Толстый горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении, обладающий высокой низкотемпературной ударной вязкостью, и способ его производства

Толстый горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении, обладающий высокой низкотемпературной ударной вязкостью, и способ его производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к толстому горячекатаному стальному листу с высоким пределом прочности при растяжении, который используется преимущественно в качестве исходного материала для изготовления высокопрочной электросварной стальной трубы или высокопрочной спиральной стальной трубы, от которых требуется обладание высокой ударной вязкостью при их использовании в качестве трубопровода для транспортировки сырой нефти, природного газа и т.п., и к способу производства такого стального листа и, более конкретно, к повышению низкотемпературной ударной вязкости. Согласно изобретению «стальной лист» является понятием, которое включает в себя стальную плиту и стальную полосу. В настоящем описании «горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении» означает горячекатаный стальной лист, обладающий высокой прочностью с пределом прочности при растяжении (TS), равным 510 МПа или выше, а «толстостенный» стальной лист означает стальной лист толщиной 11 мм или более, в то время как сверхтолстый горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении имеет толщину более 22 мм.

Уровень техники

В последнее время ввиду резкого роста стоимости нефти из-за нефтяного кризиса, потребности в разнообразии источников энергии и т.п. активно стимулируются бурение для добычи нефти и природного газа, а также сооружение трубопроводов в очень холодных регионах, таких как Северное море, Канада и Аляска. Кроме того, в последнее время резко возросли также разработки месторождений кислого газа (сернистого нефтяного газа) и т.п., которые в свое время были прекращены из-за сильной коррозии.

Что касается трубопроводов, в настоящем изобретении затронута также тенденция, согласно которой с целью повышения эффективности транспортировку природного газа или нефти производят с использованием труб большого диаметра под высоким давлением. Для обеспечения нормальной работы под высоким давлением в трубопроводе необходимо создание транспортной трубы (трубопроводной трубы) с использованием толстостенной трубы, используя для этой цели изготовленную из плиты UOE трубу из стали. Однако в последнее время возникла большая потребность в дальнейшем снижении стоимости строительства трубопроводов или потребность в снижении стоимости материала стальных труб из-за нестабильности поставки UOE труб. Соответственным образом, в качестве транспортных труб вместо UOE труб, для которых в качестве исходного материала используются плиты, используют высокопрочные электросварные стальные трубы или высокопрочные спиральные стальные трубы, которые изготовляют с использованием рулонного горячекатаного стального листа (горячекатаной стальной полосы), характеризующегося высокой производительностью и пониженной себестоимостью.

Чтобы предотвратить разрушение трубопроводной трубы, необходимо, чтобы названные выше высокопрочные стальные трубы обладали высокой низкотемпературной ударной вязкостью. Для производства таких стальных труб, которые бы обладали как высокой прочностью, так и высокой ударной вязкостью, были предприняты попытки придания большей прочности стальному листу, являющемуся исходным материалом для стальной трубы, путем упрочнения в результате фазового перехода, для чего использовали ускоренное охлаждение после горячей прокатки, упрочнение в результате выделения фаз осадков элементов сплавов, таких как Nb, V, Ti и т.п., а также попытки придания стальному листу более высокой ударной вязкости путем образования микроструктуры, для чего использовали контролируемую прокатку и т.п.

Далее, от трубопроводной трубы, которая используется для транспортировки нефти или содержащего сероводород природного газа, требуется, чтобы она наряду с такими свойствами, как прочность и ударная вязкость, обладала высокой стойкостью к так называемому кислому газу, такой как стойкость к растрескиванию, индуцируемому водородом (HIC-стойкость), или стойкость к растрескиванию в результате коррозии, вызываемой напряжениями.

Для удовлетворения названной потребности в патентном документе 1, например, предлагается способ производства обладающего высокой ударной вязкостью горячекатаного стального листа с низким отношением предела текучести к пределу прочности при растяжении и высокой прочностью, в котором (способе) сталь, содержащая от 0,005 до 0,030% или менее С и от 0,0002 до 0,0100% В и которая содержит 0,20% или менее Ti и 0,25% или менее Nb в состоянии, где каждый или оба из Ti и Nb удовлетворяют зависимости: (TI+Nb/2)/C=4 или более, и, кроме того, содержит соответствующие количества Si, Mn, P, Al и N, подвергают горячей прокатке и после этого охлаждают со скоростью охлаждения от 5 до 20°С/сек и сматывают в рулон в пределах температур от 550 до 700°С, получая в результате горячекатаный стальной лист, структура которого образована ферритом и/или бейнитным ферритом, а количество твердорастворного углерода в зернах устанавливается в пределах от 1,0 до 4,0 ч./млн. Согласно раскрытой в патентном документе 1 технологии существует, как утверждается, возможность производить высокопрочный горячекатаный стальной лист, который обладает высокой ударной вязкостью, отличной свариваемостью и высокой стойкостью к кислому газу и при этом обладает низким отношением предела текучести к пределу прочности при растяжении, что не приводит к неоднородности материала как в направлении толщины, так и в направлении длины.

Однако в технологии, раскрытой в патентном документе 1, количество твердого раствора углерода в зернах составляет от 1,0 до 4,0 ч./млн, и, следовательно, из-за накопленного при выполнении кольцевого сварного шва тепла существует тенденция к росту кристаллических зерен, в результате чего зона, подвергнутая действию сварочного тепла, превращается в зону с крупными зернами, что является неблагоприятным фактором, поскольку при этом на участке кольцевого сварного шва сильно снижается ударная вязкость в зоне, подвергнутой действию сварочного тепла.

Далее, в патентном документе 2 предлагается способ производства высокопрочного стального листа, который обладает высокой стойкостью к растрескиванию, индуцируемому водородом, где стальной сляб, который содержит от 0,01 до 0,12% С, 0,5% или менее Si, от 0,5 до 1,8% Mn, от 0,010 до 0,030% Ti, от 0,01 до 0,05% Nb, от 0,0005 до 0,0050% Са так, чтобы обеспечивались углеродный эквивалент, равный 0,40 или ниже и отношение Са/O от 1,5 до 2,0, подвергается горячей прокатке при температуре Ar₃+100°С или выше, после чего стальную полосу охлаждают на воздухе в течение времени от 1 до 20 сек. Далее, стальную полосу в течение 20 сек охлаждают от температуры не ниже точки Ar₃ до температуры от 550 до 650°С, после чего стальную полосу сматывают в рулон при температуре от 450 до 500°С. Согласно раскрытой в патентном документе 2 технологии возможно производство предназначенного для изготовления трубопроводной трубы стального листа класса Х60-Х70 согласно стандарту API, обладающего стойкостью к индуцируемому водородом растрескиванию. Однако раскрытая в патентном документе 2 технология не может обеспечить требуемое время охлаждения, когда речь идет о стальном листе большой толщины, что является недостатком, поскольку для обеспечения заданных характеристик необходимо дополнительно повысить холодильную емкость.

В патентном документе 3 предлагается способ производства высокопрочной предназначенной для изготовления трубопроводной трубы плиты, которая обладает высокой стойкостью к индуцируемому водородом растрескиванию, где сталь, содержащую от 0,03 до 0,06% С, от 0,01 до 0,5% Si, от 0,8 до 1,5% Mn, 0,0015% или менее S, 0,08% или менее Al, от 0,001 до 0,005% Са, 0,0030 или менее 0 в состоянии, в котором Ca, S и О удовлетворяют определенному соотношению, нагревают, подвергают сталь ускоренному охлаждению от температуры точки превращения Ar₃ или выше до 400-600°С со скоростью охлаждения 5°С/сек или выше и сразу же после этого сталь повторно нагревают до температуры поверхности плиты 600°С или выше и температуры средней части по толщине плиты от 550 до 700°С со скоростью повышения температуры 0,5°С/сек или выше, устанавливая тем самым разницу температур между температурой поверхности плиты и температурой средней части по толщине плиты в момент времени, когда завершается повторный нагрев, равной 20°С или более. Согласно раскрытой в патентном документе 3 технологии можно получать плиту, у которой структурная фракция вторичной фазы в структуре металла составляет 3% или менее, а разница в твердости между поверхностным слоем и средней частью по толщине плиты лежит в пределах 40 пунктов твердости по Виккерсу, в результате чего получаемая плита обладает высокой стойкостью к индуцируемому водородом растрескиванию. Однако раскрытая в патентном документе 3 технология требует операции повторного нагрева, что является недостатком в связи с осложнением производственного процесса и необходимостью в обеспечении дополнительным оборудованием и т.п.

Далее, в патентном документе 4 предлагается способ производства стального материала, имеющего крупнозернистый ферритный слой на передней и задней поверхностях, в котором (способе) сляб, содержащий от 0,01 до 0,3% С, 0,6% или менее Si, от 0,2 до 2,0% Mn, 0,06% или менее Р, S, Al, от 0,005 до 0,035% Ti, от 0,001 до 0,006% N, подвергают горячей прокатке, прокатке при температуре Ас₃-50°С или ниже и суммарной степени обжатия 2% или более на стадии охлаждения, которая следует за горячей прокаткой, после чего сляб нагревают до температуры выше Ac₁ и ниже Ас₃ и затем постепенно охлаждают. Раскрытая в патентном документе 4 технология рассматривается как способствующая усилению чувствительности к SSC (растрескиванию в результате коррозии, вызываемой напряжениями), стойкости к атмосферным воздействиям и стойкости к коррозии плиты и, кроме того, уменьшению ухудшения качества материала после холодной обработки и т.п. Однако раскрытая в патентном документе 4 технология требует стадии повторного нагрева, что является недостатком, поскольку при этом осложняется процесс производства и возникает необходимость в дополнительном обеспечении оборудования для повторного нагрева и т.п.

В последнее время, с точки зрения предотвращения взрывного разрыва трубопровода, часто возникают ситуации, когда стальная труба для очень холодных участков нуждается в обладании высокой ударной вязкости, в частности в высоких характеристиках, относящихся к CTOD (перемещения отверстия вершины трещины) и DWITT (испытания на разрыв падающим грузом).

С целью удовлетворения такой потребности в патентном документе 5, например, раскрыт способ производства горячекатаного стального листа для высокопрочной электросварной стальной трубы, где сляб, который содержит требуемые количества С, Si, Mn и N, содержит Si и Mn в таких количествах, которые удовлетворяют отношению Mn/Si от 5 до 8, и содержит от 0,01 до 0,1% Nb, нагревают, после чего сляб подвергают черновой прокатке в условиях, при которых степень обжатия первой прокатки, проводимой при температуре 1100°С или выше, составляет от 15 до 30%, общая степень обжатия при температуре 1000°С или выше равна 60% или выше и степень обжатия при чистовой прокатке составляет от 15 до 30%, после чего сляб охлаждают до такой степени, что температура поверхностного слоя становится равной точке Ас₃ или ниже, при скорости однократного охлаждения 5°С/сек или выше и вслед за этим начинается чистовая прокатка в момент времени, когда температура поверхностного слоя достигает значения от (Ас₃-40°С) до (Ас₃+40°С) за счет рекуперации или принудительного перегрева, чистовая прокатка заканчивается в условиях, когда общая степень обжатия при температуре 950°С или ниже равна 60% или выше, а температура конца прокатки равна точке Ar₃ или выше, охлаждение начинается в пределах 2 сек после окончания чистовой прокатки, сляб охлаждают до температуры 600°С или ниже со скоростью 10°С/сек и сматывают сляб в рулон в пределах температур от 600 до 350°С. Согласно стальному листу, изготовленному с помощью технологии, раскрытой в патентном документе 5, нет необходимости добавлять к стальному листу дорогостоящие элементы сплавов, структура поверхностного слоя стального листа становится тонкой без проведения термообработки всей стальной трубы, в результате чего осуществляется производство высокопрочной электросварной стальной трубы, которая обладает высокой низкотемпературной ударной вязкостью и, в частности, DWTT-характеристиками. Однако при использовании раскрытой в патентном документе 5 технологии стальной лист большой толщины не может обеспечить заданную скорость охлаждения, что является недостатком, поскольку для обеспечения заданного свойства необходимо дополнительно повысить холодильную емкость.

Далее, в патентном документе 6 раскрыт способ производства стальной полосы для высокопрочной электросварной трубы, которая обладает высокой низкотемпературной ударной вязкостью и хорошей свариваемостью, где стальной сляб, который содержит требуемые количества С, Si, Mn, Al и N, а также содержит от 0,01 до 0,1% Nb, от 0,001 до 0,1% V, от 0,001 до 0,1% Ti, содержит при этом один, два или более из элементов Cu, Ni, Мо и имеет значение Pcm, равное 0,17 или меньше, нагревают и после этого завершают чистовую прокатку в условиях, при которых температура поверхности равна (Ar₃-50°С) или выше, и непосредственно после прокатки прокатанный лист охлаждают, после чего охлажденный прокатный лист постепенно охлаждают при температуре 700°С или ниже и одновременно сматывают в рулон.

Однако в последнее время стальной лист для высокопрочной электросварной стальной трубы нуждается в дополнительном повышении низкотемпературной ударной вязкости, в частности CTOD-характеристик и DWTT-характеристик. При использовании раскрытой в патентном документе 6 технологии низкотемпературная ударная вязкость недостаточна, что является недостатком, поскольку в этом случае невозможно придать стальному листу для высокопрочной электросварной стальной трубы высокую низкотемпературную ударную вязкость в такой степени, чтобы стальной лист в достаточной степени удовлетворял CTOD-характеристике и DWTT-характеристике.

В частности, сверхтолстый горячекатаный стальной лист, толщина которого превышает 22 мм, проявляет тенденцию, состоящую в том, что охлаждение средней части толщины листа задерживается по сравнению с поверхностным слоем, в результате чего размер кристаллических зерен средней части толщины листа имеет склонность к укрупнению, что вызывает трудность дополнительного повышения низкотемпературной ударной вязкости.

Патентные документы

Патентный документ 1 JP-A-08-319538

Патентный документ 2 JP-A-09-296216

Патентный документ 3 JP-A-2008-056962

Патентный документ 4 JP-A-2001-340936

Патентный документ 5 JP-A-2001-207220

Патентный документ 6 JP-A-2004-315957

Задача, которую должно решить изобретение

Целью первого варианта настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков существующего уровня техники и создание толстого горячекатаного стального листа с высокой прочностью на растяжение, который бы обладал как высокой прочностью, так и высокой пластичностью без необходимости добавления большого количества легирующих элементов, благодаря чему он бы обладал прекрасным балансом между прочностью и пластичностью, обладая при этом высокой низкотемпературной ударной вязкостью, в частности высокими CTOD-характеристиками и DWTT-характеристиками, и который был бы приемлем для производства высокопрочной электросварной стальной трубы или высокопрочной спиральной стальной трубы, и способа производства такого толстого горячекатаного стального листа с высокой прочностью при растяжении.

В первом изобретении «горячекатаный стальной лист с высокой прочностью при растяжении» означает горячекатаный стальной лист, имеющий высокую прочность при растяжении, равную 510 МПа или выше, а «толстый» стальной лист означает стальной лист, имеющий толщину 11 мм или более.

В первом изобретении «высокие CTOD-характеристики» означает случай, когда расстояние перемещения отверстия верхушки трещины, т.е. значение CTOD в CTOD-тесте, проводимом при температуре -10°С, согласно нормам ASTM Е 1290, равно 0,30 мм или больше.

В первом изобретении «высокие DWTT-характеристики» означает случай, когда самая низкая температура, при которой степень вязкого разрушения достигает 85% (DWTT-температура), равна -35°С или ниже в DWTT-тесте, проводимом согласно нормам ASTM E 436.

Кроме того, в первом изобретении «прекрасный баланс прочности и пластичности» означает случай, когда TS (предел прочности при растяжении)×Е1=18000 МПа % или более. В качестве относительного удлинения Е1 (в %), согласно нормам ASTM E 8, используется значение, которое получают в случае, когда испытание проводится с использованием листового образца (ширина боковой части 12,5 мм, калибровочное расстояние GL=50 мм).

Целью второго варианта изобретения является создание сверхтолстого горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении, толщина которого превышает 22 мм и который бы обладал высокой прочностью с пределом прочности при растяжении равным 530 МПа или более и высокой низкотемпературной ударной вязкостью, в частности высокими CTOD-характеристиками и DWTT-характеристиками, предназначенного для изготовления высокопрочной электросварной стальной трубы или высокопрочной спиральной стальной трубы классов Х70-Х80, и способа производства такого сверхтолстого горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении.

При этом во втором изобретении «высокие CTOD-характеристики» означает случай, когда расстояние перемещения отверстия верхушки трещины, т.е. значение CTOD в CTOD-тесте, проводимом при температуре -10°С, согласно нормам ASTM E 1290, равно 0,30 мм или больше.

Далее, во втором изобретении «высокая низкотемпературная ударная вязкость» означает случай, когда самая низкая температура, при которой степень вязкого разрушения достигает 85% (DWTT-температура), равна -30°С или ниже в DWTT-тесте, проводимом согласно нормам ASTM Е 436.

Целью третьего варианта изобретения является создание толстого горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении, который бы обладал высокой прочностью с TS, равным 560 МПа или выше, и высокой низкотемпературной ударной вязкостью, в частности высокими CTOD-характеристиками и DWTT-характеристиками, предназначенного для производства высокопрочной электросварной стальной трубы или высокопрочной спиральной стальной трубы классов Х70-Х80, и способа производства такого толстого горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении.

При этом в третьем изобретении «высокие CTOD-характеристики» означает случай, когда расстояние перемещения отверстия верхушки трещины, т.е. значение CTOD в CTOD-тесте, проводимом при температуре -10°С, согласно нормам ASTM E 1290, равно 0,30 мм или больше.

В третьем изобретении «высокие DWTT-характеристики», когда толстый горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении обладает высокой прочностью, равной 560 МПа или выше, означает случай, когда самая низкая температура, при которой степень вязкого разрушения достигает 85% (DWTT-температура), равна -50°С или ниже в DWTT-тесте, проводимом согласно нормам ASTM Е436

Средства для решения задачи

Для достижения указанной выше цели авторы настоящего изобретения провели дополнительные исследования на основе данных, полученных в базовом эксперименте, и выполнили настоящее изобретение.

Суть настоящего изобретения состоит в следующем.

1. Горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении, имеющий состав, мас.%: от 0,02 до 0,08 С, от 0,01 до 0,50 Si, от 0,5 до 1,8 Mn, 0,025 или менее Р, 0,005 или менее S, от 0,005 до 0,10 Al, от 0,01 до 0,10 Nb, от 0,001 до 0,05 Ti и остальное Fe, причем стальной лист содержит С, Ti и Nb в таких количествах, которые удовлетворяют приведенной ниже формуле (1), и при этом стальной лист имеет структуру, где первичная фаза структуры на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины листа представляет собой фазу, выбранную из группы, состоящей из ферритной фазы, отожженного мартенсита и смешанной структуры из ферритной фазы и отожженного мартенсита, а первичная фаза структуры в середине толщины листа образована ферритной фазой, и разность ΔV между структурной фракцией (в об.%) вторичной фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины листа и структурной фракцией (в об.%) вторичной фазы в середине толщины листа составляет 2% или меньше.

Примечание

где Ti, Nb, С - содержания соответствующих элементов (в мас.%).

2. Горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанному выше пункту (1), у которого структура на расстоянии 1 мм от поверхности в направлении толщины листа представляет собой структуру, в которой первичная фаза образована ферритной фазой, а разность ΔD между средним размером зерна ферритной фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины листа и средним размером зерна ферритной фазы в середине толщины листа составляет 2 мкм или меньше.

3. Горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанному выше пункту (2), у которого средний размер зерна ферритной фазы в середине толщины листа составляет 5 мкм или меньше, структурная фракция (в об.%) вторичной фазы составляет 2% или меньше, а толщина листа превышает 22 мм.

4. Горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанному выше пункту (1), у которого первичная фаза структуры на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины листа образована либо отожженной мартенситной структурой, либо смешанной структурой бейнита и отожженного мартенсита, структура в середине толщины листа включает первичную фазу, образованную бейнитом и/или бейнитным ферритом, и вторичную фазу, которая составляет 2 об.% или менее, а разность ΔHV между твердостью по Виккерсу HV1mm на расстоянии 1 мм от поверхности в направлении толщины листа и твердостью по Виккерсу HV1/2t в середине толщины листа составляет 50 пунктов или меньше.

5. Горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении согласно любому из указанных выше пунктов от (1) до (4), который дополнительно содержит, мас.%: один, два или более элементов, выбранных из от 0,01 до 0,10 V, от 0,01 до 0,50 Мо, от 0,01 до 1,0 Cr, от 0,01 до 0,50 Cu и от 0,01 до 0,50 Ni.

6. Горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении согласно любому из указанных выше пунктов от (1) до (5), где горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении дополнительно содержит, мас.%: от 0,0005 до 0,005 Са.

7. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно пункту (2), в котором при изготовлении горячекатаного стального листа путем нагрева стального материала, имеющего состав, указанный в пункте (1), и путем применения горячей прокатки, состоящей из черновой прокатки и чистовой прокатки стального материала, проводят ускоренное охлаждение, которое состоит из первичного ускоренного охлаждения и вторичного ускоренного охлаждения, первичное ускоренное охлаждение проводят таким образом, что средняя скорость охлаждения в середине толщины листа составляет 10°С/сек или выше, а разница в скорости охлаждения между средней скоростью охлаждения в середине толщины листа и средней скоростью охлаждения на расстоянии 1 мм от поверхности в направлении толщины листа меньше 80°С/сек, и осуществляют его до тех пор, пока первичное охлаждение не достигнет температуры остановки, при которой температура на расстоянии 1 мм от поверхности в направлении толщины листа достигает значения в диапазоне температур от 650°С или ниже до 500°С или выше, вторичное ускоренное охлаждение проводят так, что средняя скорость охлаждения в середине толщины листа составляет 10°С/сек или выше, а разница в скорости охлаждения между средней скоростью охлаждения в середине толщины листа и средней скоростью охлаждения на расстоянии 1 мм от поверхности в направлении толщины листа равна 80°С/сек или выше, и осуществляют его до тех пор, пока температура в середине толщины листа не достигнет значения температуры остановки вторичного охлаждения BFS, которая определена приведенной ниже формулой (2), или ниже, и горячекатаный стальной лист сматывают в рулон при температуре сматывания в рулон BFSO, которая определена приведенной ниже формулой (3), или ниже, как температура в середине толщины листа после вторичного ускоренного охлаждения.

Примечание:

где С, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni - содержания соответствующих элементов, мас.%;

CR - скорость охлаждения, °С/сек.

8. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанному выше пункту (7), в котором между первичным ускоренным охлаждением и вторичным ускоренным охлаждением в течение 10 сек или меньше проводят охлаждение на воздухе.

9. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанным выше пунктам (7) или (8), в котором ускоренное охлаждение проводят со средней скоростью охлаждения 10°С/сек или выше в диапазоне температур от 750 до 650°С в середине толщины листа.

10. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно любому из указанных выше пунктов от (7) до (9), в котором разница между температурой остановки охлаждения на расстоянии 1 мм от поверхности в направлении толщины листа и температурой сматывания в рулон при втором ускоренном охлаждении лежит в пределах 300°С.

11. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно любому из указанных выше пунктов от (7) до (10), в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит, мас.%: один, два или более элементов, выбираемых из: от 0,01 до 0,10 V, от 0,01 до 0,50 Мо, от 0,01 до 1,0 Cr, от 0,01 до 0,50 Cu и от 0,01 до 0,50 Ni.

12. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно любому из указанных выше пунктов от (7) до (11), в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит, мас.%: от 0,0005 до 0,005 Са.

13. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанному выше пункту (7), в котором горячекатаный стальной лист изготавливают путем нагрева стального материала, имеющего состав согласно указанному выше пункту (1), и горячей прокатки, состоящей из черновой прокатки и чистовой прокатки стального материала, и затем после завершения чистовой прокатки применяют ускоренное охлаждение со скоростью 10°С/сек или выше в расчете на среднюю скорость охлаждения в середине толщины листа до тех пор, пока не будет достигнута температура остановки охлаждения BFS, определенная приведенной ниже формулой (2), или ниже, и сматывание горячекатаного стального листа в рулон при температуре сматывания BFSO, определенной приведенной ниже формулой (3), или ниже, температуру горячекатаного стального листа в середине толщины регулируют таким образом, что время выдержки, в течение которой температура горячекатаного стального листа в середине толщины листа достигает значения (Т-20°С) от температуры Т(°С), которая является температурой в момент начала ускоренного охлаждения, равно 20 сек или меньше, а время охлаждения от температуры Т до температуры BFS в середине толщины листа равно 30 сек или меньше.

Примечание:

где С, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni - содержания соответствующих элементов, мас. %;

CR - скорость охлаждения, °С/сек.

14. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанному выше пункту (13), в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит, мас.%: один, два или более элементов, выбираемых из: от 0,01 до 0,10 V, от 0,01 до 0,50 Мо, от 0,01 до 1,0 Cr, от 0,01 до 0,50 Cu и от 0,01 до 0,50 Ni.

15. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанным выше пунктам (13) или (14), в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит, мас.%: от 0,0005 до 0,005 Са.

16. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении, обладающего высокой низкотемпературной ударной вязкостью, согласно указанному выше пункту (4), в котором при производстве горячекатаного стального листа путем нагрева стального материала, имеющего состав согласно указанному выше пункту (1), и горячей прокатки, состоящей из черновой прокатки и чистовой прокатки стального материала, проводят после завершения горячей прокатки по меньшей мере два раза операцию охлаждения, которая состоит из первой стадии охлаждения, на которой горячекатаный стальной лист охлаждают до температуры остановки охлаждения в температурном диапазоне точки Ms или ниже в расчете на температуру на расстоянии 1 мм от поверхности горячекатаного стального листа в направлении толщины листа со скоростью охлаждения выше 80°С в расчете на среднюю скорость охлаждения на расстоянии 1 мм от поверхности горячекатаного стального листа в направлении толщины листа, и второй стадии охлаждения, на которой в течение 30 сек или меньше проводят охлаждение на воздухе, после чего проводят третью стадию охлаждения, на которой горячекатаный стальной лист охлаждают до температуры остановки охлаждения BFS, которая определена приведенной ниже формулой (2), или ниже в расчете на температуру в середине толщины листа со скоростью охлаждения 80°С/сек в расчете на среднюю скорость охлаждения на расстоянии 1 мм от поверхности горячекатаного стального листа в направлении толщины листа, и горячекатаный стальной лист сматывают в рулон при температуре сматывания BFSO, которая определена приведенной ниже формулой (3), или ниже, в расчете на температуру в середине толщины листа.

Примечание:

где С, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni - содержания соответствующих элементов, мас.%;

CR - скорость охлаждения, °С/сек.

17. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанному выше пункту (16), в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит, мас.%: от 0,01 до 0,10 V, от 0,01 до 0,50 Мо, от 0,01 до 1,0 Cr, от 0,01 до 0,50 Cu и от 0,01 до 0,50 Ni.

18. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно указанным выше способам (16) или (17), в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит, мас.%: от 0,0005 до 0,005 Са.

19. Способ производства горячекатаного стального листа с высоким пределом прочности при растяжении согласно любому из указанных выше пунктов (16)-(18), в котором после сматывания горячекатаного стального листа в рулон при температуре намотки горячекатаный стальной лист выдерживают в течение 30 мин или более в температурном диапазоне от температуры сматывания до температуры сматывания минус 50°С.

В описанном выше настоящем изобретении, если не указано иное, «феррит» означает преобразованный при низкой температуре твердый феррит, а бейнитный феррит, бейнит и смешанная фаза бейнитного феррита и бейнита являются его примерами. В понятие «феррит» не включается преобразованный при высокой температуре мягкий феррит (гранулярный полигональный феррит). В дальнейшем тексте, если не указано иное, «феррит» означает преобразованный при низкой температуре твердый феррит (бейнитный феррит, бейнит и смешанная фаза бейнитного феррита и бейнита). Далее, вторичная фаза является одной из следующих: перлит, мартенсит, МА (мартенсит-аустенитная составляющая, называемая также мостиковым мартенситом), верхний бейнит или смешанная фаза, образованная двумя или более типами этих ферритов.

Далее, первичная фаза означает фазу, которая занимает 90% или более в структурной фракции (в об.%), и более предпочтительно фазу, которая занимает 98% или более в структурной фракции (в об.%).

Далее, в настоящем изобретении температура поверхности горячекатаного стального листа используется в качестве температуры при чистовой прокатке. В качестве температуры в середине толщины листа, скорости охлаждения и температуры сматывания в рулон используют значения, рассчитываемые путем расчета теплопереноса и т.п. на основании измеренной температуры поверхности.

Преимущество изобретения

Согласно первому варианту настоящего изобретения толстый горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении, который имеет малую флуктуацию структуры в направлении толщины листа, обладает прекрасным балансом прочности и пластичности и, кроме того, обладает высокой низкотемпературной ударной вязкостью, в частности DWITT-характеристиками и CTOD-характеристиками, может быть легко получен при низкой себестоимости, и, следовательно, первое изобретение обладает исключительно полезным для промышленности результатом. Кроме того, первый вариант изобретения обладает также полезными эффектами и в отношении легкости изготовления предназначенной для трубопроводов электросварной стальной трубы или предназначенной для трубопроводов спиральной стальной трубы, которая обладает прекрасным балансом между прочностью и пластичностью, высокой низкотемпературной ударной вязкостью и прекрасной свариваемостью по периметру при строительстве трубопроводов.

Согласно второму варианту настоящего изобретения сверхтолстый горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении, который обладает тонкой структурой в середине толщины листа, демонстрирует малую флуктуацию структуры в направлении толщины листа, имеет очень большую толщину, превышающую 22 мм, обладает высокой прочностью при пределе прочности при растяжении TS=530 МПа или выше, обладает высокой низкотемпературной ударной вязкостью, в частности как высокими DWITT-характеристиками, так и высокими CTOD-характеристиками, может быть легко изготовлен при низкой себестоимости, и, следовательно, второе изобретение обладает исключительно полезным для промышленности результатом. Кроме того, второй вариант изобретения обладает также полезными эффектами в отношении легкости производства предназначенной для трубопроводов электросварной стальной трубы или спиральной стальной трубы, которая обладает высокой низкотемпературной ударной вязкостью и прекрасной свариваемостью по периметру при строительстве трубопроводов.

Согласно третьему варианту настоящего изобретения толстый горячекатаный стальной лист с высоким пределом прочности при растяжении, который обладает высокой прочностью при пределе прочности при растяжении TS=560 МПа или выше, обладает высокой низкотемпературной ударной вязкостью, в частности как высокими DWITT-характеристиками, так и высокими CTOD-характеристиками, и преимущественно используется для изготовления высокопрочной электросварной стальной трубы или высокопрочной спиральной стальной трубы классов Х70-Х80, может быть легко изготовлен при низкой себестоимости без необходимости добавления больших количеств легирующих элементов, и, следовательно, третий вариант изобретения обладает замечательным для промышленности полезным результатом. Кроме того, третий вариант изобретения обладает также полезными эффектами в отношении легкости производства предназначенной для трубопроводов электросварной стальной трубы или спиральной стальной трубы, которая обладает высокой низкотемпературной ударной вязкостью и прекрасной свариваемостью по периметру при строительстве трубопроводов.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - график, показывающий зависимость между DWITT и ΔD, ΔV, согласно первому варианту изобретения.

Фиг.2 - график, показывающий зависимость между ΔD, ΔV и температурой остановки охлаждения при ускоренном охлаждении, согласно первому варианту изобретения.

Фиг.3 - график, показываю