热轧工艺，特别是X70以上高钢级、15mm以上厚规格管线钢的热乳工艺。

背景技术

石油天然气是国民经济的重要战略物资，能源的增长加上结构优化调整，带动了石油天然气工业的全面发展。二次大战后，油气输送管线发展迅猛，输送压力不断提高，国外新建天然气管道的设计工作压力都在lOMPa以上。X70、X80钢级已经成为管线钢管发展的总趋势。

DWTT(DropWeightTearTest落锤撕裂试验）性能是输气管线钢质量要求的一个重要和必备指标。DWTT釆用全厚度试样，较常规冲击试验更能真实、准确反映材料的断裂韧性，其试验温度一般根据管线的工作环境最低温度来定。即钢材必须保证在最低环境温度下服役时，能有效防止裂纹的起始和阻止裂纹的进一步扩展。

通常钢的强度和韧性是一对矛盾体。高钢级管线钢在提高强度的同时，往往造成断裂韧性的恶化。DWTT性能对钢材的厚度又极其敏感。一般高钢级管线钢，当厚度超过15mm时，DWTT性能极不稳定，并呈显著恶化趋势。

因此，如何控制高钢级厚规格管线钢的DWTT性能，改善其断裂韧性，保障管线的安全运行，是钢材批量生产过程中亟待解决的关键问题。

X70/X80钢级管线钢，当厚度超过15mm时，DWTT性能极不稳定，并呈显著恶化趋势，造成批量生产过程中产品合格率低，严重影响产品的质量和效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对高钢级厚规格管线钢批量生产过程中DWTT性能不理想、稳定性差等问题，本发明提供一种能提高高钢级厚规格管线钢断裂韧性的热轧工艺，以有效控制DWTT性能，改善断裂韧性，解决15mm以上X70和X80钢DWTT性能的控制难题。

本发明为解决上述提出的问题所釆用解决方案为_：

能提高高钢级厚规格管线钢断裂韧性的热轧工艺，它依次包括板坯再加热段工艺、热轧段工艺、板材卷取段工艺和冷却段工艺，各工艺的具体工艺参数为：

板坯再加热段工艺：板坯加热温度=T_+30?80°C，其中T目溶为钢中铌的碳氮化物完全固溶温度；在炉时间与坯厚的关系为：总在炉时间=l/2Xt+30?50min，其中t为板坯厚度mm；板坯经再加热后上、下表面的温度差彡30°C；

热轧段工艺：粗轧单道次压下率>15%；精轧累计压下率>70%；终轧温度=Ar3+0?60°C，其中Ar3为相变点温度。

上述方案中，板材卷取段工艺、冷却段工艺的具体工艺参数为_：

板材卷取段工艺：卷取温度：400?570°C；

冷却段工艺：冷却速率：15?20°C/s。

影响管线钢的DWTT性能除了合金元素的作用外，热轧工艺对其起着至关重要的作用。X70、X80高钢级管线钢须避免得到珠光体组织，尽量得到细化的针状铁素体组织，才能有效控制DWTT性能。而厚规格管线钢通常受冷却速率限制，板厚中心的组织容易出现珠光体，使DWTT性能显著下降。

因此，本发明轧制工艺控制首先需要准确控制板坯再加热段工艺的再加热过程。防止再加热温度过高，以免造成奥氏体的晶粒粗化，由于形变晶粒细化效果与初始晶粒尺寸有密切关系，因此粗大的奥氏体晶粒将削弱形变晶粒细化效果；加热温度也不宜过低，否则合金元素来不及充分固溶。加热温度应准确控制在碳氮化铌固溶温度上30?70°C。碳氮化铌的固溶温度根据钢中碳和铌的含量不同而变化。T固溶可参考欧文公式进行计算：

T固溶=lg[(%M)(%C+x%N)]=2.26(1)

在炉时间的控制是为了保证钢坯上、下表面与心部的温度均匀。

热轧段工艺中，粗轧阶段单道次的压下率》15%可以使奥氏体晶粒充分破碎。精轧阶段通过在奥氏体未再结晶区轧制，获得具有较高位错密度的形变奥氏体，终轧温度控制在Ar3以上是为了保证精轧阶段不进入两相区轧制，形变奥氏体组织经轧后快速冷却转变成针状铁素体，这些针状铁素体中同时含有粒状贝氏体等第二相组织。这种组织由于转变温度低，全流程充分细化，且组织均匀度好，因此具有良好的DWTT性能，可以保证高压输气管线钢良好的断裂韧性。

具体实施方式

本发明热轧工艺实施例1_:

钢板坯中的碳含量为0.05%，铌含量为0.06%，氮含量为0.0040%及其它合金元素，生产出的产品要求厚度为15.9mm的X70热轧钢带。