» » High Temperature Process (НТР): термомеханическая прокатка стали с высоким содержанием ниобия
25.01.2015

Самый яркий пример, связи состава стали и технологии — HTP-процесс. Идея HTP (High Temperature Process) включает несколько положений, как с точки зрения химического состава, так и технологии термомеханической прокатки. Основное из них — повысить содержание в стали ниобия для повышения температуры рекристаллизации аустенита (рис. 5.33), что позволит проводить термомеханическую прокатку при более высоких температурах. При этом снижаются нагрузки на прокатное оборудование и уменьшается время прокатки (выдержки).
High Temperature Process (НТР): термомеханическая прокатка стали с высоким содержанием ниобия

Такой технологический прием можно, например, использовать при прокатке на маломощном прокатном стане.
Существует мнение, что при TMO при повышенных температурах в металле будет сформирована менее острая кристаллографическая текстура, что улучшает изотропность металла.
Чтобы растворить повышенное количество ниобия, надо снижать содержание углерода в стали, что дает, кроме того, и другие преимущества:
— снижение сегрегации легирующих элементов;
— повышение сопротивления вязкому и хрупкому разрушению;
— улучшение свариваемости.
Технология HTP была применена для изготовления хладостойкого проката на маломощном листопрокатном стане 2800 ОАО «Северсталь». Экспериментально установлено, что для условий прокатки с ограниченными обжатиями в у-области и охлаждения проката на воздухе дисперсная структура и благоприятный комплекс свойств стали могут быть достигнуты при соответствии температур остановки рекристаллизации аустенита и начала чистовой стадии прокатки за счет введения в сталь необходимого количества ниобия и снижения содержания углерода. Снижение содержания углерода позволило существенно повысить хладостойкость стали: порог хладноломкости T50 снижается примерно на 3 °C для стали с ферритно-перлитной структурой и примерно на 7 °C — с ферритно-бейнитной структурой на каждые 0,01% содержания углерода, одновременно резко повышается ударная вязкость.
В стали с повышенным содержанием ниобия (03ХГ2НДБ — 0,09% Nb) максимальное в данных условиях измельчение зерна феррита достигается при более высокой температуре окончания прокатки (850 °С), чем для стали со стандартным содержанием ниобия.
Для производства проката повышенной прочности и хладостойкости на стане 2800, с учетом установленных закономерностей формирования структуры и свойств сталей, был предложен следующий металловедческий подход:
— повышение хладостойкости за счет снижения содержания углерода (до 0,03-0,06%) и измельчения зерна феррита (последнее обеспечивается приведением в соответствие температуры остановки рекристаллизации аустенита с фактической температурой начала чистовой прокатки путем введения в сталь необходимого количества ниобия);
— для компенсации разупрочнения металла при снижении содержания углерода использование дополнительных механизмов упрочнения — дисперсионного твердения (класс прочности К52-К54) и формирования ферритно-бейнитной структуры взамен ферритно-перлитной (классы прочности К56-К60).
High Temperature Process (НТР): термомеханическая прокатка стали с высоким содержанием ниобия

Опытная прокатка на толстолистовом стане 2800 стали типа 03ХГ2НДБ показала возможность получения на подобном оборудовании проката толщиной 14 мм класса прочности К56 с переходной температурой -60 °C по результатам испытания образцов ИПГ и с ударной вязкостью более 280 Дж/см2 при температуре -100 °C (рис. 5.34). Получение такого проката обеспечивается за счет низкого содержания углерода и вредных примесей, повышенного содержания ниобия (0,09%), обеспечившего формирование мелкозернистой структуры феррита (номер зерна 11-12 по ГОСТ 6539). Сталь 10Г2ФБ, прокатанная в аналогичных условиях, показала при температуре испытания -20 °C в среднем 70% вязкой составляющей в изломе образцов для ИПГ, а ударная вязкость KCV-40 не превышала 40 Дж/см2.
Опытная прокатка сталей предложенного состава (типа 06ХГ2МНДФБ и 07Г2МНДБ) с содержанием ниобия 0,06-0,08% в условиях стана 2800 показала, что высокотемпературная термомеханическая прокатка листового проката толщиной 14-16 мм обеспечивает возможность получения хладостойкого (Т50 = -40 °C по результатам испытания образцов ИПГ) трубного проката класса прочности до К60 с мелкозернистой ферритно-бейнитной структурой (ферритная матрица с величиной зерна номер 10-11 и 12-17% низкоуглеродистого бейнита).