СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ ТОЛСТОЛИСТОВОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ СТАЛИ
PRODUCTION METHOD OF ULTRA-FINE THICK PLATE PIPE STEEL

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.