способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов

Классы МПК:C21D8/02 при изготовлении плит или лент
C22C38/12 содержащие вольфрам, тантал, молибден, ванадий или ниобий
C21D9/46 листового металла 
Автор(ы):, , , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ "ПРОМЕТЕЙ" (ФГУП "ЦНИИ КМ "ПРОМЕТЕЙ") (RU),
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ИМЕНИ И.П. БАРДИНА" (ФГУП "ЦНИИЧермет им. И.П. БАРДИНА") (RU),
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СЕВЕРСТАЛЬ" (ОАО "Северсталь") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-12-12
публикация патента:

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 Ar3+(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.

Формула изобретения

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.%:

Углерод0,04-0,08
Марганец 1,65-2,05
Кремний 0,16-0,40
Никель0,02-1,00
Медь 0,001-0,50
Алюминий0,02-0,05
Молибден 0,001-0,50
Ниобий 0,04-0,07
Ванадий0,05-0,09
Сера 0,001-0,003
Фосфор0,003-0,012
Титан 0,010-0,020
Железоостальное,


аустенизацию сляба проводят при температуре Ar3+(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.

Описание изобретения к патенту

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 Аr1+50°С и далее со скоростью 6-30°С/с до температуры (Ar1-30°С)способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов, патент № 2385350 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
Марганец1,2-2,0
Кремний 0,2-0,6
Ниобий 0,01-0,10
Титан 0,005-0,03
Алюминий0,01-0,10
Хром 0,03-0,50
Никель0,03-0,50
Медь 0,03-0,50
Азот0,005-0,020
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.%:

Углерод0,04-0,08
Марганец 1,65-2,05
Кремний 0,16-0,40
Никель0,02-1,00
Медь 0,001-0,50
Алюминий0,02-0,05
Молибден 0,001-0,50
Ниобий 0,04-0,07
Ванадий0,05-0,09
Сера 0,001-0,003
Фосфор0,003-0,012
Титан 0,010-0,020
ЖелезоОстальное

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

Аустенизацию проводят при температуре Аr3+(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 способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов, патент № 2385350 5000способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов, патент № 2385350 . 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 способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов, патент № 2385350
СМn SiNi СuMo AlTi VNb SP
1 0,071,75 0,200,3 0,20,07 0,0230,012 0,06 0,050,003 0,01
2 0,08 1,650,17 0,20,15 0,10,034 0,0170,05 0,040,003 0,008
3 0,04 1,850,31 0,50,3 0,20,027 0,020,08 0,060,002 0,012
4* 0,15 1,70,1 -0,3 -0,06 0,030,06 0,030,008 0,020
* -прототип

Таблица 2.
Технологические режимы прокатки и охлаждения
Вариант плавкиТемпература нагрева, °С Температура конца прокатки, °С Температура конца охлаждения, °С Температура отпуска, °С
1Аr3+500 935 25590
2 Аr3+520 93025 600
3 Аr3+530 950 20580

Таблица 3.
Механические свойства экспериментальных сталей
Вариант плавкиспособ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов, патент № 2385350 т, Н/мм2 способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов, патент № 2385350 в, Н/мм2 Ударная вязкость KCV, Дж/см2, при -20°С Хладостойкость основного металла Т 80°С Низкотемпературная вязкость ОШЗ, Дж/см2 -20
1 595670 270-50 80
2 620 685195 -4585
3 640720 320-60 90
4* - 630- -35При 0°С 75
* - прототип

Класс C21D8/02 при изготовлении плит или лент

способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты -  патент 2529325 (27.09.2014)
способ изготовления высокопрочного холоднокатаного стального листа с превосходной обрабатываемостью -  патент 2528579 (20.09.2014)
способ горячей прокатки сляба и стан горячей прокатки -  патент 2528560 (20.09.2014)
высокопрочный холоднокатаный стальной лист с превосходным сопротивлением усталости и способ его изготовления -  патент 2527571 (10.09.2014)
стальной лист, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2527506 (10.09.2014)
холоднокатаный стальной лист, обладающий превосходной сгибаемостью и способ его производства -  патент 2524021 (27.07.2014)
листовая конструкционная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной устойчивостью в сварном шве, и способ ее производства -  патент 2522065 (10.07.2014)
способ производства штрипсов из низколегированной стали -  патент 2519720 (20.06.2014)
способ производства горячего проката из микролегированных сталей -  патент 2519719 (20.06.2014)
способ термомеханической обработки -  патент 2519343 (10.06.2014)

Класс C22C38/12 содержащие вольфрам, тантал, молибден, ванадий или ниобий

стальной лист и стальной лист с покрытием, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2524030 (27.07.2014)
способ получения металлоизделия с заданным структурным состоянием -  патент 2516213 (20.05.2014)
малоуглеродистая легированная сталь -  патент 2505619 (27.01.2014)
низколегированная конструкционная сталь с повышенной прочностью -  патент 2505618 (27.01.2014)
способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава fe-ni-co-al-nb с термоупругими - ' мартенситными превращениями -  патент 2495946 (20.10.2013)
низкоуглеродистая низколегированная сталь для изготовления крупного горячекатаного сортового и фасонного проката -  патент 2495148 (10.10.2013)
неориентированная магнитная листовая сталь и способ ее изготовления -  патент 2485186 (20.06.2013)
высокопрочный свариваемый арматурный профиль -  патент 2478727 (10.04.2013)
стальной лист для производства магистральной трубы с превосходной прочностью и пластичностью и способ изготовления стального листа -  патент 2478133 (27.03.2013)
рельсовая сталь с превосходным сочетанием характеристик износостойкости и усталостной прочности при контакте качения -  патент 2459009 (20.08.2012)

Класс C21D9/46 листового металла 

способ получения листа из неориентированной электротехнической стали -  патент 2529258 (27.09.2014)
способ изготовления высокопрочного холоднокатаного стального листа с превосходной обрабатываемостью -  патент 2528579 (20.09.2014)
холоднокатаный стальной лист, обладающий превосходной сгибаемостью и способ его производства -  патент 2524021 (27.07.2014)
способ термомеханической обработки -  патент 2519343 (10.06.2014)
нержавеющая сталь, обладающая хорошими проводимостью и пластичностью, для применения в топливном элементе, и способ ее производства -  патент 2518832 (10.06.2014)
горячекатаный стальной лист и способ его изготовления -  патент 2518830 (10.06.2014)
способ производства холоднокатаной ленты из низкоуглеродистой стали для вырубки монетной заготовки -  патент 2516358 (20.05.2014)
способ производства текстурованного трасформаторного листа из тонкого сляба -  патент 2515978 (20.05.2014)
холоднокатаный стальной лист, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2511000 (10.04.2014)
электротехническая листовая сталь с ориентированными зернами и способ ее производства -  патент 2509814 (20.03.2014)
Наверх