Повышение механических свойств рулонного проката из низколегированных трубных сталей путем управления процессами структурообразования при термомеханической обработке

• Автор: Филатов, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

1.1. Требования к сталям, используемым при производстве проката для труб большого диаметра
1.2. Современная металловедческая концепция производства низколегированных трубных сталей

1.3. Механизмы упрочнения, используемые в низколегированных трубных сталях

1.4. Металловедческие аспекты термомеханической прокатки трубных сталей

1.4.1. Рост зерна аустенита и растворение карбонитридов микролегирующих элементов при нагреве слябов перед прокаткой

1.4.2. Рекристаллизация аустенита при термомеханической прокатке

1.4.3. Выделение дисперсных частиц карбонитридов в аустените под действием деформации
1.4.4. Взаимодействие процессов рекристаллизации и выделения частиц карбонитридов в аустените при термомеханической прокатке с учетом типа прокатного оборудования

1.4.5. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении

1.4.6. Выделение частиц карбонитридов при превращении и в афазе

1.5. Особенности реализации термомеханической прокатки

трубных сталей на непрерывных широкополосных станах горячей прокагк
1.5.1. Применение технологии термомеханической прокатки полосы из трубных сталей к условиям НШС
1.5.2.Варианты композиции химического состава стали для рулонного проката высоких классов прочности
1.5.3. Стратегия проведения контролируемой прокатки полосы в зависимости от конфигурации непрерывных широкополосных станов
1.5.4. Влияние параметров смотки на образование расщеплений
1.5.5. Перспективы использования высокопрочных рулонных сталей
Выводы по главе I
Глава II. Материалы и методы исследования
2.1. Композиция химического состава исследуемых сталей, выплавка и термомеханическая обработка рулонного проката
2.2. Методика исследования
2.2.1. Исследование механических свойств
2.2.2. Исследование микроструктуры стали
2.2.3. Исследование фазовых превращений при распаде аустенита при непрерывном охлаждении
2.2.4. Оценка свариваемости стали по методике имитации воздействия термического цикла сварки на структуру и
свойства металла ОШЗ
2.2.5. Промышленный эксперимент для оценки влияния
параметров смотки на структурообразование, выделение частиц карбонитридов КВ,УС,Ы и свойства
низколегированных трубных сталей
2.2.6. Испытания на стойкость против водородного растрескивания в.р. и сероводородного растрескивания под напряжением е.р.н.
Глава III. Изучение влияния химического состава и
параметров ускоренного охлаждения, смотки и охлаждения рулонов на структурообразование низколегированных
трубных сталей
3.1. Определение основных технологических параметров, определяющих структурообразование и свойства рулонного проката из низколегированных трубных сталей
3.2. Построение диаграмм превращения
горячедеформированного аустенита при непрерывном
охлаждении ТКД
3.3. Изучение влияния температуры смотки полосы на доли микроструктурных составляющих в стали типа Х
3.4. Определение характера образования частиц С,М и ЫЬ,УС,И в рулонном прокате из сталей типа Х
3.4.1. Исследование зависимости выделения частиц карбонитридов ЫЬ и V от температуры смотки рулонов из стали типа Х
3.4.2. Изучение параметров выделения частиц ЫЬС,И при различных температурах смотки и для разных участков рулона из стали типа Х
3.5. Металловедческое обоснование рационального струкгурообразования и выделения дисперсных частиц карбонитридов 6 и V в рулонном прокате из сталей типа Х
3.6. Промышленный эксперимент для подтверждения разработанных подходов рационального структуро
образования и выделения дисперсных частиц карбонитридов 6 и V в рулонном прокате из сталей типа Х Выводы по главе III
Глава IV. Установление зависимостей между параметрами 4 деформации и последующей смотки в условиях стана на механические свойства низколегированных трубных сталей
4.1. Изучение влияния температур конца прокатки и смотки 4 на механические свойства полосы из микролегированных сталей типа Х
4.2. Исследование зависимости хладостойкости при ИПГ от 1 степени проработки аустенига при производстве полосы толщиной мм
4.3. Разработка рекомендаций по составу рулонной стали и 5 использованию механизмов упрочнения, необходимых для получения сочетания высокой прочности, хладостойкости и свариваемости в рулонном прокате категории прочности КХ
Выводы по главе IV
Глава V. Опробование и освоение на стане ЧерМК ОАО
Северсталь промышленного производства рулонного проката с гарантией уровня механических свойств для труб большого диаметра и труб ТВЧ
5.1. Разработка химического состава стали и технологии 0 производства рулонного проката для труб нефтепровода Восточная Сибирь Тихий океан ВС ГО класса прочности
5.2. Опробование производства рулонного проката для 2 газопроводных труб категории прочности Х с гарантией свойств при ИПГ
5.3. Рулонный прокат категории прочности Х, 7 поставляемый в листах, с гарантией свойств при ИПГ
5.4. Новые стали для свариваемых ТВЧ газонефтепроводных, 4 обсадных и насоснокомпрессорных труб повышенной прочности, хладостойкости и сопротивляемости сероводородному растрескиванию
Выводы по главе V
Общие выводы
Список использованной литературы


Установлены закономерности изменения типа, морфологии и долей структурных составляющих как матрицы, так и углеродсодержащей фазы в зависимости от температуры смотки в рулон полосы толщиной мм из микролегированной стали типа Х с экономными добавками Мо, 1, СгТчч, СиМ, ММо. Показано, что выгодным сочетанием прочностных и вязкопластических свойств обладает прокат с микроструктурой ферритобейнитного типа, в которой матрица состоит из смеси квазиполигонального иррегулярного феррита основная часть и полигонального и игольчатого феррита, а углеродсодержащая фаза из вырожденного перлита и бейнита. Установлены и металловедчески обоснованы режимы ускоренного охлаждения на отводящем рольганге и смотки полосы в рулон, обеспечивающие формирование оптимальной структуры и требуемых механических свойств трубной стали в том числе по длине полосы. Установлен характер выделения мелкодисперсных частиц карбонитридов МЬ,УС,М, обеспечивающих дисперсионное упрочнение полосы после смотки. Выявлено и обосновано с применением метода электронной микроскопии, что максимальное количество выделений С,Ю размером нм происходит при Тем С для сталей с добавками У и при Тем С для стали с добавкой только 6. Определены условия обеспечения выгодного сочетания прочностных и вязкопластических свойств полосы по всей длине полосы с учетом неравномерного охлаждения рулона, основывающиеся на оптимизации совместного вклада различных механизмов упрочнения стали от формирования мелкодисперсной ферритобейнитной структуры и от дисперсионного упрочнения, что достигается смоткой всех участков полосы при Тем несколько ниже 0 С, т. При этом показана возможность обеспечения комплекса свойств рулонного проката класса прочности КХ толщиной мм для наружных витков рулона в диапазоне значений Ткп С и Тсм С для стали Г2ХНФБ и Тсм С для стали Г2НДФБ. Установлена зависимость между хладостойкостью проката при ИПГ и параметрами состава стали и прокатки в чистовой группе клетей. Разработан параметр ДТ5УТкпАг3, позволяющий оценить степень сохранения проработанности структуры нерекристаллизующегося аустенита с высокой удельной эффективной поверхностью Бу3 перед превращением для стали данного состава. Показано и подтверждено в ходе промышленных экспериментах, что свойства рулонного проката толщиной мм при ИПГ ВИПГ обеспечиваются при выполнении соотношения ДТ5уТкпАг3 С, которое в условиях стана выполняется выбором оптимального состава стали. Установленные закономерности влияния параметров ускоренного охлаждения и смотки полосы на тип и параметры микроструктуры трубных сталей и соотношение структурных составляющих. Результаты исследования особенностей топкой микроструктуры стали и кинетики выделения дисперсных частиц карбонитридов , V, в зависимости от технологических параметров смотки полосы и последующего охлаждения разных участков рулона. Установленные зависимости влияния основных технологических параметров термомеханической прокатки и смотки полосы на характеристики микроструктуры и механические свойства проката. Разработанный способ обеспечения высокой хладостойкости при ИПГ для стали, подвергнутой горячей пластической деформации по схеме контролируемой прокатки, при малых значениях отношения толщины подката к конечной толщине полосы и фиксированных значениях Ткп. Установленные соотношения между химическим составом стали, параметрами деформации и охлаждения полосы и рулона, обеспечивающие формирование целевой микроструктуры и комплекса свойств рулонных сталей типа Х. Разработанные режимы термомеханической прокатки с ускоренным охлаждением и смотки рулонного проката, реализованные на стане ЧерМК ОАО Северсталь. Результаты промышленного опробования и испытаний рулонного проката категории прочности Х толщиной мм и спиральношовных труб без термической обработки. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, кандидату технических наук С. Ю. Настичу за помощь, оказанную при определении направлений исследований, обобщении полученных данных, ценные теоретические и методические советы. Диссертант благодарит научных сотрудников Центра сталей для труб и сварных конструкций ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардина Ю. Д. Морозова, Л. И. Эфрона, Н.