Способ производства низколегированной холоднокатаной трубной стали

Изобретение относится к изготовлению тонколистовой холоднокатаной трубной стали, используемой для трубок амортизаторов автомобилей. Техническим результатом изобретения является повышение потребительских свойств и получение холоднокатаной трубной стали марки 09Г2С толщиной 2,5 мм со следующими механическими свойствами: предел текучести не менее 350 Н/мм² и твердость 75-95 ед. HRB. Для достижения технического результата первый вариант способа включает холодную прокатку, отжиг рулонов стали при нагреве в колпаковой печи с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂ до температуры 670°С, выдержку при этой температуре П₆₇₀, ее понижение до температуры окончательной выдержки 650°С и выдержку при этой температуре П₆₅₀ с продолжительностью выдержек, определяемых по формулам: П₆₇₀=0,5 П_общ, П₆₅₀=0,5 П_общ, где П_общ - общая продолжительность отжига, при этом дрессировку производят с обжатием 2,0-2,5%. Второй вариант способа включает холодную прокатку, отжиг рулонов стали при нагреве в колпаковой печи со 100% водородной защитной атмосферой до температуры окончательной выдержки 650°С и выдержку при этой температуре с продолжительностью, составляющей количество часов от начала нагрева до момента, когда разность температур между температурой по стендовой термопаре и ядра составит 30°С, при этом дрессировку производят с обжатием 2,0-2,5%. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холоднокатаной трубной стали, в частности для трубок амортизаторов автомобилей.

Известен способ холодной прокатки низкоуглеродистой полосовой стали, который осуществляют за три прохода с относительным обжатием в первом из них ε1=38…40%, принимая величину межклетевого натяжения полос прямо пропорциональной величине предела текучести стали (см. пат. РФ №2191645, кл. В21В 1/28, опубл. в БИ №30, 2002 г.). Этот способ непригоден для производства трубной тонколистовой стали.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология производства тонколистовой холоднокатаной стали, описываемая в изобретении (№2366523).

Эта технология включает травление горячекатаных полос, их холодную прокатку с величиной суммарного обжатия в пределах 49…51% с уменьшением абсолютного обжатия по ходу прокатки, отжиг рулонов в колпаковых печах с защитной водородной атмосферой при выдержке от 300°С до 400°С в течение 5 час и температуре конца отжига 660°С, и дрессировку отожженных полос производят с обжатием 1,8…2,5%.

Однако эта технология не обеспечивает конкретные требуемые механические свойства трубной стали.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств, в том числе хорошую свариваемость, и получение холоднокатаной трубной стали марки 09Г2С толщиной 2,5 мм со следующими механическими свойствами: предел текучести не менее 350 Н/мм² и твердость 75-95 ед. HRB.

Для решения этой задачи предлагаемый способ производства низколегированной холоднокатаной трубной стали 09Г2С толщиной 2,5 мм включает холодную прокатку, отжиг рулонов стали при нагреве в колпаковой печи с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂ до температуры 670°С, выдержку при этой температуре П₆₇₀, ее понижение до температуры окончательной выдержки 650°С и выдержку при этой температуре П₆₅₀ с продолжительностью выдержек, определяемых по формуле: П₆₇₀=0,5П_обш, П₆₅₀=0,5П_общ, где П_общ - общая продолжительность отжига, при этом дрессировку проводят с обжатием 2,0-2,5%. Способ производства низколегированной холоднокатаной трубной стали 09Г2С толщиной 2,5 мм, включает холодную прокатку, отжиг рулонов стали при нагреве в колпаковой печи со 100% водородной защитной атмосферой с нагревом до температуры окончательной выдержки 650°С и выдержку при этой температуре с продолжительностью, составляющей количество часов от начала нагрева до момента, когда разность температур между температурой по стендовой термопаре и ядра составит 30°С, при этом дрессировку производят с обжатием 2,0-2,5%.

Приведенные параметры технологического процесса получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации параметров процесса производства листовой холоднокатаной трубной стали, обеспечивающей ее высокие потребительские свойства, в том числе - хорошую свариваемость и заданные механические характеристики.

Отжиг рулонов в печах с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂, при температуре окончательной выдержки выше 670°С и в печах с водородной атмосферой с температурой окончательной выдержки выше 650°С не позволяет получить требуемые прочностные характеристики. Отжиг рулонов в печах с азотной защитной атмосферой с температурой окончательной выдержки ниже 670°С и в печах со 100% водородной атмосферой с температурой окончательной выдержки ниже 650°С понизит производительность колпаковой печи из-за увеличения продолжительности отжига и не позволит получить механические свойства, соответствующие требованиям потребителя. По окончании выдержки при 670°С в азотной колпаковой печи снижение до температуры ниже 650°С понизит производительность колпаковой печи, повышение температуры свыше 650°С не дает положительных результатов из-за сложности регулирования приборами КИПиА. Продолжительность отжига в печах с водородной атмосферой при разности температур по стендовой термопаре и ядра более 30°С не обеспечивает равномерность свойств по толщине намотки отстающего по нагреву нижнего рулона в стопе, а разность температур менее 30°С для стали 09Г2С не рациональна.

Дрессировка холоднокатаных отожженных полос с обжатием менее 2,0% не обеспечивает достижения требуемого уровня предела текучести не менее 350 Н/мм².

Дрессировка с обжатиями более 2,5% приводит к повышению прочностных характеристик готового проката и не обеспечивает требуемого диапазона твердости 75-95 ед. HRB.

Примеры конкретного выполнения

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли в ЛПЦ-5 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при производстве полосовой стали 09Г2С размерами 2,5×1143 мм варьировали параметры режима отжига и величину обжатия (ε_д) при дрессировке отожженной стали.

Отжиг рулонов в колпаковых печах с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂, производили при температуре 670°С по стендовой термопаре, осуществляли выдержку 10 часов, затем понижали температуру до 650°С и осуществляли окончательную выдержку 10 часов при этой температуре. Общая продолжительность отжига составила 20 часов. Дрессировку отожженных полос проводили с ε_д=2,4%. Выход годного составил 100%. Механические свойства: σ_в=355 Н/мм², HRB=75 ед. (третий пример).

Результаты при отжиге в колпаковых печах с азотоводородной атмосферой приведены в таблице.

В 1 примере отжиг проводили при температуре 680°С по стендовой термопаре, окончательную выдержку проводили при температуре 640°С, дрессировку осуществляли с ε_д=1,8%. Выход годного составил 75%.

Получены механические свойства: σ_в=355 Н/мм², HRB=75 ед.

Во 2 примере отжиг проводили при температуре 670°С по стендовой термопаре, окончательную выдержку проводили при температуре 660°С, дрессировку осуществляли с ε_д=2,8%. Выход годного составил 970%. Получены механические свойства: σ_в=370 Н/мм², HRB=97 ед.

Наилучшие результаты (выход качественного листового проката в пределах 99,6…100% с заданными механическими свойствами) получены при использовании предлагаемой технологии.

Отжиг рулонов в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой производили с нагревом до температуры 650°С по стендовой термопаре и выдержке при этой температуре с общей продолжительностью отжига 20 часов, а дрессировка отожженных полос производилась с ε_д=2,1%. Выход годного 100%. Механические свойства: σ_в=360 Н/мм², HRB=77 ед.

Известная технология, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не проверялась ввиду неопределенности ее параметров применительно к стали 09Г2С.

Наилучшие результаты (выход качественного листового проката в пределах 99,6…100%) получены при использовании предлагаемой технологии. Отклонения от рекомендуемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что внедрение заявляемой технологии при производстве холоднокатаной трубной стали позволит повысить выход листового проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 5% при соответствующем увеличении прибыли от его реализации.

Таблица
Способ производства низколегированной холоднокатаной трубной стали
Номер примера	Режим отжига	Величина обжатия при дрессировке, %	Механические свойства	Примечание
σв, Н/мм2	HRB, ед
1	t1=680°C	1,8	345	75	Снижение производительности печи
t2=640°C
2	t1=670°C	2,8	370	97	Сложность регулирования приборами КИПиА
t2=660°C
3	t1=670°C	2,4	355	75	Выход годного 100%
t2=650°C

где t₁ - температура отжига по стендовой термопаре,

t₂ - температура окончательной выдержки.

1. Способ производства низколегированной холоднокатаной трубной стали 09Г2С толщиной 2,5 мм, включающий холодную прокатку, отжиг рулонов стали при нагреве в колпаковой печи с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂ до температуры 670°С, выдержку при этой температуре П₆₇₀, ее понижение до температуры окончательной выдержки 650°С и выдержку при этой температуре П₆₅₀ с продолжительностью выдержек, определяемых по формулам:
П₆₇₀=0,5 П_общ,
П₆₅₀=0,5 П_общ,
где П_общ - общая продолжительность отжига,
при этом дрессировку производят с обжатием 2,0-2,5%.

2. Способ производства низколегированной холоднокатаной трубной стали 09Г2С толщиной 2,5 мм, включающий холодную прокатку, отжиг рулонов стали при нагреве в колпаковой печи со 100%-ной водородной защитной атмосферой до температуры окончательной выдержки 650°С и выдержку при этой температуре с продолжительностью, составляющей количество часов от начала нагрева до момента, когда разность температур между температурой по стендовой термопаре и ядра составит 30°С, при этом дрессировку производят с обжатием 2,0-2,5%.