Способ производства горячекатаного листового проката из низколегированной стали



Способ производства горячекатаного листового проката из низколегированной стали
Способ производства горячекатаного листового проката из низколегированной стали
Способ производства горячекатаного листового проката из низколегированной стали

 


Владельцы патента RU 2591922:

Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным сталям повышенной теплоустойчивости, применяемым при производстве плавниковых труб, предназначенных для паровых котлов, труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления, деталей цилиндров газовых турбин, различных деталей, работающих при температуре до +480-500°C, воротниковых фланцев, штуцеров, колец, патрубков, тройников для энергооборудования и трубопроводов тепловых электростанций. Получают сляб из стали, имеющей химический состав, в мас.%: углерод 0,15-0,22, кремний 0,15-0,50, марганец 0,60-1,00, алюминий 0,01-0,06%, хром не более 0,3, никель не более 0,3, медь не более 0,3, молибден 0,20-0,50, сера не более 0,007, фосфор не более 0,020, азот не более 0,012, железо и неизбежные примеси - остальное. Осуществляют нагрев слябов под прокатку до температуры 1200-1250°C. Выполняют многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку. Черновую прокатку завершают при температуре не более 1100°C, а чистовую прокатку ведут за 7-11 проходов и завершают в диапазоне температур от 880 до 910°C с относительным обжатием в последнем проходе от 10% до 15%. После прокатки и охлаждения листы подвергают термообработке при температуре 900-930°C с последующим охлаждением на воздухе. Обеспечивается высокий уровень теплоустойчивости и ударной вязкости. 3 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству толстолистового проката на реверсивных станах, который используется для изготовления сварных металлоконструкций, эксплуатируемых при повышенных температурах и давлении.

Известен способ производства толстолистовой конструкционной стали с однородной ферритной структурой (Патент США №4662950, МПК C21D 8/02, 1987 г.). В соответствии с этим способом отливают слябы следующего химического состава, мас. %:

Углерод - не более 0,23

Марганец - не более 1,35

Сера - не более 0,05

Фосфор - не более 0,04

Кремний - не более 0,50

Ванадий - не более 0,10

Ниобий - 0,02-0,06

Алюминий - 0,02-0,06

Хром - не более 0,70

Никель - не более 0,50

Медь - не более 0,40

Железо - остальное.

Слябы нагревают до температуры 1120-1180°C, подвергают черновой прокатке с суммарным обжатием 40-60% и чистовой прокатке с суммарным обжатием 40-60%. Чистовую прокатку начинают при температуре не выше 980°C и завершают при температуре конца прокатки ниже 870°C.

Недостаток известного способа состоит в том, что прокатанные листы, в зависимости от толщины и конкретного содержания легирующих элементов стали, приобретают различные механические свойства. Это снижает их качество, прочностные характеристики, хладостойкость и теплоустойчивость.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является взятый за прототип способ производства горячекатаного листа из низколегированной стали (Патент РФ 2341564 C2, C21D 8/02 B21B 1/26, 2008 г.), включающий получение сляба, нагрев, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, согласно изобретению чистовую прокатку начинают при температуре 970-1050°C и завершают при температуре конца прокатки от 940 до 990°C с относительным обжатием в последнем проходе от 7 до 15%, причем сляб получают из стали, содержащей следующий химический состав, мас. %.

Углерод 0,18-0,23
Кремний 0,15-0,40
Марганец 1,0-1,35
Ванадий 0,02-0,04
Алюминий 0,02-0,05
Хром не более 0,3
Никель не более 0,3
Медь не более 0,3
Сера не более 0,020
Фосфор не более 0,020
Азот не более 0,012
Железо остальное

Кроме того, при получении листа толщиной 6,0-16,0 мм температура прокатки равна 940°C, при получении листа толщиной 16,1-25,0 мм температура конца прокатки равна 950°C, при получении листа толщиной 25,1-40,0 мм температура конца прокатки равна 980°C, а при получении листа толщиной более 40,0 мм температура конца прокатки равна 990°C.

Недостатком известного способа является недостаточная теплоустойчивость и пониженная ударная вязкость при отрицательных температурах.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении теплоустойчивости стали и ударной вязкости при отрицательных температурах одновременно.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе производства горячекатаного листа из низколегированной стали, включающем получение сляба, нагрев, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку и последующую термообработку с охлаждением на воздухе с регламентированной температурой конца прокатки, согласно изобретению сляб получают из стали, имеющей следующий химический состав, мас. %: углерод - 0,15-0,22%, кремний - 0,15-0,50%, марганец - 0,60-1,00%, алюминий - 0,01-0,06%, хром - не более 0,3%, никель - не более 0,3%, медь - не более 0,3%, молибден - 0,20-0,50%, сера - не более 0,007%, фосфор - не более 0,020%, азот - не более 0,012%, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом нагрев под прокатку осуществляют до температуры 1200-1250°C, черновую прокатку заканчивают при температуре не более 1100°C, чистовую прокатку ведут за 7-11 проходов и завершают в диапазоне температур от 880 до 910°C с относительным обжатием в последнем проходе от 10% до 15%, после прокатки и охлаждения листы подвергают термообработке при температуре 900-930°C с последующим охлаждением на воздухе.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Обеспечение заданных механических свойств горячекатаных толстых листов достигается одновременно как оптимизацией химического состава стали, так и режимов их последующей деформационно-температурной и термической обработки. После прокатки в стали предложенного состава формируется феррито-перлитная микроструктура, а последующая термическая обработка позволяет получить заданные и равномерные свойства в диапазоне толщин 8,0-50,0 мм.

Углерод упрочняет сталь. При содержании углерода менее 0,15% не достигается требуемая прочность стали, а при его содержании более 0,22% ухудшается ударная вязкость стали.

Кремний раскисляет сталь, повышает ее прочностные характеристики. При концентрации кремния менее 0,15% прочность стали ниже допустимой, а при концентрации более 0,50% снижается пластичность.

Марганец раскисляет и упрочняет сталь, связывает серу. При содержании марганца менее 0,60% прочность стали недостаточна. Содержание свыше 1,00% приводит к перерасходу легирующих.

Хром, никель, медь обеспечивают увеличение прочности при повышенных температурах без потери пластичности. Увеличение содержания данных свыше 0,3% приводит к перерасходу легирующих и, как следствие, увеличению себестоимости стали.

Молибден повышает прочность при повышенных температурах и вязкость стали, измельчая зерно микроструктуры. При содержании молибдена менее 0,20% прочность стали при повышенных температурах ниже требуемого уровня, а увеличение его содержания более 0,50% ухудшает пластичность и приводит к перерасходу легирующих элементов.

Сера является вредной примесью, снижающей пластические и вязкостные свойства. При концентрации серы не более 0,007% ее вредное действие проявляется слабо и не приводит к заметному снижению механических свойств стали данного состава. В тоже время более глубокая десульфурация удорожает сталь, делает ее производство нерентабельным.

Фосфор в количестве не более 0,020% целиком растворяется в α-железе, что ведет к упрочнению металлической матрицы. Однако увеличение содержания фосфора более 0,020% вызывает охрупчивание стали и снижение работы удара при отрицательных температурах.

Азот является нитридообразующим элементом, упрочняющим сталь. Однако повышение концентрации азота сверх 0,012% приводит к снижению вязкостных свойств при отрицательных температурах.

Экспериментально установлено, что при температуре нагрева ниже 1200°C сляб в методической печи недостаточно прогревается, что приводит к повышенной неоднородности конечной микроструктуры и, как следствие, к неравномерности механических свойств в листе. Нагрев сляба до температур превышающих 1250°C приводит получению более крупного аустенитного зерна, которое наследуется конечной структурой проката, что в свою очередь приводит к неудовлетворительным значениям временного сопротивления и ударной вязкости.

При температуре конца черновой прокатки превышающей 1100°C в металле успевают пройти все процессы рекристаллизации, что приводит к росту аустенитного зерна перед чистовой прокаткой, которая не способствует получению структуры готового проката, гарантирующей весь комплекс свойств, включая теплоустойчивость и хладостойкость.

Чистовую прокатку ведут за 7-11 проходов, при таком количестве проходов обжатия при прокатке распределяются равномерно между проходами, что способствует получению равномерной микроструктуры и свойств в готовых листах. Увеличение количества проходов более 11 негативно сказывается на механических свойствах, за счет недостаточной проработки структуры. Уменьшение - менее 7 проходов приводит к росту прочности и снижению пластических характеристик.

При температуре конца прокатки выше 910°C в стали предложенного состава в процессе охлаждения наблюдается неравномерный рост аустенитных зерен, что приводит к неравномерности микроструктуры в готовых листах, снижению прочности и стабильности механических свойств. Снижение температуры конца прокатки менее 880°C ухудшает пластические и вязкостные свойства листов и увеличивает нагрузки на оборудование при прокатке.

При относительном обжатии от 10 до 15% в последнем проходе имеет место механическая проработка валками только поверхностных слоев толстых листов. Так как поверхность листов после прокатки охлаждается наиболее интенсивно, то результатом механической проработки поверхности является выравнивание механических свойств листов различной толщины и различного химического состава стали в заявленных пределах. Увеличение относительного обжатия более 15% приводит к росту прочности и неравномерности механических свойств листов толщиной 8,0-50,0 мм. Снижение обжатия в последнем проходе менее 10% не обеспечивает выравнивания механических свойств листов в диапазонах толщин 8,0-50,0 мм, что снижает качество листов и выход годного.

При температуре последующей термической обработки свыше 930°C образуется крупнозернистая аустенитная структура, что в свою очередь негативно влияет на ударную вязкость в готовом прокате. Уменьшение температуры нагрева под термическую обработку ниже 900°C не позволяет получить равномерный комплекс всех механических свойств в связи с неравномерностью прогрева листов по толщине.

Пример реализации

Сталь выплавляли в электродуговой печи, разливали в слябы. Слябы нагревали до температуры 1200-1250°C и прокатывали на толстолистовом реверсивном стане 2800 в листы до конечной толщины (8,0-50,0 мм) при температуре конца черновой прокатки не более 1100°C, температуре конца чистовой прокатки 880-910°C. Причем чистовую прокатку осуществляли за 7-11 проходов с относительным обжатием в последнем проходе 10-15%. После окончания процесса деформации листы охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды. Затем листы подвергали нормализации с отдельного нагрева с последующим охлаждением на воздухе.

Из таблиц 1-3 следует, что предложенный способ (составы 2-3; варианты 2-4) имеет более высокие прочностные характеристики при повышенных температурах и ударную вязкость при температуре KCV -30°C. Кроме того, сталь характеризуется высоким уровнем пластических свойств.

При запредельных концентрациях элементов и превышении заявленных технологических параметров горячей прокатки (составы 1, 6-7; варианты 1, 7-8) прочностные характеристики при повышенных температурах и ударная вязкость стали ухудшаются. Также более низкие свойства по прочности и ударной вязкости имеет сталь по прототипу (составы 4, 5; варианты 5, 6).

Способ производства горячекатаного листового проката из низколегированной стали, включающий получение сляба, нагрев, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, отличающийся тем, что сляб получают из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: углерод 0,15-0,22, кремний 0,15-0,50, марганец 0,60-1,00, алюминий 0,01-0,06, хром не более 0,3, никель не более 0,3, медь не более 0,3, молибден 0,20-0,50, сера не более 0,007, фосфор не более 0,020, азот не более 0,012, железо и неизбежные примеси остальное, нагрев под прокатку осуществляют до температуры 1200-1250°С, черновую прокатку заканчивают при температуре не более 1100°С, чистовую прокатку ведут за 7-11 проходов и завершают в диапазоне температур от 880 до 910°С с относительным обжатием в последнем проходе от 10% до 15%, а после прокатки и охлаждения листы подвергают термообработке при температуре 900-930°С с последующим охлаждением на воздухе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию высокопрочной коррозионно-стойкой стали, используемой для изготовления изделий, работающих при высоких растягивающих и изгибающих нагрузках, преимущественно проволоки малого диаметра, используемой в авиационной промышленности и машиностроении.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к низколегированным сталям повышенной жаропрочности и хладостойкости, применяемым при производстве корпусов и внутренних элементов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов и крекинговых труб, задвижек, деталей насосов, спецкрепежа труб, трубопроводной арматуры, деталей трубопроводов, коммуникационных и печных труб, используемых в тепловых сетях и энергомашиностроении.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам коррозионно-стойких немагнитных (аустенитных) сталей повышенной прочности и к изделиям, выполненным из нее, для работы в окислительных и восстановительных средах средней и высокой агрессивности.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению сталей, применяемых в серийном и массовом производстве ответственных деталей машин. Сталь имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 0,37-0,43, кремний 0,17-0,37, марганец 0,50-0,80, хром 0,60-0,90, никель 0,70-1,10, молибден 0,15-0,25, висмут 0,08-0,13, кальций 0,002-0,003, алюминий 0,005-0,015, железо - основа.

Изобретение относится к высокопрочной высокопластичной легированной стали и изделиям, изготавливаемым из нее. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 0,30-0,47, Mn 0,8-1,3, Si 1,5-2,5, Cr 1,5-2,5, Ni 3,0-5,0, Mo+½W 0,7-0,9, Cu 0,70-0,90, Со до 0,01, V+(5/9)×Nb 0,10-0,25, Ti до 0,005, Al до 0,015, Fe и примеси остальное.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению сталей, применяемых в серийном и массовом производстве ответственных деталей машин. Сталь имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 0,18-0,23, кремний 0,17-0,37, марганец 0,70-1,10, хром 0,40-0,70, никель 0,40-0,70, молибден 0,15-0,25, висмут 0,08-0,13, кальций 0,002-0,003, алюминий 0,005-0,015, железо - основа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к двухслойному листовому прокату толщиной 10-50 мм, состоящему из слоя износостойкой стали и слоя свариваемой стали, для изготовления сварных конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре до -40°C.
Сталь // 2532661
Изобретение относится к металлургии, а именно к высококачественным легированным конструкционным сталям для изготовления силовых деталей, шестерен и валов, поверхности которых упрочняют цементацией или нитроцементацией.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким сталям для высоконагруженных деталей, используемых в машиностроении, приборостроении.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной броневой листовой стали. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,28-0,40, кремний 0,80-1,40, марганец 0,50-0,80, хром 0,10-0,70, никель 1,50-2,20, молибден 0,30-0,80, алюминий 0,005-0,05, медь не более 0,30, сера не более 0,012, фосфор не более 0,015, железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения возникновения дефектов кромки при производстве горячекатаной кремнистой стали и получения горячекатаной кремнистой стали с поверхностью хорошего качества способ изготовления горячекатаной кремнистой стали включает нагрев, черновую прокатку и чистовую прокатку плоской заготовки из кремнистой стали.

Изобретение относится к горячекатаной стальной полосе с высокой ударной вязкостью и способу ее производства. Стальная полоса для производства транспортных трубопроводов с низким отношением предела текучести к пределу прочности и высокой ударной вязкостью имеет следующий химический состав, вес.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения хорошей устойчивости к водородному охрупчиванию в случае, когда стальной лист после горячей штамповки подвергается обработке, приводящей к остаточным напряжениям, такой как перфорация производят лист из стали, содержащей, в мас.%: C от 0,18 до 0,26, Si больше чем 0,02 и не больше чем 0,05, Mn от 1,0 до 1,5, P 0,03 или меньше, S 0,02 или меньше, Al от 0,001 до 0,5, N 0,1 или меньше, O от 0,001 до 0,02, Cr от 0 до 2,0, Mo от 0 до 1,0, V: от 0 до 0,5, W от 0 до 0,5, Ni от 0 до 5,0, B от 0 до 0,01, Ti от 0 до 0,5, Nb от 0 до 0,5, Cu от 0 до 1,0, железа и примеси - остальное, причем концентрация содержащих марганец включений составляет не менее 0,010 мас.% и менее 0,25 мас.%, а численное отношение оксида марганца к включениям, имеющим максимальную длину от 1,0 мкм до 4,0 мкм, составляет 10,0% или более.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является создание высокопрочного стального листа, имеющего относительно небольшую плоскостную анизотропию пластичности и обладающего трещиностойкостью при штамповке.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения низкотемпературной ударной вязкости и повышенной способности к отбортовке посредством регулирования структурной доли и разницы в твердости между структурами высокопрочный горячекатаный лист содержит, мас.%: C от 0,01 до 0,2; Si от 0,001 до 2,5 или менее, Mn от 0,10 до 4,0 или менее, P: 0,10% или менее, S менее 0,03, Al от 0,001 до 2,0, N менее 0,01, Ti от (0,005+48/14[N]+48/32[S]) или более до 0,3 или менее, Nb от 0 до 0,06, Cu: от 0 до 1,2, Ni от 0 до 0,6, Mo от 0 до 1, V от 0 до 0,2, Cr от 0 до 2, Mg от 0 до 0,01, Ca от 0 до 0,01, РЗМ от 0 до 0,1, и B: от 0 до 0,002, и имеет текстуру в центральной по толщине части листа, расположенной от поверхности на расстоянии от 5/8 до 3/8 толщины листа, в которой средняя величина отношений статистической интенсивности рентгеновского излучения групп ориентаций {100}<011> до {223}<110> плоскости листа составляет 6,5 или менее, а отношение статистической интенсивности рентгеновского излучения ориентации кристаллов {332}<113> составляет 5,0 или менее и микроструктуру, в которой доля общей площади поверхности отпущенного мартенсита, мартенсита и нижнего бейнита составляет более чем 85%, и средний диаметр кристаллических зерен составляет 12,0 мкм или менее.

Изобретение относится к производству толстых листов из кремнемарганцовистой стали на реверсивных станах. Для обеспечения относительного сужения при испытании на растяжение в направлении толщины не менее 35% для изготовления сварных металлоконструкций используют непрерывнолитую заготовку толщиной не менее 250 мм из стали, содержащей, мас.%: 0,09-0,12 C, 0,50-0,65 Si, 1,30-1,70 Mn, Cr≤0,10, Ni≤0,30, Cu≤0,10, Ti≤0,03, N≤0,008, Al≤0,05, S≤0,010, P≤0,018, Fe - остальное, при этом аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до температуры 1190-1210°C, чистовую прокатку ведут с суммарным обжатием не менее 30% и единичными обжатиями не менее 7%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно получению горячекатаной конструкционной стали в виде листа толщиной 2-12 мм, Сталь имеет состав, в мас.%: С: 0,07-0,12, Si: 0,1-0,7, Mn: 0,5-2,0, Ni: 1,5-4,5, Cu: 0,25-3,0, Cr: 0,5-1,6, Mo:0,1-0,8, Ti: 0,005-0,04, V: менее 0,1, при необходимости, один или более компонентов из: В: менее 0,0003 или 0,0005-0,003 при условии, что содержание титана составляет 0,02-0,04 или удовлетворяет условию 3*N(%)<Ti≤0,04%, Nb: 0,008-0,08 или менее 0,008, Са: 0,0005-0,005, Al: 0,01-0,15, остальное - железо (Fe) и неизбежные примеси, в частности N: ≤0,01, Р: <0,02, S<0,04.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к холоднокатаному стальному листу для горячей штамповки, используемому в автомобилестроении. Лист содержит, мас.%: C от 0,030 до 0,150, Si от 0,010 до 1,000, Mn от 1,50 до 2,70, P от 0,001 до 0,060, S от 0,001 до 0,010, N от 0,0005 до 0,0100, Al от 0,010 до 0,050 и необязательно один или несколько из следующих элементов: B от 0,0005 до 0,0020, Mo от 0,01 до 0,50, Cr от 0,01 до 0,50, V от 0,001 до 0,100, Ti от 0,001 до 0,100, Nb от 0,001 до 0,050, Ni от 0,01 до 1,00, Cu от 0,01 до 1,00, Ca от 0,0005 до 0,0050 и РЗМ: от 0,0005 до 0,0050, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к оцинкованным стальным листам. Высокопрочный гальванизированный погружением стальной лист включает слой гальванического покрытия, сформированный на поверхности основного стального листа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листовой стали нелегированной или низколегированной и холоднокатаной стали, используемой в качестве упаковочной стали.

Изобретение относится к высокопрочной стальной полосе, в частности к высокопрочной износостойкой стальной полосе с твердостью по Бринеллю ≥НВ 420, и к способу ее производства. Полоса имеет следующий химический состав, вес.%: С 0,205-0,25, Si 0,20-1,00, Mn 1,0-1,5, Al 0,02-0,04, Ti 0,01-0,03, N≤0,006, Са≤0,005, более одного элемента из следующих: Cr≤0,70, Ni≤0,50, Мо≤0,30, неустранимые включения Р≤0,015, S≤0,010, остальное - Fe. Способ производства полосы включает вакуумную дегазацию стали, непрерывное литье или литье под давлением расплавленной стали. При этом при непрерывном литье получают сляб, а при литье под давлением получают пруток. Нагрев сляба или прутка осуществляют при 1150-1250°C, однопроходную или многопроходную прокатку в более чем три прохода ведут в зоне рекристаллизации аустенита, при этом суммарный коэффициент обжатия ≥70%, а температура конца прокатки ≥860°C. Водное охлаждение прокатной стальной полосы осуществляют с минимальной скоростью для получения мартенсита Vмин около 50°C/с до температуры мартенсита Ms в диапазоне 145-185°C, последующее охлаждение полосы воздухом до комнатной температуры, при этом коэффициент закалки P =2,7C+0,4Si+Mn+0,45Ni+0,8Cr+0,45Cu+2Mo, минимальная скорость охлаждения для получения мартенсита Vмин равна lgVмин=2,94-0,75P, а начальная температура образования мартенсита Ms=561-474C-33Mn-17Cr-17Ni-21Mo. Технический результат заключается в получении полосы повышенной износостойкости толщиной 6-25 мм, имеющей структуру мартенсита и остаточного аустенита (5-10%), твердость ≥НВ 420, предел текучести ≥1000 МПа, удлинение ≥18%, Akv≥27 Дж при -40°C, улучшенный изгиб в охлажденном состоянии и эффект самозакаливания при ее эксплуатации. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 табл., 3 ил.
Наверх