Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000 (1026122), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

К настоящему моменту уже используется предельно возможныйразмер 1420 мм [2].Увеличение максимально допустимого давления возможно за счётувеличения толщины стенки трубы или повышения прочностных характеристикстали, из которой она изготовлена.В Таблице 1 приведены наиболее крупные на сегодняшний день проектытрубопроводов, осуществляемые российскими компаниями, а на Рис.1.1 сетьмагистральных газопроводов России.14Таблица 1.Крупнейшие проекты трубопроводовДлина,Класс прочностиДиаметр,ТолщинаЮжный потоккм900трубSAWL 450мм813стенки, мм37,4 – 39,0Южный коридор2500Х60 – Х70142016,2 – 30,5Nord Stream1200SAWL 485115326,8 – 41,0Северная Азия – Китай1300Х80121917,5Бованенково-Ухта1100К60 – К65530 –14208 – 40Сила Сибири4000К601420до 32,0Проект трубопроводаРис.1.1.Сеть магистральных газопроводов России [28]Основными заказчиками и потребителями труб большого диаметра вРоссии являются компании ОАО «Газпром» и ОАО «АК «Транснефть»,реализующие наиболее крупные проекты, как на территории страны, так и за еёпределами.С целью замещения импортной продукции за последние 15 лет былипривлечены значительные инвестиции на строительство мощностей попроизводству труб большого диаметра и толстолистового проката (как заготовкипод трубу) [3].Новые и модернизированные цеха появились на предприятиях Северстали,Объединённой металлургической компании (Выксунский металлургический15завод), Трубной металлургической компании (Волжский трубный завод),ГруппыЧТПЗ(Челябинскийтрубопрокатныйзавод),МагнитогорскомМеталлургическом Комбинате.

Наибольшими производственными мощностямисреди всех российских предприятий по выпуску труб большого диаметраобладает Выксунский металлургический завод (Таблица 2) [24].Таблица 2.Крупнейшие производители труб большого диаметра в РоссииЗавод-изготовительИмеющиеся мощности, тыс. тонн в годВсегоТрубы 1420Волжский ТЗ1420650Выксунский МЗ1680920ЧТПЗ1400900Ижорский ТЗ600600Всего50002770Для обеспечения отечественных производителей труб качественнымтолстолистовым прокатом на территории России реализовано три проекта.Первый из них – модернизация стана 5000 ОАО «Северсталь» в г. Колпино,построенного в 1985 году.

Современная установка ускоренного охлаждения, атакже усовершенствованная система автоматического управления системамистана,позволилиразработатьиосвоитьтехнологиюпроизводствавысококачественного листа для труб большого диаметра классов прочности доХ80 (К65) [29-31]. Производительность стана составляет около 800 тыс. тоннпроката в год.Следующимреализованнымпроектомявляетсястан5000Магнитогорского Металлургического Комбината, введённый в строй летом 2009года. Имея в своём распоряжении передовые технологии мирового уровня,специалисты ММК смогли обеспечить выпуск продукцию по российским имировым стандартам [32-33]. От стана 5000 Северстали данный комплексотличается тем, что рассчитан на производство 1,5 млн.

тонн листового проката16в год, а также в большей степени адаптирован под производство проката изтрубной стали.В 2011 году состоялся пуск стана 5000 Выксунского металлургическогозавода. Производительность комплекса составляет около 1,2 миллиона тоннпроката в год. Уникальные особенности оборудования позволяют использоватьтехнологии для производства листового проката по самым жёстким мировымтребованиям, в том числе из перспективных марок трубных сталей (классовпрочности до Х120).

Таким образом ВМЗ обеспечивает потребностьсобственного производства труб большого диаметра в толстолистовом прокате сучётом дальнейшего развития трубной промышленности (Рис.1.2).Необходимо отметить, что механические свойства трубных сталей,определяющие возможности трубопроводов, в первую очередь формируются наэтапе прокатки, что обуславливает особое внимание со стороны исследователей.Однако ужесточение технологических рамок актуально на всех переделах: привыплавке стали [5-7] (маленькие допуска по содержанию химических элементоа,жёсткие требования по содержанию серы, азота и т.д.), разливке [8-11](увеличение толщины и ширины, повышенные требования к макроструктуре икачеству поверхности сляба), трубном производстве [12-18,34] (получениеправильной геометрии, качественная сварка, изменение механических свойств).Рис.1.2.Мощности по производству ТБД и толстолистового проката в России171.2.Основные требования, предъявляемые к сталям для труббольшого диаметраСложныеусловиястроительстваиэксплуатациитрубопроводовпредъявляют высокие требования к качеству труб и прокату для их изготовления.За последние десятилетия требования по пределу текучести трубных сталейвозросли с 300-400 МПа (для класса прочности К42-К52) до 600 МПа (для классапрочности К65).

Перспективными также являются стали для производства труббольшого диаметра классов прочности Х100-Х120 с требованиями по пределутекучести 750-900 МПа (Таблица 3) [23].Таблица 3.Основные требования к механическим свойствам листового прокатаК50490 – 590 375 – 475 22 – 23KCV приИПГ при–20°С,–20 °С, %,Дж/см2,не менеене менее100 – 12070 – 90К52510 – 610 410 – 510 22 – 23100 – 12070 – 90К54530 – 630 420 – 520 22 – 23100 – 12070 – 90К55540 – 640 440 – 540 22 – 23100 – 12070 – 90К56 (Х65) 550 – 650 450 – 550 22 – 23100 – 12070 – 90К60 (Х70) 590 – 690 490 – 590 22 – 23100 – 12090К65 (Х80) 640 – 750 570 – 67020100 – 12090-100 – 12090-100 – 12090КласспрочностиВ,Н/мм2Т,Н/мм2Х100760 – 860 720 – 820Х120860 – 960Пластичностьстали, %, неменее 915необходимообеспечитьдляпредотвращенияразрушения труб в процессе укладки и эксплуатации (в случае подвижек грунта).Для наиболее распространённых в настоящий момент классов прочностей18трубных сталей (К56-К60) требования по относительному удлинению в прокатесоставляю 22-23%.Опасность хрупкого разрушения стали при низких температурахэксплуатации является основанием для требования по доле вязкой составляющейв изломе образцов при испытании падающим грузом (обычно не менее 70-90%).Требования к минимальной величине работы разрушения ударных образцовШарпи (KCV) направлены на снижение риска вязкого разрушения стали.

Клистовому прокату как правило предъявляются требования не менее 100 Дж/см2,к прокату для особо ответственных трубопроводов это значение может быть до200 Дж/см2 и выше [35].В дополнение к этому для повышения эксплуатационных свойствтрубопроводов и увеличения срока службы на трубы наносятся внутренние ивнешние покрытия, предъявляются требования по коррозионной стойкости,стойкости к сероводородному растрескиванию, содержанию неметаллическихвключений и другим параметрам [36-38].В середине ХХ века наиболее распространённым способ увеличениемпрочности стали являлось повышение содержания углерода и производство трубосуществлялось из средне углеродистых марок типа 17Г1С, соответствующихклассу прочности до К52.

Повышение требований к прочности и ударнойвязкости обусловили переход к низкоуглеродистым сталям типа 10Г2ФБ ссодержанием углерода не более 0,10–0,12%. Снижение углерода такжеспособствует лучшей свариваемости [39].Современные трубные стали умеренно легируются марганцем и кремнием,чтобы компенсировать снижение прочности при понижении содержанияуглерода. Марганец также повышает хладостойкость стали.

Микролегированиениобием, ванадием и титаном необходимо для образования карбидов и нитридов,которые сдерживают рост и рекристаллизацию аустенитных зёрен при нагреве ипрокатке, способствуют формированию в прокате мелкодисперсной структуры,т.е. повышают прочностные и вязкие свойства стали. При необходимости19дополнительного повышения механических характеристик стали легируютсяхромом, никелем, медью или молибденом [40].Кроме того, современные трубные стали имеют низкое содержаниевредных примесей и газов. Так содержание серы стремиться к значению менее0,003%, фосфора – менее 0,010%, что обеспечивает повышение вязкости стали,а также снижает загрязнённость стали неметаллическими включениями.Содержание азота достигается не более 0,005%. В Таблице 4 приведеныстандартные требования к химическому составу трубных сталей.Таблица 4.Требования к химическому составу трубных сталейМассовая доля элементов, не более, %СMnMoCrNiCuTi0,12 1,80 0,45 0,005 0,013 0,009 0,30,30,30,30,05 0,08 0,081.3.SiSPNVNbТехнология производства листового проката из трубных сталейИстория технологии производства трубных сталей берёт начало своегоразвития с середины ХХ века, когда листовой прокат для труб большогодиаметра производился способом традиционной горячей прокатки, а достижениетребуемыхмеханическихсвойствобеспечивалосьвпервуюочередьповышенным содержанием углерода, марганца и хрома (предел текучести около300 МПа).

Дальнейшей развитие технологии (до конца 70-х годов) представлялособой оптимизацию легирования и использование нормализации, что позволилоповысить требования по пределу текучести до 350 – 400 МПа, а также улучшитьударную вязкость сталей.Следующем этапом было освоение процесса термомеханической прокатки(конец 70-х – 80-е годы) в комплексе с микролегированием ниобия, чтопозволило производить листовой прокат классов прочности вплоть до К60 (Х70).Использованияускоренногопоследеформационногоохлаждениялистов(начиная с конца 80-х годов) обеспечило возможность разработки технологии20производства сталей классов прочности свыше К60, а также листового прокатабольшей толщины [23].В настоящее время перспективными направлениями являются разработкитехнологии производства листового проката толщиной свыше 30 мм классовпрочности К56 – К60 (Х65 – Х70), листового проката классов прочности К65(Х80) и выше [41-44], проката с особыми требованиями по хладостойкости икоррозионной стойкости.Актуальным также остаётся разработка болееэкономичных способов производства трубных сталей, в том числе за счётснижения легирования.Современная технология термомеханической прокатки предусматриваетрегулирование температуры нагрева, температуры прокатки и величин обжатия,а также процесса охлаждения после завершения прокатки [45].

Характеристики

Список файлов диссертации