СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ШТРИПСА ДЛЯ ТРУБ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD OF PRODUCTION STRIPS FOR PIPES OF MAIN PIPELINES

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству штрипса для труб магистральных трубопроводов толщиной до 28 мм.
r1
r1
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+50°С и далее со скоростью 6-30°С/с до температуры (A-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
ст
Коэффициент трещиностойкости (Р) должен быть не более 0,25.
r3
Аустенизацию проводят при температуре А+(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
А<sub>r3</sub>+500
935
25
590
2
А<sub>r3</sub>+520
930
25
600
3
А<sub>r3</sub>+530
950
20
580
Таблица 3.
Механические свойства экспериментальных сталей
Вариант плавки
σ<sub>т</sub>, Н/мм<sup>2</sup>
σ<sub>в</sub>, Н/мм<sup>2</sup>
Ударная вязкость KCV, Дж/см<sup>2</sup>, при -20°С
Хладостойкость основного металла Т 80°С
Низкотемпературная вязкость ОШЗ, Дж/см<sup>2</sup> -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