способ производства проката

Формула изобретения

1. Способ производства проката, включающий выплавку стали, внепечную обработку, непрерывную разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации, охлаждение проката, отличающийся тем, что выплавляют сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%:

Углерод 0,02÷ 0,10

Марганец 0,6÷ 1,6

Кремний 0,1÷ 0,4

Ниобий 0,02÷ 0,12

Хром 0,1÷ 0,3

Никель 0,1÷ 0,3

Медь 0,1÷ 0,3

Алюминий 0,01÷ 0,1

Титан 0,005÷ 0,05

Кальций 0,0001÷ 0,01

Сера 0,0005÷ 0,006

Фосфор 0,002÷ 0,025

Железо Остальное

при соотношении Cr+Ni+Cu 0,6, окончательную деформацию осуществляют в непрерывном режиме в интервале температур 980÷ 730° С с суммарной степенью обжатия 65÷ 80%, частными обжатиями 10÷ 12% и скоростью деформации 10^-2÷ 10 с^-1 , а охлаждение подката в паузах между частными обжатиями производят со скоростью 5÷ 30° С/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после завершения окончательной деформации проводят ускоренное охлаждение проката со скоростью 5÷ 30° С/с до температуры 650÷ 500° С и далее охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после охлаждения проката до температуры 650÷ 500° С производят его охлаждение со скоростью 5÷ 10° С/ч до температуры окружающей среды.

Описание изобретения к патенту

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_r1+50° С и далее со скоростью 6-30° С/с до температуры (A_r1 -30° С)... 500° С, а затем на спокойном воздухе до температуры окружающей среды (авт. свид. СССР №1447889, кл. С 21 D 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.%:

Углерод 0,05-0,15

Марганец 1,0-1,7

Кремний 0,15-0,4

Ниобий 0,01-0,04

Ванадий 0,03-0,07

Титан 0,01-0,04

Кальций 0,001-0,01

Азот 0,003-0,01

Медь 0,02-0,03

Никель 0,01-0,3

Алюминий 0,02-0,06

Сера 0,001-0,008

Железо Остальное

при соотношении Ca/S=0,05-2,0 и Ni+Ti+V 0,1-0,12, 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) (патент РФ №2000338, кл. С 21 D 1/02, 1993 г.).

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

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в получении проката ответственного назначения с повышенными показателями прочности, текучести, относительного удлинения, ударной вязкости, хладостойкости и свариваемости.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства проката, включающем выплавку стали, внепечную обработку, непрерывную разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации, охлаждение проката, выплавляют сталь следующего химического состава, мас.%:

Углерод 0,02-0,10

Марганец 0,6-1,6

Кремний 0,1-0,4

Ниобий 0,02-0,12

Хром 0,1-0,3

Никель 0,1-0,3

Медь 0,1-0,3

Алюминий 0,01-0,1

Титан 0,005-0,05

Кальций 0,0001-0,01

Сера 0,0005-0,006

Фосфор 0,002-0,025

Железо Остальное

при соотношении Сr+Ni+Сu 0,6, окончательную деформацию осуществляют в непрерывном режиме в интервале температур 980-730° С с суммарной степенью деформации 65-80%, частными обжатиями 10-12% и скоростью деформации 10 ^-2-10 с^-1, а охлаждение подката в паузах между частными обжатиями производят со скоростью 5-30° С/с.

Кроме того, после завершения окончательной деформации проводят ускоренное охлаждение проката со скоростью 5-30° С/с до температуры 650-500° С и далее охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды.

Кроме того, после охлаждения проката до температуры 650-500° C производят его охлаждение со скоростью 5-10° С/ч до температуры окружающей среды.

Выбранные пределы содержания углерода (0,02-0,10%) в сочетании с марганцем (0,6-1,6%), хромом, никелем и медью (по 0,1-0,3% каждого) должны обеспечить получение феррито-бейнитной структуры и достижение высоких значений временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения и свариваемости. Заявленные содержания кремния (0,1-0,4%) 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 (0,0005-0,006%), фосфора (0,002-0,025%) и кальция (0,0001-0,01%) - 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 черновой и чистовой прокаткой, 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. Ограничение суммарного содержания Cr+Ni+Сu величиной 0,6% способствует достижению высоких значений показателя свариваемости стали и анизотропии свойств. Заявленные режимы окончательной деформации и охлаждения в паузах между частными обжатиями, которые производят со скоростью 5-30° С/с, способствуют формированию феррито-бейнитной структуры и на их основе - повышенные показатели прочности, текучести, хладостойкости и свариваемости.

Ускоренное охлаждение проката после завершения окончательной деформации со скоростью 5-30° С/с до температуры 650-500° С с последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды способствует формированию мелкозернистой структуры и на его основе - более высокие значения показателей прочности, текучести и ударной вязкости.

Охлаждение проката после ускоренного охлаждения со скоростью 5-10° С/ч до температуры окружающей среды позволяет оптимизировать размеры упрочняющей карбонитридной фазы и на его основе достижение высоких значений показателей прочности, текучести, ударной вязкости и хладостойкости.

Пример осуществления способа производства проката.

Сталь была выплавлена в 350-тонном кислородном конверторе ОАО “ММК” и после внепечного рафинирования на агрегате “печь-ковш” разлита на МНЛЗ на слябы сечением 250× 1730 мм. Химический состав стали был следующим, мас.%:

Углерод 0,05

Марганец 1,3

Кремний 0,3

Ниобий 0,07

Хром 0,2

Никель 0,2

Медь 0,2

Алюминий 0,05

Титан 0,025

Кальций 0,005

Сера 0,003

Фосфор 0,02

Железо Остальное

при соотношении Сr+Ni+Сu=0,6. Прокатку производили на непрерывном широкополосном стане “2000”. Предварительную деформацию проводили на подкат толщиной 40 мм, а окончательную деформацию осуществляли в непрерывном режиме в интервале температур 980-800° С начала (Т_н.п) и конца прокатки с суммарной степенью обжатия 65%, частными обжатиями 10%, со скоростью деформации Е=10^-2 с^-1 и получали лист толщиной 12 мм. В паузах между частными обжатиями производили охлаждение подката водой со скоростью V_охл=5° С/с. После завершения процесса деформации проводили ускоренное охлаждение проката водой со скоростью V_у.o=5° С/с и далее охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды. Часть проката после охлаждения до температуры Т_у.о=600° С смотали в рулон и осуществили охлаждение в рулоне со скоростью V _вкл=5° С/ч до температуры окружающей среды.

Использование предлагаемого способа производства проката по варианту 1 позволило получать стальной лист с высокими показателями механических свойств (см. табл.3), а именно: прочностью _в=655 Н/мм², текучестью _т=540 Н/мм², относительным удлинением ₅=24, хладостойкостью Т₉₀=-60° С, ударной вязкостью KCV^-60=240 Дж/см² и ударной вязкостью в околошовной зоне KCV^-20=90 Дж/см. В табл.1-3 приведены другие варианты 2 и 3 осуществления способа в объеме предмета изобретения и результаты полученных механических свойств проката.

По варианту №4 был произведен прокат, параметры технологии производства которого выходят за объемы предмета данного изобретения (сравнительный вариант). Как следует из данных табл.3, прокат варианта №4 по показателям относительного удлинения ( ₅), ударной вязкости (KCV^-60), хладостойкости Т₉₀ и ударной вязкости в околошовной зоне KCV ^-20 уступает показателям заявленного способа.

Таблица 1
Химический состав экспериментальных плавок
Вариант плавки	Содержание химических элементов, %
	С	Mn		Si		Nb	Cr		Ni		Cu	Al		Ti		Cd	S	Cr+Ni+Cu		Р
1	0,05	1,3		0,3		0,07	0,2		0,2		0,2	0,05		0,025		0,005	0,003	0,6		0,02
2	0,02	1,6		0,1		0,02	0,1		0,3		0,1	0,10		0,005		0,0001	0,0005	0,5		0,002
3	0,10	0,60		0,4		0,12	0,3		0,1		0,2	0,01		0,05		0,01	0,006	0,6		0,025
4*	0,08	1,75		0,35		0,03	0,03		0,04		0,08	0,02		0,015		-	0,007	0,15		0,021
* - сравнительный вариант
Таблица 2
Технологические режимы прокатки и охлаждения
Вариант плавки	Режимы прокатки									Частное обжатие, %			Режимы охлаждения
	Тн.п, ° С		Тк.п, ° С		Е, с-1			Степень обжатия					Vохл, ° C/c		Vу.o,° C/c		Tу.о, ° С		Vохл окончат., ° С/с
1	980		800		10-2			65		10			5		5		600		5
2	920		730		10-1			80		12			20		30		500		10
3	960		880		5× 10 -2			72		11			30		15		650		8
4*	990		740		10-2			60		7			7		10		450		6
* - сравнительный вариант

Таблица 3
Механические свойства экспериментальных сталей
Вариант плавки	т, Н/мм2	в, Н/мм2	5, %	KCV -60, Дж/см2	T90, ° С	Околошовная зона KCV-20, Дж/см2
1	540	655	24	240	-60	90
2	500	605	25	200	-70	110
3	560	700	22	225	-65	135
4*	480	560	20	68	-5	20