DE102022124366A1 - Process for producing a hot-rolled flat steel product for use in pipe production - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes zum Einsatz in der Rohrfertigung.The present invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product for use in pipe production.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes zum Einsatz in der Rohrfertigung.The invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product for use in pipe production.
Warmgewalzte Stahlflachprodukte (Warmband) für spiralnaht- oder längsnahtgeschweißte Rohre mit Blechdicken bis zu 25,4 mm werden auf Warmbandstraßen bzw. Fertigwalzstaffeln zumeist über das thermomechanische Walzen mit nachfolgender beschleunigter Abkühlung hergestellt. Das thermomechanische Walzen (TM-Walzen) erfordert Temperaturen von 780 - 900 °C in der Fertigwalzstaffel eines Warmwalzwerkes, wodurch ein äußerst feinkörniges Umwandlungsgefüge und damit die gewünschte Kombination aus hoher Festigkeit und gleichzeitig hoher Sprödbruchwiderstand eingestellt wird. Wichtig für das Erreichen der geforderten mechanischen Eigenschaften für die hochfesten Rohrstähle ist eine sehr feine ferritische Mikrostruktur. Um diese einzustellen, ist das TM-Walzen mit ihrer niedrigen Temperatur in der Fertigwalzstaffel unterhalb der Rekristallisationstemperatur bislang das gängigste Verfahren. Dieses Verfahren erfordert merkliche Pendeldauern zur Abkühlung eines Vorbandes vor der Fertigwalzstaffel und eine genaue Einhaltung der vorgegebenen Walztemperaturen. Abhängig von den lokalen Bedingungen (z. B. Temperaturinhomogenitäten und Bandgeschwindigkeit) sind zudem Unterschiede im lokalen Rekristallisationsgrad zu erwarten. TM-Walzen führt allerdings zu hoher Walzgerüstbelastung und gegenüber der Normalproduktion merklich geringerer Walzleistung in der Warmbandstraße (bis zu 30-40 %) als Folge eines ausgeprägten Pendelns des Vorbandes vor der Fertigwalzstaffel. Des Weiteren birgt das TM-Walzen das Risiko einer hohen Anisotropie der mechanischen Eigenschaften und starker Streuungen der Sprödbrucheigenschaften durch partielles Walzen im Zweiphasengebiet.Hot-rolled flat steel products (hot strip) for spiral-seam or longitudinal-seam welded pipes with sheet thicknesses of up to 25.4 mm are usually produced on hot-strip mills or finishing rolling mills using thermomechanical rolling with subsequent accelerated cooling. Thermomechanical rolling (TM rolling) requires temperatures of 780 - 900 °C in the finishing rolling mill of a hot rolling mill, which results in an extremely fine-grained transformation structure and thus the desired combination of high strength and high resistance to brittle fracture. A very fine ferritic microstructure is important for achieving the required mechanical properties for high-strength pipe steels. To achieve this, TM rolling, with its low temperature in the finishing rolling mill below the recrystallization temperature, has been the most common process to date. This process requires significant pendulum times to cool down a pre-strip in front of the finishing rolling mill and precise adherence to the specified rolling temperatures. Depending on the local conditions (e.g. temperature inhomogeneities and belt speed), differences in the local degree of recrystallization are also to be expected. However, TM rolling leads to high rolling stand loads and, compared to normal production, noticeably lower rolling performance in the hot strip mill (up to 30-40%) as a result of pronounced oscillation of the pre-strip in front of the finishing rolling mill. Furthermore, TM rolling carries the risk of high anisotropy of the mechanical properties and strong scattering of the brittle fracture properties due to partial rolling in the two-phase region.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts für die Rohrfertigung ist beispielhaft in der
Des Weiteren ist aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von warmgewalzten Stahlflachprodukten zum Einsatz in der Rohrfertigung auf einer Warmbandstraße bereitzustellen, mit welchem bei geringerer Walzgerüstbelastung und verbesserter Walzleistung gleiche oder verbesserte mechanische Eigenschaften mit hoher Produkthomogenität und unveränderter chemischer Zusammensetzung am warmgewalzten Stahlflachprodukt eingestellt werden kann.The object of the invention is to provide a method for producing hot-rolled flat steel products for use in pipe production on a hot strip mill, with which the same or improved mechanical properties with high product homogeneity and unchanged chemical composition can be set on the hot-rolled flat steel product with lower roll stand load and improved rolling performance.
Die Lehre der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes umfassend die Schritte:
- a) Erschmelzen eines Stahls enthaltend in Gew.-%:
- C: < 0,18%, insbesondere 0,0010 bis 0,16%, vorzugsweise 0,010 bis 0,15%,
- Si: < 1,50%, insbesondere 0,010 bis 1,0%, vorzugsweise 0,10 bis 0,85%,
- Mn: < 2,50%, insbesondere 0,10 bis 2,20%, vorzugsweise 0,50 bis 2,10%,
- P: < 0,10%, insbesondere 0,0001 bis 0,070%, vorzugsweise 0,0005 bis 0,030%,
- S: < 0,030%, insbesondere bis 0,010%, vorzugsweise bis 0,0050%,
- N: < 0,020%, insbesondere 0,0001 bis 0,0150%, vorzugsweise 0,0005 bis 0,010%,
- Cr: < 0,50%, insbesondere 0,0001 bis 0,45%, vorzugsweise 0,0002 bis 0,35%,
- Cu: < 0,50%, insbesondere 0,0010 bis 0,20%, vorzugsweise 0,0020 bis 0,20%,
- Ni: < 0,50%, insbesondere 0,0010 bis 0,40%, vorzugsweise 0,0020 bis 0,30%,
- Mo: < 0,50%, insbesondere 0,0010 bis 0,30%, vorzugsweise 0,0020 bis 0,20%,
- Al: < 2,0%, insbesondere 0,0010 bis 1,0%, vorzugsweise 0,0020 bis 0,50%,
- Nb: < 0,15%, insbesondere 0,0005 bis 0,10%, vorzugsweise 0,0010 bis 0,080%,
- Ti: < 0,10%, insbesondere 0,0005 bis 0,090%, vorzugsweise 0,0010 bis 0,080%,
- Ca: < 0,010%, insbesondere bis 0,0050%, vorzugsweise 0,0001 bis 0,0040%,
- b) Vergießen der Schmelze zu einem Vorprodukt;
- c) Vorwärmen des Vorprodukts auf eine Temperatur und/oder Halten des Vorprodukts bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1350°C;
- d) Warmwalzen des Vorprodukts zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt in einer Fertigwalzstaffel umfassend mindestens vier und höchstens neun Walzgerüsten mit einer in die Fertigwalzstaffel eintretenden Vorprodukttemperatur zwischen 1000 und 1100°C und einer aus der Fertigwalzstaffel austretenden warmgewalzten Stahlflachtemperatur zwischen 750 und 950°C;
- e) Abkühlen des erhaltenen warmgewalzten Stahlflachprodukts auf eine zwischen 360 und 600°C betragende Haspeltemperatur.
- a) Melting a steel containing in% by weight:
- C: <0.18%, in particular 0.0010 to 0.16%, preferably 0.010 to 0.15%,
- Si: <1.50%, in particular 0.010 to 1.0%, preferably 0.10 to 0.85%,
- Mn: <2.50%, in particular 0.10 to 2.20%, preferably 0.50 to 2.10%,
- P: <0.10%, in particular 0.0001 to 0.070%, preferably 0.0005 to 0.030%,
- S: <0.030%, in particular up to 0.010%, preferably up to 0.0050%,
- N: <0.020%, in particular 0.0001 to 0.0150%, preferably 0.0005 to 0.010%,
- Cr: <0.50%, in particular 0.0001 to 0.45%, preferably 0.0002 to 0.35%,
- Cu: <0.50%, in particular 0.0010 to 0.20%, preferably 0.0020 to 0.20%,
- Ni: <0.50%, in particular 0.0010 to 0.40%, preferably 0.0020 to 0.30%,
- Mo: <0.50%, in particular 0.0010 to 0.30%, preferably 0.0020 to 0.20%,
- Al: <2.0%, in particular 0.0010 to 1.0%, preferably 0.0020 to 0.50%,
- Nb: <0.15%, in particular 0.0005 to 0.10%, preferably 0.0010 to 0.080%,
- Ti: <0.10%, in particular 0.0005 to 0.090%, preferably 0.0010 to 0.080%,
- Ca: <0.010%, in particular up to 0.0050%, preferably 0.0001 to 0.0040%,
- b) casting the melt into a preliminary product;
- c) preheating the precursor to a temperature and/or maintaining the precursor at a temperature between 1100 and 1350°C;
- d) hot rolling the preliminary product into a hot-rolled flat steel product in a finishing rolling mill comprising at least four and a maximum of nine rolling stands with a preliminary product temperature entering the finishing rolling mill between 1000 and 1100 ° C and a hot-rolled steel flat temperature emerging from the finishing rolling mill between 750 and 950 ° C;
- e) cooling the hot-rolled flat steel product obtained to a coiling temperature of between 360 and 600 ° C.
Die Angaben in % im Zusammenhang mit den vorgenannten Legierungselementen beziehen sich auf Gewichts-%.The information in % in connection with the aforementioned alloying elements refers to % by weight.
Die Elemente (B, V, Sn) können einzeln oder in Kombination zugelassen werden, wobei diese insbesondere nicht zulegiert werden, sondern, falls vorhanden und/oder messbar, als Begleitelemente vorliegen:
Der erschmolzene Stahl mit einer Legierungszusammensetzung innerhalb der oben angegebenen Spannen wird zu einem Vorprodukt vergossen, bei dem es sich beim klassischen Produktionsweg um eine Bramme üblicher Abmessung handeln kann. Jedoch kann aus dem Stahl auch durch direktes Warmwalzen eines Stranggusses in einer Gießwalzanlage als Vorprodukt einer Dünnbramme oder in einer Bandgießanlage als Vorprodukt eines gegossenen Vorbandes erzeugt werden. Beispielsweise in einer Gießwalzanlage oder Bandgießanlage, kann das Vorprodukt direkt weiterverarbeitet werden, d.h. direkt aus der Gießhitze kommend, so dass das Vorprodukt auf einer Temperatur gehalten oder bei Bedarf auf eine Temperatur vorerwärmt wird, beispielsweise in einem Ausgleichs- oder Vorwärmofen, bei der eine möglichst vollständige Homogenisierung gewährleistet ist und bei der sich während des Vergie-ßens eventuell gebildete Ausscheidungen möglichst vollständig (wieder) auflösen. Wird die Schmelze beispielsweise in einer Stranggießanlage zu einem Vorprodukt vergossen, wird der gegossene und vollständig erstarrte Strang zu mehreren Brammen endlicher Abmessung abgetrennt und abschließend zugelassen, dass sich die Brammen durch insbesondere natürliche Abkühlung auf Umgebungstemperatur abkühlen. Das Vorprodukt respektive die Bramme wird zum Weiterverarbeiten beispielsweise in einem Hubbalkenofen oder mittels anderen geeigneten Mitteln auf eine Temperatur wiedererwärmt. Anderenfalls wird der Bramme nach dem Gießen ohne vollständige Abkühlung auf Umgebungstemperatur direkt wiedererwärmt werden.The molten steel with an alloy composition within the ranges specified above is cast into a preliminary product, which in the classic production route can be a slab of standard dimensions. However, the steel can also be produced by direct hot rolling of a continuous casting in a casting-rolling plant as a preliminary product of a thin slab or in a strip casting plant as a preliminary product of a cast preliminary strip. For example, in a casting-rolling plant or strip casting plant, the preliminary product can be further processed directly, i.e. coming directly from the casting heat, so that the preliminary product is kept at a temperature or, if necessary, preheated to a temperature, for example in an equalization or preheating furnace, at which one is possible Complete homogenization is guaranteed and in which any precipitates that may have formed during casting dissolve (again) as completely as possible. If, for example, the melt is cast into a preliminary product in a continuous casting plant, the cast and completely solidified strand is separated into several slabs of finite dimensions and finally the slabs are allowed to cool down to ambient temperature, in particular through natural cooling. The preliminary product or the slab is reheated to a temperature for further processing, for example in a walking beam furnace or using other suitable means. Otherwise, the slab will be reheated directly after casting without completely cooling to ambient temperature.
Die Temperatur beim Vorwärmen und/oder beim Halten des Vorprodukts beträgt mindestens 1100 °C, insbesondere mindestens 1150 °C, vorzugsweise mindestens 1200 °C um eine möglichst vollständige Auflösung eventuell vorhandener unerwünschter Ausscheidungen in Form von Karbiden/Karbonitriden und/oder Nitriden im Vorprodukt sicherzustellen. Die Temperatur zum Vorwärmen und/oder zum Halten sollte 1350 °C nicht überschreiten, um ein partielles Aufschmelzen und/oder zu starke Verzunderung des Vorprodukts zu vermeiden. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wird die Temperatur zum Vorwärmen und/oder Halten insbesondere auf maximal 1290 °C beschränkt.The temperature when preheating and/or holding the preliminary product is at least 1100 ° C, in particular at least 1150 ° C, preferably at least 1200 ° C, in order to ensure the most complete possible dissolution of any undesirable precipitates in the form of carbides/carbonitrides and/or nitrides in the preliminary product . The temperature for preheating and/or holding should not exceed 1350 °C in order to avoid partial melting and/or excessive scaling of the preliminary product. For ecological and economic reasons, the temperature for preheating and/or holding is limited to a maximum of 1290 °C.
Das Vorprodukt wird zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt in einer Fertigwalzstaffel umfassend mindestens vier und höchstens neun Walzgerüsten mit einer in die Fertigwalzstaffel eintretenden Vorprodukttemperatur zwischen 1000 und 1100 °C und einer aus der Fertigwalzstaffel austretenden warmgewalzten Stahlflachtemperatur zwischen 750 und 950 °C warmgewalzt.The preliminary product is hot-rolled into a hot-rolled flat steel product in a finishing rolling mill comprising at least four and a maximum of nine rolling stands with a preliminary product temperature entering the finishing rolling mill between 1000 and 1100 ° C and a hot-rolled flat steel temperature emerging from the finishing rolling mill between 750 and 950 ° C.
Die Temperatur des Vorproduktes wird beispielsweise am Eintritt der Fertigwalzstaffel vor dem ersten Walzgerüst mittels geeigneten Mitteln erfasst. Die Vorprodukttemperatur kann insbesondere mindestens 1010 °C, vorzugsweise mindestens 1020 °C und insbesondere höchstens 1080 °C, vorzugsweise höchstens 1060 °C betragen. Durch die gewählten Vorprodukttemperaturen können die Walzkräfte um mindestens 10%; die Momente um mindestens 10% und die Leistungsaufnahme um mindestens 10% in der Fertigwalzstaffel im Vergleich zum gattungsgemäßen Referenzverfahren reduziert werden.The temperature of the preliminary product is recorded, for example, at the entrance to the finishing rolling mill in front of the first rolling stand using suitable means. The preliminary product temperature can in particular be at least 1010 ° C, preferably at least 1020 ° C and in particular at most 1080 ° C, preferably at most 1060 ° C. The selected preliminary product temperatures can reduce the rolling forces by at least 10%; the moments are reduced by at least 10% and the power consumption by at least 10% in the finishing rolling train compared to the generic reference method.
Die Temperatur des aus der Fertigwalzstaffel austretenden warmgewalzten Stahlflachprodukts kann beispielsweise mit der Warmwalzendtemperatur gleichgesetzt werden, wobei die Temperatur insbesondere mindestens 820 °C, vorzugsweise mindestens 840 °C und insbesondere höchstens 900 °C, vorzugsweise höchstens 890 °C betragen kann.The temperature of the hot-rolled flat steel product emerging from the finishing rolling mill can, for example, be equated with the final hot rolling temperature, the temperature being in particular at least 820 ° C, preferably at least 840 ° C and in particular at most 900 ° C, preferably at most 890 ° C.
Das erhaltene warmgewalzte Stahlflachprodukt wird auf eine zwischen 360 und 600 °C betragende Haspeltemperatur abgekühlt. Die Haspeltemperatur kann insbesondere mindestens 400 °C, vorzugsweise mindestens 430 °C, um eine Martensitbildung zu verhindern und die Bildung eines Gefüges aus Bainit, bainitischem Ferrit und/oder Ferrit im warmgewalzten Stahlflachprodukt zu begünstigen. Um die Diffusion sauerstoffaffiner Legierungselemente zur Oberfläche während des Haspelvorgangs zu reduzieren, wird die Haspeltemperatur auf höchstens 600 °C, insbesondere höchstens 580 °C, vorzugsweise höchstens 540 °C, bevorzugt höchstens 520 °C begrenzt.The hot-rolled flat steel product obtained is cooled to a coiling temperature of between 360 and 600 ° C. The coiling temperature can in particular be at least 400 ° C, preferably at least 430 ° C, in order to prevent martensite formation and to promote the formation of a structure of bainite, bainitic ferrite and / or ferrite in the hot-rolled flat steel product. In order to reduce the diffusion of oxygen-affinous alloy elements to the surface during the coiling process, the coiling temperature is limited to a maximum of 600 ° C, in particular a maximum of 580 ° C, preferably a maximum of 540 ° C, preferably a maximum of 520 ° C.
Das auf die Haspeltemperatur abgekühlte warmgewalzte Stahlflachprodukt wird vorzugsweise zu einem Coil gehaspelt.The hot-rolled flat steel product cooled to the coiling temperature is preferably coiled into a coil.
Das warmgewalzte Stahlflachprodukt weist eine Dicke von mindestens 3,0 mm, insbesondere mindestens 7,0 mm, vorzugsweise mindestens 10,0 mm und höchstens 25,4 mm auf.The hot-rolled flat steel product has a thickness of at least 3.0 mm, in particular at least 7.0 mm, preferably at least 10.0 mm and at most 25.4 mm.
Das auf einem Coil aufgehaspelte warmgewalzte Stahlflachprodukt (Warmband) wird derart weiterverarbeitet, dass es zur Rohrfertigung, insbesondere von Großrohren, eingesetzt wird. Bevorzugt erfolgt die Rohrfertigung vom Coil, indem das warmgewalzte Stahlflachprodukt abgehaspelt und einer Fertigungseinheit zugeführt wird, in welcher spiralnaht- oder längsnahtverschweißte Rohre erzeugt wird.The hot-rolled flat steel product (hot strip) wound onto a coil is further processed in such a way that it is used for pipe production, especially large pipes. Pipe production is preferably carried out from the coil by uncoiling the hot-rolled flat steel product and feeding it to a production unit in which spiral-seam or longitudinal-seam welded pipes are produced.
Die aus dem warmgewalzten Stahlflachprodukt erzeugten Rohre werden insbesondere für langlebige und robuste Leitungsrohre zum Transport von Wasser, Öl, Gas und Wasserstoff eingesetzt.The pipes produced from the hot-rolled flat steel product are used in particular for durable and robust pipelines for the transport of water, oil, gas and hydrogen.
Gemäß einer Ausgestaltung wird zumindest in den ersten drei Walzgerüsten einer Fertigwalzstaffel das Warmwalzen im rekristallisierenden Temperaturbereich bei einem Rekristallisationsgrad der austenitischen Mikrostruktur von mindestens 40% durchgeführt.According to one embodiment, at least in the first three roll stands of a finishing rolling mill, hot rolling is carried out in the recrystallizing temperature range with a degree of recrystallization of the austenitic microstructure of at least 40%.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird im ersten Walzgerüst einer Fertigwalzstaffel das Warmwalzen im rekristallisierenden Temperaturbereich bei einem Rekristallisationsgrad der austenitischen Mikrostruktur von mindestens 50%, insbesondere von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 70%, bevorzugt von mindestens 80% durchgeführt.According to a further embodiment, the hot rolling is carried out in the recrystallizing temperature range in the first roll stand of a finishing rolling mill at a degree of recrystallization of the austenitic microstructure of at least 50%, in particular at least 60%, preferably at least 70%, preferably at least 80%.
Der Rekristallisationsgrad lässt sich mit Hilfe von semi-empirischen Regressionsgleichungen berechnen, die auf Basis von Doppelschlagversuchs validiert werden können, vergleiche beispielsweise „Control of precipitation sequences during hot rolling to improve product uniformity of titanium containing high strength steels (PRETICONTROL)“, European Commission, EUR 30529 EN, unter anderem auf den Seiten 88 bis 96 in Kapitel 6.1.The degree of recrystallization can be calculated using semi-empirical regression equations, which can be validated on the basis of double impact tests, see for example “Control of precipitation sequences during hot rolling to improve product uniformity of titanium containing high strength steels (PRETICONTROL)”, European Commission, EUR 30529 EN, including on pages 88 to 96 in Chapter 6.1.
Das Walzen im rekristallisierenden Temperaturbereich führt zu einer Kornfeinung im Austenitgefüge.Rolling in the recrystallizing temperature range leads to grain refinement in the austenite structure.
Insbesondere erfolgt das Walzen in den Folgewalzgerüsten einer Fertigwalzstaffel im nicht rekristallisierenden Temperaturbereich.In particular, rolling takes place in the subsequent rolling stands of a finishing rolling mill in the non-recrystallizing temperature range.
Vorzugsweise beträgt die Dickenabnahme in den ersten drei Walzengerüsten in Bezug auf die vorhandene Anzahl der aktiven, das bedeutet, dass in den weiteren Walzgerüsten eine weitere Dickenabnahme vorgesehen ist, bei mindestens 65%, insbesondere mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 75%, bevorzugt mindestens 80% und höchstens 98%, insbesondere höchstens 95%.Preferably, the decrease in thickness in the first three roll stands is at least 65%, in particular at least 70%, preferably at least 75%, preferably at least 80, in relation to the existing number of active roll stands, which means that a further decrease in thickness is provided in the further roll stands % and at most 98%, in particular at most 95%.
Gemäß einer Ausgestaltung wird das warmgewalzte Stahlflachprodukt nach dem Austritt aus der Fertigwalzstaffel mit einer ersten mittleren Abkühlrate auf eine Temperatur unterhalb von Ar3 und optional anschließend auf die Haspeltemperatur mit einer mittleren zweiten Abkühlrate, welche niedriger ist als die erste mittlere Abkühlrate, abgekühlt. Die Bestimmung der Ar3 - Temperatur ist legierungsabhängig und lässt sich in guter Annäherung durch die Formel Ar3 = 868 - 396 C - 68,1 Mn + 24,6 Si - 36,1 Ni - 24,8 Cr - 20,7 Cu ermitteln, wobei die angegebenen Legierungselemente in Gew.-% in der Formel berücksichtigt werden, vergleiche beispielsweise „STEEL FORMING AND HEAT TREATING HANDBOOK“, Gorni, Edition: 13.12.2019, Seite 42. Die mittels der ersten mittleren Abkühlrate zu erreichende Temperatur unterhalb von Ar3 beträgt maximal die Haspeltemperatur + 80 K, insbesondere maximal die Haspeltemperatur + 60 K, vorzugsweise maximal die Haspeltemperatur + 40 K. Die Temperatur unterhalb von Ar3 kann besonders bevorzugt maximal 610 °C betragen.According to one embodiment, the hot-rolled flat steel product is cooled after exiting the finishing rolling mill with a first average cooling rate to a temperature below A r3 and optionally then to the coiling temperature with a second average cooling rate, which is lower than the first average cooling rate. The determination of the A r3 temperature depends on the alloy and can be approximated by the formula A r3 = 868 - 396 C - 68.1 Mn + 24.6 Si - 36.1 Ni - 24.8 Cr - 20.7 Cu determine, whereby the specified alloying elements in wt.% are taken into account in the formula, see for example “STEEL FORMING AND HEAT TREATING HANDBOOK”, Gorni, Edition: December 13, 2019, page 42. The temperature to be achieved using the first average cooling rate is below A r3 is a maximum of the reel temperature + 80 K, in particular a maximum of the reel temperature + 60 K, preferably a maximum of the reel temperature + 40 K. The temperature below A r3 can particularly preferably be a maximum of 610 ° C.
Die Messung der Temperatur erfolgt beispielsweise berührungslos in der Regel über Pyrometer, entspricht diese zumindest der Temperatur an der Oberfläche des warmgewalzten Stahlflachprodukts, wobei die Temperatur im Inneren respektive im Kern durchaus höher liegen kann als die gemessene Temperatur an der Oberfläche. Mittels Wärmeleitung innerhalb des Stahlflachprodukts könnte dann durchaus eine Wiedererwärmung und somit eine Erhöhung der Temperatur an der Oberfläche stattfinden.For example, the temperature is measured without contact, usually using a pyrometer; this corresponds at least to the temperature on the surface of the hot-rolled flat steel product, although the temperature inside or in the core can be higher than the measured temperature on the surface. By means of heat conduction within the flat steel product, reheating and thus an increase in the temperature on the surface could take place.
Die erste mittlere Abkühlrate beträgt mindestens 10 K/s und ist erforderlich, um die Bildung von Zementit und die Entstehung von groben Ausscheidungen weitestgehend zu vermeiden. The first average cooling rate is at least 10 K/s and is necessary to largely avoid the formation of cementite and the formation of coarse precipitates.
Die erste mittlere Abkühlrate kann insbesondere mindestens 15 K/s, 20 K/s, 30 K/s, vorzugsweise mindestens 40 K/s, 45 K/s, 50 K/s, bevorzugt mindestens 55 K/s, 60 K/s, 65 K/s, 70 K/s betragen. Diese kann auf höchstens 200 K/s, insbesondere auf höchstens 180 K/s begrenzt sein.The first average cooling rate can in particular be at least 15 K/s, 20 K/s, 30 K/s, preferably at least 40 K/s, 45 K/s, 50 K/s, preferably at least 55 K/s, 60 K/s, 65 K/s, 70 K/s. This can be limited to a maximum of 200 K/s, in particular to a maximum of 180 K/s.
Wird die Abkühlrate ausreichend hoch gewählt, kann eine bainitische Mikrostruktur eingestellt werden. Alternativ wird bevorzugt eine ferritische-perlitische Mikrostruktur eingestellt.If the cooling rate is chosen to be sufficiently high, a bainitic microstructure can be achieved. Alternatively, a ferritic-perlitic microstructure is preferably used.
Die zweite mittlere Abkühlrate kann optional sein und höchstens 10 K/s betragen, um beispielsweise eine feine bainitische oder alternativ eine feine ferritische-perlitische Mikrostruktur einstellen zu können. Die zweite mittlere Abkühlrate kann insbesondere höchstens 8 K/s, 6 K/s, 5 K/s, vorzugsweise höchstens 4 K/s, 3 K/s betragen. Falls eine zweite mittlere Abkühlrate erforderlich sein, kann diese mindestens 0,1 K/s, insbesondere mindestens 0,2 K/s, vorzugsweise mindestens 0,3 K/s betragen. Bei Bedarf kann eine optionale Abkühlung mit einer zweiten mittleren Abkühlrate auch passiv, beispielsweise durch Disposition an Luft (Umgebung), erfolgen.The second average cooling rate can be optional and be at most 10 K/s in order to be able to set, for example, a fine bainitic or alternatively a fine ferritic-pearlitic microstructure. The second average cooling rate can in particular be at most 8 K/s, 6 K/s, 5 K/s, preferably at most 4 K/s, 3 K/s. If a second average cooling rate is required, this can be at least 0.1 K/s, in particular at least 0.2 K/s, preferably at least 0.3 K/s. If necessary, optional cooling with a second average cooling rate can also take place passively, for example by disposition in air (environment).
Die „mittlere“ Abkühlrate ist als Quotient der Differenz zwischen einer Ausgangstemperatur (Ist-Temperatur) und einer Zieltemperatur (Soll-Temperatur) und der benötigten Dauer zwischen Ausgangstemperatur und Erreichen der Zieltemperatur definiert. In der Regel ist die Abkühlrate keine konstante Größe.The “average” cooling rate is defined as the quotient of the difference between an initial temperature (actual temperature) and a target temperature (target temperature) and the time required between the initial temperature and reaching the target temperature. As a rule, the cooling rate is not a constant value.
Zum einen kann das warmgewalzte Stahlflachprodukt ein ferritische-perlitische Mikrostruktur mit einem Anteil von mindestens 90% Ferrit und Perlit aufweisen. Der Anteil an Ferrit und Perlit kann insbesondere mindestens 92%, vorzugsweise mindestens 94%, bevorzugt mindestens 96%, weiter bevorzugt mindestens 98% betragen. Martensit, Bainit, Restaustenit und/oder Zementit sind für die angestrebten mechanisch-technologischen Eigenschaften nicht erwünscht und sollten weitestgehend über die vorgenannten Bedingungen ausgeschlossen werden, können aber einzeln oder in Summe mit höchstens 10%, insbesondere höchstens 8%, vorzugsweise höchstens 6%, bevorzugt höchstens 4%, besonders bevorzugt höchstens 2% vorliegen.On the one hand, the hot-rolled flat steel product can have a ferritic-pearlitic microstructure with a proportion of at least 90% ferrite and pearlite. The proportion of ferrite and pearlite can in particular be at least 92%, preferably at least 94%, preferably at least 96%, more preferably at least 98%. Martensite, bainite, retained austenite and/or cementite are not desirable for the desired mechanical-technological properties and should be largely excluded using the aforementioned conditions, but can be individually or in total at a maximum of 10%, in particular a maximum of 8%, preferably a maximum of 6%, preferably at most 4%, particularly preferably at most 2%.
So schlägt die Erfindung gemäß einer weiteren Lehre ein warmgewalztes Stahlflachprodukt zum Einsatz in der Rohrfertigung mit einer ferritisch-perlitischen Mikrostruktur aufweisend einen Anteil von mindestens 90% Ferrit und Perlit vor, welches insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, enthaltend in Gew.-% oder bestehend aus in Gew.-%:
Zum anderen kann das warmgewalzte Stahlflachprodukt ein bainitische Mikrostruktur mit einem Anteil von mindestens 90% Bainit aufweisen. Der Anteil an Bainit kann insbesondere mindestens 92%, vorzugsweise mindestens 94%, bevorzugt mindestens 96%, weiter bevorzugt mindestens 98% betragen. Ferrit, Perlit, Martensit, Restaustenit und/oder Zementit sind für die angestrebten mechanisch-technologischen Eigenschaften nicht erwünscht und sollten weitestgehend über die vorgenannten Bedingungen ausgeschlossen werden, können aber einzeln oder in Summe mit höchstens 10%, insbesondere höchstens 8%, vorzugsweise höchstens 6%, bevorzugt höchstens 4%, besonders bevorzugt höchstens 2% vorliegen.On the other hand, the hot-rolled flat steel product can have a bainitic microstructure with a proportion of at least 90% bainite. The proportion of bainite can in particular be at least 92%, preferably at least 94%, preferably at least 96%, more preferably at least 98%. Ferrite, pearlite, martensite, retained austenite and/or cementite are not desirable for the desired mechanical-technological properties and should be largely excluded using the aforementioned conditions, but can be individually or in total at a maximum of 10%, in particular a maximum of 8%, preferably a maximum of 6 %, preferably at most 4%, particularly preferably at most 2%.
So schlägt die Erfindung gemäß einer weiteren alternativen Lehre ein warmgewalztes Stahlflachprodukt zum Einsatz in der Rohrfertigung mit einer bainitischen Mikrostruktur aufweisend einen Anteil von mindestens 90% Bainit vor, welches insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, enthaltend in Gew.-% oder bestehend aus in Gew.-%:
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Verwendung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts mit einer der vorgenannten Zusammensetzung und Gefügestruktur für die Fertigung von Rohren sowie ein spiralnaht- oder längsnahtgeschweißtes Rohr gefertigt aus einem warmgewalzten Stahlflachprodukt mit einer der vorgenannten Zusammensetzung und Gefügestruktur.Furthermore, the invention also relates to a use of a hot-rolled flat steel product with one of the aforementioned composition and microstructure for the production of pipes as well as a spiral seam or longitudinal seam welded pipe made from a hot-rolled flat steel product with one of the aforementioned composition and microstructure.
Die Bestandteile der Mikrostruktur lassen sich mittels lichtoptischer Mikroskopie (LOM) bei einer 200- bis 2000-fachen Vergrößerung ermitteln.The components of the microstructure can be determined using light optical microscopy (LOM) at a magnification of 200 to 2000 times.
Das warmgewalzte Stahlflachprodukt weist eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 570 MPa, insbesondere mindestens 600 MPa, vorzugsweise mindestens 620 MPa. Die maximale Zugfestigkeit Rm kann beispielsweise höchstens 800 MPa, insbesondere höchstens 780 MPa, vorzugsweise höchstens 760 MPa betragen.The hot-rolled flat steel product has a tensile strength R m of at least 570 MPa, in particular at least 600 MPa, preferably at least 620 MPa. The maximum tensile strength R m can, for example, be at most 800 MPa, in particular at most 780 MPa, preferably at most 760 MPa.
Das warmgewalzte Stahlflachprodukt weist eine Streckgrenze Rt0,5 von mindestens 485 MPa, insbesondere mindestens 500 MPa, vorzugsweise mindestens 520 MPa. Die maximale Streckgrenze Rt0,5 kann beispielsweise höchstens 700 MPa, insbesondere höchstens 680 MPa betragen.The hot-rolled flat steel product has a yield strength R t0.5 of at least 485 MPa, in particular at least 500 MPa, preferably at least 520 MPa. The maximum yield strength R t0.5 can, for example, be at most 700 MPa, in particular at most 680 MPa.
Die Bruchdehnung A50 bei dem warmgewalzten Stahlflachprodukt beträgt mindestens 10%, insbesondere mindestens 15%, vorzugsweise mindestens 20%.The elongation at break A 50 in the hot-rolled flat steel product is at least 10%, in particular at least 15%, preferably at least 20%.
Die Zugfestigkeit Rm, die Streckgrenze Rt0,5 sowie die Bruchdehnung A50 sind im Zugversuch nach
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.
Eine erste Schmelze (vgl. Beispiele 1 und 2) mit den Elementen in Gew.-%, C=0,075%, Si=0,354%, Mn=1,8%, P=0,01%, S=0,001%, N=0,005%, Cr=0,058%, Cu=0,09%, Ni=0,055%, Mo=0,040%, AI=0,03%, B=0,0003%, Nb=0,063%, Ti=0,025%, V=0,002%, Sn=0,002%, Ca=0,001%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen und eine zweite Schmelze (vgl. Beispiele 3 bis 5) mit den Elementen in Gew.-%, C=0,050%, Si=0,38%, Mn=1,6%, P=0,006%, S=0,001%, N=0,005%, Cr=0,29%, Cu=0,06%, Ni=0,09%, Mo=0,145%, AI=0,035%, B=0,0003%, Nb=0,069%, Ti=0,024%, V=0,002%, Sn=0,002%, Ca=0,001%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen wurden jeweils zu Brammen (Vorprodukt) in einer Stranggießanlage vergossen. Die erzeugten Brammen sind in einem Vorwärmofen mit einer Temperatur von ca. 1240 °C vor-/durcherwärmt worden. Anschließend sind die vorerwärmten Brammen in einem zweigerüstigen Vorgerüst auf eine Dicke von 60 mm vorgewalzt und anschließend in einer fünfgerüstigen Fertigwalzstaffel zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt (Warmband) warmgewalzt worden. Das jeweils erhaltene warmgewalzte Stahlband ist in die Fertigwalzstaffel mit einer Vorprodukttemperatur („VT“) eingelaufen und hat die Fertigwalzstaffel mit einer Warmwalzendtemperatur („WET“) verlassen und nach dem Austritt aus der Fertigwalzstaffel mit einer ersten mittleren Abkühlrate („KR1“) auf eine Temperatur von 600 °C, welche unterhalb Ar3 liegt, und anschließend mit einer zweiten mittleren Abkühlrate („KR2) auf eine Haspeltemperatur („HT“) abgekühlt worden, bei der es jeweils zu einem Coil gehaspelt worden ist. Auch die Rekristallisationsgrade („I“) bis („IV“) nach den ersten vier Walzgerüsten sind ermittelt worden. Die Produktionsvorgaben mit Bezug auf das Warmwalzen sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 2 zeigt die mechanisch-technologischen Eigenschaften als auch Gefügecharakteristika der Ausführungsbeispiele. Tabelle 1: Ausführungsbeispiele - Produktionsvorgaben
Zu erkennen ist, dass sich die Unterschiede zwischen den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen 2, 4 und 5 im Vergleich zu den Referenzbeispielen 1 und 3 nicht gravierend in den mechanischen Eigenschaften niederschlagen, es konnte jedoch aufgrund der höheren Temperaturen der Vorprodukte in die Fertigwalzstaffel eine Leistungssteigerung um bis zu 40% erreicht werden. Auch eine schonende Fahrweise zumindest der ersten drei Walzgerüste konnte aufgrund der hohen Temperaturen und Rekristallisationsgrade durch Reduktion der Walzkräfte um mindestens 20% reduziert werden.It can be seen that the differences between the exemplary embodiments 2, 4 and 5 according to the invention compared to the reference examples 1 and 3 are not significantly reflected in the mechanical properties, but due to the higher temperatures of the preliminary products in the finish rolling mill, an increase in performance of up to 40% can be achieved. Due to the high temperatures and degrees of recrystallization, a gentle driving style of at least the first three rolling stands could also be reduced by at least 20% by reducing the rolling forces.
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
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