автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Повышение механических свойств рулонного проката из низколегированных трубных сталей путем управления процессами структурообразования при термомеханической обработке

На правах рукописи

ФИЛАТОВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Повышение механических свойств рулонного проката

из низколегированных трубных сталей путем управления процессами структурообразования при термомеханической обработке

Специальность 05.16.01 — «Металловедение и термическая

обработка металлов»

АВТОРЕФЕРАТ 003488545

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

003488545

Работа выполнена в ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина»

Научный руководитель — доктор технических наук

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор ОДЕССКИЙ ПАВЕЛ ДМИТРИЕВИЧ

Ведущее предприятие — ОАО «Выксунский металлургический

Защита состоится 23 декабря 2009 г. в 13 ч на заседании диссертационного совета Д 217.035.01 при ФГУП «ЦНИИчерметим, И.П. Бардина» по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 9/23.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 9/23.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке и на сайте ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»: www.cherniet.net.

Автореферат разослан 22 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 217.035.01, доктор технических наук

НАСТИЧ СЕРГЕЙ ЮРЬЕВИЧ

— кандидат технических наук ЛИВАНОВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА

завод»

Н.М. Александрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Термомеханическая прокатка является прогрессивным способом производства проката из трубных сталей, позволяющим обеспечивать повышенный комплекс прочностных свойств в сочетании с необходимым уровнем хладостойкости на сталях с экономным уровнем легирования, что обеспечивает хорошую свариваемость. В практике строительства магистральных газо- и нефтепроводов категории прочности Х65-Х80 при толщине стенки трубы до 16 мм наряду с прямо-шовными используются также спиральношовные трубы, отличающиеся меньшей себестоимостью в производстве в связи в использованием высокопроизводительных процессов при изготовлении рулонного проката на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки (НШС) и при формовке труб. Использование проката с гарантией уровня прочностных свойств и характеристик при испытании падающим грузом (ИПГ) по всей длине полосы повышает конкурентоспособность таких труб благодаря отсутствию операции термической обработки.

Отечественный опыт производства рулонного проката класса прочности К56-К60 (Х70) с гарантией уровня свойств ограничен толщиной 12 мм, а спиральношовные трубы с толщиной стенки 12-16 мм из рулонного проката производят методом объемной термической обработки. ЧерМК ОАО «Северсталь» имеет высокопроизводительный НШС 2000, на котором принципиально возможно осуществление контролируемой прокатки.

Актуальность выполненной работы обусловлена ее направленностью на разработку технологии термомеханической обработки рулонного проката, позволяющей обеспечить в полосе толщиной 14-16 мм комплекс свойств, соответствующий классу прочности К60 (Х70) в сочетании с улучшенными показателями хладостойкости (в том числе при ИПГ) и свариваемости, которые необходимы для реализации проектов современных магистральных трубопроводов большого диаметра.

Целью диссертационной работы является установление влияния основных параметров технологии производства рулонного проката из микролегированных трубных сталей типа Х70 в условиях НШС на струк-турообразование сталей, в том числе выделение дисперсных частиц кар-бонитридов, при смотке и охлаждении рулонов, определение на этой базе условий достижения требуемого уровня свойств и их равномерности по длине полосы, технологической схемы производства хладостойкого проката толщиной 14-16 мм, а также опробование и освоение технологии применительно к оборудованию стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь».

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- изучить путем лабораторного эксперимента на дилатометре особенности кинетики превращения горячедеформированного аустенита сталей типа Х70 с различными добавками (Мо, №, Си, Сг) и повышенным содержанием ЫЬ (до 0,08%) и выявить условия формирования различного типа микроструктур в стали;

- исследовать влияние основного параметра охлаждения и смотки полосы - температуры смотки (Тем), на формирование микроструктуры стали и соотношение долей структурных составляющих после контролируемой прокатки;

- выявить особенности выделения дисперсных частиц карбонитри-дов (ЫЪ, У)(С, Ы) при различных Тем, в том числе для разных участков рулона;

- установить зависимость характеристик микроструктуры и механических свойств рулонного проката от параметров прокатки и смотки полосы; определить возможности обеспечения высокой хладостойкости при ИПГ стали при малых значениях кратности подката с учетом особенностей оборудования НШС;

- оценить влияние композиции стали типа Х70 (0,06%С-1,5%Мп-ЫЬ-У-(Мо; №; Сг+№; №+Си)) и режима смотки на микроструктуру и тонкую структуру стали;

- используя результаты выполненных исследований разработать состав стали и технологические режимы изготовления рулонного проката толщиной 14-16 мм класса прочности К60 (Х70) с гарантией уровня механических свойств и хладостойкости при ИПГ и осуществить опробование промышленного производства на стане 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь».

Научная новизна

1. Установлены закономерности изменения типа, морфологии и доли структурных составляющих в низколегированной трубной стали с добавками (Мо, №, Сг+№, Си+№, №+Мо) при понижении температуры смотки в интервале от ~ 600 до 500 °С, заключающиеся в переходе от традиционной ферритно-перлитной микроструктуры к ферритно-бейнитной микроструктуре, основными составляющими которой являются квазиполигональный феррит и игольчатый феррит, позволяющие обеспечить требуемое сочетание прочностных и вязко-пластических свойств проката.

2. Выявлено, что максимальное количество частиц ЫЬ(С,Ы) размером 3-8 нм, обеспечивающих дисперсионное упрочнение проката, наблюда-

ется для стали, микролегированной Nb+V, при Тем ~ 550-570 °С и для стали с добавкой только Nb при Тем ~ 580-610 "С.

3. Сформулировано условие равномерности механических свойств проката по длине полосы (с учетом неравномерного охлаждения рулона), состоящее в необходимости формирования для всех участков рулона: (1) мелкозернистой ферритно-бейнитной структуры и (2) выделений карбо-нитридных фаз размером до 10 нм без последующего огрубления частиц при охлаждении рулона; практически это реализуется путем смотки всех участков полосы при Тем несколько ниже 580 °С.

4. Установлено влияние химического состава стали и параметров чистовой стадии контролируемой прокатки на хладостойкость рулонного проката при ИПГ, описываемое представленным параметром ЛТл=Ткп-Аг3расч, который позволяет оценить степень сохранения проработанной структуры нерекристаллизующегося аустенита перед фазовым превращением. Хладостойкость рулонного проката толщиной 14-16 мм обеспечивается при выполнении соотношения ДТл=Ткп-Аг3расч < 50 "С, что при ограничениях по толщине подката и температуре конца прокатки выполняется путем оптимизации химического состава стали.

Практическая ценность и реализация работы в промышленности

1. На основании установленных закономерностей структурообразо-вания и обеспечения свойств трубных сталей разработана промышленная технология контролируемой прокатки, ускоренного охлаждения и смотки по регламентированным режимам рулонного проката толщиной 14-16 мм для электросварных спиральношовных труб класса прочности К60(Х70), исключающая необходимость последующей термической обработки труб.

2. Разработан химический состав и научно-техническая документация на производство проката рулонных сталей класса прочности К60(Х70); разработанные марки стали и технологии с положительным результатом прошли промышленное опробование и внедрены на стане 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь».

3. Изготовлены промышленные партии рулонного проката класса прочности К56 и К60 толщиной 14-16 мм из стали марок 05Г2НФБ и 05Г2ХНФБ для нефтепроводных спиральношовных труб диаметром 1020-1220 мм для проекта ВСТО; проката толщиной 15,9 мм класса прочности К60 (Х70) из стали марки 07Г2МНФБ для газопроводных труб диаметром 1067 мм с требованиями по свойствам при ИПГ. По разработанной технологии изготовлено и передано в ОАО «Волжский трубный завод» 620 т проката для изготовления спиральношовных труб.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Установленные закономерности влияния параметров ускоренного охлаждения и смотки полосы на тип и параметры микроструктуры трубных сталей и соотношение структурных составляющих.

2. Результаты исследования особенностей тонкой микроструктуры стали и кинетики выделения дисперсных частиц карбонитридов (ЫЬ, V) (С, Ы) в зависимости от технологических параметров смотки полосы.

3. Установленные зависимости влияния основных параметров контролируемой прокатки и смотки полосы на структурообразование и механические свойства проката.

4. Разработанный способ обеспечения хладостойкости при ИПГ применительно к контролируемой прокатке полосы в условиях стана 2000.

5. Установленные соотношения между химическим составом стали, параметрами деформации и охлаждения полосы и рулона, обеспечивающие формирование целевой микроструктуры и комплекса свойств рулонных сталей типа Х70.

6. Разработанные режимы термомеханической прокатки с ускоренным охлаждением и смотки рулонного проката, внедренные на стане 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь».

7. Результаты промышленного опробования и испытаний рулонного проката класса прочности К60(Х70) толщиной 14-16 мм и спирально-шовных труб без термической обработки.

Апробация работы: Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на VI Конгрессе прокатчиков (Липецк, 2005 г.), Международном семинаре «Современные тенденции разработки и производства сталей и труб для магистральных газо-нефтепроводов» (Москва, 2008 г.).

Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в т.ч. 6 работ в журналах, входящих в список изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 147 наименований. Работа изложена на 167 страниц машинописного текста, содержит 43 рисунка и 16 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность работы, обоснована цель, основные задачи, сформулированы научная новизна работы и ее практическая ценность.

В первой главе на основании опубликованных данных рассмотрены требования к современным рулонным сталям, металловедческие представления о механизмах упрочнения низкоуглеродистых микролегированных сталей и возможностях управления процессом структу-рообразования в рулонном прокате для улучшения комплекса его механических и технологических свойств. Показано, что важнейшим этапом формирования свойств рулонного проката являются операции ускоренного охлаждения (УО) на отводящем рольганге, смотки и охлаждения рулонов, в ходе которых происходит окончательное формирование микроструктуры стали, перед этим подвергнутой горячей пластической деформации. Отмечено отсутствие в отечественной литературе металловедческого обоснования и фактических данных о взаимосвязи технологических параметров контролируемой прокатки (КП) и смотки на процессы структурообразования, механические свойства и сопротивление разрушению рулонного проката класса прочности К60(Х70) толщиной более 12 мм. Особенности формирования спиральношовной трубы (формовка под углом и отсутствие экспандирования) вызывают повышенный уровень требований к прокату. На основании анализа обоснован выбор направления и задач исследования.

Во второй главе обосновываются и описываются выбранные материалы и методы исследования. Материалом исследования были выбраны низколегированные трубные стали с пониженным содержанием углерода (0,04-0,08)% и повышенным содержанием ниобия (0,068-0,079)% нескольких систем легирования (табл.1): 1 - сталь с добавкой » 0,20% Мо без ванадия; 2-е добавками « 0,20% N1 и ванадием, 3-е добавками ~ 0,20%Сг+0,20%№ и ванадием, 4-е добавками » 0,20%№+0,20%Си и ванадием, 5-е добавками ~ 0,20%Мо+0,20%№ и ванадием при меньшем содержании Мп.

Сталь выплавляли в 350-тонных конвертерах ЧерМК ОАО «Северсталь», подвергали внепечной обработке в ковше и разливали на установках непрерывной разливки. Слябы прокатывали на НШС 2000 горячей прокатки с ускоренным охлаждением полос в установке ламинарного типа, полосы сматывали в рулоны. Рулоны подвергали охлаждению на стендах ускоренного охлаждения.

Таблица 1. Химический состав опытных сталей, (% по массе)

"в ê S Сталь С Мп S Р Сг Ni Cu V Mo Ti Nb

1 06Г2МБ 0,06 1,60 0,002 0,009 0,06 0,06 0,05 0,004 0,22 0,019 0,07

2 05Г2НФБ 0,040,06 1,611,62 0,005 0,0070,010 0,020,05 0,190,21 0,030,05 0,0530,055 0,0020,003 0,0120,018 0,0690,073

3 05Г2ХНФБ 0,06 1,581,61 0,0030,006 0,0100,011 0,180,21 0,200,21 0,020,05 0,0550,057 0,002 0,0030,004 0,0690,074

4 07Г2НДФБ 0,070,08 1,621,67 0,0020,003 0,0060,007 0,030,04 0,160,20 0,120,19 0,0530,061 0,0030,004 0,0180,022 0,0680,079

5 07Г2МНФБ 0,060,07 1,471,50 0,0010,002 0,0060,008 0,020,03 0,210,22 0,030,05 0,0460,047 0,170,20 0,013 0,0740,075

Примечание: содержание кремния во всех плавках находилось в пределах 0,19-0,45%;

алюминия - 0,04-0,06 %; азота - 0,005-0,009%.

Механические свойства проката определяли по стандартным методикам: на статическое растяжение на плоских пятикратных образцах тип II по ГОСТ 1497 и на образцах ASTM А370 с расчетной длиной 2" (50,8 мм) на машинах типа Р-50, Zwik 1200, Zwik 600; на ударную вязкость по ГОСТ 9454 на образцах типа 1 и 11 при температурах от +20 до -80 °С; падающим грузом (ИПГ) образцов по ГОСТ 30456-97 с определением доли вязкой составляющей в изломе в интервале температур от +20 °С до -60 °С; на твердость по Виккерсу - по ГОСТ 2999.

Кинетику полиморфного превращения при охлаждении горячеде-формированного аустенита исследовали с помощью дилатометра BAHR-805, оснащенного приставкой для деформации образцов сжатием в защитной среде.

Свариваемость металла исследовали методом имитации воздействия термических циклов сварки на структуру и ударную вязкость металла околошовной зоны (ОШЗ) сварного соединения с помощью установки индукционного нагрева и высокоскоростного дилатометра ИМЕТ-ДБ.

Стойкость против водородного растрескивания (HIC) оценивали по методике стандарта NACE ТМ 02-84; стойкость против сероводородного растрескивания под напряжением (SSCC) - по методике стандарта NACE ТМ 01-77 (96).

Изучение микроструктуры проводили методами световой микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ); сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), в том числе с использованием приставки для рентгеновского микроанализа (РМА); рентгеновской дифрак-тометрии (РД).

Оценку влияния параметров смотки на структурообразование, выделение частиц карбонитридов (Nb,V)(C,N) и свойства низколегированных

Время

Рис. 1. Схема промышленного эксперимента для определения влияния Тем на структурообразование и выделение частиц карбонитридов в рулонной

стали Х70

сталей производили с помощью промышленного эксперимента на стали составов 06Г2МБ, 07Г2НДФБ с варьированием температуры смотки 500 °С, 550 °С, 600 °С после КП (рис. 1).

В третьей главе выявлены основные технологические параметры, определяющие формирование окончательной микроструктуры рулонного проката, эффективность дисперсионного упрочнения и, как следствие, равномерность свойств по длине полосы. Главными из этих факторов являются: создание повышенной плотности мест зарождения а-фазы в нерекристаллизующемся аустените, определяемой Ткп и суммарным обжатием в чистовой группе клетей; параметры ускоренного охлаждения и смотки полосы в рулон, зависящие от температуры смотки - Тем и распределения Тем по длине полосы; а также условия охлаждения рулона (на спокойном воздухе или на стендах ускоренного охлаждения рулонов).

Определено, что сочетание прочности (ат >500 Н/мм2; ав >590 Н/мм2 стт/ав < 0,90; 65>22% в продольном и поперечном направлениях), ударной вязкости (KCV"20 >98 Дж/см2) и хладостойкости при ИПГ (В(ИПГ"2°) > 90%) рулонного проката толщиной 14-16 мм, необходимые для производства спиральношовных труб хладостойкого исполнения, может обеспечиваться при переходе от стали с ферритно-перлитной микрострук-

турой к стали с мелкозернистой ферритно-бейнитной микроструктурой. Такая микроструктура выбрана наиболее перспективной при разработке состава стали и технологии производства рулонного проката класса прочности К60(Х70).

Методом имитации температурно-деформационных режимов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением (КП+УО) с использованием дилатометра BAHR-805 изучена кинетика превращения го-рячедеформированного аустенита в низкоуглеродистых сталях типа Х70 с добавками элементов, повышающих устойчивость аустенита при охлаждении, и содержании Nb 0,07-0,08%. Анализ термокинетических диаграмм (ТКД) позволил установить, что формирование бейнитной составляющей микроструктуры совместно с подавлением перлитного превращения в области малых скоростей охлаждения (до ~ 5 °С/с) в стали Х70 состава 0,06%C-l,5%Mn-Nb-(V) в наибольшей степени происходит при введении в сталь 0,20%Мо, далее, по убыванию - 0,20%Cu+0,20%Ni; 0,20%Ni; 0,20%Cr+0,20%Ni (рис. 2). Таким образом, поскольку для условий охлаждения полосы толщиной 14-16 мм характерны относительно малые скорости охлаждения (W800/700 « 5-10 °С/с), то необходимым условием формирования ферритно-бейнитной микроструктуры стали является введение в ее состав указанных добавок, в особенности Mo+Ni, Mo. При использовании добавок Cr+Ni, Ni+Cu возможно формирование ферритно-бейнитной микроструктуры с некоторой долей перлитной составляющей.

Многообразие структур бейнитного превращения требует исследования их взаимосвязи с параметрами охлаждения и смотки, поскольку конечная микроструктура проката формируется при смотке полосы в рулон. Методом промышленного эксперимента на стане 2000 на материале сталей 07Г2НДФБ (1-й эксперимент) и 06Г2МБ (2-й эксперимент) произвели исследование влияния Тем на тип и долю формирующихся составляющих микроструктуры, а также на выделение дисперсных частиц карбонитри-дов Nb и V, необходимых для дисперсионного упрочнения проката.

При проведении 1-й части эксперимента варьировали Тем рулонов из стали 07Г2НДФБ на уровнях «600 °С, «550 °С, =500 °С (рис. 1) при практически фиксированных значениях остальных основных технологических параметров (Ткп=800-815 °С, Т5=1050-1085 °С, Т6=940-985 °С). Исследовали металл от 2-го наружного витка опытных рулонов. При анализе микроструктур проката (с использованием точечного метода Глаголева) выявили, что по мере понижения температуры Тем происходит изменение типа основных микроструктурных составляющих с переходом от традиционной ферритно-перлитной микроструктуры к продуктам неполигональной морфологии (рис. 3).

Время, с

\\

X'

V \

v-N \

х

v

\\

Л \ \

¡IV

TÍT

II

• s а i

Время, с

Рис. 2. Термокинетические диаграммы распада горячедеформированного аустенита при непрерывном охлаждении опытных сталей типа Х70: а - 05Г2ХНФБ; 6-07Г2НДФБ

Доля полигонального феррита (ПФ) традиционной морфологии, максимальная при Тем = 610 °С, при понижении Тем уменьшается, а доля квазиполигонального феррита (Кв-ПФ, феррит с иррегулярными границами зерен и повышенной относительно ПФ плотностью дислокаций) возрастает до максимума около Тсм= 555 °С. Ниже Тем = 555 °С значительно увеличивается доля игольчатого феррита (ИФ). При Тем = 505 °С ИФ становится основной структурной составляющей микроструктуры,

при этом также практически полностью исчезает углерод-содержащая фаза. При Тем = = 610 °С и Тем = 555 °С углерод-содержащая фаза представлена смесью перлита (П), вырожденного перлита (ВП, дисперсная смесь низкотемпературного перлита и феррита) и участков верхнего бейнита (ВБ).

Результаты подтверждены данными исследования с применением СЭМ и ПЭМ (рис. 4). Наличия остаточного аустенита и М/А фазы в стали в исследованном диапазоне Тсм=500 °С - 600 °С не выявлено.

Известно, что для эффективного использования микролегирования Nb и V для дисперсионного упрочнения проката, в соответствии с моделью Орована дополненной Эшби и Гладманом, необходимо создать условия для формирования карбонитридов этих элементов размером менее 10 нм. Особенности кинетики выделения и роста частиц (Nb,V)(C,N) в зависимости от температуры смотки с уровнями изменения Тем =600 °С, «550 °С, «500 °С исследовали на стали 07Г2НДФБ (см рис. 1).

С целью изучения особенностей выделения частиц Nb(C,N) и NbC в зависимости от температуры смотки и для различных участков рулона при замедленном охлаждении рулонов выполнили 2-й промышленный эксперимент на стали 06Г2МБ (с 0,22% Мо и 0,07% Nb, но без добавок V). Опытный рулон был произведен с понижением величин Ткп и Тем от «головного» участка полосы (внутренних витков) к «хвостовому» участ-

Ч

♦ П.Ф. ^ Квази-П.Ф.

— -И.Ф.

- -о- "(П.+ В.Б.)

\

X * -

/

-©

475 500 525 550 575 600 625 Температура смотки, °С

Рис. 3. Зависимость доли структурных составляющих в микроструктуре стали 07Г2НДФБ от Тем

Рис. 4. Тонкая микроструктура (ПЭМ) стали 07Г2НДФБ при Тем: я - 600 "С (Ф-П); б- 550 -С (ИФ, ПФ, П); в - 500 "С (ИФ, ВБ)

ку (наружные витки рулона): Ткп от 840-860 °С до 820-840 °С и Тем от 625-645 °С до 570-580 °С, соответственно.

Методом ПЭМ в стали выявлены частицы двух типоразмеров: размером 0,1-0,5 мкм (100-500 нм) и до = 0,05 мкм - 50 нм, а также частицы нанометрических размеров - от 3-4 до 20 нм.

Частицы размером 0,1-0,5 мкм (100-500 нм) выявлены при всех значениях Тем в стали 07Г2НДФБ. Они имеют округлую или слабо ограненную форму, распределены равномерно по всем структурным составляющим, а частицы размером ~ 0,05 мкм ~ 50 нм - преимущественно в крупнозернистом феррите, что позволяет сделать вывод об их зарождении в аустените, вероятно, при подстуживании подката перед началом чистовой стадии КП. Выделение частиц перед чистовой стадией обеспечивало, наряду с ЫЪ, находящимся в твердом растворе, торможение рекристаллизации аустенита при повышенных температурах, характерных для прокатки на НШС.

Выявлено, что максимальное количество дисперсных частиц карбо-нитридов № и V, обеспечивающих дисперсионное упрочнение, формируются при Тем ~ 550-570 °С для сталей с добавками ЫЬ+У (07Г2НДФБ) и при Тем * 580-610 °С для стали с добавкой только ЫЪ (06Г2МБ). Карбонитриды состава (ЫЪ,У)(С,Ы), ЫЪ(С,Ы) и №>С имеют размер -3-4 нм и расположены в местах с большой плотностью дислокаций в виде цепочек; по границам зерен выделяются более крупные частицы карбонитридов размером -6-8 нм (рис. 5).

По данным РД, параметр ГЦК решетки частиц размером до - 20 нм в стали 07Г2НДФБ соответствует примерно равному содержанию V и №. Повышение Тем приводит к огрублению частиц до 20 нм, обусловленному достаточно высокой диффузионной подвижностью атомов при 600° С,

Рис. 5. Дисперсные выделения карбонитридов (ЫЬ,У)(С,Ы). ПЭМ (темнополь-ные изображения в рефлексе карбонитридов): а - Тсм=600"С, б - Тсм=550°С

что уменьшает эффект дисперсионного упрочнения. Снижение Тем до = 500 °С приводит к отсутствию выявляемых частиц из-за торможения диффузионных процессов (порог обнаружения составлял 1 нм). При низких значениях Тем 500 °С) прочностные свойства проката реализуются в основном за счет формирования продуктов игольчатой морфологии (ИФ). В стали, содержащей только ниобий (06Г2МБ), объемная доля на-норазмерных частиц типа NbC увеличивается с повышением температуры смотки с 570 до 625 °С.

Выявлены условия образования выделений цементита на границах ферритных зерен, ухудшающих хладостойкость проката: при Тем выше 600-620 °С частицы цементита образуют протяженные прослойки, а при Тем » 550 °С и ниже они имеют дисперсный и прерывистый характер, что способствует обеспечению хладостойкости.

Таким образом, обеспечение высокого и равномерного по длине полосы уровня свойств рулонного проката может быть достигнуто на основе сбалансированного влияния для всех участков полосы процессов формирования структурных составляющих ферритно-бейнитной микроструктуры стали и выделения частиц (Nb,V)(C,N) размером 3-8 нм без их последующего огрубления в рулоне после смотки. Осуществление смотки стали с Nb+V в интервале 550 °С <Тсм<570-600 °С и последующее ускоренное охлаждение рулонов обеспечивают формирование микроструктуры, состоящей из смеси квазиполигонального феррита (основная часть), полигонального и игольчатого феррита, и при этом также происходит образование частиц (Nb,V)(C,N) размером 3-8 нм, эффективных для дисперсионного упрочнения.

В четвертой главе изложены установленные в ходе промышленных экспериментов с использованием стали типа Х70 взаимосвязи между параметрами деформации и последующей смотки в условиях прокатки на стане 2000 и, с другой стороны, механическими свойствами низколегированных сталей.

На материале рулонного проката толщиной 14-16 мм опытных партий из стали 05Г2ХНФБ и 07Г2НДФБ выполнен анализ влияния Ткп (при изменении Тем в диапазоне 540-555 °С) и Тем (при изменении Ткп в пределах 790-820 °С). Анализ показал, что комплекс свойств рулонного проката класса прочности К60(Х70) для наружных витков рулона может быть обеспечен в диапазоне значений Ткп=790-820 °С, а Тсм=560-540 °С для стали 05Г2ХНФБ (рис. 6) и Тсм=500-600 °С для стали 07Г2НДФБ (рис. 7) благодаря совместному влиянию различных механизмов упрочнения стали. Снижение Ткп в нижней части у-области обеспечивает повышение прочностных свойств полосы благодаря улучшению «проработки» струк-

туры нерекристаллизующегося аустенита перед у—»ос превращением и формированию мелкого зерна феррита. Понижение Тем ниже 600 °С (при Ткп = 790-820 °С) также приводит к повышению прочностных свойств рулонного проката, что объясняется увеличением доли продуктов неполигональной морфологии в структуре стали. Наибольший эффект дисперсионного упрочнения полосы выделениями частиц (Nb,V) (С,Ы) наблюдается при Тем немного ниже 580 "С, что, однако, может вызывать уменьшение ударной вязкости (рис. 7, б).

Для обеспечения равномерности свойств по длине полосы, исходя из вероятных процессов огрубления выделений №> и V в серединных участках рулона, предложено после прокатки по контролируемым режимам осуществлять смотку полосы при Тем несколько ниже 580 °С для всех участков по длине полосы, а затем осуществлять ускоренное охлаждение рулонов. Такая технология позволяет обеспечивать условия охлажде-

785 790 795 800 805 810 815 820

Температура конца прокатки (Ткп), "С (Тсм=540-555 °С, 2-й наружный виток рулона)

Температура смотки (Тем), *С (Ткп = 790-820"С, 2-й наружный виток рулона)

Рис. 6. Зависимости прочностных характеристик рулонного проката толщиной 16 мм из стали 05Г2ХНФБ от значений Ткп и Тем (отбор проб ог середины 2-го витка рулона)

800 -

"V 700 -

t

ьоо -

е>

6 500 ■

400 -

450 500 550 600 650 Температура смотки (Тем), °С

♦ от ■ ов

450 500 550 600 650 Температура смотки (Тем), °С

Рис. 7. Зависимость уровня механических свойств проката из стали 07Г2НДФБ от параметров смотки: а - прочностные характеристики; 6 - ударная вязкость

ния, при которых формируется дисперсная ферритно-бейнитная микроструктура и не происходит существенного огрубления частиц карбони-тридов для всех участков рулона, что обеспечивает выгодное сочетание прочностных и вязко-пластических свойств.

С целью определения влияния параметров состава стали и технологии деформирования аустенита на хладостойкость проката при ИПГ произведено обобщение данных промышленных экспериментов по прокатке полосы толщиной 16 мм из сталей 05Г2НФБ, 05Г2ХНФБ и 07Г2НДФБ на стане 2000. Показано, что количество вязкой составляющей в изломе образца ИПГ не менее 90 % (В(ИПГ)~20 > 90 %) при температуре испытания -20 °С достигается при отношении толщины подката к конечной толщине полосы (кратность подката) не менее 3,1-3,2 (рис. 8).

Свойства металла при ИПГ являются в значительной мере структурно-чувствительной характеристикой, и их обеспечение основывается на положении о необходимости сохранения проработанной структуры аустенита, характеризующейся величиной удельной эффективной поверхности (5®фф) аустенита перед превращением. Для оценки степени сохранения проработанности структуры нерекристаллизующегося аустенита перед превращением представлен параметр ЛТл=Ткп - Аг3расч, связывающий фактическое значение Ткп и расчетное значение Аг3 . Значение Аг3расч определяли по известной формуле (С. ОисЫ, 1982) для стали контролируемой прокатки с № и накопленной деформацией более 30% при температуре ниже 900 °С: Аг3(°С)=910-ЗЮС-80Мп-20Си-15Сг-

♦ г

г

♦

55№-80Мо+0,35(£-8), где С, Мп, Си, Сг, N1, Мо - массовые доли элементов, %; £ - толщина листа, мм.

*

Исследовали возможность повышения свойств рулонного проката толщиной 14-16 мм при ИПГ путем оптимизации взаимного расположения расчетной критической точки (Аг3расч) и фактически реализуемых значений Ткп. Хладостойкость при ИПГ оценивали по порогу хладноломкости при ИПГ (Т90 ВС. ипг)' определяемому в ходе сериальных испытаний проката в интервале темпера-

♦

20-

0-1-.-1-

2,75 3,00 3,25 3,50 Отношение толщины подката к конечной

♦ ♦ ♦

толщине полосы (кратность подката)

Рис. 8. Зависимость количества вязкой составляющей в изломе образцов (В(ИПГ"20)) от отношения подката к конечной толщине полосы

90 В.С. ИПГ'

-ю

ё Ь -20

5 !=

-30

о -40

3

2

с -50

о С

-60

сталь

06Г1МНДФБ

# ♦

стали 05Г2НФБ 05Г2ХНФБ 07Г2НДФБ

Л имела доста-большое значение:

40

45

50

55

60

65

ЛТЯу =Ткп-Агз, °С

Рис. 9. Зависимость пороговой температуры при которой обеспечивается 90% В(ИПГ) от величины ДТ =Ткп-Аг

Зрасч

тур от +20 °С до -60 "С. На рис. 9 показана зависимость пороговой температуры, при которой обеспечивается 90% вязкой составляющей в изломе образца ИПГ при температуре -20 °С (В(ИПГ-)) (Т90ВСИПГ) от параметра АТл=Ткп-Аг3расч. Для ранее опробованных вариантов стали Х70 (05Г2ХНФБ, 07Г2НДФБ) величина ДТ точно

=50-70 °С. Температура Т90 всипг была около -20...-30 °С, что не в полностью обеспечивало запас по свойствам ИПГ при изготовлении спиральношовных труб в случае испытаний при температуре -20 °С.

Для обеспечения свойств при ИПГ для рулонного проката толщиной 14-16 мм произвели оптимизацию состава рулонной стали типа Х70, предназначенной для производства проката толщиной 14-16 мм в соответствии с фактическим условиям завершения деформации в группе чистовых клетей. Разработанный состав стали 06Г1МНДФБ характеризуется минимизированным значением параметра ЛТл для условий завершения прокатки на стане 2000. В ходе реализации новой концепции рулонной стали для проката толщиной 14-16 мм была обеспечена температура Т90ВСИПГ около -40°С (рис. 9), причем для всех участков по длине полосы. Показано, что в условиях стана 2000, когда увеличение кратности подката и существенное снижение Ткп не представляются возможными, свойства рулонного проката толщиной 14-16 мм при ИПГ (В(ИПГ~20)>90%) обеспечиваются при выполнении соотношения ДТл=Ткп-Аг3расч < 50 °С, которое достигается выбором оптимального состава стали.

Разработаны рекомендации по составу стали и технологии производства рулонного проката с гарантией уровня механических свойств и хладо-стойкостью при ИПГ, основывающиеся на использовании стали Х70 с пониженным содержанием углерода (0,05-0,07%), экономными добавками Сг, Си, Мо и оптимизацией состава по параметру ЛТ^; применении контролируемой прокатки полосы с окончанием в нижней части у-области; смотке полосы при температуре ниже 580 °С и ускоренном охлаждении рулонов.

Пятая глава посвящена представлению результатов промышленного опробования в ЧерМК ОАО «Северсталь» производства рулонного проката с применением разработанных технологических решений.

На основе предложенных выше рекомендаций разработана технология производства рулонного проката класса прочности К60(Х70) толщиной 14-16 мм с гарантией уровня механических свойств, в том числе хладостойкости при ИПГ, применительно к условиям стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь». Состав стали и технология производства на стане 2000 оптимизированы в соответствии с требованиями к хладостойкости проката. Стали отличались пониженным содержанием углерода (0,040,07%) и комплексным микролегированием ЫЪ+И+У с повышенным содержанием ЫЬ. Все стали имели мелкозернистую ферритно-бейнитную микроструктуру с размером элемента ферритной матрицы, соответствующим 11-13 номеру по ГОСТ 5639.

Для проката для нефтепроводных труб диаметром 1020-1220 и толщиной стенки 14-16 мм класса прочности К60 (без требований при ИПГ) выбрана композиция стали 05Г2НФБ и 05Г2ХНФБ без добавок молибдена, для класса прочности К56 и К60 (14 мм) - с добавкой №, а для проката класса прочности К60 толщиной 16 мм - с добавкой Сг+№. Сталь имела невысокий уровень легирования: Сэ=0,36-0,37% для 05Г2НФБ и Сэ ~ до 0,40% для 05Г2ХНФБ. Прокатка на стане произведена с малой толщиной подката, что позволило не перегружать клети чистовой группы. Сталь для газопроводных спиральношовных труб с толщиной стенки 15,9 мм и требованиями при ИПГ (07Г2МНФБ) содержит добавку Мо+№, и имеет относительно более высокий уровень легирования (Сэ=0,39-0,42%). Технология прокатки полос из стали 07Г2МНФБ предусматривает оптимизацию толщины (кратности) подката для обеспечения свойств при ИПГ.

В результате опытно-промышленного опробования производства разработанных сталей подтверждено, что применение разработанной технологии КП+УО, отличающейся контролем за формированием ферритно-бейнитной микроструктуры и мелкодисперсных выделений (ЫЬ,У)(С,Ы) при смотке и охлаждении рулонов, в условиях стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь» позволяет получить в прокате из стали Х70 (07Г2МНФБ) высокий комплекс механических свойств: от > 535 Н/мм2, сгв > 640 Н/мм2, 65 > 23% (на продольных и поперечных образцах), КСУ~20 > 160 Дж/см2, В(ИПГ~20)=90-Ю0%, в сочетании с обеспечением равномерности уровня прочностных свойств в пределах 7% для поперечных образцов. Результаты подтверждены Актом промышленного опробования, выданным ЧерМК ОАО «Северсталь».

Для производства листового проката, получаемого порезкой рулонного, и для производства спиральношовных труб с хладостойкостью при

Таблица 2. Механические свойства проката из стали 06Г1МНДФБ

Толщина проката, мм Направление отбора образцов Н/мм2 Н/мм2 ст/ст. б5,% КСУ"М, Дж/см2 кси-60, Дж/см2 В(ИПГ-20), %

Требования спецификации 480-580 590-690 ¿0,9 ¿22 269 £78 ¿70 (лист); ¿90 (рулон);

14 Поперек 490-575 595-675 0,82-0.86 24-26 277-390 248-330 100

530 635 0,84 25 330 290

16 Поперек 490-555 590-650 0.84-0.86 24-26 261-318 224,6-297 90-98

520 620 0,85 25 300 263 93

14,4 Под углом 45° 490-560 590-625 0,84-0.88 25-27 278-349 - 88-100

525 610 0,86 26 311 94

Примечание: в числителе - разброс свойств, в знаменателе - среднее значение параметра.

ИПГ до -40 °С, разработан состав и внедрена технология производства стали 06Г1МНДФБ (Сэ=0,36-0,37%) с оптимизированным содержанием основных легирующих элементов, обеспечивающим значение ДТ5у=Ткп-Аг3расч<50 °С (табл. 2). Впервые в отечественной практике опробована порезка рулонного проката толщиной 14, 15,9 и 16 мм на листы мерных длин, в ходе чего подтверждена равномерность уровня механических свойств, в том числе при ИПГ, по длине полосы.

Методом имитации воздействия сварочного цикла на структуру и свойства металла околошовной зоны (ОШЗ) показано, что стали 05Г2ХНФБ и 06Г1МНДФБ характеризуется отсутствием склонности к образованию холодных трещин в металле ОШЗ и удовлетворительной ударной вязкостью металла ОШЗ (КСУ_40>50 Дж/смг) в условиях дуговой сварки под флюсом, ручной дуговой сварки и сварки в среде защитных газов труб с толщиной стенки 14-16 мм.

С использованием представленных технологических решений разработан состав и технология производства стали 07ГФБ для газонефтепро-водных труб класса прочности К55-К56, получаемых сваркой ТВЧ, и используемых вместо бесшовных труб. Формирование в прокате толщиной 8-10 мм равновесной мелкозернистой феррито-перлитной микроструктуры с пониженным уровнем сегрегации обеспечивает требуемое сочетание прочности, хладостойкости и сероводородостойкости труб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследовано влияние химического состава стали и основных параметров технологии производства рулонного проката толщиной 14-16 мм из микролегированных трубных сталей на процессы фазовых превращений, тип формирующейся микроструктуры, доли структурных составляющих и выделение дисперсных частиц карбонитридов в стали после ускоренного охлаждения полосы и ее смотки в рулон; разработано металловедческое обоснование обеспечения равномерности уровня механических свойств по длине полосы и хладостойкости проката при ИПГ; созданы технологические схемы производства хладостойкого проката; в условиях стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь» осуществлено опробование и изготовлены промышленные партии рулонного проката для ОАО «Волжский трубный завод».

2. Определено в ходе исследования опытных сталей, что введение в сталь с пониженным содержанием углерода типа Х70 добавок «0,20% Мо, ~0,20-0,40%(№+Си; №; №+Сг) обеспечивает формирование ферритно-бейнитной микроструктуры стали при скорости охлаждения не менее 2-5 °С/с, что соответствует условиям ускоренного охлаждения полосы толщиной 14-16 мм.

3. Установлено определяющее воздействие температуры смотки полосы в рулон на параметры микроструктуры стали с добавками №+Си, Мо, которое состоит в последовательной замене продуктов диффузионного превращения (полигональный феррит и перлит) продуктами промежуточного (бейнитного) превращения (квазиполигональный феррит, игольчатый феррит, верхний бейнит), а также уменьшении полосчатости микроструктуры и доли углеродсодержащей фазы при понижении Тем от « 600 до 500 °С.

4. Определены значения температуры смотки, при которых наблюдаются выделения карбонитридов (№>,У)(С,ЬГ) размером 3-8 нм, эффективные для дисперсионного упрочнения проката: Тем » 550-570 °С для сталей с добавками ЫЪ+У и Тем ~ 580-610 °С для сталей с добавками только №>; при этом повышение Тем приводит к огрублению частиц до ~ 20 нм, а снижение Тем до ~ 500 °С - к отсутствию выявляемых частиц размером от 1 нм.

5. Показана возможность достижения комплекса свойств рулонного проката класса прочности К60 (Х70) для наружных витков рулонов из разработанной стали марки 07Г2НДФБ при Ткп=790-820 °С и в широком диапазоне значений Тем от =500 до «600 °С благодаря совместному влиянию различных механизмов упрочнения стали. Однако для получения

равномерности уровня свойств по длине полосы рациональным является режим смотки при Тем для всех участков полосы несколько ниже 580 °С, позволяющий обеспечить, как формирование постоянного фазового состава стали, так и выделение частиц карбонитридной фазы размером 3-8 нм без их последующего огрубления, а также предотвратить образование протяженных выделений цементита по границам зерен феррита.

6. Установлена и в ходе промышленного опробования на разработанной стали 06Г1МНДФБ подтверждена возможность обеспечения хладо-стойкости при ИПГ для рулонного проката толщиной 14-16 мм в случае ограничений по толщине подката для группы чистовых клетей и температуре окончания прокатки в случае выполнения соотношения ДТл=Ткп-Ar3pacii < 50 °С, что достигается путем оптимизации химического состава стали; при этом представленный параметр ДТ51,=Ткп-Аг3расч характеризует степень сохранения проработанной структуры аустенита после чистовой стадии контролируемой прокатки до начала фазового превращения.

7. Разработана технология производства хладостойкого рулонного проката класса прочности К60(Х70) толщиной 14-16 мм на стане 2000, предусматривающая:

- выбор состава стали с пониженным содержанием углерода (0,050,07%), комплексными микролегированием (Nb+V+Ti) и экономными добавками элементов, способствующих формированию ферритно-бейнитной микроструктуры (Mo, Ni, Си, Cr); оптимизации состава стали по соотношению ДТ.. =Ткп-Аг, < 50 °С;

Sv Зрасч

- применение технологии контролируемой прокатки с оптимизированной в соответствии с требованиями к хладостойкости толщиной подката для чистовых клетей, завершением прокатки в нижней части аусте-нитной области и ускоренным охлаждением со скоростью от 5 °С/с для формирования дисперсной ферритно-бейнитной микроструктуры;

- смотку полосы при Тем < 580 °С и последующее ускоренное охлаждение рулонов для обеспечения условий для выделения частиц карбони-тридов Nb и V и предупреждения существенного роста частиц и образования прослоек цементита на границах зерен.

8. Произведено промышленное опробование разработанной технологии в условиях стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь», в ходе которого разработаны низколегированные стали и технология производства рулонного проката, предназначенного для изготовления спирально-шовных труб без термической обработки: стали 05Г2НФБ и 05Г2ХНФБ - для нефтепроводных труб диаметром 1020-1220 и толщиной стенки 14-16 мм класса прочности К60; стали 07Г2МНФБ и 06Г1МНДФБ -для газопроводных труб категории прочности Х70 с гарантией свойств при ИПГ. Применение разработанной технологии позволило получить

в прокате высокий комплекс механических свойств (сталь 07Г2МНФБ): ot > 535 Н/мм2, ое > 640 Н/мм2, б5 > 23% (в поперечном и продольном направлениях), KCV"20 > 160 Дж/см2, В(ИПГ-20)=90-Ю0% в сочетании с равномерностью уровня прочностных свойств по длине полосы в пределах 7 % и хорошей свариваемостью. Впервые в отечественной практике опробовано производство рулонного проката с поставкой в листах толщиной 14-16 мм. Результаты подтверждены Актом промышленного опробования, выданным ЧерМК ОАО «Северсталь».

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Филатов Н.В., Настич С.Ю., Голованов A.B., Торопов С.С., Попов Е.С., Соя C.B. Обеспечение равномерности свойств и хладостой-кости при ИПГ в рулонном и листовом прокате из стали Х70 со стана 2000 // Металлург. - 2009. - № 8. - С. 57-61.

2. Настич С.Ю., Филатов Н.В., Немтинов A.A., Попов Е.С., Голованов A.B. Формирование гарантированного комплекса свойств рулонного проката категории прочности Х70 // Металлург. - 2008. - № 7. - С. 46-51.

3. Настич С.Ю., Филатов Н.В., Морозов Ю.Д., Лясоцкий И.В., Шульга Е.В. Структурообразование и выделение наноразмерных частиц в стали Х70 при смотке и охлаждении рулонов // Сталь. - 2009. - № 9. -С. 82-87.

4. Эфрон Л.И., Настич С.Ю., Столяров В.И., Лубе И.И., Голованов A.B., Филатов Н.В. Рулонная сталь контролируемой прокатки для труб класса прочности К60 // Сталь. - 2006. - № 7. - С. 75-78.

5. Голованов A.B., Зикеев В.Н., Харчевников В.П., Филатов Н.В., Краснов A.B. Разработка состава стали и технологических параметров производства хладостойкого и сероводородостойкого проката для не-фтегазопроводных труб // Сталь. - 2005. - №9. - С. 70-71.

6. Голованов A.B., Филатов Н.В., Эфрон Л.И., Настич С.Ю., Лубе И.И. Опытно-промышленное производство на стане 2000 ОАО «Северсталь» рулонного проката класса прочности К60 для хладостойких спиральношовных труб большого диаметра // Труды VI Конгресса прокатчиков (Т. 1) (Липецк, 18-21 октября 2005 г.)/ Москва. 2005. МОО «Объединение прокатчиков», Корпорация производителей черных металлов. - С. 44-48.

7. Зикеев В.Н., Харчевников В.П., Филатов Н.В., Анучин К.В. Новые конструкционные стали для свариваемых ТВЧ газонефтепровод-

ных, обсадных и насосно-компрессорных труб повышенной прочности, хладостойкости и сопротивления сероводородному растрескиванию // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2008. - № 3, -С. 12- 17.

8. Зикеев В.Н., Харчевников В.П., Филатов Н.В., Анучин К.В.

Разработка и опробование конструкционных сталей повышенной хладостойкости и сопротивления сероводородному растрескиванию для электросварных (ТВЧ) труб нефтяного сортамента // Металлург. - 2008. - № 9. - С. 35-39.

9. Луценко А.Н., Немтинов А.А., Филатов Н.В., Настич С.Ю., Морозов Ю.Д. Рулонный прокат категории прочности Х70 производства ЧерМК ОАО «Северсталь» // Международный семинар «Современные тенденции разработки и производства сталей и труб для магистральных газо-нефтепроводов» (Москва, 12-13 февраля 2008 г., ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина») / Сб. докладов. - М.: Металлургиздат, 2009. - С. 30-33.

Подписано в печать 16.11.09. Формат 60x841/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 112 Отпечатано в ЗАО «Металлургиздат» 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 9/23

Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1. Требования к сталям, используемым при производстве 17 проката для труб большого диаметра

1.2. Современная металловедческая концепция производства 23 низколегированных трубных сталей

1.3. Механизмы упрочнения, используемые в 26 низколегированных трубных сталях

1.4. Металловедческие аспекты термомеханической прокатки 29 трубных сталей

1.4.1. Рост зерна аустенита и растворение карбонитридов 30 микролегирующих элементов при нагреве слябов перед прокаткой

1.4.2. Рекристаллизация аустенита при термо-механической 33 прокатке

1.4.3. Выделение дисперсных частиц карбонитридов в 39 аустените под действием деформации

1.4.4. Взаимодействие процессов рекристаллизации и 40 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 44 а-фазе

1.5. Особенности реализации термомеханической прокатки 48 трубных сталей на непрерывных широкополосных станах горячей проката

1.5.1. Применение технологии термомеханической прокатки 48 полосы из трубных сталей к условиям НШС

1.5.2.Варианты композиции химического состава стали для 52 рулонного проката высоких классов прочности

1.5.3. Стратегия проведения контролируемой прокатки 54 полосы в зависимости от конфигурации непрерывных широкополосных станов

1.5.4. Влияние параметров смотки на образование 55 «расщеплений»

1.5.5. Перспективы использования высокопрочных рулонных 56 сталей

Выводы по главе I

Глава II. Материалы и методы исследования

2.1. Композиция химического состава исследуемых сталей, 59 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 65 аустенита при непрерывном охлаждении

2.2.4. Оценка свариваемости стали по методике имитации 68 воздействия термического цикла сварки на структуру и свойства металла ОШЗ

2.2.5. Промышленный эксперимент для оценки влияния 70 параметров смотки на структурообразование, выделение частиц карбонитридов (ТчПВ,У)(С3]Ч) и свойства низколегированных трубных сталей

2.2.6. Испытания на стойкость против водородного 71 растрескивания (в.р.) и сероводородного растрескивания под напряжением (с.р.н.)

Глава III. Изучение влияния химического состава и 72 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,1Ч) и (ЫЬ,У)(С^) 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 МЬ(С,И) при различных температурах смотки и для разных участков рулона из стали типа Х

3.5. Металловедческое обоснование рационального структуро-образования и выделения дисперсных частиц карбонитридов №> и V в рулонном прокате из сталей типа Х

3.6. Промышленный эксперимент для подтверждения разработанных подходов рационального структурообразования и выделения дисперсных частиц карбонитридов Nb и V в рулонном прокате из сталей типа Х70 Выводы по главе III

Глава IV. Установление зависимостей между параметрами 104 деформации и последующей смотки в условиях стана 2000 на механические свойства низколегированных трубных сталей

4.1. Изучение влияния температур конца прокатки и смотки 104 на механические свойства полосы из микролегированных сталей типа Х

4.2. Исследование зависимости хладостойкости при ИПГ от 111 степени проработки аустенита при производстве полосы толщиной 14-16 мм

4.3. Разработка рекомендаций по составу рулонной стали и 115 использованию механизмов упрочнения, необходимых для получения сочетания высокой прочности, хладостойкости и свариваемости в рулонном прокате категории прочности К60(Х70)

Выводы по главе IV

Глава V. Опробование и освоение на стане 2000 ЧерМК ОАО 120 "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 120 производства рулонного проката для труб нефтепровода «Восточная Сибирь - Тихий океан» (ВСТО) класса прочности

5.2. Опробование производства рулонного проката для 132 газопроводных труб категории прочности Х70 с гарантией свойств при ИПГ

5.3. Рулонный прокат категории прочности Х70, 147 поставляемый в листах, с гарантией свойств при ИПГ

5.4. Новые стали для свариваемых ТВЧ газонефтепроводных, 154 обсадных и насосно-компрессорных труб повышенной прочности, хладостойкости и сопротивляемости сероводородному растрескиванию

Выводы по главе V

В практике строительства магистральных газо- и нефтепроводов категории прочности Х65-Х80 при толщине стенки трубы до 16 мм наряду с прямошовными используются также спиральношовные трубы. Как правило, спиральношовные трубы имеют меньшую себестоимость в связи в использованием высокопроизводительных процессов как при производстве трубной заготовки - рулонного проката на высокоэффективных непрерывных широкополосных станах горячей прокатки (НШС ГП), так и при непрерывной формовке и сварке труб на трубоэлектросварочных станах. Конкурентоспособность спиральношовных труб с толщиной стенки 12-16 мм обеспечивается при использовании рулонного проката с гарантией уровня прочностных свойств и ИПГ, что позволяет исключить энергозатратную операцию термической обработки труб. Свойства проката должны обеспечиваться по всей длине полосы и иметь малый разброс уровня свойств.

Способом производства проката из трубных сталей, позволяющим обеспечивать повышенный комплекс прочностных свойств в сочетании с необходимым уровнем хладостойкости на сталях с экономным уровнем легирования, что обеспечивает хорошую свариваемость, является термомеханическая прокатка. Технология основана на управлении процессами структурообразования (роста зерна, рекристаллизации, выделения дисперсных частиц и фазовых превращений) на всех этапах прокатки с целью формирования мелкого зерна ферритной матрицы. Однако отечественный опыт производства рулонного проката класса прочности К56-К60 (Х70) с гарантией уровня свойств ограничен толщиной проката 12 мм, а спиральношовные трубы с толщиной стенки 12-16 мм производятся в ОАО «ВТЗ» с использованием объемной термической обработки.

Череповецкий металлургический комбинат ОАО «Северсталь» имеет высокопроизводительный НШС ГП 2000, на котором имеется принципиальная возможность проведения контролируемой прокатки (КП). Важнейшим этапом формирования свойств рулонного проката являются операции душироваиия - ускоренного охлаждения (УО) в ламинарной установке на отводящем рольганге, смотки и охлаждения рулонов, в ходе которых происходит окончательное формирование микроструктуры стали, перед этим подвергнутой горячей пластической деформации.

Для реализации указанных возможностей необходима разработка научных подходов к созданию технологии контролируемой прокатки полосы категории прочности Х70 (К60) толщиной 12-16 мм, основанная на управлении структурообразованием в трубной стали на всех этапах производства в условиях НШС ГП, что представляет большой научный и практический интерес и является актуальной задачей.

Целесообразность разработки комплексной технологии производства рулонного проката большой толщины на НШС ГП по схеме контролируемой прокатки с последующим ускоренным охлаждением, смоткой полосы в рулон и охлаждением рулона обусловлена возможностью оптимизировать параметры микроструктуры стали и обеспечить требуемый высокий комплекс свойств проката на стали с пониженным уровнем легирования для достижения отличной свариваемости и хладостойкости.

В разработку теоретических основ термомеханической обработки низколегированных сталей по схеме контролируемой прокатки внесли отечественные ученые: М.Л. Бернштейн, С.А. Голованенко, Д.А. Литвиненко, Ю.И. Матросов, Ю.Д. Морозов, Л.И. Эфрон и др.

Целью диссертационной работы является установление влияния основных параметров технологии производства рулонного проката из микролегированных трубных сталей типа Х70 в условиях НШС ГП на структурообразование сталей, в том числе управляемое выделение дисперсных частиц карбонитридов при смотке и охлаждении рулонов, определение на этой базе условий достижения равномерности уровня механических свойств по длине полосы и технологической схемы производства хладостойкого проката толщиной до 16 мм включительно, а также опробование и освоение технологии применительно к оборудованию стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь».

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить путем использования метода лабораторного моделирования особенности кинетики превращения горячедеформированного аустенита сталей типа Х70 с различными добавками Мо, N1, Сг+№, №+Си и повышенным содержанием №> (до 0,08%) и выявить температурно-временные условия формирования структуры стали различного типа применительно к условиям ускоренного (ламинарного) охлаждения на отводящем рольганге НШС ГП;

- исследовать методом промышленного эксперимента влияние условий ускоренного охлаждения с прерыванием в температурно-временных областях формирования микроструктур разного типа на формирование микроструктуры стали после горячей деформации по схеме контролируемой прокатки и соотношение долей микроструктурных составляющих;

- выявить особенности кинетики выделения дисперсных частиц карбонитридов (№>, У)(С, 14) при смотке и последующем замедленном охлаждении рулонов, в том числе для разных участков рулона;

- установить влияние основных технологических параметров прокатки и смотки полосы на характеристики микроструктуры и свойства рулонного проката; определить возможности обеспечения высокой хладостойкости (в т.ч. при ИПГ) стали, подвергнутой горячей пластической деформации по схеме контролируемой прокатки при малых значениях отношения толщины подката к конечной толщине полосы (кратности подката) с учетом особенностей оборудования НШС ГП;

- оценить влияние композиции стали типа Х70 (0,06%С-1,5%Мп-ЫЬ-У-(Мо; N1; Сг+№; №+Си)) и режима смотки на микроструктуру и тонкую структуру микролегированной трубной стали;

- используя результаты выполненных исследований разработать состав стали и технологические режимы изготовления полосы и осуществить опробование промышленного производства на стане 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь» рулонного проката толщиной 14-16 мм класса прочности К60 (Х70) с гарантией уровня механических свойств и ИПГ, предназначенного для производства спиральношовных труб ОАО «ВТЗ» хладостойкого исполнения.

Объектом исследования служили низколегированные трубные стали типа Х70 с пониженным содержанием углерода (0,04-0,08%) нескольких систем легирования, в том числе безванадиевая сталь с добавками молибдена и ниобия (сталь типа 06Г2МБ), а также стали с добавками Мо, Сг, Си в различных сочетаниях и комплексным микролегированием ниобием и ванадием (стали типа 05Г2НФБ, 05Г2ХНФБ, 07Г2НДФБ и 07Г2МНФБ).

Предметом исследования являлось: установление влияния температурных режимов смотки полосы в рулон после горячей пластической деформации на фазовые превращения и формирование окончательной микроструктуры, а также механические свойства микролегированных низкоуглеродистых трубных сталей различных систем легирования; изучение особенностей микроструктуры и выделения дисперсных карбонитридных фаз в микролегированной трубной стали; определение параметров состава стали и технологии, обеспечивающих хладостойкость полосы при ИПГ в условиях малой кратности подката; опробование и освоение на стане 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь» с применением регламентированных режимов смотки промышленного производства рулонного проката категории прочности Х70 (К60) толщиной 14-16 мм с гарантией уровня механических свойств.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 158 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследовано влияние состава стали и основных параметров технологии производства рулонного проката толщиной 14-16 мм из микролегированных трубных сталей на процессы фазовых превращений, формирование окончательной микроструктуры проката после ускоренного охлаждения полосы и ее смотки в рулон, в том числе выявлены условия выделения дисперсных частиц карбонитридов при смотке и охлаждении рулонов; разработано металловедческое—обоснование обеспечения--равномерности -уровня— механических свойств по длине полосы и хладостойкости проката при ИПГ; созданы технологические схемы производства хладостойкого проката; в условиях стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь» осуществлено опробование и изготовлены промышленные партии рулонного проката для ОАО «ВТЗ».

2. В результате анализа имеющихся данных выявлено, что сочетание повышенных характеристик прочности, хладостойкости и свариваемости для рулонного проката обеспечивается путем формирования мелкозернистой феррито-бейнитной микроструктуры при использовании технологии термомеханической прокатки, которая в условиях непрерывного широкополосного стана (НШС) имеет особенности, определяемые параметрами ускоренного охлаждения на отводящем рольганге, смотки и охлаждения рулонов. Высокий комплекс свойств проката может обеспечиваться путем комплексного воздействия различных механизмов упрочнения стали при формировании мелкозернистой ферритно-бейнитной микроструктуры и оптимизации дисперсионного упрочнения проката при смотке.

3. Путем лабораторного моделирования процессов у—>а превращения горячедеформированного аустенита на деформационном дилатометре выявлено, что формирование феррито-бейнитной структуры в сталях типа (0,05-0,07)%С-(1,4-1,7)%Мп-(0,06-0,08)%Мэ с добавками =0,20% Мо, =0,20-0,40% (№+Си (+Сг)) может быть обеспечено при скорости охлаждения 2-5 °С/с, что соответствует условиям охлаждения полосы толщиной 12-16 мм на отводящем рольганге НШС.

4. Выявлено, что температура смотки полосы в рулон (Тем) оказывает определяющее воздействие на параметры окончательной микроструктуры проката: понижение Тем от ~ 600 °С до ~ 500 °С для проката из стали с добавками Ni+Cu вызывает последовательную замену продуктов диффузионного превращения (полигональный феррит и перлит) продуктами промежуточного превращения (квази-полигональный феррит, игольчатый феррит,—верхний бейнит)—во—все—возрастающем—количестве,—при—этом уменьшается полосчатость микроструктуры и доля темно-травящейся фазы. В исследованном диапазоне Тем включения остаточного аустенита либо М/А — фазы в микроструктуре стали после охлаждения рулонов отсутствуют.

5. Определены условия формирования мелкодисперсных выделений карбонитридов (Nb,V)(C,N) размером 3-8 нм, ответственных за эффект дисперсионного упрочнения. Указанные нано-размерные частицы формируются при Тем ~ 550-570 °С для сталей с добавками Nb+V и при Тем ~ 580-610 °С для сталей с добавками только Nb. Повышение температуры смотки приводит к огрублению частиц до 20 нм, т.е. к снижению эффективности дисперсионного упрочнения, также при Тем > 600-620 °С происходит образование протяженных выделений цементита на границах ферритных зерен, что существенно ухудшает хладостойкость проката. При Тсм ~ 500 °С процесс выделения частиц (Nb,V)(C,N) затормаживается, а прочностные свойства проката реализуются в основном за счет формирования игольчатой структуры.

6. Разработано металловедческое обоснование рационального структуро-образования в рулонном прокате из сталей типа Х70, основанное на управлении выделением частиц NbC, Nb(C,N) на промежуточном рольганге, формирования феррито-бейнитной микроструктуры и мелкодисперсных выделений (Nb,V)(C,N) для всех участков по длине полосы, что достигается при смотке с Тсм<570-600 °С и последующем ускоренном охлаждении рулонов.

7. Путем проведения промышленного эксперимента в условиях стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь» показано, что комплекс свойств рулонного проката класса прочности К60(Х70) толщиной 14-16 мм для наружных витков рулона может быть обеспечен для широкого диапазона значений Ткп=790-820 °С и Тсм=560-540 °С для стали 05Г2ХНФБ и Тсм=500-600 °С для стали 07Г2НДФБ благодаря совместному влиянию различных механизмов упрочнения стали; однако равномерность уровня прочностных свойств по длине полосы достигается при Тем для всех участков полосы несколько ниже

-580-°С-благодаря^как-предупреждению-огрубления-выделений-(МЬг¥)(С,М)г-так-и формированию постоянного фазового состава стали.

8. Показано, что выгодное сочетание прочностных и вязко-пластических свойств для рулонного проката толщиной 14-16 мм из стали типа 05Г2ХНФБ достигается при формировании феррито-бейнитной микроструктуры, в которой матрица состоит из смеси квази-полигонального феррита (основная часть) и полигонального и игольчатого феррита, а углеродсодержащая фаза - из вырожденного перлита и бейнита, что обеспечивается при использовании «ранней» модели охлаждения на отводящем рольганге и смотке в области бейнитного превращения при Тем < 580 °С.

9. С целью обеспечения хладостойкости рулонного проката толщиной 1416 мм при И111 в случае использования подкатов малой кратности и невозможности существенного варьирования температуры окончания прокатки разработан параметр АТ5у=Ткп-Аг3, величина которого характеризует степень сохранения проработанной структуры аустенита при чистовой стадии контролируемой прокатки в условиях НШС 2000. В ходе промышленного опробования подтверждено на материале разработанной стали 06Г1МНДФБ, что обеспечение величины параметра ДТ3у=Ткп-Аг3 < 50 °С путем оптимизации состава стали типа Х70 по содержанию основных легирующих элементов и добавок (Мо, Сг, №, Си) в сочетании с использованием технологии контролируемой прокатки позволяет обеспечить низкую температуру порога хладноломкости при ИПГ (по 90% вязкой составляющей в изломе) — до -40 °С для всех участков по длине полосы толщиной 16 мм.

10. Определены и обоснованы практические аспекты технологии контролируемой прокатки в условия НШС; разработана технология производства хладостойкого рулонного проката класса прочности К60(Х70) толщиной 14-16 мм для условий стана 2000:

- выбор состава стали с пониженным содержанием углерода (0,05-0,07)%, комплексными микролегированием (№>+У+Т1) и экономными добавками

-элементов^--способствующих--формированию-ферритно-бейнитной микроструктуры (Мо, №, Си, Сг), оптимизированного по параметру ДТ8у=Ткп-Аг3 < 50 °С;

- обеспечение условий формирования мелкодисперсной феррито-бейнитной микроструктуры путем применения технологии контролируемой прокатки с управлением температурами завершения черновой стадии, начала и окончания чистовой стадии с оптимизированной в соответствии с требованиями спецификации толщиной подката для группы чистовых клетей и моделью «раннего» охлаждения на отводящем рольганге;

- выбор стратегии смотки полосы для обеспечения условий для предупреждения существенного огрубления частиц карбонитридов путем смотки при Тем < 580 °С и последующем ускоренном охлаждении рулонов.

11. Произведено промышленное опробование разработанной технологии в условиях стана 2000 ЧерМК ОАО «Северсталь». Разработано семейство низколегированных сталей и технология производства рулонного проката со стана 2000, предназначенного для изготовления спиральношовных труб без термической обработки: стали 05Г2НФБ и 05Г2ХНФБ - для нефтепроводных труб 01020-1220x14-16 мм класса прочности К60; сталь 07Г2МНФБ - для газопроводных труб категории прочности Х70 с гарантией свойств при ИПГ. Применение разработанной технологии, отличающейся контролем за формированием феррито-бейнитной микроструктуры и мелко-дисперсных выделений (НЬ,У)(С,Ы) при смотке и охлаждении рулонов, в условиях стана

2000 ЧерМК ОАО «Северсталь» позволило получить в прокате высокий

2 7 комплекс механических свойств: ат > 535 Н/мм , ав > 640 Н/мм", 65 > 23% (на продольных и поперечных образцах), КСУ"20 > 160 Дж/см2, В(ИПГ"20)=90-Ю0%, в сочетании с обеспечением равномерности уровня прочностных свойств в пределах 7 % для поперечных образцов и хорошей свариваемостью; впервые в отечественной практике опробовано производство рулонного проката с поставкой в листах толщиной 14-16 мм. Результаты подтверждены Актом промышленного опробования, выданным ЧерМК ОАО "Северсталь".

1. Анучкин М.П., Горицкий В.Н., Мирошниченко Б.И. Трубы для магистральных трубопроводов//М.: «Недра», 1986. 231 с.

2. Свод правил сооружения магистральных газопроводов СП 101-34-96. Газпром. Москва. 1996

3. Инструкция по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности РАО Газпром. Москва. 1996.

4. Williams J.G., Killmore C.R., Barbara F.J., Meta A., Fletcher L. Modern technology for ERW linepipe steel production (X60 to X80 and beyond) // in "Microalloying '95 conference Proceedings. Pp. 117-139.

5. International Standard ISO 3183. Petroleum and natural gas industries Steel pipe for pipeline transportation systems. Second edition 2007-03-01. Reference number ISO 3183:2007(E)

6. Эфрон Л.И., Настич С.Ю., Столяров В.И., Лубе И.И., Голованов А.В., Филатов Н.В. Рулонная сталь контролируемой прокатки для труб класса прочности К60 // Сталь. 2006. № 7. С. 75-78.

7. Бодяев Ю.А., Столяров В.И. Морозов Ю.Д., Настич С.Ю., Корнилов В.Л., Лубе И.И. Применение технологии контролируемой прокатки при производстве рулонной стали для нефтепроводиых труб класса прочности до К65 //Металлург. 2006. №8. С. 63-67.

8. Г. Кнеппе, Д. Розенталь. Технология горячей прокатки полосы: задачи на новое столетие // Металлургический завод и технология. 2000. С. 60-71.

9. Настич С.Ю., Морозов Ю.Д., Зинько Б.Ф., Корнилов В.Л., Денисов С.В., Кудряков Е.А. Производство рулонной стали с улучшенной свариваемостью для труб большого диаметра // Металлург. 2006. №2. С 36-40.

10. Ю.Д. Морозов, С.Ю Настич, М.Ю. Матросов, О.Н. Невская. Обеспечение повышенного комплекса свойств проката для труб большого диаметра на основе формирования феррито-бейнитной микроструктуры стали // Металлург. 2008. №1. С. 41-46.

11. Ниобийсодержащие низколегированные стали. Хайстеркамп Ф., Хулка К., Матросов-Ю.И., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И., Столяров В.И., Чевская О.Н. М.: «СП Интермет Инжиниринг», 1999. -94 с.

12. Tamura I., Ouchi С., Tanaka Т., Sekine Н. Thermomechanical Processing of High Strength Low Alloy Steels // Butterworth's, Borrough Green, Seven oaks, Kent TN 158 PH, England, 1989, 248 p.167

13. К. Hulka, J.M. Gray. High Temperature Processing of Line-Pipe Steels. Proceedings of the Int. Symposium Niobium 2001 (Orlando, USA)/Niobium 2001 Lim., pp. 587-612

14. Эфрон Л.И., Настич С.Ю. Состояние производства листового и рулонного проката для спиральношовных труб категории прочности до XI00 // Бюллетень научно-технической информации «Черная металлургия». 2006. №11 (1283). С. 68-81.

15. Rittmann R., Freier К. Niobium Containing Steels for Spiral and Electric Resistance Welded Line Pipe Production. Proceedings of the Int. Symposium Niobium 2001 (Orlando, USA)/ Niobium 2001 Lim., pp. 571-586.

16. DeArdo A. J. Fundamental Metallurgy of Niobium in Steel // Niobium. Science & Technology / Proceedings of the International Symposium Niobium 2001. Orlando, Florida, USA. December 2-5, 2001. TMS. (Niobium 2001 Lim.). PP. 427-500.

17. Collins L.E. Processing of niobium-containing steels by Steckel mill rolling // Niobium. Science & Technology / Proceedings of the International Symposium Niobium 2001. Orlando, Florida, USA. December 2-5, 2001. TMS. (Niobium 2001 Lim.). PP. 527-542.

18. Ю.Д. Морозов, М.Ю. Матросов, С.Ю Настич, А.Б. Арабей. Высокопрочные трубные стали нового поколения с феррито-бейнитной структурой // Металлург. 2008. №8. С. 39-42.

19. Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И. Стали для труб магистральных трубопроводов: состояние и тенденции развития // Металлург. 2006. №5. С.53-57.

20. Шабанов И.П., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И. Стали для труб и строительных конструкций с повышенными эксплуатационными свойствами. М., Металлургиздат, 2003.- 520 с.

21. Настич С.Ю., Филатов H.B., Немтинов A.A., Попов Е.С., Голованов А.В. Формирование гарантированного комплекса свойств рулонного проката категории прочности Х70 // Металлург 2008. №7. С. 46-51.

22. ОТТ-08.00-0.30.00-КТН-013-1-04 ОАО «АК «Транснефть».

23. Скороходов В.Н., Одесский П.Д., Рудченко A.B. Строительная сталь. М.: ЗАО «Металлургиздат», 2002. - 624 с.

24. Хоннкомб Р. Пластическая деформация металла / Пер. с англ. М.: Мир, 1972. — 407 с.

25. Бьючер Дж. У., Грозиер Дж. Д., Энриэтто Дж. Ф. // Разрушение. Т. 6 / Пер. с англ. М.: Мир, 1976. С. 246-293.

26. Болотов-А:С^Головин^С:В7"Современныетребования к~служебным и технологическим свойствам газонефтепроводных труб большого диаметра / В сборнике докладов международной научно-технической конференции «Азовсталь-2002»/ -М.: «Металлургиздат», 2004. С. 22-24.

27. Хлусова Е.И., Михайлов М.С., Орлов В.В. Особенности формирования структуры толстолистовой низкоуглеродистой стали при термомеханической обработке. // Деформация и разрушение материалов. 2007. №6. С. 18-24.

28. Пател Дж., Хулка К. Создание сталей для магистральных трубопроводов за последние десятилетия / В сборнике докладов международной научно-технической конференции «Азовсталь-2002»/ -М.: «Металлургиздат», 2004. С. 34-42.

29. Хулка К. Взаимосвязь между микролегированием, обработкой и свойствами листовой трубной стали / В сборнике докладов международной научно-технической конференции «Азовсталь-2002»/ -М.: «Металлургиздат», 2004. С. 43-47.

30. Матросов Ю.И. и др. Состояние и перспективы развития сталей для газопроводных труб большого диаметра / /Мат. IV Межд. науч.- техн. конф. (Ялта). 2002.

31. Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979, 208 с.

32. Эфрон Л.И., Ильинский В.И., Голованов A.B., Морозов Ю.Д. Металловедческие основы получения хладостойких трубных сталей путем высокотемпературной контролируемой прокатки // Сталь. 2003, №6. с. 69-72.

33. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей // Пер. с англ. М., Металлургия, 1982, - 183 с. (С. 38-54)

34. Петч Н. Дж. Переход из вязкого состояния в хрупкое в а-железе. В кн. Атомный механизм разрушения / Пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1963. С. 69-83.

35. Low J.R. Relation of properties to microstructure. ASM. Cleveland. 1954. P. 163-177.

36. Armstrong R., Codd I., Doutwaite R.M., Petch N. J. The plastic deformation of polycrystalline aggregates // Phil. Mag. 1962. V. 7. № 73 P. 45-58.

37. Котрелл A.X. Теретичские аспекты процесса разрушения. В кн. Атомный механизм разрушения / Пер. с англ. М.: Мсталлургиздат, 1963. С. 30-68.

38. Конрад X. Модель деформационного упрочнения для объяснения влияния величины зерна на напряжение течения металлов. В кн.: Сверхмелкое зерно в металлах / Пер. с англ. М.: Металлургия, 1973. С.206-219.

39. Гладштейн Л.И. Статистическая зависимость механических свойств строительных сталей от величины зерна // МиТОМ. 1975. № 2. С. 16-22.

40. Физическое металловедение / Под ред. Р. Кана. В 3-х т. / Пер. с англ. М.: Мир, 1968. 484 с.

41. Иванова В7С., 1'ордиенко Л.К., 1'ёминов В7Н. и др. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов. -М.: Наука, 1965. 180 с.

42. Orowan Е. Conditions for dislocation passage of precipitates. In: Symp. Intern. Stress in Metals and Alloys. London. 1948. P. 451-454.

43. Gladman Т., Holmes В., Mclvor D. The effect of second Phase particles on mechanical properties of steels. London. ISI Publ. 1967. P. 68-72.

44. DcArdo A.J. Ferrite formation from thermomechanically processed austenite in HSLA steels / Proceedings of HSLA Steels-85, (Port Kembla) South Coast Printers. 1985. pp. 70-79.

45. Gladman T. Grain refinement in multiple microalloyed steels // Proceedings of HSLA Steels 92 / Warrendale, PA: TMS-AIME, 1992. PP. 3-14.

46. Матросов Ю.И. // МиТОМ. 1984. - № 11. - С. 13-22.

47. Sellars C.M., Whitman W.A. Recristallization and grain growth in hot rolling//"Metal Science", №13, 1979, p.p. 187-194.

48. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Головапенко C.A. Сталь для магистральных газопроводов//М.: «Металлургия», 1989-288 с.

49. DeArdo A.J. Metallurgical basis for the thermomechanical processing of microalloyed steels // Thermomechanical processing of steels. Church Hous Conference, 24-26 May, 2000, London, UK, v.l, p.p. 309-321.

50. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов // М.: «Металлургия», 1978, 556 с.

51. Погоржельский В.И., Литвиненко Д.А., Матросов Ю.И., Иваницкий A.B. Контролируемая прокатка//М. «Металлургия», 1979 184 с.

52. Cho S.H., Kang K.B., Jonas J.J. Effcct of manganese on recrystallization kinetics of Nb microalloyed steel. / Mater. Sei. and Techn., vol. 18, 2002, pp. 389-395.

53. Pöliak-E;I^Jonas—J7J~Initiatiöh~nofndynamicTTecfystälHzation in constant" strain ratë~Kôt" deformation. // ISIJ Int., vol. 43, 2003, pp. 684-691.

54. Yamamoto S., Ouch Ch., Osuka T. // Thermomechanical processing of microalloyed austenite: TMS. Warrendale (PA). 1982. pp. 613-639.

55. Kozasu I., Ouchi C., Sampei T., Okita T. Hot rolling as a high temperature thermomechanical process//Microalloying 75. Hystory and theory. New York, 1977, pp. 120-135.

56. Матросов Ю.И., Филимонов B.H., Бернштейн М.Л. Рекристаллизация аустенита в низколегированных сталях с карбонитридным упрочнением//Известия АН СССР. Металлы. 1981, №6, с. 96-102.

57. Wilber G.A., Bell J.R., Bûcher T. et all. The determination of rapid recrystallization rates of austenite at the temperatures of hot deformation//Transaction of metallurgical society of AIME, 1968, v. 242, p.p. 2305-2308.

58. Yue S., Roucoules С., Maccagno T.M., Jonas J.J. Dynamic recristallization in rod rolling//Microalloying 95. Proceedings of the International Conference "Microalloying 95", Pittsburg, PA, USA, June 11-14, 1995, p.p. 355-364.

59. Ouchi C., Sampei T., Okita T., Kozasu I. Microstructural changes of austenite during hot rolling and their effects on transformation kinetic//Conference on hot deformation kinetics of austetite, New York, 1977, p.p. 68-85.

60. Wilber G.A., Bell J.R. Bucher T. et all. The determination of rapid recristallization rates of austenite at the temperatures of hot deformation//Transaction of metallurgical society of AIME, 1968, v. 242, p.p. 2305-2308.

61. Honeycombe R.W.K. Carbide precipitation in HSLA steels // Proceedings of an International Symposium on Processing, Micro structure and Properties of HSLA steels, Pittsburg, Pennsylvania, November 3-5, 1987, pp. 1-13.

62. Irvine J. et al. Grain refined C-Mn steels. J. Iron Steel Inst., 205 (1967), 161-182.

63. Gray M.J., De Ardo A.J. Austenite conditioning alternative for microalloyed steels products. HSLA steels: metallutgy and applications//Proceedings of on International Conference on HSLA Steels 85, Beijing, China, 4-8 November, 1985, p.p. 83-96.

64. Ouchi C., Sampei T., Okita T., Kozasu I. Microstructural changes of austenite during hot rolling and their effects on transformation kinetic//Conference on hot deformation kinetics of austetite, New York, 1977, p.p. 68-85.

65. Фарбер B.M. и др. Влияние высокотемпературной деформации и последующей выдержки на структуру низколегированных строительных сталей//Физика металлов и металловедение. М., 1976, т. 41, вып. 4, с. 634-642.

66. Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А., Онучин Л.Г. Структура аустенита и свойства горячекатаной стали//М. «Металлургия», 1983, 112 с.

67. Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов // М.: «Металлургия», 1968, т.1, 2, 1172 с.

68. Бернштейн М.Л., Займовский В.А, Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали // М. «Металлургия», 1983,480 с.

69. Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов // М. «Металлургия», 1977, 431 с.

70. Hutchinson В. Microstructure development during cooling of hot rolled steels//Termomechanical processing of steels, 24-26 May, 2000, Church House Conference Centre, London, UK, p.p. 233-244.

71. Mangonon P.L., Heitmann W.E. Subgrain and precipitation strengthening effect in hot-rolled, columbium bearing steels // Proceedings of the International Conference "Microalloying '75" (New York) / NY: Union Carbide Corporation, 1977, pp. 59-70

72. Gray J.M. et al. Columbium carbonitride precipitation in low-alloy steels with particular emphasis on "precipitate-row" formation. // ASN (Amer. Soc. Metals) Trans. Quart., 61 (2). 1968. pp. 255-269.

73. С.Ю. Настич, B.JI. Корнилов, Ю.Д. Морозов, C.B. Денисов, M.А. Молостов. Новые рулонные стали для магистральных трубопроводов классов прочности К54-К60(Х70): опыт производства в ОАО ММК и комплексное исследование // Сталь. 2009. №5. С. 59-63.

74. Ю.Д. Морозов, Л.И. Эфрон. Перспективы развития трубных сталей в XXI веке. Труды четвертого конгресса прокатчиков. (Магнитогорск, 16-19 октября 2001 г.) М. 2002, т.1. С. 14-21.

75. Ю.Д. Морозов, Л.И. Эфрон, Ю.И. Матросов. Состояние и перспективы развития сталей для труб большого диаметра в России, в кн. И.П. Бардин и металлургическая наука. Сб. научн. тр. -М.: Металлургиздат, 2003. С. 193-212.

76. The main directions of development of pipe steels and large diameter pipe production in Russia. Y. Morozov, L.Efron and S. Nastich. 4th International Coference on Pipeline Technology. 9-13 may 2004, Ostend, Belgium, p. 1649-1658.

77. Ю.Д. Морозов, Л.И. Эфрон. Современные стали для производства труб большого диаметра и направления их развития. ОАО «Черметинформация». Бюллетень «Черная металлургия», 2005,. №2, с. 57-59.

78. ИЗ. Матросов Ю.И. и др. Состояние и перспективы развития сталей для газопроводных труб большого диаметра / /Мат. IV Межд. науч.- техн. конф. (Ялта). 2002.

79. Климушкин А.Н., Васькин A.M., Фонштейн Н.М., Каскин Б.К., Зимакова М.А. Производство штрипса для газо- и нефтепроводных труб. // Сталь. 2007. № 8. С. 74-76.

80. Белый А.П., Исаев О.Б., Матросов Ю.И., Носоченко А.О. Центральная сегрегационная неоднородность в непрерывнолитых листовых заготовках и толстолистовом прокате.- М.: Металлургиздат, 2005. 136 с.

81. Korchynsky М. Microalloying and thermo-mechanical treatment // Proceedings öf an International Symposium on Processing, Microstructure and Properties of HSLA steels, Pittsburg, Pennsylvania, November 3-5, 1987, pp. 169-201.

82. Погоржельский В.И., Чистяков Ю.И., Хромов В.Д., Поор Ф., Вида 3. Контролируемая прокатка низколегированных сталей на толстолистовом и широкополосном станах // Сталь. 1980. №9. С 790-792. (Дунай Вашмю (Венгрия) ПНШС-1700, сталь Х60 типа 15Г1ФБ, 8 мм)

83. Острейко II.A., Мустафаев И.А., Шаповалов А.П., Третьяков А.И., Грузнов А.К. Рулонная толстолистовая судостроительная сталь из непрерывнолитых слябов // Сталь. 1981. №1. С 77-78 (НЛМК стан 2000, ВстЗсп)

84. Литвиненко Д.А., Стеценко Б.А., Извалов С.Б., Сергеев Е.П. Рулонная высокопрочная сталь 09Г2СФ для многослойных газопроводных труб // Сталь. 1981. №10. С 70-72. (сталь 09Г2СФ 3,5-5,5 мм, НШС-2000 ЧерМК)

85. Рудченко A.B. Производство и разработка рулонной стали для спиральношовных газонефтепроводных труб // Сталь. 1982. №3 С 70-73. (ОБЗОР, Повышенная вязкость в продольном направлении Ф-П сталей, стали КП, трубы Т/О ВТЗ)

86. Шаповалов А.П., Ермолаев В.Г., Максименко Г.А., Закржевский В.В. Межклетьевое охлаждение полосы в чистовой группе клетей НШС 2000 // Сталь. 1983. №7. С 35-38. (НШС-2000 НЛМК, МКО, 09Г2С, 10Г2С1, 17ГС, 4-8 мм)

87. Литвиненко Д.А. Влияние легирования и режимов контролируемой прокатки на свойства сталей для газопроводных труб // Сталь. 1984. №1. С 68-73

88. Франценюк И.В., Шаповалов А.П., Ермолаев В.Г. Бобров М.А., Лома В.К. Разработка режимов прокатки на HLUC-2000 НЛМК рулонной стали для двухслойных спиральношовных труб //Сталь. 1984. №11. С 46-48

89. Насибов А.Г., Литвиненко Д.А., Попова Л.В. Свойства стали 08Г2СФБ для рулонированных сосудов высокого давления // Сталь. 1985. №3. С 73-75

90. Липухин Ю.В., Тишков В.Я., Бутылкина Л.И., Медников A.A., Захаров И.Ю. Влияние межклетьевого охлаждения в чистовой группе стана 2000 на качество полосы // Сталь. 1986. №1. С 52-55

91. Литвиненко Д.А., Эфрон Л.И. Ускоренное охлаждение проката эффективный метод улучшения свойств низколегированных сталей // Сталь. 1986. №7. С 77-81.

92. Франтов И.И., Киреева Т.С., Столяров В.И., Назаров A.B., Закурдаев А.Г. Влияние Легирования на свойства трубных сталей и проблемы их свариваемости // Сталь. 1986. №11. С 6872.

93. Гашо Е.Г., Прохоров В.И., Мороз А.Т., Франценюк Л.И. Режимы охлаждения горячекатаных стальных рулонов // Сталь. 1987. №2. С 63-65.

94. Голованенко С.А., Литвиненко Д.А., Матросов Ю.И., Морозов Ю.Д., Болотов A.C., Щербак В.М. Малоперлитная сталь высокой прочности и хладостойкости для магистральных газопроводов // Сталь. 1988. №4. С 86-89.

95. Литвиненко Д.А., Эфрон Л.И. Влияние титана на структуру и свойства горячекатаной стали типа 10Г2 // Сталь. 1988. №9. С 76-79.

96. Меденков A.A., Чащин В.В., Крюкова Т.Г., Титов В.А. Влияние режимов охлаждения на свойства проката по длине полос // Сталь. 1989. №2. С 79-84.

97. Мазур В.Л., Костяков В.В., Каретный З.П., Корниенко В.Ф., Чуйко A.B. Эффективные режимы принудительного ускоренного охлаждения рулонов горячекатаных полос // Сталь. 1989. №4. С 44-48

98. Насибов А.Г., Попова Л.В., Ковтуненко В.А., Шнайдер М.Б., Ковальчук E.H. Высокопрочная рулонная сталь 08Г2СФБ для многослойных сосудов высокого давления // Сталь.1990. №1. С 76-79.

99. Чащин В.В., Хлопонин В.Н., Пешков В.А., Белянский А.Д., Каретный З.П., Захаров И.Ю. Улучшение качества горячекатаных полос регулируемым охлаждением рулонов // Сталь. 1990. №3. С 77-81.

100. Корчинский М. Высокотемпературная контролируемая прокатка низколегированных сталей // Сталь. 1990. №7. С 85-92.

101. Шкатов В.В., Бобров М.А., Чернышев А.П., Каретный З.П., Ермолаев В.Г. Влияние условий охлаждения рулонов на структуру и свойства горячекатаной полосовой стали // Сталь.1991. №10. С 55-59.

102. Эфрон Л.И., Мельник Н.П., Литвиненко Д.А. Высокотемпературная контролируемая прокатка низколегированной стали повышенной прочности // Сталь. 1992. №3. С 63-65

103. Эфрон Jl.И., Литвиненко Д.А. Микролегирование и термодеформационная обработка малоуглеродистой стали массового назначения // Сталь. 1992. №5. С 60-64

104. Бобров М.А., Никитин В.Е., Поляков Б. А., Каретный З.П., Пугачев O.A. Совершенствование системы ускоренного охлаждения полос на стане 2000 // Сталь. 1993. №3. С 44-49.

105. Эфрон Л.И., Лома В.К., Каретный З.П., Перельман P.O., Гладштейн Л.И., Риваненок Т.Н. Опробование технологии изготовления на широкополосном стане углеродистой свариваемой стали повышенной прочности и хладостойкости // Сталь. 1994. №4. С 69-73

106. Эфрон Л.И., Литвиненко Д.А. Легирование и свойства высокопрочных свариваемых сталей, подвергаемых термодеформационной обработке // Сталь. 1994. №8. С 65-73

107. Капнин В.В., Спиридонова Л.М., Ларин Ю.И., Гуляев Н.И. Производство горячекатаной товарной продукции класса Х60 на АО НЛМК // Сталь. 1994. №10. С 79-81

108. Эфрон Л.И. Состав и свойства конструкционных сталей, получаемые ТМО в потоке стана //Сталь. 1996.№1. С 54-61

109. Мухин Ю.А., Белянский А.Д., Колпаков С.С., Мельников A.B., Бобков Е.Б. Улучшение комплекса механических свойств полос путем управления температурным режимом прокатки // Сталь. 1996. №2. С 50-52

110. Литвиненко Д.А., Чу В.У., Ли C.B., Чевская О.Н. Качество ферритно-бейнитной стали Х70 для сварных труб мощных арктических газопроводов // Сталь. 1996. №7. С 48-52

111. Хулка К., Петере П., Хайстеркамп Ф. Тенденции разработки сталей для труб большого диаметра// Сталь. 1997. №10. С 62-67

112. Рашников В.Ф., Карагодин H.H., Карпов Е.В., Краснов С.Г., Черятьев А.П. Нетрадиционные технологические решения при освоении стана 2000 // Сталь. 1999. №11. С 36-38

113. Чикалов С.Г., Кириченко В.В., Федичкин В.Ф., Фролочкин В.В., Кузнецов В.Ю. Освоение технологии производства электросварных спиральношовных нефтепроводных труб // Сталь. 2000. №2. С 43-45

114. Эфрон Л.И., Ильинский В.И., Морозов Ю:Д., Голованов A.B. Разработка и промышленное опробование трубной стали повышенной прочности и хладостойкости с преимущественно бейнитной структурой // Сталь. 2003. №9. С. 83-87.

115. Голованов A.B., Зикеев В.Н., Харчевников В.П., Филатов Н.В., Краснов A.B. Разработка состава стали и технологических параметров производства хладостойкого и сероводородостойкого проката для нефтегазопроводных труб // Сталь. 2005. №9. С. 70-71.

116. Филатов Н.В., Настич С.Ю., Голованов A.B., Торопов С.С., Попов Е.С., Соя C.B. Обеспечение равномерности свойств и хладостойкости при ИПГ в рулонном и листовом прокате из стали Х70 со стана 2000 // Металлург. 2009, № 8. С. 57-61.

117. Настич С.Ю., Филатов Н.В., Морозов Ю.Д., И.В. Лясоцкий, Е.В. Шульга. Структурообразование и выделение наноразмерных частиц в стали Х70 при смотке и охлаждении рулонов // Сталь. 2009. № 9. С. 82-87.

118. М.Ю. Матросов, A.A. Кичкина, A.A. Ефимов, Л.И. Эфрон, O.A. Багмет. Имитация процессов структурообразования в трубных сталях при контролируемой прокатке с ускоренным охлаждением // Металлург. 2007. №7. с. 52-58.

119. A.A. Кичкина, М.Ю. Матросов, И.В. Дубинин. Влияние ускоренного охлаждения после контролируемой прокатки на структуру и свойства стали 05Г1МБ // Сталь. 2006. №11. С. 125-127.