一種抗hic熱軋鋼板及其鎂處理冶煉方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗HIC熱軋鋼板及其鎂處理冶煉方法，采用鎂處理冶煉方法所制得的熱軋鋼板的化學(xué)成分及含量為：0.06wt％～0.20wt％的C、0.10wt～0.50wt％的Si、0.4wt～1.6wt％的Mn、≤0.25wt％的P、≤0.010wt％的S、≤0.06wt％的Nb、≤0.15wt％的V、0.0001wt％～0.020wt％的Mg和Ti、＜0.010wt％的Als，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明能抑制鋼板中帶狀組織的生成，提高鋼板性能。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱軋鋼板生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種抗HIC熱軋鋼板及其鎂處 理冶煉方法。 一種抗Η 1C熱軋鋼板及其鎂處理冶煉方法

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，濕硫化氫環(huán)境下引起壓力容器及管道的腐蝕、氫致開裂（HIC)、硫化氫應(yīng) 力腐蝕開裂（SSCC)等事故率有不斷上升的趨勢，濕硫化氫環(huán)境造成設(shè)備破環(huán)帶來的損失 是巨大的，也是當(dāng)前采油、煉油、化工、煤氣生產(chǎn)中最為突出的腐蝕問題和技術(shù)難題之一。
[0003] 根據(jù)鋼材的性質(zhì)、環(huán)境和其他變量，濕硫化氫環(huán)境中因鋼材腐蝕所產(chǎn)生的氫的吸 收會產(chǎn)生不同的影響。在壓力管道中觀測到的一個有害作用是裂紋沿鋼材軋制方向發(fā)展。 平面裂紋傾向于與相鄰的平面裂紋相連形成穿過壁厚的臺階裂紋。裂紋會減少有效壁厚， 直至壓力容器、管道變得過應(yīng)力而開裂。開裂有時伴有表面鼓包。迄今已經(jīng)有多起因這種 開裂導(dǎo)致的失敗實例報道。
[0004] 在實際生產(chǎn)中氫致開裂主要取決于鋼的成分及組織狀態(tài)。HIC主要存在于細(xì)長的 第二類MnS夾雜和硅酸錳系的夾雜中，但是難以延伸的氧化鋁系夾雜物聚集的情況下也可 成為HIC的起點，在Μη和P的偏析區(qū)沿著形成的珠光體、貝氏體、馬氏體擴展。
[0005] 從材料化學(xué)成分方面來說，影響濕硫化氫腐蝕的主要化學(xué)元素是錳、磷、硫、碳等 元素。
[0006] (1)碳：是穩(wěn)定奧氏體的元素，隨著碳含量增加容易出現(xiàn)碳化物偏析，造成偏析區(qū) 的硬度與周圍組織出現(xiàn)差異，導(dǎo)致HIC腐蝕；
[0007] (2)錳、硅：Μη的偏析容易在焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生馬氏體和貝氏體等高強度、低韌 性的顯微金相組織，表現(xiàn)出極高硬度，增加焊后組織開裂傾向。因此Μη含量高的低合金鋼 不宜用于制造濕硫化氫環(huán)境中的管道用材，目前通用的做法是控制Μη含量。Si元素含量偏 高時，焊縫及熱影響區(qū)的硬度無法控制，同時Si元素易偏析于晶粒邊界，會助長晶間裂紋 的形成。
[0008] 非金屬夾雜物致使局部顯微組織疏松，增加濕硫化氫環(huán)境下HIC或S0HIC的敏感 性，夾雜物界面是氫的強陷阱，在鋼與腐蝕性氣體的接觸面上，通過電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，氫離 子在陽極獲得電子而變成氫原子。然后，原子氫滲入腐蝕層，擴散進(jìn)入鋼中，富集在夾雜物， 特別是長條狀的MnS周圍，形成分子氫。當(dāng)夾雜物頂端的分子氫壓升高到大于臨界值時就 會產(chǎn)生裂紋，同時在裂紋頂端出現(xiàn)局部塑性變形區(qū)。隨著氫壓的增大，這些裂紋能向前擴展 或互相連接，當(dāng)兩個平行的裂紋靠得很近時，裂紋間的相互干涉較大，容易使裂紋彎曲而成 臺階狀的裂紋。
[0009] 故在實際生產(chǎn)過程中，強化精煉工藝操作，最大限度控制P、S等雜質(zhì)含量，確保 鋼質(zhì)純凈，是生產(chǎn)抗HIC熱軋鋼板必須的操作規(guī)范。但僅從成分上具備條件而不改善組織 中存在的不均勻甚至帶狀組織之類的缺陷，或者以現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)手段尚缺乏對該類影響抗 HIC性能的組織缺陷以經(jīng)濟、有效的手段加以改善的能力，是限制當(dāng)前國內(nèi)優(yōu)質(zhì)抗HIC熱軋 鋼板生產(chǎn)的限制性環(huán)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于，提供一種抗HIC熱軋鋼板及其鎂處理冶煉方法，本發(fā)明可抑 制鋼板中帶狀組織的生成，提高鋼板性能。
[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0012] 一種抗HIC熱軋鋼板，所述熱軋鋼板的化學(xué)成分及含量為：0. 06wt%?0. 20wt% 的 C、0. 10wt ?0· 50wt% 的 Si、0. 4wt ?1. 6wt% 的 Mn、< 0· 25wt% 的 P、< 0· OlOwt% 的 S、 彡 0· 06wt% 的 Nb、彡 0· 15wt% 的 V、0. OOOlwt% ?0· 020wt% 的 Mg 和 Ti、< 0· OlOwt% 的 Als，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0013] 一種抗HIC熱軋鋼板的鎂處理冶煉方法，所述方法包括以下步驟：
[0014] 1)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水和/或廢鋼經(jīng)熔煉，將鋼液中的Si調(diào)整到0. 10wt?0. 15wt % 進(jìn)行硅鎮(zhèn)靜脫氧后出鋼；
[0015] 2)LF精煉：軟吹之前，以4m/s的喂線速度加入鈦線和鎂線，至熔煉含量 0. OOOlwt%?0. 020wt%的Mg和Ti，同時根據(jù)所冶煉鋼的成分補加 Si。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟1)之前還包括鐵水預(yù)處理步驟；所述步驟2)之后還包括連鑄 和軋制步驟。
[0017] 連鑄步驟中，連鑄鋼坯尺寸為250mmX 1800mmX2700mm，拉速為1. 55m/min。
[0018] 優(yōu)選地，所述軋制時，粗軋鋼坯的開軋溫度大于1150°C，均熱溫度為1200°C? 1300°C ;精軋開軋溫度彡970°C，終軋溫度小于920°C。
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選地，連鑄鋼坯的均熱溫度為1250°C，加熱時間為3h ;
[0020] 冷卻和最終規(guī)格：水冷至610?640°C后送至冷床上進(jìn)行自然冷卻，乳材成品規(guī)格 為 20mmX2700mmXLmm。
[0021] 本發(fā)明中未提及的冶煉步驟，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇本領(lǐng)域的常規(guī)方 法。
[0022] 本發(fā)明所采用的冶煉和連鑄設(shè)備均為本領(lǐng)域通用設(shè)備。
[0023] 本發(fā)明的抗HIC鋼板的冶煉方法可以為鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐-LF精煉-連鑄-軋制。
[0024] 本發(fā)明將鎂處理冶金技術(shù)應(yīng)用抗HIC熱軋鋼板生產(chǎn)，獲得所需的非金屬夾雜物種 類、大小及其分布是關(guān)鍵，非金屬夾雜物的最終產(chǎn)物與鋼液中C、N、0等含量有關(guān)，而且與脫 氧元素、合金元素及添加順序有關(guān)。
[0025] 本發(fā)明采用鎂處理冶金技術(shù)獲得細(xì)小而彌散分布的非金屬夾雜物質(zhì)點有利于促 進(jìn)新相形核和釘扎晶界。本發(fā)明的冶煉方法中，在加入Mg后即生成彌散細(xì)小分布的復(fù)合夾 雜物，該細(xì)小夾雜物，一方面可以促進(jìn)奧氏體形核另一方面可以釘扎晶界阻止組織長大。
[0026] 本發(fā)明通過合理選擇和添加微量合金元素，控制鋼中非金屬夾雜物，使其作為新 相非均勻形核的核心或起到釘扎晶界的作用，從而利用鋼中的非金屬夾雜物控制鋼材的組 織，抑制鋼板中帶狀組織的生成，提高鋼板性能。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過合理的鎂處理冶金技術(shù)，控制鋼中非金屬夾雜物，在 不改變原有的生產(chǎn)工藝的情況下改善鑄坯及產(chǎn)品組織的均勻性和致密性，從而改善抗HIC 性能，具有操作簡單直接，易于在生產(chǎn)現(xiàn)場實施，成本低，合金成分控制精確，不影響產(chǎn)品表 面質(zhì)量且不增加軋鋼過程除鱗難度等優(yōu)勢，是現(xiàn)有裝備技術(shù)條件下，實現(xiàn)穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)抗 HIC鋼板的有效方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實施例1連鑄坯的低倍組織圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明對比例1連鑄坯的低倍組織圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明實施例1熱軋鋼板的金相組織圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明對比例1熱軋鋼板的金相組織圖；
[0032] 圖5為本發(fā)明實施例1連鑄坯的夾雜物的分布圖；
[0033] 圖6為本發(fā)明對比例1連鑄坯的夾雜物的分布圖；
[0034] 圖7為本發(fā)明實施例1連鑄坯的夾雜物掃描電鏡圖；
[0035] 圖8為本發(fā)明實施例1連鑄坯的夾雜物掃描電鏡圖；
[0036] 圖9為圖7中a點的能譜圖；
[0037] 圖10為圖8中b點的能譜圖；
[0038] 圖11為圖8中c點的能譜圖。

【具體實施方式】
[0039] 下面以附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0040] 實施例1
[0041] 一種抗HIC熱軋鋼板，所述熱軋鋼板的化學(xué)成分及含量為：0. 06wt%?0. 20wt% 的 C、0. 10wt ?0· 50wt% 的 Si、0. 4wt ?1. 6wt% 的 Mn、< 0· 25wt% 的 P、< 0· OlOwt% 的 S、 彡 0· 06wt% 的 Nb、彡 0· 15wt% 的 V、0. OOOlwt% ?0· 020wt% 的 Mg 和 Ti、< 0· OlOwt% 的 Als，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0042] 一種抗HIC熱軋鋼板的鎂處理冶煉方法，所述方法包括以下步驟：
[0043] 1)鐵水預(yù)處理
[0044] 2)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水和/或廢鋼經(jīng)熔煉，將鋼液中的Si調(diào)整到0. 10wt?0. 15wt % 進(jìn)行硅鎮(zhèn)靜脫氧后出鋼；
[0045] 3)LF精煉：軟吹之前，以4m/s的喂線速度加入鈦線和鎂線，至熔煉含量 0. OOOlwt%?0. 020wt%的Mg和Ti，同時根據(jù)所冶煉鋼的成分補加 Si ;
[0046] 4)連鑄得到連鑄坯；
[0047] 5)軋制、冷卻得到抗HIC熱軋鋼板。
[0048] 所述軋制時，粗軋鋼坯的開軋溫度大于1150°C，均熱溫度為1250°C，加熱時間為 3h ;精軋開軋溫度彡970°C，終軋溫度小于920°C。
[0049] 連鑄步驟中，連鑄鋼坯尺寸為250mmX 1800mmX2700mm，拉速為1. 55m/min。
[0050] 冷卻和最終規(guī)格：水冷至610?640°C后送至冷床上進(jìn)行自然冷卻，乳材成品規(guī)格 為 20mmX2700mmXLmm。
[0051] 對比例1
[0052] 采用常規(guī)冶煉方法，制備與實施例1中規(guī)格相同的連鑄坯，然后經(jīng)與實施例1中相 同的加熱爐加熱、乳制得到熱軋鋼板。
[0053] 效果對比
[0054] 采用常規(guī)的測試方法，分別對實施例1和對比例1的連鑄坯的截面進(jìn)行低倍組織 觀察，如圖1和圖2所示，由圖1和圖2可以看出，對比例1所制得的連鑄坯的截面中心比 實施例1所制得的連鑄坯的截面中心具有更多的波紋，說明實施例制得的連鑄坯質(zhì)量優(yōu)于 對比例1。
[0055] 采用常規(guī)的測試方法，分別對實施例1和對比例1的熱軋鋼板的金相組織進(jìn)行觀 察，如圖3和圖4所示，由圖3和圖4可以看出，實施例1更好的抑制了帶狀組織的生成。
[0056] 采用常規(guī)的測試方法，分別對實施例1和對比例1的連鑄坯的夾雜物分布進(jìn)行觀 察，如圖5和圖6所示，由圖5和圖6可以看出，實施例1獲得了更細(xì)小、彌散分布的非金屬 夾雜物。
[0057] 采用掃描電鏡對連鑄坯進(jìn)行測試，其中非金屬夾雜物的分布如圖7和圖8所示，其 中a點能譜圖如圖9所示，b點的能譜圖如圖10所示，c點的能譜圖如圖11所示。由圖9、 圖10、圖11可知a、b、c三點處的夾雜物主要成分為Mg0-Si02-Mn0,正是本申請所要控制的 夾雜物種類。
[0058] 最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種抗HIC熱軋鋼板，其特征在于，所述熱軋鋼板的化學(xué)成分及含量為：0. 06wt%? 0· 20wt % 的 C、0. 10wt ?0· 50wt % 的 Si、0. 4wt ?1. 6wt % 的 Μη、< 0· 25wt % 的 P、 彡O.OlOwt%的
的
的
的Mg和Ti、 < 0· OlOwt%的Als，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2. -種抗HIC熱軋鋼板的鎂處理冶煉方法，所述方法包括以下步驟： 1) 轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水和/或廢鋼經(jīng)熔煉，將鋼液中的Si調(diào)整到0. 10wt?0. 15wt%進(jìn)行 硅鎮(zhèn)靜脫氧后出鋼； 2. LF精煉：軟吹之前，以4m/s的喂線速度加入鈦線和鎂線，至熔煉含量0. OOOlwt%? 0. 020wt %的Mg和Ti，同時根據(jù)所冶煉鋼的成分補加 Si。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟1)之前還包括鐵水預(yù)處理步驟； 所述步驟2)之后還包括連鑄、乳制和冷卻步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述連鑄步驟中，連鑄鋼坯尺寸為 250mmX1800mmX 2700mm，拉速為 1. 55m/min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述軋制時，粗軋鋼坯的開軋溫度大于 1150°C，均熱溫度為1200°C?1300°C ;精軋開軋溫度彡970°C，終軋溫度小于920°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷卻步驟中，水冷至610?640°C后 送至冷床上進(jìn)行自然冷卻，乳材成品規(guī)格為20mmX 2700mmX L mm。
【文檔編號】C21C7/00GK104060171SQ201410276157
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】王博, 王中學(xué), 張冠鋒, 席超, 劉吉星, 劉美, 劉超, 劉洪銀, 韓杰 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司