Способ производства широких горячекатаных полос

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос преимущественно из среднеуглеродистых марок стали толщиной менее 5,5 мм. Техническим результатом изобретения является обеспечение в горячекатаном подкате из среднеуглеродистых марок стали изотропной равномерно распределенной структуры перлита дисперсностью не более 4-го балла путем жесткой регламентации температурного режима конца прокатки и смотки горячей полосы в рулон в зависимости от ее конечной толщины. Технический результат достигается тем, что сляб с содержанием углерода 0,42-0,55% нагревают, прокатывают в черновой и чистовой непрерывной группах клетей с температурой конца прокатки 700-800°С, получают полосу толщиной не более 5,5 мм, охлаждают полосу водой сверху и снизу секциями душирующего устройства на отводящем рольганге и сматывают в рулон при температуре 500-600°C. Температуру конца прокатки и смотки устанавливают в зависимости от конечной толщины полос, при этом температуру конца прокатки принимают для полос толщиной 5,5-4,5 мм включительно не более 780°C, для полос толщиной менее 4,5-3,5 мм включительно - не более 800°C, для полос толщиной менее 3,5-3,0 мм включительно - не более 810°C, для полос толщиной менее 3,0-2,5 мм включительно - не более 820°C, а для полос толщиной менее 2,5 мм - не более 830°C, при этом температуру смотки в зависимости от конечной толщины устанавливают для полос толщиной 5,5-4,5 мм включительно - не более 560°C, для полос толщиной менее 4,5-3,5 мм включительно - не более 590°C, для полос толщиной менее 3,5-3,0 мм включительно - не более 600°C, для полос толщиной менее 3,0-2,5 мм включительно - не более 610°C, а для полос толщиной менее 2,5 мм - не более 620°C. 1 табл.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос, преимущественно из среднеуглеродистых марок стали.

Известны способы горячей прокатки полос, включающие горячую прокатку на широкополосном стане в черновой и чистовой группах клетей с охлаждением полос путем подачи охладителя в межклетевых промежутках и на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон (см., например. Технология прокатного производства. В 2-х книгах. Кн. 2. Справочник: Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин А.И. и др. М.: Металлургия, 1991. - С.542 -580. Пат. РФ №2037536, БИ №17, 1995 г. Патент РФ №2120481, 1998 г.).

Недостатком известных способов является сложность обеспечения в прокате заданной однородной микроструктуры, особенно при производстве горячекатаных полос из среднеуглеродистых марок стали. Это затрудняет дальнейшую переработку горячекатаного подката в холоднокатаную полосу.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту по совокупности признаков является способ производства широких горячекатаных полос из высокоуглеродистых низколегированных марок стали, включающий прокатку в черновой и чистовой непрерывной группах клетей с температурой конца прокатки 700-800°С, охлаждение полосы водой на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон при температуре 500-600°С (см. А.С. СССР №1196391).

Недостаток известного способа заключается в отсутствии четкой регламентации температурных параметров процесса горячей прокатки и смотки в зависимости от конечной толщины готовой полосы, с одной стороны, и сложность обеспечения однородной структуры перлита дисперсностью не более 4-го балла во всем объеме микроструктуры в прокате из среднеуглеродистых марок стали - с другой. В результате чего значительно снижается эффективность процесса переработки горячекатаного подката в холоднокатаную продукцию из-за повышенной обрывности металла и значительной продолжительности технологического цикла. Кроме того, существенно снижается качество производимой металлопродукции.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является обеспечение в горячекатаном подкате из среднеуглеродистых марок стали изотропной равномерно распределенной структуры перлита дисперсностью не более 4-го балла путем жесткой регламентации температурного режима конца прокатки и смотки горячей полосы в рулон в зависимости от ее конечной толщины.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства широких горячекатаных полос, преимущественно с содержанием углерода 0,42-0,55% и толщиной полосы не более 5,5 мм, включающем нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку в черновой и чистовой непрерывной группах клетей с температурой конца прокатки 700-800°С, охлаждение полосы водой сверху и снизу секциями душирующего устройства на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон при температуре 500-600°С, согласно изобретению температуру конца прокатки и смотки устанавливают в зависимости от конечной толщины полос, при этом температуру конца прокатки принимают для полос толщиной 5,5-4,5 мм включительно не более 780°С, для полос толщиной менее 4,5-3,5 мм включительно - не более 800°С, для полос толщиной менее 3,5-3,0 мм включительно - не более 810°С, для полос толщиной менее 3,0-2,5 мм включительно - не более 820°С, а для полос толщиной менее 2,5 мм - не более 830°С, при этом температуру смотки в зависимости от конечной толщины устанавливают для полос толщиной 5,5-4,5 мм включительно - не более 560°С, для полос толщиной менее 4,5-3,5 мм включительно - не более 590°С, для полос толщиной менее 3,5-3,0 мм включительно - не более 600°С, для полос толщиной менее 3,0-2,5 мм включительно - не более 610°С, а для полос толщиной менее 2,5 мм - не более 620°С.

Отличительный признак, характеризующий температурный интервал конца прокатки для выбранных среднеуглеродистых марок стали в диапазоне 700-840°С известен. Известен также температурный интервал смотки полос 500-700°С (см., например, прототип, А.С. СССР №1196391, Патент РФ №2186641, БИ №22, 2002 г.). Однако в известных технических решениях предлагаемые в них температурные параметры не являются приемлемыми для заявляемого диапазона марок стали. Кроме того, в известных технических решениях не обнаружено при этом одновременной жесткой регламентации температурного диапазона конца прокатки и смотки совместно с конечной толщиной прокатываемой полосы. Также стоит отметить, что в известных решениях температурные интервалы расширены в сторону нижней границы температурного диапазона. Это приводит к формированию в структуре проката перлита неравнобалльной дисперсности, особенно при производстве толстых полос.

В предлагаемом изобретении выбранная совокупность признаков направлена на возможность обеспечения в горячекатаном подкате из среднеуглеродистых марок стали (например, сталь 45, сталь 50, сталь марки 50ХГФА) однородной структуры перлита дисперсностью не более 4-го балла с объемным его содержанием не менее 95%.

При заявляемом химическом составе стали в прокате (среднеуглеродистые марки стали) решающее значение на формирование микроструктуры горячекатаных полос оказывают следующие факторы:

- температура конца прокатки (ТКП);

- температура полос при их смотке в рулон.

Величина и форма аустенитного зерна зависят от скорости рекристаллизации при прокатке, которая, в свою очередь, зависит от суммарной деформации в чистовой группе клетей стана, а также от скорости, температуры полосы и величины обжатия ее в последних двух проходах клети стана вследствие окончательного формирования величины зерна в однофазной области кристаллизации стали. Для этого температуру конца прокатки необходимо принимать равной 760-850°С (для обеспечения формирования микроструктуры в однофазной области кристаллизации стали). Из этих условий выбрана в заявляемом способе температура конца прокатки (780-830°С), так как именно в указанном интервале обеспечивается получение требуемой равнобалльной микроструктуры перлита. Указанными обстоятельствами также определяется заявляемый температурный интервал смотки в диапазоне 560-620°С в зависимости от конечной толщины горячекатаной полосы.

В случае отсутствия жесткой регламентации температур конца прокатки и смотки в зависимости от конечной толщины горячекатаной полосы в микроструктуре стали может появиться перлит дисперсностью более 4-го балла. Это приводит к тому, что в процессе дальнейшей переработки такого подката в холоднокатаную металлопродукцию, с одной стороны, возникает брак, а, с другой стороны, в отдельных случаях (когда дисперсность перлита более 7-го балла) появляются многочисленные порывы как на стадии травления, так и на стадии холодной прокатки. Для формирования перлита заданной дисперсности на стадии горячей прокатки и смотки обязательно необходимо учитывать толщину полосы. Так как, например, если толщина полосы составляет 5,5-4,5 мм включительно, то при температуре конца прокатки 790-810°С и температуре смотки выше 560°С формируется разнобалльная структура перлита с дисперсностью 2-8-го балла. Это происходит потому, что толстая полоса, охлаждаясь с поверхности, имеет значительный перепад температуры по сечению, и, кроме того, при смотке толстой полосы в рулон последний обладает повышенной теплоемкостью, что также ухудшает условия формирования равнобалльного мелкопластинчатого перлита.

Таким образом, представленная совокупность признаков заявляемого способа производства горячекатаных полос позволяет получить в условиях стана горячей прокатки подкат из среднеуглеродистых марок стали толщиной не более 5,5 мм для дальнейшей переработки его в холоднокатаный прокат с требуемой микроструктурой, содержащей равномерно распределенный перлит дисперсностью не более 4-го балла с объемным его содержанием не менее 95%.

На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ горячей прокатки широких полос не следует явным образом из известного уровня техники, а, следовательно, соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа.

По заявляемому способу и прототипу на стане 2500 горячей прокатки ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" были прокатаны слябы из марки стали 50 в полосы толщиной 2,5-5,5 мм по каждому из представленных в таблице вариантов.

№ п/п	Способ реализации	Толщина полосы, мм	Температура конца прокатки, Ткп,°С	Температура смотки, Тсм, °С	Дисперсность перлита, балл	Объемная доля перлита, дисперсностью более 4-го балла, %
1	Прототип	2,5	800	600	3-5	до 15
2	Прототип	3,5	790	600	3-6	до 20
3	Прототип	4,2	780	590	3-6	до 24
4	Прототип	5,0	760	570	4-7	до 30
5	Заявляемый вариант	2,5	800	590	2-4	-
6	Заявляемый вариант	3,5	780	580	2-4	-
7	Заявляемый вариант	4,2	770	560	3-4	-
8	Заявляемый вариант	5,5	740	560	3-4	-

Требуемую температуру смотки обеспечивали управляемым охлаждением на отводящем рольганге системой душирования полос. При смотке полос заправочную скорость устанавливали 180-220 м/мин - для полос толщиной 5,5 мм и 410-430 м/мин - для полос 2,5 мм.

Как следует из данных, приведенных в таблице, при производстве горячекатаных полос по заявляемому способу обеспечивается получение равнобалльной микроструктуры с объемной долей перлита дисперсностью менее 4-го балла не менее 95%. При отсутствии жесткой регламентации температуры конца прокатки и смотки в зависимости от конечной толщины полосы увеличивается как дисперсность перлита, так и объемная доля его, дисперсностью более 4-го балла (варианты 1-4).

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе.

Заявляемый способ может найти широкое применение для производства горячекатаного подката из среднеуглеродистых марок стали с регламентируемой микроструктурой, в составе которой будет наблюдаться мелкодисперсный перлит (дисперсностью не более 4-го балла), равномернораспределенный по объему металла. Это позволяет с высокой эффективностью перерабатывать горячекатаный подкат из указанных марок стали в холоднокатаную продукцию. Так, при известных способах изготовления на станах горячей прокатки подката из среднеуглеродистых марок стали, предназначенного для дальнейшей переработки его в холоднокатаную полосу, из-за отсутствия регламентации температурных параметров конца прокатки и смотки в зависимости от конечной толщины горячих полос не удается обеспечить микроструктуру с равномерно распределенным по объему стали перлитом дисперсностью не более 4-го балла. Это приводит к следующему.

Например, при производстве холоднокатаной ленты из стали 50 по ТУ 14-4-1382-86 состоянием материала зернистый перлит (ЗП) предусмотрено получение в микроструктуре проката 90% зернистого перлита, что достигается светлым отжигом в колпаковых печах при температуре ≈700°С. Это возможно лишь в случае наличия в горячекатаном подкате перлита дисперсностью не более 4-го балла. Наличие перлита дисперсностью 5-6 балла приводит к появлению брака в холоднокатаной ленте (несоответствие ТУ количества зернистого перлита), так как в этом случае в процессе переработки не весь пластинчатый перлит преобразуется в зернистый перлит. Кроме того, при наличии в структуре среднеуглеродистой стали перлита дисперсностью 7-го балла и более с объемной долей до 30% горячекатаный подкат не способен к дальнейшей переработке с суммарными обжатиями более 15-20% на станах холодной прокатки из-за повышенной обрывности. Все это в совокупности ведет к снижению технико-экономических и качественных показателей цехов по производству холоднокатаной продукции из горячекатаного подката из указанных марок стали. Данные явления можно исключить, формируя в микроструктуре стали перлит дисперсностью не более 4-го балла на стадии горячей прокатки путем жесткой регламентации температурных параметров прокатки и смотки в зависимости от конечной толщины горячекатаной полосы.

Следовательно, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Способ производства широких горячекатаных полос преимущественно с содержанием углерода 0,42-0,55% и толщиной полосы не более 5,5 мм, включающий нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку в черновой и чистовой непрерывной группах клетей, охлаждение полосы водой сверху и снизу секциями душирующего устройства на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон, отличающийся тем, что температуру конца прокатки и смотки устанавливают в зависимости от конечной толщины полос, при этом температуру конца прокатки принимают для полос толщиной 5,5-4,5 мм включительно не более 780°С, для полос толщиной менее 4,5-3,5 мм включительно не более 800°С, для полос толщиной менее 3,5-3,0 мм включительно не более 810°С, для полос толщиной менее 3,0-2,5 мм включительно не более 820°С, а для полос толщиной менее 2,5 мм не более 830°С, при этом температуру смотки в зависимости от конечной толщины устанавливают для полос толщиной 5,5-4,5 мм включительно не более 560°С, для полос толщиной менее 4,5-3,5 мм включительно не более 590°С, для полос толщиной менее 3,5-3,0 мм включительно не более 600°С, для полос толщиной менее 3,0-2,5 мм включительно не более 610°С, а для полос толщиной менее 2,5 мм не более 620°С.