RU2542151C2

RU2542151C2 - Production of metal products from alloyed steels and alloys

Info

Publication number: RU2542151C2
Application number: RU2013124797/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Маковецкий; Юлия Николаевна Аксенова; Людмила Владимировна Балдина; Михаил Васильевич Жидков; Константин Александрович Усанов; Виктор Николаевич Еремин; Владимир Валентинович Зайцев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод"
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2015-02-20
Also published as: RU2013124797A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to production of tubes and may be used in production of tubes for nuclear power stations and electric power production. Proposed method of production of metal articles from alloyed steels, for example, stainless and alloys, comprises steel smelting and hot forming. Heat treatment is performed at 450 to 950°C with subsequent cooling in water or air. Heat treatment and cold forming are performed at 750 to 950°C with subsequent cooling in water or air.

EFFECT: improved mechanism properties, in particular, increase in ductility point at 350°C.

3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии легированных марок стали и сплавов и может быть использовано при изготовлении труб для энергетического машиностроения и оборудования АЭС. В качестве материала в таких случаях используется нержавеющая сталь типа 18-8 различных марок, например сталь марок 08Х18Н10Т и 12Х18Н10Т, рекомендованных для применения в промышленном оборудовании, работающем в коррозионно-активных средах в различных отраслях машиностроения. К механическим свойствам материала таких труб предъявляются требования при температурах дальнейшего изготовления деталей, узлов и эксплуатации, в частности пределу текучести при 350°C.The invention relates to the metallurgy of alloyed grades of steel and alloys and can be used in the manufacture of pipes for power engineering and equipment of nuclear power plants. As the material in such cases, stainless steel of type 18-8 of various grades is used, for example, steel grades 08X18H10T and 12X18H10T recommended for use in industrial equipment operating in corrosive environments in various engineering industries. The mechanical properties of the material of such pipes are required at temperatures of further manufacturing of parts, assemblies and operation, in particular, yield strength at 350 ° C.

Известен способ производства, включающий выплавку стали, комплексное легирование стали молибденом, вольфрамом, медью и кобальтом, горячую деформацию, термическую обработку, холодную деформацию и окончательную термическую обработку. В данном способе, например, используется нержавеющая сталь, содержащая по массовой доле (%): углерод от 0,06 до 0,08; кремний от 0,6 до 0,8; марганец от 1,5 до 2,0; хром от 18,0 до 19,0; никель от 10,0 до 11,0; титан от 0,5 до 0,7; молибден от 0,1 до 0,3; вольфрам от 0,1 до 0,2; ванадий от 0,1 до 0,2; медь от 0,1 до 0,3; кобальт от 0,01 до 0,025; железо -остальное (Патент РФ №2035524, дата публикации 20.05.1995 г.). Однако повышение эксплуатационных свойств при температуре эксплуатации (350°C) за счет комплексного легирования приводит к существенному увеличению себестоимости производства продукции.A known production method, including steelmaking, complex alloying of steel with molybdenum, tungsten, copper and cobalt, hot deformation, heat treatment, cold deformation and final heat treatment. In this method, for example, stainless steel is used, containing by mass fraction (%): carbon from 0.06 to 0.08; silicon from 0.6 to 0.8; manganese from 1.5 to 2.0; chrome from 18.0 to 19.0; nickel from 10.0 to 11.0; titanium from 0.5 to 0.7; molybdenum from 0.1 to 0.3; tungsten from 0.1 to 0.2; vanadium from 0.1 to 0.2; copper from 0.1 to 0.3; cobalt from 0.01 to 0.025; other iron (RF Patent No. 2035524, publication date 05/20/1995). However, an increase in operational properties at an operating temperature (350 ° C) due to complex alloying leads to a significant increase in the cost of production.

Наиболее близким аналогом является способ деформационно-термической обработки аустенитных нержавеющих марок сталей RU 2482197. Однако известные марки стали типа 18-8 после такой обработки не обеспечивают требуемый уровень механических и служебных свойств, в частности предел текучести, при температурах эксплуатации (350°C) и не отвечают требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам для коллекторов парогенераторов АЭС нового поколения.The closest analogue is the method of deformation-heat treatment of austenitic stainless steel grades RU 2482197. However, the known grades of steel type 18-8 after such processing do not provide the required level of mechanical and service properties, in particular yield strength, at operating temperatures (350 ° C) and do not meet the requirements for structural materials for collectors of steam generators of new generation nuclear power plants.

Главной задачей настоящего изобретения является создание способа производства труб из аустенитной нержавеющей стали типа 18-8, обеспечивающей требуемые эксплуатационные свойства, в частности предел текучести, при температуре эксплуатации (350°C), а также технологичностью на стадии металлургического передела и стойкостью против коррозионного растрескивания в хлоридсодержащих средах.The main objective of the present invention is to provide a method for the production of pipes from austenitic stainless steel of type 18-8, providing the required performance properties, in particular yield strength, at an operating temperature (350 ° C), as well as manufacturability at the stage of metallurgical redistribution and resistance to corrosion cracking in chloride containing media.

Поставленные задачи решаются настоящим изобретением следующим образом. После горячей деформации трубы из аустенитной нержавеющей стали типа 18-8 подвергаются термической обработке в интервале температур от 450 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе, далее холодной прокатке и окончательной термической обработке в интервале температур от 750 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе. При многопроходных вариантах изготовления между операциями холодной деформации термическая обработка либо не проводится, либо проводится в интервале температур от 750 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе.The tasks are solved by the present invention as follows. After hot deformation, austenitic stainless steel pipes of type 18-8 are subjected to heat treatment in the temperature range from 450 to 950 ° C, followed by cooling in water or air, then cold rolling and final heat treatment in the temperature range from 750 to 950 ° C subsequent cooling in water or in air. In multi-pass manufacturing options between cold deformation operations, heat treatment is either not carried out or is carried out in the temperature range from 750 to 950 ° C, followed by cooling in water or in air.

При первом нагреве в стали происходит выделение карбидов хрома Cr₂₃C₆, что приводит к повышению мартенситной точки и образованию дисперсных выделений мартенситной фазы при последующей холодной прокатке. Температура окончательного нагрева и скорость охлаждения после него обеспечивают распад мартенситной фазы и вместе с тем сохранение требуемого уровня упрочнения, достигнутого за счет холодной пластической деформации и повышения стойкости против коррозионного растрескивания.Upon the first heating in steel, chromium carbides Cr ₂₃ C ₆ are precipitated, which leads to an increase in the martensitic point and the formation of dispersed precipitates of the martensitic phase during subsequent cold rolling. The temperature of the final heating and the cooling rate after it ensure the decay of the martensitic phase and at the same time maintain the required level of hardening, achieved by cold plastic deformation and increase the resistance to corrosion cracking.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известных тем, что после горячей деформации трубы из аустенитной нержавеющей стали типа 18-8 подвергаются термической обработке в интервале температур от 450 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе, далее одно- или многопроходной холодной прокатке и окончательной термической обработке в интервале температур от 750 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе. При многопроходных вариантах изготовления между операциями холодной деформации термическая обработка либо не проводится, либо проводится в интервале температур от 750 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе. В данном случае не требуется микролегировать сталь. А термическая обработка в рекомендуемых интервалах и сочетаниях с пластической деформацией в меньшей степени влияет на прочностные свойства, полученные при деформации. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known ones in that after hot deformation, pipes made of austenitic stainless steel of type 18-8 are subjected to heat treatment in the temperature range from 450 to 950 ° C, followed by cooling in water or air, then single or multiple pass cold rolling and final heat treatment in the temperature range from 750 to 950 ° C, followed by cooling in water or air. In multi-pass manufacturing options between cold deformation operations, heat treatment is either not carried out or is carried out in the temperature range from 750 to 950 ° C, followed by cooling in water or in air. In this case, it is not necessary to microalloy steel. And heat treatment in the recommended intervals and combinations with plastic deformation to a lesser extent affects the strength properties obtained by deformation. Thus, these differences allow us to conclude that the criterion of "inventive step" is met.

Сравнение заявленного способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что соответствует патентоспособности «изобретательский уровень».Comparison of the claimed method not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field, did not allow to reveal in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which corresponds to the patentability of "inventive step".

Предлагаемый способ был реализован на ОАО «ЧТПЗ». Термическая обработка горячекатаных труб-заготовок размером 470×47 мм проводилась в секционной печи при температуре 920±15°C в течение от 60 до 70 мин с охлаждением на воздухе. Прокат по маршруту 470×47→426×41 мм проводился на стане ХПТ 450, коэффициент вытяжки составил μ=1,26. Термообработка труб промежуточного размера 426×41 мм осуществлялась на индукционной установке при температуре 880±30°C с охлаждением в спрейере с расходом воды 120 м³/ч. Скорости движения труб составляла 0,1 м/мин. Далее на стане ХПТ 450 проводился прокат по маршруту 426×41→353×38 мм, коэффициент вытяжки составил μ=1,32. Трубы готового размера 353×38 мм подвергались окончательной термической обработке на индукционной установке при температуре 900±30°С с охлаждением в спрейере с расходом воды 120 м³/ч. Скорость движения труб составляла 0,1 м/мин. Сравнение механических свойств металла труб, изготовленных по ранее использовавшейся технологии и по новой технологии, приведено в таблице.The proposed method was implemented at OAO ChTPZ. The heat treatment of hot-rolled tubes-billets with a size of 470 × 47 mm was carried out in a sectional furnace at a temperature of 920 ± 15 ° C for 60 to 70 minutes with cooling in air. Hire on the route 470 × 47 → 426 × 41 mm was carried out at the KhPT 450 mill, the drawing coefficient was μ = 1.26. Heat treatment of pipes of intermediate size 426 × 41 mm was carried out on an induction unit at a temperature of 880 ± 30 ° C with cooling in a sprayer with a water flow rate of 120 m ³ / h. The pipe speed was 0.1 m / min. Then, at the KhPT 450 mill, rolling was conducted along the route 426 × 41 → 353 × 38 mm, the drawing coefficient was μ = 1.32. Finished pipes of size 353 × 38 mm were subjected to final heat treatment in an induction unit at a temperature of 900 ± 30 ° C with cooling in a sprayer with a water flow rate of 120 m ³ / h. The speed of the pipes was 0.1 m / min. Comparison of the mechanical properties of metal pipes made according to previously used technology and new technology, are given in the table.

Использование предлагаемого способа прокатки позволило обеспечить требуемые значения предела текучести при 350°C при использовании нержавеющей стали без микролегирующих элементов.Using the proposed rolling method, it was possible to provide the required values of yield strength at 350 ° C when using stainless steel without microalloying elements.

Claims

1. A method of manufacturing pipes from austenitic stainless steel of type 18-8, including steelmaking, hot deformation and cold deformation, heat treatment, characterized in that after hot deformation, heat treatment is carried out in the temperature range from 450 to 950 ° C, followed by cooling in water or air.

2. The method according to claim 1, characterized in that the multi-pass cold deformation is carried out with optional heat treatment between the passes, while in the case of heat treatment it is carried out in the temperature range from 750 to 950 ° C, followed by cooling in water or air.

3. The method according to claim 1, characterized in that after cold deformation, the final heat treatment is carried out in the temperature range from 750 to 950 ° C, followed by cooling in water or air.