Способ изготовления горячекатаной полосы
Изобретение относится к металлургии. Способ заключается в изготовлении горячекатаной полосы со средним размером зерен >6 по стандарту ASTM из легкой конструкционной триплекс стали путем разливки расплава в полосовую заготовку и прокатки ее в горячекатаную полосу. Разливку расплава ведут в горизонтальной установке для непрерывной разливки в полосу с успокоенным течением и без изгибов в полосовую заготовку толщиной 6-20 мм. Прокатывают заготовку в горячекатаную полосу со степенью деформации >70%. Обеспечивается получение горячекатаной полосы с мелким зерном. 12 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способу изготовления горячекатаной полосы из легкой конструкционной триплекс стали, при котором расплав разливается в полосовую заготовку, после чего она прокатывается в горячекатаную полосу.
Легкие конструкционные триплекс стали невозможно получить с необходимыми свойствами обычным путем, т.е. непрерывной разливкой расплава в сляб или тонкий сляб, который прокатывается в потоке или отдельно в горячекатаную полосу.
Причины этого в том, что полученный непрерывной разливкой сляб или тонкий сляб имеет макроликвации и образует раковины. Кроме того, полуфабрикат имеет очень крупное зерно, а разливка с порошкообразным флюсом является проблематичной из-за высокого содержания алюминия в ферритной стали.
Легкие конструкционные триплекс стали известны, например, из DE 102005057599 А1 и DE 10231125 А1. Они отличаются трехфазной структурой α(γ)κ, а вследствие высокой доли легирующих компонентов с удельной массой ниже удельной массы железа - соответственной малой массой.
Кроме того, эта сталь при соответствующей обработке позволяет достичь оптимальной комбинации высокой прочности и высокого удлинения в детали.
Поэтому легкие конструкционные триплекс стали особенно подходят для применения в автомобильной промышленности, которая требует таких комбинаций для определенных кузовных деталей, чтобы представить индикацию резервов деформации в случае аварии.
Из DE 10060948 C2 уже известно получение горячекатаных полос из стали с высоким содержанием марганца 12-30 мас.% и до 3,5 мас.% алюминия и кремния таким образом, что стальной расплав разливается в двухвалковой разливочной машине близко к окончательным размерам в полосовую заготовку толщиной до 6 мм, после чего она подвергается горячей прокатке непрерывно, преимущественно за один проход.
Указанный верхний предел толщины 6 мм не достигается на существующих установках, фактически устанавливаемая максимальная толщина составляет обычно 4 мм, а в особых случаях - максимум 5 мм.
Предпочтительным в этих известных способах является то, что макроликвации уменьшаются, предотвращается образование раковин, а проблема порошкового флюса не является релевантной.
Недостаток же в том, что из-за небольшой исходной толщины полосовой заготовки при прокатке возможна лишь небольшая степень горячей деформации, если желательна толщина горячекатаной полосы 2-3 мм. Однако этот диапазон толщин представляет, например, интерес, во-первых, для использования горячекатаной полосы в качестве легкой конструкционной стали для шасси, например в качестве поперечных или продольных рычагов. Во-вторых, из горячекатаной полосы толщиной 2-3 мм при степени деформации 40-50% можно получить холоднокатаную полосу толщиной, например, 1,0-1,8 мм, которая может быть использована, например, для средних стоек или лонжеронов спереди и сзади. Однако небольшая степень горячей деформации означает крупное зерно, которое негативно сказывается на вязкости и тем самым на деформируемости.
Задачей изобретения является создание способа получения горячекатаной полосы из легкой конструкционной триплекс стали, с помощью которого при сохранении преимуществ двухвалковой разливочной машины можно установить в горячекатаной полосе толщиной 2-3 мм мелкое зерно.
Эта задача решена посредством способа, при котором расплав в горизонтальной установке для непрерывной разливки в полосу с успокоенным течением и без изгибов разливается в полосовую заготовку толщиной 6-20 мм, после чего она прокатывается в горячекатаную полосу со степенью деформации, по меньшей мере, 50%.
Преимущество предложенного способа состоит в том, что при использовании горизонтальной установки для непрерывной разливки в полосу в качестве разливочной машины проявляются преимущества двухвалковой разливочной машины, такие как уменьшение макроликваций, предотвращение образования раковин и устранение проблемы порошкового флюса даже при высоком содержании алюминия в ферритной стали, а, кроме того, толщина полосовой заготовки значительно больше толщины полосовой заготовки, полученной посредством двухвалковой разливочной машины.
Это открывает возможность достижения достаточно высоких степеней деформации в отношении установления мелкого зерна в структуре горячекатаной полосы, в частности это относится к толщинам горячекатаной полосы 2-3 мм. Легкие конструкционные триплекс стали не показывают полного γ-α-превращения, в результате чего возникает тенденция образования крупного зерна, которую можно устранить за счет достаточной степени деформации при горячей прокатке.
Другое преимущество состоит в том, что в установке для разливки в полосу загруженный расплав очень быстро остывает и затвердевает. Легкая конструкционная триплекс сталь берет свои положительные свойства от нанодисперсно распределенных κ-карбидов в аустенитной матрице. Быстрое остывание расплава способствует тонкому распределению и небольшому росту карбидов. Таким образом, даже после горячей прокатки и отжига преимущества предложенного способа сохраняются за счет оптимального распределения карбидов.
Технологически предложено достижение успокоения течения за счет того, что используется движущийся заодно электромагнитный тормоз, который предназначен для того, чтобы в идеальном случае скорость притока расплава была равна скорости движущегося ленточного транспортера.
Рассматриваемый как недостаток изгиб во время затвердевания предотвращается за счет того, что нижняя сторона принимающей расплав разливочной ленты опирается на множество расположенных рядом друг с другом роликов. Опирание усиливается таким образом, что в зоне разливочной ленты создается разрежение, в результате чего разливочная лента плотно прижимается к роликам.
Чтобы поддержать эти условия во время критической фазы затвердевания, длина ленточного транспортера выбирается так, чтобы на конце ленточного транспортера перед его отклонением полосовая заготовка в самой значительной степени полностью затвердела.
К концу ленточного транспортера примыкает зона гомогенизации, которая используется для компенсации температуры и возможного снятия напряжений.
Прокатка полосовой заготовки в горячекатаную полосу может происходить либо в потоке, либо отдельно автономно. Перед автономной прокаткой полосовая заготовка после получения и перед охлаждением либо непосредственно в горячем состоянии наматывается в рулон, либо нарезается на листы. Затем полосовой или листовой материал после возможного охлаждения снова нагревается и для автономной прокатки разматывается или в виде листа снова нагревается и прокатывается.
Оптимальные технические значения достигаются тогда, когда степень деформации >70%, а средний размер зерен устанавливается >6 по стандарту ASTM.
Предпочтительный состав легкой конструкционной триплекс стали достигается при высоком содержании Mn>18 мас.%, Al>8 мас.%, C>0,6 мас.% и низком содержании Si<0,25 мас.%.
Опционально могут быть добавлены образующие осаждение элементы типа B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo и W, в общей сложности, самое большее 2 мас.%.
1. Способ изготовления горячекатаной полосы со средним размером зерен >6 по стандарту ASTM, и выполненной из легкой конструкционной триплекс стали, включающий разливку расплава в полосовую заготовку и прокатку ее в горячекатаную полосу, при этом расплав в горизонтальной установке для непрерывной разливки в полосу с успокоенным течением и без изгибов разливают в полосовую заготовку толщиной 6-20 мм, после чего ее прокатывают в горячекатаную полосу со степенью деформации >70%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость течения расплава равна скорости движения ленточного транспортера.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для всех поверхностных элементов образующейся с началом затвердевания корочки, проходящей по ширине ленточного транспортера полосы, создают, в основном, одинаковые условия охлаждения.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что загруженный на ленточный транспортер расплав на конце ленточного транспортера в значительной степени является полностью затвердевшим.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после полного затвердевания и перед началом повторной обработки полосовую заготовку пропускают через зону гомогенизации.
6. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что при последующей обработке выполняют нарезку полосовой заготовки на листы.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что после нарезки на листы их нагревают до температуры прокатки, а затем подвергают процессу прокатки.
8. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что при последующей обработке выполняют намотку полосовой заготовки в рулон.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что после размотки рулона полосовую заготовку нагревают до температуры прокатки, а затем подвергают процессу прокатки.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что перед процессом размотки рулона полосовую заготовку снова нагревают.
11. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что полосовую заготовку в потоке подвергают процессу прокатки, а затем наматывают в рулон.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что легкая конструкционная триплекс сталь имеет следующий химический состав, мас.%: >0,6 С, >18 Mn, >8 Al, <0,25 Si, остальное - железо, включая неизбежные примесные элементы стали.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что легкая конструкционная триплекс сталь опционально содержит один или несколько образующих осаждение элементов типа В, Та, Zr, Nb, V, Ti, Мо и W, в общей сложности, максимально 2 мас.%.
