Способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству толстолистового проката ответственного назначения. Техническим результатом изобретения является получение проката с повышенными показателями прочности при одновременном повышении хладостойкости и низкотемпературной вязкости в зоне термического влияния при сварке проката. Для достижения технического результата осуществляют выплавку стали следующего состава, мас.%: углерод (0,04-0,08), марганец (1,65-2,05), кремний (0,16-0,40), никель (0,02-1,00), медь (0,001-0,50), алюминий (0,02-0,05), молибден (0,001-0,50), ниобий (0,04-0,07), ванадий (0,05-0,09), сера (0,001-0,003), фосфор (0,003-0,012), титан (0,010-0,020), железо - остальное, непрерывную разливку на слябы, аустенизацию сляба при температуре A_r3+(480-550°С), деформацию со степенью 60-80% сначала поперек продольной оси сляба, затем - в продольном направлении относительно оси сляба в интервале температур 1020÷750°С, охлаждение полученного проката до температуры не более 250°С со среднемассовой скоростью 35-70°С/с. Далее прокат нагревают до 570-670°С и охлаждают на воздухе с обеспечением коэффициента трещиностойкости (Рст) не более 0,25. 3 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству штрипса для труб магистральных трубопроводов толщиной до 28 мм.

Известен способ производства проката, включающий выплавку стали, внепечную обработку, разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации в реверсивном режиме при температуре ниже температуры рекристаллизации аустенита с подстуживанием в процессе прокатки со скоростью 3-15°С, последующее охлаждение листа на воздухе до температуры не ниже А_r1+50°С и далее со скоростью 6-30°С/с до температуры (A_r1-30°С)…500°С, а затем на спокойном воздухе до температуры окружающей среды (авт. свид. СССР №1447889, кл. С21D 8/00, 1987 г.).

Известен способ производства листового проката (прототип) из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод	0,05-0,15
Марганец	1,2-2,0
Кремний	0,2-0,6
Ниобий	0,01-0,10
Титан	0,005-0,03
Алюминий	0,01-0,10
Хром	0,03-0,50
Никель	0,03-0,50
Медь	0,03-0,50
Азот	0,005-0,020
Железо	Остальное

с использованием метода термомеханической обработки (патент РФ 2062795, кл. С21D 9/46, 8/02, 1995 - прототип), заключающийся в получении заготовки, ее аустенитизации, деформации с суммарной степенью обжатий 50-80% до толщины 14 мм, охлаждении от температуры конца деформации 760-900°С со скоростью 10-60°С/с до температуры 300-20°С, в повторном нагреве до температуры 590-740°С с выдержкой 0,2-3,0 мин/мм и окончательным охлаждением на воздухе (RU 2201972, С21D 8/02, опубл. 10.04.2003).

Основным недостатком указанного способа производства являются недостаточная прочность, неудовлетворительные показатели текучести, ударной вязкости, хладостойкости получаемого проката в толщинах более 14 мм.

Техническим результатом данного изобретения является получение проката ответственного назначения с повышенными показателями прочности при одновременном повышении хладостойкости и низкотемпературной вязкости в зоне термического влияния при сварке проката в толщинах до 28 мм.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства толстолистового проката, включающем выплавку стали, непрерывную разливку на заготовки, нагрев заготовки, прокатку поперек и вдоль продольной оси сляба, закалку, нагрев до температуры отпуска и охлаждение проката, выплавляют сталь следующего состава, мас.%:

Углерод	0,04-0,08
Марганец	1,65-2,05
Кремний	0,16-0,40
Никель	0,02-1,00
Медь	0,001-0,50
Алюминий	0,02-0,05
Молибден	0,001-0,50
Ниобий	0,04-0,07
Ванадий	0,05-0,09
Сера	0,001-0,003
Фосфор	0,003-0,012
Титан	0,010-0,020
Железо	Остальное

Коэффициент трещиностойкости (Р_ст) должен быть не более 0,25.

Аустенизацию проводят при температуре А_r3+(480-550°С), деформацию 60-80% осуществляют поперек продольной оси сляба, остальную деформацию - в продольном направлении относительно оси сляба в интервале температур 1020÷750°С, далее осуществляют охлаждение полученной заготовки до температуры не более 250°С со среднемассовой скоростью 35-70°С/с. Далее прокат нагревают до 570-670°С и охлаждают на воздухе.

Выбранные пределы содержания углерода (0,04-0,08)% в сочетании с марганцем (1,65-2,05)%, медью (0,001-0,50)% и никелем (0,02-1,0)% должны обеспечить получение феррито-бейнитной структуры и достижение высоких значений временного сопротивления, предела текучести и относительного удлинения при хорошей свариваемости. Заявленные содержания кремния (0,16-0,40)% и алюминия (0,02-0,05)% должны обеспечить необходимую чистоту стали по неметаллическим включениям. Содержание титана в заявленных пределах (0,010-0,020)%) обеспечивает связывание азота в стойкие нитриды, а выбранные пределы содержаний серы (0,001-0,003)%, фосфора (0,003-0,012)% - получение высоких значений ударной вязкости при отрицательных температурах. Ниобий в заявленных пределах содержания обеспечивает мелкое аустенитное зерно после рекристаллизации. Кроме того, ниобий, образуя карбонитриды, способствует повышению прочностных характеристик стали благодаря дисперсионному упрочнению. Заявленные режимы предварительной и окончательной прокатки способствуют формированию феррито-бейнитной структуры и на их основе - повышенных показателей прочности, текучести, хладостойкости и свариваемости.

Пример осуществления способа

Сталь выплавляли в конверторе. После выпуска металла из печи производили его обработку в ковше и разливали на МНЛЗ. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление, рафинирование, гомогенизирующую продувку нейтральным газом и модифицирующую обработку кальцием или его сплавами. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава мас.%: С=0,07; Мn=1,75; Si=0,20; Nb=0,05; V=0,06; Ti=0,012; Mo=0,07; Cu=0,2; Ni=0,3; Al=0,023; S=0,003; P=0, 01; Fe - остальное.

После разливки стали слябы замедленно охладили до температуры 1000°С и подали на прокатку. Прокатку на лист производили на одноклетьевом реверсивном стане “5000”. Деформация поперек продольной оси сляба составила 70%, остальная - в продольном направлении и была завершена при температуре 930°С. Далее охлаждали со скоростью 60°С/с до 25°С и нагревали до температуры 590°С с расчетной выдержкой 6 мин/мм, затем охлаждали на воздухе.

Состав стали, технологические режимы прокатки и комплекс полученных свойств указаны в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1.
Химический состав экспериментальных плавок
Вариант плавки
С	Мn	Si	Ni	Сu	Mo	Al	Ti	V	Nb	S	P
1	0,07	1,75	0,20	0,3	0,2	0,07	0,023	0,012	0,06	0,05	0,003	0,01
2	0,08	1,65	0,17	0,2	0,15	0,1	0,034	0,017	0,05	0,04	0,003	0,008
3	0,04	1,85	0,31	0,5	0,3	0,2	0,027	0,02	0,08	0,06	0,002	0,012
4*	0,15	1,7	0,1	-	0,3	-	0,06	0,03	0,06	0,03	0,008	0,020
* -прототип

Таблица 2.
Технологические режимы прокатки и охлаждения
Вариант плавки	Температура нагрева, °С	Температура конца прокатки, °С	Температура конца охлаждения, °С	Температура отпуска, °С
1	Аr3+500	935	25	590
2	Аr3+520	930	25	600
3	Аr3+530	950	20	580

Таблица 3.
Механические свойства экспериментальных сталей
Вариант плавки	σт, Н/мм2	σв, Н/мм2	Ударная вязкость KCV, Дж/см2, при -20°С	Хладостойкость основного металла Т 80°С	Низкотемпературная вязкость ОШЗ, Дж/см2 -20
1	595	670	270	-50	80
2	620	685	195	-45	85
3	640	720	320	-60	90
4*	-	630	-	-35	При 0°С 75
* - прототип

Способ производства толстолистового проката, включающий выплавку стали, непрерывную разливку на слябы, аустенизацию сляба, деформацию в заданном интервале температур и охлаждение до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что выплавляют сталь со следующим соотношением элементов, мас.%:

Углерод	0,04-0,08
Марганец	1,65-2,05
Кремний	0,16-0,40
Никель	0,02-1,00
Медь	0,001-0,50
Алюминий	0,02-0,05
Молибден	0,001-0,50
Ниобий	0,04-0,07
Ванадий	0,05-0,09
Сера	0,001-0,003
Фосфор	0,003-0,012
Титан	0,010-0,020
Железо	остальное,

аустенизацию сляба проводят при температуре A_r3+(480-550°С), деформацию осуществляют со степенью 60-80% сначала поперек продольной оси сляба, а затем - в продольном направлении относительно оси сляба в интервале температур 1020÷750°С, охлаждение полученного проката ведут до температуры не более 250°С со среднемассовой скоростью 35-70°С/с, далее прокат нагревают до 570-670°С и охлаждают на воздухе с обеспечением коэффициента трещиностойкости (Рст) проката не более 0,25.