Патент на изобретение №2200199

(54) СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ НА НЕПРЕРЫВНОМ ШИРОКОПОЛОСНОМ СТАНЕ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству широкополосной углеродистой горячекатаной стали обыкновенного качества и качественной. Технический результат – улучшение потребительских свойств указанной стали, используемой в готовом виде и в качестве подката для производства тонколистовой холоднокатаной стали. Углеродистую сталь с содержанием углерода меньше 0,25 мас.% прокатывают на непрерывном широкополосном стане до заданной толщины h. Температуру конца прокатки Ar₃ устанавливает в зависимости от химического состава стали и толщины полос из выражения:

где А=-43-238 [C]-4,63[Si]+198 [Mn]; B=774-418[C]-244[Si]+248 [Mn]; [Si] и [Mn] – содержание в стали соответственно кремния и марганца, мас.%, h – в мм, а охлаждение полос горячей прокатки ведут со скоростью град/с. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении горячекатаной низкоуглеродистой широкополосовой стали.

Современная технология прокатки такой стали на непрерывных многоклетьевых станах достаточно подробно описана, например, в справочнике под ред. В. И.Зюзина и А.В.Третьякова. Технология прокатного производства. – Кн. 2. – М. : Металлургия, 1991, с.559-580. Механические свойства горячекатаной тонколистовой стали (в частности – способность к штамповке ) во многом зависят от основных параметров прокатки: величины обжатия в последней клети стана, температур конца прокатки и смотки и др. Одним из решающих факторов, определяющих микроструктуру листовой стали (и ее пластические свойства), является температура Аr₃ полиморфного превращения стали (начало превращения феррита из аустенита), которую также называют температурой обратного процесса при охлаждении (см. Краткий справочник металлурга / Под ред. В.П.Адриановой. – М. : Металлургиздат, 1960, с.232). Величина этой температуры зависит прежде всего от химического состава стали и точное знание ее для конкретной марки стали является гарантией получения качественного листового проката.

Известен способ производства горячекатаных стальных листов для глубокой вытяжки с содержанием углерода 0,010…0,025%, при котором полосы толщиной 2 мм прокатывают в интервале температур Аr₃…900^oС с температурой смотки 400^o…600^oС (см. япон. заявку 63-96248, кл. С 22 С 38/12, опубл. 27.04.88). Известен также способ производства горячекатаных стальных листов для глубокой вытяжки, при котором прокатку полос с содержанием углерода 0,013% заканчивают в интервале (Аr₃-30^oС). ..(Ar₃+100^oС), а смотку ведут при 450^o… 750^oС (см. япон. заявку 63-195226, кл. С 21 D 9/46, опубл. 12.08.88).

Недостатком известных способов является их неприемлемость для производства горячекатаной углеродистой стали (с содержанием углерода до 0,25 мас.%), неопределенность величины Аr₃ в зависимости от хим. состава стали, а также (во втором способе) инвариантность Аr₃ к толщине прокатываемых полос.

Действительно, как показали обширные исследования, проведенные на ОАО “Магнитогорский меткомбинат” (см. ниже), величина температуры обратного процесса при охлаждении полос на отводящем рольганге широкополосного непрерывного стана горячей прокатки зависит не только от содержания в стали углерода, кремния и марганца, но и от толщины полос.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ горячей прокатки (температурный режим прокатки и смотки полос) на непрерывном широкополосном стане 2000, приведенный в кн. С.П.Ефименко и В.П.Следнева. Вальцовщик листопрокатных станов. – М.: Металлургия, 1980, с.196, табл. 19.

Этот способ прокатки углеродистой стали обыкновенного качества и качественной с заданной температурой Аr₃ характеризуется тем, что температуру смотки, зависящую от Аr₃, изменяют для разных толщин полос и марок сталей. Недостатком такой технологии является неопределенность величины Ar₃ в зависимости от содержания в стали кремния и марганца, а также для полос других толщин, что может привести к ухудшению потребительских свойств горячекатаной углеродистой полосовой стали.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение потребительских свойств указанной стали (в частности, ее способности к глубокой штамповке), используемой в готовом виде и в качестве подката для производства тонколистовой холоднокатаной стали.

Для решения указанной задачи в способе горячей прокатки на непрерывном широкополосном стане углеродистой стали обыкновенного качества и качественной с содержанием углерода [С]0,25 мас.% с заданной температурой Аr₃ обратного процесса при охлаждении полос заданной толщины h на отводящем рольганге стане указанную температуру устанавливают в зависимости от химического состава стали и толщины полос из выражения

где А=-143-238 [С]-4,63 [Si]+198 [Мn],
В=774-418 [С]-244 [Si]+248 [Мn],
[Si] и [Мn] – содержание в стали соответственно кремния и марганца, мас. %, h – в мм; а охлаждение полос после прокатки ведут со скоростью град/с.

Приведенная математическая зависимость для Аr₃ получена методом математического моделирования и апробирована в опытах, а зависимость для V – эмпирическая, полученная при обработке опытных данных.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации величин температуры Аr₃ для различных углеродистых сталей и горячекатаных полос разной толщины, что позволяет определять параметры прокатки (температуры ее конца и смотки полос), обеспечивающие получение качественного проката.

При реализации предлагаемого способа предварительно по известному химсоставу полосовой стали и ее конечной толщине определяется величина Аr₃, а затем по известным рекомендациям (зависящим от желаемых свойств проката и его назначения: для глубокой штамповки, для изготовления труб или гнутых профилей, для последующей холодной прокатки и т.д.), апробированным на данном стане или аналогичных ему, – определяются вышеназванные параметры горячей прокатки и охлаждения полос (их смотки).

Опытную проверку заявляемого способа производили на широкополосном непрерывном стане 2000 горячей прокатки ОАО “Магнитогорский меткомбинат”. С этой целью при прокатке различных марок сталей (содержание в них основных элементов приведены в табл.1) на полосы толщиной 1,5…7,0 мм варьировали параметры прокатки, по которым определялись фактические величины температур Аr₃.

Определенные математическим моделированием величины температур Аr₃ приведены в табл.2. 87…92% горячекатаных полос толщиной до 3,9 мм, полученных по режимам, соответствовавшим табличным значениям Аr₃, имели свойства, отвечавшие требованиям ГОСТ 16523 для глубокой вытяжки. Полученный из опытных горячекатаных полос холоднокатаный лист в 90…95% случаев соответствовал нормам категорий вытяжки ОСВ и ВОСВ ГОСТ 9045.

В опытах также было установлено, что скорость охлаждения полос на отводящем рольганге после горячей прокатки должна быть в пределах:

При скоростях охлаждения меньше или больше, чем по данной зависимости, качественные показатели полосового проката ухудшались (по сравнению с указанными выше).

На стане 2000 ММК были также проверены режимы, рекомендуемые по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога. Горячекатаные полосы толщиной до 4 мм из ст.3сп, 10 и 15 дали при этом выход категории “Г” (ГОСТ 16523) не более 82%. Холоднокатаный лист, полученный из подката этих сталей, соответствовал нормам категорий ОСВ и ВОСВ (ГОСТ 9045) не более чем в 85% случаев.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известной технологией.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО “ММК” использование заявляемого способа при производстве полосовой горячекатаной углеродистой стали обыкновенного качества и качественной на стане 2000 комбината позволит увеличить выход листового проката категории “Г” по ГОСТ 16523 в среднем на 7%, а категории ОСВ и ВОСВ по ГОСТ 9045 в среднем на 10%, что даст соответствующее повышение прибыли от реализации проката.

Пример конкретного выполнения
Полосовая сталь 3сп. толщиной h= 4 мм содержит 0,18% углерода, 0,5% марганца и 0,2% кремния.

Коэффициенты для определения величины Аr₃:
А=-143-2380,18-4,630,2+1980,5=-87,8
В=774-4180,18-2440,2+2480,5=774
Находим

Температура конца прокатки: Аr₃+145^o…Аr₃+175^o, т.е. 875…905^oС.

Скорость охлаждения полос на отводящем рольганге стана:
е

Формула изобретения

1. Способ горячей прокатки на непрерывном широкополосном стане углеродистой стали обыкновенного качества и качественной с содержанием углерода [C] 0,25 мас. % с заданной температурой Ar₃ обратного процесса при охлаждении полос заданной толщины h на отводящем рольганге стана, отличающийся тем, что указанную температуру устанавливают в зависимости от химического состава стали и толщины полос из выражения

где А= -143-238[C] -4,63[Si] +198[Mn] ;
B= 774-418[C] -244[Si] +248[Mn] ;
[Si] и [Mn] – содержание в стали соответственно кремния и марганца, мас. %;
h – в мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение полос после прокатки ведут со скоростью град/с.

РИСУНКИ