Стальная горячекатаная заготовка для профилирования и способ ее прокатки



C21D1/02 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2344181:

Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству полосовой заготовки для профилирования. Для повышения пластических свойств в подкате для стальной полосовой заготовки содержание углерода, марганца и кремния определяют в зависимости от величины σт и толщины заготовки h по следующим соотношениям: С'э=(σт-262,5)/130 для h≥6 мм и Сэ''=(σт-291)/124 для h<6 мм, где Cэ=C+Mn/9+Si/3, при этом горячую прокатку заготовки из подката ведут при заданной температуре и охлаждают со скоростью, определяемой в зависимости от ее толщины h после прокатки и заданной величины предела текучести по следующему соотношению: V'охл.=(σт-297)/0,94 град/с для h≥6 мм и V''охл.=(σт-306):2,9 град/с для h<6 мм. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к производству полосовой стали и может быть использовано для изготовления заготовки.

В качестве заготовки для производства холодногнутых профилей проката используется горячекатаная и холоднокатаная полосовая сталь с заданным химсоставом и механическими свойствами, которые должны обеспечить бездефектное профилирование заготовки (например, отсутствие трещинообразования) и требуемое качество гнутых профилей, например сортовых (угловых, швеллерных, корытных и др.).

Необходимые свойства заготовки для профилирования обусловливают конкретизацию ее состава и режимов горячей (холодной) прокатки. Требования, предъявляемые к этой заготовке, достаточно подробно изложены в книге С.Ф. Березовского «Производство гнутых профилей», М.: Металлургия, 1985, с.11-14.

Известна заготовка (листовая сталь) для переработки формовкой, обладающая способностью к глубокой вытяжке и растяжению и содержащая углерод, марганец, хром, ванадий и вольфрам в заданных количествах. Однако состав стали не задается в зависимости от толщины заготовки и ее основного механического показателя - величины предела текучести σт (см. пат. США №3642468, кл. С22С 39/50, опубл. 13.02.72).

Известна технология производства заготовки (подката) из нестареющей низкоуглеродистой стали, при которой регламентируют режимы горячей прокатки и, в частности, обжатие в окалиноломателе непрерывного стана горячей прокатки (см. а.с. СССР №1533783, кл. В21В 1/02, опубл. в БИ №1, 1990). Эта технология неприемлема для производства заготовки, используемой при профилировании.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является горячекатаная заготовка для профилирования и технология ее прокатки, описанные в книге В.И. Анисимова и др. Расширение сортамента металлопроката - резерв экономии, Челябинск, Ю.-Урал. кн. изд., 1980, с.16-20, 25-26 и табл.4.

Эта заготовка с конкретным химсоставом и величиной σт (ст3пс) характеризуется относительно невысоким содержанием основных элементов (С, Mn, Si) и постоянной для всех толщин h стали величиной σт. Недостатком известной полосовой заготовки является отсутствие связи между величинами h, σт и содержанием в стали С, Mn, Si (т.е. углеродным эквивалентом Сэ=С+Mn/9+Si/3 (см. аналог в ГОСТ 19281 «Прокат из стали повышенной прочности», п.4.3).

Технология прокатки заготовки для профилирования регламентирует величину обжатия в последней клети стана горячей прокатки, а также температуры конца прокатки и смотки полосы. Недостатком известной технологии является отсутствие данных о скорости охлаждения полос после прокатки, которая во многом определяет мехсвойства готового проката.

В результате этого известный объект не обеспечивает бездефектное профилирование полосовой стали и высокое качество готовых гнутых профилей.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение пластических свойств полосовой заготовки для профилирования, которые определяют ее приемлемость для получения, например, сортовых гнутых профилей с надлежащими свойствами.

Для решения этой задачи в подкате для стальной горячекатаной полосовой заготовки для профилирования содержание углерода, марганца и кремния установлено по величине углеродного эквивалента в зависимости от величины предела текучести и толщины заготовки по следующим соотношениям:

для h≥6 мм и для h<6 мм,

где Сэ=C+Mn/9+Si/3 - углеродный эквивалент стали, мас.%,

σт - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

262,5, 130, 291, 124 - эмпирические коэффициенты; способ горячей прокатки стальной полосовой заготовки для профилирования из подката включает прокатку с заданной температурой, охлаждение и смотку полосы, при этом охлаждение полосы осуществляют со скоростью, определяемой в зависимости от ее толщины и величины предела текучести по следующим соотношениям:

, для h≥6 мм

и , для h<6 мм,

где V - скорость охлаждения, °С/с,

σт - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

227, 0,94, 306, 2,9 - эмпирические коэффициенты.

Приведенные математические соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации химсостава заготовки для профилирования с заданной толщиной и с требуемой величиной предела текучести, горячая прокатка которой ведется с определенной скоростью охлаждения на отводящем рольганге широкополосного стана (т.е. после завершения прокатки). При этом содержание трех основных элементов в стали определяется по предлагаемому углеродному эквиваленту. Все это обеспечивает отсутствие трещинообразования при профилировании заготовки за счет повышения ее пластических свойств.

При реализации заявляемого технического решения перед горячей прокаткой полосовой заготовки по требуемой величине ее предела текучести и в зависимости от толщины выбирают (по сопроводительной документации) подкат, содержание в котором С, Mn и Si соответствует предварительно определенной величине углеродного эквивалента Сэ. После нахождения необходимой скорости охлаждения Vохл. проката (также в зависимости от h и σт стали) приступают к горячей прокатке полос.

Опытную проверку предлагаемого изобретения осуществляли на широкополосном стане 2500 горячей прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при прокатке полос с конечной толщиной 2...8 мм из различных марок стали использовали подкат с разным содержанием С, Mn и Si, варьируя скорость охлаждения полос после горячей прокатки. Величиной σт задавались, исходя из данных, полученных в результате исследовательских работ по бездефектному профилированию, проведенных ранее на ММК. Результаты опытов оценивались по выходу качественного проката в цехе гнутых профилей комбината, в котором использовалась опытная заготовка.

Наилучшие результаты (выход гнутых сортовых профилей I сорта в пределах 99,6...99,8% при отсутствии трещинообразования в процессе профилирования) получены при реализации заявляемого объекта. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели. Так, при углеродном эквиваленте Сэ (т.е. при содержании С, Mn и Si, соответствовавшем конкретной его величине), отличном от определяемого по вышеприведенным формулам, выход профилей I сорта не превысил 98,3% и до 0,3% полос давали трещинообразование при профилировании, так как фактическая величина σт заготовки отличалась от требуемых оптимальных значений этого показателя.

Аналогичным образом при скоростях охлаждения горячекатаных полос, отличных от величин Vохл., определяемых по предлагаемым формулам (см. выше), выход гнутых профилей I сорта из полученной заготовки не превысил 98,5% и около 0,5% проката было отбраковано по трещинам.

Контрольная проверка заготовки и технологии ее получения, выбранных в качестве ближайшего аналога, привела к получению 98% гнутых профилей I сорта, а отсортировка в брак по трещинам достигла 0,7%.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории контроля ОАО «ММК», реализация настоящего изобретения при производстве горячекатаной полосовой стальной заготовки для профилирования позволит повысить выход гнутых профилей I сорта не менее чем на 1% при соответствующем сокращении отходов и повышении прибыли от реализации проката.

Пример конкретного выполнения

1. Полосовая заготовка для профилирования толщиной h=6 мм должна иметь предел текучести σт=303 МПа.

Требуемая величина углеродного эквивалента:

Исходя из зависимости Сэ=С+Mn/9+Si/3 содержание основных элементов в стали должно быть: [С]=0,18; [Mn]=0,9 и [Si]=0,09 мас.%, т.е.

Сэ=0,18+0,9/9+0,09/3=0,18+0,1+0,03=0,31

Такому химсоставу и σт=303 МПа соответствует ст3Гпс по ГОСТ 380.

При горячей прокатке этой заготовки скорость охлаждения раската будет:

2. Заготовку для профилирования из ст.35 толщиной 3 мм с

(углерод 0,33%, марганец 0,54% и кремний 0,18%) начинают прокатывать при температуре 1150°С, прокатка заканчивается при температуре 880°С, а смотка осуществляется при температуре 660°С.

Прокатка осуществляется с суммарным относительным обжатием 90% за 7 проходов в чистовой группе стана 2000, т.е. при начальной толщине полос 32 мм. В черновой группе клетей прокатка начинается со слябов толщиной 240 мм (5 проходов).

При горячей прокатке этой заготовки скорость охлаждения раската:

Предел текучести полученной заготовки для профилирования 347 МПа.

1. Подкат для стальной горячекатаной полосовой заготовки для профилирования, содержание углерода, марганца и кремния в котором установлено по величине углеродного эквивалента в зависимости от величины предела текучести и толщины заготовки по следующим соотношениям:

для h≥6 мм,

для h<6 мм,

где Сэ=С+Mn/9+Si/3 - углеродный эквивалент стали, мас.%,

σт - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

262,5, 130, 291, 124 - эмпирические коэффициенты.

2. Способ горячей прокатки стальной полосовой заготовки для профилирования из подката по п.1, включающий прокатку с заданной температурой, охлаждение и смотку полосы, при этом охлаждение полосы осуществляют со скоростью, определяемой в зависимости от ее толщины и величины предела текучести по следующим соотношениям:

для h≥6 мм,

и для h<6 мм,

V - скорость охлаждения, °С/с,

σт - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

297, 0,94, 306, 2,9 - эмпирические коэффициенты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железо-хром-алюминиевому сплаву с хорошей стойкостью к окислению. .
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении на непрерывных широкополосных станах штрипсов для электросварных прямошовных насосно-компрессорных и обсадных труб.
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к горячей прокатке толстолистовой стали на реверсивных станах, которая используется для изготовления сварных металлоконструкций.

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству полосы размером 32×90 мм. .
Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к горячей прокатке полос на непрерывных широкополосных станах, и может быть использовано при изготовлении штрипсов для сварных водогазопроводных труб.
Изобретение относится к области производства горячекатаной ленты, способной к эмалированию с обеих сторон, в частности, из стали безусадочной пористости IF. .

Изобретение относится к производству стали с высоким содержанием марганца. .
Изобретение относится к производству лент из горячекатаной высокопрочной стали бейнитно-мартенситной структуры с содержанием до 5% феррита. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству стального листа для изготовления сверхвысокопрочных магистральных труб, обладающих прекрасной низкотемпературной ударной вязкостью.

Изобретение относится к области упрочняющей обработки длинномерных стальных изделий сложной формы, в том числе при термообработке ответственных деталей верхнего строения пути - остряковых и рамных рельсов.

Изобретение относится к области термической обработки инструмента и может быть использовано при изготовлении разделительных штампов для пробивки отверстий. .

Изобретение относится к способу лазерно-световой сварки стали и может найти применение в различных отраслях машиностроения. .

Изобретение относится к области термической обработка специальных изделий из стали, может быть использовано при изготовлении фасонных профилей остряков стрелочных переводов.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготовлению термоупрочненной стержневой арматурной стали в крупных профилях с использованием тепла прокатного нагрева из непрерывно-литой низколегированной стали при термическом упрочнении проката в потоке среднесортных станов.

Изобретение относится к области упрочнения твердых сплавов инструментального назначения, преимущественно на основе карбида титана и никельхромовой связки (TiC-NiCr), и может быть использовано для повышения ресурса работы инструментов, деталей машин и механизмов, работающих в условиях резания, трения и абразивного износа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам термической обработки перед пластической деформацией заготовок из быстрорежущей стали. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при рекристаллизационном отжиге холоднокатаных полос из низкоуглеродистой стали, смотанных в рулоны, в одностопной муфельной печи с газовым отоплением и водородной защитной атмосферой
Наверх