Способ производства экономно-легированного высокопрочного проката для труб магистральных газопроводов высокого давления, а также для отраслей машиностроения и оффшорного судостроения



Способ производства экономно-легированного высокопрочного проката для труб магистральных газопроводов высокого давления, а также для отраслей машиностроения и оффшорного судостроения
Способ производства экономно-легированного высокопрочного проката для труб магистральных газопроводов высокого давления, а также для отраслей машиностроения и оффшорного судостроения
Способ производства экономно-легированного высокопрочного проката для труб магистральных газопроводов высокого давления, а также для отраслей машиностроения и оффшорного судостроения
Способ производства экономно-легированного высокопрочного проката для труб магистральных газопроводов высокого давления, а также для отраслей машиностроения и оффшорного судостроения

 


Владельцы патента RU 2617075:

Симбухов Иван Анатольевич (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии. Для повышения прочности проката при одновременном повышении прокаливаемости, пластичности и ударной вязкости выплавляют сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,04÷0,05, марганец 1,9÷2,0, кремний 0,22÷0,25, ниобий 0,07÷0,09, титан 0,02÷0,025, алюминий 0,025÷0,03, азот 0,005÷0,007, сера 0,001÷0,002, фосфор 0,006÷0,008, бор 0,0015÷0,002, железо - остальное, осуществляют непрерывную разливку стали в слябы, аустенизацию при 1050÷1100°С, черновую прокатку с деформацией 12÷20% в области температур рекристаллизации аустенита, чистовую - в области температур полного торможения рекристаллизации с общей степенью деформации 70÷80%, ускоренное охлаждение при температуре его завершения 350÷450°С и индукционный отпуск при температуре 620±10°С. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству экономнолегированной высокопрочной стали для труб магистральных газопроводов высокого давления, а также для отраслей машиностроения, офшорного судостроения.

Известен способ производства проката по патенту РФ №2355783, включающий выплавку стали, непрерывную разливку на слябы, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации по продольно-поперечной схеме и охлаждение готового проката, при этом выплавляют сталь, содержащую, мас.%:

С 0,03-0,20
Mn 0,50-2,20
Si 0,25-0,60
Nb 0,01-0,15
Al 0,01-0,10
Ti 0,005-0,05
N 0,002-0,012
S 0,0005-0,010
P 0,003-0,030
Fe остальное

при этом предварительную прокатку в области температур рекристаллизации аустенита осуществляют с общей степенью деформации 50-80% и с частной деформацией 12-20% за проход в направлении поперек оси сляба, а окончательную деформацию осуществляют при температурах ниже температуры рекристаллизации аустенита с общей степенью деформации 60-80% вдоль оси сляба.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение прочностных показателей проката при одновременном повышении прокаливаемости и показателей пластичности (деформационной способности) и ударной вязкости (хладостойкости).

Поставленный результат в способе производства высокопрочного хладостойкого проката, включающем выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, аустенизацию, черновую и чистовую стадию прокатки, ускоренное охлаждение, достигается тем, что выплавляют сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%:

углерод (С) 0,04÷0,05
марганец (Mn) 1,9÷2,0
кремний (Si) 0,22÷0,25
ниобий (Nb) 0,07÷0,09
титан (Ti) 0,02÷0,025
алюминий (Al) 0,025÷0,03
азот (N2) 0,005÷0,007
сера (S) 0,001÷0,002
фосфор (Р) 0,006÷0,008
бор (В) 0,0015÷0,002
железо (Fe) остальное

аустенизацию проводят в интервале температур 1050÷1100°С, черновую прокатку производят с частной деформацией 12÷20% в области температур рекристаллизации аустенита, чистовую - в области температур полного торможения рекристаллизации с общей степенью деформации 70÷80%, ускоренное охлаждение завершают при температуре 350÷450°С, при этом, после ускоренного охлаждения, в потоке прокатного стана, дополнительно проводят кратковременный высокий индукционный отпуск при температуре 620±10°С.

Дополнительно сталь может включать один или несколько элементов из ряда, мас.%:

молибден (Мо) 0,2÷0,3
никель (Ni) 0,3÷0,4
хром (Cr) 0,2÷0,3
медь (Cu) 0,2÷0,3

ускорение охлаждения возможно осуществлять со скоростью 25÷35 град/с, а нагрев при индукционном отпуске осуществляют в темпе «прокатки» со скоростью от 15 до 120 секунд в зависимости от толщины проката.

Описание иллюстрируется фиг. 1 - спектры масс-положительных и отрицательных ионов, полученные для поверхности образца после его нагрева в вакууме при 550°С в зависимости от продолжительности выдержки (а - 10 мин; б - 30 мин; в - 60 мин; г - зависимость интенсивности линии бора на спектре масс от длительности нагрева); фиг. 2 - микроструктура опытного образца с увеличением ×6000, показано распределение бора по периферии бейнитной колонии; фиг. 3 - тонкая структура образца после индукционного отпуска, показана структура нижнего бейнита (темнопольное изображение в рефлексах мартенсита, температура окончания ускоренного охлаждения 450°С).

В целях обоснования достижения поставленного результата осуществили опытную выплавку низкоуглеродистой ниобийсодержащей стали, дополнительно легированной элементами, обеспечивающими твердорастворное упрочнение - Mn, Ni, Мо, Cr, Cu с микродобавкой бора. Сталь имела экономный уровень легирования, выражающийся величиной Сэкв=0,48% и Рст=0,19%, а ее химический состав представлен в таблице 1.

После выплавки сталь разливали в изложницы. Полученную заготовку прокатывали в полуавтоматическом режиме с ускоренным охлаждением. Нагрев (аустенизацию) осуществляли до температуры 1100°С. Температура начала черновой прокатки Тн.черн составила 1000÷1050°С, температура окончания черновой прокатки Тк.черн - 950÷1000°С. Чистовую прокатку проводили с завершением в нижней части γ-области при температуре начала чистовой прокатки Тн.чист 800÷850°С и температуре окончания чистовой прокатки Тк.чист 790-820°С. Суммарное обжатие при чистовой прокатке составило порядка 80%. Ускоренное охлаждение осуществляли при температуре 750÷790°С и завершали при температуре 350÷450°С со средней скоростью охлаждения 25÷35°С/с. По завершении ускоренного охлаждения для получения высокой деформационной способности (пластичности, вязкости) прокат дополнительно подвергали кратковременному высокому индукционному отпуску токами промышленной частоты в темпе «прокатки» при температуре 620±10°С в течении 5-10 с.

Значения механических свойств опытного проката представлено в таблице 2 (интервал значений в зависимости от температуры конца ускоренного охлаждения / среднее значение).

Особенности распределения бора в металле проката были исследованы методами спектроскопии Оже-электронов (ОЭС) и масс-спектрометрии вторичных ионов (ВИМС). На фиг. 1 представлены результаты масс-спектроскопического исследования поверхности образца, предварительно очищенного ионным травлением и затем нагретого до 550°С. На спектрах масс присутствуют кластеры В2+ и В- и отсутствуют более сложные кластеры бора с азотом (BN - масса порядка 25 а.е.м.), кислородом (ВО, BO2 - массой около 27 а.е.м. и 43 а.е.м., соответственно), или металлами, что свидетельствует о присутствии бора в свободном состоянии в сегрегациях на межфазных границах (фиг. 2). По результатам исследований установлено, что бор находится в свободном состоянии (твердом растворе) и не связан в нитриды бора, что способствует повышению прокаливаемости (прочности) стали. Кроме того, микролегирование стали бором способствует преимущественно сдвиговому превращению аустенита, бор замедляет превращение основных фаз - феррита, гранулярного бейнита, сдвигает область распада переохлажденного аустенита, облегчая тем самым образование нижнего реечного бейнита и малоуглеродистого мартенсита.

Легирование стали бором способствует повышению устойчивости аустенита и приводит к снижению критических точек температуры начала бейнитного превращения на 50°С, в результате чего область начала бейнитного превращения смещается в сторону более низких скоростей охлаждения, при этом изменяется морфология бейнита от зернистого к игольчатому.

Дополнительно было исследовано влияние индукционного отпуска после ускоренного охлаждения (УО) на повышение деформационной способности и хладостойкости опытного образца. Улучшение вязких свойств и пластичности связано с отсутствием МА-фазы (фиг. 3), аннигиляцией дислокаций, релаксацией локальных пиковых напряжений, характерных для мартенситной структуры (и/или структуры нижнего бейнита) в исходном состоянии, однако краткость индукционного нагрева не приводит к видимым изменениям общей дислокационной структуры. Таким образом, индукционный нагрев до 630°С способствует началу образования полигонизованной субструктуры, что приводит к улучшению вязких характеристик.

Заявленный способ применим для производства стали категории прочности Х90, X100, X120, К80, К90 для труб магистральных газопроводов высокого давления, а также для отраслей машиностроения, офшорного судостроения.

1. Способ производства высокопрочного хладостойкого проката, включающий выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, аустенизацию, черновую, чистовую прокатку и ускоренное охлаждение в потоке прокатного стана, отличающийся тем, что выплавляют сталь следующего химического состава при соотношении элементов, мас.%:

углерод 0,04÷0,05
марганец 1,9÷2,0
кремний 0,22÷0,25
ниобий 0,07÷0,09
титан 0,02÷0,025
алюминий 0,025÷0,03
азот 0,005÷0,007
сера 0,001÷0,002
фосфор 0,006÷0,008
бор 0,0015÷0,002
железо остальное

аустенизацию проводят в интервале температур 1050÷1100°С, черновую прокатку производят с деформацией 12÷20% в области температур рекристаллизации аустенита, чистовую - в области температур полного торможения рекристаллизации с общей степенью деформации 70÷80%, при этом ускоренное охлаждение завершают при температуре 350÷450°С, а после ускоренного охлаждения в потоке прокатного стана дополнительно проводят кратковременный высокий индукционный отпуск проката при температуре 620±10°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит один или несколько элементов из ряда, включающего, мас.%:

молибден 0,2÷0,3
никель 0,3÷0,4
хром 0,2÷0,3
медь 0,2÷0,3

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ускоренное охлаждение производят со скоростью 25-35°С/с, а нагрев при индукционном отпуске осуществляют в течение от 15 до 120 с в зависимости от толщины проката.



 

Похожие патенты:

Сталь // 2615936
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых в машиностроении. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,05-0,1; кремний 0,15-0,3; марганец 5,0-11,0; хром 16,0-22,0; никель 13,0-18,0; ванадий 0,5-1,5; РЗМ 0,15-0,2; кальций 0,005-0,01; барий 0,05-0,08; титан 0,4-0,8; медь 1,0-1,5; железо остальное.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения механической прочности более или равной 600 МПа и удлинения при разрыве более или равного 20% изготавливают катаный стальной лист, химический состав которого содержит, мас.%: 0,10≤C≤0,30, 6,0≤Mn≤15,0, 6,0≤Al≤15,0, и, необязательно, один или несколько элементов, выбранных из числа следующих: Si≤2,0, Ti≤0,2, V≤0,6 и Nb≤0,3, железо и неизбежные при переработке примеси – остальное, при выполнении условия: отношение массы марганца к массе алюминия .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к толстостенным стальным трубам, которые могут быть использованы для бурения или транспортировки нефти и природного газа.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при горячей прокатке конструкционных низколегированных марок стали на реверсивных станах.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к низколегированным сталям повышенной теплоустойчивости, применяемым при производстве котлов и сосудов, работающих под высоким давлением, в том числе для производства изделий объектов атомной энергетики.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению аустенитной нержавеющей нанодвойникованной TWIP стали. Выплавляют аустенитную нержавеющую сталь, содержащую, мас.%: не более чем 0,018 C, 0,25-0,75 Si, 1,5-2 Mn, 17,80-19,60 Cr, 24,00-25,25 Ni, 3,75-4,85 Mo, 1,26-2,78 Cu, 0,04-0,15 N, остальное – Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционной коррозионностойкой и хладостойкой аустенитной высокопрочной стали, используемой в машиностроении, в частности, для изготовления высокопрочных конструкций, работающих в условиях пониженных климатических температур, в том числе – в морской воде в климатических условиях Арктики и Антарктики.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления крупногабаритных изделий атомного и энергетического машиностроения. Для получения проката толщиной от 80 до 150 мм с гарантией стандартных свойств после нормализации с отпуском из непрерывнолитых заготовок толщиной не менее 315 мм аустенизацию заготовок проводят при температуре 1200-1215°C, черновую прокатку начинают при температуре не ниже 950°С и осуществляют до толщины раската не менее 1,3 толщины готового листа с относительными обжатиями за проход не менее 10%, чистовую прокатку начинают при температуре на 115±25°C выше точки Ar3 и завершают на 5-15°C выше температуры начала чистовой прокатки, после чего листы подвергают замедленному охлаждению на воздухе в стопе.

Изобретение относится к высокопрочной стальной трубе с низким отношением предела текучести к пределу прочности, сваренной электрической контактной сваркой, с отношением предела текучести к пределу прочности 80% или менее и TS 655 МПа или более и способ ее изготовления.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к конструкционным горячекатаным сталям, предназначенным для изготовления высокопрочных стальных деталей сложной формы способом горячей штамповки, в том числе элементов конструкции автомобиля.
Изобретение может быть использовано для получения сварных конструкций алюминиевых сплавов методом сварки трением с перемешиванием, в частности для соединения листов из сплавов системы Al-Mg.

Изобретение относится к высокопрочной многофазной стали с минимальной устойчивостью на разрыв 580 МПа преимущественно с двухфазной структурой для холодно- или горячекатаной стальной полосы с улучшенными формовочными свойствами, в частности для производства легковесных конструкций для транспортных средств, состоящей из элементов, мас.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству на реверсивном стане толстых листов из низколегированной стали класса прочности К-65 для изготовления труб магистральных газопроводов высокого давления.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаной стали, предназначенной для применения в сооружениях и конструкциях различного назначения в Арктике и Антарктике.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения механической прочности более или равной 600 МПа и удлинения при разрыве более или равного 20% изготавливают катаный стальной лист, химический состав которого содержит, мас.%: 0,10≤C≤0,30, 6,0≤Mn≤15,0, 6,0≤Al≤15,0, и, необязательно, один или несколько элементов, выбранных из числа следующих: Si≤2,0, Ti≤0,2, V≤0,6 и Nb≤0,3, железо и неизбежные при переработке примеси – остальное, при выполнении условия: отношение массы марганца к массе алюминия .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к толстостенным стальным трубам, которые могут быть использованы для бурения или транспортировки нефти и природного газа.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при горячей прокатке конструкционных низколегированных марок стали на реверсивных станах.

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано при производстве горячекатаных листов толщиной до 33 мм. Для обеспечения заданных механических свойств готового проката получают непрерывнолитые заготовки из стали, содержащей, мас.%: 0,07-0,10 углерода, 0,20-0,35 кремния, 1,60-1,75 марганца, хрома не более 0,10, никеля не более 0,30, меди не более 0,20, 0,010-0,025 титана, 0,065-0,090 ванадия, 0,040-0,060 ниобия, молибдена не более 0,5, азота не более 0,008, 0,020-0,050 алюминия, серы не более 0,004, фосфора не более 0,015, железа и неизбежные примеси – остальное и имеющей суммарное содержание V+Ti+Nb, не превышающее 0,15%, затем осуществляют нагрев заготовки до 1200±10°С, черновую прокатку с регламентированным обжатием в раскат толщиной, кратной 4-5 толщинам готового листа, подстуживание, чистовую прокатку при температуре начала 740-780°С и - завершения 730-770°С, ускоренное охлаждение до 580-680°С и охлаждение на воздухе с получением структуры, преимущественно состоящей из бейнита и феррита.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к низколегированным сталям повышенной теплоустойчивости, применяемым при производстве котлов и сосудов, работающих под высоким давлением, в том числе для производства изделий объектов атомной энергетики.
Изобретение относится к области машиностроения. Для повышения прочности и коррозионной стойкости способ изготовления конструктивного элемента из стали, поддающейся преобразованию при горячем формовании, включает нагрев вырезанной из стального листового проката пластины до температуры аустенитизации, формование с обеспечением после формования по меньшей мере частично мартенситной структуры, при этом осуществляют ускоренное охлаждение листа или пластины после нагрева до температуры аустенитизации с получением кондиционированной пластины с по меньшей мере частично мартенситной структурой, затем проводят повторный нагрев до температуры ниже Ас1-температуры преобразования и формование при этой температуре.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при горячей прокатке конструкционных низколегированных марок стали на реверсивных станах.
Наверх