高强韧性X60管线钢板ASP工艺优化及其强化机理的研究

摘要

X60管线钢板要求具有高强度以及良好的韧性、疲劳性能、抗断裂特性、耐腐蚀性能和焊接性能等，是热连轧产品中的高端产品。结合济钢ASP薄板坯连铸连轧生产线的特点，按照低碳、低硅、高锰、低磷、低硫以及低成本的化学成分设计原则，采用控轧控冷技术，针对不同规格、不同厂家对X60的技术条件要求差别很大的实际情况，本文设计出5种不同的化学成分，探索出多种相应的工艺制度，成功开发出能满足不同用户的个性化需求的X60管线钢板。 为保证厚规格X60管线钢板获得良好的综合力学性能，针对该钢板中间坯厚度不足，未再结晶区变形量小的情况，采用了F2空过轧制（甩机架轧制）的工艺制度，精轧由原来的6道次变成了5道次，提高了未再结晶区的变形量，而且由于轧制变形没有发生在奥氏体部分再结晶区，降低了发生混晶现象的几率；同时，还适当降低了终轧和卷取温度，并将层流冷却模式改为前段冷却。 为解决薄规格X60管线钢板屈强比偏高的难题，本文确定了合理的精轧开轧、终轧和卷取温度；采用两段冷却方式，关闭冷却水粗调段的前三组，延长轧件在高温阶段滞留时间，降低粗调阶段的冷却速度，使层流冷却粗调段和精调段冷却水量实现合理组合，优化了层流冷却工艺；另外，还采取了“热尾”工艺，保证了钢卷尾部性能与中间部位基本一致。 为了探究应用ASP工艺生产X60管线钢板的组织结构对性能的影响机理，本文系统分析了该钢的铸坯质量、晶粒组织状态、夹杂及析出物对产品性能的影响规律及其机理，发现该钢的强化方式为细晶强化、固溶强化、位错强化和析出强化，其中，细晶强化和纳米尺度析出物的析出强化最为重要，这为控制组织结构以改善性能和开发更高级别的管线钢奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本文研究背景及意义

1.2油气输送管线及管线钢的发展

1.2.1油气输送管线

1.2.2管线钢的发展

1.3国内管线钢生产现状及其发展趋势

1.4管线钢的控制轧制

1.5本文研究目标、方法与内容

1.5.1研究目标

1.5.2研究方法与内容

1.6本章小结

第二章高强韧性X60管线钢板

2.1相关生产和技术标准

2.1.1热连轧X60管线钢板的生产和技术标准

2.1.2油气输送管线焊管的生产和技术标准

2.2高强韧性X60管线钢板的成分设计

2.3高强韧性X60管线钢板的的微合金化

2.3.1微合金元素及其碳氮化物在钢中的作用

2.3.2微合金化对控轧控冷工艺条件的影响

2.3.3碳氮化物对奥氏体再结晶的作用

2.3.4碳氮化物对奥氏体晶粒长大的影响

2.3.5冷却过程中碳氮化物的析出行为及其影响

2.4本章小结

第三章高强韧性X60管线钢板ASP工艺优化

3.1济钢ASP工艺简介

3.2 X60管线钢卷板工艺设计原则

3.2.1温度制度的设计原则

3.2.2变形制度设计原则

3.3薄规格X60管线钢板的生产工艺及其优化

3.3.1初次工业试验

3.3.2薄规格产品的工艺优化

3.4厚规格X60管线钢板的生产工艺及其优化

3.4.1初步设定的成分和工艺

3.4.2钢板的试制及工艺优化过程

3.4.3优化的工艺

3.5氧化铁皮研究

3.6本章小结

第四章铸坯质量及强韧化机理的研究

4.1铸坯质量对性能影响的研究

4.1.1铸坯低倍组织分析

4.1.2铸坯质量原位分析系统分析

4.2成品版中的亚晶及珠光体组织

4.2.1亚晶组织

4.2.2珠光体组织

4.3成品板中的夹杂物及析出物研究

4.3.1夹杂物

4.3.2析出物

4.4 X60钢中的位错组态

4.5 X60管线钢板的强韧化机理

4.5.1细晶强化

4.5.2固溶强化

4.5.3位错及亚结构强化

4.5.4析出强化

4.5.5强韧化机理

4.6本章小结

第五章 结论

参考文献

致 谢

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