Горячекатаный стальной лист и способ его изготовления

Горячекатаный стальной лист и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящая группа изобретений относится к высокопрочному горячекатаному стальному листу для спиральношовного трубопровода с превосходной низкотемпературной ударной вязкостью и к способу его изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В недавние годы районы разработки месторождений топливно-энергетических ресурсов, таких как сырая нефть, природный газ, перемещаются в области, в которых условия естественной среды являются более суровыми, подобные зонам с холодным климатом, таким как Северное море, Сибирь, Северная Америка, Сахалин, и океанским глубинам, такие как Северное море, Мексиканский залив, Черное море, Средиземное море, Индийский океан. Кроме того, по соображениям глобальной защиты окружающей среды увеличивается добыча природного газа, и в то же время с позиции экономической эффективности трубопроводной системы требуется высокое рабочее давление. Характеристики, необходимые для трубопровода соответственно изменениям этих условий окружающей среды, становятся все более сложными и разносторонними. Они могут быть ориентировочно классифицированы на (а) технические условия в отношении утолщения/высокой прочности, (b) технические условия в отношении высокой ударной вязкости, (с) технические условия в отношении низкого углеродного эквивалента (Ceq) в соответствии с улучшением свариваемости при монтаже в полевых условиях, (d) технические условия в отношении весьма высокой коррозионной стойкости, (е) необходимость высоких деформационных характеристик в области вечной мерзлоты, в зоне тектонического разлома. Кроме того, как правило, требуется сочетание этих характеристик соответственно условиям их практического применения.

[0003] Кроме того, следуя недавнему повышению потребности в сырой нефти и природном газе, начинается полномасштабная разработка в отдаленных местах, в зоне с суровыми условиями естественной среды, месторождений, которые ранее были оставлены из соображений рентабельности. В частности, для трубопровода, используемого в трубопроводной системе, по которой сырую нефть и природный газ транспортируют на большие расстояния, в высшей степени необходимы высокая ударная вязкость, пригодная для применения в зоне с холодным климатом, в дополнение к утолщению, высокая прочность для повышения пропускной способности, и технической проблемой является обеспечение обеих этих необходимых характеристик.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0004] Патентный Документ 1: Японский патент № 3846729 (Японская национальная публикация Международной патентной заявки № 2005-503483)

Патентный Документ 2: Японская выложенная патентная публикация № 2004-315957

Патентный Документ 3: Японская выложенная патентная публикация № 2008-240151

Патентный Документ 4: Японская выложенная патентная публикация № 2005-281838.

НЕПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0005] Непатентный документ 1: журнал «Nippon Steel Technical Report» № 380, 2004 год, стр. 70.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0006] Доля вязкой составляющей (SA) при DWTT (Испытании на ударный разрыв падающим грузом), оценивающем характеристику прекращения распространения хрупкой трещины, которая внесена в технические условия как показатель низкотемпературной ударной вязкости в каждом проекте, представляет собой значение, измеряемое в соответствии со стандартом API (Американского Нефтяного Института), и, как общеизвестно, это значение снижается по мере возрастания толщины и прочности. В частности, напряженное состояние на конце надреза испытательного образца переходит из плоского напряженного состояния в плоскую деформацию, и степень трехосного напряжения увеличивается с возрастанием толщины листа, и когда толщина листа превышает 16 мм, проявление этого эффекта становится еще более заметным. Известно, что для упрочнения является эффективной контролируемая прокатка, а именно средством улучшения SA является увеличение степени обжатия при прокатке вне диапазона температур рекристаллизации в аустените.

Высокая способность к поглощению энергии удара требуется с точки зрения предотвращения вязкого растрескивания, которое распространяется, когда внутреннее давление является высоким, и скорость распространения трещин становится более высокой, чем скорость волны пониженного давления после прорыва, такого как в стальной трубе в трубопроводе для природного газа. Возникновение разрушения отрывом (разрыва) улучшает показатели SA, но снижает поглощение энергии, и поэтому не является предпочтительным. Разрыв представляет собой участок щели параллельно поверхности листа, наблюдаемый на поверхности трещины. Кроме того, проявляется тенденция к росту числа потребителей, которые включают в технические условия пункт «без разрыва». Соответственно этому, имеет место тенденция к удовлетворению потребностей рынка техническими средствами, чтобы обеспечить как повышение SA, так и подавление разрыва.

[0007] С другой стороны, стальные трубы для трубопровода, в зависимости от способа их изготовления, классифицируют на бесшовную стальную трубу, стальную трубу типа UOE, сваренную методом электросопротивления стальную трубу, и спиральношовную стальную трубу, и их выбирают согласно варианту применения, размеру, и так далее. Все они, за исключением бесшовной стальной трубы, характеризуются тем, что стальной лист в плоскостном состоянии или стальную ленту формуют в трубчатую форму, и после этого их края соединяют сваркой с образованием такого изделия, как стальная труба (далее называемая также «трубой»). Кроме того, эти сварные стальные трубы могут быть классифицированы в зависимости от того, использовали ли в качестве материала горячекатаный стальной лист (далее называемый также «горячим рулоном») или же пластину, и в первом случае они представляют собой сваренную методом сопротивления стальную трубу и спиральношовную стальную трубу, и в последнем случае представляют собой стальную трубу, полученную по технологии UOE. Как правило, названную последней стальную трубу типа UOE используют в вариантах применения, предусматривающих высокую прочность, большой диаметр и высокую толщину. Однако названные первыми сваренная методом электросопротивления стальная труба и спиральношовная стальная труба, полученные с использованием горячего рулона в качестве материала, являются предпочтительными по соображениям стоимости и сроков поставки их, и поэтому требования ужесточаются, чтобы сделать их высокопрочными, имеющими большой диаметр, и для увеличения толщины.

[0008] Основное различие между сваренной методом электросопротивления стальной трубой и спиральношовной стальной трубой, материалом для которых служит горячий рулон, состоит в способе сворачивания их в трубу. В названной первой сваренной методом электросопротивления стальной трубе продольное направление трубы совпадает с направлением прокатки, и окружное направление трубы согласуется с направлением прокатки по ширине так же, как для стальной трубы типа UOE. С другой стороны, названную последней спиральношовную стальную трубу изготавливают так, что линия оплавления принимает спиральную форму, и нет обязательного согласования направления прокатки с продольным направлением трубы, и направления прокатки по ширине с окружным направлением трубы. Важно, что почти все характеристики, которые включены в технические условия на трубу, имеют отношение к окружному направлению трубы, и в случае спиральношовной стальной трубы оно представляет собой направление R горячего рулона. Направление R означает направление, соответствующее окружному направлению стальной трубы, когда она сделана в виде спиральношовной стальной трубы. Оно определяется диаметром трубы во время сворачивания в трубообразную форму, но обычно проходит по направлениям под углом от 30° до 45° относительно направления прокатки. Горячий рулон, как правило, имеет высокие как прочность, так и ударную вязкость в направлении прокатки по ширине, и поэтому является желательным, поскольку окружное направление сваренной методом электросопротивления стальной трубы представляет собой направление прокатки по ширине. Однако окружное направление спиральношовной стальной трубы представляет собой направление R горячего рулона, и оно отклоняется на определенный угол относительно направления прокатки, и поэтому снижаются как прочность, так и ударная вязкость. Соответственно этому, необходимо повышать прочность приблизительно на величину от 70 МПа до 90 МПа при переходе к направлению прокатки по ширине, даже если это стальная труба того же стандарта API-X80 (предел текучести (YS): 550 МПа, предел прочности (TS): от 620 МПа до 827 МПа), и поэтому горячий рулон для спиральношовной стальной трубы должен иметь более строгий баланс прочности и ударной вязкости.

[0009] Способ изготовления высокопрочной стальной трубы, соответствующей стандарту Х120 для стальной трубы типа UOE, раскрыт в Непатентном Документе 1.

Однако вышеуказанная технология предусматривает, что в качестве материала используется толстый лист (пластина), и это достигается с использованием метода прерывистой прямой закалки (IDQ) как характерного для способа изготовления толстой пластины, и с высокой скоростью охлаждения и низкой температурой прекращения охлаждения, чтобы обеспечить как высокую прочность, так и утолщение. В частности, это представляет собой характеристику, в которой для обеспечения прочности используют закалочное упрочнение (структурное упрочнение).

[0010] Один пример соответственных способов изготовления пластины представлен на Фиг. 1. Здесь в процессе нагрева выполняют подогрев сляба. Нагрев выполняют при низкой температуре для измельчения зерен нагретого аустенита, поскольку нет необходимости учитывать дисперсионное упрочнение.

[0011] Упрочнение при контролируемой прокатке для повышения ударной вязкости, а именно увеличение степени обжатия при прокатке вне диапазона температур рекристаллизации в аустените может быть запланировано как необходимое, причем прокатный стан для этого не относится к тандемному типу, но представляет собой одноклетьевой реверсивный прокатный стан. Соответственно этому, целевая ударная вязкость может быть получена в такой мере, насколько контролируется температура начала контролируемой прокатки.

[0012] Кроме того, общепринятой практикой является то, что стан чистовой прокатки и охлаждающее устройство в процессе изготовления толстого листа размещают на расстоянии друг от друга, и имеет место временной интервал приблизительно в 40 секунд от момента завершения прокатки до момента начала охлаждения. Поэтому ориентированность текстуры ослабевает, и также подавляется возникновение разрыва благодаря рекристаллизации и диффузионному превращению феррита в аустенит. Кроме того, с недавних пор в способе обработки толстого листа становится общепринятым Ускоренное Охлаждение (АСС) с помощью высокомощного охлаждающего устройства, и благодаря скорости охлаждения подавляют возможность разрыва.

[0013] Один пример соответствующих способов изготовления горячего рулона в качестве материала для сваренной методом электросопротивления стальной трубы и спиральношовной стальной трубы, которые являются предметами настоящего изобретения, иллюстрирован на Фиг. 2. Здесь элементный состав стали регулируется относительно важных компонентов стали в процессе рафинирования. Центральную ликвацию уменьшают с помощью электромагнитного перемешивания и литья с мягким обжатием в процессе непрерывного литья. В процессе повторного нагрева сляба ниобий (Nb) подавляет рекристаллизацию аустенита и обеспечивает дисперсионное упрочнение с выделением упрочняющих частиц в твердом растворе. В процессе черновой прокатки прокатку выполняют в диапазоне температур рекристаллизации аустенита, и происходит измельчение зерна рекристаллизованного аустенита. В процессе чистовой прокатки прокатку проводят вне диапазона температур рекристаллизации аустенита, и α-зерно после превращения измельчается в результате эффекта контролируемой прокатки. В процессе намотки в рулон дисперсионное упрочнение карбидом ниобия (NbC) достигается в ходе намотки при надлежащей температуре.

[0014] При изготовлении горячего рулона характеристикой процесса является процесс намотки в рулон, и наматывание толстого материала при низкой температуре является затруднительным вследствие ограниченных технических возможностей устройства для намотки (моталки). Поэтому невозможно выполнить прекращение охлаждения при низкой температуре, необходимое для закалочного упрочнения. Соответственно этому, трудно обеспечить прочность путем закалочного упрочнения. Кроме того, оборудование оказывается слишком дорогостоящим для того, чтобы повысить скорость охлаждения в центральной части листа по его толщине сообразно темпу процесса изготовления толстого листа, такого как лист с толщиной 16 мм или более, при скорости охлаждения после прокатки.

[0015] Кроме того, имеет место ситуация, когда стан черновой прокатки включает одноклетьевой реверсивный прокатный стан, но, как правило, стан чистовой прокатки представляет собой тандемный прокатный стан с числом клетей от шести до семи. В дополнение, существует множество ограничений, поскольку температура, степень обжатия при прокатке и скорость неизбежно определяются массопотоком через него. Кроме того, толщина черновой полосы, перемещающейся от черновой прокатки до чистовой прокатки, также ограничена габаритами обрезных ножниц и зазором между валками в первой чистовой клети F1, и невозможно настроить степень обжатия при прокатке в диапазоне температур рекристаллизации на столь же большую величину, как в процессе получения толстого листа (пластины).

[0016] В Патентном Документе 1 раскрыто изобретение, в котором во время рафинирования добавляют Са-Si для сфероидизации включений, добавляют V, проявляющий эффект измельчения кристаллического зерна, в дополнение к упрочняющим элементам Nb, Ti, Mo, Ni, и сочетают низкотемпературную прокатку и низкотемпературную намотку для обеспечения прочности, в качестве технологии, обеспечивающей достижение как высокой прочности, утолщения, так и низкотемпературной ударной вязкости в горячем рулоне для трубопровода.

Однако температура чистовой прокатки в этой технологии является относительно низкой, такой как от 790°С до 830°С, и поэтому есть опасения в плане снижения уровня поглощения энергии, обусловленного возникновением разрыва, и в отношении эксплуатационной стабильности, поскольку становится высокой нагрузка при прокатке вследствие низкотемпературной прокатки.

[0017] В Патентном Документе 2 представлено изобретение, позволяющее обеспечить как высокую прочность, так и низкотемпературную ударную вязкость, подавлением возрастания твердости на участке сварного шва путем ограничения значения PCM, и преобразованием микроструктуры в бейнитно-ферритную одиночную фазу, и, кроме того, ограничением степени выделения Nb во включениях, для обеспечения высокой прочности и низкотемпературной ударной вязкости, в качестве технологии, позволяющей достичь прочности, низкотемпературной ударной вязкости и превосходной свариваемости при монтаже в полевых условиях в горячем рулоне для сваренной методом сопротивления стальной трубы. Однако в этой технологии также практически необходима низкотемпературная прокатка для получения мелкозернистой структуры, и есть опасения насчет снижения уровня поглощения энергии, обусловленного возникновением разрыва, и в отношении эксплуатационной стабильности, поскольку становится высокой нагрузка при прокатке вследствие низкотемпературной прокатки.

[0018] В Патентном Документе 3 раскрыта технология, в которой текстуру регулируют ограничением нижнего предела скорости охлаждения после прокатки в горячем рулоне для сваренной методом электросопротивления стальной трубы и спиральношовной стальной трубы для уменьшения разрыва. Однако необходимо не только подавлять разрыв, но также регулировать процесс прокатки, чтобы тем самым по сути улучшить микроструктуру для обеспечения как класса прочности Х80, так и ударной вязкости в листе с толщиной 16 мм или более. Кроме того, в настоящее время существует множество технических препятствий в отношении формы стального листа, пропускной способности листа и легкости сцепления с сердечником намоточного устройства для обеспечения скорости охлаждения в центральной части листа по его толщине, когда толщина листа составляет 16 мм или более.

[0019] В Патентном Документе 4 представлена технология, в которой создают микроструктуру в форме бейнитно-ферритной одиночной фазы, стабильную прочность получают с помощью тонкодисперсных включений, таких как Nb, V, и ударную вязкость обеспечивают ограничением среднего размера зерна в структуре в пределах диапазона размеров зерна в горячем рулоне для сваренной методом электросопротивления стальной трубы.

Однако это рассчитано на тонкий лист, причем толщина листа составляет не более половины дюйма (12,7 мм), поскольку он предназначен для сваренной методом электросопротивления стальной трубы, и отсутствует описание способа создания микроструктуры для получения ударной вязкости, когда толщина листа составляет 16 мм или более, и для получения диапазона размеров зерна. Кроме того, не рассматривается вариант применения, в котором требуется более строгий баланс прочности и ударной вязкости, такой, как в горячем рулоне для спиральношовной стальной трубы, нежели для сваренной методом электросопротивления стальной трубы.

[0020] Соответственно этому, цель настоящего изобретения состоит в создании горячекатаного стального листа для спиральношовной стальной трубы с позиции производительности транспортирования, обрабатываемости при сварке в полевых условиях, и так далее, имеющего как высокую ударную вязкость, пригодную для применения в области, где необходимы характеристики высокой устойчивости к излому (в частности, в зоне с холодным климатом), и прочности на уровне стандарта API5L-X80 или выше. Для достижения вышеуказанного, цель настоящего изобретения заключается в создании высокопрочного горячекатаного стального листа (горячего рулона) для спиральношовной стальной трубы, и способа, пригодного для экономичного и стабильного изготовления горячекатаного стального листа, в котором доля вязкой составляющей (SA) при испытании DWTT при температуре испытания -20°С составляет 85% или более, показатель разрыва, при котором практически не происходит снижение уровня поглощения энергии, обусловленное возникновением разрыва, отрегулирован на значение 0,06 мм/мм² или менее, уровень поглощения энергии при возникновении разрыва составляет 240 Дж или более, дополнительно, стандарт API5L-X80 (предел прочности составляет приблизительно от 710 МПа до 740 МПа или более), когда толщина листа составляет 16 мм или более, разъясняются с позиции высокой прочности.

РАЗРЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0021] Авторы настоящего изобретения провели обстоятельное исследование для разрешения вышеуказанных проблем, и в результате выяснили, что значение SA строго коррелирует с кристаллической системой микроструктуры в центральной части по направлению толщины стального листа, уровень поглощения энергии коррелирует с долей проэвтектоидного феррита в микроструктуре, значение SI коррелирует с интенсивностью отраженного рентгеновского излучения (рентгеновских рефлексов) для этой части, для разработки настоящего изобретения. Сущность настоящего изобретения является следующей.

[0022] (1) Горячекатаный стальной лист удовлетворяет условиям:

С от 0,02% до 0,06%;

Si от 0,05% до 0,5%;

Mn от 1% до 2%;

Nb от 0,05% до 0,12%;

Ti от 0,005% до 0,02%,

Р≤0,03%;

S≤0,005%;

О≤0,003%;

Al от 0,005% до 0,1%;

N от 0,0015% до 0,006%;

Са от 0,0005% до 0,003%;

V≤0,15% (не включая «0» (нуль)%);

Mo≤0,3% (не включая «0» (нуль)%);

N-14/48×Ti≥«0» (нуль)%, в % по массе; и

остальное количество составляют Fe и неизбежные примесные элементы,

причем доля полигонального феррита составляет 3% или более, и 20% или менее, и остальное представляет собой фазу низкотемпературного превращения и 1% или менее перлита в микроструктуре на глубине половины толщины от поверхности стального листа, среднечисленный размер зерна микроструктуры составляет 1 мкм или более, и 2,5 мкм или менее, усредненный по площади размер зерна составляет 3 мкм или более, и 9 мкм или менее, среднеквадратичное отклонение от усредненного по площади размера зерна микроструктуры составляет 0,8 мкм или более, и 2,3 мкм или менее, и отношение интенсивностей рентгеновских рефлексов {211}/{111} в направлении {211} и в направлении {111} относительно плоскости, параллельной поверхности стального листа, на глубине половины толщины от поверхности стального листа составляет 1,1 или более.

[0023] Здесь, «неизбежный примесный элемент» означает загрязняющие примеси, которые не добавляются преднамеренно, но неизбежно примешиваются к сырьевому материалу или во время процесса изготовления, и их невозможно исключить, даже если предпринимать попытки устранить их.

[0024] (2) Горячекатаный стальной лист согласно пункту (1) дополнительно содержит:

Р≤0,03%;

S≤0,005%;

О≤0,003%;

Al = от 0,005% до 0,1%;

N = от 0,0015% до 0,006%;

Са = от 0,0005% до 0,003%;

V≤0,15% (не включая «0» (нуль)%);

Mo≤0,3% (не включая «0» (нуль)%), в % по массе;

и удовлетворяет условиям:

0<S/Са<0,8

N-14/48×Ti≥«0» (нуль)%.

[0025] (3) Горячекатаный стальной лист согласно пункту (2),

в котором горячекатаный стальной лист дополнительно удовлетворяет условию:

0<S/Са<0,8

[0026] (4) Горячекатаный стальной лист согласно любому из пунктов (1)-(3) дополнительно содержит:

РЕМ = от 0,0005% до 0,02%, в % по массе.

[0027] (5) Горячекатаный стальной лист согласно любому из пунктов (1)-(4),

в котором максимальная твердость в ликвации области вблизи центра стального листа составляет 300 HV или менее, и ширина ликвационной полосы с твердостью «средняя твердость основного материала + 50 Hv или более» составляет 200 мкм или менее.

[0028] (6) Способ изготовления горячекатаного стального листа включает стадии, в которых:

проводят нагрев полученного отлитого сляба, и отливка для получения горячекатаного стального листа удовлетворяет условиям:

С от 0,02% до 0,06%;

Si от 0,05% до 0,5%;

Mn от 1% до 2%;

Nb от 0,05% до 0,12%;

Ti от 0,005% до 0,05%;

Р≤0,03%;

S≤0,005%;

О≤0,003%;

Al от 0,005% до 0,1%;

N от 0,0015% до 0,006%;

Са от 0,0005% до 0,003%;

V≤0,15% (не включая «0» (нуль)%);

Mo≤0,3% (не включая «0» (нуль)%);

N-14/48×Ti≥«0» (нуль)%, в % по массе; и

остальное количество составляют Fe и неизбежные примесные элементы,

до температуры SRT или более, найденной согласно выражению (1), и 1260°С или менее;

выдерживают отлитый сляб в этом температурном диапазоне в течение 20 минут или более после нагрева; и

выполняют горячую прокатку для изготовления горячекатаного стального листа,

причем, когда используют эффективную накопленную деформацию (ε_eff), рассчитываемую согласно выражению (2), горячую прокатку выполняют так, что эффективная накопленная деформация черновой прокатки составляет 0,4 или более, эффективная накопленная деформация чистовой прокатки составляет 0,9 или более, и произведение эффективной накопленной деформации черновой прокатки и эффективной накопленной деформации чистовой прокатки составляет 0,38 или более;

проводят охлаждение стального листа со скоростью охлаждения 2°С/сек или более, и 50°С/сек или менее, в центральной части стального листа по его толщине в температурном диапазоне вплоть до 650°С после того, как горячая прокатка завершена при температуре точки Ar₃ превращения или более; и

проводят намотку стального листа в диапазоне температур 520°С или более, и 620°С или менее,

причем

SRT (°С)=6670/(2,26-log[%Nb][%C])-273 (1)

здесь, [%Nb] и [%C], соответственно, представляют уровни содержания (% по массе) Nb и С в стальном листе,

причем

ε_eff=∑ε_i(t,T) (2)

здесь,

ε_i(t,T)=ε_i0/exp{(t/τ_R)^2/3},

τ_R=τ₀·exp(Q/RT),

τ₀=8,46×10^-6,

Q=183200 Дж,

R=8,314 Дж/К·моль,

где t представляет совокупное время непосредственно перед чистовой прокаткой при одном проходе в случае черновой прокатки, и представляет суммарное время непосредственно перед охлаждением в случае чистовой прокатки, и Т представляет температуру прокатки при этом проходе.

[0029] Здесь, «эффективная накопленная деформация» представляет собой показатель измельчения кристаллического зерна, эффективного для улучшения ударной вязкости. А именно она относится к числу центров образования новых кристаллических зерен и скорости роста рекристаллизованных зерен, и число центров образования возрастает, а рост зерен подавляется по мере увеличения ее значения.

«Эффективная накопленная деформация черновой прокатки» определяется как эффективная накопленная деформация непосредственно перед чистовой прокаткой, а именно, непосредственно перед прокаткой в нерекристаллизационном диапазоне. «Эффективная накопленная деформация чистовой прокатки» представляет собой численное значение, в котором деформация непосредственно перед охлаждением после завершения прокатки, а именно непосредственно перед превращением γ в α, рассчитывается с использованием выражения (2).

«Горячая прокатка» представляет собой процесс пластической деформации, в котором толщина листа сокращается прокаткой при проходе материала между валками в аустенитном диапазоне температур, для придания ему предварительно заданной формы.

[0030] (7) Способ изготовления горячекатаного стального листа согласно пункту (6),

в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит один вид, или два или более видов из элементов:

Cr от 0,05% до 0,3%;

Cu от 0,05% до 0,3%;

Ni от 0,05% до 0,3%;

В от 0,0002% до 0,003%, в % по массе.

[0031] (8) Способ изготовления горячекатаного стального листа согласно пункту (7),

в котором горячекатаный стальной лист дополнительно удовлетворяет условию:

0<S/Са<0,8.

[0032] (9) Способ изготовления горячекатаного стального листа согласно любому из пунктов (6)-(8),

в котором горячекатаный стальной лист дополнительно содержит:

РЕМ от 0,0005% до 0,02%, в % по массе.

[0033] (10) Способ изготовления горячекатаного стального листа согласно любому из пунктов 6-9,

в котором охлаждение выполняют между соответствующими проходами прокатки при горячей прокатке.

[0034] (11) Способ изготовления горячекатаного стального листа согласно любому из пунктов (6)-(10),

в котором, когда отлитый сляб для получения горячекатаного стального листа формируют непрерывным литьем, литье выполняют, в то же время с перемешиванием расплавленной стали с помощью индукционного электромагнитного перемешивания, и степень обжатия полученной непрерывным литьем отливки регулируют для согласования с усадкой при затвердевании в положении окончательного затвердевания отлитого сляба.

[0035] «Индукционное электромагнитное перемешивание» представляет собой технологию, в которой в расплавленной стали, которая представляет собой электрический проводник, индуцируют вихревые токи с помощью бегущего магнитного поля переменного тока, которое создается электромагнитным перемешивающим устройством в литейной форме в незатвердевшей части отливаемого сляба, и сама расплавленная сталь перемешивается электромагнитной силой, генерируемой между вихревым током и бегущим магнитным полем, чтобы избежать центральной концентрированной ликвации в процессе непрерывного литья.

«Положение окончательного затвердевания» означает положение, где полученный непрерывным литьем сляб полностью затвердевает по всей толщине.

[0036] (12) Способ изготовления горячекатаного стального листа согласно любому из пунктов (6)-(11),

в котором горячекатаный стальной лист представляет собой лист, в котором доля полигонального феррита составляет 3% или более, и 20% или менее, и прочие представляют собой фазу низкотемпературного превращения и 1% или менее перлита в микроструктуре на глубине половины толщины от поверхности стального листа, среднечисленный размер кристаллического зерна во всей микроструктуре составляет

1 мкм или более, и 2,5 мкм или менее, усредненный по площади размер зерна составляет 3 мкм или более, и 9 мкм или менее, среднеквадратичное отклонение от усредненного по площади размера зерна микроструктуры составляет 0,8 мкм или более, и 2,3 мкм или менее, и отношение интенсивностей рентгеновских рефлексов {211}/{111} в направлении {211} и в направлении {111} относительно плоскости, параллельной поверхности стального листа, на глубине половины толщины от поверхности стального листа составляет 1,1 или более.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0037] [Фиг. 1] Фиг. 1 представляет технологическую схему, иллюстрирующую пример соответствующих процессов изготовления пластины.

[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет технологическую схему, иллюстрирующую пример соответствующих процессов изготовления горячего рулона в качестве материала для сваренной методом электросопротивления стальной трубы и для спиральношовной стальной трубы, которая является предметом настоящего изобретения.

[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет концептуальную диаграмму, иллюстрирующую положение, где отбирают микрообразец из тестового образца для испытания DWTT.

[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет вид, показывающий SA (-20°С) микроструктуры во взаимосвязи между усредненным по площади размером зерна и среднечисленным размером зерна в микроструктуре.

[Фиг. 5] Фиг. 5 представляет вид, иллюстрирующий взаимосвязь между стандартным (среднеквадратичным) отклонением от среднечисленного размера зерна в микроструктуре и дисперсией (ΔSA) значения SA (-20°С).

[Фиг. 6] Фиг. 6 представляет вид, показывающий взаимосвязь между отношением интенсивностей рентгеновских рефлексов в центральной части стального листа по направлению толщины и значением S.I.

[Фиг. 7] Фиг. 7 представляет вид, показывающий взаимосвязь между долей (%) проэвтектоидного феррита и уровнем поглощенной энергии в испытании по Шарпи в микроструктуре.

[Фиг. 8] Фиг. 8 представляет вид, показывающий значения SA и S.I. в микроструктуре во взаимосвязи между ликвационной частью с наивысшей твердостью (HV) и шириной ликвационной полосы.

[Фиг. 9] Фиг. 9 представляет вид, показывающий взаимосвязь между эффективной накопленной деформацией черновой прокатки и усредненным по площади размером зерна.

[Фиг. 10] Фиг. 10 представляет вид, показывающий взаимосвязь между эффективной накопленной деформацией чистовой прокатки и среднечисленным размером зерна.

[Фиг. 11А] Фиг. 11А представляет график характеристики, показывающий взаимосвязь эффективной накопленной деформации (ε_eff) черновой прокатки с общим числом часов (технологический график проходов черновой прокатки) от извлечения, в виде Схемы 1.

[Фиг. 11В] Фиг. 11В представляет график характеристики, показывающий взаимосвязь эффективной накопленной деформации (ε_eff) черновой прокатки с общим числом часов (технологический график проходов черновой прокатки) от извлечения, в виде Схемы 2.

[Фиг. 11С] Фиг. 11С представляет график характеристики, показывающий взаимосвязь эффективной накопленной деформации (ε_eff) черновой прокатки с общим числом часов (технологический график проходов черновой прокатки) от извлечения, в виде Схемы 3.

[Фиг. 11D] Фиг. 11D представляет график характеристики, показывающий взаимосвязь эффективной накопленной деформации (ε_eff) черновой прокатки с общим числом часов (технологический график проходов черновой прокатки) от извлечения, в виде Схемы 4.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0038] Во-первых, авторы настоящего изобретения детально обследовали поверхность трещины горячекатаного стального листа, изготовленного способом изготовления горячего рулона в отношении доли вязкой составляющей SA (-20°С) при температуре -20°С в испытании DWTT и разрыва горячекатаного стального листа, имея в виду пригодность горячекатаного стального листа, имеющего превосходные прочность и ударную вязкость для применения для спиральношовного трубопровода.

[0039] В результате подробно исследованы картины возникающих разрывов в отношении поверхности излома, в которых разрывы возникают в заметной степени, несмотря на то что по внешнему виду SA получается на уровне 100%. В результате они пришли к выводу, что картины могут быть классифицированы на два типа (1) по положениям возникновения разрывов, которые находятся не в центральной части толщины листа и являются короткими, и возникают многочисленные разрывы, и (2) разрывы возникают в центральной части толщины листа. Следует отметить, что, когда разрывы оцениваются количественно как показатель разрыва (далее: S.I.), вклад картины (2) мал, и подтверждено, что во многих случаях разрывы находятся на уровне, не создающем проблем с практической точки зрения в такой мере, насколько есть возможность подавить картину (1).

[0040] Когда картину (1) исследовали подробно, из наблюдений с использованием SEM (электронного сканирующего микроскопа) и тому подобных оказалось, что разрывы главным образом образованы на местах, которые рассматриваются как границы кристаллических зерен. А именно, оказалось, что кристаллическая ориентация каждого кристаллического зерна имеет отношение к причине генерирования разрывов согласно картине (1).

[0041] Кроме того, при подробном изучении картины (2) сделана оценка, что разрыв является таким же, как трещина, так называемая «псевдоспайность», в результате наблюдения с использованием SEM разрыва, который перпендикулярен как поверхности трещины, образованной вблизи центра листа по его толщине, так и направлению толщины испытательного образца листа. А именно, оказалось, что такое включение, как крупнозернистый MnS и тому подобные, образующее исходную точку трещины, когда ограничено количество добавленной S, или когда не добавлен Са, не обязательно наблюдается в месте, которое считается исходной точкой. Кроме того, также оказалось, что совпадают расщепление и часть, где такие элементы, как Mn, концентрируются вследствие центральной ликвации. А именно, весьма вероятна возможность того, что причина генерирования разрыва с картиной (2) до некоторой степени может быть отнесена на счет центральной ликвации (сегрегации).

[0042] Как правило, возникновение разрыва рассматривается как предпочтительное для низкотемпературной ударной вязкости, поскольку он снижает температуру превращения. Однако, когда дело касается характеристики сопротивления неустойчивому вязкому излому, такой как для газопровода, необходимо повышать ударную вязкость при вязком разрушении, чтобы улучшить характеристику сопротивления неустойчивому вязкому излому, и для обеспечения вышеуказанного необходимо снижать температуру превращения, в то же время подавляя возникновение разрыва.

[0043] Соответственно этому, исследование, предусматривающее ситуацию со стандартом API5L-X80 в качестве примера, выполнено для изучения взаимосвязи между долей вязкого излома SA (-20°С) при температуре -20°С в испытании DWTT, разрывом и микроструктурой стального листа, размером зерна, текстурой и центральной ликвацией. В результате выяснились следующие обстоятельства.

Когда производят непрерывное литье расплавленных сталей, имеющих представленные в Таблице 1 компоненты, REM (редкоземельные элементы) добавляют для изменения степени центральной ликвации в слябе, и литье сляба выполняют на двух уровнях с исполнением или без исполнения «индукционного электромагнитного перемешивания + мягкого обжатия», в которых литье выполняют с одновременным перемешиванием расплавленной стали с помощью индукционного электромагнитного перемешивания, и обжатие является мягким, в то же время с регулированием степени обжатия при прокатке для соответствия усадке при затвердевании в положении окончательного затвердевания отлитого сляба.

[0044]

[0045] Кроме того, условия прокатки и условия охлаждения, когда полученный отлитый сляб подвергают горячей прокатке, по-разному изменяют, чтобы варьировать размер кристаллического зерна и микроструктуру полученного стального листа. В частности, подробно исследованы эффекты графика проходов в диапазоне температур рекристаллизации и графика проходов в диапазо