RU2397254C1 - Procedure for production of tube strips for mains - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention refers to metallurgy, particularly to production of high-duty tube strips of 15-28 mm thickness. There is produced steel containing, wt %: C-0.03-0.07, Mn-1.75-2.10, Si-0.16-0.40, Ni-0.040-0.80, Cu-0.001-0.50, Al-0.01-0.10, Mo-0.03-0.50, Nb-0.01-0.10, V-0.001-0.04, S-0.001-0.003, P-0.003-0.012, Ca-0.001-0.010, Ti-0.01-0.05, iron - the rest. Steel is cast into slabs and preliminary rolled across lengthwise axis of slabs at summary deformation of 60-80%. Further, a semi-finished rolled product is cooled in air to temperature of finish roll beginning equal to (Ar₃+150)°C and finish rolled in the direction of lengthwise axis at temperature of end of rolling equal to Ar₃+(20-40)°C. Finally, the strip is cooled to temperature 350-450°C first at rate of 15-50°C/s and then at rate of not more, than 1°C/s. Also ratio of summary degrees of deformations of preliminary rolling and finish rolling is (1:4)-(1:8).

EFFECT: upgraded strength, cold resistance and low temperature viscosity in zone of thermal effect at strip welding.

3 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству штрипса для труб магистральных трубопроводов толщиной до 28 мм.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of strip for pipes of pipelines with a thickness of up to 28 mm

Известен способ производства проката, включающий выплавку стали, внепечную обработку, разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации в реверсивном режиме при температуре ниже температуры рекристаллизации аустенита с подстуживанием в процессе прокатки со скоростью 3-15°С, последующее охлаждение листа на воздухе до температуры не ниже A_r1+50°С и далее со скоростью 6-30°С/с до температуры (A_r1-30°С)…500°С, а затем на спокойном воздухе до температуры окружающей среды (авт. свид. СССР №1447889, кл. С21D 8/00, 1987 г.).A known method for the production of rolled metal, including steel smelting, out-of-furnace treatment, casting, austenization, preliminary and final deformation in reverse mode at a temperature below the austenite recrystallization temperature, with stirring during rolling at a speed of 3-15 ° C, subsequent cooling of the sheet in air to a temperature below A _r1 + 50 ° C and then at a speed of 6-30 ° C / s to a temperature (A _r1 -30 ° C) ... 500 ° C, and then in calm air to ambient temperature (ed. certificate of the USSR No. 1447889 Cl. C21D 8/00, 1987).

Известен также способ производства проката (прототип), включающий выплавку стали, внепечную обработку, непрерывную разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации в реверсивном режиме и охлаждение проката; при этом выплавляют сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%:There is also a known method for the production of rolled metal (prototype), including steelmaking, after-furnace treatment, continuous casting, austenization, preliminary and final deformation in reverse mode and cooling of the rolled metal; in this case, steel of the following chemical composition is melted at a ratio of ingredients, wt.%:

УглеродCarbon 0,05-0,090.05-0.09 МарганецManganese 1,25-1,61.25-1.6 КремнийSilicon 0,15-0,300.15-0.30 ХромChromium 0,01-0,10.01-0.1 НикельNickel 0,3-0,60.3-0.6 МолибденMolybdenum 0,10-0,250.10-0.25 ВанадийVanadium 0,03-0,100.03-0.10 АлюминийAluminum 0,02-0,050.02-0.05 НиобийNiobium 0,01-0,060.01-0.06 МедьCopper 0,20-0,400.20-0.40 КальцийCalcium 0,001-0,0050.001-0.005 СераSulfur 0,0005-0,0050.0005-0.005 ФосфорPhosphorus 0,005-0,0150.005-0.015 ЖелезоIron ОстальноеRest

Деформацию заготовки ведут при температуре 950-850°С с суммарными обжатиями 50-60%, затем охлаждают ее до температуры 820-760°С со скоростью охлаждения 4-15°С/сек на установке контролируемого охлаждения, дополнительно производят окончательную деформацию при температуре 770-740°С до требуемой толщины штрипса с суммарным обжатием 60-76%, дальнейшее охлаждение ведут ускоренно на УКО со скоростью 35-55°С/сек до температуры 530-350°С, затем штрипс охлаждают в кессоне до 150±20°С и далее - на воздухе (RU №2270873 С1, C21D 8/02, 27.02.2006).The workpiece is deformed at a temperature of 950-850 ° C with a total reduction of 50-60%, then it is cooled to a temperature of 820-760 ° C with a cooling rate of 4-15 ° C / s at a controlled cooling unit, and additional deformation is performed at a temperature of 770 -740 ° С to the required strip thickness with a total compression of 60-76%, further cooling is carried out accelerated on ultra-fine pulses at a speed of 35-55 ° С / sec to a temperature of 530-350 ° С, then the strip is cooled in a caisson to 150 ± 20 ° С and further on in air (RU No. 2270873 C1, C21D 8/02, 02.27.2006).

Основными недостатками известных способов производства являются недостаточная прочность, неудовлетворительные показатели текучести, ударной вязкости, хладостойкости получаемого проката, а также свариваемости.The main disadvantages of the known methods of production are insufficient strength, unsatisfactory indicators of fluidity, impact strength, cold resistance of the obtained steel, as well as weldability.

Техническим результатом данного изобретения является получение проката толщиной 15-28 мм ответственного назначения с повышенными показателями прочности, при одновременном повышении хладостойкости и низкотемпературной вязкости в зоне термического влияния при сварке проката, а также отсутствие анизотропии свойств по ударной вязкости в продольном и поперечном направлении проката.The technical result of this invention is the production of rolled products with a thickness of 15-28 mm for critical purposes with increased strength indicators, while increasing cold resistance and low temperature viscosity in the heat affected zone during welding, as well as the absence of anisotropy of impact properties in the longitudinal and transverse directions of the products.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства штрипса для труб магистральных трубопроводов толщиной 15-28 мм, включающем выплавку стали, непрерывную разливку на заготовки, предварительную прокатку, промежуточное подстуживание подката, чистовую прокатку и охлаждение, изготавливают сталь следующего состава, мас.%:The specified technical result is achieved by the fact that in the method for the production of strip for pipes of main pipelines with a thickness of 15-28 mm, including steel smelting, continuous casting into billets, preliminary rolling, intermediate reinforcing of rolling, finishing rolling and cooling, steel is made of the following composition, wt.% :

УглеродCarbon 0,03-0,070.03-0.07 МарганецManganese 1,75-2,101.75-2.10 КремнийSilicon 0,16-0,400.16-0.40 НикельNickel 0,040-0,800.040-0.80 МедьCopper 0,001-0,500.001-0.50 АлюминийAluminum 0,01-0,100.01-0.10 МолибденMolybdenum 0,03-0,500.03-0.50 НиобийNiobium 0,01-0,100.01-0.10 ВанадийVanadium 0,001-0,040.001-0.04 КальцийCalcium 0,001-0,0100.001-0.010 СераSulfur 0,001-0,0030.001-0.003 ФосфорPhosphorus 0,003-0,0120.003-0.012 ТитанTitanium 0,01-0,050.01-0.05 ЖелезоIron ОстальноеRest

Предварительную прокатку осуществляют поперек продольной оси сляба с суммарной степенью деформации на стадии 60-80%, затем подкат охлаждают на воздухе до температуры начала чистовой прокатки, равной (Аr₃+150)°С и проводят чистовую прокатку в направлении продольной оси с температурой конца прокатки, равной Аr₃+(20-40)°С, а затем охлаждают до температуры 350-450°С со скоростью 15-50°С/сек, затем охлаждают со скоростью не более 1°С/сек, при этом соотношение суммарных степеней деформации предварительной прокатки и окончательной прокатки составляет (1:4)-(1:8).Preliminary rolling is carried out across the longitudinal axis of the slab with a total degree of deformation at the stage of 60-80%, then the rolling is cooled in air to the start temperature of the finish rolling equal to (Ar ₃ +150) ° С and the finish rolling is carried out in the direction of the longitudinal axis with the temperature of the end of rolling equal to Ar ₃ + (20-40) ° C, and then cooled to a temperature of 350-450 ° C at a speed of 15-50 ° C / s, then cooled at a speed of not more than 1 ° C / s, while the ratio of the total degrees deformation of preliminary rolling and final rolling is (1: 4) - (1: 8).

Выбранные пределы содержания углерода (0,03-0,07)% в сочетании с марганцем (1,75-2,10)%, медью (0,001-0,5)%) и никелем (0,040-0,80)% должны обеспечить в прокате, произведенном по предложенным режимам, получение феррито-бейнитной структуры и достижение высоких значений временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения при сохранении хорошей свариваемости. Заявленные содержания кремния (0,16-0,40)% и алюминия (0,01-0,10)% должны обеспечить необходимую чистоту стали по неметаллическим включениям и кислороду. Содержание титана в заявленных пределах (0,01-0,05)% обеспечивает связывание азота в стойкие нитриды, а выбранные пределы содержаний серы (0,001-0,003)%), фосфора (0,003-0,012)% - получение высоких значений ударной вязкости при отрицательных температурах. Ниобий в заявленных пределах содержания сдерживает рост зерна аустенита при нагреве, тормозит рекристаллизацию в области температур, соответствующей временной паузе между предварительной и окончательной прокаткой, что способствует созданию дополнительных центров образования новой фазы (феррита) при γ→α превращении и, следовательно, измельчению зерна феррита. Кроме того, ниобий, образуя карбонитриды, способствует повышению прочностных характеристик стали благодаря дисперсионному упрочнению.The selected limits of carbon content (0.03-0.07)% in combination with manganese (1.75-2.10)%, copper (0.001-0.5)%) and nickel (0.040-0.80)% should to ensure that the rolled products manufactured according to the proposed modes obtain a ferrite-bainitic structure and achieve high values of temporary resistance, yield strength, elongation while maintaining good weldability. The declared content of silicon (0.16-0.40)% and aluminum (0.01-0.10)% should provide the necessary purity of steel for non-metallic inclusions and oxygen. The titanium content in the declared limits (0.01-0.05)% provides binding of nitrogen to stable nitrides, and the selected limits of sulfur content (0.001-0.003)%), phosphorus (0.003-0.012)% - obtaining high values of impact strength at negative temperatures. Niobium within the stated content limits inhibits the growth of austenite grain upon heating, inhibits recrystallization in the temperature range corresponding to a temporary pause between preliminary and final rolling, which contributes to the creation of additional centers for the formation of a new phase (ferrite) during γ → α transformation and, consequently, grinding of ferrite grain . In addition, niobium, forming carbonitrides, helps to increase the strength characteristics of steel due to dispersion hardening.

Предложенные режимы предварительной прокатки и окончательной прокатки с температурой окончания деформации выше температуры Аr₃, ускоренного охлаждения до температур ниже ферритного, соответствующих бейнитному превращению, способствуют формированию однородной, дисперсной, бесполосчатой бейнитной структуры и на этой основе - повышенных показателей прочности, текучести, хладостойкости и свариваемости. Регламентированные степени обжатиями поперек и вдоль оси сляба, на стадии предварительной и окончательной прокаток приводят к уменьшению различий в величинах ударной вязкости образцов, вырезанных в продольном и поперечном направлении, при этом коэффициент анизотропии стремится к единице.The proposed modes of preliminary rolling and final rolling with a temperature of deformation ending above Ar ₃ , accelerated cooling to temperatures below ferritic, corresponding to bainitic transformation, contribute to the formation of a homogeneous, dispersed, strip-free bainitic structure and, on this basis, increased indicators of strength, flow, cold resistance and weldability . The regulated degrees of compression across and along the axis of the slab, at the stage of preliminary and final rolling, reduce the differences in the impact strengths of the samples cut in the longitudinal and transverse directions, while the anisotropy coefficient tends to unity.

Примеры осуществления способаExamples of the method

Сталь трех составов выплавляли в кислородном конвертере. После выпуска металла производили его обработку в ковше и разливали на МНЛЗ. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление, рафинирование, продувку нейтральным газом и модифицирующую обработку кальцием. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующих трех химических составов, мас.%:Steel of three compositions was smelted in an oxygen converter. After the release of the metal, it was processed in a ladle and cast in a continuous casting machine. During out-of-furnace processing of metal in the ladle, final deoxidation, refining, purging with neutral gas, and modifying treatment with calcium were performed. As a result of smelting and after-furnace treatment, steel of the following three chemical compositions was obtained, wt.%:

1 состав: С - 0,07; Мn - 1,75; Si - 0,17; Nb - 0,045; V - 0,01; Ti - 0,01; Са - 0,005; Сu - 0,07; Mo - 0,25; Ni - 0,1; Al - 0,02; S - 0,001; P - 0,012; Fe - остальное.1 composition: C - 0.07; Mn - 1.75; Si 0.17; Nb - 0.045; V is 0.01; Ti - 0.01; Ca - 0.005; Cu - 0.07; Mo 0.25; Ni is 0.1; Al is 0.02; S is 0.001; P is 0.012; Fe is the rest.

2 состав: С - 0,03; Мn - 2,05; Si - 0,40; Nb - 0,08; V - 0,02; Ti - 0,01; Са - 0,007; Mo - 0,35; Сu - 0,25; Ni - 0,5; Al - 0,035; S - 0,001; P - 0,009; Fe - остальное.2 composition: C - 0.03; Mn - 2.05; Si 0.40; Nb - 0.08; V is 0.02; Ti - 0.01; Ca - 0.007; Mo 0.35; Cu - 0.25; Ni - 0.5; Al - 0.035; S is 0.001; P is 0.009; Fe is the rest.

3 состав: С - 0,06; Мn - 1,80; Si - 0,25; Nb - 0,07; V - 0,03; Ti - 0,022; Ca - 0,008; Mo - 0,20; Сu - 0,20; Ni - 0,3; Al - 0,05; S - 0,003; P - 0,011; Fe - остальное.3 composition: C - 0.06; Mn - 1.80; Si 0.25; Nb - 0.07; V is 0.03; Ti - 0.022; Ca - 0.008; Mo - 0.20; Cu - 0.20; Ni is 0.3; Al - 0.05; S is 0.003; P is 0.011; Fe is the rest.

1 состав: Прокатку на лист производили на одноклетьевом реверсивном стане "5000". Предварительную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход не менее 12% и завершали при температуре 990°С, при этом суммарная деформация поперек оси сляба составляла 60%. Окончательную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход 15% при температуре 870°С, с общей степенью деформации 75%. При этом соотношение деформаций между стадиями составляло 1:8. Температура окончания охлаждения составила 430°С, при скорости охлаждения 19-23°С/сек в среднем. Последующее замедленное охлаждение проводилось со скоростью 0,5-0,7°С/сек.1 composition: Rolling per sheet was performed on a single-shaft reversing mill "5000". Preliminary deformation was carried out with a compression ratio of at least 12% per pass and was completed at a temperature of 990 ° C, while the total deformation across the axis of the slab was 60%. The final deformation was carried out with a compression ratio per pass of 15% at a temperature of 870 ° C, with a total degree of deformation of 75%. In this case, the strain ratio between the stages was 1: 8. The temperature of the end of cooling was 430 ° C, with an average cooling rate of 19-23 ° C / s. Subsequent delayed cooling was carried out at a rate of 0.5-0.7 ° C / s.

2 состав: Прокатку на лист производили на одноклетьевом реверсивном стане "5000". Предварительную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход не менее 12% и завершали при температуре 970°С, при этом суммарная деформация поперек оси сляба составляла 63%. Окончательную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход 15% при температуре 830°С, с общей степенью деформации 81%. При этом, соотношение деформаций между стадиями составляло 1:6. Температура окончания охлаждения составила 400°С, при скорости охлаждения 19-23°С/cек в среднем. Последующее замедленное охлаждение проводилось со скоростью 0,5-0,7°С/сек.2 composition: Rolling per sheet was performed on a single-shaft reversing mill "5000". Preliminary deformation was carried out with a compression ratio of at least 12% per pass and was completed at a temperature of 970 ° C, while the total deformation across the axis of the slab was 63%. The final deformation was carried out with a degree of compression per pass of 15% at a temperature of 830 ° C, with a total degree of deformation of 81%. Moreover, the ratio of deformations between the stages was 1: 6. The temperature of the end of cooling was 400 ° C, with a cooling rate of 19-23 ° C / sec on average. Subsequent delayed cooling was carried out at a rate of 0.5-0.7 ° C / s.

3 состав: Прокатку на лист производили на одноклетьевом реверсивном стане "5000". Предварительную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход не менее 12% и завершали при температуре 980°С, при этом суммарная деформация поперек оси сляба составляла 68%. Окончательную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход 15% при температуре 900°С, с общей степенью деформации 78%. При этом соотношение деформаций между стадиями составляло 1:5. Температура окончания охлаждения составила 370°С, при скорости охлаждения 19-23°С/сек в среднем. Последующее замедленное охлаждение проводилось со скоростью 0,5-0,7°С/сек.3 composition: Rolling on a sheet was performed on a single-shaft reversing mill "5000". Preliminary deformation was carried out with a compression ratio of at least 12% per pass and was completed at a temperature of 980 ° C, while the total deformation across the axis of the slab was 68%. The final deformation was carried out with a compression ratio per pass of 15% at a temperature of 900 ° C, with a total degree of deformation of 78%. In this case, the strain ratio between the stages was 1: 5. The temperature of the end of cooling was 370 ° C, with an average cooling rate of 19-23 ° C / s. Subsequent delayed cooling was carried out at a rate of 0.5-0.7 ° C / s.

Состав стали, технологические режимы прокатки и комплекс полученных свойств в рамках представленной заявки указаны в таблицах 1, 2, 3.The steel composition, technological modes of rolling and a set of obtained properties within the framework of the submitted application are shown in tables 1, 2, 3.

Таблица 2table 2 Технологические режимы прокатки и охлажденияTechnological modes of rolling and cooling ВариантOption СуммарнаяTotal ТемператураTemperature СоотношениеRatio ТемператураTemperature ТемператураTemperature плавкиswimming trunks степень обжатияcompression ratio начала чистовойstart fine суммарнойtotal конца прокатки,end of rolling конца охлаждения,end of cooling   предварительнойpreliminary прокаткиrolling деформации поперекstrain across °С° C °С° C   прокатки %rolling% (Аr₃+150)°С(Ar ₃ +150) ° С и вдоль продольнойand along the longitudinal           оси слябаslab axis     1one 6060 870870 1:81: 8 742742 430430 22 6363 830830 1:61: 6 745745 400400 33 6868 900900 1:51: 5 750750 370370 Таблица 3Table 3 Механические свойства экспериментальных сталейMechanical properties of experimental steels Вариант плавкиSmelting Option σ_т, Н/мм² σ _t , N / mm ² σ_т, Н/мм² σ _t , N / mm ² Ударная вязкость KCV, Дж/см² при -20°СImpact strength KCV, J / cm ² at -20 ° C Хладостойкость основного металла T80°СCold resistance of the base metal T80 ° С Низкотемпературная вязкость ОШЗ, Дж/см² -20OSHZ low temperature viscosity, J / cm ² -20 1one 627627 720720 270270 -40-40 8080 22 690690 780780 320320 -60-60 8585 33 635635 740740 255255 -50-fifty 9090 4*four* -- 610610 -- -35-35 75 при 0°С75 at 0 ° C

Результаты изготовления опытных образцов по примерам 1-3 показали, что предложенный способ производства обеспечивает показатель временного сопротивления (σ_в) на 110-170 МПа выше аналога и улучшение хладостойкости стали как при определении ударной вязкости на образцах типа Шарпи при испытании основного металла, так и при определении вязкости сварного соединения в околошовной зоне.The results of the manufacture of prototypes in examples 1-3 showed that the proposed production method provides an indicator of temporary resistance (σ _in ) 110-170 MPa higher than the analogue and improve the cold resistance of steel when determining the toughness on Charpy type samples when testing the base metal, and when determining the viscosity of the weld in the heat-affected zone.

Claims (1)

Способ производства штрипса толщиной 15-28 мм для труб магистральных трубопроводов, включающий выплавку стали, разливку в слябы, предварительную прокатку сляба, промежуточное подстуживание подката, чистовую прокатку и охлаждение, отличающийся тем, что выплавляют сталь следующего состава, мас.%:
углерод 0,03-0,07 марганец 1,75-2,10 кремний 0,16-0,40 никель 0,040-0,80 медь 0,001-0,50 алюминий 0,01-0,10 молибден 0,03-0,50 ниобий 0,01-0,10 ванадий 0,001-0,04 сера 0,001-0,003 фосфор 0,003-0,012 кальций 0,001-0,010 титан 0,01-0,05 железо остальное,
предварительную прокатку осуществляют поперек продольной оси сляба с суммарной степенью деформации 60-80%, затем охлаждают подкат на воздухе до температуры начала чистовой прокатки, равной (Аr₃+150)°С, и проводят чистовую прокатку в направлении продольной оси с температурой конца прокатки, равной Аr₃+(20-40)°С, затем охлаждают до температуры 350-450°С со скоростью 15-50°С/с, а затем - со скоростью не более 1°С/с, при этом соотношение суммарных степеней деформаций предварительной прокатки и окончательной прокатки составляет (1:4)-(1:8). A method for the production of a strip with a thickness of 15-28 mm for pipes of main pipelines, including steelmaking, casting into slabs, preliminary rolling of a slab, intermediate baking of the rolled stock, finishing rolling and cooling, characterized in that steel of the following composition is melted, wt.%:
carbon 0.03-0.07 manganese 1.75-2.10 silicon 0.16-0.40 nickel 0.040-0.80 copper 0.001-0.50 aluminum 0.01-0.10 molybdenum 0.03-0.50 niobium 0.01-0.10 vanadium 0.001-0.04 sulfur 0.001-0.003 phosphorus 0.003-0.012 calcium 0.001-0.010 titanium 0.01-0.05 iron rest,
preliminary rolling is carried out across the longitudinal axis of the slab with a total degree of deformation of 60-80%, then the rolling is cooled in air to the temperature of the finish rolling start equal to (Ar ₃ +150) ° C, and finish rolling is carried out in the direction of the longitudinal axis with the temperature of the end of rolling, equal to Ar ₃ + (20-40) ° C, then cooled to a temperature of 350-450 ° C at a speed of 15-50 ° C / s, and then at a speed of not more than 1 ° C / s, while the ratio of the total degrees of deformation preliminary rolling and final rolling is (1: 4) - (1: 8).