Способ производства горячекатаных полос из микролегированной стали

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии производства горячекатаной полосовой стали. Задача изобретения - улучшение потребительских свойств полосового проката из стали с содержанием углерода 0,09-0,12%. Способ включает непрерывную прокатку в клетях широкополосного стана, охлаждение раската в межклетевых промежутках с регулированием температуры конца прокатки, ускоренное охлаждение полос на отводящем рольганге и последующую смотку их в рулоны. В соответствии с изобретением охлаждение металла в межклетевых промежутках осуществляют с температурным градиентом по параболе второго порядка с ее вершиной в середине длины полосы и с максимальной интенсивностью охлаждения в первом межклетевом промежутке. В последующих промежутках интенсивность охлаждения уменьшают на 30% в каждом из них. Температура конца прокатки - 820±20°С. Охлаждение полос на отводящем рольганге начинают через 15...20 с после выхода раската из последней клети стана с обеспечением температурного градиента по параболе второго порядка с ее вершиной в средней части по длине полосы. Смотку ведут с температурой 580±20°С. Изобретение обеспечивает равномерность механических свойств по длине и ширине готовых полос.

 

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве горячекатаной микролегированной стали с содержанием углерода 0,09-0,12%, например, марки 10Г2ФБЮ.

Такая сталь может производиться на широкополосных станах горячей прокатки из слябов путем последовательного обжатия подката (заготовки) в нескольких клетях до заданной конечной толщины. Современная технология производства горячекатаной полосовой стали описана, например, в книге В.Б.Бахтинова "Прокатное производство", М.: Металлургия, 1987, с.325-329 и 331-333. Одно из основных требований, предъявляемых к полосовой стали (в том числе к микролегированной), - равномерность ее механических свойств как по длине, так и по ширине готового проката, что улучшает эксплуатационные характеристики листового металла.

Известен способ производства углеродистой листовой стали, включающий непрерывную горячую прокатку и охлаждение полученного раската водой, при котором прокатку и охлаждение осуществляют в два этапа с заданными скоростями и температурами, зависящими от величины углеродного эквивалента стали (см. пат. РФ №2116359 кл. С 21 D 8/02, опубл. в БИ №21, 1998), однако этот способ не пригоден для получения микролегированной стали, содержащей V и Nb с требуемой равномерностью механических свойств по длине и ширине горячекатаных полос.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология производства полос на ШПС горячей прокатки, описанная в справочнике под редакцией В.И.Зюзина и А.В.Третьякова "Технология прокатного производства", М.: Металлургия, 1991, книга 2, с.556-565 и 569-581.

Эта технология включает непрерывную прокатку полос, их охлаждение в межклетевых промежутках с регулированием температуры конца прокатки, ускоренное охлаждение полос на отводящем рольганге и последующую смотку их в рулоны и характеризуется тем, что температура конца прокатки зависит от толщины полос, температура смотки находится в пределах 550-620°С, а скорость охлаждения составляет 6...20°С/с.

Недостатком известной технологии является неопределенность указанных параметров для микролегированной стали с содержанием углерода 0,09-0,12%, что не гарантирует получения равномерности механических свойств по длине и ширине готовых полос.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение потребительских свойств полосового проката из микролегированной стали, содержащей V и Nb, за счет получения равномерности механических свойств по длине и ширине готового проката.

Для решения этой задачи в способе, включающем непрерывную прокатку в клетях широкополосного стана, охлаждение раската в межклетевых промежутках с регулированием температуры конца прокатки, ускоренное охлаждение полос на отводящем рольганге и последующую смотку их в рулоны, охлаждение металла в межклетевых промежутках осуществляют с температурным градиентом по параболе второго порядка с ее вершиной в середине длины полосы и с максимальной интенсивностью охлаждения в первом межклетевом промежутке, а в последующих промежутках с уменьшением интенсивности охлаждения в каждом из них и с температурой конца прокатки 820±20°С, при этом охлаждение полос на отводящем рольганге начинают через 15...20 с после выхода раската из последней катающей клети стана и также с обеспечением температурного градиента по параболе второго порядка с ее вершиной в средней части по длине полосы, а смотку ведут с температурой 580±20°С.

Сущность заявляемого технического заявления состоит в том, что охлаждение полосы в межклетевых промежутках стана и после выхода ее из последней клети осуществляют по определенному закону (по параболе второго порядка); при этом максимально охлаждают середину по длине полосы, т.е. ее концы - более "теплые", что улучшает захват металла валками, а также качество смотки рулонов.

Кроме того, в последующих (после первого) межклетевых промежутках уменьшают интенсивность охлаждения, но с получением заданной температуры конца прокатки, а охлаждение на отводящем рольганге начинают через строго определенное время, что создает наиболее благоприятную микроструктуру стали, обеспечивающую необходимую равномерность механических свойств (этому же способствует заданная температура смотки).

Опытную проверку заявляемого способа, реализация которого понятна из вышеприведенного описания, осуществляли на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки 2000 ОАО "Магнитогорский меткомбинат".

С этой целью при прокатке полос с содержанием углерода 0,09-0,12% различного сортамента варьировали охлаждение металла в межклетевых промежутках (используя постоянный температурный градиент, а также его прямолинейное изменение и предлагаемое), применяя максимальную интенсивность охлаждения в различных межклетевых промежутках и разную величину (от 15 до 50%) уменьшения интенсивности охлаждения в последующих (после первого) межклетевых промежутках, а также температуру конца прокатки, время начала охлаждения полос после их выхода из последней клети стана (при разных температурных градиентах) и температуру смотки полос. Результаты опытов оценивали по равномерности механических свойств готового проката.

Наилучшие результаты (величина отклонений мехсвойств по длине и ширине полос от их средних величин в пределах 8-10%) получены при использовании предлагаемой технологии горячей прокатки. Отклонения от ее рекомендуемых параметров ухудшали результаты.

Так, использование при охлаждении металла в межклетевых промежутках температурных градиентов, отличавшихся от параболы второго порядка с ее вершиной в середине длины полосы, увеличивало разброс мехсвойств до 11-15% с одновременным ухудшением захвата металла валками и качества смотки рулонов, что отрицательно сказывалось на геометрии полос и затрудняло использование горячекатаных рулонов на последующих переделах (в частности - при их травлении). К аналогичным результатам приводили и следующие максимумы интенсивности охлаждения металла на последующих (после первого) межклетевых промежутках, а также уменьшение интенсивности охлаждения в них на величину, отличную от 30%.

При температурах конца прокатки, отличных от 800-840°С, и изменении времени начала охлаждения раската на отводящем рольганге (менее 15 и более 20 с), а также при ином температурном градиенте этого охлаждения и при смотке полос при температурах, отличных от 560...600°С, разброс мехсвойств готовых полос от средних величин был в пределах 15-20%.

Контрольная прокатка с использованием технологии, взятой в качестве ближайшего аналога, дала наихудшие результаты: средняя величина отклонений мехсвойств в любую сторону (на плюс или минус от средних их значений) была в пределах 18-23%.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого способа для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО "ММК" использование найденного технического решения при производстве горячекатаной полосовой микролегированной стали с содержанием углерода 0,09-0,12% позволит повысить прибыль от ее реализации не менее чем на 5%, не считая экономии у потребителей этого вида листового проката.

Пример конкретного выполнения

Полоса 8×1200 мм из стали 10Г2ФБЮ прокатывается на широкополосном стане 2000.

Охлаждение раската в межклетевых промежутках осуществляют с температурным градиентом по параболе 2-го порядка с ее вершиной в середине длины полосы, т.е.:

1 точка - 845; 2 - 837; 3 - 824; 4 - 817; 5 - 809; 6-807; 7 - 810; 8 - 815; 9 - 826; 10 - 838; 11 точка - 843°С.

Максимальная интенсивность охлаждения (5°С/с) в 1-ом межклетевом промежутке; в последующих промежутках интенсивность уменьшается на 30%, т.е. на 1,5°С/с. Температура конца прокатки - 820°С, а охлаждение полос на отводящем рольганге начинается через 17 с после выхода раската из последней клети стана с обеспечением температурного градиента также по параболе 2-го порядка, т.е.:

1 точка - 605; 2 - 597; 3 - 584; 4 - 577; 5 - 569; 6 - 567; 7 - 570; 8 - 575; 9 - 586; 10 - 598; 11 точка - 603°С.

Смотка полосы - при 580°С.

Способ производства горячекатаных полос из микролегированной стали, содержащей ванадий и ниобий, включающий непрерывную прокатку в клетях широкополосного стана, охлаждение раската в межклетевых промежутках с регулированием температуры конца прокатки, ускоренное охлаждение полос на отводящем рольганге и последующую смотку их в рулоны, отличающийся тем, что охлаждение металла в межклетевых промежутках осуществляют с температурным градиентом по параболе второго порядка с ее вершиной в середине длины полосы и с максимальной интенсивностью охлаждения в первом межклетевом промежутке, а в последующих промежутках - с уменьшением интенсивности охлаждения на 30% в каждом из них и с температурой конца прокатки (820±20)°С, при этом охлаждение полос на отводящем рольганге начинают через 15...20 с после выхода раската из последней клети стана и также с обеспечением температурного градиента по параболе второго порядка с ее вершиной в средней части по длине полосы, а смотку ведут с температурой (580±20)°С.