Способ выплавки и легирования низколегированной трубной стали Х 80

(51) 21 7/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ И ЛЕГИРОВАНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ Х 80(57) Изобретение относится к черной металлургии,а именно к производству низколегированной стали,в том числе и для изготовления сварных нефтегазовых труб большого диаметра,предназначенных для эксплуатации в условиях резкоконтинентального климата. Достигаемый технический результат повышение служебных свойств низколегированной трубной стали Х 80 микролегированной ванадием,ниобием и титаном за счет изменения порядка присадки микролегирующих добавок,обеспечивающих первоочередное образование нитридов ванадия.(72) Ахметов Абулхасим Балхиевич Швецов Александр Николаевич Огурцов Евгений Александрович Кусаинова Гульжамал Дулатовна Саденова Айдана Махсутовна Омаров Мирас Хадырович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Комитета промышленности Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству низколегированной стали, в том числе и для изготовления сварных нефтегазовых труб большого диаметра,предназначенных для эксплуатации в условиях резкоконтинентального климата. Задачей предлагаемого изобретения является повышение служебных свойств низколегированной стали, микролегированной ванадием, ниобием и титаном за счет изменения порядка и соотношения присадки раскислителей и микролегирующих добавок,обеспечивающих первоочередное образование в стали нитридов ванадия. Известен способ микролегирования стали азотом(патент 2266338, С 21 С 7/04, 20.12.2005 г., БИ 35). По этому способу внесение в сталь азота осуществляют в две стадии предварительное насыщение расплава азотом проводят за счет присадки азотированного ферросплава,а окончательную корректировку химического состава металла по содержанию азота осуществляют продувкой газообразным азотом с расходом,определяемым специальным эмпирическим соотношением. Применительно к трансформаторной стали данный способ позволил выплавить металл, содержащий 0,0059 . Вместе с тем для достижения в стали сравнительно небольшой концентрации азота было израсходовано 350 кг азотированного феррохрома на 300 тонн стали, а продолжительность последующей продувки азотом составила 8 мин. Столь большой расход азотсодержащего легирующего материала (1 кг/т) приводит к заметному удорожанию металла, а большая продолжительность продувки увеличивает длительность всего технологического процесса и приводит к дополнительному снижению температуры металла. Наиболее близким по технической сущности является способ производства штамповой стали(авторское свидетельство СССР 1261964 07.10.1986), включающий расплавление шихты,окисление примесей,диффузионное рафинирование, ковшевое раскислении алюминием и/или силикокальцием, легирование в печи литым азотированным феррохромом с содержанием азота 1-2 с, введением в металл феррованадия и модифицирование стали ферротитаном. Способпрототип позволяет насыщать расплав азотом до 0,024 с расходом азотированного сплава 5-10 кг/т. Благодаря практически полному усвоению азота из литого ферросплава удается с высокой точностью прогнозировать получаемую концентрацию азота в стали. Однако высокая степень усвоения в данном способе достигается при усвоении ввода значительного количества нитридообразующих элементов алюминия, ванадия, титана. При такой технологии сталь неизбежно загрязняется большим количеством крупных неметаллических включений в виде нитридов алюминия и нитридов титана,которые ухудшают эффект нитридванадиевого упрочнения и приводят к снижению ее механических свойств, а также не предусматривает того, что ванадий, поданный в сталь в одно время с 2 конкурирующими нитридообразующими элементами (, , ) не успевает захватить свободный азот и не образует необходимой концентрации собственных нитридов. Задачей предлагаемого изобретения является создать способ выплавки и легирования низколегированной трубной стали Х 80,обеспечивающий повышение комплекса механических свойств, как по прочностным показателям, так и по пластическим без дополнительного внесения азота для образования нитридов ванадия. Сущность разработанный способ раскисления и легирования низколегированной трубной стали категории прочности по. 5 Х 80 включает ввод на УПК (установка печь-ковш) ферросплавов в следующей последовательности 1 - феррованадий,2 - феррониобий, 3 - ферротитан с целью первоочередного образования нитридов ванадия с остаточным азотом не позволяющих рекристаллизоваться(вырасти в размерах) наследственно мелкозернистому аустенитному зерну при разливке на МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок). Способ позволяет повысить уровень пластических свойств стали и уменьшить ее загрязненность неметаллическими включениями нитридов титана и алюминия. Заявленный способ выплавки низколегированной трубной стали Х 80 отличается предлагаемым порядком ввода легирующих ферросплавов в следующей последовательности 1- феррованадий,2- феррониобий, 3- ферротитан и выбран исходя из следующих условий. Известно, что по убыванию химического сродства к азоту раскислители можно расположить в ряд , , , , из которого видно, что для образования нитридов ванадия, обладающего самым низким сродством к азоту, по сравнению с ,иможет не хватить свободного азота в стали,который преимущественно связывается с более активными ,ис ухудшением эффекта нитридованадиевого упрочнения. Поэтому ввод легирующих ферросплавов в сталь предлагается произвести в следующей последовательности 1- феррованадий, 2 феррониобий, 3 - ферротитан, тогда большая часть остаточного после плавки азота образует нитриды ванадия, которые уже при малых (не более 0,10) концентрациях позволят получить мелкое аустенитное зерно при разливке на машине непрерывного литья заготовок не препятствуя процессам рекристаллизации, а при прокатке мелкое ферритное зерно, так как выделение ванадиевых фаз происходит ниже температуры окончания прокатки и способствует измельчению зерна. Исходя из полученных результатов исследований влияния последовательности присадок легирующих на балл зерна, нами подтверждена концепция необходимости первоочередного применения ванадия при легировании стали в присутствии азота(0,005) в момент начала обработки стали, тем самым, исключая конкурентное образование нитридов титана и ниобия. Таким образом, поставленная задача решается применением определенного порядка ввода легирующих ферросплавов в следующей последовательности 1 - феррованадий, 2 феррониобий, 3 - ферротитан, исключающем чрезмерное раннее образование нитридов титана и алюминия, отрицательно влияющих на качество стали и ухудшающих эффект нитридованадиевого упрочнения. Предлагаемый способ легирования отличается тем, что он уже на стадии легирования и разливки в заготовку гарантирует получение комплекса высоких показателей прочностных и вязкопластичных свойств металла, сохраняющегося до конечной стадии обработки - горячей прокатки. Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом за счет последовательного введения ферросплавов 1 - феррованадия, 2 феррониобия, 3 - ферротитана и использования остаточного азота позволяет- первоочередное получение нитридов ванадия предотвратить образования крупных неметаллических включений состоящих из нитридов титана и нитридов алюминия снизить содержание неметаллических включений- повысить показатели прочностных и вязких свойств металла при горячей прокатке. Экономическая целесообразность раскисления и выплавки стали по предлагаемому способу заключается в использовании остаточного азота вместо применения дорогостоящих азотированных ферросплавов. Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа раскисления, легирования и микролегирования стали, обеспечивающего производство проката, с достаточным уровнем прочностных и пластических характеристик, соответствующих стали категории прочности Х 80. Пример Выплавка производится в конвертере. Сталь раскисляют в ковше во время выпуска плавки алюминием, силикомарганцем, металлическим марганцем, при этом расход алюминия составляет такое расчетное количество, чтобы его содержание в металле было не выше его стехиометрического отношения к кислороду в металле на выпуске,расчет производится по формуле(а) М)/0,9 где- масса алюминия а - активность кислородаМ - масса металла 0,9 эмпирический коэффициент. Присадка алюминия осуществляется совместно со вводом легирующих материалов(силикомарганца, металлического марганца). Для образования жидкоподвижного шлака в ковш присаживается известь,масса присадки определяется по соотношению 2/0,8,что снижает загрязнение стали оксидами алюминия. После скачивания шлака сталь, в ковше, поступает на установку печь-ковш, где производятся снижение окисленности стали до 2,0 введением алюминиевой проволоки и наведение рафинировочного шлака за счет присадок извести и пирамидального алюминия, а так же карбида кальция. При получении содержания серы в металле не более 0,006, в сталь вводят ферросплавы в последовательности феррованадий,а затем феррониобий и ферротитан в количестве,обеспечивающем следующее содержание указанных компонентов в готовой стали 0,02-0,050,030,050,02-0,04 при этом присадка микролегирующих добавок производится при температуре стали менее 1600 С. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ выплавки и легирования низколегированной трубной стали Х 80,включающий раскисление в ковше алюминием,силикомарганцем, легирование феррованадием и ферротитаном, отличающийся тем, что применяют порядок ввода на установке печь-ковш ферросплавов в следующей последовательности 1 феррованадий, 2 - феррониобий, 3 - ферротитан с использованием остаточного азота в стали.