RU2840275C1

RU2840275C1 - Hot-rolled steel strip for production of flexible pipes for coil tubing and method for production thereof

Info

Publication number: RU2840275C1
Application number: RU2024118423A
Authority: RU
Inventors: Кирилл Алексеевич Барабошкин; Дмитрий Александрович Рыбин; Павел Александрович Глухов; Юрий Валерьевич Панюков
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Filing date: 2024-07-02
Publication date: 2025-05-20

Abstract

FIELD: performing operations.

SUBSTANCE: invention relates to production of hot-rolled steel strip. Cast iron is desulphurised till sulphur content in it is not more than 0.003%. Steel is melted in steel melting unit. Iron fraction is set as not less than 70% of metal charge weight, tapping of melting metal to steel ladle is performed during not less than 3.0 minutes. During out-of-furnace treatment steel is blown with neutral gas for at least 30 minutes with total consumption of at least 0.5 m³/ton of steel. Steel is poured to continuously cast billets with content of chemical components given in claim. Workpieces hot rolling is performed, during which beginning of hot finish rolling is set in temperature range 950-1100 °C, end of hot finish rolling is set in temperature range of 820-960 °C. Then, strip is cooled at rate of 5-25 °C/s to coiling temperature 510-650 °C.

EFFECT: obtaining a steel strip with tensile strength of not less than 550 MPa, yield strength of not less than 480 MPa, relative elongation of not less than 17%, hardness HRB of not more than 99, impact work KV at minus 60 °C not less than 17 J.

5 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения стальных полос, используемых для изготовления сварных непрерывных гибких колтюбинговых труб, которые заменяют традиционные сборные бурильные трубы при работах внутри скважин.The invention relates to the field of metallurgy, namely to a method for producing steel strips used for the manufacture of welded continuous flexible coiled tubing pipes, which replace traditional prefabricated drill pipes when working inside wells.

Из патента на изобретение известен горячекатаный стальной лист, используемый для изготовления непрерывных гибких труб (колтюбинга). Горячекатаный лист имеет состав, содержащий, мас.%: С более 0,10 до 0,16, Si 0,1-0,5, Mn 1,6-2,5, P 0,02 или менее, S 0,005 или менее, Al 0,01-0,07, Cr более 0,5 до 1,5, Cu 0,1-0,5, Ni 0,1-0,3, Мо 0,1-0,3, Nb 0,01-0,05, V 0,01-0,10, Ti от 0,005 до 0,05, N 0,005 или менее, остальное Fe и неизбежные примеси. Лист имеет микроструктуру, содержащую 3-20 об.% мартенсита, 10 об.% или менее остаточного аустенита, остальное представляет собой бейнит [патент RU 2712159, C21D8/02, C22C38/54, C22C38/50, B21C37/02, 2022].A hot-rolled steel sheet used for the production of continuous flexible pipes (coiled tubing) is known from a patent for an invention. The hot-rolled sheet has a composition containing, wt.%: C more than 0.10 to 0.16, Si 0.1-0.5, Mn 1.6-2.5, P 0.02 or less, S 0.005 or less, Al 0.01-0.07, Cr more than 0.5 to 1.5, Cu 0.1-0.5, Ni 0.1-0.3, Mo 0.1-0.3, Nb 0.01-0.05, V 0.01-0.10, Ti from 0.005 to 0.05, N 0.005 or less, the rest Fe and unavoidable impurities. The sheet has a microstructure containing 3-20 vol.% martensite, 10 vol.% or less residual austenite, the rest is bainite [patent RU 2712159, C21D8/02, C22C38/54, C22C38/50, B21C37/02, 2022].

Недостатком данного технического решения является низкое относительное удлинение получаемых сталей, что может приводить к появлению в них значительного количества микротрещин при изготовлении труб (в процессе формования).The disadvantage of this technical solution is the low relative elongation of the resulting steels, which can lead to the appearance of a significant number of microcracks in them during the manufacture of pipes (during the molding process).

Из патента [патент RU 2710817, C22C38/58, C22C38/50, B21C37/08, C21D9/08, C21D9/50, 2020] известна стальная сварная труба для колтюбига, которая имеет следующий состав, мас.%: С: от более чем 0,10 до 0,16, Si: от 0,1 до 0,5, Mn: от 1,6 до 2,5, Р: 0,02 или менее, S: 0,005 или менее, Al: от 0,01 до 0,07, Cr: от более чем 0,5 до 1,5, Cu: от 0,1 до 0,5, Ni: от 0,1 до 0,3, Мо: от 0,1 до 0,3, Nb: от 0,01 до 0,05, V: от 0,01 до 0,10, Ti: от 0,005 до 0,05, N: 0,005 или менее, Fe и неизбежные примеси - остальное. Труба обладает микроструктурой, содержащей от 2 до 10 об.% остаточного аустенита и 20 об.% или менее мартенсита, причем остаток представляет собой бейнит.A steel welded pipe for a coiled tubing is known from the patent [patent RU 2710817, C22C38/58, C22C38/50, B21C37/08, C21D9/08, C21D9/50, 2020], which has the following composition, wt.%: C: from more than 0.10 to 0.16, Si: from 0.1 to 0.5, Mn: from 1.6 to 2.5, P: 0.02 or less, S: 0.005 or less, Al: from 0.01 to 0.07, Cr: from more than 0.5 to 1.5, Cu: from 0.1 to 0.5, Ni: from 0.1 to 0.3, Mo: from 0.1 to 0.3, Nb: from 0.01 to 0.05, V: 0.01 to 0.10, Ti: 0.005 to 0.05, N: 0.005 or less, Fe and inevitable impurities are the balance. The pipe has a microstructure containing 2 to 10 vol.% of residual austenite and 20 vol.% or less of martensite, the remainder being bainite.

Недостатком данного технического решения также является низкое относительное удлинение получаемых сталей, что может приводить к появлению в них значительного количества микротрещин при изготовлении труб (в процессе формования).Another disadvantage of this technical solution is the low relative elongation of the resulting steels, which can lead to the appearance of a significant number of microcracks in them during the manufacture of pipes (during the molding process).

Техническая задача изобретения - получение стальной горячекатаной полосы обладающей высоким комплексом потребительских свойств, позволяющих ее применять для изготовления гибких труб для колтюбинга, при высоком показателе выхода годной продукции.The technical task of the invention is to obtain a hot-rolled steel strip with a high complex of consumer properties, allowing it to be used for the production of flexible pipes for coiled tubing, with a high yield of good products.

Указанная задача достигается тем, что горячекатаная стальная полоса для изготовления гибких труб для колтюбинга, согласно изобретению изготовлена из стали со следующим содержанием химических компонентов, мас.%:The stated objective is achieved by the fact that the hot-rolled steel strip for the production of flexible pipes for coiled tubing, according to the invention, is made of steel with the following content of chemical components, wt.%:

Углерод Carbon 0,04-0,200.04-0.20 Кремний Silicon 0,03-0,600.03-0.60 Марганец Manganese 0,4-1,40.4-1.4 Сера Sulfur Не более 0,005Not more than 0.005 Фосфор Phosphorus Не более 0,015Not more than 0.015 Хром Chrome 0,2-1,00.2-1.0 Никель Nickel 0,02-0,50.02-0.5 Медь Copper 0,10-0,70.10-0.7 Алюминий Aluminum 0,01-0,100.01-0.10 Ванадий Vanadium Не более 0,15Not more than 0.15 Ниобий Niobium 0,001-0,150.001-0.15 Титан Titan 0,001-0,150.001-0.15 Молибден Molybdenum 0,001-0,400.001-0.40 Кальций Calcium Не более 0,010Not more than 0.010 Азот Nitrogen Не более 0,01;Not more than 0.01;

один или несколько компонентов из группы:one or more components from the group:

Вольфрам Tungsten Не более 0,010Not more than 0.010 Мышьяк Arsenic Не более 0,10Not more than 0.10 Цинк Zinc Не более 0,010Not more than 0.010 РЗМ RZM Не более 0,005Not more than 0.005 Железо и неизбежные примеси Iron and inevitable impurities Остальное,The rest,

при этом отношение содержания Ni/Cu не менее 0,6, углеродный эквивалент стали (Сэ) не более 0,46%, коэффициент трещиностойкости (Рсм) не более 0,27%, полосчатость структуры не превышает 3 баллов, размер зерна не превышает 10 баллов, содержание неметаллических включений в стали не более 2,5 баллов по среднему значению и полоса обладает следующими свойствами:wherein the Ni/Cu content ratio is not less than 0.6, the carbon equivalent of steel (Сэ) is not more than 0.46%, the crack resistance coefficient (РСМ) is not more than 0.27%, the banding of the structure does not exceed 3 points, the grain size does not exceed 10 points, the content of non-metallic inclusions in steel is not more than 2.5 points on average and the strip has the following properties:

предел прочности не менее 550 МПа,tensile strength not less than 550 MPa,

предел текучести не менее 480 МПа,yield strength not less than 480 MPa,

относительное удлинение не менее 17%,relative elongation of not less than 17%,

твердость HRB, не более 99,hardness HRB, no more than 99,

работа удара КV при минус 60°С не менее 17 Дж.impact work KV at minus 60°C is not less than 17 J.

Указанная техническая задача достигается также тем, что в способе производства стальной горячекатаной полосы, согласно изобретению осуществляют десульфурацию чугуна до содержания в нем серы не более 0,003%, производят выплавку стали в сталеплавильном агрегате, при этом долю чугуна устанавливают не менее 70% от массы металлозавалки, выпуск плавки в стальковш осуществляют в течение не менее 3,0 мин, во время внепечной обработки осуществляют продувку стали нейтральным газом в течение не менее 30 мин с суммарным расходом не менее 0,5 м³/тонну стали, после чего осуществляют разливку стали на непрерывнолитые заготовки со следующим содержанием химических компонентов, мас.%:The specified technical task is also achieved by the fact that in the method for producing hot-rolled steel strip, according to the invention, desulphurization of cast iron is carried out until the sulphur content in it is no more than 0.003%, steel is smelted in a steel-smelting unit, wherein the proportion of cast iron is set at no less than 70% of the mass of the metal charge, the melt is released into the steel ladle for no less than 3.0 minutes, during the extra-furnace treatment the steel is blown with neutral gas for no less than 30 minutes with a total consumption of no less than 0.5 ^m3 /ton of steel, after which the steel is poured into continuously cast blanks with the following content of chemical components, wt.%:

Углерод Carbon 0,04-0,200.04-0.20 Кремний Silicon 0,03-0,600.03-0.60 Марганец Manganese 0,4-1,40.4-1.4 Сера Sulfur Не более 0,005Not more than 0.005 Фосфор Phosphorus Не более 0,015Not more than 0.015 Хром Chrome 0,2-1,00.2-1.0 Никель Nickel 0,02-0,50.02-0.5 Медь Copper 0,10-0,70.10-0.7 Алюминий Aluminum 0,01-0,100.01-0.10 Ванадий Vanadium Не более 0,15Not more than 0.15 НиобийNiobium 0,001-0,150.001-0.15 Титан Titan 0,001-0,150.001-0.15 Молибден Molybdenum 0,001-0,400.001-0.40 Кальций Calcium Не более 0,010Not more than 0.010 Азот Nitrogen Не более 0,01;Not more than 0.01;

ВольфрамTungsten Не более 0,010Not more than 0.010 Мышьяк Arsenic Не более 0,10Not more than 0.10 Цинк Zinc Не более 0,010Not more than 0.010 РЗМ RZM Не более 0,005Not more than 0.005 Железо и неизбежные примеси Iron and inevitable impurities Остальное,The rest,

после чего осуществляют их горячую прокатку, во время которой начало чистовой горячей прокатки устанавливают в диапазоне температур 950-1100°С, конец чистовой горячей прокатки устанавливают в диапазоне температур 820-960°С, затем осуществляют охлаждение полосы со скоростью 5-25°С/сек до температуры смотки 510-650°С.after which they are hot rolled, during which the start of finishing hot rolling is set in the temperature range of 950-1100°C, the end of finishing hot rolling is set in the temperature range of 820-960°C, then the strip is cooled at a rate of 5-25°C/sec to a winding temperature of 510-650°C.

Во время внепечной обработки производят вакуумирование стали соблюдая время выдержки на остаточном давлении менее 0,25 кПа не менее 10 мин.During extra-furnace treatment, the steel is vacuumized, maintaining a holding time at a residual pressure of less than 0.25 kPa for at least 10 minutes.

Суммарная степень обжатия при черновой и чистовой горячих прокатках непрерывнолитых заготовок составляет не менее 90%.The total degree of reduction during rough and finishing hot rolling of continuously cast blanks is not less than 90%.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Углерод - один из основных упрочняющих элементов. При содержании углерода менее 0,04% прочностные свойства получаются ниже допустимого уровня, а увеличение концентрации углерода выше 0,20% приводит к увеличению прочностных характеристик, но при этом сильно снижается пластичность стали.Carbon is one of the main strengthening elements. When the carbon content is less than 0.04%, the strength properties are below the permissible level, and increasing the carbon concentration above 0.20% leads to an increase in strength characteristics, but at the same time the plasticity of steel is greatly reduced.

Кремний раскисляет и упрочняет сталь. Для обеспечения необходимого уровня раскисленности его содержание должно быть не менее 0,03%, но и не более 0,60% для ограничения количества силикатных включений, ухудшающих ударную вязкость и трещиностойкость.Silicon deoxidizes and strengthens steel. To ensure the required level of deoxidation, its content should be no less than 0.03%, but no more than 0.60% to limit the amount of silicate inclusions that worsen impact toughness and crack resistance.

Марганец повышает степень насыщения феррита растворенными элементами, участвующими в механизме дисперсионного твердения. Добавка марганца в количестве 0,4-1,40% повышает прочностные и вязкотекучие свойства стали. Увеличение содержание марганца более 1,4%, приводит к возрастанию уровня карбидной неоднородности стали, что в свою очередь приводит снижению ее поперечной пластичности.Manganese increases the degree of saturation of ferrite with dissolved elements participating in the dispersion hardening mechanism. Addition of manganese in the amount of 0.4-1.40% increases the strength and viscous properties of steel. Increasing the manganese content to more than 1.4% leads to an increase in the level of carbide heterogeneity of steel, which in turn leads to a decrease in its transverse plasticity.

Сера является вредной примесью, и ее содержание должно быть сведено к минимуму. При содержании серы более 0,005% в стали образуются сульфидные включения, значительно снижающие ее пластичность.Sulfur is a harmful impurity and its content should be reduced to a minimum. When the sulfur content is more than 0.005%, sulfide inclusions are formed in steel, significantly reducing its plasticity.

Фосфор относится к числу элементов, обладающих наибольшей склонностью к ликвации и образованию сегрегаций по границам зерен, и, как следствие, отрицательно влияющих на ударную вязкость стали и ее коррозионную стойкость. Поэтому, верхний предел содержания фосфора устанавливают не более 0,015%.Phosphorus is one of the elements that has the greatest tendency to liquation and the formation of segregations along grain boundaries, and, as a result, negatively affects the impact toughness of steel and its corrosion resistance. Therefore, the upper limit of phosphorus content is set at no more than 0.015%.

Хром упрочняет сталь, но при концентрации более 1,0% наблюдается падение пластичности полосы ниже допустимого уровня, а при снижении менее 0,2% происходит существенное ухудшение прочностных характеристик.Chromium strengthens steel, but at a concentration of more than 1.0%, a drop in strip plasticity below the permissible level is observed, and when it decreases to less than 0.2%, a significant deterioration in strength characteristics occurs.

Содержание никеля в стали в количестве 0,02-0,5% обеспечивает повышение прочности, ударной вязкости и коррозионной стойкости стали.The nickel content in steel in the amount of 0.02-0.5% ensures increased strength, impact toughness and corrosion resistance of steel.

Медь является элементом, повышающим сопротивление атмосферной коррозии, а также повышает прочность феррита. Однако в связи с тем, что большое количество меди может вызывать красноломкость, а также по причине того, что при содержании более 0,7% ухудшается свариваемость стали, содержание меди в составе стали должно быть в диапазоне 0,1-0,7%.Copper is an element that increases resistance to atmospheric corrosion and also increases the strength of ferrite. However, due to the fact that a large amount of copper can cause red brittleness, and also due to the fact that when the content is more than 0.7%, the weldability of steel is deteriorated, the copper content in the steel should be in the range of 0.1-0.7%.

Алюминий является сильным раскислителем. Содержание алюминия в стали в количестве менее 0,01 не позволяет в достаточной степени раскислить сталь. Максимальное содержание алюминия в количестве 0,10% обусловлено повышением в стали содержания неметаллических включений.Aluminum is a strong deoxidizer. The aluminum content in steel in an amount of less than 0.01 does not allow to deoxidize steel sufficiently. The maximum aluminum content in the amount of 0.10% is due to the increase in the content of non-metallic inclusions in steel.

Для использования дополнительного механизма дисперсионного упрочнения сталь должна быть с добавками титана, ванадия и ниобия в соответствии с заявляемым содержанием. Микролегирование стали добавками титана в пределах 0,001-0,15%, ванадия не более 0,15% и ниобия 0,001-0,15% необходимо для ограничения роста аустенитного зерна при нагреве слябов под прокатку и повышения механических свойств полос. Превышение указанных значений приводит к наличию крупных карбонитридных включений, сконцентрированных преимущественно в осевой зоне проката, приводящих, в свою очередь, к снижению таких показателей коррозионной стойкости, как сероводородное и водородное растрескивание.To use the additional dispersion strengthening mechanism, steel must have titanium, vanadium and niobium additives in accordance with the declared content. Microalloying of steel with titanium additives within 0.001-0.15%, vanadium no more than 0.15% and niobium 0.001-0.15% is necessary to limit the growth of austenite grain during heating of slabs for rolling and to improve the mechanical properties of strips. Exceeding the specified values leads to the presence of large carbonitride inclusions concentrated mainly in the axial zone of the rolled product, which in turn leads to a decrease in such corrosion resistance indicators as hydrogen sulfide and hydrogen cracking.

Молибден повышает прочность и твердость стали, улучшает ее пластические свойства и сохраняются оптимальные свойства свариваемости. Содержание молибдена в стали должно быть в диапазоне 0,001-0,40%. При содержании молибдена менее 0,001% не обеспечивается требуемый комплекс механических свойств стали. Содержание молибдена в количестве более 0,40% экономически нецелесообразно.Molybdenum increases the strength and hardness of steel, improves its plastic properties and maintains optimal weldability. The molybdenum content in steel should be in the range of 0.001-0.40%. With a molybdenum content of less than 0.001%, the required set of mechanical properties of steel is not ensured. Molybdenum content in an amount of more than 0.40% is economically impractical.

Кальций вводят для модификации сульфидных неметаллических включений. Содержание кальция более 0,010% приведет к образованию большого количества включений - алюминатов кальция, что отрицательно скажется на хладостойкости и коррозионной стойкости стали.Calcium is introduced to modify sulfide non-metallic inclusions. Calcium content of more than 0.010% will lead to the formation of a large number of inclusions - calcium aluminates, which will negatively affect the cold resistance and corrosion resistance of steel.

Азот упрочняет сталь, но если его количество превышает 0,010%, сталь становится склонной к разрушению, уменьшается выход годного проката.Nitrogen strengthens steel, but if its quantity exceeds 0.010%, the steel becomes prone to destruction, and the yield of suitable rolled products decreases.

Вольфрам является карбонитридообразующим элементом и способствуют получению мелкодисперсной зеренной структуры стали. Содержание вольфрама до 0,01% определяется обеспечением требуемого уровня пластичности, вязкости и технологической деформируемости полос.Tungsten is a carbonitride-forming element and helps to obtain a finely dispersed grain structure of steel. The tungsten content of up to 0.01% is determined by ensuring the required level of plasticity, viscosity and technological deformability of strips.

Мышьяк может повышать коррозионную стойкость стали, но при содержании мышьяка более 0,01% наблюдается снижение ударной вязкости и пластичности стали, особенно при отрицательных температурах.Arsenic can increase the corrosion resistance of steel, but when the arsenic content is more than 0.01%, a decrease in the impact toughness and ductility of steel is observed, especially at negative temperatures.

При содержании цинка более 0,01% возрастает опасность образования поверхностных трещин на прокате (полосах).When the zinc content is more than 0.01%, the risk of surface cracks on the rolled products (strips) increases.

Редкоземельные металлы (РЗМ) обладают эффективной раскислительной и десульфурирующей способностью, улучшают качество стали. Увеличение содержания РЗМ более 0,005% не приводит к дальнейшему улучшению механических свойств стали и экономически нецелесообразно.Rare earth metals (REM) have effective deoxidizing and desulphurizing properties and improve the quality of steel. Increasing the REM content to more than 0.005% does not further improve the mechanical properties of steel and is not economically feasible.

Для обеспечения удовлетворительной свариваемости полос значение углеродного эквивалента стали должно быть не более 0,46% (С_экв=С+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15), где обозначениям элементов соответствует их процентное содержание в стали.To ensure satisfactory weldability of the strips, the carbon equivalent value of the steel should be no more than 0.46% (C _eq = C + Mn/6 + (Cr + V + Mo) / 5 + (Cu + Ni) / 15), where the designations of the elements correspond to their percentage content in the steel.

Для предотвращения образования холодных трещин при сварке коэффициент трещиностойкости (Рст) должен быть не более 0,27%, определяемый в зависимости от суммарного содержания легирующих химических элементов (мас.%) в составе стали по следующей формуле: Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20 +Ni/60+Мо/15+V/10+5В.To prevent the formation of cold cracks during welding, the crack resistance coefficient (Pcm) should be no more than 0.27%, determined depending on the total content of alloying chemical elements (wt.%) in the steel composition according to the following formula: Pcm = C + Si/30 + (Mn + Cu + Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5V.

Экспериментально установлено, что для предотвращения образования трещин отношение содержания Ni/Cu в стали должно быть не менее 0,6.It has been experimentally established that to prevent crack formation, the Ni/Cu content ratio in steel must be at least 0.6.

Величина зерна оказывает значительное влияние на механические свойства стали. В частности, чем меньше зерно, тем выше значение ударной вязкости. Размер зерна не более 10 балла позволяет обеспечить требуемые свойства стали.The grain size has a significant impact on the mechanical properties of steel. In particular, the smaller the grain, the higher the impact toughness value. A grain size of no more than 10 points allows for the required steel properties.

При наличии в структуре полосчатости более 3 балла снижаются коррозионные свойства стали и снижается однородность механических свойств полос по их длине и ширине.If the structure contains more than 3 points of banding, the corrosion properties of the steel are reduced and the homogeneity of the mechanical properties of the strips along their length and width is reduced.

Обеспечение среднего балла неметаллических включений в стали не более 2,5 позволяет добиться улучшения комплекса механических свойств стали: предела прочности, текучести и удлинения, а также высоких значений ударной вязкости проката с V-образным надрезом, вплоть до температуры -60°С.Ensuring an average score of non-metallic inclusions in steel of no more than 2.5 allows for an improvement in the range of mechanical properties of steel: tensile strength, yield strength and elongation, as well as high values of impact toughness of rolled products with a V-shaped notch, down to a temperature of -60°C.

Заявленные механические и коррозионные свойства полос позволяют изготавливать колтюбинговые трубы с требуемым комплексом потребительских свойств.The declared mechanical and corrosion properties of the strips allow the production of coiled tubing pipes with the required range of consumer properties.

Согласно заявленного способа производства, для выплавки стали обязательным условием является использование чугуна прошедшего предварительную десульфурацию. Десульфурация чугуна имеет преимущество по сравнению с удалением серы из стали во время выплавки или внепечной обработки, что связано с повышенной химической активностью серы в чугуне, обусловленной высоким содержанием в нем углерода и кремния. Для обеспечения заданного (не более 0,005%) содержания серы в готовом прокате (полосе) необходимо производить десульфурацию чугуна до уровня содержания в нем серы не более 0,003%, при этом, доля чугуна в шихтовке плавки должна быть не менее 70% от массы металлозавалки (иначе, увеличивается количество серы приходящей из металлического лома).According to the declared production method, the use of cast iron that has undergone preliminary desulphurization is a mandatory condition for smelting steel. Desulfurization of cast iron has an advantage over the removal of sulphur from steel during smelting or extra-furnace treatment, which is due to the increased chemical activity of sulphur in cast iron, caused by the high content of carbon and silicon in it. To ensure the specified (no more than 0.005%) sulphur content in the finished rolled product (strip), it is necessary to desulphurize the cast iron to a sulphur content of no more than 0.003%, while the share of cast iron in the melting charge must be at least 70% of the weight of the metal charge (otherwise, the amount of sulphur coming from the scrap metal increases).

Для обеспечения чистоты стали по неметаллическим включениям и обеспечения заданного химического состава, ее выпуск осуществляют в течение не менее 3,0 мин (иначе повышается вероятность попадания печного шлака в стальковш, может происходить ускоренный размыв футеровки сталевыпускного отверстия с образованием в стали неметаллических включений).To ensure the purity of steel in terms of non-metallic inclusions and to ensure the specified chemical composition, its tapping is carried out for at least 3.0 minutes (otherwise, the probability of furnace slag entering the steel ladle increases, and accelerated erosion of the lining of the steel tapping hole may occur, with the formation of non-metallic inclusions in the steel).

Во время внепечной обработки осуществляют продувку стали нейтральным газом в течение не менее 30 мин с суммарным расходом не менее 0,5 м³/тонну стали. Снижение длительности продувки и установленного минимального расхода нейтрального газа приводит к неоптимальному перемешиванию стали в стальковше, а также к неполному удалению крупных неметаллических включений (продуктов раскисления и модифицирования) и, как следствие, к снижению уровня эксплуатационных свойств стали (полос).During secondary treatment, steel is blown with neutral gas for at least 30 minutes with a total flow rate of at least 0.5 ^m3 /ton of steel. Reducing the blowing duration and the established minimum flow rate of neutral gas leads to non-optimal mixing of steel in the steel ladle, as well as to incomplete removal of large non-metallic inclusions (deoxidation and modification products) and, as a consequence, to a decrease in the level of operational properties of steel (strips).

Проведение вакуумирования стали в течение не менее 10 мин при остаточном давлении в вакуумкамере менее 0,25 кПа необходимо для снижения количества неметаллических включений в стали, а также для обеспечения требуемого содержания водорода (не более 0,001%), кислорода (не более 0,004%) и азота (не более 0,1%) в стали. Вакуумирование в течение менее 10 мин и при давлении более 0,25 кПа не позволяют достичь требуемого содержания в стали неметаллических включений и газов.Carrying out vacuum treatment of steel for at least 10 minutes at a residual pressure in the vacuum chamber of less than 0.25 kPa is necessary to reduce the amount of non-metallic inclusions in steel, as well as to ensure the required content of hydrogen (no more than 0.001%), oxygen (no more than 0.004%) and nitrogen (no more than 0.1%) in steel. Vacuum treatment for less than 10 minutes and at a pressure of more than 0.25 kPa does not allow achieving the required content of non-metallic inclusions and gases in steel.

Начало чистовой прокатки проводят при температуре 950-1100°С, а заканчивают при температуре 810-930°C. Температура начала чистовой прокатки в данном диапазоне необходима для более интенсивного измельчения зерна аустенита. При температуре начала чистовой прокатки более 1100°С и конца чистовой прокатки более 960°С происходит рост аустенитных зерен, что снижает комплекс механических свойств стали (полос). При температурах начала и конца чистовой прокатки ниже 950°С и 820°С, соответственно, происходит «подстуживание» раската, что приводит к неравномерной микроструктуре проката и высокой анизотропии свойств.The start of finishing rolling is carried out at a temperature of 950-1100°C and is finished at a temperature of 810-930°C. The start temperature of finishing rolling in this range is necessary for more intensive refinement of the austenite grain. At the start temperature of finishing rolling above 1100°C and the end temperature of finishing rolling above 960°C, austenite grains grow, which reduces the complex of mechanical properties of steel (strips). At the start and end temperatures of finishing rolling below 950°C and 820°C, respectively, the rolled product is "cooled down", which leads to an uneven microstructure of the rolled product and high anisotropy of properties.

Охлаждение полосы со скоростью 5-25°С/сек до температуры смотки 510-650°С способствует формированию оптимальных структурных составляющих фаз (преимущественно ферритно-перлитной или феррито-бейнитной структуры), необходимых для получения требуемых высоких прочностных и пластических свойств стали с обеспечением однородной мелкозернистой структуры по всему сечению и ширине полосы.Cooling the strip at a rate of 5-25°C/sec to a winding temperature of 510-650°C promotes the formation of optimal structural components of the phases (mainly ferrite-pearlite or ferrite-bainite structure) necessary to obtain the required high strength and plastic properties of steel while ensuring a uniform fine-grained structure across the entire cross-section and width of the strip.

Смотка полос ниже 580°С повышает прочность стали, однако значительно снижает пластичность. При температуре смотки выше 660°С пластичность стали увеличивается, однако это приводит к снижению ее прочности ниже допустимого уровня.Winding of strips below 580°C increases the strength of steel, but significantly reduces its ductility. At a winding temperature above 660°C, the ductility of steel increases, but this leads to a decrease in its strength below the permissible level.

Суммарная степень обжатия определяет уровень проработки структуры проката (полос). При суммарном обжатии менее 90% снижается стабильность получения и уровень ударной вязкости стали.The total degree of compression determines the level of development of the rolled product (strip) structure. With a total compression of less than 90%, the stability of production and the level of impact toughness of steel decrease.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

В условиях конвертерного производства ПАО «Северсталь» осуществляли десульфурацию чугуна, после чего производили выплавку стали в кислородном конвертере, ее выпуск, внепечную обработку (с вакуумированием стали) и разливку на непрерывно-литые заготовки. Затем осуществляли аустенизацию непрерывно-литых заготовок, выполняли черновую и чистовую горячую прокатку с получением полосы, которую охлаждали и сматывали в рулон.In the conditions of the converter production of PAO Severstal, desulphurization of cast iron was carried out, after which steel was smelted in an oxygen converter, its release, extra-furnace treatment (with vacuumization of steel) and poured into continuously cast blanks. Then austenitization of continuously cast blanks was carried out, rough and finishing hot rolling was performed to obtain a strip, which was cooled and wound into a roll.

В таблице 1 приведены химические составы сталей с различным содержанием легирующих элементов. В таблице 2 представлены контролируемые параметры технологии, в таблице 3 механические свойства полос.Table 1 shows the chemical compositions of steels with different alloying element contents. Table 2 shows the controlled technology parameters, and Table 3 shows the mechanical properties of the strips.

Как следует из таблицы 3, соблюдение заявляемых параметров производства позволяет получать сталь (полосы) с механическими характеристиками пригодными для производства колтюбинговых труб. При этом само производство колтюбинговых труб характеризуется высоким показателем выхода годной продукции.As follows from Table 3, compliance with the declared production parameters allows obtaining steel (strips) with mechanical characteristics suitable for the production of coiled tubing pipes. At the same time, the production of coiled tubing pipes itself is characterized by a high yield of suitable products.

Таблица 1Table 1

№ примераExample No. Содержание химических элементов, мас.%Content of chemical elements, wt.% CC SiSi MnMn SS PP CrCr NiNi CuCu AlAl VV NbNb TiYou MoMo CaCa NN WW AsAs ZnZn РЗМRZM 11 0,140.14 0,410.41 0,790.79 0,0010,001 0,0090,009 0,610.61 0,160.16 0,200.20 0,0350.035 0,0050,005 0,020.02 0,0040.004 0,1790.179 0,00190.0019 0,0050,005 -- -- -- 0,00010,0001 22 0,0410,041 0,230.23 1,181.18 0,0020.002 0,0090,009 0,380.38 0,230.23 0,360.36 0,0610.061 0,0140,014 0,0720.072 0,0050,005 0,0390.039 0,00340.0034 0,0060.006 0,0010,001 0,0050,005 0,0010,001 0,00020.0002 33 0,0490.049 0,510.51 0,560.56 0,0030.003 0,0080,008 0,840.84 0,280.28 0,300.30 0,0500,050 0,0090,009 0,0190,019 0,0120,012 0,310.31 0,0060.006 0,0050,005 -- 0,0010,001 -- -- 44 0,120.12 0,320.32 0,820.82 0,0010,001 0,0110,011 0,590.59 0,410.41 0,510.51 0,0410,041 0,0090,009 0,0240.024 0,0310.031 0,0840.084 0,0010,001 0,0040.004 0,0080,008 -- 0,0060.006 0,0010,001 55 0,110.11 0,330.33 0,820.82 0,0010,001 0,0110,011 0,570.57 0,400.40 0,460.46 0,0400,040 0,0090,009 0,0250.025 0,0610.061 0,0800,080 0,0010,001 0,0070,007 0,0070,007 -- -- -- 66 0,0810.081 0,510.51 0,560.56 0,0030.003 0,0090,009 0,860.86 0,280.28 0,280.28 0,0520.052 0,0090,009 0,0190,019 0,0150,015 0,320.32 0,0030.003 0,0050,005 -- -- 0,0020.002 -- 77 0,150.15 0,430.43 0,700.70 0,0010,001 0,0090,009 0,620.62 0,160.16 0,210.21 0,0350.035 0,0070,007 0,0210,021 0,0050,005 0,1740.174 0,0010,001 0,0050,005 0,0020.002 0,0040.004 -- --

Таблица 2Table 2

№ примераExample No. Содержание S в чугуне после десульфурации, %S content in cast iron after desulphurization, % Доля чугуна в металлозавалке, %Share of cast iron in metal charge, % Продолжительность выпуска плавки, минDuration of melt release, min Продолжительность продувки нейтральным газом во время внепечной обработки, минDuration of neutral gas blowing during secondary treatment, min Расход нейтрального газа, м³/тонну сталиInert gas consumption, ^m3 /ton of steel Остаточное давление в вакуум камере, кПаResidual pressure in the vacuum chamber, kPa Продолжительность вакуумирования при остаточном давлении, минDuration of vacuuming at residual pressure, min Т_{нач. чист. пр.,} °СT _{start clean etc.,} °С Т_{кон. чист. пр.,} °СT _{con. clean etc.,} °С V_охл, °С/секV _cool, °C/sec T_см,
°СT _cm,
°C Суммарная степень обжатия, %Total compression ratio, % 11 0,0020.002 75,075.0 4,54.5 55,055.0 0,720.72 0,200.20 30,030.0 10571057 846846 23,023.0 530530 93,093.0 22 0,00150.0015 81,081.0 4,04.0 35,035.0 0,550.55 0,200.20 26,026.0 10231023 832832 12,512.5 580580 96,096.0 33 0,0020.002 80,080.0 5,05.0 95,095.0 0,630.63 0,150.15 24,024.0 10441044 840840 16,016.0 607607 97,097.0 44 0,0020.002 77,077.0 5,55.5 85,085.0 0,750.75 0,150.15 15,015.0 10801080 900900 17,517.5 593593 98,098.0 55 0,00170,0017 78,378.3 5,55.5 48,048.0 0,740.74 0,170.17 17,517.5 10281028 831831 13,013.0 581581 97,097.0 66 0,00180.0018 82,082.0 5,05.0 75,075.0 0,750.75 0,170.17 18,018.0 10751075 895895 16,516.5 591591 95,095.0 77 0,0020.002 82,082.0 4,54.5 88,088.0 0,650.65 0,200.20 31,031.0 10841084 915915 18,518.5 540540 98,098.0

Claims

1. Hot rolled steel strip for the production of flexible pipes for coiled tubing, characterized in that it is made of steel with the following content of chemical components, wt.%:

Carbon 0.04-0.20 Silicon 0.03-0.60 Manganese 0.4-1.4 Sulfur Not more than 0.005 Phosphorus Not more than 0.015 Chrome 0.2-1.0 Nickel 0.02-0.5 Copper 0.10-0.7 Aluminum 0.01-0.10 Vanadium Not more than 0.15 Niobium 0.001-0.15 Titan 0.001-0.15 Molybdenum 0.001-0.40 Calcium Not more than 0.010 Nitrogen Not more than 0.01;

one or more components from the group:

Tungsten Not more than 0.010 Arsenic Not more than 0.10 Zinc Not more than 0.010 RZM Not more than 0.005 Iron and inevitable impurities The rest,

wherein the carbon equivalent of steel (C _e ) is no more than 0.46%, the crack resistance coefficient (P _cm ) is no more than 0.27%, the banded structure does not exceed 3 points, the grain size does not exceed 10 points, the content of non-metallic inclusions in steel is no more than 2.5 points on average, and the strip has the following properties:

tensile strength not less than 550 MPa,

yield strength not less than 480 MPa,

relative elongation of not less than 17%,

HRB hardness no more than 99,

impact work KV at minus 60°C is not less than 17 J.

2. A steel strip according to item 1, characterized in that the Ni/Cu content ratio is not less than 0.6.

3. A method for producing hot-rolled steel strip, characterized by desulfurization of cast iron to a sulfur content of no more than 0.003%, smelting steel in a steel-smelting unit, with the proportion of cast iron set at no less than 70% of the mass of the metal charge, tapping the melt into a steel ladle for no less than 3.0 min, purging the steel with neutral gas during extra-furnace treatment for no less than 30 min with a total flow rate of no less than 0.5 ^m3 /ton of steel, after which the steel is poured into continuously cast blanks with the following content of chemical components, wt.%:

one or more components from the group:

after which they are hot rolled, during which the start of finishing hot rolling is set in the temperature range of 950-1100°C, the end of finishing hot rolling is set in the temperature range of 820-960°C, then the strip is cooled at a rate of 5-25°C/sec to a winding temperature of 510-650°C.

4. The method according to paragraph 3, characterized in that during extra-furnace treatment, the steel is evacuated, observing a holding time at a residual pressure of less than 0.25 kPa for at least 10 minutes.

5. The method according to paragraph 3, characterized in that the total degree of reduction during rough and finish hot rolling of continuously cast blanks is at least 90%.