Способ производства горячекатаных полос

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к технологии изготовления горячекатаных полос из сверхнизкоуглеродистой стали с высокими вытяжными свойствами для холодной штамповки. Способ включает выплавку сверхнизкоуглеродистой стали с примесями серы и азота, легированной титаном горячую прокатку и охлаждение полос. Сталь выплавляют с содержанием элементов, удовлетворяющим соотношению Ti / 4•С+3,43•N+1,5•S=1÷1,5, при этом прокатку завершают при температуре 885-915^oС, охлаждение ведут до температуры 685-715^oС, а затем полосы подвергают дрессировке с обжатием 0,8-1,2%. Изобретение позволяет повысить стабильность механических свойств полос и увеличить выход годного. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к технологии изготовления горячекатаных полос из сверхнизкоуглеродистой стали с высокими вытяжными свойствами для холодной штамповки.

Известен способ производства горячекатаных полос, включающий выплавку сверхнизкоуглеродистой стали с примесями серы и азота, легированной титаном и ниобием. При этом содержание элементов в стали удовлетворяет соотношениям, мас.%: Nb>2•C Ti+Nb<0,04.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает получения стабильных свойств горячекатаных полос при колебаниях содержаний легирующих элементов и примесей.

Известен также способ производства горячекатаных полос, включающий получение непрерывно литой заготовки из стали, содержащей, мас.%: С ≤ 0,007; Si ≤ 0,8; Mn ≤ 1,0; P≤ 0,10; S ≤ 0,10; Al ≤ 0,01-0,06; N ≤ 0,008. Сталь дополнительно легируют титаном, ниобием и бором, концентрация которых определяется по предложенным зависимостям. Литую заготовку подвергают горячей прокатке при температуре рекристаллизации или ниже нее с обжатием по толщине не менее 60%. Горячекатаную полосу подвергают рекристаллизационному отжигу [2].

Данный способ также не обеспечивает получения горячекатаных полос со стабильными механическими свойствами. Кроме того, необходимость проведения рекристаллизационного отжига усложняет и удорожает производство.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства горячекатаных полос, включающий выплавку сверхнизкоуглеродистой стали с примесями серы и азота, легированной титаном. Литую заготовку нагревают до температуры выше 1150^oС, подвергают многопроходной черновой прокатке при температуре 980-1100^oС с обжатием за проход более 20%, чистовой прокатке до конечной толщины. Прокатку полосы завершают при температуре _r3 + 150^oС, после чего полосу охлаждают водой до температуры 600-800^oС и сматывают в рулон [3] - прототип.

Известный способ имеет следующие недостатки. Колебания содержаний химических элементов в стали, а также температурно-деформационных параметров прокатки приводят к нестабильности механических свойств по длине полосы, от полосы к полосе, от плавки к плавке. В результате снижается выход годного.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении стабильности механических свойств и увеличении выхода годного.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства горячекатаных полос, включающем выплавку сверхнизкоуглеродистой стали с примесями серы и азота, легированной титаном, горячую прокатку и охлаждение полос, согласно предложению, сталь выплавляют с содержанием элементов, удовлетворяющим соотношению при этом прокатку завершают при температуре 885-915^oС, охлаждение ведут до температуры 685-715^oС, а затем полосы подвергают деформированию с обжатием по толщине 0,8-1,2%.

Сущность изобретения состоит в следующем. Механические свойства горячекатаных полос из сверхнизкоуглеродистой стали определяются не столько концентрацией в стали легирующих элементов и примесей, сколько формой, в которой они существуют в ферритной матрице. Углерод, азот и сера из-за их ликвации распределены неравномерно, они образуют сегрегационные включения. Это ухудшает стабильность механических свойств горячекатаных полос. Титан связывает углерод, азот и серу в химические соединения (карбиды, нитриды, сульфиды титана), нейтрализуя, тем самым, их вредное влияние. Ферритная матрица при этом очищается от структурно свободных включений.

При выполнении экспериментально определенного соотношения введенного в расплав количества титана, с избытком хватает для связывания всего содержащегося в стали количества углерода, азота и серы, даже с учетом ликвации этих элементов в литой заготовке. Переизбыток несвязанного титана в зонах слитка, где отсутствуют сегрегации углерода, примесных азота и серы приводит лишь к незначительному упрочнению ферритной матрицы. Последующая горячая прокатка с температурой окончания 885-915^oС и охлаждением водой до температуры 685-715^oС формирует равномерную микроструктуру стали с ферритными зернами округлой формы 8-го балла. Влияние нестабильности химического состава стали и температурных режимов горячей прокатки по длине полос, всегда имеющих место в реальных производственных условиях, устраняются деформированием горячекатаных полос с обжатием по толщине 0,8-1,2%. Обусловлено это тем, что в процессе деформирования участки полосы с меньшей прочностью упрочняются от наклепа в большей степени, и наоборот.

Экспериментально установлено, что если предложенное соотношение содержаний химических элементов в стали будет менее 1, то из-за недостатка титана в структуре стали сохранятся сегрегации углерода и примесей в несвязанной форме. Стабильность механических свойств стали и их уровень снизятся. Увеличение предложенного отношения более 1,5 приведет к перерасходу легирующих (ферротитана) без дальнейшего улучшения стабильности механических свойств горячекатаных полос, что нецелесообразно.

Повышение температуры окончания деформации (конца прокатки) более 915^oС способствует формированию разнобалльной микроструктуры, ухудшающей стабильность свойств. Снижение этой температуры менее 885^oС замедлит динамическую рекристаллизацию деформированного аустенита. Это приведет к формированию неблагоприятной текстуры и ухудшению штампуемости горячекатаной листовой стали.

При температуре окончания охлаждения полос выше 715^oС полоса в рулоне приобретает неравномерные свойства, так как скорость охлаждения наружных витков существенно выше, чем внутренних (120^oС/ч против 15-20^oС/ч). Снижение указанной температуры менее 685^oС способствует сохранению в полосе остаточных внутренних (фазовых и термических) напряжений по ее длине. Это ухудшает стабильность механических свойств.

Деформирование горячекатаных полос с обжатием по толщине менее 0,8% не обеспечивает выравнивание механических свойств по их длине. При деформировании сверх 1,2% происходит ухудшение пластических свойств и штампуемости горячекатаной листовой стали, что недопустимо.

Пример реализации способа В электродуговой сталеплавильной печи емкостью 100 т выплавляют сверхнизкоуглеродистую сталь. После раскисления производят анализ состава расплава, который показывает следующую концентрацию химических элементов, мас.%: C - 0,003
N - 0,005
S - 0,008
Для устранения отрицательного влияния перечисленных элементов на уровень и стабильность механических свойств в сталь вводят 0,051% титана. При этом соотношение химических элементов в стали составляет:

Выплавленную сталь разливают в слябы сечением 250 х 1280 мм массой 17 т. Литые слябы нагревают в газовой печи с шагающими балками до температуры аустенизации Т_а= 1230^oС за время 3,5 ч и прокатывают на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,0 мм. Температуру конца прокатки полос поддерживают равной Т_кп=900^oС. Прокатанные полосы по отводящему рольгангу транспортируют к моталке с одновременным охлаждением до температуры Т_cм= 700^oС, после чего сматывают в рулон. После охлаждения полосы обрабатывают в изгибно-растяжной машине с обжатием по толщине ε=1,0%, травят для удаления окалины. Готовые полосы характеризуются высокой стабильностью механических свойств, за счет чего обеспечивается повышение выхода годного.

Варианты реализации предложенного способа производства горячекатаных полос и показатели его эффективности приведены в таблице.

Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2-4) достигается повышение стабильности механических свойств и за счет этого максимальный выход годного. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты 1 и 5) и реализации способа-прототипа (вариант 6) стабильность механических свойств ухудшается, что ведет к уменьшению выхода годного горячекатаных полос.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что при предложенном соотношении содержаний компонентов сверхнизкоуглеродистой стали, температурах конца прокатки и смотки, обжатии 0,8-1,2% по толщине при деформировании достигается наиболее полное выравнивание микроструктуры и текстуры по длине полосы, от полосы к полосе, от плавки к плавке. За счет этого повышается стабильность механических свойств и как следствие выход годного.

В качестве базового объекта при определении эффективности предложенного способа был выбран способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства горячекатаных полос из сверхнизкоуглеродистой стали на 15-20%.

Источники информации
1. Заявка 61-133324 (Япония) МПК C 21 D 9/48, C 21 D 8/04, 1986 г.

2. Заявка 61-133323 (Япония) МПК C 21 D 9/48, C 21 D 8/04, 1986 г.

3. Патент 4769088 (США) МПК C 21 D 8/02, 1988 г.- прототип.

Формула изобретения

Способ производства горячекатаных полос, включающий выплавку сверхнизкоуглеродистой стали с примесями серы и азота, легированной титаном, горячую прокатку и охлаждение полос, отличающийся тем, что сталь выплавляют с содержанием элементов, удовлетворяющим соотношению

при этом прокатку завершают при температуре 885-915^oС, охлаждение ведут до температуры 685-715^oС, а затем полосы подвергают дрессировке с обжатием 0,8-1,2%.

РИСУНКИ

Рисунок 1