СТАЛЬНОЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛЬНОЙ ТРУБЫ С НИЗКИМ ОТНОШЕНИЕМ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ К ПРЕДЕЛУ ПРОЧНОСТИ, ИМЕЮЩЕЙ ПРЕВОСХОДНУЮ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНУЮ УДАРНУЮ ВЯЗКОСТЬ, И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК C22C38/58 C21D8/02 C21D7/13 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к стальному материалу для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющей превосходную низкотемпературную ударную вязкость и к способу его получения, а более конкретно, к стальному материалу для высокопрочной стальной трубы, имеющему превосходную низкотемпературную ударную вязкость и низкое отношение предела текучести к пределу прочности, с тем, чтобы он был особенно пригодным в качестве материала для строительства, трубопроводов и строительства морских сооружений, и к способу его получения.

Уровень техники

[0002] Потребность в высокопрочной стали согласно API возрастает, когда повышается глубина разработки нефтяных скважин и окружающая среда разработки и транспортировки становится менее благоприятной. В дополнение к этому, поскольку месторождения нефти разрабатываются главным образом в холодных областях, таких как Сибирь и Аляска, с плохими климатическими условиями, в настоящее время разрабатываются проекты транспортировки богатых газом ресурсов месторождений нефти в области потребления через трубопроводы. Для повышения эффективности транспортировки при использовании стальных труб для транспортировки сырой нефти или газа, повышают давление транспортировки, и в последнее время давление транспортировки достигло 120 атм.

[0003]

[0004] Стальные материалы, которые обычно представляют собой материалы в виде толстых листов и могут обеспечить характеристики как низкотемпературной вязкости разрушения, так и отношения предела текучести к пределу прочности, применяются главным образом в качестве транспортных стальных труб из соображений износостойкости для экстремально низкотемпературной окружающей среды и деформации грунта, а также высокого давления транспортируемых газов. В частности, в случае толстого стального материала, имеющего толщину 20 мм или больше, когда толщина стального материала увеличивается, обжатие в ходе горячей прокатки является недостаточным и сложно обеспечить достаточную скорость охлаждения. В результате, ферритные кристаллические зерна укрупняются, и низкотемпературная ударную вязкость ухудшается из-за сегрегации в центральной части. Следовательно, обеспечение высокой прочности, низкотемпературной ударной вязкости и низкого отношения предела текучести к пределу прочности стальных материалов, используемых для изготовления таких стальных труб для транспортировки, является в настоящее время главной задачей в промышленности.

[0005]

[0006] Относительно стальных материалов, используемых для изготовления стальных труб для транспортировки, в данной области осуществляется множество исследований для реализации превосходной доли вязкой составляющей в изломе при ИПГ (испытание падающим грузом от англ. DWTT). Патентный документ 1 предлагает условия изготовления, при которых сляб извлекается в диапазоне температур от 1000 до 1150°C и прокатывается при температуре Ar3 или выше, а затем начинается охлаждение при температуре Ar3 или ниже. В частности, температура начала охлаждения ограничивается в пределах от Ar3-50°C до Ar3, и температура окончания охлаждения ограничивается в пределах 300-550°C. Посредством ограничения условий изготовления, Патентный документ 1 обеспечивает температуру перехода от -20 до -30°C, которая соответствует доле вязкой составляющей в изломе при ИПГ (испытание падающим грузом) 85% или выше посредством получения двухфазной структуры, содержащей феррит, имеющий средний размер частиц 5 мкм и долю площади от 50 до 80%, и бейнит, имеющий аспектное отношение 6 или меньше. Однако с помощью такой аномальной структуры самой по себе нельзя обеспечить характеристику предела текучести, при которой предел текучести стального материала, в частности, предел прочности при растяжении в направлении под углом 30° к направлению прокатки, имеющий самое низкое значение среди пределов текучести у стального материала, составляет 540 МПа или больше.

[0007]

[0008] (Патентный документ 1) публикация выложенной заявки на патент Японии № 2010-077492 (опубликована 8 апреля 2010 года)

[0009]

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

[0010] Один из аспектов настоящего изобретения заключается в получении стального материала для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, и в способе их получения.

[0011] Техническая задача настоящего изобретения не ограничивается тем, что приведено выше. Специалисты в данной области не будут иметь сложностей с пониманием дополнительных технических задач настоящего изобретения из общего содержания настоящего описания.

Техническое решение

[0012] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, стальной материал для высокопрочной стали с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющей превосходную низкотемпературную ударную вязкость, содержит, в мас.%, 0,03-0,065% C, 0,05-0,3% Si, 1,7-2,2% Mn, 0,01-0,04% Al, 0,005-0,025% Ti, 0,008% или меньше N, 0,08-0,12% Nb, 0,02% или меньше P, 0,002% или меньше S, 0,05-0,3% Cr, 0,4-0,9% Ni, 0,3-0,5% Mo, 0,05-0,3% Cu, 0,0005-0,006% Ca, 0,001-0,04% V, и остаток из Fe и неизбежных примесей, где количество включений, имеющих средний диаметр 20 нм или меньше на единицу площади сечения стального материала, может составлять 6,5∙10⁹/мм² или больше.

[0013] Включения могут включать включения типа TiC, NbC и (Ti, Nb)C.

[0014] Стальной материал может удовлетворять Выражению 1, далее:

[0015] [Выражение 1]

[0016]

0,17≤[{Ti-0,8∙(48/14)N}/48+{Nb-0,8∙(93/14)N}/93]/(C/12)≤0,25

[0017] C, Ti, Nb и N в Выражении 1 относятся к содержанию C, Ti, Nb и N, соответственно.

[0018] Стальной материал может удовлетворять Выражению 2, далее:

[0019] [Выражение 2]

[0020] 2≤Cr+3∙Mo+2∙Ni≤2,7

[0021] Cr, Mo и Ni в Выражении 2 относятся к содержанию Cr, Mo и Ni, соответственно.

[0022] Стальной материал может содержать игольчатый феррит, бейнитный феррит, зернистый бейнит и островной мартенсит как микроструктуру.

[0023] Игольчатый феррит может составлять 80-90%, бейнитный феррит может составлять 4-12%, зернистый бейнит может составлять 6% или меньше, и мартенсит-аустенит (MA) может составлять 5% или меньше, как доля площади.

[0024] Средний эффективный размер зерна игольчатого феррита может составлять 15 мкм или меньше, средний эффективный размер зерна бейнитного феррита может составлять 20 мкм или меньше, средний эффективный размер зерна зернистого бейнита может составлять 20 мкм или меньше и средний эффективный размер зерна мартенсит-аустенит (MA) может составлять 3 мкм или меньше.

[0025] Стальной материал может удовлетворять Выражению 3, далее.

[0026] [Выражение 3]

[0027] 100∙(P+10∙S)≤2,4

[0028] P и S в Выражении 3 относятся к содержанию P и S, соответственно.

[0029] Предел текучести стального материала в направлении под углом 30° к направлению прокатки стального материала может составлять 540 МПа или больше, и предел прочности стального материала может составлять 670 МПа или больше.

[0030] Отношение предела текучести к пределу прочности стального материала может быть меньше, чем 85% и процент удлинения стального материала может составлять 39% или больше.

[0031] Стальной материал может иметь ударную вязкость по Шарпи 190 Дж или больше при -60°C, и самая низкая температура, соответствующая доле вязкой составляющей в изломе при испытании падающим грузом (ИПГ) 85% или больше, может составлять -18°C или ниже.

[0032] Толщина стального материала может составлять 23 мм или больше.

[0033] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, стальной материал для высокопрочной стали с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, может быть получен посредством: повторного нагрева сляба, содержащего, в мас.%, 0,03-0,065% C, 0,05-0,3% Si, 1,7-2,2% Mn, 0,01-0,04% Al, 0,005-0,025% Ti, 0,008% или меньше N, 0,08-0,12% Nb, 0,02% или меньше P, 0,002% или меньше S, 0,05-0,3% Cr, 0,4-0,9% Ni, 0,3-0,5% Mo, 0,05-0,3% Cu, 0,0005-0,006% Ca, 0,001-0,04% V, и остаток из Fe и неизбежных примесей, и удовлетворяющего Выражению 1, далее, в диапазоне температур от 1080 до 1180°C; подержания повторно нагретого сляба при температуре 1140°C или выше в течение 45 минут и извлечения сляба; первичной прокатки извлеченного сляба при температуре окончания прокатки от 980 до 1100°C; первичного охлаждения первично прокатанного стального материала до диапазона температур вне области рекристаллизации при скорости охлаждения от 20 до 60°C/сек; вторичной прокатки первично охлажденного стального материала, первично охлажденного при температуре вне области рекристаллизации; вторичного охлаждения вторично прокатанного стального материала при скорости охлаждения от 10 до 40°C/сек и сматывания в рулон вторично охлажденного стального материала в диапазоне температур от 420 до 540°C с его получением.

[0034] [Выражение 1]

[0035]

0,17≤[{Ti-0,8∙(48/14)N}/48+{Nb-0,8∙(93/14)N}/93]/(C/12)≤0,25

[0036] C, Ti, Nb, и N в Выражении 1 относятся к содержанию C, Ti, Nb и N, соответственно.

[0037] Сляб может удовлетворять Выражению 2, далее:

[0038] [Выражение 2]

[0039] 2≤Cr+3∙Mo+2∙Ni≤2,7

[0040] Cr, Mo, и Ni в Выражении 2 относятся к содержанию Cr, Mo и Ni, соответственно.

[0041] Сляб может удовлетворять Выражению 3, далее:

[0042] [Выражение 3]

[0043] 100∙(P+10∙S)≤2,4

[0044] P и S в Выражении 3 относятся к содержанию P и S, соответственно.

[0045] Температура вне области рекристаллизации может представлять собой диапазон температур от 910 до 970°C.

[0046] Степень обжатия второй прокатки может составлять 75-85%.

[0047] Температура окончания второй прокатки может составлять от Ar3+70°C до Ar3+110°C.

Преимущественные эффекты

[0048] Согласно иллюстративным вариантам осуществления, по настоящему изобретению, оптимально контролируя композицию сплава и процесс получения, можно получить стальной материал для высокопрочной стальной трубы, который обеспечивает предел текучести 540 МПа или больше в направлении под углом 30° к направлению прокатки, в котором предел текучести стального материала имеет самое низкое значение и способ его получения.

[0049] В дополнение к этому, согласно одному из аспектов настоящего изобретения, может быть получен стальной материал для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, которая соответствует пределу прочности 670 МПа или больше, ударной вязкости по Шарпи 190 Дж или больше при -60°C, самой низкой температуре, которая соответствует доле вязкой составляющей в изломе при ИПГ (испытание падающим грузом) 85% или больше -18°C или ниже, отношению предела текучести к пределу прочности меньше, чем 85%, и проценту удлинению 39% или больше, и может быть предложен способ его получения.

Наилучший вариант осуществления

[0050] Настоящее изобретение относится к стальному материалу для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющему превосходную низкотемпературную ударную вязкость, и к способу его получения, и далее будут описываться иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения. Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения могут модифицироваться в различных формах, и рамки настоящего изобретения не должны рассматриваться как ограниченные иллюстративными вариантами осуществления, описанными ниже. Эти иллюстративные варианты осуществления приводятся для специалистов в данной области для объяснения настоящего изобретения более подробно.

[0051]

[0052] Далее, композиция стали по настоящему изобретению будет описываться подробно. Далее % относится к мас.%, представляющему содержание каждого элемента, если не указано иного.

[0053]

[0054] Стальной материал для высокопрочной стали с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, согласно одному из аспектов настоящего изобретения может содержать, в мас.%, 0,03-0,065% C, 0,05-0,3% Si, 1,7-2,2% Mn, 0,01-0,04% Al, 0,005-0,025% Ti, 0,008% или меньше N, 0,08-0,12% Nb, 0,02% или меньше P, 0,002% или меньше S, 0,05-0,3% Cr, 0,4-0,9% Ni, 0,3-0,5% Mo, 0,05-0,3% Cu, 0,0005-0,006% Ca, 0,001-0,04% V, и остаток представляет собой Fe и неизбежные примеси.

[0055]

[0056] Углерод (C): 0,03-0,065%

[0057] Углерод (C) представляет собой наиболее экономичный и эффективный элемент для упрочнения стали. По настоящему изобретению, нижний предел содержания углерода (C) может ограничиваться до 0,03% в терминах обеспечения прочности стали. Однако избыточное добавление углерода (C) может понизить свариваемость, формуемость и прочность стали, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания углерода (C) может ограничиваться до 0,065%. Следовательно, содержание углерода (C) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,03 до 0,065%, а более предпочтительное содержание углерода (C) может находиться в пределах от 0,04 до 0,065%.

[0058]

[0059] Кремний (Si): 0,05-0,3%

[0060] Кремний (Si) представляет собой элемент, который действует в качестве раскислителя и представляет собой элемент, который вносит вклад в упрочнение твердого раствора. Для достижения таких воздействий по настоящему изобретению, нижний предел содержания кремния (Si) может ограничиваться до 0,05%. Однако избыточное добавление кремния (Si) может понизить пластичность стального листа, и может формироваться большое количество красной окалины из-за оксида кремния (Si) на горячекатаном стальном листе, тем самым снижая качество поверхности, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания кремния (Si) может ограничиваться до 0,3%. Следовательно, содержание кремния (Si) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,05 до 0,3%, а более предпочтительное содержание кремния (Si) может находиться в пределах от 0,1 до 0,3%.

[0061]

[0062] Марганец (Mn): 1,7-2,2%

[0063] Марганец (Mn) представляет собой элемент, который вносит эффективный вклад в упрочнение твердого раствора стали и должен добавляться в определенном количестве или больше для эффективного вклада в увеличение закаливаемости и достижение высокой прочности. Для достижения этого воздействия по настоящему изобретению, нижний предел содержания марганца (Mn) может ограничиваться до 1,7 мас.%. Однако избыточное добавление марганца (Mn) может вызывать концентрированное формирование сегрегированной части центральной части в ходе литья сляба и понижать свариваемость стали, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания марганца (Mn) может ограничиваться до 2,2%. Следовательно, содержание марганца (Mn) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 1,7 до 2,2%, а более предпочтительное содержание марганца (Mn) может находиться в пределах от 1,8 до 2,1%.

[0064]

[0065] Алюминий (Al): 0,01-0,04%

[0066] Алюминий (Al) представляет собой репрезентативный элемент, действующий в качестве раскислителя, а также представляет собой элемент, вносящий вклад в упрочнение твердого раствора. Для достижения этого воздействия по настоящему изобретению, нижний предел содержания алюминия (Al) может ограничиваться до 0,01%. Однако избыточное добавление алюминия (Al) может понижать низкотемпературную ударную прочность, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания алюминия (Al) может ограничиваться до 0,04%. Следовательно, содержание алюминия (Al) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,01 до 0,04%, а более предпочтительное содержание алюминия (Al) может находиться в пределах от 0,015 до 0,035%.

[0067]

[0068] Титан (Ti): 0,005-0,025%

[0069] Титан (Ti) представляет собой очень полезный элемент для измельчения зерен. Титан (Ti) в стали чаще всего объединяется с N, существуя как включения TiN, и TiN включения могут действовать в качестве механизма подавления роста аустенитных зерен в процессе нагрева для горячей прокатки. В дополнение к этому, титан (Ti), остающийся после взаимодействия с азотом, объединяется с углеродом (C) в стали с формированием мелкодисперсных включений TiC, таким образом, значительно повышая прочность стали с помощью мелкодисперсных включений TiC. Для достижения этого воздействия по настоящему изобретению, нижний предел содержания титана (Ti) может ограничиваться до 0,005%. При этом, если титан (Ti) добавляется избыточно, становится проблемой деградация прочности части, на которую воздействует тепло при нагреве, посредством повторного растворения включений TiN, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания титана (Ti) может ограничиваться до 0,025%. Следовательно, содержание титана (Ti) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,005 до 0,025%, а более предпочтительное содержание титана (Ti) может находиться в пределах от 0,01 до 0,025%.

[0070]

[0071] Азот (N): 0,008% или меньше

[0072] Как правило, азот (N) известен как элемент, растворенный в стали и выделяющийся в виде включений для увеличения прочности стали, и воздействие вклада в увеличение прочности, как известно, значительно выше, чем у углерода (C). Однако избыточное увеличение содержания азота (N) в стали может значительно ухудшить прочность, и таким образом, общим трендом являются попытки понижения содержания азота (N) настолько, насколько это возможно в сталеплавильном процессе. Однако, по настоящему изобретению, формируются включения TiN для использования в качестве механизма подавления роста аустенитных зерен в процессе повторного нагрева, и поскольку требуются избыточные затраты для активного ограничения содержания азота (N) в сталеплавильном процессе, верхний предел содержания азота (N) активно не ограничивается. Однако, по настоящему изобретению, часть титана (Ti) не взаимодействует с азотом (N) и должна взаимодействовать с углеродом (C) с образованием включений TiC, и таким образом, верхний предел содержания азота (N) может ограничиваться до 0,008%, а более предпочтительный верхний предел содержания азот а(N) может составлять 0,005%.

[0073]

[0074] Ниобий (Nb): 0,08-0,12%

[0075] Ниобий (Nb) представляет собой эффективный элемент для формирования более мелких зерен и представляет собой элемент, который может значительно улучшить прочность стали. Следовательно, по настоящему изобретению, нижний предел содержания ниобия (Nb) может ограничиваться до 0,08%. Однако, если содержание ниобия (Nb) превышает определенный диапазон, прочность стального материала может понижаться из-за избыточного выделения карбонитрида ниобия (Nb), и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания ниобия (Nb) может ограничиваться до 0,12%. Следовательно, содержание ниобия (Nb) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,08 до 0,12%, а более предпочтительное содержание ниобия (Nb) может находиться в пределах от 0,09 до 0,12%.

[0076]

[0077] Фосфор (P): 0,02% или меньше

[0078] Фосфор (P) сегрегируется в центральной части стального листа, создавая точку или путь начала трещины для распространения трещины, и таким образом, для предотвращения деградации характеристик трещинообразования, содержание фосфора (P) предпочтительно контролируется настолько низким насколько это возможно. Для достижения воздействия, содержание фосфора (P) предпочтительно теоретически равно 0%, но фосфор (P) представляет собой элемент, неизбежно содержащийся в сталеплавильном процессе, и поскольку требуются избыточные затраты для полного удаления содержания фосфора (P) в сталеплавильном процессе, не является экономически и технически желательным ограничение содержания фосфора (P) до 0%. Следовательно, по настоящему изобретению, содержание фосфора (P) положительно ограничивается, но его верхний предел может ограничиваться до 0,02% при рассмотрении неизбежно содержащегося содержания, а более предпочтительный верхний предел содержания фосфора (P) может составлять 0,01%.

[0079]

[0080] Сера (S): 0,002% или меньше

[0081] Сера (S) также представляет собой элемент, неизбежно содержащийся в сталеплавильном процессе, и также представляет собой элемент, соединяющийся с марганцем (Mn) или с чем-либо подобным, с образованием неметаллического включения, что значительно понижает прочность и ударную вязкость стали. Следовательно, желательно контролировать содержание серы (S) настолько низким, насколько это возможно, и таким образом, содержание серы (S) по настоящему изобретению может ограничиваться до 0,002% или меньше.

[0082]

[0083] Хром (Cr): 0,05-0,3%

[0084] Как правило, хром (Cr) известен как элемент, который увеличивает закаливаемость стали при закалке, и как элемент, который улучшает коррозионную стойкость и стойкость стали к образованию водородных трещин. В дополнение к этому, хром (Cr) также представляет собой элемент, способный эффективно обеспечивать хорошую ударную прочность, поскольку он подавляет образование структуры перлита. Для достижения воздействия по настоящему изобретению, нижний предел содержания хрома (Cr) может ограничиваться до 0,05%. Однако избыточное добавление хрома (Cr) может вызывать трещины при охлаждении после сварки в поле и может ухудшать прочность части, подвергающейся воздействию тепла, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания хрома (Cr) может ограничиваться до 0,3%. Следовательно, содержание хрома (Cr) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,05 до 0,3%, а более предпочтительное содержание хрома (Cr) может находиться в пределах от 0,08 до 0,2%.

[0085]

[0086] Никель (Ni): 0,4-0,9%

[0087] Никель (Ni) представляет собой элемент, который стабилизирует аустенит, и элемент, который подавляет образование перлита. В дополнение к этому, никель (Ni) представляет собой элемент, который облегчает формирование игольчатого феррита, который представляет собой структуру низкотемпературного превращения. Следовательно, для достижения таких воздействий по настоящему изобретению, нижний предел содержания никеля (Ni) может ограничиваться до 0,4%. Однако избыточное добавление никеля (Ni) может понижать экономическую эффективность и ухудшать прочность сварной части, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания никеля (Ni) может ограничиваться до 0,9%. Следовательно, содержание никеля (Ni) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,4 до 0,9%, а более предпочтительное содержание никеля (Ni) может находиться в пределах от 0,46 до 0,8%.

[0088]

[0089] Молибден (Mo): 0,3-0,5%

[0090] Молибден (Mo) представляет собой очень эффективный элемент для увеличения прочности материала и элемент для облегчения образования игольчатого феррита, который представляет собой структуру низкотемпературного превращения, для понижения отношения предела текучести к пределу прочности. В дополнение к этому, поскольку молибден (Mo) подавляет образование структуры перлита, молибден (Mo) может обеспечить хорошую ударную прочность и эффективно предотвращает уменьшение предела текучести после формирования трубы. Для достижения воздействий по настоящему изобретению, нижний предел содержания молибдена (Mo) может ограничиваться до 0,3%. Однако избыточное добавление молибдена (Mo) может ухудшать прочность из-за возникновения низкотемпературных трещин при сварке и образования фазы низкотемпературного превращения и не является желательным в терминах стоимости производства, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания молибдена (Mo) может ограничиваться до 0,5%. Следовательно, содержание молибдена (Mo) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,3 до 0,5%, а более предпочтительное содержание молибдена (Mo) может находиться в пределах от 0,3 до 0,45%.

[0091]

[0092] Медь (Cu): 0,05-0,3%

[0093] Медь (Cu) представляет собой элемент, растворенный в стали, для увеличения прочности. Для достижения воздействия по настоящему изобретению, нижний предел содержания меди (Cu) может ограничиваться до 0,05%. При этом, избыточное добавление меди (Cu) может увеличить возможность возникновения трещин в ходе литья, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания меди (Cu) может ограничиваться до 0,3%. Следовательно, содержание меди (Cu) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,05 до 0,3%, а более предпочтительное содержание меди (Cu) может находиться в пределах от 0,1 до 0,25%.

[0094]

[0095] Кальций (Ca): 0,0005-0,006%

[0096] Кальций (Ca) представляет собой элемент полезный для сфероидизации неметаллических включений, как MnS, и элемент, имеющий превосходную способность к подавлению образования трещин вокруг неметаллического включения, как MnS. Для достижения таких воздействий по настоящему изобретению, нижний предел содержания кальция (Ca) может ограничиваться до 0,0005%. При этом, избыточное добавление кальция (Ca) может скорее вызывать большое количество включений на основе CaO для понижения ударной прочности, и таким образом, по настоящему изобретению, верхний предел содержания кальция (Ca) может ограничиваться до 0,006%. Следовательно, содержание кальция (Ca) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,0005 до 0,006%, а более предпочтительное содержание кальция (Ca) может находиться в пределах от 0,001 до 0,005%.

[0097]

[0098] Ванадий (V): 0,001-0,04%

[0099] Добавление ванадия (V) может помочь получению воздействия сходного с добавлением ниобия (Nb), но это воздействие не соответствует добавлению ниобия (Nb). Однако добавление ванадия (V) вместе с ниобием (Nb) может давать заметное воздействие по сравнению с добавлением ванадия (V) самого по себе и получить заметное воздействие, в частности, при повышении прочности стали. Для получения воздействия повышения прочности стали по настоящему изобретению, нижний предел содержания ванадия (V) может ограничиваться до 0,001%. Однако избыточное добавление ванадия (V) может ухудшить прочность стального материала из-за избыточного формирования карбонитрида ванадия (V), и в частности, может ухудшаться прочность части, на которую воздействует тепло при сварке, таким образом, верхний предел содержания ванадия (V) может ограничиваться до 0,04%. Следовательно, содержание ванадия (V) по настоящему изобретению может находиться в пределах от 0,001 до 0,04%, а более предпочтительное содержание ванадия (V) может находиться в пределах от 0,01 до 0,04%.

[0100]

[0101] Далее, будут подробно описываться выражения по настоящему изобретению.

[0102]

[0103] Стальной материал для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, согласно одному из аспектов настоящего изобретения, может удовлетворять одному или нескольким Выражениям 1 2, и 3, далее.

[0104] [Выражение 1]

[0105]

0,17≤[{Ti-0,8∙(48/14)N}/48+{Nb-0,8∙(93/14)N}/93]/(C/12)≤0,25

[0106] C, Ti, Nb и N в Выражении 1 относятся к содержанию C, Ti, Nb и N, соответственно.

[0107] [Выражение 2]

[0108] 2≤Cr+3∙Mo+2∙Ni≤2,7

[0109] Cr, Mo и Ni в Выражении 2 относятся к содержанию Cr, Mo и Ni, соответственно.

[0110] [Выражение 3]

[0111] 100∙(P+10∙S)≤2,4

[0112] P и S в Выражении 3 относятся к содержанию P и S, соответственно.

[0113]

[0114] [Выражение 1]

[0115]

0,17≤[{Ti-0,8∙(48/14)N}/48+{Nb-0,8∙(93/14)N}/93]/(C/12)≤0,25

[0116] C, Ti, Nb, и N в Выражении 1 относятся к содержанию C, Ti, Nb, и N, соответственно.

[0117]

[0118] Далее, будет описываться причина контроля компонентов с помощью каждого выражения.

[0119]

[0120] Выражение 1 относится к условиям обеспечения мелкодисперсных включений TiC, NbC и (Ti, Nb)C. {Ti-0,8∙(48/14)N} в Выражении 1 относится к содержанию титана (Ti), который остается после взаимодействия с азотом (N), в общем содержании титана (Ti), добавляемого к стали, и он взаимодействует с углеродом (C), и {Nb-0,8∙(93/14)N} в Выражении 1 относится к содержанию ниобия (Nb), который остается после взаимодействия с азотом (N) в общем содержании ниобия (Nb), добавляемого к стали, и он взаимодействует с углеродом (C). Если величина, вычисляемая с помощью Выражения 1, меньше, чем 0,17, эффективные включения TiC, NbC и (Ti, Nb)C не выделяются, а если величина, вычисленная с помощью Выражения 1, превышает 0,25, включения TiC, NbC и (Ti, Nb)C укрупняются, что не является предпочтительным с точки зрения обеспечения прочности. Следовательно, величина, вычисленная с помощью Выражения 1 по настоящему изобретению, может ограничиваться диапазоном от 0,17 до 0,25.

[0121]

[0122] [Выражение 2]

[0123] 2≤Cr+3∙Mo+2∙Ni≤2,7

[0124] Cr, Mo, и Ni в Выражении 2 относятся к содержанию Cr, Mo, и Ni, соответственно.

[0125]

[0126] Выражение 2 представляет собой условия получения мелкодисперсного игольчатого феррита. Если величина, вычисленная с помощью Выражения 2, меньше 2, закаливаемость стального материала является такой малой, что образуется многоугольный феррит, при этом доля игольчатого феррита уменьшается, и таким образом может быть сложным обеспечение достаточной прочности стального материала. При этом если величина, вычисленная с помощью Выражения 2, превышает 2,7, ударная прочность стали может ухудшаться из-за возникновения разделения. Следовательно, величина, вычисленная с помощью Выражения 2 по настоящему изобретению, может ограничиваться в пределах от 2 до 2,7.

[0127]

[0128] [Выражение 3]

[0129] 100∙(P+10∙S)≤2,4

[0130] P и S в Выражении 3 относятся к содержанию P и S, соответственно.

[0131]

[0132] Выражение 3 представляет собой условие предотвращения сегрегации фосфора (P) и серы (S) во внутренних трещинах сляба в ходе непрерывного литья сляба. Если величина, вычисленная с помощью Выражения 3, превышает 2,4, фосфор (P) и сера (S) сегрегируют во внутренних трещинах сляба, обеспечивая исходную точку для возникновения трещин в ходе исследования ударной прочности, делая невозможным обеспечение достаточной ударной прочности стального материала. Следовательно, величина, вычисленная с помощью Выражения 3 по настоящему изобретению, может ограничиваться до 2,4 или меньше.

[0133]

[0134] Далее, будет подробно описываться микроструктура по настоящему изобретению.

[0135]

[0136] Стальной материал для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, по одному из аспектов настоящего изобретения может содержать игольчатый феррит, бейнитный феррит, зернистый бейнит и мартенсит-аустенит (MA), как микроструктуру, и этот игольчатый феррит, бейнитный феррит, зернистый бейнит и островной мартенсит могут включаться с долей площади от 80 до 90%, от 4 до 12%, 6% или меньше и 5% или меньше, соответственно.

[0137]

[0138] В дополнение к этому, стальной материал для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, согласно одному из аспектов настоящего изобретения может содержать игольчатый феррит, бейнитный феррит, зернистый бейнит и мартенсит-аустенит (MA), как микроструктуры, и этот игольчатый феррит, бейнитный феррит, зернистый бейнит и островной мартенсит могут иметь средний эффективный размер зерна 15 мкм или меньше, 20 мкм или меньше, 20 мкм или меньше, 3 мкм или меньше, соответственно. Здесь, средний эффективный размер зерен относится к величине, измеренной по отношению к случаю, в котором разориентация зерен составляет 15 градусов или больше, с использованием картины дифракции обратно-рассеянных электронов. (EBSD).

[0139]

[0140] В дополнение к этому, в стальном материале для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющем превосходную низкотемпературную ударную вязкость, согласно одному из аспектов настоящего изобретения, количество включений, имеющих средний диаметр 20 нм или меньше, может составлять 6,5∙10⁹ штук/мм² или больше на единицу площади по отношению к сечению стали, и включения могут включать включения TiC, NbC и (Ti, Nb)C.

[0141]

[0142] Стальной материал для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, согласно одному из аспектов настоящего изобретения, который соответствует композиции сплава, условиям и микроструктуре, описанным выше, может иметь предел текучести 540 МПа или больше в направлении под углом 30° к направлению прокатки. Как предел текучести в направлении под углом 30° к направлению прокатки, как правило, можно измерять самый низкий предел текучести в исследовании с измерением предела текучести стальных материалов.

[0143]

[0144] В дополнение к этому, стальной материал для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость, согласно одному из аспектов настоящего изобретения может соответствовать пределу прочности 670 МПа или больше, ударной вязкости по Шарпи 190 Дж или больше при -60°C, и самой низкой температуре, соответствующей доле вязкой составляющей в изломе при ИПГ (испытание падающим грузом) 85% или больше, -18°C или ниже, отношению предела текучести к пределу прочности меньше, чем 85%, и проценту удлинения 39% или больше.

[0145]

[0146]

[0147] Далее, будет подробно описываться способ получения по настоящему изобретению.

[0148]

[0149] Стальной материал для высокопрочной стали с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющий превосходную низкотемпературную ударную вязкость может быть получен посредством: повторного нагрева сляба, содержащего, в мас.%, 0,03-0,065% C, 0,05-0,3% Si, 1,7-2,2% Mn, 0,01-0,04% Al, 0,005-0,025% Ti, 0,008% или меньше N, 0,08-0,12% Nb, 0,02% или меньше P, 0,002% или меньше S, 0,05-0,3% Cr, 0,4-0,9% Ni, 0,3-0,5% Mo, 0,05-0,3% Cu, 0,0005-0,006% Ca, 0,001-0,04% V, и остаток из Fe и неизбежных примесей, и удовлетворяющего одному или нескольким Выражениям из Выражения 1, Выражения 2 и Выражения 3, далее; прокатки повторно нагретого сляба в области рекристаллизации; первичного охлаждения рекристаллизованного прокатанного стального материала; прокатки первично охлажденного стального материала вне области рекристаллизации при температуре вне области рекристаллизации; вторичного охлаждения стального материала прокатанного вне области рекристаллизации и сматывания в рулон вторично охлажденного стального материала с его получением.

[0150] [Выражение 1]

[0151]

0,17≤[{Ti-0,8∙(48/14)N}/48+{Nb-0,8∙(93/14)N}/93]/(C/12)≤0,25

[0152] C, Ti, Nb, и N в Выражении 1 относятся к содержанию C, Ti, Nb, и N, соответственно.

[0153] [Выражение 2]

[0154] 2≤Cr+3∙Mo+2∙Ni≤2,7

[0155] Cr, Mo, и Ni в Выражении 2 относятся к содержанию Cr, Mo, и Ni, соответственно.

[0156] [Выражение 3]

[0157] 100∙(P+10∙S)≤2,4

[0158] P и S в Выражении 3 относятся к содержанию P и S, соответственно.

[0159]

[0160] Поскольку композиция сплава сляба по настоящему изобретению соответствует композиции сплава стального материала, описанного выше, описание композиции сплава сляба по настоящему изобретению будет заменено описанием композиции сплава стального материала, описанного выше. В дополнение к этому, поскольку выражения, относящиеся к слябам по настоящему изобретению, также соответствуют выражениям, относящимся к стальным материалам, описание выражений, относящихся к слябам по настоящему изобретению, также будет заменено описанием выражений, относящихся к стальным материалам, описанным выше.

[0161]

[0162] Повторный нагрев сляба

[0163] Слябы, обеспеченные композицией и условиями, описанными выше, повторно нагреваются в диапазоне температур от 1080 до 1180°C. Если температура повторного нагрева сляба ниже, чем 1080°C, дополнительные элементы сплава, выделившиеся в процессе непрерывного литья, не могут повторно растворяться в достаточной степени, и количество формирования включений, таких как TiC, NbC и (Ti, Nb)C, в процессе после горячей прокатки уменьшается. Следовательно, посредством подержания температуры повторного нагрева при 1080°C или выше, может облегчаться создание атмосферы для повторного растворения включений и может поддерживаться умеренный размер аустенитных зерен для улучшения уровня прочности материала и обеспечения однородной микроструктуры вдоль направления по длине рулона. При этом если температура повторного нагрева является слишком высокой, прочность стали уменьшается из-за аномального роста зерен, для аустенитных зерен, и таким образом, верхний предел температуры повторного нагрева может ограничиваться до 1180°C.

[0164]

[0165] Удерживание и извлечение

[0166] Повторно нагретый сляб может поддерживаться в течение, по меньшей мере, 45 минут в диапазоне температур 1140°C или выше, а затем извлекаться и доставляться на горячую прокатку. Если поддерживаемая температура сляба ниже 1140°C, может понизиться технологичность горячей прокатки, такая как свойства прокатки при горячей прокатке или что-либо подобное, и таким образом, поддерживаемая температура сляба может ограничиваться до 1140°C или выше. В дополнение к этому, если время выдерживания меньше, чем 45 минут, однородность температуры нагрева сляба в направлении по толщине и в направлении по длине является низкой, понижая свойства при прокатке и вызывая разброс физических свойств готового стального листа. Следовательно, является предпочтительным, чтобы сляб выдерживался настолько долго, насколько это возможно, но предпочтительно, он выдерживается в течение 90 минут или меньше из соображений производительности и экономической эффективности. Следовательно, время выдерживания по настоящему изобретению может ограничиваться до 45-90 минут.

[0167]

[0168] Первичная прокатка и первичное охлаждение

[0169] Первичная прокатка осуществляется на поддерживаемом и извлекаемом слябе, и первичная прокатка может завершаться в диапазоне температур от 980 до 1100°C. Это связано с тем, что, если температура первичной прокатки ниже, чем 980°C, рекристаллизации может и не произойти, а если температура первичной прокатки превышает 1100°C, размер рекристаллизованных зерен может стать избыточно крупным, ухудшая прочность. Прокатка и рекристаллизация повторяются посредством первичной прокатки и аустенит может частично микроструктурироваться.

[0170]

[0171] После первичной прокатки, первично прокатанный стальной материал может охлаждаться при скорости охлаждения от 20 до 60°C/сек. Способ охлаждения, для первичного охлаждения, не является как-либо ограниченным, но способ первичного охлаждения по настоящему изобретению может представлять собой охлаждение водой. Если скорость охлаждения для первичного охлаждения меньше, чем 20°C/сек, однородность температуры нагрева первично прокатанного стального материала в направлении по толщине может быть низкой, вызывая разброс физических свойств готового стального листа. В частности, поскольку уменьшение температуры в центральной части первично прокатанного стального материала является недостаточным, воздействие низкотемпературной прокатки при температуре в области рекристаллизации не может достигаться в достаточной степени, и в центре готового стального материала формируется крупный бейнит, ухудшая характеристики ИПГ. При этом из-за характеристик оборудования, скорость первичного охлаждения не может превышать 60°C. Следовательно, скорость первичного охлаждения по настоящему изобретению может ограничиваться до 20-60°C/сек. В дополнение к этому, первичное охлаждение может осуществляться пока температура первично прокатанной стали не достигнет температуры вне области рекристаллизации, которая будет описана далее.

[0172]

[0173] Вторичная прокатка

[0174] Вторичная прокатка может осуществляться на первично охлажденном стальном материале при температуре вне области рекристаллизации от 910 до 970°C, и вторичная прокатка может завершаться в диапазоне температур от Ar3+70°C до Ar3+110°C. Здесь, температура Ar3 относится к температуре, при которой аустенит превращается в феррит и которая может теоретически вычисляться из Выражения 1, ниже.

[0175]

[0176] [Выражение 1]

[0177] Ar3(°C)=910-(310∙C)-(80∙Mn)-(55∙Ni)-(15∙Cr)-(80∙Mo)-(20∙Cu)+(0,35∙(t-8))

[0178] В Выражении 1, выше, C, Mn, Ni, Cr, Mo, и Cu относятся к содержанию каждого компонента, и t относится к толщине стального материала.

[0179]

[0180] Если температура окончания вторичной прокатки превышает Ar3+110°C, может формироваться крупная структура превращения, а если температура окончания вторичной прокатки ниже, чем Ar3+70°C, прочность и отношение предела текучести к пределу прочности готового стального материала могут ухудшаться. Следовательно, температура окончания вторичной прокатки по настоящему изобретению может ограничиваться диапазоном от Ar3+70°C до Ar3+110°C.

[0181]

[0182] В дополнение к этому, суммарная степень обжатия вторичной прокатки может составлять 75-85%. Если суммарная степень обжатия вторичной прокатки меньше, чем 75%, кристаллы аустенита не уменьшаются в достаточной степени и нельзя получить мелкодисперсную структуру превращения. В дополнение к этому, избыточная суммарная степень обжатия вторичной прокатки может вызывать избыточную нагрузку на прокатное оборудование, и таким образом, верхний предел суммарной степени обжатия при вторичной прокатке может ограничиваться до 85%. Следовательно, суммарная степень обжатия вторичной прокатки по настоящему изобретению может составлять 75-85%.

[0183]

[0184] Вторичное охлаждение

[0185] Вторично прокатанный стальной материал может охлаждаться до температуры сматывания в рулон при скорости охлаждения от 10 до 40°C/сек. Способ охлаждения при вторичном охлаждении не является как-либо ограниченным, но способ вторичного охлаждения по настоящему изобретению может представлять собой охлаждение водой и может осуществляться на выходном рольганге. Если скорость охлаждения вторичного охлаждения меньше чем 10°C/сек, средний размер включений может превышать 0,2 мкм и количество включений, имеющих средний диаметр 20 нм или меньше в поперечном сечении готовой стали, может составлять 6,5∙10⁹/мм² или меньше на единицу площади. Это связано с тем, что, когда скорость охлаждения повышается, может генерироваться большое количество зародышей и включения могут стать мельче, при этом, когда скорость охлаждения ниже, может возникать вероятность того, что будет генерироваться малое количество зародышей и включения могут стать крупнее. Когда скорость охлаждения при вторичном охлаждения выше, размер включений готового стального материала может стать меньше, таким образом, нет необходимости конкретно ограничивать верхний предел скорости охлаждения при вторичном охлаждении. Однако даже если скорость охлаждения при вторичном охлаждении выше чем 40°C/сек, воздействие измельчения включений не увеличивается пропорционально скорости охлаждения, и таким образом верхний предел скорости охлаждения при вторичном охлаждении может ограничиваться до 40°C/сек. Следовательно, скорость вторичного охлаждения по настоящему изобретению может составлять 10-40°C/сек.

[0186]

[0187] Сматывание

[0188] После завершения вторичного охлаждения стальной материал может сматываться в диапазоне температур от 420 до 540°C. Если температура сматывания в рулон превышает 540°C, доля игольчатого феррита уменьшается, доля островного мартенсита увеличивается и растут крупные включения, делая сложным обеспечение прочности и низкотемпературной стойкости. При этом, если температура сматывания в рулон ниже, чем 420°C, может формироваться твердая фаза, такая как мартенсит, понижая ударные характеристики.

Режим осуществления изобретения

[0189] Далее, настоящее изобретение будет описываться подробно с помощью примеров. Однако необходимо отметить, что иллюстративные варианты осуществления, описанные ниже, предназначены только для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения и не предназначены для ограничения рамок настоящего изобретения.

[0190]

[0191] После изготовления стального сляба, соответствующего композициям сплава и условиям Таблицы 1 и Таблицы 2 ниже, стальной сляб прокатывают при условиях изготовления Таблицы 3 для получения горячекатаного стального листа, имеющего толщину 23,7 мм.

[0192]

[0193] [Таблица 1]

Тип стали C Mn Si Nb Ti V Cr Mo Ni Cu Al P S N Ca A1 0,056 1,82 0,27 0,1 0,015 0,023 0,17 0,3 0,46 0,2 0,03 0,0078 0,0015 0,0047 0,002 A2 0,045 1,95 0,3 0,092 0,012 0,025 0,08 0,35 0,75 0,2 0,025 0,0081 0,0012 0,0031 0,003 A3 0,052 2 0,3 0,098 0,017 0,03 0,15 0,38 0,55 0,25 0,031 0,0082 0,0013 0,0038 0,0031 A4 0,061 1,94 0,25 0,11 0,018 0,035 0,18 0,41 0,52 0,18 0,034 0,0079 0,0014 0,0043 0,0025 A5 0,058 1,98 0,27 0,09 0,021 0,038 0,19 0,37 0,51 0,19 0,029 0,0085 0,0008 0,0029 0,0025 B1 0,068 1,9 0,3 0,08 0,01 0,025 0,1 0,25 0,4 0,2 0,031 0,015 0,0019 0,0031 0,0032 B2 0,055 1,8 0,23 0,08 0,009 0,03 0,15 0,31 0,42 0,15 0,035 0,015 0,0012 0,003 0,0028 B3 0,075 1,7 0,22 0,092 0,01 0,02 0,13 0,32 0,4 0,2 0,032 0,021 0,0014 0,0038 0,0031 B4 0,06 2,1 0,3 0,12 0,022 0,024 0,12 0,3 0,45 0,12 0,003 0,011 0,0015 0,001 0,0025 B5 0,045 1,8 0,26 0,11 0,023 0,023 0,14 0,5 0,7 0,22 0,003 0,015 0,0016 0,003 0,0029

[0194]

[0195] Таблица 2

Тип стали Выражение 1 Выражение 2 Выражение 3 A1 0,18 2,0 2,3 A2 0,24 2,6 2,0 A3 0,22 2,4 2,1 A4 0,21 2,5 2,2 A5 0,22 2,3 1,7 B1 0,13 1,7 3,4 B2 0,15 1,9 2,8 B3 0,12 1,9 3,5 B4 0,26 1,9 2,6 B5 0,35 3,0 3,1

[0196]

[0197] [Таблица 3]

Примечание Тип стали Температура повторного нагрева (°C) Время выдерживания при 1140°C или выше (мин) Температура окончания первичной прокатки (°C) Скорость первичного охлаждения (°C /сек) Температура начала второй прокатки (°C) Температура окончания
второй прокатки (°C) Кумулятивная степень обжатия
при второй прокатке (%) Теоретическое значение Ar3 (°C) Скорость второго охлаждения (°C/сек) Температура сматывания в рулон (°C) IM* A1 1148 71 1081 23 950 780 79 697 12 446 A2 1145 62 1092 24 943 773 80 671 14 522 A3 1147 82 1079 22 938 763 80 671 12 426 A4 1157 85 1065 25 941 771 81 674 15 489 A5 1146 81 1068 26 948 771 79 675 14 516 CM** B1 1198 43 1123 Не
осуществляется 970 790 77 695 14 562 B2 1146 66 1086 22 942 765 80 701 16 476 B3 1151 65 1080 21 954 774 79 703 12 478 B4 1153 58 1086 25 949 781 80 676 15 456 B5 1201 42 1132 Не
осуществляется 982 799 75 673 7 523 A1 1210 44 1135 Не
осуществляется 981 801 74 697 8 522 A2 1206 41 1121 Не осуществляется 972 802 76 671 10 546

*IM: Материал по настоящему изобретению;

**CM: Сравнительный материал.

[0198]

[0199] Таблица 4 представляет собой результат наблюдения микроструктуры образца листа горячекатаной стали, полученного согласно Таблице 3, а Таблица 5 представляет собой результат измерения физических свойств образца листа горячекатаной стали, полученного согласно Таблице 3. Зерна согласно автоматическому контролю толщины с высокой точностью и доли площади игольчатого феррита, бейнитного феррита и зернистого феррита измеряют с использованием EBSD, и долю площади островного мартенсита измеряют с использованием метода травления Лепера. Предел текучести, предел прочность, отношение предела текучести к пределу прочности, общий процент удлинения и долю вязкой составляющей в изломе при ИПГ (испытание падающим грузом) измеряют с применением метода исследования на растяжение API и метода исследования ИПГ, и ударную вязкость измеряют с использованием фрагмента для исследований ASTM A370.

[0200]

[0201] [Таблица 4]

Примечание Тип стали Доля игольчатого феррита (%)/средний эффективный размер кристаллических зерен (мкм) Доля бейнитного феррита (%)/средний эффективный размер кристаллических зерен (мкм) Доля островного мартенсита (%)/средний эффективный размер кристаллических зерен (мкм) Доля зернистого бейнита (%)/средний эффективный размер кристаллических зерен (мкм) Количество включений размером 20 нм или меньше на единицу площади (количество/мм²) *IM A1 86/14 5/17 3/1 6/15 7,2×10⁹ A2 85/13 6,7/15 4/2 4,3/14 8,8×10⁹ A3 86/14 7/14 1/2 6/16 9,4×10⁹ A4 86/14 7/16 2/1 5/15 8,9×10⁹ A5 85/12 12/14 2/2 1/13 8,3×10⁹ **CM B1 75/21 2/22 7/4 16/23 6,3×10⁹ B2 81/25 2/17 4/2 13/19 4,8×10⁹ B3 82/17 3/18 2/1 13/18 5,2×10⁹ B4 80/13 3/15 3/2 14/17 5,8×10⁹ B5 82/23 2/22 4/3 12/25 6,1×10⁹ A1 83/26 1/21 7/4 9/24 5,2×10⁹ A2 80/28 1/23 8/6 11/38 5,8×10⁹

*IM: Материал по настоящему изобретению;

**∙CM: Сравнительный материал.

[0202]

[0203] [Таблица 5]

Примечание Тип стали Предел текучести под углом 30° к направлению прокатки (МПа) Предел прочности (МПа) Отношение предела текучести к пределу прочности (предел прочности/
предел текучести) Общий процент удлинения (%) Ударная вязкость (Дж, при 60°C) Самая низкая температура, которая соответствует доле вязкой составляющей в изломе при ИПГ 80% или больше
(°C) *IM A1 582 708 82 42 230 -20 A2 558 718 78 41 255 -19 A3 566 701 81 43 238 -21 A4 574 720 80 42 243 -18 A5 588 710 83 41 261 -20 **CM B1 543 648 84 36 145 -5 B2 543 655 83 38 189 -7 B3 542 651 83 39 184 -10 B4 551 648 85 37 187 -9 B5 547 648 84 38 165 -3 A1 542 643 84 37 185 -11 A2 542 649 84 38 183 -12

*IM: Материал по настоящему изобретению;

**CM: Сравнительный материал.

[0204]

[0205] Как показано в Таблице 4 и Таблице 5, можно увидеть, что, в случае материала по настоящему изобретению, который соответствует композициям сплава, условиям и технологическим условиям по настоящему изобретению, игольчатый феррит, бейнитный феррит, зернистый бейнит и островной мартенсит включаются как микроструктуры, их доли площади соответствуют 80-90%, 4-12%, 6% или меньше, и 5% или меньше, соответственно, и их средние эффективные размеры зерен соответствуют 15 мкм или меньше, 20 мкм или меньше, 20 мкм или меньше, и 3 мкм или меньше, соответственно. В дополнение к этому, можно увидеть, что, в случае материала по настоящему изобретению, количество включений, имеющих средний диаметр 20 нм или меньше составляет 6,5∙10⁹/мм² или больше на единицу площади по отношению к поперечному сечению стального материала.

[0206]

[0207] В дополнение к этому, в случае материала по настоящему изобретению, который соответствует композициям сплавам, условиям и технологическим условиям по настоящему изобретению, стальной материал, удовлетворяющий таким условиям, что предел текучести в направлении под углом 30° к направлению прокатки составляет 540 МПа или больше, предел прочности составляет 670 МПа или больше, ударная вязкость по Шарпи составляет 190 Дж или больше при -60°C, самая низкая температура, соответствующая доле вязкой составляющей в изломе при ИПГ (испытание падающим грузом) 85% или больше, равна -18°C или ниже, отношение предела текучести к пределу прочности составляет меньше 85%, процент удлинения составляет 39% или больше, и может быть предложен способ его получения.

[0208]

[0209] При этом, в случае сравнительных примеров, которые не соответствуют композициям сплавов, условиям или технологическим условиям процесс по настоящему изобретению, можно увидеть, что все микроструктуры и физические свойства, описанные выше, являются неудовлетворительными.

[0210]

[0211] Следовательно, можно увидеть, что стальной материал для стальной трубы и способ его получения согласно иллюстративному варианту осуществления по настоящему изобретению соответствуют всем характеристикам превосходной низкотемпературной стойкости и высокой прочности, и низкого отношения предела текучести к пределу прочности.

[0212]

[0213] Настоящее изобретение описывается подробно с помощью иллюстративных вариантов осуществления, выше, но и другие типы иллюстративных вариантов осуществления также являются возможными. Следовательно, технический дух и рамки формулы изобретения, приведенной ниже, не ограничиваются иллюстративными вариантами осуществления.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному материалу, используемому для изготовления высокопрочных стальных труб. Материал содержит, в мас.%: 0,03-0,065 C, 0,05-0,3 Si, 1,7-2,2 Mn, 0,01-0,04 Al, 0,005-0,025 Ti, 0,008 или меньше N, 0,08-0,12 Nb, 0,02 или меньше P, 0,002 или меньше S, 0,05-0,3 Cr, 0,4-0,9 Ni, 0,3-0,5 Mo, 0,05-0,3 Cu, 0,0005-0,006 Ca, 0,001-0,04 V, остальное - Fe и неизбежные примеси. Количество включений TiC, NbC и (Ti, Nb)C, имеющих средний диаметр 20 нм или меньше на единицу площади сечения стального материала, составляет 6,5∙10⁹/мм² или более. Стальной материал имеет превосходную низкотемпературную ударную вязкость и низкое отношение предела текучести к пределу прочности. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Стальной материал, содержащий, в мас.%: 0,03-0,065 C, 0,05-0,3 Si, 1,7-2,2 Mn, 0,01-0,04 Al, 0,005-0,025 Ti, 0,008 или меньше N, 0,08-0,12 Nb, 0,02 или меньше P, 0,002 или меньше S, 0,05-0,3 Cr, 0,4-0,9 Ni, 0,3-0,5 Mo, 0,05-0,3 Cu, 0,0005-0,006 Ca, 0,001-0,04 V, и остаток Fe и неизбежные примеси,

причем количество включений, имеющих средний диаметр 20 нм или меньше на единицу площади сечения стального материала, составляет 6,5∙10⁹/мм² или больше,

причем упомянутые включения содержат TiC, NbC и (Ti, Nb)C включения.

2. Стальной материал по п.1, в котором стальной материал соответствует Выражению 1:

[Выражение 1]

0,17≤[{Ti-0,8∙(48/14)N}/48+{Nb-0,8∙(93/14)N}/93]/(C/12)≤0,25,

где C, Ti, Nb и N относятся к содержанию C, Ti, Nb и N, соответственно.

3. Стальной материал по п.1, в котором стальной материал соответствует Выражению 2:

[Выражение 2]

2≤Cr+3∙Mo+2∙Ni≤2,7,

где Cr, Mo и Ni относятся к содержанию Cr, Mo и Ni, соответственно.

4. Стальной материал по п.1, в котором стальной материал содержит игольчатый феррит, бейнитный феррит, зернистый бейнит и мартенсит-аустенит (MA) как микроструктуру.

5. Стальной материал по п.4, в котором игольчатый феррит составляет 80-90%, бейнитный феррит составляет 4-12%, зернистый бейнит составляет 6% или меньше и мартенсит-аустенит (MA) составляет 5% или меньше, как доля площади.

6. Стальной материал по п.4, в котором средний эффективный размер зерна игольчатого феррита составляет 15 мкм или меньше, средний эффективный размер зерна бейнитного феррита составляет 20 мкм или меньше, средний эффективный размер зерна зернистого бейнита составляет 20 мкм или меньше и средний эффективный размер зерна мартенсит-аустенит (MA) составляет 3 мкм или меньше.

7. Стальной материал по п.1, в котором стальной материал соответствует Выражению 3:

[Выражение 3]

100∙(P+10∙S)≤2,4,

где P и S относятся к содержанию P и S, соответственно.

8. Стальной материал по п.1, в котором предел текучести стального материала в направлении под углом 30° к направлению прокатки стального материала составляет 540 МПа или больше и предел прочности стального материала составляет 670 МПа или больше.

9. Стальной материал по п.1, в котором отношение предела текучести к пределу прочности стального материала меньше, чем 85% и процент удлинения стального материала составляет 39% или больше.

10. Стальной материал по п.1, в котором стальной материал имеет ударную вязкость по Шарпи 190 Дж или больше при -60°C и самая низкая температура, соответствующая доле вязкой составляющей в изломе 85% или больше при ударном испытании на разрыв (ИПГ), составляет -18°C или ниже.

11. Стальной материал по п.1, в котором толщина стального материала равна 23 мм или больше.

12. Способ получения стального материала, включающий:

повторный нагрев сляба, содержащего, в мас.%: 0,03-0,065 C, 0,05-0,3 Si, 1,7-2,2 Mn, 0,01-0,04 Al, 0,005-0,025 Ti, 0,008 или меньше N, 0,08-0,12 Nb, 0,02 или меньше P, 0,002 или меньше S, 0,05-0,3 Cr, 0,4-0,9 Ni, 0,3-0,5 Mo, 0,05-0,3 Cu, 0,0005-0,006 Ca, 0,001-0,04 V, и остаток Fe и неизбежные примеси, и удовлетворяющего Выражению 1, в диапазоне температур от 1080 до 1180°C;

выдерживание повторно нагретого сляба при температуре 1140°C или выше в течение 45 минут и извлечение сляба;

первичную прокатку извлеченного сляба при температуре окончания прокатки от 980 до 1100°C;

первичное охлаждение первично прокатанного стального материала до диапазона температур вне области рекристаллизации при скорости охлаждения от 20 до 60°C/сек;

вторичную прокатку первично охлажденного стального материала, первично охлажденного при температуре вне области рекристаллизации;

вторичное охлаждение вторично прокатанного стального материала при скорости охлаждения от 10 до 40°C/сек; и

сматывание вторично охлажденного стального материала в диапазоне температур от 420 до 540°C для его получения, где

[Выражение 1]

0,17≤[{Ti-0,8∙(48/14)N}/48+{Nb-0,8∙(93/14)N}/93]/(C/12)≤0,25,

причем C, Ti, Nb, и N относятся к содержанию C, Ti, Nb и N, соответственно.

13. Способ по п.12, в котором сляб соответствует Выражению 2:

[Выражение 2]

2≤Cr+3∙Mo+2∙Ni≤2,7,

где Cr, Mo и Ni относится к содержанию Cr, Mo и Ni, соответственно.

14. Способ по п.12, в котором сляб соответствует Выражению 3:

[Выражение 3]

100∙(P+10∙S)≤2,4,

где P и S относится к содержанию P и S, соответственно.

15. Способ по п.12, в котором температура вне области рекристаллизации представляет собой диапазон температур от 910 до 970°.

16. Способ по п.12, в котором степень обжатия при вторичной прокатке составляет 75-85%.

17. Способ по п.12, в котором температура окончания вторичной прокатки составляет Ar3+70°C - Ar3+110°C.