RU2578618C1 - Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel - Google Patents
Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578618C1 RU2578618C1 RU2014146337/02A RU2014146337A RU2578618C1 RU 2578618 C1 RU2578618 C1 RU 2578618C1 RU 2014146337/02 A RU2014146337/02 A RU 2014146337/02A RU 2014146337 A RU2014146337 A RU 2014146337A RU 2578618 C1 RU2578618 C1 RU 2578618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- rolling
- carbon
- strips
- titanium
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, конкретно к низколегированным сталям, используемым для изготовления сварных конструкций, нефте- и газопроводов, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера.The invention relates to metallurgy, in particular to low alloy steels used for the manufacture of welded structures, oil and gas pipelines, suitable for operation in the Far North.
Горячекатаный прокат низколегированной свариваемой стали для магистральных нефте- и газопроводов, работающих в условиях Крайнего Севера, должен сочетать высокую прочность, пластичность, коррозионную стойкость и хладостойкость (таблица 1).Hot-rolled low-alloy welded steel for main oil and gas pipelines operating in the Far North should combine high strength, ductility, corrosion resistance and cold resistance (table 1).
Известен способ горячей прокатки полос из сталей с карбонитридным упрочнением, включающий нагрев слябов до температуры 1100-1250°C и выдержку при этой температуре в течение 3-5 ч, черновую прокатку с суммарным обжатием не менее 80% и температурой окончания 1020-1090°C, чистовую прокатку с суммарным обжатием не менее 70% и температурой окончания 820-870°C, охлаждение полос водой до температуры 550-620°C и смотку в рулоны (Патент РФ 2195505, МПК C21D 8/04, C22C 38/12, 27.12.2002 г.).A known method of hot rolling strips of steels with carbonitride hardening, including heating the slabs to a temperature of 1100-1250 ° C and holding at this temperature for 3-5 hours, rough rolling with a total compression of at least 80% and an end temperature of 1020-1090 ° C , finish rolling with a total compression of at least 70% and an end temperature of 820-870 ° C, cooling of the strips with water to a temperature of 550-620 ° C and winding into rolls (RF Patent 2195505, IPC C21D 8/04, C22C 38/12, 27.12 .2002).
Недостаток выше описанного способа производства состоит в том, что в структуре металлопроката, преимущественно в осевой зоне, образуются крупные включения на основе карбонитридов ниобия и титана, которые создают локальные участки, имеющие отличия в микроструктуре и свойствах от участков, не прилегающих к осевой зоне, что негативно сказывается на коррозионных свойства проката, снижая их.The disadvantage of the above production method is that in the structure of metal, mainly in the axial zone, large inclusions are formed based on niobium and titanium carbonitrides, which create local areas that differ in microstructure and properties from areas that are not adjacent to the axial area, which negatively affects the corrosion properties of rolled products, reducing them.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства штрипсов для нефтегазопроводных труб, включающий выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов до температуры 1190-1250°C, горячую прокатку с температурой окончания 820-870°C, охлаждение водой до температуры 500-580°C и смотку штрипсов в рулоны, отличающийся тем, что смотанные рулоны охлаждают со скоростью 5-20°C/ч до температуры не выше 100°C. Выплавляют сталь, содержащую 0,08-0,13% С, 0,50-0,70% Mn, 0,40-0,65% Si, 0,05-0,09% V, 0,015-0,040% Nb, 0,01-0,03% Ti, 0,02-0,05% Al, N<0,008%, Cr<0,3%, Ni<0,3%, Cu≤0,2%, S≤0,005%, P≤0,015%, Fe - остальное, при выполнении следующих условий: Cэ=C+Mn/6+(Cr+V+Ti)/5+(Cu+Ni)/15≤0,39%, при этом Pсм=C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Ni/15+V/10≤0,24% (Патент РФ 2348703, МПК C21D 8/04, C22C 38/42, C22C 38/46, 10.10.2008 г.).The closest in technical essence and the achieved results to the proposed invention is a method for the production of strips for oil and gas pipes, including steel smelting, continuous casting into slabs, heating slabs to a temperature of 1190-1250 ° C, hot rolling with an end temperature of 820-870 ° C, water cooling to a temperature of 500-580 ° C and strip winding into rolls, characterized in that the coiled coils are cooled at a speed of 5-20 ° C / h to a temperature not exceeding 100 ° C. Steel is melted containing 0.08-0.13% C, 0.50-0.70% Mn, 0.40-0.65% Si, 0.05-0.09% V, 0.015-0.040% Nb, 0.01-0.03% Ti, 0.02-0.05% Al, N <0.008%, Cr <0.3%, Ni <0.3%, Cu≤0.2%, S≤0.005% , P≤0.015%, Fe - the rest, under the following conditions: C e = C + Mn / 6 + (Cr + V + Ti) / 5 + (Cu + Ni) / 15≤0.39%, while P cm = C + (Mn + Cr + Cu) / 20 + Si / 30 + Ni / 15 + V / 10≤0.24% (RF Patent 2348703, IPC C21D 8/04, C22C 38/42, C22C 38/46, 10/10/2008).
Недостатком данного способа производства является снижение коррозионных свойств проката по причине образования преимущественно в осевой зоне проката крупных включений на основе карбонитридов ниобия и титана, при этом выход годного по коррозионным свойствам не превышает 70%.The disadvantage of this production method is the reduction of the corrosion properties of the rolled products due to the formation of large inclusions based on niobium and titanium carbonitrides mainly in the axial zone of the rolled products, while the yield on corrosion properties does not exceed 70%.
Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости, хладостойкости и выхода годного горячекатаного полосового проката.The technical result of the invention is to increase the corrosion resistance, cold resistance and yield of hot-rolled strip products.
Технический результат достигается тем, что в способе производства полос из низколегированной свариваемой стали, включающем выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев и горячую прокатку, согласно изобретению выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %: углерод 0,05-0,13, кремний 0,10-0,40, марганец 0,30-0,70, ванадий 0,04-0,12, ниобий не более 0,01, алюминий 0,02-0,06, титан не более 0,01, молибден не более 0,25, азот не более 0,008, хром 0,3-1,0, никель не более 0,30, медь не более 0,30, сера не более 0,004, фосфор не более 0,018, кальций 0,001-0,006, железо и примеси остальное, подвергают выплавленную сталь внепечной обработке и вакуумированию для обеспечения массовой доли примесей водорода и кислорода не более 2 и 25 ppm соответственно, балла неметаллических включений не более 2,5 по среднему значению и не более 3,0 по максимальному значению и суммарного содержания примесей мышьяка, свинца, цинка, олова, сурьмы, висмута не более 0,020%, горячую прокатку полос осуществляют в черновой группе клетей до толщины раската не менее 4,3 крат от номинальной толщины готовой полосы при температуре конца прокатки, определяемой по выражению Ткп черн.=Ar3(расч)+С×2350, [°C] и чистовой группе клетей при температуре конца прокатки, определяемой по выражению Тк.п.=(960-806×С)±15, [°C], где C - массовая доля углерода в %, охлаждают полосу на отводящем рольганге со скоростью не менее 10°C/сек и сматывают при температуре в диапазоне 530÷600°C с получением в полосе полосчатости не более 2 балла и структуры с баллом зерна не более 9 балла без включений на основе частиц карбонитридов ниобия и титана. При этом должны выполняться следующие соотношения:The technical result is achieved by the fact that in the method for the production of strips of low alloy welded steel, including steelmaking, continuous casting into slabs, heating and hot rolling, according to the invention, steel of the following chemical composition is melted, wt. %: carbon 0.05-0.13, silicon 0.10-0.40, manganese 0.30-0.70, vanadium 0.04-0.12, niobium not more than 0.01, aluminum 0.02- 0.06, titanium no more than 0.01, molybdenum no more than 0.25, nitrogen no more than 0.008, chromium 0.3-1.0, nickel no more than 0.30, copper no more than 0.30, sulfur no more than 0.004 , phosphorus no more than 0.018, calcium 0.001-0.006, iron and impurities the rest, the steel is subjected to out-of-furnace treatment and evacuation to ensure the mass fraction of hydrogen and oxygen impurities is not more than 2 and 25 ppm, respectively, the score of non-metallic inclusions is not more than 2.5 in average value and not more than 3.0 at the maximum value and total content of impurities of arsenic, lead, zinc, tin, antimony, bismuth is not more than 0.020%, hot rolling of the strips is carried out in the rough group of stands to a thickness of rolling not less than 4.3 times the nominal thickness of the finished strip at the temperature of the end of rolling, determined by the expression Tkp black = Ar 3 (calc) + C × 2350, [° C] and the finishing group of the stands at the temperature of the end of rolling, determined by the expression Tk.p. = (960-806 × C) ± 15, [° C], where C - mass fraction of carbon in%, cool the strip on the discharge roller table at a speed of at least 10 ° C / s and wind it at a temperature in the range of 530–600 ° C with obtaining in the banding band no more than 2 points and structures with a grain point no more than 9 points without inclusions based on particles of niobium and titanium carbonitrides. In this case, the following relations should be fulfilled:
Cэ=C+Mn/6+(Cr+V+Nb+Ti)/5+(Ni+Cu)/15≤0,43%,Ce = C + Mn / 6 + (Cr + V + Nb + Ti) / 5 + (Ni + Cu) / 15≤0.43%,
Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Si/30+Ni/60+V/10+Мо/15≤0,26%,Pcm = C + (Mn + Cu + Cr) / 20 + Si / 30 + Ni / 60 + V / 10 + Mo / 15≤0.26%,
где Сэ - углеродный эквивалент, %;where Ce is the carbon equivalent,%;
Pcm - коэффициент трещиностойкости, %;Pcm - crack resistance coefficient,%;
Ca/S≥1,Ca / S≥1,
кроме того, при выплавке сталь обрабатывают силикокальцием и/или ферроцерием.in addition, during smelting, steel is treated with silicocalcium and / or ferrocerium.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем: высокий комплекс коррозионных характеристик и выход годного более 95% обеспечивается при повышении чистоты стали по вредным примесям и неметаллическим включениям, оптимизации химического состава, температурных режимов прокатки и структуры.The essence of the invention consists in the following: a high complex of corrosion characteristics and a yield of more than 95% is ensured by increasing the purity of steel by harmful impurities and non-metallic inclusions, optimizing the chemical composition, temperature conditions of rolling and structure.
В предложенном способе производства чистоту по вредным примесям, неметаллическим включениям и газам обеспечивают способом выплавки, внепечной обработки, вакуумированием и разливкой стали.In the proposed production method, the purity of harmful impurities, non-metallic inclusions and gases is provided by the method of smelting, after-treatment, vacuumization and casting of steel.
Удаление из металла водорода необходимо для устранения такого вида разрушения стали, как растрескивание стали, инициированное водородом (HIC). Водородное растрескивание HIC проявляется в виде внутреннего трещинообразования, образования вздутий в отсутствии внешней нагрузки, наличие которой при производстве трубы или эксплуатации трубопровода является неотъемлемой частью его эксплуатации. В объеме металла водород заполняет «ловушки» - области, в которых атомы водорода обладают пониженной свободной энергией, - это атомы замещения, внедрения, скопления дислокаций, межфазные и межзеренные границы, несовершенства структуры, объем пор и микронесплошностей. Ловушки, обладающие высокой энергией связи с атомами водорода, захватывают их в большом количестве, на них водород переходит в молекулярную форму, тем самым создавая внутреннее давление газа. В итоге возникает зародыш трещины, окруженный сильными полями напряжения, в эти области из твердого раствора или из слабых ловушек диффундирует водород. Формируется область молекулярного водорода высокого давления, что приводит к дальнейшему развитию трещины, поэтому остаточное его количество после операции вакуумирования ограничено значением - не более 2 ppm.The removal of hydrogen from the metal is necessary to eliminate this type of steel failure, such as hydrogen-initiated cracking of steel (HIC). Hydrogen cracking HIC is manifested in the form of internal cracking, the formation of blisters in the absence of an external load, the presence of which during pipe production or pipeline operation is an integral part of its operation. In the volume of the metal, hydrogen fills the "traps" - areas in which hydrogen atoms have reduced free energy - these are substitution atoms, interstitial atoms, dislocation clusters, interphase and grain boundaries, structural imperfections, pore volume and micro-discontinuities. Traps that have high binding energy with hydrogen atoms capture them in large quantities; on them, hydrogen goes into molecular form, thereby creating internal gas pressure. As a result, a crack nucleus appears, surrounded by strong stress fields, hydrogen diffuses from these solid solutions or from weak traps. A region of high-pressure molecular hydrogen is formed, which leads to further development of the crack; therefore, its residual amount after the evacuation operation is limited to a value of not more than 2 ppm.
Ограничение массовой доли кислорода не более 25 ppm обусловлено минимизацией его негативного влияния на конечные свойства стали по причине формирования обширной группы неметаллических включений, балльность которых также подлежит нормированию (не более 3,0 баллов по максимальному значению и не более 2,5 балов по среднему). Экспериментально установлено, что скопления неметаллических включений крупнее 3 балла в виде фосфидов, сульфидов, нитридов, гидридов приводят к разрушению образцов при коррозионных испытаниях, что недопустимо. Кроме того, неметаллические включения крупнее 3 балла снижают хладостойкость стали, снижают выход годных горячекатаных полос.The limitation of the mass fraction of oxygen not more than 25 ppm is due to the minimization of its negative effect on the final properties of steel due to the formation of an extensive group of non-metallic inclusions, the points of which are also subject to normalization (not more than 3.0 points for the maximum value and not more than 2.5 points for the average) . It was experimentally established that accumulations of non-metallic inclusions larger than 3 points in the form of phosphides, sulfides, nitrides, hydrides lead to the destruction of samples during corrosion tests, which is unacceptable. In addition, non-metallic inclusions larger than 3 points reduce the cold resistance of steel, reduce the yield of hot-rolled strips.
Наибольшую опасность представляют скопления плоских и вытянутых сульфидов марганца и оксидов. Для модификации неметаллических включений сталь обрабатывают редкоземельными металлами, например церием и/или силикокальцием.The greatest danger is accumulations of flat and elongated manganese sulfides and oxides. To modify non-metallic inclusions, steel is treated with rare-earth metals, for example, cerium and / or silicocalcium.
Помимо загрязненности неметаллическими включениями, негативное влияние на стойкость к водородному растрескиванию и сероводородной коррозии, оказывает загрязненность стали примесными элементами цветных металлов. Установлено, что большая часть отказов вследствие стресс-коррозии имела место на трубах, изготовленных из листа повышенной загрязненности цветными металлами (Sb, Sn, Pb, Zn и др.). Влияние примесных элементов на стойкость трубных сталей реализуется двумя путями. Во-первых, некоторые примеси образуют в феррите сегрегации, которые чаще всего располагаются на границах зерен. Во-вторых, возможно возникновение внутризеренных концентрационных неоднородностей. Такие концентрационные неоднородности вызывают локальные изменения скорости коррозионного воздействия. Примесные элементы могут оказывать косвенное влияние на стойкость стали к коррозионному растрескиванию под напряжением посредством изменений характеристик ударной вязкости и пластичности феррита. Суммарное содержание мышьяка, свинца, цинка, олова, сурьмы и висмута не более 0,020% достигается за счет применения чистой шихты при выплавке стали.In addition to contamination by non-metallic inclusions, the contamination of steel by impurity elements of non-ferrous metals has a negative effect on the resistance to hydrogen cracking and hydrogen sulfide corrosion. It was established that the majority of failures due to stress corrosion occurred on pipes made of a sheet of increased contamination with non-ferrous metals (Sb, Sn, Pb, Zn, etc.). The effect of impurity elements on the resistance of pipe steels is realized in two ways. First, some impurities form segregations in ferrite, which are most often located at grain boundaries. Secondly, intragranular concentration inhomogeneities may occur. Such concentration inhomogeneities cause local changes in the corrosion rate. Impurity elements can have an indirect effect on the resistance of steel to stress corrosion cracking by changing the characteristics of toughness and ductility of ferrite. The total content of arsenic, lead, zinc, tin, antimony and bismuth is not more than 0.020% is achieved through the use of pure charge in steelmaking.
Минимальная степень деформации в чистовой группе клетей должна быть не менее, чем 4,3 крат от номинальной толщины готового проката. При снижении кратности деформации существенно ухудшается проработка структуры раската, меняется однородность микроструктуры по толщине полосы, что отрицательно влияет на весь комплекс механических и коррозионных характеристик.The minimum degree of deformation in the finishing group of stands should be at least 4.3 times the nominal thickness of the finished product. With a decrease in the strain rate, the study of the structure of the roll significantly worsens, the uniformity of the microstructure along the strip thickness changes, which negatively affects the whole complex of mechanical and corrosion characteristics.
Оптимальные температуры конца черновой и чистовой прокатки назначаются исходя из эмпирических формул с учетом влияния химического состава:The optimum temperatures of the end of rough and finish rolling are assigned on the basis of empirical formulas, taking into account the influence of the chemical composition:
где С, Mn, Si, Cr, Ni, V, Ti, Al, Nb, W, S, P, N, В, Mo - массовая доля углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, ванадия, титана, алюминия, ниобия, вольфрама, серы, фосфора, азота, бора, молибдена, %.where C, Mn, Si, Cr, Ni, V, Ti, Al, Nb, W, S, P, N, B, Mo - mass fraction of carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, vanadium, titanium, aluminum, niobium , tungsten, sulfur, phosphorus, nitrogen, boron, molybdenum,%.
Рассчитанная таким образом температура конца чистовой прокатки с зависимости от массовой доли углерода обеспечивает полное протекание процесса рекристаллизации, необходимого для формирования равномерного равноосного зерна аустенита.The temperature thus calculated for the end of the finish rolling, depending on the mass fraction of carbon, provides the complete recrystallization process, which is necessary for the formation of a uniform equiaxed austenite grain.
Температура завершения прокатки в чистовой группе клетей также зависит от химического состава стали. Это позволяет получить в прокате более стабильные показатели микроструктуры и снизить разброс механических характеристик металлопроката. Затем полосу охлаждают на отводящем рольганге со скоростью не менее 10°С/сек, получая температуру смотки в диапазоне 530÷600°С, что в сочетании с рассчитанной температурой завершения чистовой прокатки позволяет начинать ускоренное охлаждения с одного и того же структурного состояния полосы с минимизированным влиянием химического состава. Применение ускоренного последеформационного охлаждения с указанной скоростью также предотвращает появление грубой полосчатости феррито-перлитной структуры (не более 2 балла) и обеспечивает структуру с зерном не крупнее 9 балла.The temperature of the completion of rolling in the finishing group of stands also depends on the chemical composition of the steel. This allows you to get more stable indicators of the microstructure in the rental and reduce the variation in the mechanical characteristics of metal. Then the strip is cooled on the discharge roller table at a speed of at least 10 ° C / s, obtaining a winding temperature in the range of 530 ÷ 600 ° C, which, in combination with the calculated finish temperature of finishing rolling, allows you to start accelerated cooling from the same structural state of the strip with minimized the influence of chemical composition. The use of accelerated post-deformation cooling at the indicated speed also prevents the appearance of coarse banding of a ferrite-pearlite structure (no more than 2 points) and provides a structure with grain no larger than 9 points.
При содержании в структуре стали мелкозернистого структурно свободного феррита с номером зерна не менее 9 балла при структурной полосчатости не более 2 балла, имеет место дополнительное повышение стойкости стали против локальной коррозии и хладостойкости. Снижение номера зерна феррита менее 9 балла, как и повышение структурной полосчатости более 2 балла, ухудшают коррозионную стойкость и хладостойкость стали.When the structure of the steel contains a fine-grained structurally free ferrite with a grain number of at least 9 points with a structural banding of not more than 2 points, there is an additional increase in the resistance of steel against local corrosion and cold resistance. A decrease in the number of ferrite grains of less than 9 points, as well as an increase in structural banding of more than 2 points, worsen the corrosion resistance and cold resistance of steel.
Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,05% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,13% ухудшает пластичность и вязкость стали.Carbon in steel of the proposed composition determines its strength properties. A decrease in carbon content of less than 0.05% leads to a drop in strength below an acceptable level. An increase in carbon content in excess of 0.13% impairs the ductility and toughness of the steel.
Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства. При содержании кремния менее 0,10% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,40% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, охрупчивает сталь, ухудшает ее пластичность.Silicon deoxidizes and strengthens the steel, increases its elastic properties. When the silicon content is less than 0.10%, the strength of the steel is insufficient. An increase in the silicon content of more than 0.40% leads to an increase in the number of silicate non-metallic inclusions, embrittlement of steel, and worsens its ductility.
Марганец введен для повышения прочности стали, связывания примесной серы в сульфиды. При содержании марганца менее 0,30% снижается прочность стали и вязкость при отрицательных температурах, что приводит к увеличению отбраковки. Повышение концентрации марганца сверх 0,70% ухудшает пластичность стали, снижает хладостойкость и повышает отношение σт/σв более 0,87.Manganese is introduced to increase the strength of steel, the binding of impurity sulfur to sulfides. When the manganese content is less than 0.30%, the strength of steel and viscosity at low temperatures are reduced, which leads to an increase in rejection. An increase in the concentration of manganese in excess of 0.70% affects the ductility of steel, reduces cold resistance and increases the ratio of σ t / σ in more than 0.87.
Ванадий образует с углеродом карбиды (VC), а с азотом - нитриды (VN). Мелкие нитриды и карбонитриды ванадия располагаются по границам зерен и субзерен, тормозят движение дислокаций и тем самым упрочняют сталь. При содержании ванадия менее 0,04% свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение концентрации ванадия более 0,12% вызывает дисперсионное твердение проката и приводит к его выделению на границах зерен в виде интерметаллических соединений. Это ухудшает свойства и снижает выход годных горячекатаных полос.Vanadium forms carbides (VC) with carbon, and nitrides (VN) with nitrogen. Small vanadium nitrides and carbonitrides are located along grain and subgrain boundaries, inhibit the movement of dislocations, and thereby strengthen steel. With a vanadium content of less than 0.04%, the properties of the steel are below an acceptable level. An increase in the concentration of vanadium over 0.12% causes the precipitation hardening of the rolled products and leads to its precipitation at the grain boundaries in the form of intermetallic compounds. This affects the properties and reduces the yield of hot rolled strips.
Содержание ниобия ограничено не более 0,01%, поскольку при легировании ниобием и его содержании более 0,01%, в осевой зоне образуются включения на основе карбидов (NbC) и нитридов (NbN) ниобия, что создает локальные участки с повышенными напряжениями и отрицательно влияет на коррозионную стойкость металлопроката.The niobium content is limited to no more than 0.01%, since when doped with niobium and its content is more than 0.01%, inclusions based on niobium carbides (NbC) and niobium nitrides (NbN) are formed in the axial zone, which creates local areas with increased stress and negative affects the corrosion resistance of metal.
Алюминий в пределах 0,02-0,06% раскисляет сталь, измельчает зерно, связывает азот при высоких температурах, т.е. препятствует снижению характеристик ударной вязкости. При содержании алюминия менее 0,02% его воздействие проявляется слабо, сталь имеет низкие механические свойства. Увеличение содержания алюминия более 0,06% приводит к повышенному содержанию неметаллических включений, что приводит к образованию дефектов при проведении сварочных работ.Aluminum within the range of 0.02-0.06% deoxidizes steel, grinds grain, binds nitrogen at high temperatures, i.e. prevents the reduction of toughness. When the aluminum content is less than 0.02%, its effect is weak, steel has low mechanical properties. An increase in the aluminum content of more than 0.06% leads to an increased content of non-metallic inclusions, which leads to the formation of defects during welding.
Содержание титана в стали ограничено 0,015% для того, чтобы избежать образования в осевой зоне проката скоплений карбонитридов титана Ti(CN), имеющих вид плоских пластин (пленок) с острыми краями. Модуль нормальной упругости Е и коэффициент термического расширения карбонитрида титана в 2,0-2,5 раза отличаются от соответствующих характеристик низколегированной стали, и изменение температуры или внешних нагрузок приводит к возникновению значительных микродеформаций, раскалывающих включение или отслаивающих его от матрицы, при коррозионном растрескивании под напряжением (КРН) зарождение трещин происходит в первую очередь на неметаллических включениях Ti(CN).The titanium content in steel is limited to 0.015% in order to avoid the formation of accumulations of titanium carbonitrides Ti (CN) in the axial rolling zone, having the form of flat plates (films) with sharp edges. The modulus of normal elasticity E and the coefficient of thermal expansion titanium carbonitride differs by a factor of 2.0-2.5 from the corresponding characteristics of low alloy steel, and a change in temperature or external loads leads to the occurrence of significant microdeformations, splitting the inclusion or delaminating it from the matrix, during stress corrosion cracking (SCC) cracking occurs in primarily on non-metallic inclusions Ti (CN).
Молибден является высокоэффективным модификатором, повышает прочность и вязкость стали, увеличивает коррозионную стойкость и повышает сопротивление локальной коррозии (локальная коррозия существует в любом трубопроводе, в котором имеются компоненты для кислородной, углекислотной или сероводородной коррозии). Увеличение его содержания более 0,25% ухудшает пластичность и приводит к перерасходу легирующих элементов.Molybdenum is a highly effective modifier that increases the strength and toughness of steel, increases corrosion resistance and increases local corrosion resistance (local corrosion exists in any pipeline in which there are components for oxygen, carbon dioxide or hydrogen sulfide corrosion). An increase in its content of more than 0.25% impairs plasticity and leads to an overuse of alloying elements.
Азот является карбонитридообразующим элементом, упрочняющим сталь. Однако повышение концентрации азота сверх 0,008% приводит к снижению вязкостных свойств при отрицательных температурах, что недопустимо.Nitrogen is a carbonitride forming element that strengthens steel. However, an increase in nitrogen concentration in excess of 0.008% leads to a decrease in the viscosity properties at low temperatures, which is unacceptable.
Хром снижает скорость коррозии, повышает прочность за счет выделения в составе вторичной фазы при отпуске стали, в качестве упрочнителя менее эффективен, чем ванадий. Содержание хрома ограничено не более 1,0%.Chromium reduces the corrosion rate, increases strength due to the release of the secondary phase during tempering of steel, as a hardener it is less effective than vanadium. The chromium content is limited to not more than 1.0%.
Никель и медь способствуют повышению прочностных свойств и стойкости против питтинговой коррозии, но при содержании Ni и Cu более 0,30% имеет место снижение хладостойкости стали при отрицательных температурах.Nickel and copper increase the strength and resistance to pitting corrosion, but when the content of Ni and Cu is more than 0.30%, there is a decrease in the cold resistance of steel at low temperatures.
Сера являются вредной примесью, снижающей пластические и вязкостные свойства. При концентрации серы не более 0,005% ее вредное действие проявляется слабо и не приводит к заметному снижению механических свойств стали. В то же время более глубокое удаление серы удорожает сталь, снижает экономические показатели производства.Sulfur is a harmful impurity that reduces the plastic and viscous properties. At a sulfur concentration of not more than 0.005%, its harmful effect is weak and does not lead to a noticeable decrease in the mechanical properties of steel. At the same time, deeper sulfur removal makes steel more expensive and reduces the economic performance of production.
Фосфор в количестве не более 0,018% целиком растворяется в -железе, что ведет к упрочнению металлической матрицы. Однако увеличение содержания фосфора более 0,018% вызывает охрупчивание стали и снижение хладостойкости.Phosphorus in an amount of not more than 0.018% is completely dissolved in - iron, which leads to hardening of the metal matrix. However, an increase in the phosphorus content of more than 0.018% causes embrittlement of steel and a decrease in cold resistance.
Кальций обеспечивает рафинирование границ зерен микроструктуры стали. Действуя как поверхностно-активное вещество, он очищает межзеренные границы от нежелательных примесей, благодаря чему достигается одновременное повышение ударной вязкости при отрицательных температурах и коррозионной стойкости стали. При снижении содержания кальция менее 0,001% его положительное влияние проявляется слабо. Увеличение содержания кальция сверх 0,006% ведет к увеличению количества неметаллических включений, что отрицательно сказывается на механических свойствах горячекатаного проката.Calcium provides refinement of grain boundaries of the microstructure of steel. Acting as a surfactant, it cleans grain boundaries from unwanted impurities, thereby achieving a simultaneous increase in toughness at low temperatures and the corrosion resistance of steel. With a decrease in calcium content of less than 0.001%, its positive effect is weak. An increase in calcium content in excess of 0.006% leads to an increase in the number of non-metallic inclusions, which negatively affects the mechanical properties of hot-rolled products.
Дополнительно вводится ограничение по углеродному эквиваленту - не более 0,43%.Additionally, a carbon equivalent limit is introduced - not more than 0.43%.
Cэ=C+Mn/6+(Cr+Mo+V+Nb+Ti)/5+(Ni+Cu)/15, гдеCe = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V + Nb + Ti) / 5 + (Ni + Cu) / 15, where
Cэ - углеродный эквивалент, %;Ce is the carbon equivalent,%;
С - массовая доля углерода, %;C is the mass fraction of carbon,%;
Mn - массовая доля марганца, %;Mn — mass fraction of manganese,%;
Cr - массовая доля хрома, %;Cr is the mass fraction of chromium,%;
Мо - массовая доля молибдена, %;Mo is the mass fraction of molybdenum,%;
V - массовая доля ванадия, %;V is the mass fraction of vanadium,%;
Ni - массовая доля никеля, %;Ni — mass fraction of nickel,%;
Nb - массовая доля ниобия, %;Nb is the mass fraction of niobium,%;
Cu - массовая доля меди, %;Cu is the mass fraction of copper,%;
6, 5, 15 - эмпирические коэффициенты.6, 5, 15 - empirical coefficients.
При этом сумма V+Nb+Ti должна быть не более 0,15%.In this case, the sum of V + Nb + Ti should be no more than 0.15%.
Сталь с углеродным эквивалентом не более 0,43% имеет хорошую свариваемость. При углеродном эквиваленте более 0,43% снижается способность стали к сварке, т.к. увеличивается склонность металла шва к закалке при его охлаждении и провоцирует получение различных свойств в околошовной зоне и основном металле. Следует отметить, что перед сваркой металла с углеродным эквивалентом более 0,45% требуется подогрев для исключения трещинообразования, что приводит к увеличению себестоимости и усложнению технологического процесса.Steel with a carbon equivalent of not more than 0.43% has good weldability. With a carbon equivalent of more than 0.43%, the ability of steel to weld is reduced, because the tendency of the weld metal to hardening when it is cooled increases and provokes the receipt of various properties in the heat-affected zone and the base metal. It should be noted that before welding metal with a carbon equivalent of more than 0.45%, heating is required to avoid cracking, which leads to an increase in cost and complexity of the process.
Ограничение коэффициента трещиностойкости не более 0,26% характеризует устойчивость стали к растрескиванию под действием механического напряжения, вызванного давлением в трубопроводе перекачиваемых продуктов, содержащих агрессивные компоненты. В случаях когда имеет место неблагоприятное сочетание концентраций компонентов стали, т.е. если Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Si/30+Ni/60+V/10+Mo/15+5B≥0,26%, сталь имеет низкую стойкость против трещинообразования, что снижает эксплуатационную стойкость трубопровода.The limitation of the coefficient of crack resistance not more than 0.26% characterizes the resistance of steel to cracking under the action of mechanical stress caused by the pressure in the pipeline of the pumped products containing aggressive components. In cases where there is an unfavorable combination of concentrations of steel components, i.e. if Pcm = C + (Mn + Cu + Cr) / 20 + Si / 30 + Ni / 60 + V / 10 + Mo / 15 + 5B≥0.26%, the steel has a low resistance to cracking, which reduces the operational resistance of the pipeline.
Соотношение Ca/S≥1 является показателем качества обработки стали; при соотношении Ca/S≤1 модификация неметаллических включений проведена не в полном объеме, при этом снижаются показатели стойкости металлопроката к водородному растрескиванию.The Ca / S≥1 ratio is an indicator of the quality of steel processing; when the ratio Ca / S≤1, the modification of non-metallic inclusions was not carried out in full, while the indicators of the resistance of metal to hydrogen cracking are reduced.
Модифицирование стали церием направлено на уменьшение вредного воздействия сульфидов марганца с их заменой на сульфиды церия и кальция. Введение церия положительно сказывается на повышении уровня ударной вязкости при отрицательных температурах и повышении коррозионных характеристик.Steel modification with cerium is aimed at reducing the harmful effects of manganese sulfides with their replacement with cerium and calcium sulfides. The introduction of cerium has a positive effect on increasing the level of toughness at low temperatures and increasing corrosion characteristics.
Пример реализацииImplementation example
Сталь выплавляли в кислородном конвертере, раскисляли ферромарганцем, феррокремнием, легировали феррованадием, вводили металлический алюминий, силико-кальций. Проводили десульфурацию и дефосфорацию расплава, продувку аргоном.Steel was smelted in an oxygen converter, deoxidized with ferromanganese, ferrosilicon, alloyed with ferrovanadium, metallic aluminum and silico-calcium were introduced. Desulfurization and dephosphorization of the melt and purging with argon were carried out.
Химический состав сталей с различным содержанием легирующих элементов и примесей приведен в таблице 2.The chemical composition of steels with different contents of alloying elements and impurities is shown in table 2.
Сталь подвергали непрерывной разливке в слябы и горячей прокатке на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 9,0 мм с температурой конца прокатки Ткп=880°C, после чего охлаждали водой до температуры Тсм=590°C и сматывали в рулоны.The steel was subjected to continuous casting into slabs and hot rolling on a continuous broadband mill 2000 into strips 9.0 mm thick with a temperature of the end of rolling T kn = 880 ° C, after which it was cooled with water to a temperature of T cm = 590 ° C and rolled up.
В таблице 3 приведены различные режимы производства горячекатаных полос, механические свойства и выход годного.Table 3 shows the various modes of production of hot rolled strips, mechanical properties and yield.
Как следует из таблиц 2 и 3, при реализации предложенного способа горячекатаные полосы (составы №2-4) имеют повышенную коррозионную стойкость, хладостойкость (ударную вязкость при отрицательных температурах). Благодаря этому достигается максимальный выход годного горячекатаного полосового проката.As follows from tables 2 and 3, when implementing the proposed method, hot-rolled strips (compositions No. 2-4) have increased corrosion resistance, cold resistance (impact strength at low temperatures). Due to this, the maximum yield of hot rolled strip is achieved.
В случаях запредельных значений заявленных параметров (составы №1 и 6), а также при использовании способа-прототипа (состав №7) коррозионная стойкость и хладостойкость в стали в горячекатаном состоянии ухудшаются.In cases of transcendental values of the declared parameters (compositions No. 1 and 6), as well as when using the prototype method (composition No. 7), the corrosion resistance and cold resistance in the hot rolled steel deteriorate.
Описанная технология производства обеспечивает получение мелкозернистой равномерной микроструктуры, имеющей балл зерна феррита не крупнее 9.The described production technology provides for obtaining a fine-grained uniform microstructure having a ferrite grain score of no larger than 9.
Использование предложенного способа производства полос из низколегированной свариваемой стали обеспечивает класс прочности металлопроката не ниже К52, уровень хладостойкости обеспечен до -50°C, испытания проводятся на образцах KCV, требования к коррозионной стойкости: CLR≤6%, CTR≤3%.Using the proposed method for the production of strips of low alloy welded steel provides a strength class of metal rolling of at least K52, the level of cold resistance is ensured up to -50 ° C, tests are carried out on KCV samples, requirements for corrosion resistance: CLR≤6%, CTR≤3%.
В качестве базового объекта при оценке технико-экономической эффективности предложенной стали выбрана сталь-прототип.The prototype steel was selected as the base object in assessing the technical and economic efficiency of the proposed steel.
Использование заявленного способа позволит увеличить срок эксплуатации трубопроводов до 30%, дает возможность использования металлопроката для изготовления металлоконструкций, работающих в агрессивных средах.Using the claimed method will increase the life of pipelines up to 30%, makes it possible to use metal for the manufacture of metal structures operating in aggressive environments.
Литературные источники, использованные при составлении описания изобретенияLiterature used in the preparation of the description of the invention
1. Патент РФ 2195505, МПК C21D 8/04, С22С 38/12, 27.12.2002 г.1. RF patent 2195505, IPC C21D 8/04, C22C 38/12, 12/27/2002
2. Патент РФ 2348703, МПК C21D 8/04, С22С 38/42, С22С 38/46, 10.03.2009 г.2. RF patent 2348703, IPC C21D 8/04, C22C 38/42, C22C 38/46, 03/10/2009.
Claims (3)
Cэ=C+Mn/6+(Cr+V+Nb+Ti)/5+(Ni+Cu)/15≤0,43%,
Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Si/30+Ni/60+V/10+Мо/15≤0,26%,
где Сэ - углеродный эквивалент, %;
Pcm - коэффициент трещиностойкости, %;
Ca/S≥1.2. The method according to p. 1, characterized in that the steel is melted, in which the contents of carbon, manganese, chromium, vanadium, titanium, copper, nickel, silicon, molybdenum, calcium and sulfur satisfy the following ratios:
Ce = C + Mn / 6 + (Cr + V + Nb + Ti) / 5 + (Ni + Cu) / 15≤0.43%,
Pcm = C + (Mn + Cu + Cr) / 20 + Si / 30 + Ni / 60 + V / 10 + Mo / 15≤0.26%,
where Ce is the carbon equivalent,%;
Pcm - crack resistance coefficient,%;
Ca / S≥1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146337/02A RU2578618C1 (en) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146337/02A RU2578618C1 (en) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578618C1 true RU2578618C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014146337/02A RU2578618C1 (en) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578618C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638479C1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-12-13 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | HOT-ROLLED SHEET OF LOW-ALLOY STEEL WITH THICKNESS FROM 15 TO 165 mm AND METHOD OF ITS PRODUCTION |
RU2676543C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-01-09 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Hot-rolled products from the structural steel manufacturing method |
RU2677445C1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-01-16 | Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Flat steel from construction cold-rolled steel manufacturing method (options) |
RU2720284C1 (en) * | 2019-08-16 | 2020-04-28 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Hot-rolled strip of high corrosion resistance from low-alloy steel and method of its production |
RU2731223C1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-08-31 | Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | High-strength welded cold-resistant steel and article made therefrom |
CN113637905A (en) * | 2021-07-28 | 2021-11-12 | 武汉钢铁有限公司 | Low-cost weathering steel for 310MPa cold-rolled automobile and preparation method thereof |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2201972C2 (en) * | 2001-04-23 | 2003-04-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method for making strips of low-alloy steel |
RU2241769C1 (en) * | 2003-08-04 | 2004-12-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method for production of candies from low-alloy steel |
RU2255123C1 (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method of production of skelps from low-alloyed steel |
EP1568792A1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-08-31 | JFE Steel Corporation | Hot-rolled steel sheet for high-strength electric-resistance welded pipe and method for manufacturing the same |
RU2292404C1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Strip making method for producing tubes |
RU2318881C2 (en) * | 2005-12-14 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Strips producing method for making casing tubes |
RU2348703C2 (en) * | 2007-04-02 | 2009-03-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Method of candies production |
EP2314729A1 (en) * | 1997-03-17 | 2011-04-27 | Nippon Steel Corporation | Dual-phase type high-strength steel sheets having high impact energy absorption properties and a method of producing the same |
-
2014
- 2014-11-18 RU RU2014146337/02A patent/RU2578618C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2314729A1 (en) * | 1997-03-17 | 2011-04-27 | Nippon Steel Corporation | Dual-phase type high-strength steel sheets having high impact energy absorption properties and a method of producing the same |
RU2201972C2 (en) * | 2001-04-23 | 2003-04-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method for making strips of low-alloy steel |
RU2241769C1 (en) * | 2003-08-04 | 2004-12-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method for production of candies from low-alloy steel |
RU2255123C1 (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method of production of skelps from low-alloyed steel |
EP1568792A1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-08-31 | JFE Steel Corporation | Hot-rolled steel sheet for high-strength electric-resistance welded pipe and method for manufacturing the same |
RU2292404C1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Strip making method for producing tubes |
RU2318881C2 (en) * | 2005-12-14 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Strips producing method for making casing tubes |
RU2348703C2 (en) * | 2007-04-02 | 2009-03-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Method of candies production |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638479C1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-12-13 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | HOT-ROLLED SHEET OF LOW-ALLOY STEEL WITH THICKNESS FROM 15 TO 165 mm AND METHOD OF ITS PRODUCTION |
RU2677445C1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-01-16 | Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Flat steel from construction cold-rolled steel manufacturing method (options) |
RU2676543C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-01-09 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Hot-rolled products from the structural steel manufacturing method |
RU2731223C1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-08-31 | Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | High-strength welded cold-resistant steel and article made therefrom |
RU2720284C1 (en) * | 2019-08-16 | 2020-04-28 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Hot-rolled strip of high corrosion resistance from low-alloy steel and method of its production |
CN113637905A (en) * | 2021-07-28 | 2021-11-12 | 武汉钢铁有限公司 | Low-cost weathering steel for 310MPa cold-rolled automobile and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190226068A1 (en) | Process for manufacturing hot-rolled plate, strip or coil made of duplex stainless steel | |
CN104769144B (en) | The ferrite series stainless steel plate of excellent heat resistance | |
KR101564152B1 (en) | High-purity ferritic stainless steel sheet having excellent oxidation resistance and high-temperature strength, and method for producing same | |
RU2578618C1 (en) | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel | |
WO2014119796A1 (en) | Ferritic stainless steel sheet with excellent workability and process for producing same | |
WO2013146815A1 (en) | Heat-resistant cold rolled ferritic stainless steel sheet, hot rolled ferritic stainless steel sheet for cold rolling raw material, and methods for producing same | |
CN114761594B (en) | Ferritic stainless steel sheet | |
JP6851269B2 (en) | Manufacturing method of ferritic stainless steel sheets, ferritic stainless steel members for steel pipes and exhaust system parts, and ferritic stainless steel sheets | |
KR20120099505A (en) | High-strength hot-dip galvanized steel sheet with excellent processability and impact resistance and process for producing same | |
RU2569619C1 (en) | Method of production of low alloyed cold-resistant welded rolled plates with increased corrosion resistant | |
JP6856129B2 (en) | Manufacturing method of high Mn steel | |
JP2014019928A (en) | High strength cold rolled steel sheet and method for producing high strength cold rolled steel sheet | |
EP2980251A1 (en) | Hot-rolled ferritic stainless-steel plate, process for producing same, and steel strip | |
US11111570B2 (en) | Ferritic stainless steel sheet, hot coil, and automobile exhaust flange member | |
CN107835865B (en) | Hot-rolled ferritic stainless steel sheet, hot-rolled annealed sheet, and methods for producing same | |
EP3587610B1 (en) | Hot-rolled and annealed ferritic stainless steel sheet, and method for manufacturing same | |
EP3722448B1 (en) | High-mn steel and method for manufacturing same | |
JP2016191150A (en) | Stainless steel sheet excellent in toughness and production method thereof | |
JP6093210B2 (en) | Heat-resistant ferritic stainless steel sheet with excellent low-temperature toughness and method for producing the same | |
CA3094517C (en) | A steel composition in accordance with api 5l psl-2 specification for x-65 grade having enhanced hydrogen induced cracking (hic) resistance, and method of manufacturing the steel thereof | |
KR20170101262A (en) | Ferritic stainless steel for exhaust system members excellent in corrosion resistance after heating | |
US9816163B2 (en) | Cost-effective ferritic stainless steel | |
JP2010229514A (en) | Cold rolled steel sheet and method for producing the same | |
TWI502077B (en) | High-strength and low-specific-gravity steel sheet excellent in spot weldability | |
EP3666917B1 (en) | Ferritic stainless-steel sheet and method for manufacturing same |