Патент на изобретение №2355782

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству проката ответственного назначения методом термомеханической обработки. Для повышения прочности, текучести, относительного удлинения, ударной вязкости, хладостойкости проката осуществляют выплавку стали, содержащую, мас.%: С – (0,03-0,20), Mn – (0,50-2,20), Si – (0,10-0,20), Nb – (0,01-0,15), Al – (0,01-0,10), Ti – (0,005-0,05), N – (0,002-0,012), S – (0,0005-0,010), P – (0,003-0,030), Fe – остальное и дополнительно V – (0,01-0,15), Mo – (0,25-0,60), Ni – (0,01-0,80), Cr – (0,01-0,80), Cu – (0,01-0,80), непрерывную разливку на слябы, аустенизацию, предварительную деформацию в области температур рекристаллизации аустенита с общей степенью деформации 50-80% и с частной деформацией 12-20% за проход в направлении поперек оси сляба, окончательную деформацию при температурах ниже температуры рекристаллизации аустенита с общей степенью деформации 60-80% вдоль оси сляба и ускоренное охлаждение, при этом охлаждение проката в области температур превращения 850-450°С осуществляют со скоростью 5-30 град/с, а в области температур 450-100°С – со скоростью 0,1-0,01 град/с. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству проката ответственного назначения методом термомеханической обработки.

Известен способ производства проката, включающий выплавку стали, внепечную обработку, разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформацию в реверсивном режиме при температуре ниже температуры рекристаллизации аустенита с подстуживанием в процессе прокатки со скоростью 3-15°С, последующее охлаждение листа на воздухе до температуры не ниже A_rl+50°С и далее со скоростью 6-30°С/с до температуры (A_rl -30°С)500°С, а затем на спокойном воздухе до температуры окружающей среды (авт. свид. СССР 1447889, кл. C21D 8/00,1987 г.).

Известен также способ производства проката, включающий выплавку стали, внепечную обработку, непрерывную разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации в реверсивном режиме и охлаждение проката; при этом выплавляют сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%:

при соотношении Ca/S=0,05-2,0 и Ni+Ti+V0,1-0,12, аустенизацию осуществляют при температуре на 60-100°С ниже температуры растворимости нитридов титана, предварительную деформацию заканчивают при температуре А_r3+(120-180°С), подстуживают со скоростью 0,5-4,0°С/с до температуры А_r3+40-А_r3-10° С, деформируют при этой температуре и заканчивают при температуре А_r3 -(20-100°С), а охлаждают со скоростью 1-4°С/с до температуры А_r3-(150-250°С) (RU 2000338, кл. C21D 1/02, 1993 г.).

Основными недостатками известных способов производства являются недостаточная прочность, неудовлетворительные показатели ударной вязкости, хладостойкости получаемого проката, а также свариваемости.

Техническим результатом данного изобретения является получение проката ответственного назначения с повышенными показателями прочности, текучести, относительного удлинения, ударной вязкости, хладостойкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства проката, включающем выплавку стали, непрерывную разливку на слябы, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации по продольно-поперечной схеме и ускоренное охлаждение готового проката, выплавляют сталь следующего состава (мас.%):

причем предварительную деформацию в области температур рекристаллизации аустенита осуществляют с общей степенью деформации 50-80% и с частной деформацией 12-20% за проход в направлении поперек оси сляба, а окончательную деформацию осуществляют при температурах ниже температуры рекристаллизации аустенита с общей степенью деформации 60-80% вдоль оси сляба.

В состав стали могут входить один или несколько элементов из ряда, мас.%:

При этом охлаждение проката в области температур превращения 850-450°С осуществляют со скоростью 5-30 град/с, а в области температур 450-100°С – со скоростью 0,1-0,01 град/с.

Выбранные пределы содержания углерода (0,03-0,20%) в сочетании с марганцем (0,5-2,2%), хромом, никелем и медью (по 0,01-0,8% каждого) должны обеспечить получение феррито-бейнитной структуры и достижение высоких значений временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения и свариваемости. Заявленные содержания кремния (0,1-0,2%) и алюминия (0,01-0,1%) должны обеспечить необходимую чистоту стали по неметаллическим включениям. Содержание титана в заявленных пределах (0,005-0,05%) обеспечивает связывание азота в стойкие нитриды, а выбранные пределы содержаний серы (0,0005-0,010%), фосфора (0,003-0,030%) – получение высоких значений ударной вязкости при отрицательных температурах. Ниобий в заявленных пределах содержания сдерживает рост зерна аустенита при нагреве, тормозит рекристаллизацию в области температур, соответствующей временной паузе между предварительной и окончательной деформацией, что способствует созданию дополнительных центров образования новой фазы (феррита) при превращении и, следовательно, измельчению зерна феррита. Кроме того, ниобий, образуя карбонитриды, способствует повышению прочностных характеристик стали благодаря дисперсионному твердению. Заявленные режимы предварительной и окончательной деформации способствуют формированию феррито-бейнитной структуры и на их основе – повышенных показателей прочности, текучести, хладостойкости и свариваемости.

Ускоренное охлаждение проката после завершения окончательной деформации в интервале температур 850-450°С со скоростью 5-30°С/с с последующим охлаждением в интервале температур 450-100°С со скоростью 0,1-0,01°С/с способствует формированию мелкозернистой структуры и на его основе – более высоких значений показателей прочности, текучести и ударной вязкости.

Охлаждение проката после ускоренного охлаждения с указанной скоростью до температуры 100°С позволяет оптимизировать размеры упрочняющей карбонитридной фазы и на его основе – достижение высоких значений показателей прочности, текучести, ударной вязкости и хладостойкости.

Заявленные режимы деформации приводят к уменьшению различий в величинах ударной вязкости в продольном и поперечном направлении, при этом коэффициент анизотропии стремится к единице.

Пример осуществления способа.

Сталь выплавляли в электропечи. После выпуска металла из печи производили его обработку в ковше и разливали на МНЛЗ или в слитки. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление, рафинирование, гомогенизирующую продувку нейтральным газом и модифицирующую обработку кальцием или его сплавами. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава (мас.%): С – 0,102; Mn – 1,62; Si – 0,18; Nb – 0,05; V – 0,01; Ti – 0,022; Mo – 0,50; Cu – 0,03; Cr – 0,03; Ni – 0,05; Al – 0,033; N – 0,007; S – 0,001; P – 0,001; Fe – остальное.

После разливки стали на заготовки осуществляли охлаждение слябов при температуре 950°С со скоростью 10 град/час до температуры 100°С и подали на прокатку. Прокатку на лист производили на двухклетьевом реверсивном стане “2800”. Предварительную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход не менее 12% и завершали при температуре 1000°С при толщине подката, превышающей толщину прокатываемого листа в 3 раза. Окончательную деформацию осуществляли со степенью обжатия за проход 15% при температуре 800°С, с общей степенью деформации 70%.

После завершения окончательной деформации при температуре 780°С производили ускоренное охлаждение проката со скоростью 12,0 град/с до температуры 500°С. Затем осуществляли окончательное замедленное охлаждение проката до температуры 100°С со скоростью 0,1 град/с.

Состав стали и комплекс полученных свойств указаны в таблицах 1 и 2.

Формула изобретения

1. Способ производства проката, включающий выплавку стали, непрерывную разливку на слябы, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации по продольно-поперечной схеме и ускоренное охлаждение готового проката, отличающийся тем, что выплавляют сталь содержащую, мас.%:

причем предварительную прокатку в области температур рекристаллизации аустенита осуществляют с общей степенью деформации 50-80% и с частной деформацией 12-20% за проход в направлении поперек оси сляба, а окончательную деформацию осуществляют при температурах ниже температуры рекристаллизации аустенита с общей степенью деформации 60-80% вдоль оси сляба.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит один или несколько элементов из ряда, мас.%:

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение проката в области температур превращения 850-450°С осуществляют со скоростью 5-30 град/с, а в области температур 450-100°С со скоростью 0,1-0,01 град/с.