Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист с превосходной низкотемпературной ударной вязкостью и способ его получения

Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист с превосходной низкотемпературной ударной вязкостью и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к толстостенному высокопрочному горячекатаному стальному листу, подходящему для применения в качестве материала для высокопрочных, свариваемых методом сопротивления стальных труб и высокопрочных спиральных стальных труб, используемых для трубопроводов, по которым транспортируются сырая нефть, природный газ и т.п., и которые должны иметь высокую ударную вязкость, а также относится к способу получения такого стального листа. В частности, настоящее изобретение относится к улучшению низкотемпературной ударной вязкости. Следует заметить, что термин «стальной лист» включает стальные листы и стальные полосы. Используемый здесь термин «высокопрочный горячекатаный стальной лист» обозначает горячекатаный стальной лист с высокой прочностью на растяжение (TS), составляющей 510 МПа или более. Термин «толстостенный стальной лист» обозначает стальной лист толщиной в 11 мм или более.

Уровень техники

В последние годы, начиная со времен нефтяного кризиса, вследствие повышения цен на сырую нефть, необходимости в диверсификации источников энергии и т.п., разведка месторождений нефти и природного газа и прокладка трубопроводов активно осуществляется в очень холодных регионах, таких как Северное море, Канада и Аляска. Кроме того, например, активно разрабатываются ранее законсервированные месторождения обладающего высокой коррозийной активностью высокосернистого газа.

Для увеличения эффективности транспортировки природного газа и нефти проявляется тенденция осуществления эксплуатации трубопроводов под повышенным давлением с использованием труб большого диаметра. Для того, чтобы трубопроводы могли выдерживать условия эксплуатации под повышенным давлением, необходимо, чтобы в качестве транспортных труб применялись толстостенные стальные трубы. Соответственно, все больше и больше используются стальные трубы UOE (полученные формованием на U- и О-образных гибочных прессах с последующей сваркой и экспандированием), изготавливаемые из толстостенных стальных листов. Однако в настоящее время жесткие требования к дальнейшему снижению себестоимости прокладки трубопроводов, недостаточное обеспечение стальными трубами UOE и т.п. требуют снижения материальных затрат на производство стальных труб. Вместо стальных труб UOE, изготавливаемых из толстостенных стальных листов, все больше в качестве транспортных труб применяются высокопрочные стальные трубы, сваренные методом сопротивления, или высокопрочные спиральные стальные трубы, которые изготавливаются из рулонных горячекатаных стальных листов (горячекатаных стальных полос) с высокой производительностью и со сниженными затратами.

С точки зрения предупреждения разрушения транспортных труб требуется, чтобы эти высокопрочные стальные трубы сохраняли свою превосходную низкотемпературную вязкость. Для получения стальных труб, обладающих как высокой прочностью, так и высокой вязкостью, были предприняты попытки обеспечить увеличение прочности стальных листов, служащих материалом для стальных труб, посредством изменения способа упрочнения путем ускоренного охлаждения после горячей прокатки, дисперсионного упрочнения с использованием выделения вторичных фаз легирующих элементов, таких как Nb, V и Ti, увеличения вязкости посредством образования более тонкой микроструктуры с помощью регулируемой прокатки и т.п.

Кроме того, необходимо, чтобы транспортные трубы, используемые для транспортировки сырой нефти и природного газа, содержащих сероводород, в дополнение к таким характеристикам, как, например, высокая прочность и высокая вязкость, обладали бы еще и превосходной устойчивостью к высокосернистому газу, такой как сопротивление водородному растрескиванию (HIC-устойчивость) и сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением.

Для соответствия таким потребностям в не прошедшей экспертизу патентной заявке JP 08-319538 (1), например, раскрывается способ получения высокопрочного горячекатаного стального листа, имеющего превосходную вязкость и обладающего низким отношением предела текучести к пределу прочности. Данный способ включает этапы горячей прокатки стали, которая содержит в мас.% от 0,005% до менее 0,030% С, от 0,0002% до 0,0100% В, один или оба элемента, выбранных из 0,20% или менее Ti и 0,25% или менее Nb, в таких количествах, что соотношение (Ti+Nb/2)/C равняется 4 или более, а также Si, Mn, P, S, Al и N в подходящих количествах; охлаждения стали при скорости охлаждения от 5 до 20°С/с; смотки стали в рулоны при температуре в диапазоне от выше 550°С до 700°С или ниже, при этом ее микроструктура представлена ферритом и/или бейнитным ферритом, а количество зерен твердого раствора углерода находится в диапазоне от 1,0 до 4,0 ч./млн. Технология, описанная в документе (1), обеспечивает низкое отношение предела текучести к пределу прочности и высокую прочность горячекатаного стального листа, имеющего превосходную вязкость, свариваемость и устойчивость к высокосернистому газу, не вызывая при этом появления неоднородностей материала по толщине и в продольном направлении. Однако в описанной в документе (1) технологии количество твердого раствора углерода в кристаллических зернах составляет от 1,0 до 4,0 ч./млн., следовательно, подвод тепла во время сварки кольцевых швов будет способствовать проявлению неблагоприятной тенденции роста зерен. То есть в зоне, подверженной воздействию теплоты сварки, будут образовываться крупные зерна. Это способно привести к ухудшению вязкости в зоне участка кольцевого сварного шва, подверженной воздействию теплоты сварки.

Не прошедшая экспертизу патентная заявка JP 09-296216 (2) раскрывает способ получения высокопрочной листовой стали, имеющей превосходное сопротивление водородному растрескиванию, при этом данный способ включает завершение горячей прокатки стального сляба при температуре Ar₃+100°С или выше, при этом данный стальной сляб содержит в расчете на массовые проценты 0,01-0,12% С, 0,5% или менее Si, 0,5-1,8% Mn, 0,010-0,030% Ti, 0,01-0,05% Nb и 0,0005-0,0050% Са так, чтобы удовлетворять углеродному эквиваленту в 0,40 или менее и величине отношения Са/O, составляющей от 1,5 до 2,0; осуществление воздушного охлаждения в течение от 1 до 20 секунд; охлаждение стального листа от точки Ar₃ или выше до температуры от 550°С до 650°С в течение 20 секунд и смотку стальных листов в рулоны при температуре от 450°С до 500°С. Технология, описанная в документе (2), обеспечивает стальной лист для транспортной трубы, отвечающий техническим условиям API (Американский нефтяной институт), определенным для марок от Х60 до Х70, при этом такой стальной лист обладает устойчивостью к водородному растрескиванию. Однако в описанной в документе (2) технологии в случае стального листа с большой толщиной не обеспечивается требуемое время охлаждения. Для обеспечения требуемых свойств необходимо дополнительное улучшение производительности охлаждающего устройства, что является недостатком.

Не прошедшая экспертизу патентная заявка JP 2008-056962 (3) раскрывает способ получения толстолистовой высокопрочной стали для транспортных труб, имеющей превосходное сопротивление водородному растрескиванию, при этом данный способ включает нагревание стали, содержащей в расчете на массовые проценты 0,03-0,06% С, 0,01-0,5% Si, 0,8-1,5% Mn, 0,0015% или менее S, 0,08% или менее Al, 0,001-0,005% Са и 0,0030% или менее О, при этом содержание Са, S и О удовлетворяет определенному соотношению; выполнение ускоренного охлаждения при скорости охлаждения 5°С/с или более от критической точки Ar₃ до температуры от 400°С до 600°С; последующий быстрый повторный нагрев толстолистовой стали со скоростью нагревания 0,5°С/с или более таким образом, чтобы температура поверхности толстого стального листа достигала 600°С или более и чтобы температура в середине по толщине толстого стального листа находилась в пределах от 550°С до 700°С, при этом разница температур между поверхностью толстого стального листа и в середине по толщине толстого стального листа при завершении повторного нагрева составляет 20°С или более. Технология, описанная в документе (3), обеспечивает толстолистовую сталь, в которой доля содержания второй фазы в микроструктуре металла составляет 3% или менее и в которой разница в показателях твердости между поверхностным слоем и серединой по толщине толстого стального листа составляет 40 пунктов или менее в единицах твердости по Виккерсу, при этом данная толстолистовая сталь обладает превосходным сопротивлением водородному растрескиванию. Однако недостатком описанной в документе (3) технологии является необходимость этапа повторного нагрева, усложняющего технологический процесс. Кроме того, необходима установка устройства для подогрева и т.п.

Не прошедшая экспертизу патентная заявка JP 2001-240936 (4) раскрывает способ получения толстых листов высокопрочной стали, имеющих крупнозернистый ферритный слой на верхней и нижней поверхностях, при этом данный способ включает выполнение прокатки при общем обжатии в 2% или более и температуру Ac₁ -50°C или ниже на этапе охлаждения после горячей прокатки литого сляба, содержащего в расчете на массовые проценты 0,01-0,3% С, 0,6% или менее Si, 0,2-2,0% Mn, 0,06% или менее Al, 0,005-0,035% Ti и 0,001-0,006% N; нагревание стального листа до температуры, превышающей Ac₁, но ниже Ас₃, и оставление стального листа для охлаждения. Технология, описанная в документе (4), способствует улучшению показателей чувствительности к SCC (коррозионное растрескивание под напряжением), сопротивления атмосферной коррозии и коррозийной стойкости материала стали и препятствования деградации материала после холодной штамповки. Однако недостатком описанной в документе (4) технологии является необходимость этапа повторного нагрева, усложняющего технологический процесс. Кроме того, необходима установка устройства для подогрева и т.п.

В последние годы от стальных труб, предназначенных для использования в регионах с очень холодным климатом для предотвращения разрушения трубопроводов часто требуется наличие превосходной вязкости разрушения, в частности, показателей раскрытия вершины трещины (показатели CTOD) и показателей испытания падающим грузом (показатели DWTT).

Для соответствия таким требованиям, например, в не прошедшей экспертизу патентной заявке JP 2001-207220 (5) раскрывается способ получения горячекатаного стального листа для высокопрочной свариваемой методом сопротивления стальной трубы, при этом данный способ включает нагревание стального сляба, содержащего в расчете на массовые проценты С, Si, Mn и N в подходящих количествах, содержание Si и Mn при этом таково, что отношение Mn/Si составляет от 5 до 8, и от 0,01 до 0,1% Nb; выполнение черновой прокатки в условиях, при которых степень обжатия первой прокатки при 1100°С или выше составляет от 15% до 30%, общая степень обжатия при 1000°С или выше составляет 60% или более, а степень обжатия чистовой прокатки составляет от 15% до 30%; охлаждение стального листа при скорости охлаждения 5°С/с или выше таким образом, чтобы температура участка поверхностного слоя достигала точки Ar₁ или ниже; начало чистовой прокатки, когда температура поверхностного слоя достигает величины от (Ас₃-40°С) до (Ас₃+40°С), с помощью рекуперации или принудительного нагревания; завершение чистовой прокатки в условиях, при которых общая степень обжатия составляет 60% или более при 950°С или ниже и при которых конечная температура прокатки является точкой Ar₃ или более высокой; запуск охлаждения через 2 секунды после прекращения чистовой прокатки для охлаждения стального листа до 600°С или ниже со скоростью 10°С/с или более и смотку стального листа в рулон при температуре от 600°С до 350°С. Стальной лист, полученный с помощью описанной в документе (5) технологии, превращается в высокопрочную сваренную методом сопротивления стальную трубу, имеющую тонкую микроструктуру поверхностного слоя стального листа и превосходную низкотемпературную вязкость, в частности, превосходные показатели DWTT, без добавления дорогих легирующих элементов или проведения термической обработки всей стальной трубы. Однако в описанной в документе (5) технологии в случае стального листа с большой толщиной не обеспечивается требуемое время охлаждения. Для обеспечения требуемых свойств необходимо дополнительное улучшение производительности охлаждающего устройства, что является недостатком.

Не прошедшая экспертизу патентная заявка JP 2004-315957 (6) раскрывает способ получения горячекатаной стальной ленты для высокопрочной свариваемой методом сопротивления стальной трубы, имеющей превосходную низкотемпературную вязкость и превосходную свариваемость, при этом данный способ включает нагревание стального сляба, содержащего в расчете на массовые проценты подходящие количества С, Si, Mn, Al и N, а также 0,001-0,1% Nb, 0,001-0,1% V и 0,001-0,1% Ti и один, два, или более из Cu, Ni и Мо, при этом данный стальной сляб имеет величину коэффициента трещиностойкости при сварке Pcm 0,17 или менее; прекращение чистовой прокатки в условиях, при которых температура поверхности равняется величине (Ar₃-50°С) или выше; последующее быстрое охлаждение стального листа; смотку стального листа в рулон при 700°С или ниже и выполнение медленного охлаждения.

Сущность изобретения

Техническая задача

В последнее время требуется, чтобы низкотемпературная ударная вязкость стального листа для высокопрочной свариваемой методом сопротивления стальной трубы, в частности, показатели CTOD и DWTT были улучшены еще больше. В технологии, описанной в документе (6), низкотемпературная ударная вязкость является недостаточной. Таким образом, конечный стальной лист, к сожалению, не обладает настолько хорошей низкотемпературной ударной вязкостью, чтобы соответствовать требуемым показателям CTOD и DWTT.

Недостатком является то, что во многих случаях свойства горячекатаного стального листа в указанном уровне техники варьируют в широких пределах по длине и ширине листа.

Целью настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков уровня техники и создание толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа для высокопрочной свариваемой методом сопротивления стальной трубы или высокопрочной спиральной стальной трубы, который обладает высокой прочностью на растяжение TS, составляющей 510 МПа или более, и превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, в частности, превосходными показателями CTOD и DWTT, а также создание способа получения стального листа без необходимости добавления больших количеств легирующих элементов.

Другой целью настоящего изобретения является дальнейшее улучшение однородности материала в продольном направлении и по ширине листа. Еще одна цель настоящего изобретения состоит в создании толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, имеющего превосходную однородность материала и обладающего подходящей поверхностной микроструктурой без точек локального увеличения прочности или ухудшения пластичности или вязкости.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, обладающего подходящей поверхностной микроструктурой и превосходной однородностью микроструктуры в направлении толщины.

Используемый здесь термин «превосходные показатели CTOD» указывает, что критическое отрывное смещение (величина CTOD) при выполнении испытания CTOD в соответствии с техническими условиями ASTM (Американское общество по испытанию материалов) Е 1290 при температуре -10°С составляет 0,30 мм или более. Используемый здесь термин «превосходные показатели DWTT» указывает, при выполнении испытания DWTT в соответствии с техническими условиями ASTM Е 436 самая низкая температура (температура DWTT), при которой процентное сдвиговое разрушение достигает 85%, составляет -35°С или ниже.

Решение задачи

Настоящее изобретение представляет собой следующее:

[1] Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист, обладающий превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, содержит в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, содержание С, Ti и Nb удовлетворяет соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты) и в микроструктуре которого разница ΔD между средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины, и средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы в середине стального листа на расстоянии 2 мкм или менее в направлении толщины, а также разница ΔV между долей содержания (объемные проценты) второй фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины и долей содержания (объемные проценты) второй фазы в середине стального листа в направлении толщины составляет 2% или менее.

[2] Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист, обладающий превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, содержит в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, содержание С, Ti и Nb удовлетворяет соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты) и в микроструктуре которого разница ΔD между средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины, и средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы в середине стального листа на расстоянии 2 мкм или менее в направлении толщины, а также разница ΔV между долей содержания (объемные проценты) второй фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины и долей содержания (объемные проценты) второй фазы в середине стального листа в направлении толщины составляет 2% или менее, и в котором толщина прокатной окалины, образованной на поверхности стального листа, составляет 3-30 мкм.

[3] Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист, обладающий превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, содержит в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, содержание С, Ti и Nb удовлетворяет соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты) и в микроструктуре которого разница ΔD между средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины, и средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы в середине стального листа на расстоянии 2 мкм или менее в направлении толщины, а также разница ΔV между долей содержания (объемные проценты) второй фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины и долей содержания (объемные проценты) второй фазы в середине стального листа в направлении толщины составляет 2% или менее, и в котором разница ДНУ между твердостью по Виккерсу HV_1мм на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины и твердостью по Виккерсу HV_½t в середине стального листа в направлении толщины составляет 50 единиц или менее.

[4] Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист, обладающий превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, содержит в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, содержание С, Ti и Nb удовлетворяет соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты) и в микроструктуре которого разница ΔD между средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины, и средним размером зерна (мкм) ферритной фазы, выступающей в качестве основной фазы в середине стального листа на расстоянии 2 мкм или менее в направлении толщины, а также разница ΔV между долей содержания (объемные проценты) второй фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины и долей содержания (объемные проценты) второй фазы в середине стального листа в направлении толщины составляет 2% или менее, и в котором минимальное расстояние между пластинками бейнитной фазы или закаленной мартенситной фазы на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины составляет 0,1 мкм или более.

[5] Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист, описанный в любом из пунктов от [1] до [4], содержит, кроме того, в расчете на массовые проценты один, или два, или более металлов, выбранных из 0,01-0,10% V, 0,01-0,50% Мо, 0,01-1,0% Cr, 0,01-0,50% Cu и 0,01-0,50% Ni.

[6] Толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист, описанный в любом из пунктов от [1] до [5], содержит, кроме того, в расчете на массовые проценты 0,0005-0,005% Са.

[7] Способ получения толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, обладающего превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, включает нагревание материала стали, содержащего в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, при этом содержание С, Ti и Nb является таким, чтобы удовлетворять соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты), горячую прокатку, включая черновую прокатку и чистовую прокатку, для образования горячекатаного стального листа; после завершения горячей прокатки осуществление ускоренного охлаждения при средней скорости охлаждения в середине стального листа в направлении толщины в 10°С/с или более до достижения температуры прекращения охлаждения, отвечающей в середине стального листа в направлении толщины величине BFS или ниже, при этом BFS определяется выражением (2):

B F S   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i − 1,5 C R   ( 2 )

где каждый из С, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляют доли их содержания (массовые проценты), а показатель CR отвечает средней скорости охлаждения (°С/с) в середине стального листа в направлении толщины; и

сматывание в рулон при температуре намотки, равной в середине стального листа в направлении толщины величине BFSO или ниже, при этом BFSO определяется выражением (3):

B F S O   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i   ( 3 )

где каждый из С, Ti, Nb, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляет долю их содержания (массовые проценты).

[8] Способ получения толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, обладающего превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, включает нагревание материала стали, содержащего в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, при этом содержание С, Ti и Nb является таким, чтобы удовлетворять соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты), горячую прокатку, включая черновую прокатку и чистовую прокатку, для образования горячекатаного стального листа; обработку для удаления окалины с помощью окалиноломателя перед черновой прокаткой и перед чистовой прокаткой, при которой конечную температуру на входе (FET) при горячей прокатке устанавливают в диапазоне от 800°С до 1050°С и конечную температуру на выходе (FDT) устанавливают в диапазоне от 750°С до 950°С; выполнение после завершения горячей прокатки ускоренного охлаждения при средней скорости охлаждения в середине стального листа в направлении толщины в 10°С/с или более до достижения температуры прекращения охлаждения, отвечающей в середине стального листа в направлении толщины величине BFS или ниже, при этом BFS определяется выражением (2):

B F S   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i − 1,5 C R   ( 2 )

где каждый из С, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляют доли их содержания (массовые проценты), а показатель CR отвечает средней скорости охлаждения (°С/с) в середине стального листа в направлении толщины; и

сматывания в рулон при температуре намотки, равной в середине стального листа в направлении толщины величине BFSO или ниже, при этом BFSO определяется выражением (3):

B F S O   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i   ( 3 )

где каждый из С, Ti, Nb, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляет долю их содержания (массовые проценты).

[9] Способ получения толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, обладающего превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, включает нагревание материала стали, содержащего в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, при этом содержание С, Ti и Nb является таким, чтобы удовлетворять соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты),

горячую прокатку, включая черновую прокатку и чистовую прокатку, для образования горячекатаного стального листа; после завершения горячей прокатки осуществление ускоренного охлаждения при средней скорости охлаждения в середине стального листа в направлении толщины в 10°С/с или более до достижения температуры прекращения охлаждения, отвечающей в середине стального листа в направлении толщины величине BFS или ниже, при котором, когда при ускоренном охлаждении величина углеродного эквивалента Ceq составляет 0,37% или менее, среднюю скорость охлаждения на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины устанавливают в 10°С/с или более, а когда углеродный эквивалент Ceq превышает 0,37%, среднюю скорость охлаждения устанавливают равным от 10 до 200°С/с, при этом углеродный эквивалент Ceq определяется выражением (4):

C e q   ( % ) = C + M n / 6 + ( C r + M o + V ) / 5 + ( N i + C u ) / 15   ( 4 )

где каждый из С, Ti, Mn, Cr, Мо, V, Cu и Ni представляет долю их содержания (массовые проценты), а показатель BFS определяется выражением (2):

B F S   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i − 1,5 C R   ( 2 )

где каждый из С, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляют доли их содержания (массовые проценты), а показатель CR отвечает средней скорости охлаждения (°С/с) в середине стального листа в направлении толщины); и

сматывание в рулон при температуре намотки, равной в середине стального листа в направлении толщины величине BFSO или ниже, при этом BFSO определяется выражением (3):

B F S O   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i   ( 3 )

где каждый из С, Ti, Nb, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляет долю их содержания (массовые проценты).

[10] Способ получения толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, обладающего превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, включает нагревание материала стали, содержащего в расчете на массовые проценты 0,02-0,08% С, 0,01-0,50% Si, 0,5-1,8% Mn, 0,025% или менее Р, 0,005% или менее S, 0,005-0,10% Al, 0,01-0,10% Nb, 0,001-0,05% Ti, остальное - Fe и неизбежные примеси, при этом содержание С, Ti и Nb является таким, чтобы удовлетворять соотношению (1):

( T i + ( N b / 2 ) ) / C < 4   ( 1 )

где каждый из Ti, Nb и С представляет долю их содержания (массовые проценты),

горячую прокатку, включая черновую прокатку и чистовую прокатку, для образования горячекатаного стального листа; после завершения горячей прокатки осуществление ускоренного охлаждения со средней скоростью охлаждения в середине стального листа в направлении толщины в 10°С/с или более до достижения температуры прекращения охлаждения, отвечающей в середине стального листа в направлении толщины величине BFS или ниже, при котором ускоренное охлаждение на расстоянии 1 мм от поверхности стального листа в направлении толщины выполняют со средней скоростью охлаждения в 100°С/с или более, при этом BFS определяется выражением (2):

B F S   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i − 1,5 C R   ( 2 )

где каждый из С, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляют доли их содержания (массовые проценты), а показатель CR отвечает средней скорости охлаждения (°С/с) в середине стального листа в направлении толщины; и

сматывание в рулон при температуре намотки, равной в середине стального листа в направлении толщины величине BFSO или ниже, при этом сматывание в рулон выполняют при температуре, составляющей в середине стального листа в направлении толщины 300°С или выше, а величина BFSO при этом определяется выражением (3):

B F S O   ( ° C ) = 770 − 300 C − 70 M n − 70 C r − 170 M o − 40 C u − 40 N i   ( 3 )

где каждый из С, Ti, Nb, Mn, Cr, Мо, Cu и Ni представляет долю их содержания (массовые проценты).

[11] Способ получения толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, описанного в любом из пунктов 7-10 и содержащего, кроме того, в расчете на массовые проценты один, или два, или более металлов, выбранных из 0,01-0,10% V, 0,01-0,50% Мо, 0,01-1,0% Cr, 0,01-0,50% Cu и 0,01-0,50% Ni.

[12] Способ получения толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа, описанного в любом из пунктов 7-11 и содержащего, кроме того, в расчете на массовые проценты 0,0005-0,005% Са.

Используемый в настоящем изобретении термин «феррит, выступающий в качестве основной фазы» указывает, что микроструктура, служащая в качестве основной фазы настоящего изобретения, является твердым низкотемпературным ферритом, то есть включает бейнитный феррит или бейнит, исключая мягкий высокотемпературный феррит (зернистый полигональный феррит). В дальнейшем, термин «феррит, выступающий в качестве основной фазы» определяет твердый низкотемпературный феррит (бейнитный феррит, бейнит или их смешанная фаза), если не указывается иного. Вторая фаза определяет перлит, мартенсит, аустенитно-мартенситную составляющую (МА) (также именуемую островным мартенситом) или их смешанную фазу.

В настоящем изобретении температура, используемая при чистовой прокатке, определяется температурой на поверхности. Величины температуры в середине стального листа в направлении толщины при ускоренном охлаждении, скорость охлаждения и температура смотки в рулон определяются расчетным образом с помощью показателей теплопередачи или других подобных показателей на основе данных измерения температуры на поверхности.

Преимущества

Согласно настоящему изобретению можно легко получить толстостенный высокопрочный горячекатаный стальной лист при невысоких затратах, при этом такой стальной лист обладает превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, в частности, превосходными показателями DWTT и CTOD и хорошей однородностью микроструктуры в направлении толщины, что в промышленном отношении является чрезвычайно предпочтительным.

Кроме того, согласно настоящему изобретению можно легко получить сваренную методом сопротивления стальную трубу и спиральную стальную трубу, применяемые в качестве транспортной трубы, обладающей превосходной низкотемпературной ударной вязкостью и превосходной свариваемостью по кольцевым швам при строительстве трубопроводов.

В дополнение к вышеизложенным преимуществам стальной лист согласно настоящему изобретению имеет лишь небольшую нео