高强度X70管线钢热轧带钢TMCP工艺优化

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1、高强度X70管线钢热轧带钢TMCP工艺优化黄浩东沙孝春关菊杨旭黄国建任毅(鞍钢集团热轧带钢厂鞍钢技术中心)摘要通过对X70卷板应用条件的分析，确立针状铁素体为X70卷扳的理想组织结构。进一步分析了各化学元素的作用，确定X70卷板合理化学成分设计。并制定理想的TMCP轧制工艺。应用数理统计分析技术，确定相关性，并进一步优化TMCP工艺。通过工艺优化得到了性能优良的XT0卷板产品。稳定的工艺控制，使得X70微观组织结构细小、亚结构板条状体素体明显、二相粒子细小弥散分布。关键词X70卷板成分设过TMCP工艺设计TMCP工艺优位X70卷板的性能水平X70卷板的显微组织结构特点1

2、、前言随着我国西部大开发以及调整能源结构等重大战略决策的实现，近两年石油天然气行业迅速发展。据专家估计我国能源以煤炭业为主的形势将转入以石油天然气为主，为此石油天然气占能源的比例将由耳前的2．2％提高到6．296。在不远的将来达到全球平均22％的水平。近10--15年内将要投入建设天然气管线、成品油管线、原油管线，需用各类钢级的管线钢900万吨左右。管线行业的发展带动了冶金行业的快速发展，高新技术采用和加快设备的更新改造，适时地满足了管线工程要求的高压力(最高达14Mpa)、高钢级(目前达X70)、高品质(冲击韧性大于19叮)要求。近些年鞍钢投入了大板坯连铸机、钢质纯净

3、化设备(LF炉精炼、VD精炼、RH精炼)、宽厚板轧机、以及世界先进水平的1780热轧带钢轧机，尤其1780机组投产两年来，生产各类管线锕近10万吨，其中包括X42、X46、X52、X60、X65、X70。成功地生产了“西气东输”工程用14．6*1550mmX70卷板。表明鞍钢冶炼、轧钢的实际水平达到国内外同行业先进水平。2、X70管线钢成分工艺设计2．1管线钢的应用条件及要求X70管线工程用于低温高压的天然气输送，承受压力10MPa，因此要求管线钢安全系数大、强度高，韧性、成型性好，焊接性能、耐腐蚀性能优良，三维性能均匀。2．2X70钢的组织结构要求根据管线钢的性能要求

4、及鞍钢目前的具体生产条件，选用针状铁索体组织做为高强度管线钢XT0钢级设计基础。一115—针状铁素体组织是新发现的组织结构，目前没有明确的定义，大致认为铁素体晶粒内有高密度位错聚集、铁素体亚结构呈明显的板条束的特征。该组织是现代冶金技术发展的产物，其特点是晶粒细小、位错强化明显，满足X70的各项性能要求，因此具有高韧性、制管过程低的包辛格效应。2．3X70管线钢成份设计原则抗拉强度500～600MPa钢级的钢，必须采用Nb、V、Ti复合微合金强化，同时结合热机械处理工艺(控轧控冷工艺)，得到极细针状铁素体组织。满足强度要求的同时必须满足高韧性要求和优良的抗腐蚀性能要求，

5、因此采用纯净化钢种，其中P、S、H、N、O、夹杂物必须严格控制。3、各元素在x70管线钢中的冶金物理作用3．1微量元素钛(Ti)在管线钢中的作用由于Ti与N的亲和力极强，形成TiN颗粒，并且这种颗粒在1150℃以上就开始形成，是高温析出产物。连铸坯的冷却过程、钢坯的再加热、钢坯的粗轧区轧制等一系列过程。TiN颗粒均已析出，并能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒，钢坯加热的奥化体粗化温度明显提高。微量Ti元素的加入还有下列作用：①Ti固定了N，对钢板时效性能有好处。②提高焊接性能。3．2微量元素铌(Nb)在管线钢中的作用。微量元素铌(Nb)在管线钢中的作用尤为重要，Nb是管线钢

6、的核心元素，Nb在管线钢中的析出温度为900～1200'C，900℃几乎全部析出，以碳、氮化物形式存在于钢中。因此设计looO～110012温度区间，为X70粗轧机轧制的温度区间，可以充分利用Nb(cN)颗粒析出阻止奥氏体在粗轧过程的反复再结晶过程的晶粒长大，同时诱变形核，促进晶粒细化。由于Nb的固溶和在粗轧区轧制时的集中析出，推迟了奥化体再结晶的进行，最终抑制再结晶的进行，使奥化体再结晶温度提高了50～100℃，也就是说扩大了奥化体非再结晶区温度区间，奥化体非再结晶区窗口增加，为精轧机实现非再结晶区控轧提供了必要条件。3．3微量元素钒(V)在管线钢中的作用v是低温析出

7、产物，一般在小于850℃的温度范围析出，即在带钢轧后及卷取后的自回火过程，析出碳化钒的细小的颗粒，其在晶粒内均匀弥散分布。提高钢板强度，使钢板性能趋于均匀。3．4钼(MO)元素在管线钢中的作用Mo元素除了具有固溶强化作用，最重要作用是提高A3点，使相图的7相区缩小。使CCT曲线上移，使得钢种在尽可能高的条件下冷却，得到针状铁素体组织，保证得到X70管线钢的基本组织要求。3．5镍(Ni)、铜(Cu)元素在管线钢中的作用一116—Ni与Fe互溶形式存在n和7相中，使之强化，并能细化晶粒，提高低温韧性。Cu元素加入，使管线的腐蚀过程。形成致密隔