RU2262537C1 - Способ производства штрипсов из низколегированной стали - Google Patents
Способ производства штрипсов из низколегированной стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262537C1 RU2262537C1 RU2004122565/02A RU2004122565A RU2262537C1 RU 2262537 C1 RU2262537 C1 RU 2262537C1 RU 2004122565/02 A RU2004122565/02 A RU 2004122565/02A RU 2004122565 A RU2004122565 A RU 2004122565A RU 2262537 C1 RU2262537 C1 RU 2262537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strips
- temperature
- rolling
- slabs
- production
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении на непрерывных широкополосных станах штрипсов для электросварных обсадных труб, предназначенных для обустройства нефтяных и газовых скважин в северных сейсмических зонах. Техническим результатом изобретения является повышение механических свойств штрипсов и обеспечение высокой свариваемости. Способ включает нагрев слябов, их черновую прокатку до промежуточной толщины и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой до температуры смотки, при этом нагрев слябов производят до температуры 1220-1280°С, а температуры конца прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 820-880°С и 580-660°С соответственно. Прокатку штрипсов осуществляют из низколегированной стали, содержащей, мас.% - 0,12-0,17 С; 1,3-1,6 Mn; 0,3-0,6 Si; 0,02-0,06 Al; 0,01-0,05 V и/или Nb; не более 0,3 Cr; не более 0,3 Ni; не более 0,3 Cu; не более 0,015 Р; не более 0,006 S; не более 0,010 N; не более 0,02 Са; остальное - Fe. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении на непрерывных широкополосных станах штрипсов для электросварных обсадных труб, предназначенных для обустройства нефтяных и газовых скважин в северных сейсмических зонах.
Для производства обсадных труб, работающих в сейсмических зонах при отрицательных температурах, необходимы горячекатаные штрипсы (полосы) толщиной 6-10 мм, шириной 1200-1800 мм из низколегированной стали, обладающие следующим комплексом механических свойств (табл.1):
Помимо указанных механических свойств штрипсы для обсадных труб должны иметь высокую свариваемость.
Известен способ производства стальных листов, включающий выплавку и непрерывную разливку в слябы низколегированной стали, содержащей, мас.%:
Углерод | 0,04-0,10 |
Кремний | 0,01-0,50 |
Марганец | 0,4-1,5 |
Хром | 0,05-1,0 |
Молибден | 0,05-1,0 |
Ванадий | 0,01-0,1 |
Бор | 0,0005-0,005 |
Алюминий | 0,001-0,1 |
Железо и примеси | Остальное |
Отлитые слябы нагревают до температуры 1250°С и прокатывают с суммарным обжатием не менее 75%. Прокатанные листы подвергают закалке из аустенитной области и высокотемпературному отпуску [1].
Недостатки известного способа состоят в том, что штрипсы из этой стали имеют низкие вязкостные свойства при отрицательных температурах, неудовлетворительную свариваемость. Это делает невозможным ее применение для изготовления обсадных труб северного исполнения, работающих в сейсмически опасных районах. Кроме того, необходимость проведения термического улучшения (закалки и отпуска) штрипсов после прокатки усложняет и удорожает производство.
Известен также способ производства листовой низколегированной стали, включающий отливку слябов следующего химического состава, мас.%:
Углерод | 0,02-0,3 |
Марганец | 0,5-2,5 |
Алюминий | 0,005-0,1 |
Кремний | 0,05-1,0 |
Ниобий | 0,003-0,01 |
Железо | Остальное |
Слябы нагревают до температуры 950-1050°С и прокатывают при температуре выше точки Аr3 с суммарным обжатием 50-70%. Прокатанные листы охлаждают на воздухе [2].
При таком способе производства листы имеют недостаточную прочность и пластичность при отношении σт/σв, превышающем 0,92. Такие листы не удовлетворяют требованиям по вязкости при отрицательных температурах, имеют недостаточную свариваемость и непригодны для изготовления обсадных труб северного исполнения для эксплуатации в сейсмически опасных районах.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства штрипсов из низколегированной стали марки 17Г1С (по ГОСТ 19281) следующего химического состава, мас.%:
Углерод | 0,15-0,20 |
Марганец | 1,15-1,6 |
Кремний | 0,4-0,6 |
Хром | не более 0,30 |
Никель | не более 0,30 |
Медь | не более 0,30 |
Фосфор | не более 0,035 |
Сера | не более 0,040 |
Мышьяк | не более 0,08 |
Азот | не более0,008 |
Железо | Остальное |
Слябы из низколегированной стали 17Г1С нагревают до температуры 1250°С, подвергают черновой прокатке на непрерывном широкополосном стане до промежуточной толщины 20-40 мм, чистовой прокатке с регламентированной температурой конца прокатки Ткп=830-880°С, и охлаждают водой до температуры смотки Тсм=620-700°С [3].
Недостатки известного способа состоят в том, что штрипсы имеют низкие механические свойства при отрицательных температурах, что снижает выход годных штрипсов. Кроме того, штрипсы характеризуются недостаточной свариваемостью: при испытаниях образцов на разрыв их разрушение происходит по сварному шву.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механических свойств штрипсов и обеспечении высокой свариваемости.
Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства штрипсов из низколегированной стали, включающем нагрев слябов, их черновую прокатку до промежуточной толщины и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой до температуры смотки, согласно предложению нагрев слябов производят до температуры 1220-1280°С, а температуры конца прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 820-880°С и 580-660°С соответственно.
Кроме того, для производства штрипсов используют низколегированную сталь следующего химического состава, мас.%:
Углерод | 0,12-0,17 |
Марганец | 1,3-1,6 |
Кремний | 0,3-0,6 |
Алюминий | 0,02-0,06 |
Ванадий и/или ниобий | 0,01-0,05 |
Хром | не более 0,3 |
Никель | не более 0,3 |
Медь | не более 0,3 |
Фосфор | не более 0,015 |
Сера | не более 0,006 |
Азот | не более 0,010 |
Кальций | не более 0,02 |
Железо | Остальное |
Сущность изобретения состоит в следующем. Нагрев слябов из низколегированной стали предложенного состава до температуры 1220-1280°С обеспечивает ее аустенизацию, полное растворение в аустенитной матрице сульфидов, фосфидов, нитридов, легирующих и примесных соединений, карбонитридных упрочняющих частиц. Благодаря этому повышается технологическая пластичность и деформируемость слябов при прокатке до промежуточной толщины. Кроме того, поскольку в процессе прокатки происходит непрерывное падение температуры металла, при указанной температуре нагрева к моменту окончания черновой прокатки температура раската снижается до оптимального уровня, необходимого для обеспечения заданной температуры конца прокатки.
Последующая чистовая прокатка штрипса с температурой конца прокатки 820-880°С обеспечивает необходимую степень измельчения микроструктуры, полное выпадение из твердого раствора карбонитридных упрочняющих частиц, деформационное упрочнение металлической матрицы. В результате микроструктура штрипса после охлаждения до температуры смотки 580-660°С представляет из себя ферритно-перлитную смесь с равномерными зернами 11-го балла, и механические свойства штрипса в горячекатаном состоянии полностью соответствуют предъявляемым требованиям (табл.1) без дополнительной термической обработки. Обсадные трубы из таких штрипсов хорошо противостоят сейсмическим смещениям участков грунта при отрицательных температурах без разрушения. Помимо этого, благодаря ограничению концентрации в стали углерода и других легирующих, низколегированная сталь, имея заданную прочность и высокую вязкость при отрицательных температурах, характеризуются высокой свариваемостью: при испытании на разрыв разрушение образцов происходит не по сварному шву, а по основному металлу.
Использование низколегированной стали предложенного состава при одновременном выполнении заявленных соотношений в ней легирующих элементов и примесей обеспечивает после горячей прокатки по упомянутым режимам стабильное получение заданных механических свойств штрипсов, повышение вязкостных свойств при отрицательных температурах, высокую свариваемость обсадных труб. Повышение механических свойств штрипсов за счет одновременной оптимизации химического состава стали и режимов горячей прокатки позволяет минимизировать расходы на легирующие материалы. В этом состоит дополнительное преимущество предложенного способа.
Экспериментально установлено, что увеличение температуры нагрева слябов из низколегированной стали выше 1280°С не улучшает комплекс механических свойств штрипсов, а лишь увеличивает время нагрева и требует снижения темпа прокатки, что снижает производительность процесса. Снижение этой температуры ниже 1220°С приводит к неполному растворению в аустените карбонитридных упрочняющих частиц, снижению технологической пластичности, переупрочнению стали (σв>610 Н/мм2), снижению вязкостных свойств штрипсов при отрицательных температурах.
При температуре конца прокатки Ткп выше 880°С не достигается требуемая степень упрочнения штрипса и измельчение его микроструктуры до оптимального уровня. Снижение температуры Ткп ниже 820°С приводит к чрезмерному измельчению микроструктуры, ухудшению механических свойств штрипсов. Повышение же механических свойств за счет увеличения легированное™ стали удорожает производство и ухудшает свариваемость стали.
Повышение температуры смотки Тсм выше 660°С способствует формированию разнобалльности микроструктуры, снижению прочностных свойств ниже допустимых значений. Снижение Тсм менее 580°С приводит к невыполнению заданного соотношения σт/σв, что недопустимо.
Углерод в низколегированной стали предложенного состава определяет прочностные свойства штрипсов. Снижение содержания углерода менее 0,12% приводит к падению их прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,17% ухудшает вязкостные свойства штрипсов и их свариваемость.
Снижение содержания марганца менее 1,3% увеличивает окисленность стали, ухудшает прочность и свариваемость штрипсов. Повышение содержания марганца более 1,6% увеличивает отношение предела текучести к временному сопротивлению разрыву σт/σв сверх 0,8, что недопустимо,
При содержании кремния менее 0,3% ухудшается раскисленность стали, снижаются прочностные свойства штрипсов. Увеличение содержания кремния более 0,6% приводит к возрастанию количества силикатных включений, снижает ударную вязкость штрипсов, ухудшает показатель KCU-40 и свариваемость стали.
Алюминий раскисляет и модифицирует сталь. Связывая азот в нитриды, подавляет его негативное воздействие на свойства штрипсов. При содержании алюминия менее 0,02% снижается комплекс механических свойств штрипсов. Увеличение его концентрации более 0,06% приводит к ухудшению вязкостных свойств штрипсов.
Ванадий и ниобий, как каждый в отдельности, так и совместно, измельчают зерно микроструктуры, повышают прочность и вязкость штрипсов, прокатанных по предложенным режимам. Сталь может содержать или только ванадий или только ниобий, или ванадий и ниобий вместе. При содержании ванадия и/или ниобия (V+Nb) менее 0,01% штрипсы имеют недостаточную вязкость при отрицательных температурах. Увеличение содержания ванадия и/или ниобия (V+Nb) сверх 0,05% оказалось нецелесообразным, так как не улучшало свойств штрипсов.
Хром, никель и медь являются примесными элементами. При концентрации каждого из них не более 0,3% они не оказывают вредного влияния на свариваемость штрипсов при производстве обсадных труб, но расширяют возможности использования металлического лома при выплавке, что удешевляет производство. При концентрации каждого из этих элементов более 0,3% ухудшаются вязкостные, пластические свойства и свариваемость штрипсов.
Сталь предложенного состава может содержать в виде примесей не более 0,015% фосфора, не более 0,006% серы и не более 0,010% азота. При указанных предельных концентрациях эти элементы в стали предложенного состава не оказывают заметного негативного воздействия на качество штрипсов, тогда как их удаление из расплава стали существенно повышает затраты на производство и усложняет технологический процесс. Увеличение концентрации этих вредных примесей более предложенных значений ухудшает весь комплекс механических свойств штрипсов.
Кальций способствует модификации стали и измельчению зерен микроструктуры при черновой горячей прокатке слябов в температурном интервале от 1220-1280°С до 820-880°С. Кальций попадает в сталь при ее выплавке из известняка и шлака. Однако увеличение содержания кальция более 0,02% приводит к увеличению количества неметаллических включений и ухудшению вязкостных и пластических свойств штрипсов, что недопустимо.
Примеры реализации способа
В конвертерном производстве производят выплавку и разливку низколегированных сталей различного состава (табл.2).
Слябы толщиной 250 мм загружают в методические печи и нагревают до температуры аустенизации Та=1250°С. Разогретые слябы выдают на печной рольганг непрерывного широкополосного стана 2000 и подвергают прокатке в черновой группе клетей (черновая прокатка) до промежуточной толщины 40 мм. Затем раскат при температуре 970°С задают в непрерывную 7-клетевую чистовую группу клетей, где обжимают до конечной толщины 8 мм. Регламентированную температуру конца прокатки Ткп=850°С поддерживают изменением скорости прокатки и межклетевым охлаждением полосы.
Прокатанный штрипс выдают на отводящий рольганг, где охлаждают водой до температуры смотки Тсм=620°C. Охлажденную полосу сматывают в рулон.
Варианты прокатки штрипсов по различным режимам из сталей различного состава приведены в табл.3.
Из табл.3 следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение механических свойств и свариваемости. В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) механические свойства и свариваемость штрипсов ухудшаются. Также более низкие свойства и свариваемость имеют штрипсы, произведенные согласно способу-прототипу (вариант №6).
Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что нагрев слябов из низколегированной стали предложенного состава до температуры 1220-1280°С, последующая их горячая прокатка в штрипсы заданной толщины с температурой конца прокатки 820-880°С и охлаждение водой до температуры смотки 580-200°С обеспечивает формирование оптимальной мелкозернистой ферритно-перлитной микроструктуры стали. За счет этого достигается повышение механических свойств, свариваемости штрипсов при минимальной легированности. Это способствует снижению затрат на производство.
Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства стали и штрипсов для обсадных труб северного исполнения на 8-10%.
Источники информации:
1. Заявка Японии №61-163210, МПК С 21 D 8/00, 1986 г.
2. Заявка Японии №61-223125, МПК С 21 D 8/02, С 22 С 38/54, 1986 г.
3. Матросов Ю.И. и др. Сталь для магистральных газопроводов. М., Металлургия, 1989 г., с.262-266 - прототип.
Таблица 2 Химический состав низколегированных сталей |
|||||||||||||
№ состава | Содержание химических элементов, масс.% | ||||||||||||
С | Mn | Si | Al | V и/или Nb | Cr | Ni | Cu | Р | S | N | Са | Fe | |
1 | 0,11 | 1,20 | 0,20 | 0,01 | 0,009 | 0,10 | 0,11 | 0,12 | 0,011 | 0,003 | 0,006 | 0,005 | Остальн. |
2 | 0,12 | 1,30 | 0,30 | 0,02 | 0,010 | 0,12 | 0,14 | 0,11 | 0,012 | 0,004 | 0,007 | 0,009 | -:- |
3 | 0,14 | 1,45 | 0,35 | 0,04 | 0,030 | 0,25 | 0,22 | 0,19 | 0,013 | 0,005 | 0,008 | 0,012 | -:- |
4 | 0,17 | 1,60 | 0,60 | 0,06 | 0,050 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,015 | 0,006 | 0,010 | 0,020 | -:- |
5 | 0,18 | 1,70 | 0,70 | 0,07 | 0,060 | 0,35 | 0,32 | 0,33 | 0,016 | 0,007 | 0,011 | 0,022 | -:- |
6 (прототип) | 0,19 | 1,20 | 0,50 | -- | -- | 0,28 | 0,25 | 0,27 | 0,032 | 0,036 | 0,007 | -- | -:- |
Примечание: состав 6 дополнительно содержит 0,07% As. |
Таблица 3 Режимы производства штрипсов из низколегированной стали и их эффективность |
|||||||||||
№ варианта | № состава | Температурные режимы, °С | Механические свойства | Свариваемость | |||||||
Та, °C | Ткп, °С | Тсм, °С | σв, Н/мм2 | σт, Н/мм2 | σт/σв | δ4, % | KCU-40, Дж/см2 | KCV-20, Дж/см2 | |||
1 | 5 | 1210 | 810 | 570 | 650 | 590 | 0,90 | 13 | 37 | 34 | неудовл. |
2 | 2 | 1220 | 820 | 580 | 610 | 480 | 0,79 | 28 | 54 | 53 | удовл. |
3 | 3 | 1250 | 850 | 620 | 560 | 420 | 0,75 | 30 | 58 | 57 | удовл. |
4 | 4 | 1280 | 880 | 660 | 510 | 395 | 0,77 | 25 | 51 | 52 | удовл. |
5 | 1 | 1290 | 890 | 670 | 450 | 395 | 0,87 | 22 | 44 | 43 | неудовл. |
6 | 6 | 1250 | 870 | 690 | 500 | 445 | 0,89 | 17 | 42 | 39 | неудовл. |
Claims (1)
1. Способ производства штрипсов из низколегированной стали, включающий нагрев слябов, нагрев, черновую прокатку до промежуточной толщины и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой до температуры смотки, отличающийся тем, что сталь содержит следующее соотношение компонентов, мас.%:
нагрев слябов производят до 1220-1280°С, температуру конца прокатки поддерживают в диапазоне 820-880°С, а температуру смотки - в диапазоне 580-660°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004122565/02A RU2262537C1 (ru) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Способ производства штрипсов из низколегированной стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004122565/02A RU2262537C1 (ru) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Способ производства штрипсов из низколегированной стали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2262537C1 true RU2262537C1 (ru) | 2005-10-20 |
Family
ID=35863123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004122565/02A RU2262537C1 (ru) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Способ производства штрипсов из низколегированной стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2262537C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100463993C (zh) * | 2007-02-28 | 2009-02-25 | 天津钢管集团股份有限公司 | 低碳当量微合金钢管及其在线常化工艺 |
RU2484147C1 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") | Способ производства штрипсов из низколегированной стали |
RU2495148C1 (ru) * | 2012-03-27 | 2013-10-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Низкоуглеродистая низколегированная сталь для изготовления крупного горячекатаного сортового и фасонного проката |
RU2499843C1 (ru) * | 2012-10-10 | 2013-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ производства штрипсов |
RU2696186C2 (ru) * | 2017-10-05 | 2019-07-31 | Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Способ производства листового проката из низколегированной трубной стали |
RU2709075C1 (ru) * | 2019-08-19 | 2019-12-13 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Способ производства горячекатаного рулонного проката из низколегированной стали |
-
2004
- 2004-07-26 RU RU2004122565/02A patent/RU2262537C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАТРОСОВ Ю.И. и др. Сталь для магистральных газопроводов, М, Металлургия, 1989, с.262-266. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100463993C (zh) * | 2007-02-28 | 2009-02-25 | 天津钢管集团股份有限公司 | 低碳当量微合金钢管及其在线常化工艺 |
RU2484147C1 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") | Способ производства штрипсов из низколегированной стали |
RU2495148C1 (ru) * | 2012-03-27 | 2013-10-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Низкоуглеродистая низколегированная сталь для изготовления крупного горячекатаного сортового и фасонного проката |
RU2499843C1 (ru) * | 2012-10-10 | 2013-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ производства штрипсов |
RU2696186C2 (ru) * | 2017-10-05 | 2019-07-31 | Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Способ производства листового проката из низколегированной трубной стали |
RU2709075C1 (ru) * | 2019-08-19 | 2019-12-13 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Способ производства горячекатаного рулонного проката из низколегированной стали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5277648B2 (ja) | 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板並びにその製造方法 | |
RU2519720C2 (ru) | Способ производства штрипсов из низколегированной стали | |
EP2792762B1 (en) | High-yield-ratio high-strength cold-rolled steel sheet and method for producing same | |
RU2414515C1 (ru) | Способ производства толстолистового низколегированного проката | |
KR20090098909A (ko) | 내지연 파괴 특성이 우수한 고장력 강재 그리고 그 제조 방법 | |
WO2014109401A1 (ja) | 冷間加工性と加工後の表面硬さに優れる熱延鋼板 | |
CN111051553B (zh) | 高Mn钢及其制造方法 | |
EP4414473A1 (en) | High-strength steel with good weather resistance and manufacturing method therefor | |
JP7226598B2 (ja) | 耐摩耗鋼板およびその製造方法 | |
EP2246450B1 (en) | Steel sheets and process for manufacturing the same | |
RU2442831C1 (ru) | Способ производства высокопрочной листовой стали | |
JP5194572B2 (ja) | 耐溶接割れ性が優れた高張力鋼材の製造方法 | |
JP2004315857A (ja) | 打ち抜き加工性に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法 | |
RU2255123C1 (ru) | Способ производства штрипсов из низколегированной стали | |
RU2262537C1 (ru) | Способ производства штрипсов из низколегированной стали | |
RU2292404C1 (ru) | Способ производства полос для изготовления труб | |
RU2358024C1 (ru) | Способ производства штрипсов из низколегированной стали | |
RU2630721C1 (ru) | Толстый лист из конструкционной стали для изготовления деталей сварных конструкций и способ его получения в нормализованном состоянии | |
RU2318027C1 (ru) | Способ производства толстолистового проката | |
RU2318881C2 (ru) | Способ производства полос для изготовления обсадных труб | |
RU2500820C1 (ru) | Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления элементов конструкций нефтегазопроводов | |
RU2346060C2 (ru) | Способ производства штрипсов | |
RU2433191C1 (ru) | Способ производства высокопрочной листовой стали | |
RU2241769C1 (ru) | Способ производства штрипсов из низколегированной стали | |
RU2341565C2 (ru) | Способ производства штрипсов из низколегированной стали |