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1、控軋控冷在管線鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用摘要本文簡(jiǎn)述了控軋控冷工藝在管線鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用，具體論述了控軋控冷過(guò)程中控軋控冷工藝參數(shù)對(duì)管線鋼微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，在適當(dāng)范圍內(nèi)降低終軋溫度和終冷溫度，適當(dāng)提高軋后冷卻速度可有效改善管線鋼的綜合性能。關(guān)鍵詞管線鋼控軋控冷微觀組織力學(xué)性能1前言管道輸送是將石油、天然氣從遙遠(yuǎn)的開采地向最終用戶端長(zhǎng)距離輸送的重要方式。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)石油、天然氣資源的需求量日益增加和管線鋼服役環(huán)境日益惡化,長(zhǎng)輸管線用鋼材向高強(qiáng)度、高的低溫止裂韌性、耐腐蝕性和優(yōu)良焊接性能方向發(fā)展,即在成分和組織上盡量要求高純凈度、高均勻度和細(xì)晶粒組織。在現(xiàn)代管線
2、鋼研制中,設(shè)計(jì)合理的化學(xué)成分和采用控軋控冷工藝是獲得管線鋼優(yōu)良綜合性能的必要條件?？剀埧乩涔に囋诠芫€鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用開始于七十年代，在隨后的幾十年中得到了迅速發(fā)展。我國(guó)管線鋼的發(fā)展始于九十年代，而采用控軋控冷工藝生產(chǎn)較高鋼級(jí)管線鋼板材卻是近兩年的事。2控軋控冷工藝及其對(duì)管線鋼組織和性能的影響控軋控冷工藝符合21世紀(jì)鋼鐵材料的發(fā)展趨勢(shì)，在控制形變組織的基礎(chǔ)上，又控制軋后的冷卻速度，從而獲得理想的相變組織，即利用形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的綜合控制作用，通過(guò)工藝手段以提高鋼材的綜合性能為目標(biāo)。2．1控制軋制和控制冷卻2．1．1控制軋制的概念及分類控制軋制是在有目的地控制工藝參數(shù)
3、的條件下，在奧氏體相區(qū)或在奧氏體與鐵素體兩相區(qū)進(jìn)行軋制，然后空冷或控制冷卻速度以得到理想組織的軋制工藝，即對(duì)從軋前的加熱到最終軋制道次結(jié)束為止的整個(gè)軋制過(guò)程實(shí)行最佳控制，以使鋼材獲得預(yù)期良好性能的軋制方法。通過(guò)充分細(xì)化晶粒和獲得均勻分布的第二相組織來(lái)控制軋制以提高鋼的綜合性能。根據(jù)熱軋過(guò)程中變形奧氏體的再結(jié)晶狀態(tài)和相變機(jī)制不同，可將控制軋制分為再結(jié)晶區(qū)控軋、未再結(jié)晶區(qū)控軋、兩相區(qū)控軋。如圖1所示，為X70管線鋼的再結(jié)晶區(qū)域圖。圖1X70管線鋼的再結(jié)晶區(qū)域圖2.1.2控制冷卻控制冷卻是控制軋后鋼材的冷卻速度達(dá)到改善鋼材組織和性能的目的。由于熱軋變形的作用，促使變形奧
4、氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度的提高，相變后的鐵素體晶粒容易長(zhǎng)大，造成力學(xué)性能降低。為了細(xì)化鐵素體晶粒，減小珠光體片層間距，阻止碳化物在高溫下析出，以提高析出強(qiáng)化效果而采用控制冷卻工藝。2．2控軋控冷工藝對(duì)管線鋼組織和性能的影響對(duì)管線鋼采用控制軋制工藝，分別在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)軋制，奧氏體再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)隨著變形量的增大及變形溫度的升高而增加。當(dāng)變形量一定時(shí)，隨著變形溫度的升高，奧氏體再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)顯著增加。當(dāng)變形溫度一定時(shí)，隨著變形量的增大，奧氏體再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)增加趨勢(shì)較平緩。在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，奧氏體經(jīng)過(guò)多次靜態(tài)再結(jié)晶而細(xì)化。但是,由于軋制溫度較高，隨著道次間隔時(shí)間
5、的延長(zhǎng),再結(jié)晶奧氏體晶粒會(huì)長(zhǎng)大，因此,第Ⅰ階段軋制開軋溫度不能過(guò)高。在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制細(xì)化晶粒的作用是有限的,為了得到更細(xì)的晶粒,還要在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制以及軋后加速冷卻。在部分再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí),再結(jié)晶的奧氏體晶粒細(xì)小,在其晶界上析出的鐵素體往往也比較細(xì)小,而未再結(jié)晶的晶粒受到變形被拉長(zhǎng),晶粒沒(méi)有細(xì)化,因此鐵素體形核位置少,容易形成粗大的鐵素體晶粒和針狀組織。所以從部分再結(jié)晶奧氏體晶粒生成的鐵素體是不均勻的,這種不均勻性對(duì)強(qiáng)度影響不太大,但對(duì)材料的韌性有較大的影響。奧氏體再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)隨變形溫度的升高而增加顯著,隨變形量的增大而增加平緩，所以在生產(chǎn)中應(yīng)盡量控制好第
6、Ⅱ階段開軋溫度,適當(dāng)增大道次變形量,一來(lái)可以減少部分再結(jié)晶晶粒數(shù)量,另外由于溫度的降低,再結(jié)晶晶粒的平均尺寸也可以減小,同時(shí)在未再結(jié)晶區(qū)的累積變形量增加,未再結(jié)晶晶粒受到了較大的變形,晶粒不僅被拉長(zhǎng),晶內(nèi)還可能出現(xiàn)比較多的變形帶,因此轉(zhuǎn)變后也能得到細(xì)小的鐵素體晶粒,使得整個(gè)組織的均勻性得到改善。以針狀鐵素體為主的混合型組織具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，得到針狀鐵素體組織，冷卻速度必須不小于15。C/s，一般在15。C/s到35。C/s之間，冷卻速度過(guò)低將得到以塊狀鐵素體為主的組織，強(qiáng)度偏低；冷卻速度過(guò)大，將得到全針狀鐵素體或貝氏體組織，韌性較差。開冷溫度和終冷溫度對(duì)組織
7、和性能也有較大影響，開冷溫度過(guò)低，在快速冷卻之前有較多先析鐵素體形成，強(qiáng)度較低；終冷溫度在600℃以下，隨著溫度的降低，強(qiáng)度和韌性都會(huì)提高，這是因?yàn)榧铀倮鋮s可阻止Nb，V和Ti的碳氮化合物在奧氏體中析出，使其在較低溫度下析出，可有效地起到強(qiáng)化作用。呂建華等人對(duì)控軋控冷工藝在X60鋼板試制中應(yīng)用的研究表明[3]：采用控軋控冷工藝終軋溫度為820℃左右,開冷溫度750℃以上,終冷溫度600℃左右,冷速10℃/s以上，所獲組織應(yīng)為“鐵素體+珠光體+貝氏體”，與普通控軋工藝相比,其ReL平均值增加54～66MPa,Rm平均值增加30～40MPa,其它性能變化不大?？傮w分析
8、,控軋控冷
