Способ производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали

Изобретение относится к области металлургии стали, в частности к процессу производства трубопроводного стального листа. Способ производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали, включающий этапы, на которых: (I) обеспечивают листовую заготовку из стали, содержащую, вес.%: C: 0,040 до 0,070, Si: 0,15 до 0,30, Mn: 1,30 до 1,80, P: ≤ 0,015, S: ≤ 0,005, Nb: 0,030 до 0,07, Ti: 0,006 до 0,020, Ca: 0,0005 до 0,0040, Al: 0,015 до 0,050, Ni: 0,10 до 0,30, Cr: 0,10 до 0,30, Mo: 0,08 до 0,18 и Cu: 0,1 до 0,20, железо (Fe) и неизбежные примеси - остальное; (II) нагревают листовую заготовку из стали до температуры 1120-1140°С в течение 10,3-13 мин/см с последующим томлением при указанной температуре в течение 45 мин; (III) обеспечивают толщину листовой заготовки в 3,5-4,0 раза больше, чем у производимого листа, и проводят черновую прокатку со степенью обжатия последнего прохода 26%; (IV) проводят дополнительную прокатку со скоростью прокатки 1,3-1,5 м/с в течение 18-23 с получением ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали шириной от 3500 мм до 5000 мм и толщиной от 25 мм до 40 мм; (V) проводят самоотпуск с температуры от 165°C до 190°C. Обеспечивается стабильность эксплуатационных характеристик особо толстых листов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область технического применения

Настоящее изобретение относится к области металлургии стали и касается процесса производства трубопроводного стального листа, в частности процесса производства для изменения размера зерна структуры толстолистового трубопроводного стального листа шириной 3500-5000 мм и толщиной 25-40 мм в лучшую сторону путем применения технологии контроля прокатки.

Уровень техники

Учитывая чрезмерное насыщение рынка стали конкурентоспособность предприятий становится все более и более жесткой, а валовая прибыль традиционных сортов становится все ниже и ниже. Это стало ключом для выживания и развития предприятий к разработке особо тонких и широких, а также особо толстых и широких продуктов, а стабильность эксплуатационных характеристик особо толстых и широких сортов тесно связана с размером зерна структуры. В предшествующем уровне техники решается техническая задача, заключающаяся в том, как устранить неблагоприятные факторы, связанные с зонной структурой для трубопроводного стального листа шириной 3500-5000 мм и толщиной 25-40 мм, и как получить плотный бейнит и игольчатую ферритовую структуру на 1/4 стального листа и в сердцевине для получения однородной и мелкозернистой упрочненной структуры.

Сущность изобретения

Техническая задача, которая должна быть решена с помощью настоящего изобретения, заключается в том, как устранить неблагоприятные факторы, связанные с зонной структурой для трубопроводного стального листа шириной 3500-5000 мм и толщиной 25-40 мм, и как получить плотный бейнит и игольчатую ферритовую структуру на 1/4 стального листа и в сердцевине для получения однородной и мелкозернистой упрочненной структуры и улучшить производительные возможности продукта.

Техническим решением настоящего изобретения является решение вышеуказанных задач:

Процесс производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали, предусматривающий следующие условия:

(I) процентное соотношение компонентов листа ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали по весу следующее: C: 0,040% до 0,070%, Si: 0,15% до 0,30%, Mn: 1,30% до 1,80%, P: ≤ 0,015%, S: ≤ 0,005%, Nb: 0,030% до 0,07%, Ti: 0,006% до 0,020%, Ca: 0,0005% до 0,0040%, Al: 0,015% до 0,050%, Ni: 0,10% до 0,30%, Cr: 0,10% до 0,30%, Mo: 0,08% до 0,18% и Cu: 0,1% до 0,2%, остальная часть, состоящая из железа (Fe), и неизбежные примеси;

(II) температура нагрева заготовки устанавливается от 1120°C до 1140°C, продолжительность нагрева составляет от 10,3 мин/см до 13 мин/см, а продолжительность томления составляет 45 мин; что обеспечивает постоянную температуру поверхности заготовки и в сердцевине, с большой эффективностью контролирует исходный размер зерна при помощи низкотемпературной нагревательной системы, а также обеспечивает гарантию улучшения характеристик структуры;

(III) толщина заготовки, выдерживающей температуру, устанавливается от 3,5 до 4,0 раза больше, чем у готового продукта, а степень обжатия последнего прохода при черновой прокатке составляет 26%; при этом толщина заготовки увеличивается, обжатие между последними проходами усиливается и размер зерна структуры дополнительно уточняется при помощи средств проката;

(IV) применяется нечетный проход прокатки, временной интервал от нагрузки до охлаждения эффективной прокатки уменьшен с 35-40 с до 18-23 с, что существенным образом снижает температуру окончания прокатки, а скорость прокатки увеличена с 0,6-0,9 м/с до 1,3-1,5 м/с., что существенным образом сокращает время охлаждения, и соответственно увеличивает скорость прокатки, сокращает время перехода структуры из одного состояния в другое, а также эффективным образом уточняет размер зерна структуры;

(V) температура самоотпуска составляет от 165°C до 190°C. В ходе исследований заявитель изобретения обнаружил, что размер зерна изменяется в лучшую сторону при помощи системы ламинарного охлаждения. Из-за большой разницы между температурой поверхности толстого листа и температурой сердцевины, когда температура самоотпуска выше 300°C, температура стального листа поднимется более чем на 100°C, после того как достигнет холодильника. Во время процесса охлаждения при помощи холодильника повышение температуры приведет к ослаблению дислокации структуры и ухудшению зонной структуры, что влияет на механические свойства металла. Задавая температуру самоотпуска толстостенного листа от 165°C до 190°C, обеспечивается образование тонкого игольчатого феррита на 1/4 стального листа и в сердцевине. Кроме того, структура становится однородной и отсутствует явление, при котором температура восстанавливается в холодильнике, а ослабление дислокации структуры и разрушение зонной структуры ингибируются. Это уточняет размер зерна структуры, чтобы не только получить однородное мелкое зерно, но также и улучшить зонную структуру.

Настоящее изобретение решает стабильность эксплуатационных характеристик особо толстых и широких сортов с точки зрения размера зерна структуры. Это применимо к трубопроводному стальному листу шириной 3500-5000 мм и толщиной 25-40 мм. Структура с низким содержанием углерода, фосфора и серы в большей степени подходит для структуры сердцевины заготовки, эффективно снижая хрупкость продукта. Структура с высоким содержанием ниобия (Nb) обеспечивает упрочнение твердого раствора, а размер зерна структуры эффективным образом уточняется за счет карбидов и оксидов, что может эффективно повысить стабильность отпуска. Молибден (Мо) может улучшить прокаливаемость и стабильность отпуска толстостенных продуктов. Никель (Ni) может улучшить прочность и ударную вязкость стали, эффективно снизить температуру перехода стали из вязкого состояния в хрупкое. Целесообразный состав структуры позволяет улучшить прокаливаемость толстостенных заготовок, что способствует однородной и уточненной структуре. Низкотемпературная нагревательная система, толщина которой в 3,5-4,0 раза превышает толщину заготовки, а также главным образом применяется соответствующий порядок прокатки. Температура самоотпуска контролируется, чтобы она составляла менее 200°C при помощи установки надлежащей скорости прокатки и технологии сверхбыстрого охлаждения, а неблагоприятные факторы зонной структуры устраняются сильным охлаждением, таким образом, что плотная линзовидная и игольчатая ферритовая структура получается на 1/4 стального листа и в сердцевине, тем самым получая однородную и мелкозернистую структуру и улучшая производительные возможности продукта. Как можно видеть, в настоящем изобретении используется структура с низким содержанием углерода для повышения ударной вязкости продукта, а сплав предусматривает использование ниобия (Nb), титана (Ti), хрома (Cr), молибдена (Mo) и меди (Cu) для повышения дисперсионного упрочнения в процессе прокатки. Низкотемпературная нагревательная система используется для нагрева заготовки. Нечетный проход прокатки, подача низкотемпературной воды, температура самоотпуска менее 200°C и система ламинарного охлаждения эффективно устраняют неблагоприятные факторы зонной структуры, чтобы соответствовать требованиям мелкозернистой структуры в сердцевине. Настоящее изобретение успешно решает сложности производства при неоднородной структуре толстолистовой трубопроводной стали, эффективным образом уточняет размер зерна в структуре, улучшает механические свойства продукта и значительно улучшает экономические выгоды.

Краткое описание графических изображений

Фиг. 1 представляет собой схему металлографической структуры бокового участка варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схему металлографической структуры 1/4 части варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой схему металлографической структуры сердцевины варианта осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Вариант осуществления 1.

Настоящий вариант осуществления представляет собой процесс производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали, предусматривающий следующие условия:

(I) процентное соотношение компонентов листа ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали по весу следующее: C: 0,04%, Si: 0,15%, Mn: 1,3%, P: 0,008%, S: 0,001%, Nb: 0,03%, Ti: 0,006%, Ca: 0,0005%, Al: 0,015%, Ni: 0,10%, Cr: 0,10%, Mo: 0,08% и Cu: 0,136%, остальная часть, состоящая из железа (Fe), и неизбежные примеси;

(II) температура нагрева заготовки устанавливается на 1120°C, продолжительность нагрева составляет 10,3 мин/см, а продолжительность томления составляет 45 мин;

(III) толщина заготовки, выдерживающей температуру, устанавливается в 3,5 раза больше, чем у готового продукта, а степень обжатия последнего прохода при черновой прокатке составляет 26%;

(IV) применяется нечетный проход прокатки, временной интервал от нагрузки до охлаждения эффективной прокатки уменьшен с 35-40 с до 18 с, что существенным образом снижает температуру окончания прокатки, а скорость прокатки увеличена с 0,6-0,9 м/с до 1,3 м/с., что существенным образом сокращает время охлаждения, и соответственно увеличивает скорость прокатки, сокращает время перехода структуры из одного состояния в другое, а также эффективным образом уточняет размер зерна структуры;

(V) температура самоотпуска составляет 180°C.

Вариант осуществления 2.

Настоящий вариант осуществления представляет собой процесс производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали, предусматривающий следующие условия:

(I) процентное соотношение компонентов листа ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали по весу следующее: C: 0,048%, Si: 0,248%, Mn: 1,53%, P: 0,009%, S: 0,002%, Nb: 0,032%, Ti: 0,013%, Ca: 0,0013%, Al: 0,032%, Ni: 0,20%, Cr: 0,14%, Mo: 0,136% и Cu: 0,137%, остальная часть, состоящая из железа (Fe), и неизбежные примеси;

(II) температура нагрева заготовки устанавливается на 1130°C, продолжительность нагрева составляет 12 мин/см, а продолжительность томления составляет 45 мин;

(III) толщина заготовки, выдерживающей температуру, устанавливается в 3,8 раза больше, чем у готового продукта, а степень обжатия последнего прохода при черновой прокатке составляет 26%;

(IV) применяется нечетный проход прокатки, временной интервал от нагрузки до охлаждения эффективной прокатки уменьшен с 35-40 с до 20 с, что существенным образом снижает температуру окончания прокатки, а скорость прокатки увеличена с 0,6-0,9 м/с до 1,4 м/с., что существенным образом сокращает время охлаждения, и соответственно увеличивает скорость прокатки, сокращает время перехода структуры из одного состояния в другое, а также эффективным образом уточняет размер зерна структуры;

(V) температура самоотпуска составляет 169°C.

Вариант осуществления 3.

Настоящий вариант осуществления представляет собой процесс производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали, предусматривающий следующие условия:

(I) процентное соотношение компонентов листа ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали по весу следующее: C: 0,045%, Si: 0,253%, Mn: 1,54%, P: 0,007%, S: 0,002%, Nb: 0,036%, Ti: 0,015%, Ca: 0,0025%, Al: 0,05%, Ni: 0,30%, Cr: 0,15%, Mo: 0,138% и Cu: 0,138%, остальная часть, состоящая из железа (Fe), и неизбежные примеси;

(II) температура нагрева заготовки устанавливается на 1130°C, продолжительность нагрева составляет 12,3 мин/см, а продолжительность томления составляет 45 мин;

(III) толщина заготовки, выдерживающей температуру, устанавливается в 3,8 раза больше, чем у готового продукта, а степень обжатия последнего прохода при черновой прокатке составляет 26%;

(IV) применяется нечетный проход прокатки, временной интервал от нагрузки до охлаждения эффективной прокатки уменьшен с 35-40 с до 21 с, что существенным образом снижает температуру окончания прокатки, а скорость прокатки увеличена с 0,6-0,9 м/с до 1,3 м/с., что существенным образом сокращает время охлаждения, и соответственно увеличивает скорость прокатки, сокращает время перехода структуры из одного состояния в другое, а также эффективным образом уточняет размер зерна структуры;

(V) температура самоотпуска составляет 186°C.

Вариант осуществления 4.

Настоящий вариант осуществления представляет собой процесс производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали, предусматривающий следующие условия:

(I) процентное соотношение компонентов листа ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали по весу следующее: C: 0,070%, Si: 0,30%, Mn: 1,8%, Р: 0,005%, S: 0,001%, Nb: 0,07%, Ti: 0,02%, Ca: 0,0040%, Al: 0,036%, Ni: 0,15%, Cr: 0,30%, Mo: 0,18% и Cu: 0,131%, остальная часть, состоящая из железа (Fe), и неизбежные примеси;

(II) температура нагрева заготовки устанавливается на 1140°C, продолжительность нагрева составляет 13 мин/см, а продолжительность томления составляет 45 мин;

(III) толщина заготовки, выдерживающей температуру, устанавливается в 4,0 раза больше, чем у готового продукта, а степень обжатия последнего прохода при черновой прокатке составляет 26%;

(IV) применяется нечетный проход прокатки, временной интервал от нагрузки до охлаждения эффективной прокатки уменьшен с 35-40 с до 23 с, что существенным образом снижает температуру окончания прокатки, а скорость прокатки увеличена с 0,6-0,9 м/с до 1,5 м/с., что существенным образом сокращает время охлаждения, и соответственно увеличивает скорость прокатки, сокращает время перехода структуры из одного состояния в другое, а также эффективным образом уточняет размер зерна структуры;

(V) температура самоотпуска составляет 175°C.

Металлографические структуры на рис. 1, 2 и 3 получены в соответствии с вышеуказанными вариантами осуществления. Из рисунков видно, что структуры на 1/4 части и в сердцевине являются однородными и тонкими и в основном состоят из бейнита и игольчатого феррита, где размер зерна структуры составляет 12 мкм.

В дополнение к вышеописанным вариантам настоящее изобретение может включать в себя другие варианты осуществления. Любое техническое решение, сформированное эквивалентной заменой или эквивалентным преобразованием, находится в пределах объема правовой охраны настоящего изобретения.

1. Способ производства ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали, включающий этапы, на которых:

(I) обеспечивают листовую заготовку из стали, содержащую, вес.%: C: 0,040 до 0,070, Si: 0,15 до 0,30, Mn: 1,30 до 1,80, P: ≤ 0,015, S: ≤ 0,005, Nb: 0,030 до 0,07, Ti: 0,006 до 0,020, Ca: 0,0005 до 0,0040, Al: 0,015 до 0,050, Ni: 0,10 до 0,30, Cr: 0,10 до 0,30, Mo: 0,08 до 0,18 и Cu: 0,1 до 0,20, железо (Fe) и неизбежные примеси - остальное;

(II) нагревают листовую заготовку из стали до температуры 1120-1140°С в течение 10,3-13 мин/см с последующим томлением при указанной температуре в течение 45 мин;

(III) обеспечивают толщину листовой заготовки в 3,5-4,0 раза больше, чем у производимого листа, и проводят черновую прокатку со степенью обжатия последнего прохода 26%;

(IV) проводят дополнительную прокатку со скоростью прокатки 1,3-1,5 м/с в течение 18-23 с получением ультрамелкозернистой толстолистовой трубопроводной стали шириной от 3500 мм до 5000 мм и толщиной от 25 мм до 40 мм;

(V) проводят самоотпуск с температуры от 165°C до 190°C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что

(I) обеспечивают листовую заготовку из стали, содержащую, вес.%: C: 0,040, Si: 0,15, Mn: 1,30, P: 0,008, S: 0,001, Nb: 0,03, Ti: 0,006, Ca: 0,0005, Al: 0,015, Ni: 0,10, Cr: 0,10, Mo: 0,08 и Cu: 0,136, железо (Fe) и неизбежные примеси - остальное;

(II) нагревают листовую заготовку из стали до температуры 1120°С в течение 10,3 мин/см с последующим томлением при указанной температуре в течение 45 мин;

(III) обеспечивают толщину листовой заготовки в 3,5 раза больше, чем у производимого листа и проводят черновую прокатку со степенью обжатия последнего прохода 26%;

(IV) проводят дополнительную прокатку со скоростью прокатки 1,3 м/с в течение 18 с;

(V) проводят самоотпуск с температуры 180°C.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что

(I) обеспечивают листовую заготовку из стали, содержащую, вес.%: C: 0,048, Si: 0,248, Mn: 1,53, P: 0,009, S: 0,002, Nb: 0,032, Ti: 0,013, Ca: 0,0013, Al: 0,032, Ni: 0,20, Cr: 0,14, Mo: 0,136 и Cu: 0,137, железо (Fe) и неизбежные примеси - остальное;

(II) нагревают листовую заготовку из стали до температуры 1130°С в течение 12 мин/см с последующим томлением при указанной температуре в течение 45 мин;

(III) обеспечивают толщину листовой заготовки в 3,8 раза больше, чем у производимого листа, и проводят черновую прокатку со степенью обжатия последнего прохода 26%;

(IV) проводят дополнительную прокатку со скоростью прокатки 1,4 м/с в течение 20 с;

(V) проводят самоотпуск с температуры 169°C.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что

(I) обеспечивают листовую заготовку из стали, содержащую, вес.%: C: 0,045, Si: 0,253, Mn: 1,54, P: 0,007, S: 0,002, Nb: 0,036, Ti: 0,015, Ca: 0,0025, Al: 0,05, Ni: 0,30, Cr: 0,15, Mo: 0,138 и Cu: 0,138, железо (Fe) и неизбежные примеси - остальное;

(II) нагревают листовую заготовку из стали до температуры 1130°С в течение 12,3 мин/см с последующим томлением при указанной температуре в течение 45 мин;

(III) обеспечивают толщину листовой заготовки в 3,8 раза больше, чем у производимого листа, и проводят черновую прокатку со степенью обжатия последнего прохода 26%;

(IV) проводят дополнительную прокатку со скоростью прокатки 1,3 м/с в течение 21 с;

(V) проводят самоотпуск с температуры 186°C.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что

(I) обеспечивают листовую заготовку из стали, содержащую, вес.%: C: 0,070, Si: 0,30, Mn: 1,8, Р: 0,005%, S: 0,001, Nb: 0,07, Ti: 0,02, Ca: 0,0040, Al: 0,036, Ni: 0,15, Cr: 0,30, Mo: 0,18 и Cu: 0,131, железо (Fe) и неизбежные примеси - остальное;

(II) нагревают листовую заготовку из стали до температуры 1140°С в течение 13 мин/см с последующим томлением при указанной температуре в течение 45 мин;

(III) обеспечивают толщину листовой заготовки в 4,0 раза больше, чем у производимого листа, и проводят черновую прокатку со степенью обжатия последнего прохода 26%;

(IV) проводят дополнительную прокатку со скоростью прокатки 1,5 м/с в течение 23 с;

(V) проводят самоотпуск с температуры 175°C.



 

Похожие патенты:

Сталь, характеризующаяся тем, что ее состав, мас. %, представляет собой: 10,0≤Ni≤24,5; 1,0≤Mo≤12,0; 1,0≤Со≤25,0; 20,0≤Мо+Со+Si+Mn+Cu+W+V+Nb+Zr+Ta+Cr+C≤29,0; Со+Мо≥20,0; Ni+Co+Mo≥29; следовые количества≤Al≤4,0; следовые количества≤Ti≤0,1; следовые количества≤N≤0,0050; следовые количества≤Si≤2,0; следовые количества≤Mn≤4,0; следовые количества≤C≤0,03; следовые количества≤S≤0,0020; следовые количества≤Р≤0,005; следовые количества≤В≤0,01; следовые количества≤Н≤0,0005; следовые количества≤О≤0,0025; следовые количества≤Cr≤5,0; следовые количества≤Cu≤2,0; следовые количества≤W≤4,0; следовые количества≤Zr≤4,0; следовые количества≤Ca≤0,1; следовые количества≤Mg≤0,1; следовые количества≤Nb≤4,0; следовые количества≤V≤4,0; следовые количества≤Ta≤4,0; остаток - железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стального листа с покрытием из цинка или цинкового сплава, используемого в автомобильной промышленности.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к холоднокатаному и отожжённому стальному листу, используемому для изготовления деталей транспортных средств.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к катаному стальному листу, используемому для изготовления деталей с очень высокой механической прочностью после упрочнения под прессом.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным, устойчивым к коррозии аустенитным сплавам, и может быть использовано в химической, горнодобывающей промышленности, а также нефтяной и газовой индустриях.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству рулонного проката толщиной 4-20 мм для изготовления высокопрочных насосно-компрессорных и обсадных труб, преимущественно малого диаметра, эксплуатируемых в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству высококачественной толстолистовой крупнозернистой трубопроводной стали, имеющей долю вязкой составляющей в изломе при воздействии ударных нагрузок при низкой температуре, составляющую не менее 85%.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному продукту, предназначенному для использования при низких температурах. Сталь продукта имеет следующий химический состав, вес.%: С от 0,01 до <0,3, Мn от 4 до <10, Аl от 0,003 до 2,9, Мо от 0,01 до 0,8, Si от 0,02 до 0,8, Ni от 0,005 до 3, Р<0,04, S<0,02, N<0,02, остальное железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения прочности и пластичности, а также обеспечения достаточной формуемости получают стальную композицию, содержащую мас.%:С от 0,03 до 0,18, Si от 0,15 до 1,6, Mn от 0,6 до 2,5, P до 0,025,S до 0,025, Al от 0,2 до способам производства этих композиций, а также к использованию этих композиций для производства гильз боеприпасов кольцевого воспламенения.
Изобретение относится к способу изготовления детали из плоского стального продукта с содержанием Mn: от 4 до менее 10 вес.% С: от 0,0005 до 0,9 вес.%, Al: от 0,02 до 10 вес.%, при этом остаток - железо с неизбежными сопутствующими стали элементами, и с TRIP-эффектом при комнатной температуре.
Группа изобретений относится к области металлургии и включает способ изготовления плоского стального продукта из стали, плоский стальной продукт и его применение.
Наверх