Патент на изобретение №2360979

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОДКАТА ДЛЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОЙ АРМАТУРЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству подката для холоднодеформированной арматуры. Для получения требуемого относительного удлинения и уменьшения затрат на производство подката проводят выплавку металла, внепечную обработку и разливку на машине непрерывного литья заготовок, нагрев заготовки и прокатку с междеформационным подстуживанием на заданный размер и охлаждение готового профиля, сначала ускоренное перед виткообразователем, а затем на конвейере, при этом выплавку и внепечную обработку ведут с получением стали, содержащей, мас.%: С – (0,10-0,17), Mn – (0,25-0,50), после внепечной обработки по ковшевой пробе определяют в стали содержание С, Mn, Cr, а после прокатки ускоренно охлаждают с обеспечением относительного удлинения подката, определяемого по зависимости: ₅=-12,13×C-6,3×Mn-25,8×Cr+0,09×Тв.о.-0,63×d-21,9, где ₅ – относительное удлинение, %, С, Mn, Cr – содержание углерода, марганца и хрома в пробе металла после внепечной обработки, мас.%, d – диаметр подката, мм; Т в.о. – температура на виткообразователе, °С; 12,13; 6,3; 25,8; 0,09; 0,63; 21,9 – коэффициенты, полученные опытным путем, рассчитанные после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на относительное удлинение подката.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам производства подката для производства холоднодеформированной арматуры, и может быть использовано на металлургических заводах.

Известен способ доводки химического состава стали в ковше, включающий отбор проб металла из ковша, определение химического состава металла, электронного эквивалента химического состава стали (Z ^у), зависимости свойств стали от величины Z ^у, зависимости величины Z ^у от корректирующих добавок, определение массы корректирующих добавок в зависимости от отклонения текущей величины Z ^у от заданного значения Z ^у, обеспечивающего заданный уровень свойств, присадку этих добавок в ковш и последующую усреднительную обработку жидкой стали (А.с. 1342928 С21С 7/04, опубликовано 07.10.87, бюл. 37).

К недостаткам известного способа следует отнести сложность определения электронного эквивалента химического состава стали в условиях действующего производства, необходимость дополнительного времени для проведения расчетов, отсутствие данных в системе расчетов параметров разливки и прокатки металла, которые не в меньшей степени влияют на получение проката с нормируемым пределом прочности.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ производства арматурных периодических профилей (Патент РФ 2222611 C21D 8/08, опубликовано 27.01.2004), включающий нагрев заготовки, прокатку заготовки на заданный профилеразмер, междеформационное подстуживание раската и последеформационное охлаждение готового профиля, последеформационное охлаждение ведут до температуры, определяемой из выражения

t₀=212,5-1,6×10^-4×t²_п+0,723×_т-0,748×_в+18,87×₅+611,5×С_э, где

t₀ – температура последеформационного охлаждения, °С;

t²_п – температура междеформационного подстуживания, °С;

_т – минимально допустимое значение предела текучести, МПа;

_в – минимально допустимое значение предела прочности, МПа;

₅ – минимально допустимое значение относительного удлинения, %;

С_э – углеродный эквивалент, определяемый по формуле:

С_э=С+Mn/6+Si/7, где

С, Si, Mn – содержание углерода, марганца и кремния, %.

Известный способ не обеспечивает получения требуемого технического результата по следующим причинам.

По известному способу режимы прокатки выбирают только исходя из заданных минимальных значений прочностных и пластических характеристик металла.

Существенное влияние на пластические свойства круглого проката оказывает кроме углерода и марганца еще и содержание в стали хрома, это особенно необходимо учитывать при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах, использующих до 100% в металлозавалке металлолом, содержащий повышенное значение хрома.

В то же время хром оказывает существенное влияние на свариваемость арматурных периодических профилей, поэтому также необходимо учитывать содержание этого элемента в заготовке.

Кроме того, на температуру последеформационного охлаждения очень сильное влияние оказывает диаметр готового периодического профиля.

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: нагрев заготовки, прокатка заготовки на заданный профилеразмер, междеформационное подстуживание раската и последеформационное охлаждение готового профиля.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства подката для холоднодеформированной арматуры, позволяющего освоить производство подката для производства холоднодеформированной арматуры класса В500С из стали марки Ст2сп по ТУ 14-101-651-2007, получить требуемое относительное удлинение, микроструктуру 9-10 номера без мартенситных участков, минимизировать затраты на производство.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства подката для холоднодеформированной арматуры, включающем выплавку металла, внепечную его обработку и разливку на машине непрерывного литья заготовок, дальнейший нагрев заготовки и прокатку ее на заданный профилеразмер с междеформационным подстуживанием проката и последеформационным охлаждением готового профиля, согласно изобретению выплавку и внепечную обработку ведут из расчета получения в готовом металле в интервале 0,10-0,17% углерода, 0,25-0,50% марганца, при этом после внепечной обработки по ковшевой пробе определяют в металле содержание углерода, марганца, хрома, прокатывают сортовую заготовку до требуемых размеров и проводят ускоренное охлаждение, причем режимы прокатки задают исходя из содержания углерода, марганца, хрома и требуемого относительного удлинения:

₅=-12,13×С-6,3×Mn-25.8×Cr+0,09×Т в.о.-0,63×d-21.9, где

₅ – относительное удлинение, %;

С, Mn, Cr – содержание углерода, марганца и хрома в пробе металла после внепечной обработки, %;

d – диаметр арматуры, мм;

Т в.о. – температура на виткообразователе, °С;

12,13; 6,3; 25,8; 0,09; 0,63; 21,9 – коэффициенты, полученные опытным путем, рассчитаны после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на относительное удлинение подката.

Сущность заявляемого технического решения заключается на начальном этапе в проведении внепечной обработки металла, после которой определяют содержание углерода, марганца, хрома в металле, после получения требуемого химического состава сортовую заготовку прокатывают до требуемых размеров, проводят ускоренное охлаждение, причем режимы прокатки и охлаждения задают исходя из содержания углерода, марганца, хрома и требуемого относительного удлинения.

Процесс получения подката для производства холоднодеформированной арматуры заключается в обеспечении необходимых ее пластических свойств (₅30%) за счет охлаждения: сначала интенсивного водяного, позволяющего получать микроструктуру 9-10 номера по ASTM без мартенситных участков, а затем на конвейере – воздушного, таким образом, чтобы, не допустить рост зерна в готовой катанке.

Прокатка подката в зависимости от содержания углерода, марганца и хрома, требуемого диаметра арматуры и температуры самоотпуска позволяет освоить производство подката для производства холоднодеформированной арматуры класса В500С из стали марки Ст2сп по ТУ 14-101-651-2007, получить требуемое относительное удлинение, минимизировать затраты на производство.

Производство подката предлагаемым способом производили следующим образом.

После выпуска металла ковш с металлом передали на агрегат печь-ковш (АПК). По приходу металла на АПК произвели усреднение металла по химическому составу и температуре путем продувки инертным газом, затем произвели доводку металла по химическому составу присадками кремний- и марганецсодержащих ферросплавов и температуре металла до заказанной для разливки на сортовой машине непрерывного литья заготовок. После чего отобрали пробу металла и замеряли температуру. Металл содержал 0.14% углерода, 0.16% кремния, 0.45% марганца, 0.029% серы и 0.011% фосфора, 0.05% хрома, 0,09% никеля, 0,16% меди при температуре 1582°С.

Затем металл разлили на сортовой машине непрерывного литья заготовок. После порезки заготовки на мерные длины и охлаждения на стеллажах их передали в цех отделки литой заготовки.

После осмотра заготовок их передали на мелкосортно-проволочный стан. Заготовки поместили в методическую нагревательную печь с шагающим подом, где их нагрели, подали на стан, где согласно заказу, требуется катанка диаметром 6,5 мм.

Режим прокатки выбирался исходя из требуемого относительного удлинения с обеспечением температуры катанки после линии водяного охлаждения, равной 720-730°С, при этом требуемое относительное удлинение рассчитывалось согласно выражению

₅=-12,13×0,14-6,3×0,45-25,8×0,05+0,09×725-0,63×6,5-21,9=33,4%.

Скорость конца прокатки составила 80 м/с. После прокатки арматура интенсивно охлаждается в линии водяного охлаждения. Время между окончанием прокатки и началом охлаждения составляло 0,025 с. Охлаждение водой производилось в коробах, оснащенных форсунками. Далее прокат укладывался виткообразователем на конвейер воздушного охлаждения. После укладки фиксировалась температура катанки, которая составила 720°С, затем катанка подвергалась воздушному охлаждению с использованием вентиляторов. После конвейера воздушного охлаждения разложенные витки собирались в бунт, масса которого составляет 2000 кг.

Данный способ позволяет освоить производство подката для холоднодеформированной арматуры класса В500С из стали марки Ст2сп по ГОСТ 380-94, получить требуемое относительное сужение, микроструктуру 9-10 номера без мартенситных участков, минимизировать затраты на производство.

Формула изобретения

Способ производства подката для холоднодеформированной арматуры, включающий выплавку металла, внепечную его обработку и разливку на машине непрерывного литья заготовок, нагрев заготовки и прокатку ее на заданный профилеразмер с междеформационным подстуживанием подката и последеформационным охлаждением готового профиля, ускоренным перед виткообразователем, отличающийся тем, что выплавку металла и внепечную его обработку ведут из расчета получения стали, содержащей, мас.%: 0,10-0,17 углерода, 0,25-0,50 марганца, при этом после внепечной обработки по ковшевой пробе определяют в стали содержание углерода, марганца, хрома и осуществляют ускоренное охлаждение после прокатки заготовки до требуемых размеров с обеспечением относительного удлинения подката, определяемого по следующей зависимости:
₅=-12,13С-6,3·Mn-25,8Cr+0,09Тв.о-0,63·d-21,9,
где ₅ – относительное удлинение, %;
С, Mn, Cr – содержание углерода, марганца и хрома в пробе стали после внепечной обработки, мас.%;
d – диаметр подката, мм;
Тв.о – температура на виткообразователе, °С;
12,13; 6,3; 25,8; 0,09; 0,63; 21,9 – коэффициенты, полученные опытным путем после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра процесса производства подката на относительное удлинение.