一种管线钢冷却工艺控制方法

摘要

本发明公开了一种管线钢冷却工艺控制方法，该方法包括将粗轧精轧后的管线钢以30℃/s～80℃/s的冷却速度快速冷却至450℃～550℃，然后空冷12s～25s，最后层流冷却至440℃～480℃后卷取。此种方法工艺控制简单，可以避免管线钢表面黑斑引起的温度检测失真问题，得到综合性能良好的管线钢产品。

说明书

技术领域

本发明属于热连轧板带生产技术领域，更具体地说，涉及一种管线钢冷 却工艺控制的方法。

背景技术

管线钢是长距离输送石油最经济的运输方式，对于向高强度、大口径发 展的管线钢的强度等安全性要求更加突出。管线钢应当具有高强度、高韧性、 抗脆断等性能。

为了实现上述目的，已经对管线钢的制造方法进行了各种研究。中国科 学院金属研究所的赵明纯等发表的《控制热加工下管线钢中针状铁素体的形 成》公开了一种制造方法，其中，初轧温度为1100℃.终轧温度900℃，在 20-30℃/s冷却速度范围内冷却至500℃卷取就可以获得针状铁素体组织，从 而提高钢的强度。另外，第CN1626688号中国专利公开了一种提高现有针状 铁素体管线钢抗硫化氢的方法，其中，当针状铁素体管线钢冷却到550～650 ℃时，在此温度范围保温1～10小时，生产出具有更优良的抗硫化氢性能和 更高的强度，且韧性基本保持不变，显微组织更加均匀，组织形态也基本不 变。

另外，目前管线钢的控制冷却通常采用间断式加速冷却和连续式加速冷 却。间断式加速冷却在轧制后喷水冷却至400-600℃后空冷；连续式加速冷却 在轧制后将钢板控制喷水冷却至室温。然而，这些处理方法获得的管线钢的 强度难以满足要求，冷却过程中，由于管线钢钢卷头部、尾部温度波动大， 因此管线钢头部、中部、尾部力学性能稳定性不高，并且在热轧后的冷却过 程中可能在钢表面形成气膜，影响冷却效果或者形成表面黑斑，从而引起温 度检测误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管线钢冷却工艺控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一种管线钢冷却工艺控制方法，所述方法包括以下步骤：

（1）快速冷却：所述管线钢经精轧、终轧后，以30℃/s～80℃/s的冷却 速度快速冷却至450℃～550℃；

（2）空冷：所述管线钢经快速冷却后空冷12s～25s；

（3）层流冷却：所述管线钢经空冷后进行层流冷却至440℃～480℃，然 后进行卷取。

根据本发明的一方面，管线钢的型号可为X70或X80。

根据本发明的一方面，管线钢经过快速冷却、空冷和层流冷却的步骤后， 组织可为针状铁素体，局部弥散分布马氏体-奥氏体组织。

根据本发明，可以取得但不限于以下有益效果：

（1）避免管线钢表面黑斑引起的温度检测失真问题；

（2）生产出组织为均匀铁素体，局部弥散分布马氏体-奥氏体组织的X70 和X80高级管线钢；

（3）通过快速冷却及层流冷却步骤，可精确控制管线钢钢卷头部、尾部 温度波动，生产出管线钢头部、中部、尾部力学性能稳定、优良的产品；

（4）工艺控制简单、适应性强、生产周期短、成本低。

附图说明

图1是X80管线钢经本发明冷却工艺控制后得到的均匀铁素体组织。

具体实施方式

以下结合具体实施例对根据本发明的管线钢冷却工艺控制方法进行详细 说明。

根据本发明的管线钢冷却工艺控制方法，所述方法包括以下步骤：

（1）快速冷却：所述管线钢经精轧、终轧后，以30℃/s～80℃/s的冷却 速度快速冷却；

（2）空冷：所述管线钢经快速冷却后空冷12s～25s；

（3）层流冷却：所述管线钢经空冷后进行层流冷却，然后进行卷取。

在步骤（1）中，管线钢以30℃/s～80℃/s的冷却速度快速冷却。高级别 管线钢X70和X80中含有Mn、Mo等元素，随着冷却速度的提高，先共析 铁素体和珠光体转变被抑制，组织中开始出现针状铁素体，提高管线钢的强 度。另外，快速冷却可打破冷却水喷洒在热钢板上形成的汽膜，不但可以提 高冷却效率促进针状铁素体的形成，还可以使钢板表面与空气完全接触形成 致密均匀的氧化层，消除由于表面黑斑引起的温度检测误差。若冷却速度低 于30℃/s，则最终不能得到均匀的铁素体组织，导致管线钢强度较低。若冷 却速度高于80℃/s，则会造成能耗的浪费。

在步骤（1）中管线钢以30℃/s～80℃/s的冷却速度冷却至450℃～550℃。 若管线钢被冷却的温度高于550℃，则组织中存在部分先共析铁素体和珠光体 组织，最终得不到均匀的铁素体以及局部弥散分布马氏体-奥氏体组织，导致 管线钢强度较低；若管线钢被冷却的温度低于450℃，则不能为接下来的空冷 及最后的层流冷却步骤提供足够的时间，得不到均匀的铁素体以及局部弥散 分布马氏体-奥氏体组织，并且不利于最后的板形卷取。

在步骤（2）中，管线钢经快速冷却后空冷12s～25s的目的是为管线钢的 组织相变提供足够的时间，最终能得到均匀的铁素体组织，局部弥散分布马 氏体-奥氏体组织。

在步骤（3）中管线钢以层流冷却的方式冷却至440℃～480℃。若管线钢 被冷却的温度高于480℃，先共析铁素体和珠光体的转变没有被有效抑制，还 存在部分先共析铁素体和珠光体组织，因此降低了管线钢的强度；若管线钢 被冷却的温度低于440℃，则管线钢的弹性过大，不利于管线钢板形卷取，存 在安全隐患。

图1中示出了X80管线钢经本发明冷却工艺控制后得到的金相图。如图1 中所示，该X80管线钢具有均匀铁素体组织，因此管线钢的强度可得到明显 提高。

以下结合具体示例对根据本发明的管线钢冷却工艺控制方法进行详细说 明。

示例1

管线钢型号为X80级管线钢，规格为21.4mm×1800mm（厚度×宽度）， 经粗轧精轧后，首先采用40℃/s的冷却速度快速冷却至500℃，然后空冷18s， 最后再层流冷却至480℃后卷取。经检测，其力学性能为Rt_0.5：567MPa，R_m： 697MPa，A₅₀：45.5%，-20℃Akv：371J，-15℃DWTT剪切面积SA%：97.23%。

对比例1

管线钢型号为X80级管线钢，规格为21.4mm×1800mm（厚度×宽度）， 经粗轧精轧后，采用常规前段冷却方式冷却至480℃后卷取。经检测，其力学 性能为Rt_0.5：525MPa，R_m：607MPa，A₅₀：44.5%，-20℃Akv：362J，-15℃DWTT 剪切面积SA%：96.49%。

示例2：

管线钢型号为X80级管线钢，规格为16.5mm×1550mm（厚度×宽度）， 经粗轧精轧后，首先采用60℃/s的冷却速度快速冷却至450℃，然后空冷25s， 最后再层流冷却至440℃后卷取。经检测，其力学性能为Rt_0.5：615MPa，R_m： 714MPa，A₅₀：46.5%，-20℃Akv：325J，-15℃DWTT剪切面积SA%：98.71%。

对比例2

管线钢型号为X80级管线钢，规格为16.5mm×1550mm（厚度×宽度）， 经粗轧精轧后，采用常规前段冷却方式冷却至440℃后卷取。经检测，其力学 性能为Rt_0.5：566MPa，R_m：653MPa，A₅₀：45.0%，-20℃Akv：288J，-15℃DWTT 剪切面积SA%：97.08%。

示例3：

管线钢型号为X70级管线钢，规格为14.6mm×1550mm（厚度×宽度）， 经粗轧精轧后，首先采用70℃/s的冷却速度快速冷却至550℃，然后空冷20s， 最后再层流冷却至530℃后卷取。经检测，其力学性能为Rt_0.5：531MPa，R_m： 647MPa，A₅₀：46.5%，-20℃Akv：383J，-15℃DWTT剪切面积SA%：100 %。

对比例3

管线钢型号为X70级管线钢，规格为14.6mm×1550mm（厚度×宽度）， 经粗轧精轧后，采用常规前段冷却方式冷却至530℃后卷取。经检测，其力 学性能为Rt_0.5：497MPa，R_m：604MPa，A₅₀：45.5%，-20℃Akv：361J，-15℃ DWTT剪切面积SA%：99.33%。

通过以上示例及对比例可以明显看出，根据本发明的示例1、示例2和 示例3的管线钢分别与对比例1、对比例2和对比例3的管线钢相比，其Rt_0.5、 R_m、A₅₀、-20℃Akv以及-15℃DWTT剪切面积SA%均有明显提高。因此， 利用本发明的示例性实施例的管线钢冷却工艺控制方法得到的管线钢具有改 善了的综合力学性能（例如强度及韧性）。

虽然已经参照附图详细地描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技 术人员应当理解，在不脱离如权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情 况下，可以对这些实施例进行形式和细节上的各种改变。