西四线18.4_mm厚X80M管线钢的生产开发_张镇.pdf

表 1西四线 X80M 管线钢化学成分要求%表 2西四线 X80M 管线钢的力学性能要求表 3西四线 X80M 管线钢的低温韧性要求西四线 18.4 mm 厚 X80M 管线钢的生产开发张镇（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山063200）摘要：针对西四线 X80 钢级螺旋埋弧焊管对热轧板卷提出的技术要求，介绍京唐公司 18.4 mm X80M 热轧钢卷的成分工艺设计，以及批量生产钢的力学性能、低温韧性。结果表明，京唐公司为西四线开发生产的 18.4 mm 厚热轧钢卷性能稳定，具有良好的低温韧性和低屈强比，各项理化性能全部满足管道工程技术标准要求。关键词：管线钢；X80M；屈强比中图分类号：TF764文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0147-020引言首钢京唐钢铁联合有限责任公司（全文简称“京唐公司”）根据国家管网西四线用钢管需求，开展了18.4 mm1 550 mm X80M 管线钢卷产品的开发生产。试制产品各项性能优良，完全满足设计要求，具有低屈强比和低温韧性的特点。钢卷制的钢管经中油宝世顺制管后首尾检验，各项性能参数完全符合标准要求，已批量投入制管使用。本文主要介绍首钢京唐2250 产线 X80M 管线钢的工业试制情况。1性能要求根据“DEC-NGP-S-PL-002-2020-1 输气管道工程螺旋缝埋弧焊管用热轧板卷通用技术规格书”及与管线厂签订的供货协议标准，制定了本次 18.4 mmX80M 热轧钢卷生产试制的技术要求。西四线 X80M管线钢的主要化学成分如表 1 所示，西四线 X80M 管线钢的力学性能如表 2 所示，夏比冲击韧性和落锤撕裂性能如表 3 所示。显微组织检验要求晶粒度10级；带状组织3 级；除 A、B、C、D 各类非金属夹杂物均需2.0 级外，还增加了对 DS 类夹杂物和大型夹杂物2.5 级的要求1。与前期供货西三线与陕京四线相比，本次生产难度的提升主要体现在以下四个方面：1）大卷重要求：为满足管厂 80%的长管要求，钢卷单重要求 90%以上在 3131.4 t 范围内（前期为 27 t左右）；2）拉伸实验要求加严：屈服强度为 560665 MPa（前期 555690 MPa）、抗拉强度为 635740 MPa（前期625780 MPa）、屈强比0.9（前期0.93），要求均提高；3）落锤试验要求加严：试验温度降低至-20（前期试验温度为-15 ）；4）硬度实验要求加严：最大允许硬度（HV10）为260（前期硬度要求为 265）。2装备及生产工艺流程京唐一炼钢主要装备：2 座 300 t 脱磷转炉、3 座300 t 脱碳转炉、4 套 KR 脱硫装置、2 座双工位 LF钢包精炼炉、2 套 RH 钢水真空精炼装置、2 套 CAS精炼装置、2 台 2 150 mm 和 2 台 1 650 mm 双流板坯连铸机。工艺流程：KR 铁水预处理300 t 转炉冶炼LF精炼RH 精炼2 150 mm 连铸铸坯加热2 250 mm 热连轧机轧制超快冷冷却卷取。3工艺设计及批量生产性能要点分析3.1化学成分设计国家重大管线项目存在国内多家钢厂供货的情况，为规避不同成分对制管焊接带来的影响，在管网技术规格书中对主要成分进行了限制2，在此基础上细化成分设计，本次采用 C-Mn-高 Nb-中 Mo-微Ti-V/Ni/Cr 成分设计，化学成分设计如下页表 4 所示。3.2精炼工艺LF 工序：重点控制钢水的成分和温度，保证精炼结束时钢水的成分和温度符合要求。在成分控制方面，需重点对钢水硫含量进行控制，主要通过造还原渣来达到脱硫的目的，造还原渣主要通过加入白灰、收稿日期：2022-12-20作者简介：张镇（1983），男，河北邢台人，毕业于河北工业大学，本科，轧钢工程师，研究方向为热轧管线钢相关生产制造技术。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.055w（C）w（Si）w（Mn）w（P）w（S）w（Nb）w（V）w（Ti）0.070.351.850.0150.0050.030010 0.0600.025w（Cu）w（Cr）w（Mo）w（Ni）w（B）w（Alt）w（N）C 当量0.300.300.080.35 0.100.35 0.000 50.060.0080.23屈服强度/MPa抗拉强度/MPa屈强比延伸率A50/%弯曲（180，弯心直径为2.0，为试样厚度）情况硬度（HV10）560665 635740 0.90 棒样16无裂纹260-20 夏比冲击功要求/J-20 夏比冲击最小剪切面积占比/%-20 DWTT剪切面积占比/%3 个试样平均值单个值3 个试样平均值单个值2 个试样平均值单个值18014085708570生产实践山西冶金E-mail:第 46 卷表 4西四线 X80M 管线钢的化学成分控制范围%萤石、铝钒土、铝粒、硅铁粉等原料，通过电极加热化渣、配合底吹氩气操作实现还原渣的脱硫。在钢水其他成分的控制上，根据精炼过程取样分析的结果，使用各种合金调整钢水成分，保证精炼结束时钢水成分符合要求。通过电极加热保证精炼结束的钢水温度符合要求。RH 工序：重点控制真空度、真空时间、精炼结束成分，从抽真空开始由计算机自动记录真空时间，保证真空时间符合要求。根据精炼到站的实际钢水成分，真空精炼过程中使用合金和脱氧剂调整钢水成分，以保证精炼结束时钢水成分符合要求。RH 按脱气模式控制，保证成分、温度调整结束后循环纯脱气时间5 min。通过喂入 Si-Ca 线或 Ca-Fe 线来进行夹杂物的变性处理。喂线结束后控制软吹氩时间，保证夹杂物充分上浮。3.3轧制工艺实际加热和工业粗轧工艺：铸坯厚度 230238 mm，铸坯冷态送入加热炉再加热，加热温度目标为 1 1801 200，均温时间30 min；出炉后在热连轧机组上进行轧制，粗轧 8 道次轧制，每道次控制最低压下量，以此保证完全静态再结晶行为，同时每道次压下量需逐步增加。在实际工业轧制中，需通过摆钢或其他手段控制粗轧最后道次轧制的温度和压下量，其目的是使奥氏体晶粒扁平化或提高精轧道次的应变积累，精轧入口温度需控制在 930 或更低。粗轧最后道次完成后，中间坯不摆钢，直接到精轧机架进行精轧，精轧采用 6 道次3。如果粗轧最后道次开轧温度过高，精轧入口温度也可能过高，将可能导致混晶。粗轧最后道次的控温以及保证压下量就是为了增加精轧最终奥氏体的扁平化或应变积累，这样有利于提高单位面积奥氏体晶界数和细化最终晶粒组织4。在经过精轧轧制后，通过精轧出口的超快冷设备来使钢卷迅速冷却至卷取温度。3.4钢卷性能采用圆棒拉伸试样测定钢卷拉伸性能，直径为12.7 mm。结果显示，钢卷屈服强度均值为 580 MPa，抗拉强度均值为 687 MPa，屈强比均值为 0.84。与技术标准要求相比，圆棒拉伸试样屈服强度有 20 MPa 的富余量，抗拉强度有 52 MPa 的富余量，屈强比也低于0.90 的技术标准要求。夏比冲击和 DWTT 的检验结果显示，钢卷-20 夏比冲击功最低 245 J、最高 537 J、均值 380 J；钢卷-20 落锤撕裂（DWTT）剪切面积最低 80%、最高100%、均值 99%；采用 9 点法测得截面硬度（HV10）均值为 238，最大值 259；低温韧性优异，性能全部满足技术标准要求。4结论京唐公司为西四线开发生产 18.4 mm 厚热轧钢卷，在借鉴前期成分体系的基础上，进行去 Cu 降 Mn、Nb 等成分处理，并微调卷取工艺后，生产过程中工艺参数控制准确，钢卷主要性能稳定且有一定富余量；所生产的钢卷具有良好的低温韧性和低屈强比，全面满足西气东输四线天然气管道工程（吐鲁番中卫）技术要求，并已为该项目批量供货 1.5 万余 t。参考文献1张圣柱，程玉峰，冯晓东，等.X80 管线钢性能特征及技术挑战J.油气储运，2019，38（5）：481-495.2李利巍，徐进桥，邹航，等.大输量天然气管道工程用特厚壁X80M 热轧板卷的开发J.焊管，2019，41（7）：72-77.3缪成亮，尚成嘉，Mani Subramanian.奥氏体变形及冷却速率对低碳贝氏体组织中大角晶界分布的影响J.北京科技大学学报，2012，34（3）：289-297.4缪成亮，尚成嘉，曹建平.HTP X80 管线钢的晶粒细化与组织控制J.钢铁，2009，44（3）：62-66.（编辑：武倩倩）w（C）w（Si）w（Mn）w（P）w（S）w（Ni）w（Cr）w（Nb）w（V）w（Ti）w（Mo）w（B）w（N）0.040.07 0.150.30 1.701.850.0150.0050.10.2适量0.040.09适量0.010.02适量0.000 50.008Production and Development of 18.4 mm Thick X80M Pipeline Steel on the West Fourth LineZhang Zhen（Shougang Jingtang Iron and Steel United Co.,Ltd.,Tangshan Hebei 063200）Abstract:In response to the technical requirements for hot-rolled steel coils of X80 steel grade spiral submerged arc welded pipes on theWest Fourth Line,this article introduces the composition process design of 18.4 mm X80M hot-rolled steel coils from Jingtang Company,aswell as the mechanical properties and low-temperature toughness of batch produced steel.The results show that the 18.4 mm thick hot-rolledsteel coil developed and produced by Jingtang Company for the West Fourth Line has stable performance,good low-temperature toughnessand low yield ratio,and all physical and chemical properties meet the requirements of pipeline engineering technical standards.Key words:pipeline steel;X80M;yield strength ratio148