[發明專利]一種高強度經濟型X70管線鋼熱軋平板及其生產方法

有效

• 申請號: 200910011961.1
• 申請日: 2009-06-08
• 公開（公告）號: CN101906575A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 任毅;張祿林;劉文月;王爽;張帥;黃松;陳軍平;徐向陽;隋軼;李云
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/58;C22C38/50;C22C38/38;C22C38/28;C21D8/02;B21B37/74
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技術領域

本發明屬于低碳微合金鋼技術領域，尤其涉及用于制造高壓、大口徑石油天然氣輸送管道用的高強度經濟型X70管線鋼熱軋平板及其生產方法。

背景技術

管線運輸是長距離輸送石油、天然氣最經濟、最方便、最主要的運輸方式。為了降低長距離輸送石油和天然氣管線的建設投資和運營成本，提高輸送效率，長距離油氣輸送管道向大管徑、高壓力方向發展；另外，石油、天然氣輸送管道通常位于環境比較惡劣的地區，介質復雜，這就要求管線鋼具有高強度、高韌性、耐腐蝕等一系列優良的綜合性能。X70是本世紀輸氣主管線的主導鋼材，具有優異的抗延性斷裂性能。X70這些性能的提高主要取決于鋼中碳、磷、硫等雜質的含量、鋼中合金元素的含量以及冶煉、軋制等生產過程工藝參數的控制。目前，國內外生產X70管線鋼的典型化學成分通常采用C-Mn-Mo-Nb系列，Mo的主要作用是擴大γ相區，推遲γ-α的轉變溫度，促進針狀鐵素體的形成；V的作用是析出強化。但鉬、釩屬于貴重金屬，其價格昂貴，所以采用該種合金化法生產的管線鋼成本高，而且耗費大量的貴重金屬資源。

授權號為CN1746326，名稱為“具有高止裂韌性的針狀鐵素體型X70管線鋼及其制造方法”的中國專利和公開號為JP57-126959A，名稱為“高強度高韌性具有優良止裂性能的管線鋼”的日本專利，雖然其產品都能達到較高強度，但是，它們都添加了貴重金屬Mo或V，所以生產成本高。

公開號為JP11-080833，名稱為“具有優良抗HIC性能的高強度管線管用鋼板產品”的日本專利，適用于生產X60--X80管線鋼，其產品不僅具有較高的強度，而且還具有優良的抗HIC性能，但是該技術對P，S等雜質元素含量要求嚴格，所以對煉鋼要求也就嚴格，增加了煉鋼成本。其次，在碳當量Ceq上要求必須大于等于0.32，為滿足這樣的碳當量，只能增加Mn等合金元素的含量，這樣又增加了制造成本，而且碳當量的增加必然導致其焊接性能的下降。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術添加貴重金屬Mo、V或對雜質元素含量要求嚴格等原因而導致生產成本高的問題，提供一種制造成本低、綜合性能良好的經濟型X70管線鋼平板及其生產方法。

本發明是這樣實現的，該高強度經濟型X70管線鋼熱軋平板的化學成分重量百分比為：C?0.02％～0.08％，Si?0.10％～0.35％，Mn?1.40％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb?0.04％～0.07％，Ti?0.008％～0.030％，Als?0.02％～0.045％，余量為鐵和不可避免的雜質。

本發明高強度經濟型X70管線鋼熱軋平板按重量百分比計還可含有Ni、Cr、Cu中的一種或一種以上元素，其中Ni≤0.20％，Cr≤0.20％，Cu≤0.20％。

本發明鋼種化學成分中各主要元素的作用如下：

碳：隨著碳含量增加，鋼的強度增加而韌性、焊接性能降低。但由于控軋控冷工藝和微合金化技術的日趨成熟，同時為改善焊接熱影響區(HAZ)的性能，鋼中的碳含量逐漸降低，X70鋼級管線鋼的碳含量應在0.02％～0.08％為宜。

錳：有固溶強化作用，是管線鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且最經濟的強化元素。還可降低γ-α相變溫度，進而細化鐵素體晶粒。Mn還可提高韌性、降低韌脆轉變溫度。由于Mn抑制珠光體的形成，同時促進針狀鐵素體形成，因而要獲得X70鋼級，Mn含量應在1.40％～1.70％可以有效控制針狀鐵素體量。

鈮：可延遲奧氏體再結晶、降低相變溫度，通過固溶強化、相變強化、析出強化等機制來獲得要求的性能。0.04％～0.07％Nb鋼，配合合理的軋制工藝，可以獲得均勻的以針狀鐵素體組織為主的復合相和良好韌性。

鈦：添加微量Ti后，脆化溫度區消失。這是因為在奧氏體高溫區，TiN比Nb(N，C)更易生成，所以N被TiN固定在奧氏體高溫區，Nb析出物從Nb(N，C)變成了在奧氏體低溫區和γ+α雙相區難以析出的NbC。

硫、磷：是鋼中不可避免的雜質元素，及Ca處理對硫化物進行夾雜物形態控制，希望越低越好。通過低硫(小于50ppm)可使管線鋼具有高的沖擊韌性。

銅、鎳：可通過固溶強化作用提高鋼的強度，同時Cu還可改善鋼的耐蝕性，Ni的加入主要是改善Cu在鋼中易引起的熱脆性，且對韌性和強度有益，但銅、鎳的加入都會造成成本的大大上升，有效合理地利用尤為重要。

鉻：能夠有效提高淬透性，抑制多邊形鐵素體和珠光體的產生，促進在中溫和低溫區內形成晶內有大量位錯分布的針狀鐵素體。