X65MB管線鋼板生產(chǎn)研究與應(yīng)用

王 波

（山鋼集團(tuán)萊蕪鋼鐵新疆有限公司銷售部，新疆 喀什 844200）

高壓輸送是石油和天然氣最經(jīng)濟(jì)、安全、高效、合理的運(yùn)輸方式，而高壓輸送的基礎(chǔ)是采用高鋼級管線鋼管。實(shí)踐表明，管線鋼每提高一個鋼級，大約節(jié)約管道建設(shè)成本7%。當(dāng)前，國內(nèi)外應(yīng)用的管線鋼主流鋼級為X65和X70。傳統(tǒng)生產(chǎn)X65級管線鋼采用C—Mn—Nb—V設(shè)計（有的加Mo），低溫TMCP工藝軋制，這種設(shè)計軋機(jī)負(fù)荷大，生產(chǎn)成本高。X65MB管線鋼板主要應(yīng)用于石油和天然氣輸送。隨著能源輸送的不斷發(fā)展，X65MB管線鋼板受到了廣泛的關(guān)注。2004年到2011年是我國油氣輸送管道建設(shè)的高峰期，天然氣干線、支線、區(qū)域管網(wǎng)和城市管網(wǎng)、原油和成品油管線等項(xiàng)目每年消費(fèi)近350萬t。針狀鐵素體管線鋼因其良好的力學(xué)性能、焊接性能和抗腐蝕性能受到越來越多的關(guān)注。采用低C、高M(jìn)n、微量Mo、Nb、V、Ti合金化，配合嚴(yán)格控軋控冷工藝，可獲得針狀鐵素體為主的混合型組織，并具有優(yōu)良的綜合性能。管線鋼不僅要求夏比沖擊試驗(yàn)，還有更加嚴(yán)格的落錘試驗(yàn)要求。特別對于厚規(guī)格（≥18mm）的管線鋼，其他性能合格率都很高，但落錘合格率低，成為生產(chǎn)管線鋼的瓶頸。

山鋼萊蕪分公司4300mm軋機(jī)自2005年投產(chǎn)以來，一直把管線鋼作為一個重點(diǎn)品種進(jìn)行研制與開發(fā)。生產(chǎn)寬薄規(guī)格產(chǎn)品是其最重要的優(yōu)勢之一。本文以某工程用12.7mInX65為例，介紹X65管線鋼山鋼萊蕪分公司4300mm軋機(jī)的生產(chǎn)實(shí)踐。本文主要介紹了X65MB管線鋼板的冶煉及軋制生產(chǎn)工藝。

1 工藝流程：

鐵水預(yù)處理—120噸轉(zhuǎn)爐冶煉—LF精煉—RH精煉—4#連鑄機(jī)—鑄坯緩冷—4300寬厚板生產(chǎn)線軋制成材—發(fā)貨

2 成分控制

3 生產(chǎn)工藝

3.1 冶煉工藝

鐵水脫硫嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，X65MB鐵水硫含量控制在0.008%以下，溫度不低于1200℃，要保證脫硫扒渣時間，脫硫完畢扒凈鐵水表面的渣。

轉(zhuǎn)爐冶煉要求鐵水計量準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制鐵水裝入量，裝入量誤差±2噸。采用自產(chǎn)廢鋼，不得使用渣鋼；X65MB2隨廢鋼加入鉬鐵。轉(zhuǎn)爐使用優(yōu)質(zhì)石灰、白云石，入爐原料必須滿足轉(zhuǎn)爐技術(shù)要求。冶煉過程中合理控制槍位及加料時機(jī)，渣料必須于終點(diǎn)前3分鐘加完，采用一次拉碳。底吹模式采用自動E模式。采用單渣工藝冶煉，終渣堿度控制在3.5～4.5范圍內(nèi)，做到初期早化渣，過程渣化好，終渣化透。

轉(zhuǎn)爐放鋼加入鋁錳鈦2.0kg/t鋼，若脫氧不足可視情況補(bǔ)加鋁錳鈦。

采用中Mn、鈮鐵、釩鐵合金進(jìn)行合金化，合金工放鋼前稱量好合金，成分控制為目標(biāo)成分。當(dāng)鋼水出至1/4時開始均勻加入，鋼水出至3/4時加完，合金對準(zhǔn)鋼流沖擊區(qū)加入。轉(zhuǎn)爐出鋼加入300kg預(yù)熔渣和300kg合成渣，加入時機(jī)在放鋼1/2時開始加入至3/4時加完。

嚴(yán)格執(zhí)行擋渣操作，確保渣厚≤100mm，必須使用紅凈鋼包，放鋼時間不小于4分鐘。

LF精煉采用鋁粒、碳化硅、碳化鈣進(jìn)行調(diào)渣。精煉需準(zhǔn)備部分鈮鐵、釩鐵、鈦鐵合金以備成分微調(diào)使用。LF操作過程中若需調(diào)整鋁，可采用喂鋁線調(diào)整成分。LF必須將硫處理至要求范圍。LF精煉采用喂鈦線的方法增鈦，鈦回收率按60～70%考慮，鈦含量按上限控制。LF處理時，整個冶煉過程中不得裸露鋼水，防止鋼水二次氧化（進(jìn)站大氬氣流量攪拌、脫硫操作除外）。出站前頂渣必須為黃白渣或白渣，黃白渣或白渣保持時間不低于10分鐘，終渣堿度盡量控制在2.2以上。

RH精煉采用本處理操作模式。處理時應(yīng)避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時間大于5分鐘。若RH需要化學(xué)升溫時，進(jìn)站環(huán)流3分鐘后吹氧升溫，根據(jù)吹氧量確定加鋁量。真空處理后，喂硅鈣線進(jìn)行鈣化處理，鈣鐵線參考喂入量200～400m/爐。加強(qiáng)軟吹，喂線結(jié)束保證軟吹時間不低于10分鐘。RH冶煉周期控制在50分鐘左右。（根據(jù)實(shí)際調(diào)整）。連鑄操作中間包采用堿性覆蓋劑結(jié)合碳化稻殼進(jìn)行覆蓋，開澆初期加5袋，正常后結(jié)合中間包溫度再加5袋，保證中包液面覆蓋良好。

表1

表2 加熱參數(shù)

表3 軋制參數(shù)控制

表4 拉伸性能要求

表5 夏比沖擊性能要求（全尺寸試樣10×10×55mm）

3.2 X65MB軋制工藝

3.2.1 加熱制度

裝爐方式：采用冷裝，鑄坯裝爐溫度不高于200℃，加熱參考時間按8min/cm。要求將鋼坯燒勻燒透。入爐板坯加熱制度具體要求見表2。

3.2.2 軋制制度

圖1

粗軋前除鱗采用全線除鱗，噴嘴壓力≥25MPa，同時使用上下全部集管，充分去除氧化鐵皮。粗軋采用單道次大壓下制度,保證后三道次壓下量不小于15%。根據(jù)鋼板軋制溫度要求，合理的控制機(jī)前除鱗水。再結(jié)晶終止溫度約970℃。中間坯待溫時采取游動降溫，游動范圍不小于300mm，防止產(chǎn)生輥道黑印，禁止水冷；為保證成品板型和性能,精軋應(yīng)采用6+1道次軋制,終軋溫度控制在790～830℃左右。

3.2.3.精整工藝

根據(jù)板形控制情況，確定矯直道次。鋼板經(jīng)過熱矯直后，進(jìn)入1#或2#冷床進(jìn)行空冷。切邊鋼板的尺寸、外形、重量及允許偏差GB/T709標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 性能檢測與分析

4.1 在鋼板1/4寬度處，取一件橫向試樣，拉伸試驗(yàn)結(jié)果如所示。

4.2 夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)

在鋼板1/4板寬處，取三個橫向試樣。夏比沖擊性能如表5所示。

4.3 金相檢驗(yàn)及分析

由圖1可知，經(jīng)過軋制后，鋼板組織為鐵素體與珠光體混合物，并且以鐵素體為主。圖中發(fā)現(xiàn)部分混晶組織，這是由于微區(qū)成分偏析以及軋制工藝不穩(wěn)定而造成的?；炀浅Ｒ姷娜毕萁M織，混晶會使鋼板的強(qiáng)度降低，塑性和韌性變差，生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制冶煉、軋制生產(chǎn)工藝，盡量避免產(chǎn)生混晶組織。由圖中可觀察到，帶狀組織比較明顯，帶狀組織主要與鑄坯的枝晶偏析軋制工藝有著密切關(guān)系。

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