[发明专利]一种低温高压管道连接件用钢及其连铸圆坯的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低温高压管道连接件用钢及其连铸圆坯的制造方法。

背景技术

对于长距离输送低温、高压石油、天然气的管道，要求用于制造管道与管道之间连接件（例如，法兰、三通、弯头、阀门等）的钢材具有良好的焊接性能的同时，要保证连接件内部能够承受高压、低温等周围环境温度的变化、以及振动、自重和外载重量及地理位置不同所产生的复杂作用力的影响。因此，制造上述管道连接件的钢材必须具有良好的焊接性能、高强度、良好的塑性及韧性，尤其应具有良好低温（≤-51℃）冲击韧性。

目前，在国内用于制造上述连接件的钢材主要是采用16Mn、20#、Q345E等，而国外主要采用美标ASTMA105/A105M管道元件用碳钢锻件及ASTMA350/A350M-2007管道部件用碳钢和低合金钢锻件等标准，涉及A105、A350系列钢种。但上述钢材存在低温性能不稳定的缺点，尤其是低温（≤-51℃）冲击韧性波动大、偏低、难以满足要求，成为制约上述连接件用钢的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决以上多个技术问题中的至少一个技术问题的低温高压管道连接件用钢及其连铸圆坯的制造方法。

根据本发明的低温高压管道连接件用钢，以质量百分比计包含以下成分：C：0.12%～0.16%，Si：0.15%～0.30%，Mn：1.20%～1.45%，P≤0.025%，S≤0.015%，Cr：0.15%～0.25%，V：0.04%～0.10%，Nb：0.02%～0.05%，Al_t：0.015%～0.040%，H≤2.0×10^-4%，N：120×10^-4%～260×10^-4%，T.O≤15×10^-4%，余量为Fe及不可避免的杂质。

其中，各组分含量还可以是：C：0.12%～0.14%，Si：0.18%～0.25%，Mn：1.30%～1.40%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：0.20%～0.25%，V：0.05%～0.10%，Al_t：0.020%～0.035%，H≤1.5×10^-4%，N：150×10^-4%～230×10^-4%。

本发明还提供一种上述低温高压管道连接件用钢的连铸圆坯。

本发明还提供一种制造上述连铸圆坯的方法，该方法依次包含以下工序：（1）电炉初炼工序：炉料结构采用废钢和铁水；在进行无渣出钢的过程中加入造渣料之后，再加入含铝脱氧剂；控制熔清碳≥0.50%、熔清磷≤0.025wt%，控制初炼炉冶炼终点C为0.08%～0.10%、终点P≤0.015%，出钢温度为1620℃～1680℃；其中，所述炉料结构中铁水的质量百分比为55%～75%；所述造渣料的加入量相对于每吨钢为12kg～18kg；所述含铝脱氧剂的加入量相对于每吨钢为1.5kg～3.0kg；（2）LF精炼工序：将LF炉工位的钢液温度控制在1510～1560℃，采用碳粉和碳化硅扩散脱氧以及喂入铝线强脱氧相的复合脱氧方式进行脱氧，采用含氮合金或低吹氮气的方式增氮；出钢前，喂入硅钙线对夹杂物做变质处理并深脱氧；其中，所述铝线用量相对于每吨钢为1.0kg～1.5kg，所述钙线用量相对于每吨钢为0.010kg～0.015kg，所述出钢温度为1610℃～1640℃；（3）VD真空脱气工序：在真空度67Pa以下保持10min～20min，优选为15min～20min。真空处理后钢液中的H含量为1.5×10^-4wt%以下；钢液经真空精炼回到常压状态后，底吹氩气流量为120L/min～260L/min，压力为0.20MPa～0.40MPa，保持软吹时间为15min～25min；（4）连铸工序：执行恒温、恒拉速、恒液面的操作；（5）铸坯缓冷工序：将所述工序（3）中指出的连铸圆坯经二冷段冷却、矫置、运输棍道转移至冷床后，进行缓冷并保温；其中，缓冷时间为48小时以上，吊出温度为250℃以下。

其中，在工序（1）中，造渣料由预熔低熔点调渣剂和石灰组成；预熔低熔点调渣剂与石灰的重量比为1：1～1.3：1；预熔低熔点调渣剂包含以下成分：CaO：40wt%～60wt%，SiO₂：5wt%～15wt%，Al₂O₃：20wt%～35wt%，MgO：5wt%～15wt%。