Способ производства полос из хромомарганцеванадиевой стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано на непрерывных широкополосных станах. Задачей изобретения является формирование оптимальной микроструктуры горячекатаных полос. Способ включает разогрев слябов до температуры аустенитизации, последующую многопроходную прокатку полос с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой и смотку в рулоны. В соответствии с изобретением, прокатку полос в последнем проходе ведут с относительным обжатием 8-17% при окружной скорости валков 5-10 м/с и температуре конца прокатки 820-880°С. Охлаждение водой осуществляют до температуры 510-570°С. Изобретение обеспечивает повышение прочностных свойств металла при сохранении высокой пластичности, стабилизацию его вязкостных свойств. 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано на непрерывных широкополосных станах при горячей прокатке полос для изготовления деталей гидрогенераторов.

Для изготовления деталей гидрогенераторов используются горячекатаные листы толщиной 3-5 мм из хромомарганцеванадиевой стали, которые должны отвечать следующему комплексу механических свойств (табл.1):

Таблица 1 Механические свойства листовой хромомарганцеванадиевой стали
σв, Н/мм2	σт, Н/мм2	δ5, %	KCV-60, Дж/см2	Холодный загиб на 180°
700-1000	Не менее 650	Не менее 14	Не менее 30	Выдержив.

Известен способ производства листов из хромомарганцеванадиевой стали, включающий нагрев слябов до температуры аустенитизации 1250°С, многопроходную горячую прокатку с суммарным относительным обжатием не менее 75%. Горячекатаные листы подвергают закалке из аустенитной области и высокотемпературному отпуску [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что стальные листы имеют недостаточные прочностные и вязкостные свойства. Кроме того, термическое улучшение листов усложняет и удорожает их производство.

Известен также способ производства высокопрочной стальной полосы из стали, содержащей хром, марганец и ванадий. Способ включает нагрев непрерывно литых слябов до температуры 1320-1360°С и многопроходную прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение полос водой до температуры 500-680°С и смотку в рулоны [2].

Указанный способ также не обеспечивает получения требуемых механических свойств горячекатаной листовой стали, используемой для изготовления деталей гидрогенераторов.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства полос из стали марки 08Г2СФБ, содержащей до 0,30% хрома, 1,4-1,8% марганца, 0,05-0,10% ванадия. Способ включает нагрев и многопроходную прокатку слябов на непрерывном широкополосном стане с температурой конца прокатки 750-805°С, охлаждение прокатанных полос водой со скоростью 10°С/с до температуры 580-680°С и смотку в рулоны [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что горячекатаные полосы имеют низкие прочностные и нестабильные вязкостные свойства.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении прочностных и стабильности вязкостных механических свойств горячекатаных полос.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства полос из хромомарганцеванадиевой стали, включающем разогрев слябов до температуры аустенитизации, последующую многопроходную прокатку полос с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой и смотку в рулоны, согласно изобретению, прокатку полос в последнем проходе ведут с относительным обжатием 8-17% при окружной скорости валков 5-10 м/с и температуре конца прокатки 820-880°С, а охлаждение водой осуществляют до температуры 510-570°С.

Сущность предложенного технического решения состоит в следующем.

Окончательно микроструктура и механические свойства полосы формируются в последнем проходе в процессе ее горячей прокати и при последующем ускоренном охлаждении водой. Для повышения прочностных и вязкостных свойств необходимо получить в горячекатаной полосе мелкозернистую изотропную микроструктуру. Изотропная микроструктура формируется при степени относительного обжатия в последнем проходе 8-10% в температурном интервале 820-880°С. Для того чтобы сохранить равномерную зеренную микроструктуру и избежать неконтролируемого роста аусенитных зерен в процессах динамической и статической рекристаллизации, окружная скорость валков должна быть в пределах 5-10 м/с. При последующем ускоренном охлаждении полос водой до температуры 510-570°С удается частично сохранить наклепанное состояние металла и получить в хромомарганцево-ванадиевой стали структуру зернистого перлита, для которой характерны высокие прочностные и вязкостные свойства.

Экспериментально установлено, что при увеличении относительного обжатия в последнем проходе более 17% после охлаждения полос водой сохраняется наследственная вытянутость зерен микроструктуры в направлении прокатки. Это приводит к анизотропии механических свойств и ухудшению ударной вязкости. При уменьшении относительного обжатия менее 8% не достигается требуемого измельчения зерна, поэтому прочностные свойства горячекатаных полос ниже допустимого уровня.

При окружной скорости валков последней клети стана менее 5 м/с не удается сохранить деформационную составляющую упрочнения, т.к. рекристаллизация полностью завершается. При увеличении окружной скорости более 10 м/с зеренная структура сохраняет анизотропность, что ухудшает ударную вязкость горячекатаных листов.

Увеличение температуры конца прокатки выше 880°С ведет к ускорению динамической рекристаллизации деформированных зерен, в результате чего снижаются прочностные свойства. Уменьшение этой температуры ниже 820°С приводит к снижению уровня и стабильности ударной вязкости.

При охлаждении полос водой до температуры выше 750°С, в результате постфазовых превращений в рулоне, идет разупрочнение стали, что недопустимо. Уменьшение температуры ниже 510°С не улучшает механических свойств, а лишь требует снижения темпа прокатки и увеличивает расход охлаждающей воды.

Примеры реализации способа

Непрерывно литые слябы толщиной 250 мм из хромомарганцево-ванадиевой стали, содержащей 0,75% Cr, 1,45% Mn и 0,11% V, нагревают в методической печи до температуры аустенитизации 1230°С и последовательно выдают на печной рольганг непрерывного широкополосного стана 2000. Нагретые слябы обжимают за 14 проходов в полосы с конечной толщиной 4 мм. Последний, 14-й проход, проводят при температуре конца прокатки Т_кп=850°С с относительным обжатием ε=12% в рабочих валках, вращающихся с окружной скоростью V=7,5 м/с.

Выходящие из валков последней клети полосы охлаждают ламинарными струями воды до температуры T_см=540°C, после чего сматывают в рулоны.

Благодаря такому режиму прокатки и охлаждения, полосы приобретают высокие прочностные свойства и стабильную ударную вязкость при заданной пластичности и способности выдерживать холодный загиб.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице 2.

Из данных, приведенных в табл.2, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение прочностных и стабильности вязкостных механических свойств горячекатаных полос. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) механические свойства горячекатаных полос не удовлетворяют требуемому уровню. При реализации способа-прототипа прочностные свойства горячекатаных полос недостаточны, показатель ударной вязкости нестабилен.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что прокатка полос в последнем проходе с относительным обжатием 8-17% при окружной скорости валков 5-10 м/с и температуре конца прокатки 820-880°С, а также последующим охлаждением полос водой до температуры смотки 510-570°С обеспечивает формирование оптимальной микроструктуры горячекатаных полос: прочностные свойства металла возрастают при сохранении высокой пластичности, повышается стабильность вязкостных свойств.

В качестве базового объекта при определении эффективности предложенного изобретения принят способ-прототип. Использования нового способа обеспечит повышение рентабельности производства полос из хромомарганцево-ванадиевой стали на 15-20%.

Таблица 2 Режимы производства и механические свойства полос из хромомарганцеванадиевой стали
№ п/п	ε, %	Ткп, °С	V, м/с	Тсм, °С	σв, Н/мм2	σт, Н/мм2	δ5, %	KCV-60, Дж/см2	Холодный загиб на 180°
1.	7	810	4	500	1010	850	11	20-27	Не выдержив.
2.	8	820	5	510	1000	820	15	31-32	Выдержив.
3.	12	850	7,5	540	850	710	22	33-34	Выдержив.
4.	17	880	10	570	700	660	23	31-32	Выдержив.
5.	18	890	11	580	530	460	13	21-28	Не выдержив.
6.	20	800	Не регл.	620	600	510	22	13-29	Не выдержив.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения

1. Заявка Японии №61-163210, МПК С 21 D 8/00, 1986 г.

2. Патент Японии №57-2251, МПК С 21 D 8/02, С 22 С 38/14, 1982 г.

3. Ю.И.Матросов и др. Сталь для магистральных газопроводов. М.: Металлургия, 1989 г., с.262-265 - прототип.

Способ производства полос из хромомарганцеванадиевой стали, включающий разогрев слябов до температуры аустенитизации, последующую многопроходную прокатку полос с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой и смотку в рулоны, отличающийся тем, что прокатку полос в последнем проходе ведут с относительным обжатием 8-17% при окружной скорости валков 5-10 м/с и температуре конца прокатки 820-880°С, а охлаждение водой осуществляют до температуры 510-570°С.