способ производства тонкой горячекатаной листовой стали

Классы МПК:B21B1/26 горячей 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-03-30
публикация патента:

Изобретение предназначено для повышения вытяжных свойств горячекатаной листовой стали толщиной 1,0 мм и менее из низкоуглеродистых и сверхнизкоуглеродистых (IF) сталей. Способ включает аустенитизирующий нагрев слябов, многопроходную черновую прокатку полос, чистовую прокатку и смотку в рулоны. Возможность обжатия стали в двухфазном аустенитно-ферритном состоянии обеспечивается за счет того, что черновую прокатку ведут в температурном интервале 1290-800°C, после чего полосы подстуживают и подвергают чистовой прокатке в температурном интервале 620-750°C с суммарным относительным обжатием не менее 50%, а смотку полос в рулоны ведут при температуре 400-740°C. Возможен вариант реализации способа, по которому 3-10 внешних и внутренних витков рулонов сматывают при температуре на 30-70°C выше, чем у средних витков. Кроме того, горячекатаные полосы дополнительно подвергают рекристаллизационному отжигу при температуре 600-770°C. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Формула изобретения

1. Способ производства горячекатаной низкоуглеродистой и сверхнизкоуглеродистой листовой стали толщиной не более 1,0 мм, включающий нагрев слябов до температуры аустенитизации, многопроходную черновую прокатку полос, чистовую прокатку и смотку в рулоны, отличающийся тем, что черновую прокатку ведут в температурном интервале 1290-800°C, после чего полосы подстуживают и подвергают чистовой прокатке в температурном интервале 620-750°C с суммарным относительным обжатием не менее 50%, а смотку полос в рулоны ведут при температуре 400-740°C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что 3-10 внешних и внутренних витков рулонов сматывают при температуре на 30-70°C выше, чем у средних витков.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячекатаные полосы дополнительно подвергают рекристаллизационному отжигу при температуре 600-770°C.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения горячекатаной листовой стали толщиной 1,0 мм и менее из низкоуглеродистых и сверхнизкоуглеродистых (IF) сталей.

Известен способ производства тонкой горячекатаной листовой низкоуглеродистой стали толщиной 2-4 мм, включающий нагрев слябов до температуры аустенитизации, черновую прокатку полос с температурой начала прокатки Тнп=1150-1230°C, непрерывную чистовую прокатку с обжатием в последнем проходе на 8-17% с температурой конца прокатки Ткп=800-930°C, охлаждение полос водой до температуры Тсм=500-780°C и смотку в рулоны [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что тонкая горячекатаная листовая сталь имеет низкие вытяжные свойства. Это существенно снижает область ее применения. Кроме того, способ не позволяет осуществлять прокатку полос толщиной менее 1,2 мм при температуре Ткп=800-930°C, что ограничивает нижний предел размерного сортамента металлопродукции.

Известен также способ прокатки низкоуглеродистой стали, по которому заготовки подвергают аустенитизирующему нагреву, черновой прокатке, подстуживанию и чистовой прокатке со степенью деформации не менее 60% в температурном интервале от 0,4 Т пл до 0,5 Тпл [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что он не обеспечивает высоких вытяжных свойств тонкой горячекатаной листовой стали.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства низкоуглеродистой листовой стали, включающий нагрев слябов до температуры аустенитизации, черновую прокатку полос, чистовую прокатку до толщины 2,3-4,0 мм, которую ведут с обжатием в двух последних проходах не менее 35% и завершают при температуре Ткп=858-900°C, охлаждение полос до температуры Тсм=600-735°C и смотку в рулоны [3].

Недостаток известного способа состоит в том, что тонкая горячекатаная листовая сталь имеет низкие вытяжные свойства.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении вытяжных свойств.

Для решения технической задачи в известном способе производства тонкой горячекатаной листовой стали, включающем нагрев слябов до температуры аустенитизации, многопроходную черновую прокатку полос, чистовую прокатку и смотку в рулоны, согласно изобретению черновую прокатку ведут в температурном интервале 1290-800°C, после чего полосы подстуживают и подвергают чистовой прокатке в температурном интервале 620-750°C с суммарным относительным обжатием не менее 50%, а смотку полос в рулоны ведут при температуре 400-740°C.

В вариантах реализации способа 3-10 внешних и внутренних витков рулонов сматывают при температуре на 30-70°C выше, чем у средних витков, а также горячекатаные полосы дополнительно подвергают рекристаллизационному отжигу при температуре 600-770°C.

Сущность изобретения состоит в следующем. В процессе горячей прокатки полос, исходно имеющих аустенитную структуру, происходит их непрерывное охлаждение. Одновременно с уменьшением толщины полосы и увеличением ее площади возрастают теплопотери. По этой причине полосы толщиной 1 мм и менее из низкоуглеродистых и сверхнизкоуглеродистых сталей при последних чистовых проходах подвергаются обжатию в двухфазном аустенитно-ферритном состоянии, что приводит к резкому падению вытяжных свойств: росту временного сопротивления разрыву, снижению относительного удлинения способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 4, глубины лунки E при испытании по Эриксену, уменьшению доли благоприятной для вытяжки компоненты текстуры {111}.

Черновая прокатка полос из низкоуглеродистых и сверхнизкоуглеродистых сталей в температурном интервале 1290-800°C происходит в аустенитной области, чем обеспечивается их высокая технологическая пластичность. В процессе последующего подстуживания в полосах протекает и полностью завершается процесс фазового способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 превращения аустенита в феррит и снятие фазового наклепа, поэтому последующая чистовая прокатка в температурном интервале 620-750°C осуществляется гарантированно в однофазной ферритной области.

Исключение возможности существования двухфазного состояния стали при чистовой прокатке обеспечивает повышение вытяжных свойств готовой листовой стали толщиной 1,0 мм и менее. При суммарном обжатии не менее 50% в температурном интервале 620-750°C в стальных полосах формируется текстура с преимущественной ориентировкой зерен {111}, а также протекают процессы рекристаллизации деформированных зерен феррита. Смотка полос в рулоны при температуре 400-750°C способствует завершению рекристаллизационных процессов, снятию термических и фазовых напряжений в стали.

Смотка 3-10 внешних и внутренних витков рулонов с температурой на 30-70°C выше, чем у средних витков, которые охлаждаются в рулоне более интенсивно, позволяет повысить вытяжные свойства передних и задних концов полос, выровнять механические свойства по их длине. Также повысить вытяжные свойства и их равномерность по длине полос позволяет дополнительный рекристаллизационный отжиг при температуре 600-770°C.

Таким образом, совокупное влияние всех предложенных признаков изобретения обеспечивает повышение вытяжных свойств тонкой горячекатаной листовой стали.

Экспериментально установлено, что черновая прокатка при температуре выше 1290°C требует увеличение энергозатрат на нагрев слябов и продолжительности подстуживания полос перед чистовой прокаткой, что нерационально. В то же время черновая прокатка при температуре ниже 800°C увеличивает сопротивление металла деформации и энергозатраты на прокатку, снижает технологическую пластичность стали, что требует снижения разовых обжатий и увеличения общего числа проходов.

При чистовой прокатке при температуре выше 750°C в низкоуглеродистых и сверхнизкоуглеродистых сталях сохраняется остаточный аустенит, что приводит к снижению вытяжных свойств. При температуре ниже 620°C замедляется скорость рекристаллизации, происходит накопление горячего наклепа феррита, снижаются вытяжные свойства листовой стали.

При суммарном относительном обжатии менее 50% ухудшается проработка ферритной микроструктуры стали, возрастает разнозернистость, снижаются вытяжные свойства.

Смотка полос в рулоны при температуре выше 740°C приводит к появлению собирательной рекристаллизации, что ухудшает вытяжные свойства. Снижение температуры смотки менее 400°C не обеспечивает снятия остаточных напряжений в смотанной полосе и достижения максимальных вытяжных свойств.

При смотке менее чем трех внешних и внутренних витков рулона с температурой, превышающей температуру средних витков менее чем на 30°C, вытяжные свойства концевых участков полос снижаются. При смотке более чем 10 внешних и внутренних витков рулона с температурой, превышающей температуру средних витков более чем на 70°C, появляется нестабильность механических свойств по длине полос, что недопустимо.

Рекристаллизационный отжиг горячекатаных полос при температуре ниже 600°C не приводит к повышению вытяжных свойств. Увеличение температуры отжига выше 770°C не ведет к дальнейшему повышению вытяжных свойств, а лишь увеличивает ресурсозатраты на отжиг, что нецелесообразно.

Примеры реализации способа

Пример 1. Слябы из низкоуглеродистой стали марки 08Ю нагревают в методической печи до температуры аустенитизации Тнч=1190°C и подвергают черновой прокатке в аустенитном состоянии в реверсивной группе клетей полунепрерывного широкополосного стана 1700 в полосу с промежуточной толщиной H0=20 мм. В процессе черновой прокатки температура полосы снижается до значения Ткч =900°C.

После черновой прокатки полосу на промежуточном рольганге прокатного стана охлаждают до температуры Тн=740°C, благодаря чему в стали протекает фазовое превращение аустенита в феррит. Затем полосу в ферритном состоянии подвергают чистовой прокатке в непрерывной 6-клетевой группе клетей кварто до конечной толщины H1=0,7 мм с суммарным относительным обжатием способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 , равным:

способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923

В процессе чистовой прокатки происходит адиабатический (за счет работы деформации) разогрев полосы и ее регулируемое охлаждение водой в межклетевых промежутках. Температуру в последнем чистовом проходе поддерживают равной Ткп =660°C.

Прокатанную полосу охлаждают на отводящем рольганге и на моталке до температуры Тсм=570°C, после чего сматывают в рулон. Смотанный рулон в дальнейшем охлаждают на воздухе, подвергают травлению и дрессировке.

Пример 2. Все те же операции, что в примере 1, только охлаждение первых N=6 внутренних и последних N=6 внешних витков рулона ведут до температуры Тсмк=620°C, что на величину способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 T=Тсмксм=620°C-570°C=50°C превышает температуру, при которой сматывают среднюю часть полосы.

Пример 3. Все те же операции, что в примере 1, только горячекатаный рулон дополнительно загружают в садочную колпаковую печь и производят рекристаллизационный отжиг полосы при температуре То=685°C.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации заявленного способа (варианты № 2-4, № 7-9, № 12-14) достигается повышение вытяжных свойств тонкой горячекатаной листовой стали: по комплексу механических свойств, тонкая горячекатаная листовая соответствует категории «Особо высокая вытяжка» (ОСВ), ГОСТ 9045, и может быть использована взамен холоднокатаной отожженной листовой стали для изготовления изделий штамповкой.

При запредельных значениях заявленных параметров (варианты № 1, № 5, № 6, № 10, № 11, № 15), а также реализации известного способа (вариант № 16, [3]) имеет место ухудшение вытяжных свойств горячекатаной листовой стали.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что проведение горячей чистовой прокатки полос в области существования феррита при регламентированных температурно-деформационных режимах дает возможность получать тонкую горячекатаную листовую сталь с повышенными вытяжными свойствами, Это, в свою очередь, позволяет использовать горячекатаный травленый прокат для штамповка вместо холоднокатаного.

Таблица.
Режимы производства и свойства горячекатаной листовой стали толщиной 0,7 мм
№ п/пРежимы производства Характеристики вытяжных свойств
Тнч, °C Ткч, °C Тн, °Cспособ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 , %Ткп, °C Тсм, °C N, штспособ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 T, °CТо, °C способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 т, МПаспособ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 4, %E, мм Доля компонента {111}, %
По примеру 1
1. 13001000 77049,0760 750-- ---210 28-309,3125-35
2.1290 800750 50,0620 740способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 19036-37 11,585-88
3.1190 90074096,5 660570 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 18037-38 12,090-93
4.1100 85075085,4 620400 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 19536-38 11,985-89
5.1050 79072087,9 610390 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 23029-32 9,922-43
По примеру 2
6. 1300 100076049,0 760750 229-- 22028-319,4 16-23
7. 1250850 75050,0 7507403 30способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 18038 11,989
8.1180 91074096,5 630570 650способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 18037 12,093
9.1110 86075085,4 620400 1070способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 18037 11,989
10.1050 79071087,9 610390 1280способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 20019-20 9,620-42
По примеру3
11.1300 85075086,6 650600 ----590 2203210,0 24
12. 1210870 73050,2 630740способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 600180 3912,0 89
13. 1230800 74075,7620 500способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 685180 3912,0 94
14. 1290820 75095,2620 400способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 770180 3912,0 89
15. 1200790 74096,5610 390способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, патент № 2493923 780210 3210,1 41
16 1200не регл. не регл.40,0870 620-- ---280 14-237,520-36

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации заявленного способа (варианты № 2-4, № 7-9, № 12-14) достигается повышение вытяжных свойств тонкой горячекатаной листовой стали: по комплексу механических свойств, тонкая горячекатаная листовая соответствует категории «Особо высокая вытяжка» (ОСВ), ГОСТ 9045, и может быть использована взамен холоднокатаной отожженной листовой стали для изготовления изделий штамповкой.

При запредельных значениях заявленных параметров (варианты № 1, № 5, № 6, № 10, № 11, № 15), а также реализации известного способа (вариант № 16, [3]) имеет место ухудшение вытяжных свойств горячекатаной листовой стали.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что проведение горячей чистовой прокатки полос в области существования феррита при регламентированных температурно-деформационных режимах дает возможность получать тонкую горячекатаную листовую сталь с повышенными вытяжными свойствами, Это, в свою очередь, позволяет использовать горячекатаный травленый листовой прокат для штамповка вместо холоднокатаного.

Помимо повышения вытяжных свойств, при реализации предложенного способа был получен побочный эффект, выразившийся в снижении разгарного износа рабочих валков чистовой группы, что обусловлено более низкой температурой полосы, прокатываемой в ферритной области.

В качестве базового объекта при оценке технико-экономической эффективности предложенного изобретения принята известная технология [3]. Использование предложенного изобретения обеспечивает повышение рентабельности производства тонкой горячекатаной листовой стали на 40-50%.

Литература

1. Франценюк И.В., Франценюк Л.И. Современные технологии производства металлопроката на Ново-Липецком металлургическом комбинате. - М., «Академкнига», 2003, с.52-53.

2. Патент РФ № 2060847, МПК В21В 1/22, 1996.

3. Патент РФ № 2288281, МПК C21D 8/04, C21D 9/48, 2006.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2493923

patent-2493923.pdf

Класс B21B1/26 горячей 

способ горячей прокатки сляба и стан горячей прокатки -  патент 2528560 (20.09.2014)
способ горячей прокатки стальных полос и стан горячей прокатки -  патент 2526644 (27.08.2014)
способ производства штрипсов из низколегированной стали -  патент 2519720 (20.06.2014)
способ термомеханической обработки -  патент 2519343 (10.06.2014)
способ производства горячекатаного широкополосного рулонного проката -  патент 2516212 (20.05.2014)
стан горячей прокатки и способ горячей прокатки металлической ленты или металлического листа -  патент 2505363 (27.01.2014)
способ производства проката из низколегированной стали для изготовления элементов конструкций нефтегазопроводов -  патент 2500820 (10.12.2013)
способ горячей прокатки стальных полос -  патент 2499638 (27.11.2013)
способ производства толстолистовой стали -  патент 2499059 (20.11.2013)
способ производства горячекатаного проката повышенной прочности -  патент 2495942 (20.10.2013)
Наверх