Способ производства толстолистовой трубной стали, микролегированной бором



Способ производства толстолистовой трубной стали, микролегированной бором
Способ производства толстолистовой трубной стали, микролегированной бором

 


Владельцы патента RU 2593803:

Открытое Акционерное Общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении толстых листов из низколегированных трубных сталей. Для повышения прочностных свойств листов из стали класса прочности К56 при сохранении пластичности и ударной вязкости листов толщиной 14-24 мм непрерывнолитой сляб нагревают, подвергают черновой и чистовой прокатке, ускоренному охлаждению готового раската до заданной температуры, при этом непрерывнолитой сляб получают из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,05-0,07, кремний 0,30-0,55, марганец 1,40-1,55, сера не более 0,005, фосфор не более 0,015, алюминий 0,025-0,045, азот не более 0,008, титан 0,015-0,030, ниобий 0,020-0,035, бор 0,0010-0,0025, железо и примеси остальное, температуру конца прокатки устанавливают 840±15°С, а ускоренное охлаждение производят со скоростью 8,0-16,0°С/сек до температуры, определяемой из соотношения: Тк.о = 4·104·В+560±15°С, где Тк.о - температура конца ускоренного охлаждения, °С; В - содержание в стали бора, мас.%. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству листового проката на реверсивном толстолистовом стане, и может быть использовано при изготовлении толстых листов из низколегированных сталей с применением контролируемой прокатки.

Известен способ производства хладостойкого листового проката (см. патент РФ №2265067), включающий получение заготовки из стали, содержащей, мас.%: С 0,04-0,1; Mn 0,60-0,90; Si 0,15-0,35; Ni 0,10-0,40; Al 0,02-0,06; Nb 0,02-0,06; V 0,03-0,05; остальное - железо и примеси. Способ предусматривает аустенизацию заготовки при температуре 1100-1150°С, предварительную деформацию (черновую прокатку) с суммарным обжатием 35-60% при температуре 900-800°С, последующее охлаждение промежуточной заготовки (подстуживание) на 50-70°С, окончательную деформацию (чистовую прокатку) с суммарной степенью обжатия 65-75% при температуре 830-750°С, ускоренное охлаждение листового проката до температуры 500-260°С и замедленное охлаждение до температуры не выше 150°С.

К недостаткам известного способа относится то, что получаемый при его использовании толстый лист из низколегированной стали обладает недостаточно высокими прочностными свойствами.

Известен также способ (см. патент РФ №2337150), согласно которому для обеспечения повышенного уровня потребительских свойств трубную заготовку получают из стали, содержащей компоненты, мас.%: углерод 0,19-0,24, марганец 0,40-0,60, кремний 0,17-0,30, хром 0,40-0,60, азот 0,003-0,010, ванадий 0,020-0,040, алюминий 0,020-0,040, титан 0,020-0,040, бор 0,001-0,003, железо и неизбежные примеси - остальное, при выполнении условий: 500-(Ti/24-N/7)+2,2≥0; 30≥С/0,01+В/0,001≥13. Способ обеспечивает получение трубной заготовки диаметром от 80 до 180 мм с временным сопротивлением разрыву 480-650 Н/мм2, пределом текучести не менее 360 Н/мм2, относительным удлинением не менее 16%.

Недостатком известного способа является невозможность его использования для производства листовой трубной заготовки.

Наиболее близким по технической сущности является способ (см. патент РФ №2393239), согласно которому для обеспечения высокой прочности в сочетании с высокой технологичностью, пластичностью и хладостойкостью в штрипсах толщиной 20-40 мм заготовку получают из стали со следующим содержанием элементов, мас.%: 0,03-0,06 С; 1,5-1,7 Mn, 0,15-0,35 Si; 0,15-0,3 Ni; 0,04-0,06 Nb; Cr≤0,2; 0,08-0,15 Mo; 0,15-0,3 Cu; 0,02-0,04 V; 0,005-0,02 Ti; 0,02-0,05 Al; железо и примеси, с содержанием каждого элемента примеси менее 0,03% - остальное, при этом углеродный эквивалент составляет Сэкв≤0,4, затем заготовку подвергают черновой прокатке при температуре 1000-920°С со степенью обжатия в первых двух проходах не менее 9% за проход, а в последующих не менее 12% за проход на толщину раската, определяемую, в зависимости от толщины готового штрипса, из соотношения: Нраск=(161,5+0,0955·hш2-4,6191·hш)±5 мм, охлаждают раскат до 760-800°С и подвергают чистовой прокатке с обжатиями не менее 12% за проход, за исключением трех последних проходов, затем готовый штрипс ускоренно охлаждают до температуры, определяемой, в зависимости от его толщины, из соотношения: Ткo=(422-0,1364·hш2+3,6273-hш)±15°С, и замедленно охлаждают.

Недостатком известного способа является низкая доля вязкой составляющей в изломе стального листа при испытании падающим грузом.

Технический результат изобретения состоит в повышении прочностных свойств экономнолегированной трубной стали класса прочности К56 при сохранении достаточной пластичности и ударной вязкости листов толщиной 14-24 мм.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства толстолистовой трубной стали, микролегированной бором, включающем получение непрерывнолитого сляба, его нагрев, черновую и чистовую прокатку и ускоренное охлаждение готового раската до заданной температуры, в отличие от ближайшего аналога непрерывнолитой сляб получают из стали следующего химического состава, мас.%:

углерод 0,05-0,07
кремний 0,30-0,55
марганец 1,40-1,55
сера не более 0,005
фосфор не более 0,015
алюминий 0,025-0,045
азот не более 0,008
титан 0,015-0,030
ниобий 0,020-0,035
бор 0,0010-0,0025
железо и примеси остальное,

при этом температуру конца прокатки принимают 840±15°С, ускоренное охлаждение производят со скоростью 8,0-16,0°С/сек до температуры, определяемой из соотношения:

где Тк.o - температура конца ускоренного охлаждения, °С; В - содержание в стали бора, мас.%.

Сущность изобретения состоит в следующем. Сначала изготавливают непрерывнолитой сляб (заготовку) из стали с заданным химическим составом. Указанное содержание элементов обеспечивает требуемую величину углеродного эквивалента, а также механические свойства готового листа при реализации предлагаемых технологических режимов обработки.

Содержание углерода в стали предложенного состава определяет ее прочность. Снижение содержания углерода менее 0,05% приводит к падению ее прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,07% ухудшает пластические и вязкостные свойства толстолистового проката и приводит к их неравномерности из-за ликвации.

Добавка марганца в заявляемых пределах способствует твердорастворному упрочнению металла и, соответственно, повышению хладостойкости и коррозионной стойкости готового проката. Меньшее содержание этого элемента не позволяет обеспечить требуемую хладостойкость, большее - снижает свариваемость и экономически нецелесообразно.

При содержании кремния менее 0,30% ухудшается раскисленность стали, снижается прочность листового проката. Увеличение содержания кремния более 0,55% приводит к возрастанию количества силикатных включений, снижает ударную вязкость металла.

Добавки ниобия в указанных пределах служат целям дисперсионного упрочнения, а также препятствуют росту аустенитного зерна и способствуют появлению при охлаждении субзеренной структуры, закрепляемой и стабилизируемой дисперсными карбидными частицами. При содержании ниобия менее 0,020% не обеспечивается достаточное дисперсионное и зернограничное упрочнение. Увеличение содержания ниобия более 0,035% приводит к ухудшению свариваемости стали и экономически нецелесообразно ввиду повышения расходов на легирование.

Титан является сильным карбидообразующим элементом, упрочняющим сталь. Мелкодисперсные карбиды титана, выделившиеся в процессе горячей прокатки и охлаждения листов водой, обладают высокой устойчивостью к перегреву. При содержании титана менее 0,015% снижается прочность горячекатаных листов. Повышение содержания титана сверх 0,030% приводит к снижению вязкостных свойств металла (в частности, при температуре -60°С), что недопустимо для сталей данного сортамента.

Алюминий раскисляет и модифицирует сталь. Связывая азот в нитриды, подавляет его негативное воздействие на свойства листов. При содержании алюминия менее 0,025% снижается комплекс механических свойств листов. Увеличение его концентрации более 0,045% приводит к ухудшению вязкостных свойств горячекатаных листов.

Содержание примесных элементов серы и фосфора выше заявленных пределов приводит к ухудшению пластических и вязкостных свойств горячекатаных листов.

Бор, добавляемый в пределах 0,0010-0,0025%, резко повышает закаливаемость стали, способствуя образованию потенциально упрочняющих компонентов, бейнита или мартенсита и одновременно замедляя образование более мягких ферритных и перлитных компонентов во время охлаждения стали от высоких температур до температур окружающей среды. Бор в количестве более 0,0025 мас.% может способствовать образованию охрупчивающих частиц Fe23(C,В)6 (форма борокарбида железа). Поэтому предпочтителен верхний предел, составляющий примерно 0,0025% бора. Для получения максимального влияния на закаливаемость желательна концентрация бора не менее 0,0010%.

Температура конца прокатки 840±15°С обеспечивает дисперсионное упрочнение и измельчение зерна.

Если температура конца прокатки больше чем 840±15°С, то не обеспечивается требуемый уровень прочностных свойств листового проката.

Если температура конца прокатки меньше чем 840±15°С, то ухудшаются пластические и вязкостные свойства толстолистового проката.

Температура конца ускоренного охлаждения зависит от содержания в стали бора и определяется из соотношения:

где Тк.o - температура конца ускоренного охлаждения, °С; В - содержание в стали бора, мас.%.

Если температура конца ускоренного охлаждения больше чем 4·104·В+560±15°С, то не обеспечивается требуемый уровень прочностных свойств.

Если температура конца ускоренного охлаждения меньше чем 4·104·В+560±15°С, то существенно ухудшаются пластические и вязкостные свойства толстолистового проката.

Ускоренное охлаждение осуществляют со скоростью 8,0-16,0°С/сек до температуры конца ускоренного охлаждения.

Если ускоренное охлаждение осуществляют со скоростью меньше чем 8,0°С/сек, то не обеспечивается требуемый уровень прочностных свойств.

Если ускоренное охлаждение осуществляют со скоростью больше чем 16,0°С/сек, то существенно ухудшаются пластические и вязкостные свойства толстолистового проката.

Для стабилизации свойств толстолистовой стали и снятия остаточных внутренних напряжений после завершения ускоренного охлаждения листы следует охлаждать более медленно, чтобы обеспечить снятие остаточных внутренних напряжений и протекание в металле процессов, характерных для нормализации, что повышает уровень механических свойств толстых листов. Такой подход способствует получению мелкозернистой равновесной структуры металла.

Пример осуществления способа

Применение способа поясняется примером его реализации при производстве листов толщиной 16,0 мм из класса прочности К56. Изготавливали заготовку, содержащую, мас.%: 00,05; Si=0,36; Mn=1,55; S=0,002; Р=0,009; Al=0,037; N=0,005; Ti=0,021; Nb=0,036, бор = 0,0019, остальное - железо и примеси.

Нагрев заготовки (сляба) сечением 300×2600 мм осуществляли в печи до температуры 1170°С. Затем осуществляли контролируемую прокатку металла с температурой конца прокатки 840±15°С. Затем производили ускоренное охлаждение металла со скоростью 16°С/сек.

Температуру конца ускоренного охлаждения определяли из соотношения:

Т.е. ускоренное охлаждение осуществляли до температуры 636±15°С в соответствии с заявляемым способом.

Затем осуществляли правку листов с их замедленным охлаждением на воздухе.

Химический состав экспериментальных сталей представлен в табл. 1. Испытания на статическое растяжение осуществляли на плоских образцах по ГОСТ 1497, а на ударный изгиб на образцах с V-образным надрезом по ГОСТ 9454 при температуре -20°С. Получены следующие механические свойства (табл. 2). Указанный уровень свойств полностью соответствует требованиям, предъявляемым к листам класса прочности К56.

Таким образом, применение предложенного способа прокатки обеспечивает достижение требуемого результата - повышение прочностных свойств экономно-легированной трубной стали класса прочности К56 при сохранении достаточной пластичности и ударной вязкости листов толщиной 14-24 мм.

Способ производства толстолистовой трубной стали, микролегированной бором, включающий получение непрерывнолитого сляба, его нагрев, черновую и чистовую прокатку и ускоренное охлаждение готового раската до заданной температуры, отличающийся тем, что непрерывнолитой сляб получают из стали следующего химического состава, мас.%:

углерод 0,05-0,07
кремний 0,30-0,55
марганец 1,40-1,55
сера не более 0,005
фосфор не более 0,015
алюминий 0,025-0,045
азот не более 0,008
титан 0,015-0,030
ниобий 0,020-0,035
бор 0,0010-0,0025
железо и примеси остальное,

при этом температуру конца прокатки принимают 840±15°C, а ускоренное охлаждение ведут со скоростью 8,0-16,0°C/сек до температуры, определяемой из соотношения:
Тк.о.=4·104·В+560±15°C,
где Тк.о. - температура конца ускоренного охлаждения, °C;
В - содержание в стали бора, мас.%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу аустенитной нержавеющей стали, имеющей предел текучести от 43,4 до 53,7 ksi. Сталь содержит, в мас.%: до 0,20 C, 2,0-9,0 Mn, до 0,5 Si, 18,0-23,0 Cr, 1,0-5,5 Ni, до 3,0 Mo, 0,05-0,35 N, 0,0005-0,01 B, (7,5(% C)) ≤ (%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr) ≤ 1,5, Fe и неизбежные примеси - остальное.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, используемой для изготовления лопаток турбин энергетических установок.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистового проката из сверхвысокопрочной низколегированной стали для противопульной защиты корпуса транспортных средств.

Изобретение относится к области металлургии для получения полос высокопрочной многофазной стали, используемых в автомобилестроении. Для обеспечения равномерных механических свойств по длине полосы и повышения формовочных свойств холоднокатаную или горячекатаную полосу получают из стали, содержащей, вес.%: C 0,060 до ≤0,115, Al 0,020 до ≤0,060, Si 0,100 до ≤0,500, Mn 1,300 до ≤2,500, P ≤0,025, S ≤0,0100, Cr 0,280 до ≤0,480, Mo ≤0,150, Ti ≥0,005 до ≤0,050, Nb ≥0,005 до ≤0,050, B ≥0,0005 до ≤0,0060, N ≤0,0100, остальное - железо и неизбежные примеси.
Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к производству слитков бор- и титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом для изготовления деталей атомного оборудования с высокой нейтронной поглощаемостью.

Изобретение относится к металлургии. Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката повышенной коррозионной стойкости включает выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов и горячую прокатку.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению труб для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях коррозионного воздействия со стороны добываемого флюида в присутствии сероводорода (H2S) и углекислого газа (CO2).
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сплавов на основе железа, используемых для изготовления изделий, работающих длительное время в условиях повышенных температур.
Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве сортового проката круглого сечения для изготовления высокопрочного крепежа холодной осадкой.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным хромистым сталям мартенситного класса, применяемым в энергетической промышленности в качестве конструкционных материалов для производства котлов, роторов и другого оборудования тепловых электростанций нового поколения, работающих при температуре до 640°C.

Настоящее изобретение относится к высокопрочной стальной полосе с высокой ударной вязкостью и к способу ее изготовления. Стальная полоса содержит, вес.%: С 0,03-0,06, Si≤0,30, Mn 1,0-1,5, Al 0,02-0,05, Ti 0,005-0,025, N≤0,006, Ca≤0,005, и более одного элемента из следующих: Cr≤0,75, Ni≤0,40, Mo≤0,30, неустранимые включения P≤0,020, S≤0,010, остальное - Fe.

Изобретение относится к высокопрочной стальной полосе, в частности к высокопрочной износостойкой стальной полосе с твердостью по Бринеллю ≥НВ 420, и к способу ее производства.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным сталям повышенной теплоустойчивости, применяемым при производстве плавниковых труб, предназначенных для паровых котлов, труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления, деталей цилиндров газовых турбин, различных деталей, работающих при температуре до +480-500°C, воротниковых фланцев, штуцеров, колец, патрубков, тройников для энергооборудования и трубопроводов тепловых электростанций.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения возникновения дефектов кромки при производстве горячекатаной кремнистой стали и получения горячекатаной кремнистой стали с поверхностью хорошего качества способ изготовления горячекатаной кремнистой стали включает нагрев, черновую прокатку и чистовую прокатку плоской заготовки из кремнистой стали.

Изобретение относится к горячекатаной стальной полосе с высокой ударной вязкостью и способу ее производства. Стальная полоса для производства транспортных трубопроводов с низким отношением предела текучести к пределу прочности и высокой ударной вязкостью имеет следующий химический состав, вес.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения хорошей устойчивости к водородному охрупчиванию в случае, когда стальной лист после горячей штамповки подвергается обработке, приводящей к остаточным напряжениям, такой как перфорация производят лист из стали, содержащей, в мас.%: C от 0,18 до 0,26, Si больше чем 0,02 и не больше чем 0,05, Mn от 1,0 до 1,5, P 0,03 или меньше, S 0,02 или меньше, Al от 0,001 до 0,5, N 0,1 или меньше, O от 0,001 до 0,02, Cr от 0 до 2,0, Mo от 0 до 1,0, V: от 0 до 0,5, W от 0 до 0,5, Ni от 0 до 5,0, B от 0 до 0,01, Ti от 0 до 0,5, Nb от 0 до 0,5, Cu от 0 до 1,0, железа и примеси - остальное, причем концентрация содержащих марганец включений составляет не менее 0,010 мас.% и менее 0,25 мас.%, а численное отношение оксида марганца к включениям, имеющим максимальную длину от 1,0 мкм до 4,0 мкм, составляет 10,0% или более.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является создание высокопрочного стального листа, имеющего относительно небольшую плоскостную анизотропию пластичности и обладающего трещиностойкостью при штамповке.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения низкотемпературной ударной вязкости и повышенной способности к отбортовке посредством регулирования структурной доли и разницы в твердости между структурами высокопрочный горячекатаный лист содержит, мас.%: C от 0,01 до 0,2; Si от 0,001 до 2,5 или менее, Mn от 0,10 до 4,0 или менее, P: 0,10% или менее, S менее 0,03, Al от 0,001 до 2,0, N менее 0,01, Ti от (0,005+48/14[N]+48/32[S]) или более до 0,3 или менее, Nb от 0 до 0,06, Cu: от 0 до 1,2, Ni от 0 до 0,6, Mo от 0 до 1, V от 0 до 0,2, Cr от 0 до 2, Mg от 0 до 0,01, Ca от 0 до 0,01, РЗМ от 0 до 0,1, и B: от 0 до 0,002, и имеет текстуру в центральной по толщине части листа, расположенной от поверхности на расстоянии от 5/8 до 3/8 толщины листа, в которой средняя величина отношений статистической интенсивности рентгеновского излучения групп ориентаций {100}<011> до {223}<110> плоскости листа составляет 6,5 или менее, а отношение статистической интенсивности рентгеновского излучения ориентации кристаллов {332}<113> составляет 5,0 или менее и микроструктуру, в которой доля общей площади поверхности отпущенного мартенсита, мартенсита и нижнего бейнита составляет более чем 85%, и средний диаметр кристаллических зерен составляет 12,0 мкм или менее.

Изобретение относится к производству толстых листов из кремнемарганцовистой стали на реверсивных станах. Для обеспечения относительного сужения при испытании на растяжение в направлении толщины не менее 35% для изготовления сварных металлоконструкций используют непрерывнолитую заготовку толщиной не менее 250 мм из стали, содержащей, мас.%: 0,09-0,12 C, 0,50-0,65 Si, 1,30-1,70 Mn, Cr≤0,10, Ni≤0,30, Cu≤0,10, Ti≤0,03, N≤0,008, Al≤0,05, S≤0,010, P≤0,018, Fe - остальное, при этом аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до температуры 1190-1210°C, чистовую прокатку ведут с суммарным обжатием не менее 30% и единичными обжатиями не менее 7%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно получению горячекатаной конструкционной стали в виде листа толщиной 2-12 мм, Сталь имеет состав, в мас.%: С: 0,07-0,12, Si: 0,1-0,7, Mn: 0,5-2,0, Ni: 1,5-4,5, Cu: 0,25-3,0, Cr: 0,5-1,6, Mo:0,1-0,8, Ti: 0,005-0,04, V: менее 0,1, при необходимости, один или более компонентов из: В: менее 0,0003 или 0,0005-0,003 при условии, что содержание титана составляет 0,02-0,04 или удовлетворяет условию 3*N(%)<Ti≤0,04%, Nb: 0,008-0,08 или менее 0,008, Са: 0,0005-0,005, Al: 0,01-0,15, остальное - железо (Fe) и неизбежные примеси, в частности N: ≤0,01, Р: <0,02, S<0,04.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения возникновения дефектов кромки при производстве горячекатаной кремнистой стали и получения горячекатаной кремнистой стали с поверхностью хорошего качества способ изготовления горячекатаной кремнистой стали включает нагрев, черновую прокатку и чистовую прокатку плоской заготовки из кремнистой стали.
Наверх