一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法

該發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法。焊管的母材采用X80鋼卷板，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C 0.02～0.09％，Si 0.10～0.42％，Mn1.50～1.85％，P≤0.022％，S≤0.005％，Cr≤0.45％，Ni≤0.50％，Cu≤0.30％，Mo≤0.35％，Ti≤0.025％，Nb≤0.11％，V≤0.06％，Al≤0.06％，N≤0.008％，B≤0.0005％，Pcm≤0.23％；其加工工序包括：開卷、矯平、銑邊、預(yù)彎、成型、內(nèi)焊、外焊、管端擴(kuò)徑、母材分層超聲波檢查、焊縫X射線檢查、水壓試驗、焊縫超聲波檢查、管端倒棱和成品檢查工序。用該發(fā)明的技術(shù)制造的Φ1219×18.4mm、X80鋼螺旋焊管，成功的解決了高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管生產(chǎn)制造中成型穩(wěn)定性差和焊縫性能難以滿足技術(shù)要求等問題，大大提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。

一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法專利目的

《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》所要解決的技術(shù)問題是提供一種能在連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上制造抗拉強(qiáng)度在490～700兆帕之間、強(qiáng)度和延性匹配良好、可鍍性能優(yōu)良的高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法。

一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法技術(shù)方案

《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》在不需要復(fù)合添加Mo、Cr、B、Ni等多種貴重合金元素的情況下，控制熱軋和退火鍍鋅工藝參數(shù)，保證鋼板的高強(qiáng)度、兩相組織和鍍鋅質(zhì)量。

一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板，其特征在于成分按質(zhì)量百分比為C：0.03％～0.15％、Si：≤0.15％、Mn：1.00％～1.75％、P：≤0.015％、S：≤0.012％、Al：0.02％～0.15％、Cr：0.35～0.75％、Cu：0.02％～0.15％、Ti0.010～0.035％、N：≤0.005％，并且滿足1.5％≤Mn 1.29Cr 0.46Cu≤2.5％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

組成成分優(yōu)選按質(zhì)量百分比：C：0.06％～0.12％、Si：≤0.10％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.010％、S：≤0.008％、Al：0.050％～0.100％、Cr：0.40～0.60％、Cu：0.07％～0.10％、Ti：0.015～0.030％、N：≤0.003％，并且滿足1.7％≤Mn 1.29Cr 0.46Cu≤2.3％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》鋼種成分控制原理如下：

C：是最有效的強(qiáng)化元素，是形成馬氏體的主要元素，直接影響臨界區(qū)處理后雙相鋼中馬氏體體積分?jǐn)?shù)和馬氏體中的碳含量，并決定了雙相鋼的硬度和馬氏體的精細(xì)結(jié)構(gòu)。雙相鋼中碳含量一般應(yīng)該小于0.2％，為保證鋼具有好的伸長率和良好的焊接性，該發(fā)明中碳含量控制在0.03％～0.15％。

Si：是強(qiáng)化鐵素體的元素，促使碳向奧氏體偏聚，對鐵素體中固溶碳有清除和凈化作用，以避免間隙固溶強(qiáng)化和冷卻時粗大碳化物的生成，有助于提高雙相鋼的延性，但為了避免Si含量過高引起鋼板的浸鍍性能，《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》Si控制在的0.15％以下。

Mn：屬于擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，穩(wěn)定奧氏體的元素，可以有效提高奧氏體島的淬透性，因而可以降低臨界區(qū)加熱后獲得雙相鋼組織和性能所必須的冷卻速率，并起到固溶強(qiáng)化和細(xì)化鐵素體晶粒的作用，可顯著推遲珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變。高錳含量容易引起滲碳體、珠光體、貝氏體為主的帶狀組織，同時影響基板的可鍍性和焊接性。《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》Mn含量控制在1.00％～1.75％。

Cr：中強(qiáng)碳化物形成元素，顯著提高鋼的淬透性，能強(qiáng)烈推遲珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變，增大奧氏體的過冷能力，從而細(xì)化組織，起到強(qiáng)化效果。另外，鋼中的鉻元素能促進(jìn)鋅液對鋼的侵蝕。《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》Cr的含量控制在0.35％～0.75％。

Al：Al在雙相鋼中所起的作用與Si相似，同時Al還可以形成AlN析出，起到一定的細(xì)化晶粒作用。由于《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》鋼中硅含量低，因此少量鋁的存在，在保證強(qiáng)度的前提下，可提高雙相鋼的延性，同時Al是主要的脫氧劑，不宜過低，但過多簇狀氧化鋁內(nèi)夾雜物增多，使鋼的延展性變差，又會影響煉鋼和連鑄生產(chǎn)，該發(fā)明中Al含量控制在0.02％～0.15％。

Cu：是對鋼強(qiáng)化的有效元素和提高鋼的耐腐蝕性元素。在退火后的冷卻過程中能抑制珠光體的生成，并且促使馬氏體生成。另外，銅能促進(jìn)鋼內(nèi)部氧化而提高鍍層粘合性。發(fā)明中Cu含量控制在0.02％～0.15％。

Ti：強(qiáng)碳化物形成元素，具有脫氧和固碳、氮的作用。它能與鋼中游離的碳和氮結(jié)合形成TiC和TiN，從而可改善碳和氮對鋼引起的時效現(xiàn)象，另外鋼中的鈦可將酸洗或氫還原時吸入鋼基體中的氫氣固定，使之在熱鍍鋅時不致逸出，從而可防止氫氣對鍍鋅層的不利影響。《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》中Ti含量控制在0.010％～0.035％。

N：是劣化鋼的耐常溫時效性元素，盡量減少其含量，《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》中N含量控制在0.005％以下。

P，S：為鋼中的有害元素。P易在晶界上偏聚引起脆化，使耐沖擊性變差，并對焊接不利。S在鋼中易形成MnS等夾雜物，熱引起熱脆，并且S對焊接性影響較大。《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》中P，S含量分別控制在0.015％和0.012％以下。

一種高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板的制造方法，其特征在于，首先上述成分轉(zhuǎn)爐冶煉，爐外精煉后澆鑄成170～230毫米厚的板坯，再進(jìn)行熱連軋、冷酸連軋；在連續(xù)鍍鋅線上退火鍍鋅，從均熱溫度冷卻至鋅池溫度進(jìn)行熱浸鍍，完成浸鍍后冷卻至室溫，制得高強(qiáng)度熱鍍鋅雙相鋼。

熱連軋時，將板坯加熱到1250～1350℃，保溫120-180分鐘，精軋開軋溫度為1000～1100℃，終軋溫度為890～950℃，卷取溫度620～700℃，得到顯微組織為鐵素體和珠光體的熱軋卷板。熱軋卷板厚度為2.0～6.5毫米。

熱軋卷板經(jīng)酸洗后冷軋成冷軋薄板，冷軋壓下率為60～80％，冷軋卷板厚度為0.5～2.5毫米。

在連續(xù)鍍鋅線上退火時，加熱段末段鋼帶的溫度為810～830℃，均熱段溫度為740～780℃，均熱時間為30～120秒，爐內(nèi)保護(hù)氣體露點(diǎn)溫度為-20～-55℃。

退火后采用2段冷卻，冷卻1段將鋼板從均熱溫度冷卻到660-710℃，冷卻速率為3～12℃/秒，冷卻2段再將鋼板冷卻到450～490℃，冷卻速率為10～25℃/秒。

然后進(jìn)鋅池鍍鋅，鋅池溫度為450～490℃，鍍鋅時間為5～20秒，鍍鋅結(jié)束后冷卻至室溫，終冷速率為5～25℃/秒。

《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》選擇上述各特征中工藝參數(shù)的原因如下：

將厚度為170～230毫米的板坯加熱，均熱溫度控制在1250～1350℃之間，均熱時間為120-180分鐘，是為了防止溫度過高導(dǎo)致板坯的過燒和過熱，并使板坯的組織和成分均勻化。

精軋開軋溫度控制在1000～1100℃之間，是為了精軋的前幾個機(jī)架實現(xiàn)再結(jié)晶區(qū)軋制，降低前幾個機(jī)架大壓下量下的軋制負(fù)荷。

終軋溫度控制在890～950℃之間，是為了合金元素固溶，在退火鍍鋅中析出以細(xì)化晶粒。同時Ar3以上的高溫終軋有利于組織均勻性，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的帶狀組織。

卷取溫度控制在620～700℃之間，是因為在此溫度區(qū)間下高溫卷取，在隨后的共析轉(zhuǎn)變中容易生成較粗大而彌散分布的碳化物，并且C、Mn等元素在珠光體中明顯富集，可以提高退火鍍鋅時奧氏體的淬透性，彌補(bǔ)連續(xù)鍍鋅設(shè)備快冷能力的不足。

熱軋卷板后酸洗后冷軋壓下率控制在60～80％之間，是為充分發(fā)揮冷軋機(jī)軋制能力。冷軋壓下率低于60％，冷軋效率低，冷軋壓下率高于80％，加工硬化加強(qiáng)，冷軋變形抗力增加，易造成冷軋機(jī)組負(fù)荷超限。另外，此壓下率下鋼組織中的珠光體團(tuán)間距減小和珠光體被破碎得較充分，為鍍鋅退火過程中的晶粒細(xì)化提供條件。

連續(xù)熱鍍鋅退火線均熱段長度通常為冷軋退火線均熱段的1/3左右，在同樣走帶速度的前提下其均熱時間也大大縮短。為生產(chǎn)同樣強(qiáng)度級別的雙相鋼，在減少均熱時間的同時就要求相對高的均熱溫度，《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》為降低均熱溫度節(jié)約能源，特采用將加熱區(qū)末段溫度控制在810～830℃之間，即“高加熱終止溫度、低均熱溫度”的工藝方法（見附圖1）。均熱溫度控制在740～780℃之間，均熱時間為30～120秒，為使鋼的組織奧氏體化及C、Mn等合金元素從鐵素體中向奧氏體中擴(kuò)散，提高鐵素體的純凈度，降低鋼的屈服強(qiáng)度。均熱溫度低于740℃，鋼的組織奧氏體化程度不夠，冷卻時不能得到合適的馬氏體含量。

爐內(nèi)保護(hù)氣體露點(diǎn)控制在-20～-55℃之間，是因為在此露點(diǎn)范圍鋅液浸潤性穩(wěn)定且易于控制。露點(diǎn)低于-55℃控制難度加大，但高于-20℃時平衡浸潤張力及浸潤速率均急劇下降。

在連續(xù)鍍鋅線上冷卻1段將鋼帶從均熱溫度冷卻到660～710℃，冷卻速率為3～12℃/秒，是為調(diào)節(jié)鋼中奧氏體的數(shù)量和分布，改善合金元素在奧氏體和鐵素體中的分布形態(tài)。冷卻2段以10～25℃/秒的冷卻速率，將鋼板冷卻到450～490℃，是為避開珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變進(jìn)入鋅池鍍鋅。

鋅池溫度控制在450～490℃，是為鋅池保持與鋼帶相同的溫度鍍鋅，減少了鋼帶與鋅液之間的熱傳導(dǎo)，有利于提高生產(chǎn)效率。根據(jù)鋼帶運(yùn)行速度，鋼帶在鋅池鍍鋅時間為5～20秒。鍍鋅完畢后以5～25℃/秒的終冷速率冷到室溫，為使鋼發(fā)生低溫轉(zhuǎn)變，得到鐵素體和馬氏體兩相組織的雙相鋼。

一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法改善效果

《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》冶煉時通過減少Si元素的添加量，同時添加一定量的Cr、Ti、Cu合金元素，得到的鋼合金元素組成相對較少；軋制時通過控軋控冷得到合理組織組成和板形優(yōu)良的鍍鋅基板；連續(xù)退火鍍鋅時采用加熱末段到均熱段的微緩冷和快冷段兩次快冷等方式，最終得到抗拉強(qiáng)度在490～700兆帕之間，強(qiáng)度和延性匹配良好，可鍍性能優(yōu)良，厚度在0.5～2.5毫米之間，可用作汽車覆蓋件、內(nèi)板和結(jié)構(gòu)件等的冷軋熱鍍鋅雙相鋼板。

《一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及其制造方法》屬于汽車用冷軋高強(qiáng)度薄板技術(shù)領(lǐng)域，提供了一高強(qiáng)度級冷軋熱鍍鋅雙相鋼及其制造方法。

近十年來中國天然氣需求量大幅度增長，輸送能力有了長足發(fā)展，天然氣輸送用管線鋼級從X60 迅速提高到了X80。2005 年中國首條X80 鋼級管道應(yīng)用工程在冀寧線上建成。武鋼、寶鋼、鞍鋼為工程提供X80 管線板卷和鋼板，寶雞、華北及巨龍鋼管公司為工程完成制管。

早期的管線鋼一直采用C、Mn、Si型的普通碳素鋼，在冶金上側(cè)重于性能，對化學(xué)成分沒有嚴(yán)格的規(guī)定。自60年代開始，隨著輸油、氣管道輸送壓力和管徑的增大，開始采用低合金高強(qiáng)鋼（HSLA），主要以熱軋及正火狀態(tài)供貨。這類鋼的化學(xué)成分：C≤0.2%，合金元素≤3～5%。隨著管線鋼的進(jìn)一步發(fā)展，到60年代末70年代初，美國石油組織在API 5LX和API 5LS標(biāo)準(zhǔn)中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65三種鋼。這種鋼突破了傳統(tǒng)鋼的觀念，碳含量為0.1-0.14%，在鋼中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通過控軋工藝使鋼的力學(xué)性能得到顯著改善。到1973年和1985年，API標(biāo)準(zhǔn)又相繼增加了X70和X80鋼，而后又開發(fā)了X100管線鋼，碳含量降到0.01-0.04%，碳當(dāng)量相應(yīng)地降到0.35以下，真正出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。

我國管線鋼的應(yīng)用和起步較晚，過去已鋪設(shè)的油、氣管線大部分采用Q235和16Mn鋼?！傲濉逼陂g，我國開始按照API標(biāo)準(zhǔn)研制X60、X65管線鋼，并成功地與進(jìn)口鋼管一起用于管線敷設(shè)。90年代初寶鋼、武鋼又相繼開發(fā)了高強(qiáng)高韌性的X70管線鋼，并在澀寧蘭管道工程上得到成功應(yīng)用。