Способ производства упрочненного проката

 

Сущность изобретения: стальную заготовку нагревают до температур аустенизации и подвергают многопроходной пластической деформации, увеличивая скорость деформации от первого прохода к последнему от 5-6 до 110-120 и сокращая продолжительность междеформационных пауз с 4-6 до 0,2-0,4 с, при температуре конца деформации Агз(10-70°С). Прокат выдерживают в течение 0,6-4,5 с и охлаждают . со скоростью 5-35°С/с до 700-400°С. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 8/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЦЦ99ИМ

®Т®И-ПИЯ

1 (21) 4867878/02 (22) 21.09.90 (46) 07,01.93.Бюл,hb 1 (71) Институт металлургии им.А,А.Байкова (72) Н.П.Лякишев, С.П.Ефименко, А.П.Башенко, А.И.Трайно, В.Я.Тишков, Ю.М.Каракин, Е.П,Сергеев, А.В.Суняев, С;И.Тишаев, и Г.В.Щербединский (56) Ефименко С.П. и Следнев В.П. Вальцовщик листопрокатных станов. M.: Металлургия, 1980, с.190-198, Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении деформационно-термически упрочненного листового проката иэ углеродистых сталей массового назначения.

Цель изобретения — повышение прочностных свойств проката.

Укаэанная цель достигается тем, что в способе производства проката из углеродистых сталей массового назначения, включающем многопроходное пластическое деформирование заготовки с регламетированными скоростями деформации и междеформационными паузами, с температурой конца деформирования Агз+(1 0-700C), а также регулируемое охлаждение от температурц конца деформирования до 400-700 C со скоростью 5-35 С/с, скорость пластической деформации увеличивают от первого цикла к последнему с 5-6 до 110-120с ", при этом продолжительность междеформационных пауз сокращают с 4-6 до 0,2-0,4 с, а перед. регулируемым охлаждением проводят вы,, Ж,, 1786133 Al (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УПРОЧНЕННОГО ПРОКАТА (57) Сущность изобретения; стальную заготовку нагревают до температур аустенизации и подвергают многопроходной пластической деформации, увеличивая скорость деформации от первого прохода к последнему от 5-6 до 110-120 с и сокращая продолжительность междеформационных пауз с 4-6 до 0,2-0,4 с, при температуре конца деформации Агз(10-70 С). Прокат выдерживают в течение 0,6-4,5 с и охлаждают со скоростью 5-35 С/с до 700-400 С. 2 табл, держку в течение 0,6-4,5 с при температуре конца деформирования, Известное и предложенное технические решения имеют следующие общие признаки. Оба они являются способами деформационно-термического производства упрочненного проката иэ углеродистых сталей массового назначения, в частности, из стали Ст3сп.

Оба включают многопроходное пластическое деформирование заготовки с регламентированными скоростями деформации и междеформационными паузами.

В обоих случаях температура конца деформирования попадает диапазон Агз+(1070) С, а после завершения деформирования осуществляют регулируемое охлаждение от температуры конца деформирования до

400-7000С со скоростью 5-350C/c, При этом хотя значение скорости охлаждения в способе-прототипе не дано, указанный параметр следует считать очевидно известным, 1786133 относительной деформации по проходам определена из конструктивных параметров клетей, в следствие чего вначале возрастает, а затем снижается, В и редложен ном способе и родолжительность пауз между циклами деформации сокращают последовательно с 4-6 до 0,2-0,4 с, тогда как в известном способе продолжительность междеформационных пауз определяется по условию постоянства секундных объемов и зависит от схемы обжатий, скорости валков, расстояния между клетками непрерывной группы, и не определяется исходя иэ условий получения в готовом прокате нужной структуры и деформационного упрочнения, Кроме того, в предложенном способе перед регулируемым охлаждением проводят выдержку в течение 0,6-4,5 с при температуре конца деформирования, тогда как известный способ является неизотермическим, т.е, с постоянным снижением температуры полосы s процессе всего многопроходного пластического деформирования.

Новые условия многопроходного деформирования согласно предложенному способу обуславливают возникновения в каждом предыдущем проходе и сохранение в течение каждой последующей междеформационной паузы до начала последующего цикла деформационного упрочнения стали, а также обуславливают заданную степень

40 т,к. в прототипе он составляет, например, 5-30 С/с.

Отличия предложенного способа состоят в следующем.

Деформирование осуществляют в ре- 5 жиме деформированного циклирования с регламентированными параметрами циклов, обеспечивающих последовательное упрочнение стали.

В известном способе осуществляют 10 многопроходное деформирование, причем скорости деформации и междефармационные паузы определены не иэ условия формирования заданноймик >оструктуры стали свойств по проходам, а из равномерности 15 загрузки клетей, условия постоянства секундных обьемов, заданной производительности (скорости прокатки) с учетом ограничений, накладываемых значениями . предельных характеристик стана, режима- 20 ми и конструкцией охлаждающих устройств прочностью валков и др.

В предложенном способе скорость пластической деформации от первого цикла к последнему с 5-6 до 110-120 с ", тогда как в 25 известном способе истинная скорость деформации не регламентирована, а величина рекристаллизации стали, формирующую мелкозернистую суб- и микроструктуру, в частности, величину зерна деформированного у аустенита, таким образом, что каждый отдельный проход в совокупности с последующей междеформационной паузой образуют деформационный цикл, а в целом многопроходное деформирование по своему накапливаемаму от цикла к циклу воздействию на структуру и свойства проката представляет собой деформационное циклирование.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Комплекс свойств горячекатаного проката из углеродистых сталей определяется характером микроструктуры и субструктуры стали, которая формируется в процессе деформирования заготовки в аустенитном состоянии и при последующем охлаждении с регулируемым y — a-превращением. Образование в структуре стали оптимального фазового свойства проката, частично сохранить упрочнение, полученное сталью в процессе циклического пластического де-формирования, и сформировать устойчивую к нагреву структуру стали, не разупрочняющуюся в околошовной зоне при сварке.

Степень коагуляции карбидов в стали, морфология ферритной фазы и размеры не полностью рекристиллиэованных зерен микроструктуры и с дефектами решеток кристаллитов обеспечивают повышение прочности при сохранении вязкопластических характеристик на уровне характеристик не- упрочненного деформационно-термическим путем горячекатаного проката.

Это позволяет применять деформационно-термически упрочненный прокат иэ углеродистых сталей вместо более дорогостоящего проката из низколегированных сталей, Экспериментально установлено, что температура конца деформирования должна находиться в пределах Агэ+(10-70 С). При более высоких температурах резко возрастает скорость рекристаллизации деформированного у аустенита, что не позволяет сохранить необходимую степень деформационного упрочнения проката, размеры и морфологию ферритных зерен и перлита.

Снижение температуры менее Агэ+10 С приводит к образованию неравномерного характера микроструктуры стали.

Хотя прочностные свойства проката возрастают, вязкость, пластичность и свариваемость ухудшается, что недопустимо.

Завершение регулируемого охлаждения при температурах выше 700 С и дальнейшее охлаждение проката с произ1786133 вольной скоростью приводит к снижению комплекса механических свойств стали, появлению нестабильности механических свойств по длине проката.

Снижение температуры окончания регламентированного охлаждения менее

400 С не приводит к улучшению комплекса свойств стали, а лишь затрудняет реализацию технологического процесса, что нецелесообразно.

В случае охлаждения со скоростью более 35яС/с происходит образование бейнита и мартенсита в поверхностных слоях проката, снижение пластичности и вязкости стали, Уменьшение скорости охлаждения менее 5 С/с не позволяет зафиксировать измельченную деформационным циклиро- ванием структуру, что ведет к снижению прочностных и вязкопластических свойств проката. . При скорости пластической деформации в первом цикле менее 5 с не улучшаются свойства стали, а лишь снижается производительность процесса. Увеличение истинной скорости деформации более 6 с ведет к росту энергосиловых параметров прокатки, не обеспечивает высоких степеней деформации, что ухудшает проработку структуры проката и производительность процесса.

Увеличение скорости пластической деформации от первого цикла к последнему позволяет за счет измельчения структурных элементов различного уровня накапливать деформационную составляющую упрочнения без снижения вязкопластических характеристик и образования анизотропии механических свойств.

При истинной скорости деформации в последнем проходе менее 110с происходит разупрочнение проката, обусловленное динамической рекристаллизацией, что недопустимо, . Увеличение скорости деформации более 120 с ведет к интенсивному разогреву деформируемого металла, его разупрочнению, а также росту энергосиловых параметров прокатки.

Сокращение продолжительности междеформационных пауз от цикл к циклу при деформационном циклировании обеспечивает последовательное измельчение зерен аустенита и подготавливает структуру к формированию оптимальногр фазового состава и морфологии, равномерной дисперсной зеренной структуры готового проката.

При начальной продолжительности пауз более 6 с процессы рекристаллиэации завершаются полностью, что исключает возможность накопления измельчения элементов структуры и деформационного упрочнения, Снижение продолжительности пауз менее 4 с ведет к снижению пластиче5 ских и вязкостных свойств стали, что недопустимо. Сокращение продолжительности . последней междеформационной паузы менее 0,2 с приводит к росту анизотропии механических свойств, ухудшению пласти10 ческих свойств стали и с последующем к разупрочнению проката в зоне сварного шва. При продолжительности этой паузы более 0,4 с прочностные свойства проката из углеродистой стали ниже, чем из низколеги15 рованной.

Иэотермическая выдержка проката после завершения циклического деформирования обеспечивает частичное снятие наклепа (разупрочнение стали), стабилиза20 цию микроструктуры. При выдержке менее

0,6 с зерен микроструктуры сохраняют вытянутую форму, пластичность и вязкость стали ухудшается, нагрев в зоне термического влияния при сварке ведет к разупроч25 нению околошовной эоны.

Выдержка более 4,5 с не исключает разупрочнения стали до уровня, не соответствующего прочности проката из низколегированных сталей.

30 Примеры реализации способа.

Заготовку из углеродистой стали массового назначения Ст3сп разогревают до

980 С и прокатывают на 3 прохода с истинной суммарной деформацией е - 1,38 до

35 конечной толщины. Скорость пластической деформации в первом цикле устанавливают в =5,5 с, после чего раскат выдерживают в

-1 течение времени 1= 5 с и задают во вторую клеть. Скорость пластической деформации

40. во втором цикле увеличивают до со = 55 с и после паузы продолжительность т - 0,3 с раскат задают в валки и подвергают третьему циклу деформации со скоростью юз = 115 с .

Одновременно с циклическим деформированием раскат охлаждают водой, поддерживая его температуру и в последнем цикле, равной 875 С, что и соответствует температуре Агз+40 C. После завершения третьего

50 цикла деформирования прокат выдерживаютпри 875 С втечение to=2,.6с и охлаждают водой со скоростью Ч=20 С/с до

To=600 Ñ. Затем охлаждение завершают с

55 произвольной скоростью до 20 С.

Прочностные свойства готового проката находятся на уровне прочностных свойств низколегированной стали 09 Г 2С при улучшении свариваемости и сохранении вязкопластических характеристик.

1786133

Ю ii Э и Ь

Параметры циклов пластического деФормирования

1 3 т., с

v, с/с

О т„„, с

Пример

Ю Ю

700

1ОО

»о

115

0,1 о,г

0,3

4,0 3

5,0

5,5

6,0

7,0

4,0

7,0

5,0

5,9

5,1

5,8

5,0

12О

13О

112

»8

1ОО

13О

0,4

0,5

0,2

0,4

О,1

0,5

О,з

0,4

° 63

750

530

3,6

550

510

520

56

1О

680

12

650

Ме регл 18,5

Не регл. 19,9

Прототип

Варианты реализации способа приведены в табл.1.

В табл.2 даны механические свойства готового проката.

Из табл.2 следует, что при реализации 5 предложенного способа (варианты 2-4) обеспечивается повышение прочностных свойств проката (варианты 2-4) обеспечива ется повышение прочностных свойств проката из углеродистых сталей массового 10 назначения до уровня прочностных свойств низколегированных сталей при улучшении свариваемости и сохранения вязкопластических характеристик. В случае запредельных значений всех (варианты 1 и 5) или 15 некоторых (варианты 6-11) из заявленных параметров имеет место ухудшение комплекса механических свойств проката, что не позволяет использовать его взамен проката из низколегированных сталей.. 20

Также более низкие прочностные свойства имеет прокат иэ углеродистой стали, полученный rio традиционной технологии в соответствии со способом-прототипом (вариант 12).. 25

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что деформирование в режиме деформационного циклирования с увеличением истинной скорости пластической деформации от 30 первого цикла к последнему с 5-6 до 110-120 с при соответствующем сокращении продолжительности междеформациойных пауз с 4-6 до 0,2-0,4 с, а также иэотермическая выдержка в течение 0,6-4,5 с при температу- 35 ре конца деформирования обеспечивает за

Режимы деформационнО»териического углеродистои стали а,, с- „с а„с <э,с счет формирования оптимальной структуры стали и частичного сохранения деформациойного упрочнения повышение прочностных свойств проката иэ углеродистых сталей до уровня прочностных свойств низколегированных сталей, улучшение свариваемости при сохранении вязкопластических характеристик. Это позволяет вместо более дорогостоящего проката из низколегированных сталей применять равнопрочный прокат из углеродистых сталей массового назначения.

За базовый обьект принят способ-прототип. Экономический эффект от внедрения предложенной технологии составит 100 тыс.руб. в год.

Формула изобретения

Способ производства упрочйенного проката, включающий многопроходную горячую пластическую деформацию заготовки с регламентированными скоростями деформации, междеформационными паузами и температурой конца прокатки и регулируемое охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности проката, скорость пластической деформации увеличивают от первого пр 7хода к последнему от

5-6 с1 до 110-120 с, сокращая при этом продолжительность междеформационных пауз с 4-6 с до 0,2-0,4 с, температуру конца деформации поддерживают в интервале

Агз + (10...70 С), после чего осуществляют изотермическую выдержку при данной температуре в течение 0,6-4,5 с, а регулируемое охлаждение ведут со скоростью 5-35 С/с до

700-400 С. таблица1 производства проката .из

0,5 835(Агэ) 36

О, 6 845 (Аг +10) 35

2 6 875 (Ага+40) 20

4,5 905 (A13+70) 5

4,6 915 (Аг +80) 4

4 6 855 (Агэ+20) 7

О, 7 905 (Ага+70) 1О

0,7 850 (Агэ+15) 34

3, 3 895 (Аг +60) 8

0,5 845 (Агэ+ЭО) 32

4,6 865 (Агэ+30) 10

Отсутств.875 (Аг +40) 17

1786133

Таблица 2

Свойства деформационно-термически упрочненного проката из стали СтЗсп

Составитель Т, Бердышевская

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н, Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 230 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5