论文导读：近几年，石油天然气及其它能源的进一步开发，管线钢的开发和生产获得迅速发展，高级别、高韧性、大口径、优良焊接性能的管线钢得到更广泛的应用。济钢三炼钢－热连轧生产线拥有了国内先进的设备和技术，为生产管线钢提供了有力保障，通过开发X70管线钢板，成功的为巨龙有限公司供货，产品实物质量优良，得到用户的高度评价。依据API5L管线钢标准，结合实际生产需求，对化学成分及力学性能要求如下。
关键词：X70管线钢，开发，生产
1 前言
近几年，石油天然气及其它能源的进一步开发，管线钢的开发和生产获得迅速发展，高级别、高韧性、大口径、优良焊接性能的管线钢得到更广泛的应用。济钢三炼钢－热连轧生产线拥有了国内先进的设备和技术，为生产管线钢提供了有力保障，通过开发X70管线钢板，成功的为巨龙有限公司供货，产品实物质量优良，得到用户的高度评价。
2 工艺装备情况
济钢股份公司第三炼钢厂主要设备有KR铁水预处理、120吨顶底复吹转炉×3、LF精炼×2、VD真空脱气、135×(1000～1560)mm直弧型板坯连铸机；热连轧主要装备步进梁板坯加热炉两座、高压水除鳞系统、四辊可逆式粗轧机、六机架连轧精轧机组、层流冷却装置、卷取机3架。
3管线钢板X70的开发
3.1技术要求
X70管线钢板具有高强度、高韧性和良好的焊接性能，广泛用于输油气管道工程中。依据API 5L 管线钢标准，结合实际生产需求，对化学成分及力学性能要求如下。
3.1.1 化学成分
X70化学成分要求见表1：
表1 X70化学成分(Wt,%)
| 钢级 |
C |
Mn |
P≤ |
S≤ |
Nb、V、Ti |
| X70 |
≤0.16 |
≤1.65 |
0.02 |
0.012 |
≤0.16 |
3.1.2力学性能
X70力学性能要求见表2：
表2 X70性能要求
| 钢级 |
屈服强度（Mpa） |
抗拉强度（MPa） |
屈强比 |
伸长率（δ50.8）(％) |
180°冷弯， D＝2a |
| X70 |
≥500 |
≥570 |
≤0.91 |
≥23 |
完好 |
实际订单生产时，夏比冲击性能及落锤性能根据技术协议，为使X70管线钢板试制有一个标准参考，特对低温夏比冲击及落锤性能做下表规定。
表3 X70夏比冲击性能及落锤性能要求
| －5℃夏比冲击试验 |
备注:冲击试样尺寸 |
| 剪切面积（%） |
冲击功Akv ( J) |
| 单个值 |
平均值 |
单个值 |
平均值 |
| ≥80 |
≥85 |
≥80 |
≥96 |
10mm×10mm×55mm |
| ≥80 |
≥85 |
≥60 |
≥72 |
7.5mm×10mm×55mm |
表4 DWTT（落锤撕裂试验）剪切面积的最小百分数（％）
| 试验温度 |
单个试样最小值 |
两个试样的平均值 |
| －5℃ |
75 |
85 |
表5 X70钢带的金相判定指标
| 非金属夹杂物等级 (级) |
晶粒度(级) |
带状组织(级) |
| A类≤2.0 |
B类≤2.0 |
C类≤2.0 |
D类≤2.0 |
≥9.0级 |
≤3.0 |
| |
|
|
|
|
|
3.2化学成分设计
1）采用低的碳含量设计,以提高管线钢的韧性和延性。
2) 低碳当量( Ceq)使管线钢具有良好的焊接性能。
3) 降低P、S等有害元素的含量，并采用钙对夹杂物进行球化处理.提高管线钢的横向冲击韧性和抗落锤撕裂能力。
4) 采用了Nb、V、Ti的复合微合金化设计。微量Ti可以改善焊接热影响区的韧性，Nb、V的沉淀强化作用可进一步提高管线钢的强度。
3.3技术措施
工艺路线：KR铁水脱硫→转炉冶炼→CAS处理→LF精炼→VD脱气处理→连铸→钢坯加热→钢坯除鳞→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→剪切取样→钢卷检查→标记入库。
铁水经KR处理，使S含量降到较低水平；使用优质废钢，转炉冶炼后期，确保钢渣流动性良好，有利于钢渣上浮；钢水在出钢过程中进行脱氧合金化，在CAS吹氢、喂AL线，进行深脱氧，吹氩时间保证大于10min；LF精炼造白渣，吸附钢中夹杂，最大限度地控制P、S、 N、 O、 H等有去杂质含量，喂Ca线进行夹杂物变性处理，改善夹杂物的分布与形态，进行VD真空脱气处理，进一步脱气，控制O、H到更低的含量；全程保护浇铸，保持拉速和结晶器、中间包液而稳定，采用轻压下和弱冷配水模式，减轻铸坯偏析。
为进一步脱气，铸坯下线缓冷至常温，采用铸坯冷装炉再加热，科学控制加热时间和加热温度，保证纯均热时间大于1小时，确保加热质量。轧制分粗轧、精轧两个阶段，在再结晶区完成开坯和一定纵轧道次，再送至精轧机继续轧制，在轧制过程中用高压水除氧化铁皮。粗轧进行再结晶区轧制，采用“高温低速大压下”工艺，充分破碎钢坯中的树枝晶，通过反复的再结晶来细化晶粒，以得到均匀细化的奥氏体晶粒，提高钢板强韧性；为了避免混晶现象，精轧阶段（下游机架）实行未再结晶区轧制，给以较大的累计压下率，使奥氏体充分变形，形成较多的变形带，增加铁素体形核率，细化铁素体晶粒。精轧完后随即进入层流冷却，合理设定抛钢速度、层流冷却水量，达到设计的开冷温度和终冷温度。经过控制控冷，充分发挥微合金化元素的作用，使钢材的综合性能得到有效提高。根据用户需要进行探伤处理。论文参考网。
4 管线钢X70的生产结果及分析
4.1钢板力学性能
钢板力学性能直方图见图1，钢板冷弯全部合格，屈强比均小于0.92。
图1 X70力学性能直方图
通过直方图分析，σs在440～560MPa之间占93.2％，σb在540一670MPa之间占94.5％，50.8mm延伸率在38％～54％占92.3％，-5℃横向冲击功在200～300之间占91.35％，最小值180，最大值300J以上，远远大于标准要求的55J。冲击值波动范围小，质量控制稳定，说明钢板的韧性较好。论文参考网。
4.2金相显微组织分析
对10.0mm的X70钢板进行取样，经过试样切割、研磨、腐蚀后，采用IA32图像分析系统和-05大型金相显微镜进行金相分析。试样1/4部位的金相组织如图2
图2 10.0mmX70管线钢1/4部位的金相组织
金相组织放大倍数是500倍，组织为AF+P+F，晶粒细小均匀，使得钢板各项性能优良。
4.3夏比冲击及落锤性能分析
对钢板进行夏比冲击试验和落锤性能试验，下表为实验室数据。
表1 7.5mm和10.0mm管线钢板X70冲击剪切面积及落锤撕裂面积
| 钢种 |
规格,mm |
冲击剪切 面积,％ |
夏比冲击 温度, ℃ |
落锤撕裂面积,% |
落锤试验 温度, ℃ |
| X70 |
7.5 |
100，100，95 |
-5 |
100,100 |
-5 |
| X70 |
7.5 |
100，98，100 |
-5 |
100,95 |
-5 |
| X70 |
7.5 |
95，98，100 |
-5 |
95,100 |
-5 |
| X70 |
10.0 |
98，95，100 |
-5 |
95,85 |
-5 |
| X70 |
10.0 |
90，95，95 |
-5 |
88,90 |
-5 |
| X70 |
10.0 |
95，100，95 |
-5 |
90,90 |
-5 |
由上表可以看出，生产的7.5mm和10.0mm X70管线钢板冲击剪切面积和落锤撕裂面积都达到了试制的要求，说明济钢三炼钢－热连轧生产线生产的X70管线钢实物质量已经达到了很高水平。论文参考网。
进一步对夏比冲击断口和落锤断口进行扫描电镜分析，如下图。
图3 冲击断口（左）及落锤断口（右）扫描电镜图
从断口可以看出，断口为韧性断口，韧窝明显，使得夏比冲击值高，低温冲击剪切面积和落锤撕裂面积高。
5 结论
采用Nb、V、Ti复合微合金化，通过CAS、LF和VD精炼处理，净化钢液，采用Ca球化处理，轧制时采用控轧控冷工艺，批量生产X70管线钢板的工艺成熟可行。利用该工艺生产的X70钢板各项性能指标符合标准要求，强度高，韧性好，焊接性能优良，产品质量稳定可靠，完全能够满足标准和用户的需求。
秦利国（1980-），男（汉族），河北邢台人，助理工程师，单位：济南钢铁股份有限公司热连轧厂，2004年毕业于东北大学材料成型及控制工程专业，主要从事钢材生产管理及质量研究工作。
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