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 2613262:

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

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к низколегированным сталям повышенной теплоустойчивости, применяемым при производстве котлов и сосудов, работающих под высоким давлением, в том числе для производства изделий объектов атомной энергетики. Для обеспечения высокого уровня теплоустойчивости и ударной вязкости способ включает нагрев слябов в диапазоне температур 1230-1250°С, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированными температурами начала и конца прокатки, при этом черновую прокатку завершают при температуре не более 1000°С, чистовую прокатку начинают в диапазоне температур 960-1000°С и заканчивают в диапазоне температур 820-880°С. Чистовую прокатку ведут за 7-9 проходов. Сляб получают из стали, содержащей, мас. %: С=0,22-0,26, Si=0,30-0,40; Mn=0,75-1,10, Al=0,01-0,035, Nb=0,03-0,05, Cr не более 0,3, Ni не более 0,3, Cu не более 0,3, S не более 0,010, P не более 0,015, N не более 0,008, V не более 0,05, Ti не более 0,05, Fe - остальное. Температура конца чистовой прокатки составляет 820-850°С для листов толщиной 8-20 мм и 850-880°С для листов 20,1-50,0 мм. В горячекатаном листе обеспечивается феррито-перлитная структура с размером зерна не крупнее 9 балла. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к горячей прокатке толстолистовой стали на реверсивных станах, которая используется для изготовления котлов и сосудов, работающих под высоким давлением, в том числе для производства изделий объектов атомной энергетики.

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°С, подвергают черновой прокатке с суммарным обжатием 40-60% и чистовой прокатке с суммарным обжатием 40-60%. Чистовую прокатку начинают при температуре не выше 980°С и завершают при температуре конца прокатки ниже 870°С.

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, теплоустойчивость и повышает температуру вязко-хрупкого перехода и.

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 С2, C21D 8/02 В21В 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°С 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°С, при получении листа толщиной 16,1-25,0 мм температура конца прокатки равна 950°С, при получении листа толщиной 25,1-40,0 мм температура конца прокатки равна 980°С, а при получении листа толщиной более 40,0 мм температура конца прокатки равна 990°С.

Недостатком известного способа является недостаточная теплоустойчивость высокая температура вязко-хрупкого перехода.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении теплоустойчивости стали и понижении температуры вязко-хрупкого перехода (критической температуры хрупкости).

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе производства горячекатаного листа из низколегированной стали, включающем получение сляба, нагрев, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, согласно изобретению сляб получают из стали, имеющей следующий химический состав, мас. %: углерод 0,22-0,26; кремний 0,30-0,40; марганец 0,75-1,10; алюминий 0,01-0,035; ниобий 0,03-0,05; хром не более 0,3; никель не более 0,3; медь не более 0,3; сера не более 0,010; фосфор не более 0,015; азот не более 0,008, ванадий не более 0,05, титан не более 0,05; Fe - остальное, при этом нагрев под прокатку осуществляют до температуры 1230-1250°С, черновую прокатку заканчивают при температуре не более 1000°С, чистовую прокатку ведут за 7-9 проходов и завершают в диапазоне температур 820-880°С, обеспечивая в горячекатаном листе феррито-перлитную структуру с размером зерна не крупнее 9 балла.

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 обработки.

Углерод упрочняет сталь. При содержании углерода менее 0,22% не достигается требуемая прочность стали, а при его содержании более 0,26% ухудшается ударная вязкость стали.

Кремний раскисляет сталь, повышает ее прочностные характеристики. При концентрации кремния менее 0,30% прочность стали ниже допустимой, а при концентрации более 0,40% увеличивается ее хрупкость.

Марганец раскисляет и упрочняет сталь, связывает серу. При содержании марганца менее 0,75% прочность стали недостаточна. Содержание свыше 1,10% приводит к перерасходу легирующих материалов, что увеличивает себестоимость стали.

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

Сера является вредной примесью, снижающей пластические и вязкостные свойства. При концентрации серы не более 0,010% 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.

Ниобий повышает прочность и ударную вязкость стали, измельчая зерно микроструктуры. При содержании ниобия менее 0,03% прочность и ударная вязкость стали ниже требуемого уровня, а увеличение содержания ниобия более 0,05% нецелесообразно, т.к. не ведет к дальнейшему улучшению свойств, а лишь увеличивает расход легирующих материалов.

Фосфор в количестве не более 0,015% целиком растворяется в α-железе, что ведет к упрочнению металлической матрицы. Однако увеличение содержания фосфора более 0,015% вызывает охрупчивание стали и снижение работы удара при отрицательных температурах.

Азот является нитридообразующим элементом, упрочняющим сталь. Однако повышение концентрации азота сверх 0,008% приводит к снижению вязкостных свойств при отрицательных температурах.

Титан и ванадий ограничены верхним значением 0,05% для исключения вредного воздействия излишнего упрочнения из-за выделения нитридов, карбидов и карбонитридов этих элементов.

Экспериментально установлено, что при температуре нагрева ниже 1230°С сляб в методической печи недостаточно прогревается, что приводит к повышенной неоднородности конечной микроструктуры и, как следствие, к неравномерности механических свойств в листе. Также при недостаточном прогреве сляба при последующей его прокатке могут возникать трещины и рванины на листах. Нагрев сляба до температур, превышающих 1250°С, приводит к получению более крупного аустенитного зерна, которое наследуется конечной структурой проката, что в свою очередь приводит к неудовлетворительной прочности и теплоустойчивости.

При температуре конца черновой прокатки, превышающей 1000°С, в металле происходит рост аустенитного зерна перед чистовой прокаткой, который в дальнейшем наследуется, что не способствует получению структуры готового проката, гарантирующей весь комплекс свойств. Рост аустенитного зерна объясняется собирательной и динамической рекристаллизацией.

При температуре начала чистовой прокатки ниже 1000°С в стали предложенного состава формируется мелкозернистая микроструктура. Это повышает прочностные характеристики проката и снижает пластичность.

Чистовую прокатку ведут за 7-9 проходов. При таком количестве проходов обжатия при прокатке распределяются равномерно между проходами, что способствует получению равномерной микроструктуры по сечению проката и, следовательно, свойств в готовых листах. При увеличении количества проходов более 9 структура недостаточно прорабатывается, что негативно сказывается на механических свойствах проката. Уменьшение количества проходов менее 7 приводит к росту нагрузок на прокатный стан, что вызывает повышенный расход энергии и повышает риск возникновения аварийной ситуации.

При температуре конца чистовой прокатки выше 880°С 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 820°С ухудшает пластические свойства листов и увеличивает нагрузки на оборудование при прокатке.

Обеспечение в горячекатаном прокате феррито-перлитной структуры с размером зерна не крупнее 9 балла позволяет получать свойства листового проката без применения термообработки с отдельного нагрева.

Пример реализации

Сталь выплавляли в электродуговой печи, разливали в слябы. Слябы нагревали до температуры 1230-1250°С и прокатывали на толстолистовом стане 2800 в листы до конечной толщины (8-50,0 мм) при температуре конца черновой прокатки 950-1000°С. Температура конца чистовой прокатки 820-880°С. Причем чистовую прокатку ведут за 7-9. После окончания процесса деформации осуществляли окончательное охлаждение листового проката до температуры окружающей среды.

Из табл. 1-3 следует, что предложенный способ (варианты 2-3) имеет более высокие прочностные характеристики при повышенных температурах и ударную вязкость при температуре KCV +20°С, а также минимальную критическую температуру хрупкости. Кроме того, сталь характеризуется высоким уровнем пластических свойств.

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

1. Способ производства горячекатаного листа из низколегированной стали, включающий получение сляба, нагрев, последующую многопроходную реверсивную черновую и чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки горячекатаного листа, отличающийся тем, что сляб получают из стали, имеющей следующий химический состав, мас. %:

Углерод 0,22-0,26
Кремний 0,30-0,40
Марганец 0,75-1,10
Алюминий 0,01-0,35
Хром не более 0,3
Никель не более 0,3
Медь не более 0,3
Ниобий 0,03-0,05
Сера не более 0,010
Фосфор не более 0,015
Азот не более 0,008
Титан не более 0,05
Ванадий не более 0,05
Железо и неизбежные примеси остальное

при этом нагрев под прокатку осуществляют до температуры 1230-1250°С, черновую прокатку заканчивают при температуре не более 1000°С, чистовую прокатку ведут за 7-9 проходов и завершают в диапазоне температур 820-880°С с получением горячекатаного листа с феррито-перлитной структурой с размером зерна не крупнее 9 балла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для листа толщиной 8,0-20,0 мм температура конца чистовой прокатки составляет 820-850°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для листа толщиной 20,1-50,0 мм температура конца чистовой прокатки составляет 850-880°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению аустенитной нержавеющей нанодвойникованной TWIP стали. Выплавляют аустенитную нержавеющую сталь, содержащую, мас.%: не более чем 0,018 C, 0,25-0,75 Si, 1,5-2 Mn, 17,80-19,60 Cr, 24,00-25,25 Ni, 3,75-4,85 Mo, 1,26-2,78 Cu, 0,04-0,15 N, остальное – Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционной коррозионностойкой и хладостойкой аустенитной высокопрочной стали, используемой в машиностроении, в частности, для изготовления высокопрочных конструкций, работающих в условиях пониженных климатических температур, в том числе – в морской воде в климатических условиях Арктики и Антарктики.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления крупногабаритных изделий атомного и энергетического машиностроения. Для получения проката толщиной от 80 до 150 мм с гарантией стандартных свойств после нормализации с отпуском из непрерывнолитых заготовок толщиной не менее 315 мм аустенизацию заготовок проводят при температуре 1200-1215°C, черновую прокатку начинают при температуре не ниже 950°С и осуществляют до толщины раската не менее 1,3 толщины готового листа с относительными обжатиями за проход не менее 10%, чистовую прокатку начинают при температуре на 115±25°C выше точки Ar3 и завершают на 5-15°C выше температуры начала чистовой прокатки, после чего листы подвергают замедленному охлаждению на воздухе в стопе.

Изобретение относится к высокопрочной стальной трубе с низким отношением предела текучести к пределу прочности, сваренной электрической контактной сваркой, с отношением предела текучести к пределу прочности 80% или менее и TS 655 МПа или более и способ ее изготовления.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к конструкционным горячекатаным сталям, предназначенным для изготовления высокопрочных стальных деталей сложной формы способом горячей штамповки, в том числе элементов конструкции автомобиля.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к плакирующему материалу для стального листа, используемого в морских конструкциях, устройствах опреснения морской воды.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения пластичности и прочности с обеспечением равномерного относительного удлинения и пригодности для отбортовки отверстий получают лист из двухфазной стали, содержащей, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитной нержавеющей стали. Сталь содержит, мас.%: от 16,00 до 30,00 хрома, от 8,00 до 27,00 никеля, не более 7,00 молибдена, от 0,40 до 0,70 азота, от 1,0 до 4,00 марганца, менее 0,10 углерода, не более 1,0 ниобия, не более 0,070 кислорода, не более 2,00 кремния, железо и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству толстолистового проката из высокопрочной низколегированной стали, предназначенного для кранового производства и легкой транспортной техники.

Изобретение относится к сварке, а именно к составу сварочной проволоки для сварки разнородных сталей, эксплуатируемых при повышенных температурах и знакопеременных нагрузках, в том числе в агрессивных средах, в частности в условиях эксплуатации оборудования атомного и энергетического машиностроения.
Изобретение относится к области машиностроения. Для повышения прочности и коррозионной стойкости способ изготовления конструктивного элемента из стали, поддающейся преобразованию при горячем формовании, включает нагрев вырезанной из стального листового проката пластины до температуры аустенитизации, формование с обеспечением после формования по меньшей мере частично мартенситной структуры, при этом осуществляют ускоренное охлаждение листа или пластины после нагрева до температуры аустенитизации с получением кондиционированной пластины с по меньшей мере частично мартенситной структурой, затем проводят повторный нагрев до температуры ниже Ас1-температуры преобразования и формование при этой температуре.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стального листа толщиной 15-40 мм с пределом текучести свыше 480 МПа, а также к производству электросварных прямошовных труб большого диаметра, изготовленных из этих листов и предназначенных для транспортирования природного газа по магистральным трубопроводам высокого давления в районах повышенной подвижности грунтов, сейсмической активности и вечной мерзлоты.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к холоднокатаному и отожженному листу толщиной 0,5-2,6 мм, состоящему из стальной подложки для термической обработки и предварительного металлического покрытия, нанесенного на по меньшей мере две основные поверхности стальной подложки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению аустенитной нержавеющей нанодвойникованной TWIP стали. Выплавляют аустенитную нержавеющую сталь, содержащую, мас.%: не более чем 0,018 C, 0,25-0,75 Si, 1,5-2 Mn, 17,80-19,60 Cr, 24,00-25,25 Ni, 3,75-4,85 Mo, 1,26-2,78 Cu, 0,04-0,15 N, остальное – Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу изготовления высокопрочной конструкционной стали. Способ изготовления высокопрочной конструкционной стали включает этап изготовления сляба для изготовления стального сляба, этап (1) нагревания стального сляба до температуры в диапазоне от 950 до 1300°С, этап (2) выравнивания для выравнивания температуры стального сляба, этап горячей прокатки стального сляба, содержащий стадию (5) горячей прокатки I типа в диапазоне температур, в котором не происходит рекристаллизация, ниже температуры окончания рекристаллизации (RST), но выше температуры А3 образования феррита, и для обеспечения температуры чистовой прокатки (FRT), этап (6) закалки горячекатаной стали со скоростью охлаждения по меньшей мере 20°С/с до температуры окончания закалки (QT), причем указанная температура окончания закалки (QT) находится между температурами Ms и Mf, этап (7, 9) перераспределяющей обработки для перераспределения углерода в микроструктуре горячекатаной стали от мартенсита к аустениту, и этап (8) охлаждения горячекатаной стали до комнатной температуры посредством принудительного или естественного охлаждения.

Изобретение относится к изготовлению холоднокатаного стального листа с прочностью более 1000 МПа, распределенным удлинением более 12% и V-изгибом более 90°, состав которого включает, мас.%: 0,15≤С≤0,25, 1,8≤Mn≤3,0, 1,2≤Si≤2, 0≤A1≤0,10, 0%≤Cr≤0,50%, 0≤Cu≤1, 0≤Ni≤1, 0≤S≤0,005, 0≤P≤0,020, Nb≤0,015, Ti≤0,020, V≤0,015, Co≤1, N≤0,008, B≤0,001, причем Mn+Ni+Cu≤3, остальное - железо и неизбежные примеси, образующиеся при изготовлении.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления крупногабаритных изделий атомного и энергетического машиностроения. Для получения проката толщиной от 80 до 150 мм с гарантией стандартных свойств после нормализации с отпуском из непрерывнолитых заготовок толщиной не менее 315 мм аустенизацию заготовок проводят при температуре 1200-1215°C, черновую прокатку начинают при температуре не ниже 950°С и осуществляют до толщины раската не менее 1,3 толщины готового листа с относительными обжатиями за проход не менее 10%, чистовую прокатку начинают при температуре на 115±25°C выше точки Ar3 и завершают на 5-15°C выше температуры начала чистовой прокатки, после чего листы подвергают замедленному охлаждению на воздухе в стопе.

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к способу и устройству для предварительной обработки прокатываемого изделия. Способ предварительной обработки прокатываемого изделия из стали перед горячей прокаткой включает предварительное нагревание прокатываемого изделия в печи предварительного нагревания с помощью горелок, удаление окалины в устройстве для снятия окалины и нагревание изделия в нагревательной печи с помощью горелок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к холоднокатаному стальному листу, используемому в автомобилестроении. Лист имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С от 0,1 до 0,3, Si от 0,01 до 2,0, Mn от 1,5 до 2,5, Р от 0,001 до 0,06, S от 0,001 до 0,01, N от 0,0005 до 0,01, Al от 0,01 до 0,05, В от 0 до 0,002, Мо от 0 до 0,5, Cr от 0 до 0,5, V от 0 до 0,1, Ti от 0 до 0,1, Nb от 0 до 0,05, Ni от 0 до 1,0, Cu от 0 до 1,0, Ca от 0 до 0,005, REM от 0 до 0,005, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к высокопрочной стальной трубе с низким отношением предела текучести к пределу прочности, сваренной электрической контактной сваркой, с отношением предела текучести к пределу прочности 80% или менее и TS 655 МПа или более и способ ее изготовления.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве горячекатаного и горячекатаного травленого проката толщиной 3,0-6,0 мм, предназначенного для изготовления дисков и ободьев колес автомобилей методом холодной штамповки.
Наверх