中板X42管线钢的研制与开发

技术研究
1前言
石油、天然气输送管线用钢通常位于环境比较恶劣的地区，管道压力大、介质复杂，这就对管线钢各项指标都提出了很高的性能要求，要求高强度、良好的韧性、焊接性、低的硫、氢含量等等。

为了提高邯钢产品的附加值，创造更加可观的经济效益，结合邯钢目前生产工艺控制和装备水平，在中板线开发了X42管线钢。

生产实践表明，中板X42管线钢各项性能指标均能满足用户使用要求，同时中板X42管线钢试制成功必将对高牌号管线钢系列开发具有巨大的借鉴作用。

2管线钢要求
中板X42管线钢要求钢质纯净，磷、硫、氢含量低，高强度，高韧性，良好的断口、可焊性。

与用户签订的技术协议要求如下：成分、性能分别见表1、表2。

中板X42管线钢的研制与开发
杨之俊，王海波，卢巧婷，刘守显，刘国庆，孙志溪
（河北钢铁邯钢公司，河北邯郸056015）
摘要：为了提高邯钢产品的附加值，创造更加可观的经济效益，结合邯钢目前生产工艺控制和装备水平，通过严格控制冶炼工艺过程中钢水成份的微合金化以及轧钢过程中的控轧控冷工艺，在中板生产线成功开发了X42管线钢。

成品化学成份和实物性能的分析结果表明，中板X42管线钢各项性能指标均能满足用户要求。

关键词：X42管线钢；微合金化；控轧控冷
The Researching of X42Pipeline Steel for Medium Plate
Yang Zhijun，Wang Haibo，Lu Qiaoting，Liu Shouxian，Liu Guoqing，Sun Zhixi
(HeBei Iron and Steel Group Hangang Company No.3Steel Plant,Hebei Handan056015)
Abstract：In Order to increase the added value and to Enhance economic efficiency,use the process and the equipment to product in HanSteel,strictly controlled the micro-alloy composition during the steelmaking process,as well as the controlled rolling and controlled cooling in the rolling process,developed X42pipeline steel in medium plate mill,the chemical composition and the mechanical properties of the production shows that all the capabilities can meet the user requirement.
Key words：X42pipeline steel；micro-alloy technology；controlled rolling controlled
cooling
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3生产工艺
X42管线钢的生产流程为：铁水预脱硫→转炉冶炼(炉后脱氧及铌微合金化)→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→3500mm宽厚板轧机控轧控冷。

3.1冶炼工艺
根据与用户签订的技术协议中相关要求，并考虑X42产品强、韧配比，可焊性，交货状态等要求的情况下，在成分上采用“低碳、中锰、低硫磷”的原则，同时严格控制硫磷含量；工艺上，转炉严格控制合金加入量和出钢温度，精炼采用“LF+RH”双联，并严格保证精炼时间大于30min、净吹时间大于6min，使夹杂物充分上浮，最后再对钢水采用钙处理，连铸保证钢水过热度≤35℃，同时采用专用钢保护渣和无碳覆盖剂，并严格控制二冷水温，采用合适的冷却制度，使铸坯温度合适，保证铸坯良好质量。

3.2轧制工艺
3.2.1加热要求
由于本钢种主要以Nb作为合金元素，而加热温度对Nb在奥氏体中的固溶量有很大的影响。

若加热温度过低（950℃以下）,Nb几乎不溶解,不可能产生抑制奥氏体再结晶的作用。

随加热温度提高Nb 固溶量增大加快，加热温度达到1150℃以后Nb固溶量随加热温度升高的变化逐步减小（见图1）[1]，而微合金元素的固溶量增加提高钢的强度并有效提高奥氏体的再结晶终止温度。

同时加热温度过高（1200℃以上）,则会使原始奥氏体晶粒粗化,从而使相变后的铁素体晶粒更粗大,不利于钢的韧性（见图2）[2，3]，因此该钢的加热温度选择1100℃～1150℃。

3.2.2控轧控冷
（1）开轧温度我们设计在1050～1120℃，该温度区域处于再结晶温度区。

为了细化铁素体晶粒,在奥氏体再结晶区进行多道次大变形量(每道次变形量必须大于再结晶临界变形量)高温粗轧,通过形变/再结晶反复进行使奥氏体晶粒充分细化；同时还须保证粗轧结束时处于完全再结晶区,不能进入部分再结晶区,以免产生混晶组织。

（2）待温厚度和待温终了温度分别为：30～40mm和900～940℃，这样即避免了在部分再结晶区轧制，同时使非再结晶区轧制有足够的累计变形量。

非再经晶区较大的累积变形量可使奥氏体晶粒充分压扁,在拉长的奥氏体晶粒内产生高密度的形变孪晶和形变带,同时微合金元素的碳氮化物因应变诱导析出,从而为铁素体转变提供更多的有利形核位置，从而进一步细化晶粒，得到细小均匀的铁素体晶粒。

（3）终轧温度在800～860℃左右进行，终轧后可迅速冷却到相变温度并加速相变进行,有效地细化晶粒,从而有利于提高强度和韧性。

（4）终轧后通过调节冷却集管组数来控制冷速确保返红温度在630～710℃，其目的是控制相变前的高温组织状态和相变过程，从而得到需要的相变组织。

4生产实践
4.1化学成分
表3首次试制的X42实物化学成分各元素均控制良好，碳当量（Pcm）均满足协议要求，具体见表3。

4.2实物性能
表4为X42实物性能水平，分析发现中板X42管线钢各项性能指标均满足用户使用要求，性能合格率100％，其中冲击性能还远远高于协议要求，冲击试样照片见图3。

从图3可以看出冲击断口呈现暗灰色，主要为纤维区无放射区，整个断口存在较
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明显的凹凸不平，试样有相当大的延伸，断口边缘有比较大的拉边，且试样均为打断，因此试样为典型的韧性断裂，断口具有很好的冲击韧性。

图4为经过成分微合金化和控轧控冷轧制工艺，金相试样经侵蚀后在光学显微镜下观察到的显微组织。

显微组织为铁素体＋珠光体，晶粒度为10.5，晶粒细小，组织均匀，心部带状组织较轻。

金相组织的均匀细小与表4的机械性能是相一致的，是表4中各试验钢性能稳定波动较小的根本原因。

5结语
（1）成分采用低碳中锰并加入铌进行微合金化；转炉严格控制S、P含量，精炼采用LF+RH双联；连铸采用专用钢保护渣和无碳覆盖剂，二冷采用专用水表，为我们获得良好的铸坯质量提供了很好的保证。

（2）轧制采用低的终轧终冷温度以提高力学性能，并严格控制工艺避免产生浪板，从而在保证板材性能的同时也保证了良好板型和表面质量。

（3）利用邯钢目前现有装备，并采用特定工艺，我公司自主研发的中板X42管线钢完全满足用户的使用要求，并为开发高牌号的中板管线钢奠定了坚实的基础。

参考文献
[1]杨秀亮.加热温度对管线钢第二相粒子固溶及晶粒长大的影响[J].钢铁钒钛,2002,23(2):12.
[2]丁文华,李淼泉.合金元素和控轧控冷工艺在管线钢研制中的应用[J].材料导报,2007.21（9）：67。

[3]赵明纯,单以银,杨振国,等.热加工对管线用低碳钢性能的影响[J].材料研究学报,2002,15(6):669
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