Спосіб виробництва товстолистового прокату зі сталі категорії міцності х80 для виготовлення труб для магістральних трубопроводів

Реферат: UA 101439 C2 (12) UA 101439 C2 Винахід належить до галузі металургії, а саме способу виробництва товстолистового прокату з сталі категорії міцності Х80 для виготовлення труб для магістральних трубопроводів. Спосіб включає нагрівання слябів до температури аустенізації, багатопрохідну чорнову та чистову прокатку з регламентованою температурою кінця прокатки і подальше охолодження прокату водою, а чистову прокатку ведуть з відносним обтисканням не менше 70 %, температуру кінця чистової прокатки підтримують рівною 660-700 °C, а охолодження прокату водою здійснюють зі швидкістю 2-4 °C/с до температури 500-550 °C, після чого отриманий прокат охолоджують у стопі в інтервалі температур 400-100 °C і далі полистово - на рольгангу холодильника, при цьому сталь має наступний хімічний склад, мас. %: вуглець - 0,03-0,05, кремній - 0,12-0,25, марганець - 1,70-1,85, алюміній -0,02-0,04, ніобій - 0,04-0,08, ванадій - 0,03-0,06, молібден 0,15-0,30, нікель - 0,10-0,35, мідь - 0,15-0,30, хром - не більше 0,10, титан - 0,010-0,020, азот - не більше 0,008, фосфор - не більше 0,015, сірка - не більше 0,002, залізо - решта, вуглецевий еквівалент - не більше 0,43 %. Винахід забезпечує отримання комплексу механічних властивостей товстолистового прокату, що відповідають вимогам, які пред'являються до прокату для труб категорії міцності Х80, за рахунок застосування сталі заявленого хімічного складу і режимів контрольованої прокатки та охолодження. UA 101439 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до галузі металургії, а саме до прокатного виробництва листа зі сталі, і може бути використаний для отримання товстолистового прокату зі сталі категорії міцності Х80 для нафтогазопровідних труб, що постачаються згідно із стандартом API 5L. З рівня техніки відомі різні способи виробництва товстолистового прокату категорії міцності Х80 для виготовлення труб. Так, відомі способи виробництва товстолистового прокату категорії міцності Х80, що передбачають багатостадійну чорнову і чистову прокатку з регламентованою температурою кінця прокатки і подальше охолодження прокату водою зі швидкістю від 10 до 35 °C/с (див., наприклад, патентні документи № CN101768703, CN101857945, CN101845596, KR20040003317). Найбільш близьким до пропонованого винаходу є спосіб виробництва товстолистового прокату для виготовлення труб для магістральних трубопроводів, який включає нагрівання слябів до температури аустенізації, багатопрохідну чорнову та чистову прокатку, при якій чистову прокатку ведуть з сумарним відносним обтисканням не менше 50 %, температуру кінця прокатки підтримують рівною 700-800 °C, а охолодження штрипсів водою здійснюють зі швидкістю не менше 10 °C/с до температури не вище 580 °C. При цьому сталь має такий хімічний склад, мас.%: вуглець - 0,05-0,10; кремній - 0,20-0,40; марганець - 1,50-1,90; молібден 0,15-0,40; ніобій -0,02-0,06; титан - 0,01-0,03; бор - не більше 0,01; алюміній - не більше 0,05; хром - не більше 0,30; нікель - не більше 0,50; мідь - не більше 0,30; фосфор - не більше 0,010; сірка - не більше 0,004; залізо - решта (патент РФ на винахід № 2358024). Усі відомі з рівня техніки способи, у тому числі спосіб, вибраний як найближчий аналог, передбачає застосування для отримання прокату категорії міцності Х80 установки прискореного охолодження, яка дозволяє охолоджувати прокат зі швидкістю більше 10 °C/с. У основу цього винаходу поставлено задачу розробки способу отримання прокату категорії міцності Х80 для виготовлення труб для магістральних трубопроводів шляхом багатостадійної контрольованої прокатки без застосування прискореного охолодження. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виробництва товстолистового прокату із сталі категорії міцності Х80 для виготовлення труб для магістральних трубопроводів, який включає нагрівання слябів до температури аустенізації, багатопрохідну чорнову та чистову прокатку з регламентованою температурою кінця прокатки і подальше охолодження прокату водою, згідно з винаходом, чистову прокатку ведуть з відносним обтисканням не менше 70 %, температуру кінця чистової прокатки підтримують рівною 660-700 °C, а охолодження прокату водою здійснюють зі швидкістю 2-4 °C/с до температури 500-550 °C, після чого отриманий прокат охолоджують у стопі в інтервалі температур 400-100 °C і далі полистово на рольгангу холодильника, при цьому сталь має наступний хімічний склад, мас.%: вуглець 0,03-0,05; кремній 0,12-0,25; марганець 1,70-1,85; алюміній 0,02-0,04; ніобій 0,04-0,08; ванадій 0,03-0,06; молібден 0,15-0,3 0; нікель 0,10-0,35; мідь 0,15-0,30; хром не більше 0,10; титан 0,010-0,020; азот не більше 0,008; фосфор не більше 0,015; сірка не більше 0,002; залізо решта; вуглецевий не більше 0,43 %. еквівалент Крім того, отриманий прокат може піддаватися додатковій термічній обробці шляхом відпускання при температурі 600-620 °C з питомим часом нагрівання 2-3 хв./мм. Технічний результат винаходу полягає в отриманні комплексу механічних властивостей товстолистового прокату, що відповідають вимогам, які пред'являються до прокату для труб категорії міцності Х80 (межа текучості - 575-673МПа; тимчасовий опір руйнуванню - 625-745 МПа; енергія удару на зразках Шарпі при температурі випробування мінус 20 °C - не менше 200 Дж; кількість в'язкої складової на зразках DWTT при температурі випробування мінус 15 °C - не 1 UA 101439 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 менше 95 %; подовження на 2" > 26 %), за рахунок застосування сталі заявленого хімічного складу і режимів контрольованої прокатки та охолодження. Введення до складу сталі елементів Mo, Ni, Cu, що зміщують перетворення аустеніту частково або повністю у верхню частину бейнітної області, дозволяє отримати дрібнозернисту структуру бейніту з розміром зерна 10 мкм або дрібнішого. Виділення з перенасиченого твердого розчину фериту атомів V, Nb, N і С у вигляді карбонітридних і карбідних фаз призводить до дисперсійного зміцнення сталі. Оскільки ключовим мікролегуючим елементом сталі, який здійснює позитивний вплив на процеси, що відбуваються при контрольованій прокатці, є ніобій, його вміст збільшено до 0,040,08 мас. %. Зниження вмісту вуглецю до рівня 0,03-0,05 мас. % призводить до досягнення високої міцності у поєднанні з високим опором руйнуванню за рахунок формування структури, що складається з продуктів розпаду низьковуглецевого аустеніту. Зниження вмісту сірки до рівня не більше 0,002 мас. % дозволяє отримати потрібні значення енергії удару в листовому прокаті. Призначення температури закінчення прокатки сталі в чистовій кліті в інтервалі 660-700 °C зумовлене необхідністю її деформаційного зміцнення з метою забезпечення необхідного рівня тимчасового опору в листовому прокаті. В результаті додаткової термічної обробки листового прокату шляхом відпускання при температурі 600-620 °C з питомим часом нагрівання 2-3 хв./мм, збільшується межа текучості, як правило, до заданого рівня, і частково зростає енергія удару. Приклад здійснення способу. В умовах ПАТ "МК "АЗОВСТАЛЬ" було здійснено дослідно-промислове випробування заявленого способу. Сталь була виплавлена в 350-тонному конвертері і після позапічної обробки розлита у безперервнолиті сляби товщиною 270 мм. Хімічний склад отриманої сталі був таким, мас. %: вуглець - 0,04; кремній - 0,23; марганець - 1,73; алюміній - 0,027; ніобій 0,074; ванадій - 0,054; молібден - 0,28; нікель - 0,20; мідь - 0,21; хром - 0,04; титан - 0,013; азот 0,006; фосфор - 0,007; сірка - 0,001; залізо - решта; вуглецевий еквівалент - 0,43 %. Отримані безперервнолиті сляби були подані на реверсивний товстолистовий стан 3600 для прокатки на листи розмірами 15,3 × 1882 × 12000 мм, 18,4 × 1887 × 12000 мм і 22,0 × 1871 × 12000 мм. Під прокатку сляби нагрівали у методичній печі. Прокатку здійснювали за чотиристадійною схемою із застосуванням дробової деформації (двостадійна прокатка з проміжним підстуджуванням прокату в чорновій та чистовій клітях) і підвищеними обтисканнями за рахунок збільшення тиску на валки до 40-43 МН. Відносне обтискання в чистовій кліті склало 76-78 %. Температура закінчення прокатки знаходилася в інтервалі 660-700 °C. Після прокатки розкати були піддані охолодженню водою і швидкістю 2-4 °C/с до температури 500-550 °C, далі - охолодженню в стопі при температурі 400-100 °C, і остаточному охолодженню на повітрі при температурі цеху. Окремі листи після прокатки піддавали відпусканню при температурі 600-620 °C з питомим часом нагрівання 2 хв./мм. В результаті була отримана ферито-бейнітна структура металу з розміром зерна в межах 10-12,5 мкм. Увесь виготовлений прокат відповідав показникам механічних властивостей, що пред'являються до листів для виготовлення труб категорії міцності Х80. Додаткова термічна обробка (відпускання) листів дозволила підвищити межу текучості. З отриманих листів були сформовані і зварені прямошовні труби, на яких також були отримані задовільні механічні властивості. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб виробництва товстолистового прокату зі сталі категорії міцності Х80 для виготовлення труб для магістральних трубопроводів, який включає нагрівання слябів до температури аустенізації, багатопрохідну чорнову та чистову прокатку з регламентованою температурою кінця прокатки і подальше охолодження прокату водою, який відрізняється тим, що чистову прокатку ведуть з відносним обтисканням не менше 70 %, температуру кінця чистової прокатки підтримують рівною 660-700 °C, а охолодження прокату водою здійснюють зі швидкістю 2-4 °C/с до температури 500-550 °C, після чого отриманий прокат охолоджують у стопі в інтервалі температур 400-100 °C і далі полистово охолоджують на рольгангу холодильника, при цьому сталь має наступний хімічний склад, мас.%: 2 UA 101439 C2 вуглець 0,03-0,05 кремній 0,12-0,25 марганець 1,70-1,85 алюміній 0,02-0,04 ніобій 0,04-0,08 ванадій 0,03-0,06 молібден 0,15-0,30 нікель 0,10-0,35 мідь 0,15-0,30 хром не більше 0,10 титан 0,010-0,020 азот не більше 0,008 фосфор не більше 0,015 сірка не більше 0,002 залізо решта, вуглецевий не більше 0,43 %. еквівалент 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що отриманий прокат піддають додатковій термічній обробці шляхом відпускання при температурі 600-620 °C з питомим часом нагрівання 2-3 хв./мм. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3