Патент на изобретение №2341564
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к горячей прокатке толстолистовой стали на реверсивных станах, которая используется для изготовления сварных металлоконструкций. Для повышения качества горячекатаного листового проката и выхода годного способ включает нагрев слябов, последующую их многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, при этом чистовую прокатку начинают при температуре 970-1050°С и завершают при температуре конца прокатки от 940 до 990°С с относительным обжатием в последнем проходе 7-15%. Сляб получают из стали, содержащей, мас.%: С=0,18-0,23; Si=0,15-0,40; Mn=1,0-1,35; V=0,02-0,04; Al=0,02-0,05; Cr
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к горячей прокатке толстолистовой стали на реверсивных станах, которая используется для изготовления сварных металлоконструкций. Горячекатаный листовой прокат толщиной 6,35-51,0 мм, используемый для изготовления сварных металлоконструкций, должен отвечать следующему комплексу механических свойств (табл.1), а также обладать их стабильностью:
Известен способ производства горячекатаной низколегированной толстолистовой стали, содержащей углерод, кремний, марганец, титан, медь, никель, хром, молибден, ванадий, ниобий и железо. Способ включает нагрев слябов, их черновую и чистовую реверсивную горячую прокатку, которую завершают при температуре 800-900°С. Затем прокатанные листы подвергают охлаждению [1]. Недостаток известного способа состоит в том, что листы различной толщины охлаждаются с разной скоростью. Это приводит к нестабильности механических свойств листов из данной низколегированной стали, снижению качества и выхода годных листов. Известен также способ производства толстолистовой конструкционной стали с однородной ферритной структурой. В соответствии с этим способом отливают слябы следующего химического состава, мас.%:
Слябы нагревают до температуры 1120-1180°С, подвергают черновой прокатке с суммарным обжатием 40-60% и чистовой прокатке с суммарным обжатием 40-60%. Чистовую прокатку начинают при температуре не выше 980°С и завершают при температуре конца прокатки ниже 870°С [2]. Недостаток известного способа состоит в том, что прокатанные листы, в зависимости от толщины и конкретного содержания легирующих элементов стали, приобретают различные механические свойства. Это снижает их качество и выход годного. Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства горячекатаного листового проката из низколегированной стали марки 14ХГ2САФД, включающий нагрев слябов, последующую их многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, при этом чистовую прокатку завершают при температуре конца прокатки не выше 950°С с относительным обжатием в последнем проходе не менее 15% [3] – прототип. Недостаток известного способа состоит в том, что горячекатаные листы имеют низкие вязкопластические свойства. Помимо этого, в процессе чистовой прокатки и при последующем охлаждении на воздухе листы приобретают нестабильные механические свойства, зависящие как от толщины листов, так и от конкретного химического состава каждой плавки. Это снижает качество горячекатаных листов и выход годного. Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества горячекатаных листов и выхода годного. Указанная техническая задача решается тем, что в известном способе производства горячекатаного листа из низколегированной стали, включающем получение сляба, нагрев, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, согласно изобретению чистовую прокатку начинают при температуре 970-1050°С и завершают при температуре конца прокатки от 940 до 990°С с относительным обжатием в последнем проходе от 7 до 15%, причем сляб получают из стали, содержащей следующий химический состав, мас.%:
Кроме того, при получении листа толщиной 6,0-16,0 мм температура прокатки равна 940°С, при получении листа толщиной 16,1-25,0 мм температура конца прокатки равна 950°С, при получении листа толщиной 25,1-40,0 мм температура конца прокатки равна 980°С, а при получении листа толщиной более 40,0 мм температура конца прокатки равна 990°С. Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Обеспечение заданных механических свойств горячекатаных толстых листов достигается одновременно как оптимизацией химического состава стали, так и режимов их последующей деформационно-термической обработки. При относительном обжатии в последнем проходе 7-15% и температуре конца прокатки, зависящей от толщины листа, в стали предложенного состава формируется аустенитная структура такого типа, что после распада переохлажденного аустенита на феррит и перлит конечная микроструктура и механические свойства стали практически не зависят от толщины листа, которая определяет скорость их охлаждения, и конкретного химического состава плавки. Благодаря этому листы в диапазоне толщин от 6,0 до 51 мм имеют заданные и равномерные механические свойства. Экспериментально установлено, что при температуре начала чистовой прокатки ниже 970°С формируется мелкая анизотропная микроструктура аустенита и нестабильные микроструктура и свойства прокатанных листов. Это снижает качество листов и выход годного. Увеличение температуры начала чистовой прокатки более 1050°С приводит к разнобалльности микроструктуры стали, потере прочностных свойств готовых листов. При температуре конца прокатки выше 990°С в стали предложенного состава в процессе охлаждения наблюдается неравномерный рост аустенитных зерен, что приводит к неравномерности микроструктуры в готовых листах, снижению прочности и стабильности механических свойств. Снижение температуры конца прокатки менее 940°С ухудшает пластические и вязкостные свойства листов. При относительном обжатии от 7 до 15% в последнем проходе имеет место механическая проработка валками только поверхностных слоев толстых листов. И так как поверхность листов после прокатки охлаждается наиболее интенсивно, то результатом механической проработки поверхности является выравнивание механических свойств листов различной толщины и различного химического состава стали в заявленных пределах. Увеличение обжатия более 15% приводит к росту прочности и неравномерности механических свойства листов толщиной 6,0-25,0 мм. Снижение обжатия в последнем проходе менее 7% не обеспечивает выравнивания механических свойств листов в диапазонах толщин 6,0-25,0 мм, что снижает качество листов и выход годного. Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,18% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,23% ухудшает пластичность и вязкость стали. Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства. При содержании кремния менее 0,15% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,40% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, охрупчивает сталь, ухудшает ее пластичность. Марганец введен для раскисления и повышения прочности стали, связывания примесной серы в сульфиды. При содержании марганца менее 1, 0% снижается прочность стали и вязкость при отрицательных температурах, приводит к увеличению отбраковки. Повышение концентрации марганца сверх 1,35% ухудшает пластичность стали. Ванадий образуют с углеродом карбиды VC, а с азотом – нитриды VN. Мелкие нитриды и карбонитриды ванадия располагаются по границам зерен и субзерен, тормозят движение дислокации и, тем самым, упрочняют сталь. При содержании ванадия менее 0,02% его влияние недостаточно велико, свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение концентрации ванадия более 0,04% вызывает дисперсионное твердение проката и приводит к выделению на границах зерен интерметаллических соединений. Это ухудшает свойства и снижает выход годных горячекатаных полос. Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. При содержании алюминия менее 0,02% его воздействие проявляется слабо, сталь имеет низкие механические свойства. Увеличение содержания алюминия более 0,05% приводит к графитизации стали, потере прочности и хладостойкости. Хром, никель и медь способствуют повышению прочностных свойств и стойкости против коррозии, но при содержании каждого из этих элементов более 0,30% имеет место снижение работы удара при отрицательных температурах, что недопустимо. Сера является вредной примесью, снижающей пластические и вязкостные свойства. При концентрации серы не более 0,020% ее вредное действие проявляется слабо и не приводит к заметному снижению механических свойств стали данного состава. В то же время более глубокая десульфурация удорожает сталь, делает ее производство нерентабельным. Фосфор в количестве не более 0,020% целиком растворяется в Азот является нитридообразующим элементом, упрочняющим сталь. Однако повышение концентрации азота сверх 0,012% приводит к снижению вязкостных свойств (работы удара) при отрицательных температурах, что недопустимо. Примеры реализации способа В кислородном конвертере производят выплавку низколегированных сталей различного состава (табл.1). Выплавленные стали разливают на МНЛЗ в слябы сечением 250×1350 мм, которые загружают в газовую методическую печь и нагревают до температуры Та – 1180°С. Нагретые слябы прокатывают в черновой клети кварто толстолистового реверсивного стана 2800 за 7 проходов (с разбивкой ширины) в раскаты толщиной 60 мм с одновременным охлаждением до температуры начала чистовой прокатки Tнп=1010°С. Затем раскаты толщиной 60 мм задают в чистовую клеть кварто и прокатывают их до конечной толщины Нл=6,0-51,0 мм. Листы всех толщин обжимают в последнем проходе на величину Прокатанные листы охлаждают на воздухе, после чего от них отбирают пробы для испытания механических свойств, по наличию внутренних дефектов с помощью ультразвукового контроля и свариваемости, по результатам которых определяют выход годного Q. В табл.2 приведены химические составы низколегированных сталей, а в табл.3 – варианты способа производства горячекатаного листового проката из сталей различных составов и показатели их эффективности. Из табл.2 и 3 следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-5, составы сталей №2-4) обеспечивается получение заданных и стабильных механических свойств горячекатаных листов толщиной от 6,0 до 51,0 мм. Выход годного при этом максимален и составляет Q=99,7-99,9%. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и 6, составы №1 и 5) уровень и стабильность механических свойств снижаются, к тому же механические свойства зависят от толщины листов. Это снижает качество листов и выход годного. Также более низкое качество и выход годных горячекатаных листов достигается при реализации способа-прототипа (вариант №7, состав стали №6). Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что одновременная оптимизация химического состава стали и деформационно-термических режимов прокатки толстых листов на реверсивном стане обеспечивает получение заданного уровня и высокой стабильности механических свойств листов различной толщины. Изменение предельного значения температуры конца прокатки Ткп в зависимости от толщины листов Нл и регламентированное обжатие листов в последнем проходе на В качестве базового объекта принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства горячекатаного листового проката из низколегированной стали для изготовления сварных металлоконструкций на 25-30%. Литературные источники 1. Заявка Японии №2205628, МПК C21D 8/02, С22С 38/00, 1990 г.; 2. Патент США №4662950, МПК C21D 8/02, 1987 г.; 3. RU 2191833 C1, C21D 8/02, 27.10.2002. – прототип.
Формула изобретения
1. Способ производства горячекатаного листа из низколегированной стали, включающий получение сляба, нагрев, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, отличающийся тем, что сляб получают из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%:
при этом чистовую прокатку начинают при температуре 970-1050°С и завершают при температуре конца прокатки от 940 до 990°С с относительным обжатием в последнем проходе от 7 до 15%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении листа толщиной 6,0-16,0 мм температура конца прокатки равна 940°С. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении листа толщиной 16,1-25,0 мм температура конца прокатки равна 950°С 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении листа толщиной 25,1-40,0 мм температура конца прокатки равна 980°С. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении листа толщиной более 40,0 мм температура конца прокатки равна 990°С.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0,3; Ni
в, МПа
, %
-железе, что ведет к упрочнению металлической матрицы. Однако увеличение содержания фосфора более 0,020% вызывает охрупчивание стали и снижение работы удара при отрицательных температурах.
к=7-15% при регламентированной температуре конца прокатки Ткп от 940 до 990°С, зависящей от толщины листа Нл.