发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种25.4mm热连轧极限规格管线钢板卷及其制造方法，获得了组织超细化和均匀化的25.4mm热连轧极限规格管线钢板卷，并具备良好的低温韧性。

为实现上述目的，本发明所设计的25.4mm热连轧极限规格管线钢板卷，其化学成分的质量百分比为：C：0.029～0.051％，Si：0.13～0.27％，Mn：1.08～1.63％，P：≤0.012％，S：≤0.0015％，Mo：0.07～0.15％，Nb：0.037～0.059％，Ti：0.013～0.024％，Al：0.011～0.037％，Mg：0.0003～0.0011％，O：0～0.0015％，N：≤0.0045％，其余为Fe及不可避免杂质。

优选的，其化学成分还包括：Cu、Ni、Cr、B、V、Ca中的至少一种，质量百分比为满足Cu：≤0.30％，Ni：≤0.30％，Cr：≤0.30％，B：≤0.0005％，V：≤0.030％，Ca：≤0.0020％。

优选的，C含量为0.029～0.045％时，Mn的含量为1.42～1.63％。

优选的，C含量为0.046～0.051％时，Mn的含量为1.08～1.41％。

优选的，P：≤0.010％，S：≤0.0010％，N：≤0.0040％。

优选的，其组织特征为针状铁素体+细化的粒状贝氏体或准多变形铁素体，板厚1/4位置针状铁素体比例不低于75％，细化的粒状贝氏体或准多变形铁素体比例不超过25％，且尺寸不超过6μm；板厚1/2位置针状铁素体比例不低于50％，细化的粒状贝氏体或准多变形铁素体比例不超过50％，且尺寸不超过8μm。

本发明的化学成分设计中：

碳(C)：最经济的强化元素，通过间隙固溶强化提升钢的强度，同时大幅提升钢的淬透性，利于低温相变。对于极限规格管线钢板卷，为获得理想的组织性能，需要采用较高冷速冷却，C含量过高时，易导致材料板厚方向组织性能严重不均，增大冷弯开裂倾向、以及DWTT性能不合；C太低时降低钢的强度。C的适宜添加量为0.029～0.051％。

硅(Si)：主要起固溶强化作用，有益于辅助冶炼过程中脱硫。Si的适宜添加量为0.13～0.27％。

锰(Mn)：可提高钢的淬透性，并显著提升钢的屈服和抗拉强度。但Mn属于易偏析元素，会增加偏析部位奥氏体稳定性，相变过程中进一步加剧C往偏析部位的扩散，最终形成脆硬的马氏体相，对材料的韧性不利；尤其在板厚中心的严重偏析往往都是断口分离的重要原因，Mn的适宜添加量为1.08～1.63％。

磷、硫、氮(P、S、N)：P、S、N在管线钢中均为有害元素，应尽量控制其含量。

钼(Mo)：强淬透性元素，显著提升奥氏体稳定性，推迟高温铁素体相变，有益于针状铁素体的形成；且Mo在钢中偏析程度很低，合金及工艺设计得当情况下，不会加剧材料组织性能的不均匀性。但对于极限规格管线钢板卷，适宜的Mo添加，能显著改善板厚方向组织均匀性，改善钢板的低温韧性；但Mo含量过高时，易导致马氏体岛的尺寸和比例过高，反而不利于板卷DWTT性能。Mo的适宜添加量为0.07～0.15％。

铌、钛(Nb、Ti)：微合金化元素，可显著细化晶粒并起到析出强化作用，同时可显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，利于未再结晶区增加累积应变，促进控冷过程中的针状铁素体相变。Nb、Ti的适宜添加量分别为0.037～0.059％、0.013～0.024％。

铝、镁(Al、Mg)：均为钢中的脱氧元素，通过Al、Mg的复合添加，形成弥散化的镁铝尖晶石复合夹杂(大尺寸夹杂物显著减少，2μm以下夹杂物大幅增加)，在连铸过程中起到细化晶粒的作用，以及成为促进针状铁素体形核的质点，并有益于提升焊接性能。Al、Mg的适宜添加量分别为0.011～0.037％和0.0003～0.0011％。

氧(O)：钢的冶炼过程中不可避免残余的元素。与Al、Mg结合，在钢中形成弥散化氧化物夹杂。但O含量应严格限制，O含量过高时，夹杂物尺寸和数量均大幅增加，对钢的低温韧性不利。O含量适宜控制在0.0015％以内。

铜、镍(Cu、Ni)：Cu具有一定的固溶强化作用，以及提升钢的耐蚀性能，但Cu不宜单独添加；Ni可以提升材料的低温韧性，且能改善因Cu导致的表面脆性。Cu、Ni的适宜添加量均为≤0.30％。

铬(Cr)：提高钢的淬透性，以及固溶强化作用。但Cr含量过高时，对焊接性能不利；且其偏析程度与Mn接近，对材料组织均匀性控制不利。Cr的适宜添加量为≤0.30％。

钒(V)：微合金化元素，在管线钢生产工艺条件下难以析出，主要起固溶强化作用，尤其能显著提升抗拉强度，降低屈强比，但钒的含量过高时会降低钢的冲击韧性。V的适宜添加量为≤0.030％。

钙(Ca)：在二次精炼过程中对钢进行钙处理，可以改善钢中的夹杂物形态，提高钢冲击韧性，但加入过量，易降低钢的洁净度，对钢的低温韧性不利；尤其本发明中采用了Mg处理，具有类似的效果，Ca的添加量过多易导致铝酸钙的形成，反而不利于夹杂物弥散化。Ca的适宜添加量为≤0.0020％。

硼(B)：同其他元素共同作用下，显著提升钢的淬透性。对于极限规格管线钢，B的加入反而不利于材料的组织性能均匀性。应严格限制钢中B的含量。

一种所述25.4mm热连轧极限规格管线钢板卷的制造方法，包括如下步骤：

A)冶炼铸造：按照成分进行冶炼、精炼和连铸，制得板坯，所述板坯的厚度为230mm；

B)板坯冷却：将所述板坯冷却至420℃以下，使所述板坯完全相变，通过该措施，所述板坯冷却过程中完成奥氏体-铁素体相变，并在随后的板坯加热过程中发生铁素体-奥氏体相变，确保获得细小的板坯初始奥氏体晶粒，如板坯装炉温度过高，则易加剧板坯奥氏体晶粒粗大和不均，对最终板卷的DWTT性能不利；

C)板坯加热：将冷却后的所述板坯加热，加热过程中加热炉气温度全程不超过1200℃，所述板坯出炉温度为1130～1170℃，且在1130℃以上保温90～120min，所述板坯加热过程中，随加热温度提升或保温时间增加，晶粒尺寸增大，其中前者影响更为显著，且该过程不可逆，因此，必须将加热炉气温度全程控制在适宜范围；同时，为避免保温过程中晶粒过度长大，同时确保板坯温度均匀，板坯保温温度和保温时间也应控制在适宜范围；

D)粗轧：轧制所述步骤C)出炉的所述板坯，轧制道次为5～6道次，粗轧终轧温度为930～990℃，粗轧结束所述板坯厚度为58～62mm，粗轧每道次进入轧机时，开启高压水除鳞，降低表面温度，增加板坯厚度方向变形抗力梯度，以增大心部形变效果，改善板厚方向组织均匀性，末两道次的轧制速度为3～4m/s，同时，粗轧过程中尽可能降低轧制速度，以降低轧制负荷及提高形变再结晶效果；

E)精轧：将所述步骤D)粗轧后的所述板坯通过7机架连轧机组精轧，采用5～6道次精轧，开轧温度低于930℃，终轧温度为780～820℃，通过减少精轧道次，可提高道次形变压下率，提升板厚心部形变效果，增加板厚方向组织性能均匀性；同时，低的开轧和终轧温度，利于增加奥氏体晶粒畸变，为随后冷却过程中针状铁素体均匀形核创造有利条件；

F)控制冷却：以25～45℃/s冷却至250～370℃后卷取，通过高速冷却，可避开高温铁素体和珠光体相变的同时，对大尺寸粒状贝氏体的形成具有良好的抑制作用，但冷速超过45℃/s时，板厚方向的组织性能均匀性差异过大，对冷弯和DWTT性能不利，通过采用较低的终冷温度，使得板厚心部在整个贝氏体相变区都能获得较高的冷速，进而抑制大尺寸粒状贝氏体的形成，同样对改善材料的低温韧性具有重要作用。

优选的，所述步骤A)中，Mg处理在RH真空处理之后，并且以Al-Mg合金线方式加入，以提升夹杂物弥散化处理效果。

优选的，所述步骤D)中，粗轧末两道次的道次压下率不低于23％。

优选的，所述步骤E)中，第4～5机架或第4机架虚设。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过采用超低C-Mn、低Mo-Nb、Ti微合金化设计，结合Mg处理夹杂物弥散化技术，以及各种组织细化和均匀化控制工艺措施，获得了组织超细化和均匀化的25.4mm热连轧极限规格管线钢板卷，并具备良好的低温韧性；

2、显微组织为针状铁素体+细化的粒状贝氏体或准多变形铁素体，拉伸性能达到X65或X70钢级，-20℃夏比冲击性能均值≥300J，-15℃落锤性能剪切面积均值≥85％。