[发明专利]一种高强韧性钒氮微合金化热轧钢管及其制造方法

说明书

一种高强韧性钒氮微合金化热轧钢管及其制造方法，属于钢铁生产领域。该高强韧性钒氮微合金化热轧钢管包括的化学元素及其质量分数为：C：0.15～0.45％，Si：0.1～0.6％，Mn：1.0～1.8％，P：0.001～0.02％，S：0.001～0.02％，Al：0.005～0.05％，V：0.05～0.25％，N：0.008～0.028％，Ti：0.005～0.05％，Mg：0.001～0.01％，O：0.001～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；其制造方法为：对钢管成分和夹杂物进行优化设计，通过冶炼中在钒氮微合金化基础上，引入的特殊夹杂物细化组织，并结合轧管工艺的改进，能够在减少复杂热处理工艺和不添加大量贵重合金下进行生产，实现钢管轧态强韧性能的协同提升。

技术领域

本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及一种高强韧性钒氮微合金化热轧钢管及其制造方法。

背景技术

钢管在能源、化工、机械等领域具有重要和广泛的应用。随着装备制造技术的发展以及服役工况条件的日趋严格，对钢管的强韧性能提出更高要求。同时，随着经济社会的发展，资源、能源、环境问题日益突出，对钢铁行业而言这一问题尤为显著。热轧钢管的加工成型工艺复杂，较难实现成型成性的在线一体化调控，钢管性能的提高往往需要合金元素的添加以及进行离线热处理，这显然增加了资源能源消耗。在低成本低消耗的同时保证良好的性能是钢管生产领域的重要发展方向。

专利CN108603266B公开一种高强度高韧性钢管用钢板及其制造方法，采用低碳含量设计并添加Nb、Ti及其它合金元素，并进行Ca、REM、Zr、Mg中一种元素处理，采用三阶段轧制工艺，在Ar₃温度以下实施大于50％的压下率，轧后采用加速冷却至250～450℃，获得高强韧性。该专利的生产工艺适用于钢板，然后将钢板二次加工成钢管，而无法直接应用于热轧生产的钢管产品。

专利CN107699790A公开了一种耐候无缝钢管钢种及无缝钢管制造方法，采用以碳锰钢为基础，添加P、Cu、Cr、Ni、V等的钢种设计，针对不同耐候和钢级要求调整元素配比，可采用不同交货状态，钢级Q460NH-Q550NH交货状态为调质态，显然增加了成本和能耗。

专利CN107377620A公开了一种热轧无缝钢管及其制备方法，从冶炼、热轧方面改善基于45号钢生产热轧钢管的加工工艺，添加Al、Ti合金元素，细化热轧态无缝钢管的晶粒，在省略正火工序的同时保证强韧性，但是所采用的较低的终轧温度给生产带来困难。

专利CN103882298A公开了一种X60输送管线用无缝钢管及其制造方法，采用低C+高Mn+V、Ti微合金化的合金设计，采用转炉冶炼+炉外精炼+方坯连铸+圆坯轧制+无缝制管的工艺路线，所述钢管具有细小的F+P组织。该方案限制了较低的C、N含量，廉价元素的强化作用未得到充分发挥，并且采用低温定径工艺，为实际生产带来不便。

专利CN1532300A公开了一种非调质无缝钢管，目的是不严格规定制管加工度或制管温度，也能兼顾高强度和韧性，防止焊接部的裂纹或韧性的降低。通过降低碳含量，复合添加Mn、Cr、V提高强度，将碳当量调整到规定范围。但所得的组织以贝氏体为主，不利于低温韧性的提高。

专利CN101899612A公开了一种非调质钢管及其制备方法，采用钒微合金化，通过加大张力减径变形量和降低张力减径的温度，使钢管得到10级左右细小的晶粒尺寸，具有良好的强韧性能，不再使用Nb、Ti、B等合金元素。但所采用的大变形量、低温张力减径对生产设备和工艺带来不利影响。

通过对现有技术分析，热轧钢管性能的改善，一方面大量添加合金元素造成成本增加，另一方面需要特殊的轧制和热处理工艺辅助控制，带来设备、能耗和生产效率的问题。现有的热轧钢管生产技术手段不能同时实现高强度、高韧性、低成本、高效率制造的要求，对此仍需要进行深入研究。

发明内容