Способ производства проката

 

Использование: изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству проката ответственного назначения методом термомеханической обработки. Технический результат изобретения заключается в повышении показателей низкотемпературной вязкости и хладостойкости при сохранении той же прочности металла. Сущность: способ производства проката включает выплавку стали определенного химического состава, обработку металла в ковше, разливку, аустенизацию при температуре 1150 1280°С, предварительную деформацию с суммарной степенью обжатия 40 92% и окончательную деформацию с суммарной степенью обжатия 50 70% и температурой окончания процесса прокатки 680 1050°С. Предлагаются варианты процесса термообработки и охлаждения проката. 7 з.п. ф-лы.

Способ относится к металлургии, конкретнее к производству проката ответственного назначения методом термомеханической обработки.

Известен способ производства проката из низколегированных сталей, включающий выплавку, внепечную обработку, разливку стали, прокатку, термообработку и окончательное охлаждение (Лейкин И.М, и др. М. Металлургия, 1972, с. 153, 173, 185, 237).

Известен также способ производства проката из низколегированных сталей, взятый в качестве прототипа, включающий выплавку стали, обработку металла в ковше, разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформацию в реверсивном режиме, термообработку и окончательное охлаждение проката (Гладштейн Л.И. и Литвиненко Д.А. Высокопрочная строительная сталь. М. Металлургия, 1972, с. 48-53).

Основными недостатками известных способов (аналога и прототипа) являются низкий комплекс свойств получаемого проката, а именно, недостаточный уровень низкотемпературной ударной вязкости и хладостойкости.

Технический результат изобретения заключается в повышении комплекса свойств получаемого проката, конкретнее, увеличении показателей низкотемпературной вязкости и хладостойкости при сохранении той же прочности проката.

Технический результат достигается тем, что в способе производства проката, включающем выплавку стали, обработку металла в ковше, разливку металла на заготовки, аустенизацию, предварительную и окончательную деформацию в реверсивном режиме и окончательное охлаждение проката, согласно изобретения, выплавляют сталь следующего химического состава при отношении ингредиентов, мас. Углерод 0,05-0,3 Марганец 0,3-2,0 Кремний 0,15-1,0 Титан 0,005-0,05 Хром 0,01-0,3 Азот 0,003-0,015 Медь 0,02-0,3 Никель 0,01-0,3 Алюминий 0,005-0,1 Сера 0,005-0,05 Фосфор 0,005-0,05 Железо Остальное Аустенизацию осуществляют при температуре 1150-1280^оС, предварительную деформацию проводят с суммарной степенью обжатия 40-92% и температурой окончания 900-1100^оС, а окончательную деформацию проводят с суммарной степенью обжатия 50-70 и температурой окончания 680-1050^оС, после чего производят охлаждение проката на воздухе до температуры окружающей среды.

Кроме того, сталь дополнительно содержит кальций в количестве 0,001-0,01% и/или ванадий в количестве 0,03-0,12% и/или ниобий в количестве 0,005-0,07% и/или цирконий в количестве 0,001-0,03% и/или РЗМ в количестве 0,001-0,03% Кроме того, после окончательной деформации производят охлаждение проката до температуры 350-600^оС с последующим нагревом до температуры 880-980^оС, выдержкой 0,5-3,5 мин/мм и окончательным охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

Кроме того, после охлаждения проката на воздухе до температуры окружающей среды производят нагрев до температуры 880-980^оС с выдержкой 1,5-3,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

Кроме того, после охлаждения проката на воздухе до температуры окружающей среды, производят нагрев до температуры 880-980^оС с последующей выдержкой 1,5-3,5 мин/мм и охлаждением со скоростью 10,0-60,0 град/с, а затем осуществляют повторный нагрев до температуры 500-750^оС с выдержкой 1,0-5,0 мин/мм и охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

Кроме того, после окончательной деформации производят охлаждение проката со скоростью 1,0-15,0 град/с до температуры 800-250^оС, а затем окончательное охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды.

Кроме того, после нагрева и выдержки проката производят его охлаждение со скоростью 1,0-15,0 град/с до температуры 650-150^оС.

Кроме того, после окончательной деформации производят охлаждение проката со скоростью 0,5-2,0 град/с до температуры 600-300^оС, а затем охлаждение со скоростью 0,01-0,5 град/с до температуры 200-20^оС.

Экспериментально установлено, что выбранные параметры режимов прокатки, термообработки и составов стали обеспечивают получение проката с высокой низкотемпературной вязкостью и хладостойкостью металла при сохранении высокой прочности.

Пример осуществления способа.

Выплавляют сталь в 350 т кислородном конвертере с верхним дутьем следующего химического состава, мас. Углерод 0,17 Марганец 1,6 Кремний 0,6 Титан 0,02 Хром 0,15 Азот 0,01 Медь 0,16 Никель 0,15 Алюминий 0,05 Сера 0,013 Фосфор 0,023 Железо Остальное Сталь может дополнительно содержать, мас. кальций 0,005, и/или ванадий 0,08, и/или ниобий 0,03, и/или цирконий 0,015, и/или РЗМ 0,015.

После выпуска металла из конвертора проводят внепечную обработку в ковше продувкой аргоном при температуре 1580-1600^оС в течение 10 мин. Затем подают металл в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор сечением 300х1850 мм. Линейная скорость разливки 0,8 м/мин при температуре металла в промежуточном ковше 1525-1540^оС. Разливку осуществляют через погружной разливочный стакан. Зеркало металла в кристаллизаторе защищают шлаковой смесью. Формирующийся слиток охлаждают водовоздушной смесью, режут на мерные заготовки и производят окончательное охлаждение до температуры окружающей среды. Затем заготовки подвергают аустенизации при температуре 1200^оС с продолжительностью нагрева 4 ч. После аустенизации проводят предварительную деформацию с суммарной степенью обжатия 60% за 7 проходов с температурой окончания 1000^оС. Окончательную деформацию заготовки проводят с суммарной степенью обжатия 60% и температурой окончания 800^оС. После окончания процесса деформации производят охлаждение проката на воздухе до температуры окружающей среды, т.е. до цеховой температуры.

Предлагаемый способ производства проката имеет несколько вариантов осуществления.

В а р и а н т 2. Возможно, после окончательной деформации производить охлаждение проката до температуры 500^оС с последующим нагревом до 900^оС, выдержкой 2,0 мин/мм и окончательным охлаждением на воздухе до цеховой температуры.

В а р и а н т 3. Можно также после окончательной деформации и охлаждения проката до температуры окружающей среды, а также выполнения технологии по второму варианту производить нагрев проката до температуры 900^оС выдержкой 2,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до цеховой температуры.

В а р и а н т 4. Также возможно, выполняя технологию по вариантам 1 и 2 дополнительно производить нагрев до температуры 900^оС с последующей выдержкой 2,5 мин и охлаждением со скоростью 35 град/с водой или водовоздушной смесью, а затем производить повторный нагрев до температуры 600^оС с выдержкой 3,0 мин и окончательным охлаждением на воздухе до цеховой температуры.

В а р и а н т 5. Кроме того, можно после проведения окончательной деформации производить охлаждение проката со скоростью 8 град/с до температуры 500^оС, а затем окончательное охлаждение до цеховой температуры.

В а р и а н т 6. Возможно также после выполнения операций по вариантам 1, 2 и 3 дополнительно проводить охлаждение проката со скоростью 8,0 град/с до температуры 400^оС, а затем окончательное охлаждение на воздухе до цеховой температуры.

В а р и а н т 7. Последний вариант заключается в том, что после выполнения операций по вариантам 1, 2, 3, 5 и 6 можно проводить дополнительное охлаждение проката со скоростью 1,0 град/с до температуры 450^оС, а затем последующее охлаждение со скоростью 0,2 град/с до температуры 100^оС и окончательное охлаждение проката до цеховой температуры.

Использование предлагаемого способа производства проката позволяет повысить показатель низкотемпературной вязкости КСV -20 C c 60 дж/см до 120 дж/см, а хладостойкость, т.е. Т переходная по доле вязкости состава в изломе равной 50% поднять с -10 до (-20.-60)^оС при сохранении временного сопротивления на уровне 560-620 н/мм.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА, включающий получение заготовки из стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации в реверсивном режиме с заданными степенями обжатия, охлаждение, отличающийся тем, что заготовку получают из стали следующего химического состава, мас.

Углерод 0,05 0,3 Марганец 0,3 2,0 Кремний 0,15 1,0 Титан 0,005 0,05 Хром 0,01 0,3 Азот 0,003 0,015 Медь 0,02 0,3
Никель 0,01 0,3
Алюминий 0,005 0,05
Сера 0,005 0,05
Фосфор 0,005 0,05
Железо Остальное
аустенитизацию осуществляют при 1150 1280^oС, предварительную деформацию проводят с суммарной степенью обжатия 40 92% и температурой окончания 900 1100^oС, а окончательную деформацию проводят с суммарной степенью обжатия 50 70% и температурой окончания 680 1050^oС, охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку получают из стали, дополнительно содержащей кальций 0,001 0,01% и/или цирконий 0,001 0,03% и/или РЗМ 0,001 0,03%
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение с температуры конца деформации производят до 350 600^oС и с этой температуры осуществляют нагрев до 880 980^oС, выдерживают 0,5 3,5 мин/мм и охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что после охлаждения проката на воздухе до температуры окружающей среды производят дополнительный нагрев до 880 980^oС с выдержкой 1,5 3,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до темпуратуры окружающей среды.

5. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что после охлаждения проката на воздухе до температуры окружающей среды производят дополнительный нагрев до 880 980^oС с выдержкой 1,5 3,5 мин/мм и охлаждением со скоростью 10,0 60,0^oС/с, затем осуществляют нагрев до 500 750^oС с выдержкой 1,0 5,0 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

6. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение с температуры конца деформации сначала производят до 800 250^oС со скоростью 10 - 15,0^oС/с, а затем на воздухе до температуры окружающей среды.

7. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что после нагрева и выдержки проката производят его охлаждение со скоростью 1,0 15,0^oС/с до 650 - 150^oС.

8. Способ по пп. 1 4, 6 и 7, отличающийся тем, что охлаждение с температуры конца деформации производят сначала со скоростью 0,5 - 2,0^oС/с до 600 300^oС, а затем со скоростью 0,01 0,5^oС/с до 200 20^oС.