RU2346060C2 - Method of blades manufacturing - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention concerns metallurgy field. Particularly it concerns rolling mill, and can be used at manufacturing on continuous broad-strip mill of strips for electro-welded straight-line-seam casings, intended for development of oil and gas wells. For improving of blades and screening yield it is received slab from steel, containing following chemical composition: wt %: 0.18-0.26 C; 0.14-0.36 Si; 0.30-0.80 Mn; 0.7-1.1 Cr; 0.10-0.30 Mo; 0.01-0.06 Nb; 0.01-0.06 Al; not more than 0.06 V; not more than 0.05 Ti; not more than 0.30 Ni; not more than 0.20 Cu; not more than 0.005 S; not more than 0.015 P; not more than 0.008 N; the rest is Fe, at fulfillment of conditions: Nb+V+Ti≤0.15% and at pollution of steel structure by nitrides which are not larger than 2 points and other nonmetallics not larger than 2.5 points. Slab is exposed to heating, hot rolling with regulated finishing temperature with receiving of blade, cooling by water and blade is reeled into rolls. Finishing temperature is kept equal 880-920°C, and blades cooling is implemented by water till temperature 630-690°C. At that before heating for rolling slab is exposed to annealing by means of heating till 600-650°C, cooling with speed not more than 25°C/h till temperature not lower than 250°C, reheating with speed not more than 60°C/h till temperature 630-650°C and further cooling by means of furnace.

EFFECT: improving of blades and recovery.

3 cl, 1 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении на непрерывных широкополосных станах полос для электросварных прямошовных обсадных труб, предназначенных для обустройства нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the field of metallurgy, and more specifically to rolling production, and can be used in the manufacture on continuous broadband mills of strips for electric-welded straight-seam casing pipes designed to equip oil and gas wells.

Для производства обсадных труб необходимы горячекатаные полосы (штрипсы) толщиной 8-10 мм и шириной 1000-1800 мм из низколегированной стали, обладающие следующим комплексом механических свойств (табл.1).For the production of casing pipes, hot-rolled strips (strips) of a thickness of 8-10 mm and a width of 1000-1800 mm from low-alloy steel are required, which have the following set of mechanical properties (Table 1).

Таблица 1Table 1 Механические свойства полос (ТС 105-486-2006)The mechanical properties of the strips (TS 105-486-2006) σ_в, Н/мм² σ _in , N / mm ² σ_т, Н/мм² σ _t , N / mm ² δ₄, %δ ₄ ,% KCU^-40, Дж/см² KCU ^-40 , J / cm ² KCV^-20, Дж/см² KCV ^-20 , J / cm ² 520-640520-640 352-520352-520 не менее 25,0not less than 25.0 не менее 54not less than 54 не менее 52not less than 52 Примечание: Все испытания проводятся на образцах, ось которых вдоль направления прокатки полосы.Note: All tests are carried out on samples whose axis is along the strip rolling direction.

Помимо указанных механических свойств, полосы для обсадных труб должны иметь высокую свариваемость.In addition to the indicated mechanical properties, casing strips must have high weldability.

После сварки трубы подвергают термической обработке, что повышает их прочностные свойства до требуемого уровня σ_в=900-1000 Н/мм² при сохранении вязкостных и пластических свойств.After welding, the pipes are subjected to heat treatment, which increases their strength properties to the required level σ _in = 900-1000 N / mm ² while maintaining the viscosity and plastic properties.

Известен способ производства стальных листов, включающий выплавку и непрерывную разливку в слябы низколегированной стали, содержащей по массе, %:A known method for the production of steel sheets, including smelting and continuous casting into slabs of low alloy steel, containing by weight,%:

УглеродCarbon 0,04-0,100.04-0.10 КремнийSilicon 0,01-0,500.01-0.50 МарганецManganese 0,4-1,50.4-1.5 ХромChromium 0,05-1,00.05-1.0 МолибденMolybdenum 0,05-1,00.05-1.0 ВанадийVanadium 0,01-0,10.01-0.1 БорBoron 0,0005-0,0050.0005-0.005 АлюминийAluminum 0,001-0,10.001-0.1 Железо и примесиIron and impurities остальное.rest.

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].The cast slabs are heated to a temperature of 1250 ° C and rolled with a total compression of at least 75%. Laminated sheets are subjected to quenching from the austenitic region and high-temperature tempering [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что полосы из этой стали имеют низкие вязкостные свойства при отрицательных температурах, неудовлетворительную свариваемость. Это делает невозможным их применение для изготовления обсадных труб.The disadvantages of this method are that the strips of this steel have low viscous properties at low temperatures, poor weldability. This makes it impossible to use them for the manufacture of casing pipes.

Известен также способ производства листовой низколегированной стали, включающий отливку слябов следующего химического состава, мас.%:There is also known a method of manufacturing a sheet of low alloy steel, including casting slabs of the following chemical composition, wt.%:

УглеродCarbon 0,02-0,30.02-0.3 МарганецManganese 0,5-2,50.5-2.5 АлюминийAluminum 0,005-0,10.005-0.1 КремнийSilicon 0,05-1,00.05-1.0 НиобийNiobium 0,003-0,010.003-0.01 ЖелезоIron Остальное.Rest.

Слябы нагревают до температуры 950-1050°С и прокатывают при температуре выше точки А_r3 с суммарным обжатием 50-70%. Прокатанные листы охлаждают на воздухе [2].The slabs are heated to a temperature of 950-1050 ° C and rolled at a temperature above point A _r3 with a total compression of 50-70%. Laminated sheets are cooled in air [2].

При таком способе производства листы имеют недостаточную прочность и пластичность, не удовлетворяют требованиям по вязкости при отрицательных температурах, имеют недостаточную свариваемость и не пригодны для изготовления обсадных труб.With this production method, the sheets have insufficient strength and ductility, do not meet the viscosity requirements at low temperatures, have insufficient weldability and are not suitable for the manufacture of casing pipes.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства штрипсов из низколегированной стали марки 17Г1С (по ГОСТ 19281) следующего химического состава, мас.%:The closest analogue to the present invention is a method for the production of strips from low alloy steel grade 17G1S (according to GOST 19281) of the following chemical composition, wt.%:

УглеродCarbon 0,15-0,200.15-0.20 МарганецManganese 1,15-1,61.15-1.6 КремнийSilicon 0,4-0,60.4-0.6 ХромChromium не более 0,30no more than 0.30 НикельNickel не более 0,30no more than 0.30 МедьCopper не более 0,30no more than 0.30 ФосфорPhosphorus не более 0,035no more than 0,035 СераSulfur не более 0,040no more than 0,040 МышьякArsenic не более 0,08no more than 0.08 АзотNitrogen не более 0,008no more than 0,008 ЖелезоIron остальное.rest.

Слябы из низколегированной стали 17Г1С нагревают до температуры 1250°С, подвергают черновой прокатке на непрерывном широкополосном стане в полосы промежуточной толщины 20-40 мм, чистовой прокатке до конечной толщины в регламентированном температурном диапазоне от 980-1000°С до 830-880°С, после чего штрипсы охлаждают водой до температуры смотки 620-700°С [3].Slabs of low-alloy steel 17G1S are heated to a temperature of 1250 ° C, subjected to rough rolling on a continuous broadband mill in strips of intermediate thickness 20-40 mm, finishing rolling to a final thickness in a regulated temperature range from 980-1000 ° C to 830-880 ° C, then the strips are cooled with water to a winding temperature of 620-700 ° C [3].

Недостатки известного способа состоят в том, что штрипсы имеют низкие механические свойства при отрицательных температурах, что снижает их качество и выход годного. Кроме того, после дополнительной термической обработки труб их прочностные свойства ниже требуемого уровня.The disadvantages of this method are that the strips have low mechanical properties at low temperatures, which reduces their quality and yield. In addition, after additional heat treatment of pipes, their strength properties are below the required level.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества штрипсов и выхода годного.The technical problem solved by the invention is to improve the quality of strips and yield.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства штрипсов, включающем нагрев слябов из низколегированной стали, горячую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой и смотку штрипсов в рулоны, согласно предложению температуру конца прокатки поддерживают равной 880-920°С, а охлаждение штрипсов водой ведут до температуры 630-690°С, причем низколегированная сталь имеет следующий химический состав, мас.%:To solve the technical problem in the known method for the production of strips, including heating slabs of low alloy steel, hot rolling with a regulated temperature of the end of rolling, water cooling and winding of strips in rolls, according to the proposal, the temperature of the end of rolling is maintained equal to 880-920 ° C, and cooling of strips water lead to a temperature of 630-690 ° C, and low-alloy steel has the following chemical composition, wt.%:

УглеродCarbon 0,18-0,260.18-0.26 КремнийSilicon 0,14-0,360.14-0.36 МарганецManganese 0,30-0,800.30-0.80 ХромChromium 0,7-1,10.7-1.1 МолибденMolybdenum 0,10-0,300.10-0.30 НиобийNiobium 0,01-0,060.01-0.06 АлюминийAluminum 0,01-0,060.01-0.06 ВанадийVanadium не более 0,06no more than 0,06 ТитанTitanium не более 0,05no more than 0,05 НикельNickel не более 0,30no more than 0.30 МедьCopper не более 0,20no more than 0.20 СераSulfur не более 0,005no more than 0,005 ФосфорPhosphorus не более 0,015no more than 0.015 АзотNitrogen не более 0,008no more than 0,008 ЖелезоIron остальное,rest,

а суммарное содержание ниобия, ванадия и титана соответствует условию: Nb+V+Ti≤0,15%, при загрязненности структуры стали нитридами не крупнее 2 балла и остальными неметаллическими включениями не крупнее 2,5 балла. Кроме того, перед прокаткой слябы подвергают отжигу путем нагрева до температуры 600-650°С, охлаждения со скоростью не более 25°С/ч до температуры не ниже 250°С, повторного нагрева со скоростью не более 60°С/ч до температуры 630-650°С и последующего охлаждения с печью.and the total content of niobium, vanadium and titanium corresponds to the condition: Nb + V + Ti≤0.15%, when the structure became contaminated, nitrides became no more than 2 points and other non-metallic inclusions no more than 2.5 points. In addition, before rolling, the slabs are annealed by heating to a temperature of 600-650 ° C, cooling at a speed of no more than 25 ° C / h to a temperature of at least 250 ° C, and re-heating at a speed of no more than 60 ° C / h to a temperature of 630 -650 ° C and subsequent cooling with the oven.

Сущность изобретения состоит в следующем. Нагрев слябов из низколегированной стали предложенного состава перед прокаткой обеспечивает ее аустенитизацию, полное растворение в аустенитной матрице сульфидов, фосфидов, нитридов, легирующих и примесных соединений, карбонитридных упрочняющих частиц. Благодаря этому повышается технологическая пластичность и деформируемость слябов.The invention consists in the following. Heating slabs of low alloy steel of the proposed composition before rolling ensures its austenitization, complete dissolution in the austenitic matrix of sulfides, phosphides, nitrides, alloying and impurity compounds, carbonitride hardening particles. Due to this, the technological plasticity and deformability of the slabs are increased.

Прокатка штрипса с температурой конца прокатки Т_кп=880-920°С обеспечивает необходимую степень измельчения аустенитных зерен за счет торможения их рекристаллизации и интенсификации α→γ превращения. Также благодаря эффекту торможения рекристаллизации в низколегированной стали предложенного состава, содержащей азот, достигается наиболее полное выпадение из твердого раствора карбонитридных упрочняющих частиц. В результате микроструктура штрипса после многоцикловой деформации при горячей прокатке и охлаждения водой до температуры смотки 630-690°С представляет из себя ферритно-перлитную смесь с равномерным размером зерен, и механические свойства полосы в горячекатаном состоянии полностью соответствуют предъявляемым требованиям (табл.1).Strip rolling with a temperature of rolling end Т _кп = 880-920 ° С provides the necessary degree of grinding of austenitic grains due to inhibition of their recrystallization and intensification of the α → γ transformation. Also, due to the inhibition of recrystallization in low alloy steel of the proposed composition containing nitrogen, the most complete precipitation of carbonitride reinforcing particles from the solid solution is achieved. As a result, the microstructure of the strip after multi-cycle deformation during hot rolling and cooling with water to a winding temperature of 630-690 ° C is a ferrite-pearlite mixture with a uniform grain size, and the mechanical properties of the strip in the hot-rolled state fully comply with the requirements (Table 1).

Сочетание механических свойств штрипсов из стали предложенного состава обеспечивает качественную формовку и сварку обсадной трубы, а последующая термическая обработка труб существенно повышает их конструктивную прочность и жесткость. Обсадные трубы из таких штрипсов имеют повышенную устойчивость против сейсмических смещений грунта, в том числе при отрицательных температурах.The combination of the mechanical properties of steel strips of the proposed composition ensures high-quality molding and welding of the casing, and subsequent heat treatment of the pipes significantly increases their structural strength and rigidity. Casing pipes from such strips have increased resistance against seismic displacements of the soil, including at low temperatures.

Экспериментально установлено, что при температуре конца прокатки Т_кп выше 920°С в стали данного состава интенсивно протекает укрупнение аустенитных зерен за счет их рекристаллизации после каждого прохода. Это, в свою очередь, приводит к формированию крупнозернистой ферритно-перлитной микроструктуры в результате α→γ превращения, не достигается требуемая степень упрочнения полосы и измельчение микроструктуры до оптимального уровня, что снижает вязкостные свойства штрипсов. Снижение температуры Т_кп ниже 880°С приводит к чрезмерному измельчению микроструктуры, ее наклепу, снижению пластических свойств штрипсов, ухудшению формуемости штрипсов в трубы.It has been experimentally established that at a temperature of rolling end T _kp higher than 920 ° С, coarsening of austenitic grains due to their recrystallization after each pass intensively proceeds in steel of this composition. This, in turn, leads to the formation of a coarse-grained ferrite-pearlite microstructure as a result of the α → γ transformation; the required degree of strip hardening and grinding of the microstructure to the optimum level are not achieved, which reduces the viscosity properties of the strips. A decrease in the temperature T _cp below 880 ° C leads to excessive grinding of the microstructure, its hardening, a decrease in the plastic properties of the strips, and a deterioration in the formability of the strips into pipes.

Повышение температуры смотки Т_см выше 690°С способствует формированию разнобалльности микроструктуры, снижению прочностных свойств ниже допустимых значений, формированию нестабильной микроструктуры и свойств по длине штрипсов. Уменьшение Т_см ниже 630°С ухудшает пластичность штрипсов, вызывает ее нестабильность, что снижает выход годного.Increasing the temperature of the winding T _cm above 690 ° C promotes the formation of variability of the microstructure, lower strength properties below acceptable values, the formation of unstable microstructure and properties along the length of the strips. The decrease in T _cm below 630 ° C degrades the ductility of the strips, causes its instability, which reduces the yield.

Углерод в низколегированной стали предложенного состава определяет прочностные свойства штрипсов и обсадных труб. Снижение содержания углерода менее 0,18% приводит к падению их прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,26% ухудшает вязкостные свойства штрипсов и их свариваемость.Carbon in the low alloy steel of the proposed composition determines the strength properties of strips and casing. A decrease in carbon content of less than 0.18% leads to a drop in their strength below the permissible level. An increase in carbon content of more than 0.26% affects the viscosity properties of strips and their weldability.

При содержании кремния менее 0,14% ухудшается раскисленность стали, снижаются прочностные свойства полос. Увеличение содержания кремния более 0,36% приводит к возрастанию количества силикатных включений, снижает ударную вязкость штрипсов, ухудшает показатель KCU^-40 и свариваемость стали.When the silicon content is less than 0.14%, the deoxidation of steel deteriorates, the strength properties of the strips decrease. An increase in the silicon content of more than 0.36% leads to an increase in the number of silicate inclusions, reduces the impact strength of strips, and worsens the KCU ^-40 index and the weldability of steel.

Снижение содержания марганца менее 0,30% увеличивает окисленность стали, ухудшает свариваемость штрипсов. Повышение содержания марганца более 0,80% увеличивает предел текучести σ_т и снижает пластичность, что, в свою очередь, ведет к снижению выхода годного.A decrease in the manganese content of less than 0.30% increases the oxidation of steel, worsens the weldability of strips. An increase in the manganese content of more than 0.80% increases the yield strength σ _t and reduces ductility, which, in turn, leads to a decrease in yield.

Хром повышает прочность стали за счет образования карбидов. При содержании хрома менее 0,7% прочность стали в горячекатаном состоянии недостаточна. Увеличение содержания хрома более 1,1% приводит к снижению пластических и вязкостных свойств, ухудшению качества горячекатаных штрипсов.Chromium increases the strength of steel due to the formation of carbides. When the chromium content is less than 0.7%, the strength of the hot rolled steel is insufficient. An increase in the chromium content of more than 1.1% leads to a decrease in the plastic and viscous properties and a deterioration in the quality of hot rolled strips.

Молибден и ниобий, как каждый в отдельности, так и совместно, измельчают зерно микроструктуры, повышают прочность и вязкость штрипсов, прокатанных по предложенным режимам, без ухудшения пластичности. При содержании молибдена менее 0,10% или ниобия менее 0,01% полосы имеют недостаточную вязкость при отрицательных температурах. Увеличение содержания молибдена более 0,30% или ниобия сверх 0,06% оказалось нецелесообразным, так как не улучшало свойств полос, а лишь увеличивало затраты на легирующие.Molybdenum and niobium, both individually and together, grind the grain of the microstructure, increase the strength and viscosity of the strips rolled according to the proposed modes, without compromising ductility. With a molybdenum content of less than 0.10% or niobium of less than 0.01%, the bands have insufficient viscosity at low temperatures. An increase in the content of molybdenum of more than 0.30% or niobium in excess of 0.06% proved to be impractical, since it did not improve the properties of the bands, but only increased the cost of alloying.

Алюминий раскисляет и модифицирует сталь. Связывая избыточный примесный азот в нитриды, подавляет его негативное воздействие на свойства штрипсов. При содержании алюминия менее 0,01% снижается комплекс механических свойств штрипсов. Увеличение его концентрации более 0,06% приводит к ухудшению вязкостных свойств штрипсов и труб после термической обработки.Aluminum deoxidizes and modifies steel. By binding excess impurity nitrogen to nitrides, it inhibits its negative effect on the properties of strips. When the aluminum content is less than 0.01%, the complex of mechanical properties of strips decreases. An increase in its concentration of more than 0.06% leads to a deterioration in the viscosity properties of strips and pipes after heat treatment.

Ванадий образует с углеродом карбиды VC, а с азотом - нитриды VN. Мелкие нитриды и карбонитриды ванадия располагаются по границам зерен и субзерен, тормозят движение дислокаций и тем самым упрочняют сталь. Увеличение концентрации ванадия более 0,06% вызывает дисперсионное твердение штрипсов и приводит к выделению на границах зерен их интерметаллических соединений. Это ухудшает свойства штрипсов и снижает выход годного.Vanadium forms VC carbides with carbon, and VN nitrides with nitrogen. Small vanadium nitrides and carbonitrides are located along grain and subgrain boundaries, inhibit the movement of dislocations, and thereby strengthen steel. An increase in the concentration of vanadium more than 0.06% causes the dispersion hardening of strips and leads to the release of their intermetallic compounds at the grain boundaries. This affects the properties of the strips and reduces the yield.

Титан является сильным карбидообразующим элементом, упрочняющим сталь. Однако при сварке труб титан полностью выгорает, поэтому повышение его концентрации в стали выше 0,05% нецелесообразно.Titanium is a strong carbide forming element that strengthens steel. However, when welding pipes, titanium completely burns out, so increasing its concentration in steel above 0.05% is impractical.

Никель и медь являются примесными элементами. При концентрации никеля не более 0,3% и меди не более 0,2% 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 никеля более 0,3% или меди более 0,2% ухудшаются вязкостные, пластические свойства и свариваемость штрипсов.Nickel and copper are impurity elements. At a nickel concentration of not more than 0.3% and copper not more than 0.2%, they do not adversely affect the weldability of strips in the production of casing pipes, but expand the possibilities of using scrap metal for smelting, which reduces the cost of production. When the concentration of nickel is more than 0.3% or copper more than 0.2%, the viscosity, plastic properties and weldability of strips deteriorate.

Сталь предложенного состава может содержать в виде примесей не более 0,005% серы, не более 0,015% фосфора. При указанных предельных концентрациях эти элементы в стали предложенного состава не оказывают заметного негативного воздействия на качество штрипсов, тогда как более глубокое 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.The steel of the proposed composition may contain in the form of impurities not more than 0.005% sulfur, not more than 0.015% phosphorus. At the indicated maximum concentrations, these elements in the steel of the proposed composition do not have a noticeable negative effect on the quality of the strips, while their deeper removal from the steel melt significantly increases production costs and complicates the process. An increase in the concentration of these harmful impurities over the suggested values worsens the whole complex of mechanical properties of strips.

Азот упрочняет сталь, образуя мелкодисперсные нитриды. Но при его содержании более 0,008% увеличиваются размеры нитридов более 2 баллов, вязкостные свойства стали становятся ниже допустимого уровня.Nitrogen strengthens the steel, forming finely divided nitrides. But with its content of more than 0.008%, the sizes of nitrides increase more than 2 points, the viscosity properties of steel become lower than the permissible level.

Свариваемость горячекатаной полосы из стали предложенного состава токами высокой частоты зависит от степени ее легированности и при Nb+V+Ti≤0,15 остается высокой. В противном случае, т.е. при Nb+V+Ti>0,15, не исключаются непровары в продольном шве обсадной трубы. Это приводит к снижению выхода годного.The weldability of the hot-rolled strip of steel of the proposed composition by high-frequency currents depends on the degree of alloying and remains high at Nb + V + Ti≤0.15. Otherwise, i.e. at Nb + V + Ti> 0.15, lack of penetration in the longitudinal casing joint is not excluded. This leads to a decrease in yield.

Экспериментально установлено, что скопления нитридов крупнее 2 баллов, а также остальных неметаллических включений крупнее 2,5 балла (в виде оксидов, фосфидов, сульфидов, гидридов) приводят к разрушению образцов при коррозионных испытаниях, что недопустимо. Кроме того, неметаллические включения крупнее 2,5 балла снижают хладостойкость стали, снижают выход годных горячекатаных полос.It was experimentally established that accumulations of nitrides are larger than 2 points, as well as other non-metallic inclusions larger than 2.5 points (in the form of oxides, phosphides, sulfides, hydrides) lead to the destruction of samples during corrosion tests, which is unacceptable. In addition, non-metallic inclusions larger than 2.5 points reduce the cold resistance of steel, reduce the yield of hot-rolled strips.

Двухступенчатый отжиг непрерывнолитых слябов обеспечивает гомогенизацию химического состава, исключает образование флокенов, повышает механические свойства штрипсов и выход годного. При температуре нагрева на первой ступени ниже 600°С не обеспечивается снятие напряжений в непрерывнолитом слябе. Повышение этой температуры более 650°С приводит к ослаблению границ кристаллитов и снижению технологической пластичности слябов. Охлаждение слябов после первой ступени нагрева со скоростью более 25°С/ч может привести к зарождению трещин и флокенов. Снижение температуры окончания замедленного охлаждения ниже температуры 250°С удлиняет цикл отжига без повышения механических свойств и выхода годного.A two-stage annealing of continuously cast slabs ensures homogenization of the chemical composition, eliminates the formation of flocken, increases the mechanical properties of strips and yield. At a heating temperature in the first stage below 600 ° C, stress relief in a continuously cast slab is not provided. An increase in this temperature above 650 ° C leads to a weakening of the boundaries of crystallites and a decrease in the technological plasticity of slabs. The cooling of slabs after the first stage of heating at a rate of more than 25 ° C / h can lead to the initiation of cracks and flokens. A decrease in the temperature of the end of delayed cooling below a temperature of 250 ° C prolongs the annealing cycle without increasing the mechanical properties and yield.

Повторный нагрев со скоростью более 60°С вызывает рост термических напряжений и не исключает образования трещин.Reheating at a rate of more than 60 ° C causes an increase in thermal stresses and does not exclude the formation of cracks.

При температуре отжига на второй ступени ниже 630°С ухудшаются характер микроструктуры и механические свойства штрипсов. Увеличение этой температуры выше 650°С приводит к росту зерен и огрублению микроструктуры слябов. Это ухудшает конечные свойства штрипсов. Замедленное охлаждение с печью отожженных непрерывнолитых слябов исключает образование в них трещин и флокенов, сокращает затраты топлива на отжиг.At the annealing temperature in the second stage below 630 ° C, the character of the microstructure and the mechanical properties of the strips deteriorate. An increase in this temperature above 650 ° C leads to grain growth and coarsening of the microstructure of slabs. This degrades the final properties of the strips. Slow cooling with the furnace of annealed continuously cast slabs eliminates the formation of cracks and flokens in them, reduces the cost of fuel for annealing.

Пример реализации способаAn example implementation of the method

В электродуговой печи емкостью 100 т производят выплавку и разливку низколегированных сталей различного состава (табл.2). Выплавленные стали подвергают непрерывной разливке в слябы толщиной 250 мм.In an electric arc furnace with a capacity of 100 tons, low-alloy steels of various compositions are smelted and cast (Table 2). The smelted steels are continuously cast into 250 mm thick slabs.

Непрерывнолитые слябы состава 3 подвергают двухступенчатому отжигу при температуре T_отж1=625°С, выдерживают до выравнивания температуры по сечению слябов, охлаждению со скоростью V_охл=20°С/ч до температуры T_охл=255°С, повторному нагреву со скоростью V_н=50°С до температуры Т_отж2=640°С и последующему охлаждению с печью.Continuously cast slabs composition 3 was subjected to two-stage annealing at a temperature T _otzh1 = 625 ° C, held until temperature equalization over the cross section of slabs, cooling rate V _OHL = 20 ° C / h up to a temperature T _OHL = 255 ° C, reheating at a speed V _n = 50 ° C to a temperature T _anne2 = 640 ° C and subsequent cooling with the furnace.

Отожженные слябы из стали состава 3 загружают в методическую печь и нагревают до температуры аустенитизации 1250°С. Разогретые слябы выдают на печной рольганг непрерывного широкополосного стана 2000 и подвергают прокатке в черновой группе клетей до промежуточной толщины 40 мм. Затем раскат задают в непрерывную 7-клетевую чистовую группу клетей, где обжимают до конечной толщины 9,0 мм. Регламентированную температуру конца прокатки Т_кп=900°С поддерживают изменением скорости прокатки и межклетевым охлаждением полосы.Annealed slabs of steel of composition 3 are loaded into a methodical furnace and heated to an austenitization temperature of 1250 ° C. The heated slabs are discharged onto the rolling table of a continuous wide-band mill 2000 and subjected to rolling in a roughing stand group to an intermediate thickness of 40 mm. Then the roll is set into a continuous 7-stand finishing group of stands, where it is crimped to a final thickness of 9.0 mm. The regulated temperature of the end of rolling T _kn = 900 ° C is supported by a change in the rolling speed and intercell cooling of the strip.

Прокатанную полосу выдают на отводящий рольганг, где охлаждают водой до температуры смотки Т_см=660°С. Охлажденную полосу сматывают в рулон.The rolled strip is issued to the discharge roller table, where it is cooled with water to a winding temperature T _cm = 660 ° C. The cooled strip is wound onto a roll.

От прокатанных рулонов отбирают пробы для испытания механических свойств. В дальнейшем штрипсы используют для изготовления сварных обсадных труб. Сваренные обсадные трубы подвергают упрочняющей термической обработке, после которой их прочность возрастает до σ_в=900-1000 Н/мм² при сохранении вязкостных и пластических свойств.Samples are taken from the rolled coils to test the mechanical properties. In the future, strips are used for the manufacture of welded casing pipes. The welded casing pipes are subjected to hardening heat treatment, after which their strength increases to σ _in = 900-1000 N / mm ² while maintaining the viscosity and plastic properties.

Варианты производства штрипсов по различным режимам из сталей различного состава приведены в табл.3.Options for the production of strips in various modes of steel of various compositions are given in table 3.

Из табл.3 следует, что в случае использования предложенного способа (варианты №2-5) механические свойства штрипсов полностью соответствуют предъявляемым требованиям, благодаря чему достигается повышение качества штрипсов и выхода годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1, 6, 7) или использовании способа-прототипа (вариант №8) качество штрипсов ухудшается, т.к. их механические свойства не соответствуют заданным требованиям. Такие штрипсы не пригодны для изготовления сварных обсадных труб.From table 3 it follows that in the case of using the proposed method (options No. 2-5), the mechanical properties of the strips fully comply with the requirements, thereby improving the quality of the strips and yield. With transcendental values of the declared parameters (options No. 1, 6, 7) or using the prototype method (option No. 8), the quality of the strips deteriorates, because their mechanical properties do not meet the specified requirements. Such strips are not suitable for the manufacture of welded casing pipes.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что одновременная оптимизация химического состава слябов из непрерывнолитой стали, температурных режимов их деформирования и предварительного отжига обеспечивает получение высокого качества штрипсов и выхода годного за счет обеспечения заданного комплекса механических свойств, их высокую свариваемость при производстве обсадных труб. Помимо этого сваренные из штрипсов обсадные трубы после термической обработки повышают свои механические и эксплуатационные свойства.The technical and economic advantages of the proposed method are that the simultaneous optimization of the chemical composition of slabs of continuously cast steel, the temperature regimes of their deformation and preliminary annealing provides high quality strips and yield due to a given set of mechanical properties, their high weldability in the production of casing pipes . In addition, casing pipes welded from strips after heat treatment increase their mechanical and operational properties.

В качестве базового объекта принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства сварных обсадных труб на 25-30%.The prototype method is adopted as the base object. Using the proposed method will increase the profitability of the production of welded casing by 25-30%.

Источники информацииInformation sources

1. Заявка Японии №61-163210, МПК С21D 8/00, 1986 г.1. Japanese application No. 61-163210, IPC C21D 8/00, 1986

2. Заявка Японии №61-223125, МПК С21D 8/02, С22С 38/54, 1986 г.2. Japanese application No. 61-223125, IPC C21D 8/02, C22C 38/54, 1986

3. Ю.И.Матросов и др. Сталь для магистральных газопроводов. М., Металлургия, 1989 г., с.250-253 - прототип.3. Yu.I. Matrosov and others. Steel for gas pipelines. M., Metallurgy, 1989, p. 250-253 - prototype.

Таблица 2table 2 Химический состав низколегированных сталейThe chemical composition of low alloy steels № составаComposition number Содержание химических элементов, мас.%The content of chemical elements, wt.% Nb+V+TiNb + V + Ti Балл нитридовNitride score Балл неметалл. включ.Score non-metal. incl. СFROM SiSi MnMn CrCr MoMo NbNb AlAl VV TiTi NiNi CuCu SS РR NN FeFe 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.one.
2.
3.
four.
5.
6.
7.
8. 0,17
0,18
0,22
0,26
0,20
0,27
0,25
0,160.17
0.18
0.22
0.26
0.20
0.27
0.25
0.16 0,13
0,14
0,25
0,36
0,16
0,37
0,28
0,500.13
0.14
0.25
0.36
0.16
0.37
0.28
0.50 0,29
0,30
0,55
0,80
0,40
0,90
0,70
1,50.29
0.30
0.55
0.80
0.40
0.90
0.70
1,5 0,6
0,7
0,9
1,1
0,8
1,2
1,0
0,20.6
0.7
0.9
1,1
0.8
1,2
1,0
0.2 0,09
0,1
0,2
0,3
0,2
0,4
0,3
-0.09
0.1
0.2
0.3
0.2
0.4
0.3
- 0,009
0,01
0,03
0,06
0,03
0,07
0,05
-0.009
0.01
0,03
0.06
0,03
0,07
0.05
- 0,009
0,01
0,035
0,06
0,04
0,07
0,05
-0.009
0.01
0,035
0.06
0.04
0,07
0.05
- 0,01
0,02
0,03
0,06
0,05
0,07
0,06
-0.01
0.02
0,03
0.06
0.05
0,07
0.06
- 0,01
0,01
0,02
0,03
0,05
0,06
0,05
-0.01
0.01
0.02
0,03
0.05
0.06
0.05
- 0,1
0,2
0,2
0,3
0,3
0,4
0,1
0,20.1
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.1
0.2 0,11
0,12
0,13
0,20
0,17
0,25
0,14
0,20.11
0.12
0.13
0.20
0.17
0.25
0.14
0.2 0,002
0,002
0,004
0,005
0,003
0,006
0,004
0,0300.002
0.002
0.004
0.005
0.003
0.006
0.004
0,030 0,011
0,012
0,014
0,015
0,013
0,016
0,011
0,0300.011
0.012
0.014
0.015
0.013
0.016
0.011
0,030 0,003
0,004
0,006
0,008
0,005
0,009
0,007
0,0070.003
0.004
0.006
0.008
0.005
0.009
0.007
0.007 ост.
-:-
-:-
-:-
-:-
-:-
-:-
-:-rest
-: -
-: -
-: -
-: -
-: -
-: -
-: - 0,029
0,04
0,08
0,15
0,13
0,20
0,16
--0,029
0.04
0.08
0.15
0.13
0.20
0.16
- 0,5
1,0
1,5
2,0
1,5
2,5
1,5
3,00.5
1,0
1,5
2.0
1,5
2.5
1,5
3.0 1,0
1,5
2,0
2,5
2,0
3,0
1,5
3,51,0
1,5
2.0
2.5
2.0
3.0
1,5
3,5

Таблица 3Table 3 Режимы производства штрипсов и показатели их эффективностиThe modes of production of strips and indicators of their effectiveness № вариантаOption No. № составаComposition number Двухступенчатый отжиг слябовTwo-stage slab annealing ПрокаткаRolling σ_в,
Н/мм² σ _in
N / mm ² σ_т,
Н/мм² σ _t
N / mm ² δ₄,
%δ ₄ ,
% KCU^-40,
Дж/см² KCU ^-40 ,
J / cm ² KCV^-20,
Дж/см² KCV ^-20 ,
J / cm ² T_отж1,
°CT _OT1 ,
° C V_охл,
°С/чV _cool
° C / h T_охл,
°CT _cool
° C V_н,
°С/чV _n
° C / h T_отж2,
°CT _OT2 ,
° C Т_кп,
°CT _CP
° C Т_см,
°CT _cm
° C 1.one. 77 590590 1717 240240 3535 620620 870870 620620 720720 610610 2121 4242 3737 2.2. 4four 600600 18eighteen 260260 4545 630630 880880 630630 640640 520520 2828 5656 5454 3.3. 33 625625 20twenty 255255 50fifty 640640 900900 660660 580580 430430 30thirty 6060 5858 4.four. 22 650650 2525 250250 6060 650650 920920 690690 520520 352352 2626 5555 5858 5.5. 55 630630 1919 270270 4040 645645 910910 680680 590590 460460 2727 5656 5454 6.6. 66 660660 2626 230230 7070 660660 930930 700700 480480 360360 2424 5353 50fifty 7.7. 1one 670670 2828 220220 6565 680680 875875 625625 510510 370370 18eighteen 4343 3838 8.8. 88 --- --- --- --- --- 840840 620620 490490 300300 2222 4848 4646

Claims (3)

1. Способ производства штрипсов из низколегированной стали, включающий получение сляба, нагрев сляба, горячую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой и смотку штрипсов в рулоны, отличающийся тем, что сляб получают из стали, содержащей следующее соотношение компонентов, мас.%:
углерод 0,18-0,26 кремний 0,14-0,36 марганец 0,30-0,80 хром 0,7-1,1 молибден 0,10-0,30 ниобий 0,01-0,06 алюминий 0,01-0,06 ванадий не более 0,06 титан не более 0,05 никель не более 0,30 медь не более 0,20 сера не более 0,005 фосфор не более 0,015 азот не более 0,008 железо остальное
при этом температура конца прокатки равна 880-920°С, охлаждение водой ведут до 630-690°С и осуществляют смотку.1. A method of manufacturing strips of low alloy steel, including obtaining a slab, heating a slab, hot rolling with a regulated temperature of the end of rolling, water cooling and winding of strips in rolls, characterized in that the slab is obtained from steel containing the following ratio of components, wt.%:
carbon 0.18-0.26 silicon 0.14-0.36 manganese 0.30-0.80 chromium 0.7-1.1 molybdenum 0.10-0.30 niobium 0.01-0.06 aluminum 0.01-0.06 vanadium no more than 0,06 titanium no more than 0,05 nickel no more than 0.30 copper no more than 0.20 sulfur no more than 0,005 phosphorus no more than 0.015 nitrogen no more than 0,008 iron rest
the temperature of the end of rolling is 880-920 ° C, water cooling is carried out to 630-690 ° C and the winding is carried out. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сляб получают из стали при выполнении следующих условий Nb+V+Ti≤0,15 (мас.%), загрязненность структуры стали нитридами не крупнее 2 баллов и остальными неметаллическими включениями не крупнее 2,5 баллов.2. The method according to claim 1, characterized in that the slab is obtained from steel under the following conditions Nb + V + Ti≤0.15 (wt.%), The steel structure is contaminated with nitrides no more than 2 points and other non-metallic inclusions no more than 2 ,5 points. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нагревом сляба под прокатку его подвергают отжигу путем нагрева до 600-650°С, охлаждения со скоростью не более 25°С/ч до температуры не ниже 250°С, повторного нагрева со скоростью не более 60°С/ч до 630-650°С и последующего охлаждения с печью. 3. The method according to claim 1, characterized in that before heating the slab for rolling it is subjected to annealing by heating to 600-650 ° C, cooling at a rate of not more than 25 ° C / h to a temperature of not lower than 250 ° C, reheating with at a rate of not more than 60 ° C / h to 630-650 ° C and subsequent cooling with the furnace.