[發明專利]一種熱處理型管線鋼及其制造方法

在審

• 申請號: 201710513901.4
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN109207838A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 張清清;鄭磊;章傳國
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/06;C21D8/02
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發明公開了一種熱處理型管線鋼，其化學元素質量百分比為：C：0.061～0.12％、Si：0.1～0.5％、Mn：1.0～1.75％、Nb：0.001～0.050％、Ti：0.005～0.02％、V：0.010～0.020％、Ca：0.001～0.006％，Al：0.02～0.045％，N≤0.010％，余量為Fe及其他不可避免的雜質。此外，本發明還公開了一種熱處理型管線鋼的制造方法，包括步驟：(1)冶煉和鑄造，制得板坯；(2)將板坯再加熱；(3)軋制；(4)軋后控制冷卻；(5)自然空冷；(6)熱處理。該熱處理型管線鋼實現了細晶強化、析出強化與低溫韌性的平衡，獲得了強度和低溫韌性的良好匹配。

技術領域

本發明涉及一種鋼種及其制造方法，尤其涉及一種管線鋼及其制造方法。

背景技術

控軋控冷技術能夠減少生產工序，降低生產成本，同時獲得兼具強度和韌性的管線鋼，而逐步取代了原有的成形后熱處理生產工序。盡管如此，由于具有良好的成分、組織性能均勻性以及穩定性，部分管線工程項目在設計時要求使用熱處理型管線鋼管，并作為某些特殊管線工程的重點產品，其開發的難點主要在于如何實現強度、低溫韌性和可焊性的良好匹配。

通過加熱至Ac₃以上30～50℃奧氏體化并緩慢冷卻，可獲得具有穩定性的鐵素體和珠光體正火組織，但正火管線鋼的晶粒容易長大，正火后的顯微組織中含大量珠光體片層結構，往往導致管線鋼的強度和韌性顯著弱化。為了同時保證管線鋼的低溫韌性和可焊接性，采用較低C含量(C的質量百分比≤0.12％)、中高錳(Mn)含量(Mn的質量百分比≤1.75％)的成分設計同時，采用Ac₃以上、Ac₃+50℃以下溫度范圍的保溫熱處理，有望獲得細小的鐵素體和粒狀珠光體組織。釩(V)、鈮(Nb)微合金元素與控軋控冷技術結合能夠細化軋態組織，并在熱處理過程中抑制奧氏體的長大，實現細晶強化和析出強化，并改善韌性，但添加的質量百分比過高導致析出相長大而損害低溫韌性，質量百分比過低則有益效果不顯著難以到達上述目的。此外，通過微合金元素和控軋控冷工藝來調節NbC、VC及Fe₃C等分布形態和原始組織，使得管線鋼的奧氏體化溫度和過程發生改變，在Ac₃～Ac₃+50℃范圍內熱處理后珠光體在未溶解的碳化物上生長，形成粒狀珠光體，同時有效細化了鐵素體晶粒尺寸，大大提高了鋼的塑韌性。因此，在較低C質量百分比、中高Mn質量百分比前提下，通過適量的微合金化手段和控軋控冷、熱處理技術相結合來調節顯微組織，實現強度、低溫韌性的匹配是該技術方案的難點所在。

公開號為CN101921955A，公開日為2010年12月22日，名稱為“一種正火軋制生產韌性優良管線鋼中厚板的方法”的中國專利文獻公開了一種管線鋼及其制造方法。該專利文獻所公開的技術方案通過正火軋制方法制備的管線鋼中厚板采用0.06～0.15％C、1.05～1.75％Mn以及較高V(質量百分比為0.02～0.10％)的成分設計，對Cu、Ni成分無要求。

公開號為CN105821335A，公開日為2016年08月03日，名稱為“一種焊接性優良的低成本超低溫正火型管線鋼及其生產方法”的中國專利文獻公開了一種低Ceq低Pcm的低成本超低溫正火型管線鋼及其生產方法。該專利文獻所公開的技術方案采用Cr(質量百分比為0.10～0.30％)和V(質量百分比為0.025～0.040％)。

公開號為CN104862614A，公開日為2015年08月26日，名稱為“一種X60N正火管線鋼及其生產方法”的中國專利文獻公開了一種X60N正火管線鋼及其生產方法，該專利文獻所公開的技術方案用高Mn(質量百分比為1.55～1.70)、極少V(質量百分比為0.004～0.008)的成分設計，正火過程中保溫時間采用4～8min。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種熱處理型管線鋼，該管線鋼嚴格控制Nb、V微合金元素添加量，實現了細晶強化、析出強化與低溫韌性的平衡，獲得了強度和低溫韌性的良好匹配。