第３２卷３４ 第２期 上海金属 Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．２ Ｍａｒｃｈ。２０１０ ２０１０年３月 ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＭＥＴＡＬＳ ＣＳＰ生产线开发矿浆输送管用Ｘ６５管线钢的生产实践 李德刚 董瑞峰 － 王国栋 （１．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳１ １０００４： ２．包钢薄板坯连铸连轧厂） 【摘要】 介绍包钢ＣＳＰ生产线开发矿浆输送管用Ｘ６５管线钢的情况。采用Ｎｂ含量达 ０．０６５％的微合金化成分设计及控轧控冷工艺，生产出厚度为１１．０～１２．７ ｍｍ的厚规格Ｘ６５管 线钢５ ０００余ｔ，未出现常见的混晶现象，钢带的组织、性能优良，满足ＡＰ１５Ｌ制管要求。所制成 的１．２万ｍ钢管现场打压一次成功。 【关键词】ＣＳＰ生产线矿浆输送管Ｘ６５管线钢Ｎｂ微合金化 ＰＲｏＤＵＣＴＩｏＮ ｏＦ Ｘ６５ ＰＩＰＥＬＩＮＥ ＳＴＥＥＬ ＦｏＲ ＩＲｏＮ ＣｏＮＣＥＮＴＲＡＴＥ ＳＬＵＲＲＹ ＩＮ ＣＳＰ ＬＩＮＥ Ｌｉ Ｄｅｇａｎｇ ＇ Ｄｏｎｇ Ｒｕｉｆｅｎｇ ・ Ｗａｎｇ Ｇｕｏｄｏｎｇ （１．Ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｒｏｌｌｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ； ２．Ｂａｏｔｏｕ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｏｍｐａｃｔ Ｓｔｒｉｐ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ａｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｘ６５ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｅｅｌ ｆｏｒ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｓｌｕｒｒｙ ｉｎ Ｂａｏｇａｎｇ ＣＳＰ ｌｉｎｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ０．０６５％Ｎｂ Ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄ，５ ０００ ｔ Ｘ６５ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｅｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ １ １．０～１２．７ ｍｍ ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＴＭＣＰ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｅｏｍ— ｐｏｓｅｄ ｏｆ ｉｎｅ ａｎｄ ｕｎｉｆｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｓｈｏｗｉｎｇ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ＡＰ１ ５ Ｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｔｏ １ ２ ０００ ｍ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｍａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｓｕｅｅｅｓｓｆｕ１． 【Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ】 ＣＳＰ Ｌｉｎｅ，Ｉｒｏｎ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ Ｓｌｕｒｒｙ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ，Ｘ６５ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｓｔｅｅｌ，Ｎｂ Ｍｉｃｒｏａｌ— ｌｏｙｉｎｇ 管线用钢特指石油（原油）、成品油、天然气、 供货，迄今为止，已批量生产５０００余ｔ Ｘ６５管线 钢，满足了矿浆及供水管线工程需要，同时也为 ＣＳＰ生产线增加高钢级管线板品种，扩大高钢级 煤浆、矿浆等输送管道用钢板和带材，其行业的特 殊性要求管线钢具有较高的强度、较好的低温韧 性以及良好的焊接性能和耐腐蚀性。 包钢ＣＳＰ生产线（薄板坯连铸连轧）立足现 管线板市场份额，具有重要的技术意义和经济意 义。 有装备，在成功开发了Ｘ６０管线钢的基础上，于 ２００７年立项并开始研制Ｘ６５高强度管线钢。结 合包钢白云鄂博西矿山铁精矿矿浆管道和供水管 道工程用Ｘ６５管线钢技术条件以及与钢管生产 厂签订的技术协议，先后从２００７年３月到２００８ 年１月进行工业试验，并于２００８年４月开始批量 １ Ｘ６５钢的生产工艺流程 包钢Ｘ６５管线钢的基本工艺流程为：铁水预 脱硫一转炉冶炼一ＬＦ炉外精炼一薄板坯连铸一 加热一控轧控冷一卷取。采用铁水预处理降低硫 含量，２１０ ｔ转炉顶底复合吹炼及ＬＦ钢包精炼进 行严格的钢水成分和温度控制，采用薄板坯连铸 作者简介：李德刚，男，正高级工程师，博士生，包钢集团公司总工程师 第２期 李德刚等：ＣＳＰ生产线开发矿浆输送管用Ｘ６５管线钢的生产实践 ４５．００ ４０ ００ ３５ 机进行高温无缺陷浇铸，四辊高刚度大压下热连 轧机组进行合理的热机械处理（控制轧制），并使 热轧钢带具有高精度的几何尺寸，通过层流冷却 （控制冷却）实现产品的最终组织和性能的稳定 ３５．００ ３０．００ ２５．００ ２０ ００ ２３．５３ －＾‘ｕＩ １５．００ ｉ０，ｏｏ ｆ ｌ３．７３ 控制。 ２成分和工艺设计 ２．１化学成分 根据合金元素在高钢级管线钢中的作用与控 制 “ｊ，包钢ＣＳＰ生产线Ｘ６５管线钢的成分设计 主要依据以下原则。 （１）采用低的碳含量设计，以提高管线钢的 韧性和塑性，并具有良好的焊接性； （２）为最大限度地利用晶粒细化的强化作 用，采用了铌微合金化和控制轧制控制冷却的热 机械处理工艺； （３）采用微钛处理技术以改善焊接热影响区 的韧性，结合铌、钒等微合金化的细晶强化和沉淀 强化作用提高管线钢的强度； （４）通过降低硫含量和改变夹杂物形态的钙 处理工艺，提高管线钢的冲击韧性。 表１包钢Ｘ６５管线钢的化学成分（质量分数，％） ２．２轧制工艺 根据薄板坯流程特征所产生的特殊物理冶 金现象 ，设计了适合ＣＳＰ流程特点的Ｎｂ微 合金钢的ＴＭＣＰ生产技术，主要工艺设计原则为 尽可能提高Ｆ１、Ｆ２机架轧制的变形温度和变形 量，以保证高温大应变量变形使原始粗大铸造 树枝晶发生完全再结晶，之后，通过机架间加速 冷却将钢带迅速冷却至未再结晶区并进行未再 结晶控制轧制，从而实现连轧过程组织的均匀 化和细化。 ３产品性能与组织 ３．１ 力学性能 图１～４为试验钢带拉伸性能分布图，由图可 见，所有试验钢带屈服强度、抗拉强度、延伸率及 屈强比均满足技术协议要求，且数据分布集中，散 差小，说明所有试验钢带性能控制稳定。 ５．００ 二０．００ ０．００ ｔ ］０．００二 ４８０￣４９０ ４９０￣５０５ ５０５￣５２０ ５２０￣５３５ ５３５￣５５０ ５５ ５６５ 屈服强度／ＭＰａ 图１ 试验钢屈服强度分布图 ６０．ＯＯ ５０．Ｏ０ ４Ｏ．００ ３０．００ ２０．０Ｏ １０．００ Ｏ．ＯＯ 抗拉强度／ＭＰａ 图２试验钢抗拉强度分布图 延伸率 图３试验钢延伸率分布图 ５Ｏ．Ｏ０ ４５ ０Ｏ ４０．Ｏ０ ３５．ｏｏ 糊－３０．Ｏ０ ２４．４９ ２５．ｏｏ ２Ｏ．ＯＯ ｌ ｌ５．００ — ２４＿ ｌ４．２９ １０．Ｏ０ ｆ ５．Ｏ０ ３６ 上海金属 第３２卷 在一５０ ｃＣ或一６０℃出现低于３００ Ｊ的情况，绝大部 分数据均大于３００ Ｊ，也即所有试验钢在一５０℃时冲 ．・ ◆ ． ・． ◆一协议 限 击功数值均大于协议要求的下限值（一２０℃时）。 ３．２显微组织 ！ 一 ～ ’ 图６为厚度１１．０ ｍｍ和１２．５ ｍｍ钢带金相 ● ’ ◆ 【ｌ ２０ ｔ０ ６０ ８０ ◆ １００ ｌ２０ Ｊ１０ １６０ 照片，由图可见，钢带组织均匀细小，晶粒度达到 ｌ０级以上，主要为铁素体＋珠光体（少量）＋针状 铁素体。晶粒尺寸越小，钢材的韧性越好，尤其对 落锤撕裂试验剪切面积影响越好。组织越均匀， 钢带的力学性能均匀性越好。 批次 图５试验钢维氏硬度分布图 明，试验钢带具有良好的低温冲击韧性，除个别样品 图６ Ｘ６５试验钢带金相照片 ３．３黄河水及矿浆腐蚀试验 ３．３．３黄河水及矿浆腐蚀实验结果 表２为试样在黄河水、不同氯离子浓度蒸馏 为了解包钢生产的Ｘ６５热轧钢带材质是否 具备抗黄河水及矿浆腐蚀特性，制作了腐蚀试验 试件。由美国管道系统工程（包头）有限公司（简 水、黄河水与矿浆澄清水按比例配制介质中的腐 蚀试验和连选铁精矿浆包钢试件腐蚀测试整个过 程的试验结果。 表２包钢Ｘ６５热轧钢带试件（全过程）腐蚀测试 平均值 称ＰＳＩ）为包钢完成试验工作，目的是验证包钢 Ｘ６５热轧钢带能否满足包钢铁精矿浆管道输送的 耐蚀要求。 ３．３．１黄河水及矿浆腐蚀试验规范 腐蚀试验规范如下：矿浆浓度为６５．４１％（固 体重量浓度），矿浆初始ｐＨ为７．８７，测试过程中 将矿浆ｐＨ调整到１０．８３（用石灰调整）；为了解黄 试验项目 日期 晕霎 ） 河水中不同氯离子浓度对管道的点蚀程度，分别 添加不同质量的ＫＣ１使蒸馏水中含有１００ ｍｇ／Ｌ、 ２００ ｍｇ／Ｌ、３００ ｍｇ／Ｌ的氯离子以进行腐蚀试验； 最后又分别添加不同质量的ＮａＣ１，使蒸馏水中含 有１００ ｍｇ／Ｌ、２００ ｍｇ／Ｌ、３００ ｍｇ／Ｌ的氯离子进行 了腐蚀试验。所有腐蚀试验结果都以Ｘ６５热轧 钢带试件进行称重来检测腐蚀速率。 ３．３．２黄河水及矿浆腐蚀试验过程 从２００７年８月３日至８月１９日期间，共进 注：１罾尔＝１／１０００ ｉｎ＝０．０２５４ ｍｍ 图７为试件经黄河水及矿浆腐蚀试验的表面 状况图，可见，既存在基体均匀腐蚀，又有坑蚀 行了３次黄河水的腐蚀试验，在同年８月２３ Ｅｔ， 采用矿浆澄清水和黄河水按照３：１７的比例进行 配置，又进行了一次腐蚀试验。 （麻点、点蚀）不均匀腐蚀。开口状态稳定后的腐 蚀速率平均值较高，但封闭并稳定后的腐蚀速率 平均值较低（腐蚀速率０．１５２ ４ ｍｍ／ａ）而且满足 第２期 李德刚等：ＣＳＰ生产线开发矿浆输送管用Ｘ６５管线钢的生产实践 ３７ 设计要求（腐蚀速率０．２０３ ２ ｍｍ／ａ）。 图７ 包钢黄河水与矿浆腐蚀样照片 ３．４质量评估 为了解包钢开发的Ｘ６５管线钢综合性能指标 是否满足技术协议要求，选取其中３卷钢带委托西 安管材研究所进行了全面检验和评估。分别对３ 卷钢带的化学成分、金相，横、纵向拉伸性能，维氏 硬度，横、纵向夏比冲击性能（一２０℃、一４０℃）， 横、纵向落锤撕裂试验等进行了系统检验。检测结 果均达到了技术要求，尤其一２（】℃落锤撕裂试验 横、纵向剪切面积均达到了９６％以上。 ３．５使用效果 包钢开发的Ｘ６５高强度管线钢热轧钢带全 部用于宝鸡住金石油钢管有限公司承制的包钢白 云铁精矿矿浆管道工程，钢带规格为１１．０ ｍｍ× １１３０ ｍｍ，通过ＥＲＷ工艺制成的钢管尺寸为 ＠３５６ ｍｍ×１１．０ ｍｌＴｌ，已生产４６００余ｔ。对制成钢 管的母材、焊缝及热影响区的强度和冲击韧性检 验结果表明（检验结果见图８、９），均满足包钢白 云铁精矿管道设计要求。 ０．９３ ０．９ ／，／ 《 ／／／ ＼ ／ 黧 Ｉ ，’ 嗵 ∥／ ∥／ ３５０ ４００ ４５０ ５００ ５５０ ６０Ｏ ６５０ ７０Ｏ ７５０ ８００ 抗拉强度／ＭＰａ 图８ 管体母材力学性能分布情况 由图９可见，批量生产的Ｘ６５管材冲击韧性 焊管编号 图９ 管体母材及焊缝区冲击韧性分布情况 优良，不论管体母材还是焊缝及热影响区在 一２０￣Ｃ时的冲击韧性均大于１００ Ｊ。 并且所制成的１．２万１ＴＩ钢管现场打压一次 成功。 ４结论 （１）包钢开发的Ｘ６５管线钢热轧钢带采用 Ｎｂ、Ｔｉ微合金化的钢种成分及工艺设计合理，所 有试验钢带综合性能均达到了包钢白云铁精矿管 道设计要求。 （２）１１．０ ｍｍ以上规格钢带的组织均匀、细 小，均为多边形铁素体＋针状铁素体＋少量珠光 体，针状铁素体比例都在５０％以上，晶粒度为１０ 一ｌ２级。研发生产了Ｎｂ含量达０．０６％～ ０．０７％，厚度超过１０ ＩＴｌｍ规格的钢带，１１．０ １ＴＩＩＴＩ、 １２．５ ｍｉＤ＿厚规格钢带未出现混晶现象。 （３）经西安管材研究所质量评估表明，批量 试生产的钢带力学性能优良，满足与宝鸡住金石 油钢管有限公司签订的技术协议要求。 （４）批量试生产的钢带在制成钢管后综合性 能优良，满足白云铁精矿管道设计要求。所制成 的１．２万ｍ钢管现场打压一次成功。 参考文献 ［１］王春明，鲁强，吴杏芳．管线钢的合金设计［Ｊ］．鞍钢技术， ２００４，（６）：２２． ［２］郝瑞辉，丛晖，马薇．合金元素在高级管线钢中的作用与控制 ［Ｊ］．河南冶金，２Ｏ０６，ｌ４（３）：２１． 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