高强韧性S450热轧管线钢带的研制

论文摘要

S450热轧管线钢是一种具有高强度、良好韧性和焊接性能以及抗HIC、SCC、耐腐蚀性能的钢,结合济钢ASP薄板坯连铸连轧生产线的特点,通常按照降碳、降硅、提锰、低磷、低硫和Ni、V、Ti微合金化的成分设计方案,并与控轧控冷技术相结合生产。根据不同规格产品的技术条件要求差别很大的实际情况,本文针对不同的规格进行实验研究,成功开发出覆盖厚薄规格的S450管线钢产品。本文对S450管线钢生产过程中的关键工序进行了研究,为保证产品获得细致均匀的内部组织和良好的综合力学性能,对加热温度、终轧温度、卷曲温度的制定等进行了细致研究；同时针对该钢板中间坯厚度不足,未再结晶区变形量小的情况,采用了F2空过轧制的工艺制度,精轧由原来的6道次变成了5道次,提高了在未再结晶区的变形量,而且由于轧制变形没有发生在奥氏体部分再结晶区,降低了发生混晶现象的几率。为解决薄规格管线钢产品屈强比偏高的难题,研究采用两段冷却方式,关闭冷却水粗调段的前三组,延长轧件在高温阶段滞留时间,降低粗调阶段的冷却速度,使层流冷却粗调段和精调段冷却水量实现合理组合,优化了层流冷却工艺；另外,还采取了“热尾”工艺,保证了钢卷尾部性能与中间部位基本一致。本文最后还系统分析了产品的微观组织,并对强韧化机理进行深入探讨,总结出晶粒细化强化、固溶强化、相变强化、析出强化和位错强化等强化手段对该钢种性能的影响,发现该钢的强化方式中细晶强化和纳米尺度析出物的析出强化最为重要,这为控制组织结构以改善性能和开发更高级别的管线钢奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究背景及意义
• 1.2 课题研究目标、方法与内容
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究方法、内容及重点
• 第二章 高强韧性S450热轧管线钢带综述
• 2.1 管线钢的应用及发展概述
• 2.2 国内管线钢生产现状、生产工艺及发展趋势
• 2.2.1 国内管线钢生产现状
• 2.2.2 生产工艺
• 2.2.3 未来发展趋势
• 2.3 管线钢产品特性综述
• 2.3.1 管线钢产品的性能特性
• 2.3.2 管线钢的控制轧制
• 2.3.3 控制冷却
• 2.4 化学元素在钢中的作用
• 2.4.1 常规元素在钢中的作用分析
• 2.4.2 微合金元素在钢中的作用分析
• 2.5 微合金化对工艺和组织的影响
• 2.5.1 微合金化对控轧控冷的作用及工艺影响
• 2.5.2 微合金化元素碳氮化物的析出行为研究
• 2.5.3 微合金碳氮化物对奥氏体再结晶及晶粒长大的影响
• 2.5.4 第二相粒子的析出对组织的影响
• 第三章 高强韧性S450热轧管线钢带的生产设计
• 3.1 相关生产和技术标准
• 3.2 S450管线钢的成分设计
• 3.3 S450管线钢的生产工艺设计
• 3.3.1 济钢热连轧1700产线ASP工艺及设备简介
• 3.3.2 S450管线钢的工艺设计
• 3.4 关键过程控制点的温度设计
• 3.4.1 板坯加热温度的设计
• 3.4.2 终轧温度的设计
• 3.4.3 卷取温度的设计
• 第四章 高强韧性S450热轧管线钢带生产工艺研究
• 4.1 普通规格S450管线钢的试制
• 4.1.1 加热控制
• 4.1.2 轧制工艺
• 4.1.3 卷取
• 4.1.4 力学性能及表面质量
• 4.2 厚规格S450试制生产
• 4.2.1 化学成分控制情况
• 4.2.2 各道次应变速率计算结果
• 4.2.3 性能检验结果
• 4.2.4 微观组织分析
• 4.3 极限规格S450钢带的试制
• 4.3.1 方案的制定
• 4.3.2 实物带卷的力学性能
• 4.4 生产技术总结
• 第五章 S450管线钢第二相粒子及强韧化机理
• 5.1 S450管线钢成品板微观组织分析
• 5.1.1 析出物的分布
• 5.1.2 析出物的形貌
• 5.1.3 小结
• 5.2 S450管线钢板的强韧化机理
• 5.2.1 晶粒细化强化
• 5.2.2 固溶强化
• 5.2.3 析出强化（沉淀强化）
• 5.2.4 相变强化
• 5.2.5 位错亚结构强化
• 5.3 强韧化机理
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文清单
• 学位论文评阅及答辩情况表