Способ производства листового проката
Владельцы патента RU 2434951:
Открытое акционерное общество "Уральская Сталь" (ОАО "Уральская Сталь") (RU)
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистовому прокату из низколегированной стали для мостостроения. Для обеспечения высокого качества проката способ включает выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации и охлаждение листового проката до температуры окружающей среды, при этом получают сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%: углерод 0,07-0,15, кремний 0,40-1,10, марганец 0,60-0,95, хром 0,30-0,60, никель 0,20-0,50, медь 0,20-0,60, ниобий 0,030-0,060, фосфор не более 0,015, сера не более 0,010, азот не более 0,012 и железо - остальное, при значении углеродного эквивалента Сэ не более 0,45%, определяемого по формуле C3=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Nb])/5+([Ni]+[Cu])/15, где С, Mn, Cr, Nb, Ni и Сu - массовые доли углерода, марганца, хрома, ниобия, никеля и меди, при этом окончательную деформацию осуществляют при температуре 750-950°С. Сталь дополнительно содержит титан в количестве 0,005-0,035 мас.%. В зависимости от требований потребителя, листовой прокат может подвергаться нормализации или закалке с форсированным отпуском. 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистовому прокату из низколегированной стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА высокого качества для мостостроения и других строительных конструкций.
Известен способ производства толстолистового проката для мостостроения для стали марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713-91 (аналог).
Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ производства толстолистового проката, включающий выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации до необходимых размеров листового проката и охлаждение (патент РФ №2048541, МПК6 C21D 8/00, прототип).
Основными недостатками известных способов (аналога и прототипа) являются недостаточно высокий уровень обеспечения прочностных и пластических свойств проката для мостостроения, а также невозможность обеспечения новых требований потребителей.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является промышленное производство толстолистового проката из низколегированной стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА для мостостроения, обеспечивающих все технические требования Евронорм:
- ударной вязкости на образцах с острым надрезом при температуре до -40°С;
- сплошности листового проката по результатам УЗК (0, 1, 2 классам ГОСТ 22727);
- свариваемости проката;
- уровня прочностных и пластических свойств в направлении толщины листового проката σвz≥0,75σв; ψz≥20%.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении показателей ударной вязкости и хладостойкости листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей для мостостроения и других строительных конструкций.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе производства листового проката, включающем выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации и охлаждение листового проката до температуры окружающей среды, согласно предлагаемому способу, выплавляют сталь следующего химического состава, мас.%:
| Углерод | 0,07-0,15 |
| Кремний | 0,40-1,10 |
| Марганец | 0,60-0,95 |
| Хром | 0,30-0,60 |
| Никель | 0,20-0,50 |
| Медь | 0,20-0,60 |
| Ниобий | 0,030-0,060 |
| Фосфор | не более 0,015 |
| Сера | не более 0,010 |
| Азот | не более 0,012 |
| Железо | Остальное, |
при обеспечении углеродного эквивалента Сэ не более 0,45%, определяемого по формуле: Сэ=[С]+[Мn]/6+([Сr]+[Nb])/5+([Ni]+[Сu])/15, где С, Мn, Сr, Nb, Ni и Сu - массовые доли углерода, марганца, хрома, ниобия, никеля и меди, при этом окончательную деформацию осуществляют при температуре 750-950°С.
Кроме того, в сталь дополнительно вводят титан в количестве 0,005-0,035 мас.%.
В зависимости от требований потребителя, листовой прокат может подвергаться нормализации или закалке с форсированным отпуском.
После окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды листовой прокат может подвергаться нормализации по следующему режиму: производят нагрев листового проката до температуры 950-960°С с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
После окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды листовой прокат может подвергаться закалке с форсированным отпуском по следующему режиму: производят нагрев листового проката до температуры 950-960°С с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и охлаждением водой до температуры окружающей среды, а отпуск осуществляют для стали марки 10ХСНДА при температуре 640-750°С, для стали марки 15ХСНДА при температуре 700-740°С с выдержкой 1,0-7,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
После окончательной деформации прокатанные листы охлаждают замедленно в интервале температур 550-200°С со скоростью не более 0,005°С/сек и далее на спокойном воздухе до температуры окружающей среды.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.
Вариант 1. (Сталь 10ХСНДА)
Стать выплавляли в электропечи. После выпуска из печи производили обработку металла в ковше и разливали на машине непрерывного литья заготовок, при этом легирование стали хромом, медью и никелем осуществляли за счет частичного использования при выплавке меднохромоникелевых шихтовых материалов с дополнительным вводом феррохрома, меди и ферроникеля при ковшевой обработке. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление металла, его гомогенезирующую продувку газом и модифицирующую обработку силикокальцием. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава, мас.%:
| Углерод | 0,11 |
| Кремний | 0,93 |
| Марганец | 0,92 |
| Хром | 0,54 |
| Никель | 0,22 |
| Медь | 0,42 |
| Ниобий | 0,039 |
| Азот | 0,008 |
| Фосфор | 0,013 |
| Сера | 0,002 |
| Титан | 0,009 |
| Железо | Остальное |
Значение углеродного эквивалента - 0,42%.
После разливки стали на машине непрерывного литья заготовок слябы стопировали в течение не менее 24 часов, подвергали аустенитизации до температуры 1200-1300°С, затем в реверсивном режиме производили предварительную и окончательную деформации с температурой окончания деформации 750-950°С до получения листового проката толщиной 14 мм.
После окончания процесса деформации и достижения температуры 450°С листовой прокат укладывали в штабеля, при достижении температуры 200°С штабеля разбирали и окончательное охлаждение листового проката до температуры окружающей среды производили на спокойном воздухе.
Вариант 1А. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли нормализацию листового проката: нагревали до температуры 950°С с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды.
Вариант 1Б. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли закалку при температуре 960°С с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали водой до температуры окружающей среды, а затем осуществляли отпуск листового проката при температуре 740°С с выдержкой 42 мин и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
Вариант 2 (сталь 15ХСНДА).
Сталь выплавляли в электропечи. После выпуска из печи производили обработку металла в ковше и разливали на машине непрерывного литья заготовок, при этом легирование стали медью и никелем осуществляли за счет использования при выплавке меднохромоникелевых шихтовых материалов с дополнительным вводом железистой бронзы и никеля при ковшевой обработке. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление металла, его гомогенезирующую продувку газом и модифицирующую обработку силикокальцием. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава, мас.%:
| Углерод | 0,14 |
| Кремний | 0,58 |
| Марганец | 0,79 |
| Хром | 0,52 |
| Никель | 0,21 |
| Медь | 0,22 |
| Ниобий | 0,042 |
| Азот | 0,011 |
| Фосфор | 0,013 |
| Сера | 0,003 |
| Титан | 0,012 |
| Железо | Остальное |
Значение углеродного эквивалента - 0,41%.
После разливки стали на машине непрерывного литья заготовок слябы с температурой не менее 350°С подвергали аустенитизации до температуры 1200-1300°С, затем в реверсивном режиме производили предварительную и окончательную деформации с температурой окончания деформации 750-950°С до получения листового проката толщиной 14 мм.
После окончания процесса деформации и достижения температуры 450°С листовой прокат укладывали в штабеля, при достижении температуры 200°С штабеля разбирали и окончательное охлаждение листового проката до температуры окружающей среды производили на спокойном воздухе.
Вариант 2А. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли нагрев до температуры 960°С с последующей выдержкой 28 мин и окончательное охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды.
Вариант 2Б. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли закалку при температуре 960°С с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали водой до температуры окружающей среды, а затем осуществляли отпуск листового проката при температуре 740°С с выдержкой 42 мин и с последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
Анализ результатов сдаточных испытаний механических свойств образцов металла показал, что разработанная система легирования и комплексная технология производства стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА обеспечивала весь комплекс качественных характеристик проката, в том числе дополнительно нормированных. При практически одинаковом уровне прочностных и пластических характеристик значения ударной вязкости существенно превышают характеристики проката из стали марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713.
Таким образом, на ОАО «Уральская Сталь» освоено промышленное производство толстолистового проката из микролегированных марок стали нового поколения для мостостроения, обеспечивающих все технические требования Евронорм. Производимый в толщинах 8-50 мм листовой прокат стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений надежно обеспечивает в нормализованном состоянии классы прочности С345 и С390 с гарантией хладостойкости KCV≥29 Дж/см2 ниже -40°С.
1. Способ производства листового проката, включающий выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации и охлаждение листового проката до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что получают сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%:
| углерод | 0,07-0,15 |
| кремний | 0,40-1,10 |
| марганец | 0,60-0,95 |
| хром | 0,30-0,60 |
| никель | 0,20-0,50 |
| медь | 0,20-0,60 |
| ниобий | 0,030-0,060 |
| фосфор | не более 0,015 |
| сера | не более 0,010 |
| азот | не более 0,012 |
| железо | остальное |
при значении углеродного эквивалента Сэ не более 0,45%, определяемого по формуле
Cэ=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Nb])/5+([Ni]+[Cu])/15, где С, Mn, Cr, Nb, Ni и Сu - массовые доли углерода, марганца, хрома, ниобия, никеля и меди, при этом окончательную деформацию осуществляют при температуре 750-950°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит титан в количестве 0,005-0,035 мас.%.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды производят нагрев листового проката до температуры 950-960°С с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды производят нагрев листового проката до температуры 950-960°С с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и охлаждением водой до температуры окружающей среды, а затем осуществляют отпуск листового проката при температуре 640-750°С с последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды производят нагрев листового проката до температуры 950-960°С с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и охлаждением водой до температуры окружающей среды, а затем осуществляют отпуск листового проката при температуре 700-740°С с последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
