Способ производства нагартованной малоуглеродистой листовой стали



 


Владельцы патента RU 2483121:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаных полос и лент, поставляемых потребителям в нагартованном состоянии, например, для упаковки грузов. Для повышения выхода годного за счет получения заданного предела текучести листовой стали осуществляют горячую прокатку полос из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: углерод 0,02-0,11, марганец 0,20-0,65, кремний 0,01-0,17, алюминий не более 0,10, железо и примеси - остальное, последующую многопроходную холодную прокатку до конечной толщины. Горячую прокатку полос ведут до толщины, определяемой по формуле: где H, h - толщина горячекатаной полосы и конечная толщина холоднокатаной листовой стали; ; σгк - предел текучести горячекатаной полосы; σхк - заданное значение временного сопротивления разрыву холоднокатаной полосы. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаных полос и лент, поставляемых потребителям в нагартованном состоянии, например, для упаковки грузов.

Известен способ производства листовой стали с заданным показателем предела текучести, включающий горячую прокатку полос, согласно которому удельный расход воды, подаваемой на охлаждение полос, устанавливают по эмпирической регрессионной зависимости исходя из химического состава стали, температур конца прокатки и смотки, толщины полосы [1].

Однако данный способ не пригоден для производства нагартованной малоуглеродистой листовой стали с заданным пределом текучести.

Известен также способ производства малоуглеродистой листовой стали с заданным показателем предела текучести, включающий горячую прокатку полос до промежуточной толщины 2,0-3,5 мм при регламентированных температурных режимах, травление окалины, холодную прокатку до конечной толщины, рекристаллизационный отжиг и дрессировку. При этом малоуглеродистая сталь содержит углерод, марганец, кремний, алюминий (или без него), железо и примеси [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что при производстве листовой стали в нагартованном (наклепанном) состоянии непосредственно после холодной прокатки он не обеспечивает получения заданного предела текучести. Это является причиной отбраковки металлопроката.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаных полос из стали, содержащей углерод, марганец, кремний, алюминий, легирующие элементы, примеси и железо.

Стальной сляб подвергают горячей прокатке в полосу, травлению и холодной прокатке до конечной толщины. Горячую прокатку ведут с регламентированными температурами конца прокатки и смотки, а толщину горячекатаной полосы hгк устанавливают по следующей экспериментальной зависимости:

где hхк - конечная толщина холоднокатаной полосы [3].

Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет определить толщину горячекатаной полосы из малоуглеродистой стали, из которой в результате холодной прокатки до конечной толщины будет гарантированно получена нагартованная листовая сталь с заданным пределом текучести. Это приводит к снижению выхода годного.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении выхода годного за счет получения заданного предела текучести листовой стали.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства нагартованной малоуглеродистой листовой стали, содержащей углерод, марганец, кремний, алюминий (или без него), железо и примеси, включающем горячую прокатку полос и последующую их многопроходную холодную прокатку до конечной толщины, согласно изобретению горячую прокатку полос ведут до толщины, определяемой по формуле:

,

где Н, h - толщина горячекатаной полосы и конечная толщина холоднокатаной листовой стали;

;

σгк - предел текучести горячекатаной полосы;

σхк - заданное значение предела текучести холоднокатаной полосы.

Кроме того, малоуглеродистая сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,02-0,11
Марганец 0,20-0,65
Кремний 0,01-0,17
Алюминий не более 0,10
Железо и примеси остальное.

Сущность изобретения состоит в следующем. При производстве нагартованной стали необходимо за счет выбора режима обжатия решить одновременно две задачи: получить холоднокатаную полосу конечной толщины и при этом, за счет деформационного упрочнения (наклепа), обеспечить заданное потребителем заданное значение предела текучести. Нестабильность химического состава малоуглеродистой стали, деформационных и температурных режимов горячей прокатки, изменение толщины горячекатаных полос - все это приводит к разбросу фактически полученных значений предела текучести нагартованной малоуглеродистой листовой стали и снижению выхода годного.

Результаты проведенных экспериментальных исследований и их математическая обработка с использованием пошагового регрессионного анализа позволили установить в аналитическом виде предложенную формулу для расчета необходимой оптимальной величины относительного обжатия ε исходя из предела текучести σгк горячекатаной полосы и заданного значения предела текучести σхк холоднокатаной полосы. Использование в предложенной формуле значения σгк позволяет учесть влияние нестабильности химического состава малоуглеродистой стали и температурно-деформационных режимов горячей прокатки полос на свойства наклепанной холоднокатаной стали, что повышает точность расчета относительного обжатия ε.

В дальнейшем, с использованием значения ε, по соотношению определяют точное значение толщины горячекатаной полосы Н, из которой после обжатия с относительной величиной ε будет получена холоднокатаная полоса конечной толщины h.

Следует отметить, что численные значения коэффициентов регрессии: 0,01, 2,5·10-4 и 0,018 в формуле были получены по экспериментальным данным. Применительно к малоуглеродистым сталям, соответствующим предложенному химическому составу, мас.%:

Углерод 0,02-0,11
Марганец 0,20-0,65
Кремний 0,01-0,17
Алюминий не более 0,10
Железо и примеси остальное,

разброс значений σхк нагартованной листовой стали от номинального значения, как показали эксперименты, не превышает ±5%. Благодаря этому выход годного приближается к 100%. Это особенно важно, когда потребитель регламентирует допустимое отклонение σхк в более узком диапазоне значений.

При запредельных значениях концентраций химических элементов в стали разброс значений σхк возрастает. Но в случаях, когда потребитель регламентирует отклонение σхк от номинального значения в диапазоне ±10% и более, допустимо использование малоуглеродистой стали с иным содержанием указанных химических элементов.

Углерод и марганец являются основными упрочняющими элементами в нагартованной стали. При снижении содержания углерода менее 0,02% или марганца менее 0,20% предел текучести σхк листовой нагартованной малоуглеродистой стали снижается относительно заданного значения, а при содержании углерода более 0,11% или марганца более 0,65% предел текучести σхк увеличивается. И в том, и в другом случае это приводит к снижению выхода годного.

Кремний увеличивает скорость нарастания предела текучести σхк по мере увеличения ε. При концентрации кремния более 0,17% продольная разнотолщинность горячекатаных полос приводит к увеличению разброса σхк и снижению выхода годного. Снижение концентрации кремния менее 0,01% требует повышения относительного обжатия ε, что вызывает растрескивание кромок холоднокатаных полос и снижает выход годного.

Алюминий является стабилизирующим элементом, благодаря чему нагартованная малоуглеродистая сталь длительное время сохраняет стабильное значение σхк. Если дальнейшая переработка нагартованной малоуглеродистой стали осуществляется незамедлительно, то алюминий в ее состав можно не вводить. Однако при содержании алюминия более 0,10% из-за наличия ликвации в холоднокатаных полосах из малоуглеродистой стали формируются неравномерные свойства, что снижает выход годного.

Примеры реализации способа

Пример 1. По требованиям потребителей для изготовления топливных фильтров дизельных двигателей внутреннего сгорания необходима нагартованная полоса толщиной h=0,6 мм из малоуглеродистой стали с номинальным пределом текучести σхк=90 кг/мм2 ±10%. То есть предел текучести должен быть в диапазоне: σхк=81…99 кг/мм2. Для производства ленты используют непрерывно литые слябы из малоуглеродистой стали следующего состава, мас.%:

С Mn Si Al Fe + примеси
0,08 0,70 0,20 0,10 Остальное.

По справочным данным определяют значение предела текучести горячекатаной стали данного состава: σхк=30,8 кг/мм2. С использованием предложенной регрессионной зависимости производят расчет параметра ε холодной деформации:

.

После этого рассчитывают толщину горячекатаной полосы Н:

.

Непрерывно литые слябы прокатывают на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщины Н=2,07 мм при температуре конца прокатки 890°С, охлаждают водой на отводящем рольганге до температуры 560°С и сматывают в рулоны.

Горячекатаные полосы после охлаждения подвергают солянокислотному травлению. Травленые полосы прокатывают на непрерывном 5-клетевом стане кварто 1700 в полосы конечной толщины h=0,6 мм, после чего производят отбор проб и измерение предела текучести: σхк=88,0…95,0 кг/мм2. Благодаря тому что измеренные значения предела текучести нагартованных холоднокатаных полос укладываются в диапазон допустимых значений σхк=85 кг/мм2 ±10%, выход годного составляет W=98,6%.

Пример 2. По требованиям потребителей для автоматизированной упаковки сортового проката необходима холоднокатаная нагартованная лента из малоуглеродистой стали толщиной h=1,5 мм с номинальным пределом текучести σхк=60 кг/мм2 ±5%=57…63 кг/мм2. Поскольку допустимый диапазон изменения предела текучести вдвое уже, чем в примере 1, то для производства ленты используют непрерывно литые слябы из малоуглеродистой стали предложенного химического состава, мас.%:

С Mn Si Al Fe + примеси
0,06 0,40 0,09 0,05 Остальное.

По справочным данным определяют значение предела текучести горячекатаной стали данного состава: σхк=28 кг/мм2, и осуществляют расчет параметра ε холодной деформации:

.

Затем производят расчет толщины горячекатаной полосы H:

.

Непрерывно литые слябы нагревают до температуры 1250°С, прокатывают на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 1,67 мм и сматывают в рулоны. Затем горячекатаные полосы подвергают солянокислотному травлению и холодной прокатке на непрерывном 4-клетевом стане 1400 до конечной толщины h=1,5 мм. В результате холодной прокатки нагартованные полосы имеют значение предела текучести σхк=60…61 кг/мм2. Благодаря этому выход годного составляет W=99,9%.

Варианты реализации способа по примеру 2 для малоуглеродистых сталей с различным химическим составом приведены в таблице.

Таблица
Предел текучести холоднокатаных упаковочных лент и выход годного
№ п/п Содержание химических элементов, мас.% σхк, кг/мм2 W, %
С Mn Si Al Fe + примеси
1 0,01 0,19 0,009 0,03 Остальное 53-63 75,6
2 0,02 0,20 0,01 - -:- 58-60 99,8
3 0,06 0,40 0,09 0,05 -:- 60-61 99,9
4 0,11 0,65 0,17 0,10 -:- 61-63 99,8
5 0,12 0,67 0,18 0,11 -:- 58-66 74,2

Из данных, приведенных в таблице, следует, что в случае реализации предложенного способа с использованием малоуглеродистой стали предложенного состава (варианты №2-4) достигается повышение выхода годного за счет получения заданного значения предела текучести нагартованной ленты: разброс значений σхк не превышает 2 кг/мм2. Это важно для стабильной работы агрегата автоматизированной упаковки.

При запредельных значениях заявленного химического состава (варианты 1 и 5) разброс значений предела текучести возрастает, что ведет к снижению выхода годного.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что прокатка горячекатаных полос с толщиной, определенной по предложенным экспериментально определенным зависимостям, позволяет при последующей холодной прокатке осуществить деформационное упрочнение (наклеп) холоднокатаных полос из малоуглеродистых сталей до заданного значения предела текучести. В результате достигается увеличение выхода годного. Помимо этого использование малоуглеродистой стали предложенного состава позволяет дополнительно снизить разброс значений предела текучести, что является важным для ряда потребителей нагартованного холоднокатаного листового проката.

В качестве базового объекта при оценке технико-экономической эффективности предложенного способа принят ближайший аналог [3]. Использование предложенного способа позволяет повысить рентабельность производства нагартованной малоуглеродистой листовой стали на 10-15%.

Литература

1. Авт. свид. РФ №1493339, МПК В21В 1/26, 1989 г.

2. М.А.Беняковский и др. Производство автомобильного листа. М.: Металлургия, 1979, с.30-31, 98, 146-147.

3. Патент РФ №2432404, МПК C21D 8/04, C21D 9/48, С22С 38/16, 2011 г.

Способ производства нагартованной малоуглеродистой листовой стали, включающий горячую прокатку непрерывнолитых слябов из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%:

углерод 0,02-0,11
марганец 0,20-0,65
кремний 0,01-0,17
алюминий не более 0,10
железо и примеси остальное,

последующую многопроходную холодную прокатку полосы до конечной толщины h, при этом горячую прокатку полос ведут до толщины Н, определяемой по формуле:

где ε - величина относительного обжатия холодной прокатки, %;

σгк - предел текучести горячекатаной полосы, кг/мм2;
σхк - заданное значение предела текучести холоднокатаной полосы, кг/мм2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам производства листа из текстурированной кремнистой стали. .

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к производству холоднокатаной электротехнической изотропной стали, используемой для изготовления магнитопроводов электрических машин.

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформируемой стали для облегченных конструкций, обладающей TRIP и TWIP свойствами. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа текстурированной электротехнической стали, имеющей не содержащую хрома изоляционную пленку.

Изобретение относится к области изготовления листа с повышенной адгезией покрытия, используемого в трансформаторе с ленточным сердечником. .

Изобретение относится к осколочно-фугасным боеприпасам. .

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано при изготовлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, таких как лемехи, отвалы, полевые диски плугов, лезвия, диски сошников посевных и посадочных машин, долота, лапы, а также диски и зубья бороны и другие.

Сталь // 2230818
Изобретение относится к металлургии, в частности к пружинно-рессорным сталям, и может быть использовано при изготовлении пружины подвижного состава железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе железа, используемым для изготовления броневых элементов. .

Изобретение относится к высокопрочному стальному листу для изготовления труб высокопрочных трубопроводов, используемых для транспортировки сероводородсодержащих сред.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для охлаждения стальных горячекатаных полос на отводящем рольганге непрерывного широкополосного стана перед смоткой в рулоны.

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано при производстве широких горячекатаных листов, предназначенных для изготовления труб магистральных газопроводов.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве широких горячекатаных листов для изготовления труб магистральных газопроводов.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству термически обработанного листового проката из низкоуглеродистой низколегированной стали, используемого, в частности, для изготовления электросварных нефтегазопроводных труб.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству холоднокатаных и горячеоцинкованных стальных полос, обладающих эффектом упрочнения при сушке лакокрасочного покрытия на штампованном изделии (ВН-эффектом).

Изобретение относится к области металлургии, в частности стальному листу для производства магистральной трубы и способу изготовления стального листа. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности производству горячекатаного стального листа, который преимущественно используют в качестве исходного материала для высокопрочной сварной стальной трубы марки Х65 или выше, а также способ производства толстостенного высокопрочного горячекатаного стального листа.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно для получения штрипсов, используемых при строительстве магистральных нефтегазопроводов в районах Крайнего Севера
Наверх