[发明专利]一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法

说明书

本发明公开了一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法，其化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.05%，Si≤0.15%，Mn：1.20～1.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Als：0.015～0.045%，Nb：0.015～0.035%，Pcm：0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质。所述方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、轧制、冷却工序。本发明采取LF‑RH的短流程双联精炼工艺，低成本短流程的设计给企业带来了巨大的经济效益，同时标志着国内企业具备了批量生产大壁厚高低温韧性要求双抗管线钢的能力，开创双抗管线钢的国际品牌效应，社会效益显著。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带及其生产方法。

背景技术

制造石油、天然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线钢，近年来发展迅速。而随着石油和天然气工业的发展，一些富含H₂S/CO₂腐蚀介质的天然气资源被开采出来，腐蚀环境中产生的Ｈ原子向管线钢中的缺陷位置不断渗透、积聚，即使在较低输气压力下也会导致钢的腐蚀开裂，造成经济损失和环境污染，具有极大的危害性。因此，富含H₂S/CO₂腐蚀介质的油气输送应把抗氢致开裂（HIC）和硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）性能放在首位。近几年，天然气的需求量日渐增加，因而需要开发遥远地带或自然环境严酷（例如西伯利亚冬季严寒的环境）的地区的天然气资源，这时对于远距离输送天然气的管线钢，除要求用于提高输送效率的厚壁之外，还要求能耐受在寒冷地带中使用的低温韧性，特别是天然气管线钢，由于内压高，裂纹的传播速度比破裂后的减压波的速度更快，因此需要具有优异的防脆性破坏的能力，大壁厚兼顾高韧性，给钢厂提出了新的难题。

随着钢铁冶炼原材料价格的飞涨、能源物质的短缺以及冶炼技术的不断创新，钢铁企业的竞争日趋激烈。在这种形势下，低成本生产的优势就显得尤为重要。高韧性双抗管线钢生产主要难点在低碳的情况下要求硫、磷和杂质含量同时低，在轧制过程中要保证原始奥氏体晶粒尽可能扁平细小、最终产品组织细小弥散。现阶段国际通用的生产工艺流程为：转炉-RH-LF-RH，两次RH处理分别进行脱碳和脱气，并通过添加Ni、Cu等高成本合金元素来提高管线钢的双抗性能，使得双抗管线钢工序复杂及成本消耗极大，不符合竞争激烈的市场环境。

另一方面，各钢铁企业在双抗管线钢钢带的生产过程中，轧制过程通常采用TMCP方法生产，对出炉温度、粗轧和精轧开轧温度、终轧温度、卷取温度的设定均有比较成熟的工艺设定，粗轧和精轧的压下量和压下分配研究较少，20mm以下产品一般可满足-10℃落锤撕裂试验（DWTT）合格，但当试验温度提高到-20℃、-25℃甚至更低时，其DWTT断口就会出现大面积脆性断裂区，出现低温韧性不合的情况，产品无法应用在高寒、偏远等特殊气候和环境条件下，无法满足工程项目的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带；本发明还提供了一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产方法；本发明通过成分优化设计、工艺路线精简及工序参数调整，提供了一种短流程无Cu、Ni双抗管线钢的生产，实现双抗管线钢成本的最优控制；通过控制轧制和冷却工艺，使得管线钢中得到组织细小的铁素体+珠光体型组织，使钢带具有大壁厚的同时具有良好的低温韧性，达到低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带的生产。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种低成本、高韧性大壁厚双抗管线钢钢带，所述钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.05%，Si≤0.15%，Mn：1.20～1.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Als：0.015～0.045%，Nb：0.015～0.035%，Pcm：0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质；Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。