ФГБОУ ВО «ВолгГТУ», Волгоград, Россия:
М. Ю. Чубуков, аспирант
Д. В. Руцкий, канд. техн. наук 
Н. А. Зюбан, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: tecmat@vstu.ru

ФГАОУ ВО «СПбПУ», Санкт-Петербург, Россия:
С. В. Рябошук, ассистент, эл. почта: sergey@thixomet.ru

Представлены результаты исследования особенностей влияния химического состава сталей на горячую пластичность затвердевающей непрерывнолитой заготовки (НЛЗ) для производства бесшовных труб. Проведено комплексное исследование, заключающееся в имитации поведения затвердевающего коркового слоя НЛЗ при непрерывной разливке, на основе данных, полученных термомеханическим моделированием в комплексе Gleeble 3800, а также расчета термовременной природы выделения фазовых составляющих при затвердевании НЛЗ с различным химическим составом. Методом термомеханического моделирования процесса поведения затвердевающей корочки НЛЗ установлено, что исследуемые стали имеют область пониженной пластичности в диапазоне температур 800–1000 °C. Минимальный уровень горячей пластичности для всех сталей отмечен при температуре 900 °C. Уровень прочностных характеристик по результатам моделирования поведения твердой корочки НЛЗ из сталей с различными схемами легирования во всем исследуемом диапазоне (700–1300 °C) отличается в сторону более высоких значений временного сопротивления и предела текучести для низкоуглеродистых сталей с добавками микролегирующих элементов. По результатам сопоставления результатов термомеханического моделирования и расчета термовременной природы выделения фазовых составляющих установлено, что снижение пластичности в диапазоне 800–1000 °C связано с выделением сложных нитридных и карбонитридных фаз. В частности, при детальном рассмотрении полученных зависимостей для сталей без микролегирования отмечается увеличение массовой доли нитридов алюминия, а для сталей с микролегированием отмечено увеличение массовой доли сложных карбидных и карбонитридных фаз на основе ниобия наряду со снижением значений относительного сужения. Кроме того, в сталях, микролегированных ниобием, отмечена тенденция к повышению уровня прочностных характеристик. Наибольший уровень прочностных и пластических характеристик отмечен для стали с наименьшим содержанием углерода и комплексом микролегирующих элементов.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 18-08-00050.

1. URL: http://www.stahl-online.de/index.php/statistiken (дата обращения: 01.02.2019)
2. Гусарова Т., Кляйн М. Оценка качества внутренней структуры непрерывнолитых заготовок // Черные металлы. 2018. № 11. С. 58–59.
3. Повышение качества непрерывнолитых слябов, блюмов и заготовок // Черные металлы. 2018. № 3. С. 27–28.
4. Винс О., Мосснер В. Новое покрытие кристаллизатора: повышение качества непрерывнолитой заготовки // Черные металлы. 2016. № 7. С. 29–36.
5. Гущин В. Н., Ульянов В. А. Исследование влияния неравномерности фронта затвердевания на осевую пористость непрерывнолитых сортовых заготовок // Черные металлы. 2016. № 12. С. 21–24.
6. Ульянов В. А., Гущин В. Н. Исследование влияния условий затвердевания на образование трещин в непрерывнолитых заготовках // Черные металлы. 2012. № 6. С. 13–16.
7. Гущин В. Н., Ульянов В. А. Математическое и физическое моделирование теплофизических процессов в металлургии. — Нижний Новгород : НГТУ, 2014. — 157 с.
8. Braun A., Warzecha M., Pfeifer H. Numerical and physical modelling steel flow in two-stand tundish for different casting conditions // Me tallurgical and Materials Transactions. 2010. Vol. 41, Iss. 3. Р. 549–559.
9. Эфрон Л. И. Металловедение в большой металлургии. Трубные стали. — М. : Металлургиздат, 2012. — 696 с.
10. Ефимов В. А., Эльдарханов А. С. Современные технологии разливки и кристаллизации сплавов. — М. : Машиностроение, 1998. — 359 с.
11. Guyot V., Martin J. F., Ruelle A. et al. Control of surface Quality of 0,08%<C<0,12% Steel Slabs in Continuous Casting // ISIJ International. 1996. Vol. 36. P. S227–S230.
12. Jacobi H. Thesis of TU Clausthal. Germany. June 1991.
13. Носоченко А. О. Исследование влияния углерода на центральную химическую и структурную неоднородность и комплекс свойств низколегированных трубных сталей : дисс. … канд. техн. наук. — Москва, 2003. — 180 с.
14. El-Bealy M. Mold Thermo-Mechanical Rigidity Criterion for Surface Quality of Continuous Casting of Steel // Materials Sciences and Applications. 2013. Vol. 4, Iss. 1. P. 39–51.
15. Рудской А. И., Колбасников Н. Г., Зотов О. Г., Рингинен Д. А., Немтинов А. А., Кузнецов В. В. Исследование структуры и свойств TRIP-сталей на комплексе Gleeble-3800 // Черные металлы. 2010. № 2. С. 8–14.
16. Hojny M. Modeling Steel Deformation in the Semi-Solid State. — Springer, Cham, 2018. DOI: 10.1007/978-3-319-67976-1
17. Tobias B., Senk D., Walpot R., Steenken B. Hot Ductility Behavior of Boron Containing Microalloyed Steels with Varying Manganese Contents // Metallurgical and Materials Transactions. June 2015. Vol. 46B. P. 1405–1408.
18. Mintz B. The Influence of Composition on the hot Ductility of Steel and to the Problem of Transverse Cracking // ISIJ International. 1999. Vol. 39. P. 833–855.
19. Уманец В. В., Разумов Д. А., Поживанов А. М. Влияние структурных превращений на образование поверхностных трещин в непрерывнолитых слябах // Сталь 1982. № 5. С. 21–27.
20. Crown L. H. The influence of continuous casting parameters on hot tensile behavior in low carbon, niobium and boror steels: Ph. D. Thesis / University of the Witwaterstand. — Johannesburg, 2008. — 317 p.
21. Смирнов А. Н., Куберский С. В., Штепан Е. В. Непрерывная разливка стали : учеб. пособие. — Донецк : ДонНТУ, 2011. — 482 с.
22. Crowther D. N. The effects of micro alloying elements on cracking during continuous casting // Proceedings of the International Symposium 2001 on Vanadium Application Technology. Beijing (China), Vanitec. Westerham, Kent (England). P. 99–131.

23. Колбасников Н. Г., Матвеев М. А., Зотов О. Г., Мишин В. В., Мишнев П. А., Никонов С. В. Физическое моделирование горячей пластичности микролегированной трубной стали при непрерывной разливке и горячей прокатке // Сталь. 2014. № 2. С. 59–64.
24. Пат. 2 647 201 РФ. Труба коррозионностойкая из низкоуглеродистой доперитектической стали для нефтегазопроводов и способ ее производства / Н. В. Трутнев, Д. В. Лоханов, М. Ю. Чубуков, Д. П. Усков, И. В. Мякотина и др. ; заявл. 10.05.2017 ; опубл. 14.03.2018 ; Бюл. № 8.