RU2690076C1 - Листовой прокат и способ его получения - Google Patents

Листовой прокат и способ его получения Download PDF

Info

Publication number
RU2690076C1
RU2690076C1 RU2018145122A RU2018145122A RU2690076C1 RU 2690076 C1 RU2690076 C1 RU 2690076C1 RU 2018145122 A RU2018145122 A RU 2018145122A RU 2018145122 A RU2018145122 A RU 2018145122A RU 2690076 C1 RU2690076 C1 RU 2690076C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
structures
seismic
resistance
sheet
Prior art date
Application number
RU2018145122A
Other languages
English (en)
Inventor
Максим Сергеевич Сахаров
Антон Игоревич Смелов
Олег Николаевич Сычев
Анастасия Геннадьевна Гаврилова
Денис Антониевич Грабишевский
Дмитрий Павлович Бызов
Евгений Владимирович Смирнов
Иван Сергеевич Кистанкин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Северсталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Северсталь" filed Critical Публичное акционерное общество "Северсталь"
Priority to RU2018145122A priority Critical patent/RU2690076C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690076C1 publication Critical patent/RU2690076C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционной низколегированной стали, используемой для производства листового проката для сварных конструкций, в частности листового проката толщиной до 40 мм для магистральных газопроводных труб с высокой деформационной способностью, а также для использования в конструкциях зданий и сооружений для повышения их сейсмической приспособленности. Листовой прокат выполнен из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,03-0,07, кремний 0,10-0,25, марганец 1,60-1,80, титан 0,010-0,025, ниобий 0,025-0,055, азот не более 0,006, алюминий 0,020-0,050, серу не более 0,002, фосфор не более 0,015, остальное - железо и примеси. Прокат имеет гарантированное временное сопротивление не менее 590 МПа, отношение предела текучести к временному сопротивлению не более 88%, относительное равномерное удлинение не менее 10%, а сталь имеет феррито-мартенситную структуру с полосчатостью не выше 2-го балла. Повышается деформационная способность проката и стальных конструкций, выполненных из него, позволяющая улучшить показатели сейсмостойкости трубопроводов и сейсмической приспособленности зданий и сооружений за счет повышения деформируемости конструкций в целом. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности, к конструкционной низколегированной стали для сварных конструкций и может найти применение в области производства листового проката толщиной до 40 мм для магистральных газопроводных труб с высокой деформационной способностью, а также для использования в конструкциях зданий и сооружений для повышения их сейсмической приспособленности.
Для устойчивости в условиях подвижности грунтов стальные конструкции, например, трубопроводы должны быть выполнены из стали, обладающей не только высокой прочностью и вязкостью, но и низким отношением предела текучести к временному сопротивлению, а также высоким равномерным относительным удлинением.
Известен способ производства толстолистового проката, включающий выплавку стали, разливку, нагрев и термодеформационную прокатку заготовки, ускоренное охлаждение готового проката, отличающийся тем, что выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %:
углерод 0,03-0,20
марганец 0,50-2,10
кремний 0,10-0,50
ниобий 0,01-0,15
алюминий 0,01-0,10
титан 0,005-0,05
азот 0,002-0,012
сера 0,0005-0,010
фосфор 0,003-0,050
железо остальное
термодеформационную прокатку заканчивают в интервале температур от Аrз+30°С до Аrз-30°С, ускоренное охлаждение осуществляют в два этапа, на первом этапе со скоростью 10-30 град/с до температуры 650-550°С, затем после паузы 3-10 с на втором этапе со скоростью 5-20 град/с до температуры 550-450 °С, а последующее охлаждение до 100°С осуществляют замедленно со скоростью 0,10-0,01 град/с (Патент РФ №2393236, МПК C21D 8/02, С22С 38/44, опубл. 27.06.2010 г.).
Недостатком аналога является получение не оптимальной микроструктуры для гарантированного достижения высокой деформационной способности стали, определяемой уровнем значений равномерного удлинения и отношения предела текучести к временному сопротивлению.
Известен наиболее близкий к предложенному способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов толщиной от 24 до 40 мм, принятый за прототип, включающий получение заготовки из стали, нагрев заготовки выше
Figure 00000001
, дробную деформацию и ступенчатое охлаждение готового штрипса в установке контролируемого ускоренного охлаждения до температуры 550-400°С с последующим охлаждением в кессоне до 150°С и далее на воздухе, при котором заготовку получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %:
углерод 0,03-0,10
марганец 1,20-1,85
кремний 0,15-0,35
никель 0,10-0,30
алюминий 0,02-0,06
молибден 0,01-0,3
ниобий 0,03-0,06
ванадий 0,01-0,03
титан 0,001-0,020
сера 0,001-0,003
фосфор 0,002-0,010
железо остальное
при этом углеродный эквивалент Сэкв ≤ 0,40 мас. %, коэффициент трещиностойкости Рсm ≤ 0,21 мас. %, перед деформацией заготовку нагревают до температуры 1150-1200°С в течение 7-8 ч, затем проводят предварительную деформацию с суммарной степенью обжатия 58-65% с регламентированными обжатиями 14-20% при температуре 940-990°С, далее осуществляют охлаждение полученной заготовки на 70-100°С со скоростью 4-12°С/с и последующую выдержку 3-5 с на 1 мм сечения заготовки на воздухе, окончательную деформацию проводят при температуре 830-750°С с суммарной степенью обжатий не менее 43% и не менее 12% за проход (Патент РФ №2426800, МПК C21D8/02, С22С38/44, С22С38/48, C21D9/46, опубл. 20.08.2011 г.).
Недостатком способа также является получение не оптимальной микроструктуры, которая не обеспечивает высокую деформационную способность стали для сохранения целостности конструкций в целом при протекании реологических процессов в грунтах.
Техническим результатом изобретения является обеспечение повышенной деформационной способности проката и стальных конструкций, выполненных из него, позволяющей улучшить показатели сейсмостойкости трубопроводов и сейсмической приспособленности зданий и сооружений за счет повышения деформируемости конструкций в целом.
Технический результат достигается тем, что листовой прокат выполнен из конструкционной низколегированной стали для сварных конструкций с содержанием элементов, мас. %: углерод 0,03 - 0,07; кремний 0,10 - 0,25; марганец 1,60 - 1,80; титан 0,010 - 0,025; ниобий 0,025 - 0,055; азот не более 0,006; алюминий 0,020 - 0,050; сера не более 0,002; фосфор не более 0,015; железо и примеси остальное, при этом листовой прокат имеет гарантированное временное сопротивление не менее 590 МПа, отношение предела текучести к временному сопротивлению не более 88%, относительное равномерное удлинение не менее 10%, причем сталь имеет феррито-мартенситную структуру с полосчатостью не выше 2-го балла. Технический результат достигается также тем, что в способе получения листового проката, включающем разливку слябов на МНЛЗ с технологическими переливами, прокатку на стане с одноступенчатым ускоренным охлаждением, перед разливкой в стали обеспечивают содержание водорода не более 2,0 ррm, в ходе технологических переливов разливку осуществляют с защитой струи, а одноступенчатое ускоренное охлаждение проката в потоке стана прерывают при температуре не выше 100°С.
Сущность изобретения заключается в изготовлении слябов из стали заданного состава, что при реализации предлагаемых технологических режимов и мероприятий обеспечивает требуемый уровень механических свойств листового проката.
Для получения требуемой прочности содержание углерода должно быть не менее 0,03%, но при содержании углерода более 0,07% наряду с ухудшением свариваемости снижается низкотемпературная вязкость стали. Низкое содержание углерода так же благоприятно для снижения сегрегации в непрерывнолитых заготовках и структурной полосчатости в прокате.
Кремний и алюминий являются технологическими примесями и вводятся в сталь для раскисления. Химические элементы в заявленных пределах обеспечивают необходимую степень раскисленности стали и высокую степень чистоты по эндогенным неметаллическим включениям.
Добавка марганца в заявленных пределах способствует лучшей прокаливаемости стали при ускоренном охлаждении. При содержании марганца более 1,80% ухудшаются пластические свойства стали, при содержании менее 1,60% снижаются прочностные свойства.
Титан, являясь нитридообразующим элементом, способствует измельчению зерна в стали при содержании более 0,010%. Верхний предел содержания титана ограничен 0,025% из-за активации процесса образования крупных неметаллических включений кубической формы, снижающих ее ударную вязкость.
Ниобий, обеспечивая выделение дисперсных частиц при термомеханической обработке, позволяет контролировать рост зерна аустенита, измельчать зерно и, как следствие, получать требуемое сочетание прочностных и пластических свойств. Ниобий в концентрации менее 0,025% не эффективен, его содержание в стали более 0,055% экономически не целесообразно.
Азот необходим для выделения дисперсных карбидов титана, сдерживающих миграцию границ зерен при высоких температурах нагрева и уменьшающих размер действительного зерна аустенита. При его содержании свыше 0,006% значительно ухудшается низкотемпературная ударная вязкость.
Сера и фосфор являются вредными примесями, их концентрация должна быть минимальной, однако при концентрации серы не более 0,002% и фосфора не более 0,015% их отрицательное влияние на свойства стали незначительно. При этом дальнейшее снижение примесей возможно только за счет более глубокой десульфурации и дефосфорация стали, что существенно удорожает ее производство и нецелесообразно.
Легирование никелем, медью, молибденом и микролегирование ванадием в текущей химической композиции стали не предусмотрено.
Концентрация химических элементов в стали, а также величина значений технологических параметров производства в заявленных в формуле изобретения пределах выбраны таким образом, чтобы обеспечить отношение предела текучести к временному сопротивлению не более 88%, а относительное равномерное удлинение не менее 10%.
Получение феррито-мартенситной структуры позволяет повысить прочность стали, увеличить пластичность и ударную вязкость, а также получить более низкое отношение предела текучести к временному сопротивлению. При этом получение в изделии структурной полосчатости свыше 2-го балла приводит к резкому снижению ее вязкостных свойств.
Обеспечение чистоты расплава перед разливкой по содержанию водорода не более 2,0 ррm предотвращает образование внутренних разрывов (флокенов) в листах из стали предлагаемого состава. Кроме того, проведение разливки на МНЛЗ с защитой струи трубами и погружными огнеупорными стаканами защищает расплав от вторичного окисления в ходе технологических переливов, предотвращая образование в стали эндогенных неметаллических включений, оказывающих общее негативно влияние на уровень механических свойств проката и стальных конструкций.
Заявленный интервал окончания одноступенчатого ускоренного последеформационного охлаждения не выше 100°С обусловлен задачей получения в прокате двухфазной феррито-мартенситной структуры, что позволяет повысить прочность стали, увеличить пластичность и ударную вязкость, а также получить более низкое отношение предела текучести к временному сопротивлению и, как следствие, обеспечить высокий уровень деформационной способности проката из предлагаемой стали. Кроме того, окончание ускоренного охлаждения при температуре не выше 100°С значительно повышает стабильность свойств по всей площади раската, выравнивая условия распада переохлажденного аустенита в объеме.
Реализация предложенного технического решения обеспечивает повышенную деформационную способность проката и труб, позволяющую улучшить показатели сейсмостойкости магистральных трубопроводов, а также сейсмическую приспособленность зданий и сооружений за счет повышения деформируемости конструкций, выполненных из предложенного проката, в целом, что достигается выбором рациональных технологических режимов и мероприятий для получения листового проката из стали предлагаемого химического состава. При выходе варьируемых параметров за указанные границы возможно неполучение стабильно высоких результатов механических испытаний. Имеющиеся данные подтверждают правильность выбранных мероприятий, а также значений технологических параметров в рамках предложенного листового проката из стали указанного химического состава и способа его получения.
Применение способа поясняется примером его реализации при производстве листов 25,8 мм на толстолистовом стане 5000 ПАО «Северсталь».
Выплавку стали осуществляли в кислородном конвертере с предварительным проведением процесса десульфурации чугуна магнием в заливочном ковше. На выпуске проводили первичное легирование, раскисление и обработку металла твердошлаковыми смесями с продувкой аргоном в сталеразливочном ковше. Окончательное легирование, микролегирование, десульфурацию стали и перегрев металла для проведения вакуумирования проводили на установке ковш-печь. Дегазацию металла осуществляли путем его вакуумирования с обеспечением содержания водорода 1,86 ррm. Модифицирование кальцием проводили на установке вакуумирования стали непосредственно перед разливкой путем использования проволоки с чистым кальцием. Разливку производили на МНЛЗ с защитой струи металла от вторичного окисления с использованием труб и погружных огнеупорных стаканов.
Химический состав экспериментальных плавок приведен в таблице 1.
Сталь получена со следующим составом химических элементов, масс. %: С=0,052; Si=0,18; Mn=1,63; Ti=0,014; Nb=0,042; N=0,006; Al=0,04; S=0,001; Р=0,010 железо и примеси - остальное, при этом листовой прокат, выполненный из нее, после проведения одноступенчатого ускоренного охлаждения до температуры 64°С имеет временное сопротивление 610 МПа, отношение предела текучести к временному сопротивлению 86%, относительное равномерное удлинение 12%, причем структура представлена блочным ферритом и низкоуглеродистым мартенситом с полосчатостью 1-го балла.
Механические испытания проводили на образцах, изготовленных из проб, отобранных в поперечном направлении относительно направления прокатки. Испытания на статическое растяжение проводили на плоских пятикратных образцах по ГОСТ 1497, ударный изгиб - на образцах с V-образным надрезом по ГОСТ 9454 при температуре минус 20°С, падающим грузом - на полнотолщинных образцах по требованиям ГОСТ 30456 при температуре минус 20°С.
Варианты реализации предложенного способа и результаты испытаний приведены в таблице 2.
Результаты испытаний показали, что предлагаемый способ производства стали выбранного химического состава (варианты №1, 2, и 3) обеспечивает удовлетворительный уровень механических свойств, определяемых при статических испытаниях образцов на растяжение, а также при динамических испытаниях на маятниковом копре и копре с падающим грузом. При запредельных значениях предложенных режимов (варианты №4 - 8) и способе-прототипе не удается достигнуть целевой феррито-мартенситной структуры с полосчатостью не выше 2-го балла и требуемого уровня механических свойств по равномерному относительному удлинению, а также отношению предела текучести к временному сопротивлению.
Таким образом, применение описанного способа получения листового проката и листового проката из стали приведенного состава обеспечивает достижение требуемых результатов, а именно, обеспечение повышенной деформационной способности проката и труб большого диаметра, позволяющей улучшить показатели сейсмостойкости трубопроводов и сейсмической приспособленности зданий и сооружений за счет повышения деформируемости конструкций в целом.
Figure 00000002
Figure 00000003

Claims (4)

1. Листовой прокат, выполненный из конструкционной низколегированной стали для сварных конструкций с содержанием элементов, мас.%:
углерод 0,03-0,07 кремний 0,10-0,25 марганец 1,60-1,80 титан 0,010-0,025 ниобий 0,025-0,055 азот не более 0,006 алюминий 0,02-0,05 сера не более 0,002 фосфор не более 0,015 железо и примеси остальное
при этом он имеет гарантированное временное сопротивление не менее 590 МПа, отношение предела текучести к временному сопротивлению не более 88%, относительное равномерное удлинение не менее 10% и феррито-мартенситную структуру с полосчатостью не выше 2-го балла.
2. Способ получения листового проката по п. 1, включающий разливку стали на МНЛЗ с технологическими переливами и прокатку слябов на стане с одноступенчатым ускоренным охлаждением проката, при этом перед разливкой в стали обеспечивают содержание водорода не более 2,0 ррm, технологические переливы стали осуществляют с защитой струи, а одноступенчатое ускоренное охлаждение проката в потоке стана прерывают при температуре не выше 100°С.
RU2018145122A 2018-12-18 2018-12-18 Листовой прокат и способ его получения RU2690076C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145122A RU2690076C1 (ru) 2018-12-18 2018-12-18 Листовой прокат и способ его получения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145122A RU2690076C1 (ru) 2018-12-18 2018-12-18 Листовой прокат и способ его получения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690076C1 true RU2690076C1 (ru) 2019-05-30

Family

ID=67037507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018145122A RU2690076C1 (ru) 2018-12-18 2018-12-18 Листовой прокат и способ его получения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690076C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1291448A1 (en) * 2000-05-26 2003-03-12 Kawasaki Steel Corporation Cold rolled steel sheet and galvanized steel sheet having strain aging hardening property and method for producing the same
EP1777316B1 (en) * 1999-01-07 2010-08-11 Nippon Steel Corporation Method for the production of super-high-strength line pipe excellent in low temperature toughness
RU2426800C2 (ru) * 2008-12-12 2011-08-20 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов
RU2532768C1 (ru) * 2013-07-23 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Способ призводства проката из низколегированной толстолистовой стали
EP2116624B1 (en) * 2007-03-01 2017-02-22 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation High-strength hot-rolled steel plate for line pipes excellent in low-temperature toughness and process for production of the same
RU2615957C2 (ru) * 2012-03-20 2017-04-11 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Высокопрочная многофазная сталь и способ изготовления полосы из этой стали
EP2589673B1 (en) * 2010-06-30 2017-08-02 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Hot-rolled steel sheet

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1777316B1 (en) * 1999-01-07 2010-08-11 Nippon Steel Corporation Method for the production of super-high-strength line pipe excellent in low temperature toughness
EP1291448A1 (en) * 2000-05-26 2003-03-12 Kawasaki Steel Corporation Cold rolled steel sheet and galvanized steel sheet having strain aging hardening property and method for producing the same
EP2116624B1 (en) * 2007-03-01 2017-02-22 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation High-strength hot-rolled steel plate for line pipes excellent in low-temperature toughness and process for production of the same
RU2426800C2 (ru) * 2008-12-12 2011-08-20 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Способ производства штрипса для труб магистральных трубопроводов
EP2589673B1 (en) * 2010-06-30 2017-08-02 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Hot-rolled steel sheet
RU2615957C2 (ru) * 2012-03-20 2017-04-11 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Высокопрочная многофазная сталь и способ изготовления полосы из этой стали
RU2532768C1 (ru) * 2013-07-23 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Способ призводства проката из низколегированной толстолистовой стали

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3309276A1 (en) Low-crack-sensitivity and low-yield-ratio ultra-thick steel plate and preparation method therefor
RU2613265C1 (ru) Способ производства горячекатаных листов из низколегированной стали класса прочности к60 для электросварных прямошовных труб
RU2638479C1 (ru) Горячекатаный лист из низколегированной стали толщиной от 15 до 165 мм и способ его получения
KR20140048348A (ko) 박강판 및 그 제조 방법
JP2006002186A (ja) 延性と穴広げ加工性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法
RU2544326C1 (ru) Способ производства толстых листов из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью
JP7221475B2 (ja) 延性及び低温靭性に優れた高強度鋼材及びその製造方法
JP2019199649A (ja) 非調質低降伏比高張力厚鋼板およびその製造方法
KR20150112489A (ko) 강재 및 그 제조 방법
JP4396851B2 (ja) 冷間加工後の塑性変形能に優れた高張力鋼およびその製造方法
JP2012224884A (ja) 強度、延性及びエネルギー吸収能に優れた高強度鋼材とその製造方法
RU2358024C1 (ru) Способ производства штрипсов из низколегированной стали
RU2635122C1 (ru) Способ производства толстолистового проката классов прочности K80, X100, L690 для изготовления электросварных труб магистральных трубопроводов
RU2630721C1 (ru) Толстый лист из конструкционной стали для изготовления деталей сварных конструкций и способ его получения в нормализованном состоянии
RU2533469C1 (ru) Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью
RU2615667C1 (ru) Способ производства горячекатаных листов из низколегированной стали класса прочности к65 для электросварных прямошовных труб
RU2731223C1 (ru) Высокопрочная свариваемая хладостойкая сталь и изделие, выполненное из нее
RU2551324C1 (ru) Способ производства полос из низколегированной свариваемой стали
RU2690076C1 (ru) Листовой прокат и способ его получения
RU2465346C1 (ru) Способ производства высокопрочного штрипса для труб магистральных трубопроводов
EP3298175B1 (en) High manganese third generation advanced high strength steels
JP4144123B2 (ja) 母材および溶接熱影響部靱性に優れた非調質高張力鋼材
JP2007177303A (ja) 延性に優れた鋼及びその製造方法
RU2652281C1 (ru) Способ производства горячекатаных листов из высокопрочной стали
RU2675891C1 (ru) Способ производства горячекатаных листов из низколегированной стали класса прочности К60 толщиной до 40 мм