文档介绍：控轧控冷在管线钢生产中的应用
摘要本文简述了控轧控冷工艺在管线钢生产中的应用,具体论述了控轧控冷过程中控轧控冷工艺参数对管线钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,在适当范围内降低终轧温度和终冷温度,适当提高轧后冷却速度可有效改善管线钢的综合性能。
关键词管线钢控轧控冷微观组织力学性能
1前言
管道输送是将石油、天然气从遥远的开采地向最终用户端长距离输送的重要方式。随着国民经济对石油、天然气资源的需求量日益增加和管线钢服役环境日益恶化,长输管线用钢材向高强度、高的低温止裂韧性、耐腐蚀性和优良焊接性能方向发展,即在成分和组织上尽量要求高纯净度、高均匀度和细晶粒组织。在现代管线钢研制中,设计合理的化学成分和采用控轧控冷工艺是获得管线钢优良综合性能的必要条件。控轧控冷工艺在管线钢生产中的应用开始于七十年代,在随后的几十年中得到了迅速发展。我国管线钢的发展始于九十年代,而采用控轧控冷工艺生产较高钢级管线钢板材却是近两年的事。
2控轧控冷工艺及其对管线钢组织和性能的影响
控轧控冷工艺符合21世纪钢铁材料的发展趋势,在控制形变组织的基础上,又控制轧后的冷却速度,从而获得理想的相变组织,即利用形变强化和相变强化的综合控制作用,通过工艺手段以提高钢材的综合性能为目标。

控制轧制是在有目的地控制工艺参数的条件下,在奥氏体相区或在奥氏体与铁素体两相区进行轧制,然后空冷或控制冷却速度以得到理想组织的轧制工艺,即对从轧前的加热到最终轧制道次结束为止的整个轧制过程实行最佳控制,以使钢材获得预期良好性能的轧制方法。通过充分细化晶粒和获得均匀分布的第二相组织来控制轧制以提高钢的综合性能。根据热轧过程中变形奥氏体的再结晶状态和相变机制不同,可将控制轧制分为再结晶区控轧、未再结晶区控轧、两相区控轧。
如图1所示,为X70管线钢的再结晶区域图。
图1 X70管线钢的再结晶区域图

控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。由于热轧变形的作用,促使变形奥氏体向铁素体转变温度的提高,相变后的铁素体晶粒容易长大,造成力学性能降低。为了细化铁素体晶粒,减小珠光体片层间距,阻止碳化物在高温下析出,以提高析出强化效果而采用控制冷却工艺。

对管线钢采用控制轧制工艺,分别在奥氏体再结晶区和未再结晶区轧制,奥氏体再结晶百分数随着变形量的增大及变形温度的升高而增加。当变形量一定时,随着变形温度的升高,奥氏体再结晶百分数显著增加。当变形温度一定时,随着变形量的增大,奥氏体再结晶百分数增加趋势较平缓。在奥氏体再结晶区轧制时
,奥氏体经过多次静态再结晶而细化。但是,由于轧制温度较高,随着道次间隔时间的延长, 再结晶奥氏体晶粒会长大,因此,第Ⅰ阶段轧制开轧温度不能过高。在奥氏体再结晶区轧制细化晶粒的作用是有限的,为了得到更细的晶粒, 还要在奥氏体未再结晶区轧制以及轧后加速冷却。在部分再结晶区轧制时, 再结晶的奥氏体晶粒细小,在其晶界上析出的铁素体往往也比较细小,而未再结晶的晶粒受到变形被拉长,晶粒没有细化,因此铁素体形核位置少,容易形成粗大的铁素体晶粒和针状组织。所以从部分再结晶奥氏体晶粒生成的铁素体是不均匀的, 这种不均匀性对强度影响不太大,但