卷取温度对含钒管线钢组织和性能的影响研究

随着油气勘探及开采技术的持续进步，越来越多的大储量油气田被发现。大部分油气田都位于地理环境恶劣、自然条件复杂的偏远地区，远离消费终端市场，这给油气的输送提出了新的课题。国内外各大钢铁企业与科研院所都在努力开发应用条件广、强韧性高、工程操作性强及低成本的高钢级管线钢。除安全性要求以外，制造成本也是一个主要因素。Nb、V、Ti是管线钢生产中常添加的微合金化元素，但目前我国铌矿资源不多，品位很低，直接开采利用价值较低，而钒铁在生产高强度钢方面与铌铁相比有生产窗口大，容易控制的明显优势。尤其在我国攀枝花和承德地区有着丰富的钒钛资源。鉴于此，本文研究了卷取温度和钒含量对管线钢组织和性能的影响，旨在为提高钒在钢铁材料中的应用起指导作用。
试验设计3种不同钒含量的管线钢，试验钢在25kg真空感应炉中冶炼，真空浇铸。试验钢的化学成分为（质量分数，%）：0.082C，0.20Si，1.42Mn，0.02Al，0.040Nb，0.026Ti，0.011N。合金成分差异主要体现在钒含量上，分别为0.02%，0.05%，0.08%。
将试验钢在1150℃锻造后切割成90mm×80mm×90mm锻坯，加热至1200℃保温1h，进行控制轧制。开轧温度1150℃，精轧入口温度控制在950℃，终轧温度控制在850℃。轧后水冷，冷速大于20℃/s。轧后将试验钢放入箱式加热炉中进行保温，模拟现场生产的卷取工艺，设置卷取温度分别为650、600、550、500℃。
含钒管线钢的显微组织对卷取温度较敏感，高温卷取会有大量的珠光体存在，铁素体晶粒粗大，低温卷取时有粒状贝氏体和针状铁素体组织形成，提高了强度。钒的固溶量在650～500℃卷取时，受温度变化影响较大，尤其是碳化钒的析出，析出物中多为Nb、V、Ti的复合物。高锰钢在低温(500℃)卷取时可获得大量针状铁素体。