Способ горячей прокатки полос из углеродистой стали

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к горячей прокатке полосовой рулонной стали. Использование: улучшение качества заготовки из углеродистой стали для сварных труб за счет повышения ее механических характеристик ( σ_b, δ и KCV) при горячей прокатке рулонной стали. Предлагаемый способ включает горячую деформацию металла в черновых и чистовых клетях непрерывного широкополосного стана при заданных температурах начала и конца прокатки и величинах деформации. При прокатке заготовки для сварных труб температуру конца прокатки выдерживают в диапазоне t₁- t₂, где t₁= 45,5ε⁰₁^,1+665ε⁰₂^,04 ,^oC для C_э = 0,15...0,25; ε₁,% - суммарная деформация в чистовых клетях при температурах t₃ - t₄; ε₂ - то же, при температурах ниже t₄; C_э - стандартный углеродный эквивалент стали, t₁= 182ε⁰₁^,1+450ε⁰₂^,06,^oC для C_э = 0,26 - 0,33; t₁= 100ε⁰₁^,1+550ε⁰₂^,05 , ^oC для C_э = 0,34 - 0,39, t₁= 24ε⁰₁^,1+590ε⁰₂^,07 , ^oC для C_э≥0,4, а t₂ = 0,936 t₁, ^oC для C_э <0,25, t₂ = 0,904 t_1' ^oC для C_э = 0,25 - 0,33 и t₂ = 0,888 t_1' ^oC для C_э≥0,34, температура t₃ = 1017 C_э^0,036, ^oC и t₄ = 995 C_э^0,089,^oC. 1 табл.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при горячей прокатке трубной заготовки на непрерывных широкополосных станах.

Заготовкой для производства труб большого диаметра служит горячекатаная полосовая рулонная сталь, обычно углеродистая и марганцовистая (типа 09Г2). Такая сталь прокатывается на широкополосных станах (таких, как станы 2000 и 2500 горячей прокатки АО "Магнитогорский металлургический комбинат") и технология ее прокатки заключается в горячей деформации подката в черновых и чистовых клетях стана с заданными для конкретных марок сталей обжатиями и температурами [1] Основными параметрами, характеризующими свойства трубной заготовки, являются величины ее предела прочности (σ_b), относительного удлинения (δ) и ударной вязкости (KCV) при определенной температуре.

Известен способ широкополосной горячей прокатки, при котором прокатку в чистовой группе клетей осуществляют с переменной по длине полосы температурой конца прокатки, зависящей от конкретной марки стали [2] Известен также способ горячей прокатки полос на широкополосном стане, при котором толщину промежуточного раската изменяют в соответствии с шириной полос и определяют по математической зависимости [3] Недостатками известных способов прокатки является их неприемлемость для получения высококачественной заготовки для сварных труб.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу является технология горячей прокатки полос толщиной 2 10 мм из полуспокойных и спокойных марок сталей [4] Эта технология включает горячую деформацию металла в черновых и чистовых клетях широкополосного стана при заданных температурах начала и конца прокатки и характеризуется тем, что температуру конца прокатки принимают в зависимости от толщины прокатываемого металла. Недостатком этой технологии также является ее неприемлемость для получения высококачественной трубной заготовки.

Техническая задача изобретения улучшение качества полосовой заготовки из углеродистой стали за счет повышения величины предела прочности (σ_b) относительного удлинения (δ) и ударной вязкости (KCV).

Для решения этой задачи в способе прокатки, включающем горячую деформацию металла в черновых и чистовых клетях непрерывного широкополосного стана при заданных температурах начала и конца прокатки и величинах деформации, при прокатке заготовки из углеродистых сталей для сварных труб температуру конца прокатки выдерживают в диапазоне t₁.t₂, где t₁= 45,5ε⁰₁^,1+665ε⁰₂^,04,^oC для C_э 0,15 0,25; ε₁, суммарная деформация в чистовых клетях при t₃ t₄; ε₂ то же, при температурах ниже t₄; C_э стандартный углеродный эквивалент стали, t₁= 182ε⁰₁^,1+450ε⁰₂^,06, ^oC для C_э 0,26 - 0,33; t₁= 100ε⁰₁^,1+550ε⁰₂^,05,^oC для C_э 0,34 0,39; t₁= 24ε⁰₁^,1+590ε⁰₂^,07,^oC для C_э≥0,4, а t₂ 0,936 t₁,^oC для C_э<0,25, t₂ 0,904 t₁, ^oC для C_э 0,25.0,33 и t₂= 0,888 t₁,^oC для C_э ≥ 0,34; температура t₃ 1017C_э^0,036, ^oC и t₄ 995C_э^0,089, ^oС.

Все вышеприведенные зависимости получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими. Величина углеродного эквивалента определяется по ГОСТ 19281-89: где C, Mn и т.д. массовые доли соответствующих элементов в процентах.

Сущность найденного технического решения заключается в оптимизации температур и обжатий в чистовых клетях стана и температур конца прокатки полос, что влияет на механизмы и кинетику распада аустенита, улучшая микроструктуру и основные механические показатели стали.

Предварительные исследования были проведены в лабораторных условиях. При этом фиксировались температуры и степень горячей деформации на полосовых образцах различной толщины (4 16 мм) и из различных марок стали (с различными величинами углеродного эквивалента C_э), а после остывания образцов определялись величины σ_b, δ и KCV.

Промышленные испытания осуществлялись на широкополосных станах непрерывной горячей прокатки 2000 и 2500 АО "Магнитогорский металлургический комбинат". При прокатке полосовой углеродистой стали марок ст. 3пс, 3сп, 08пс, 08сп, ст.10, ст.15 и 09Г2 толщиной 4.16 мм варьировались температуры прокатки в чистовых клетях и температуры конца прокатки, а также величины деформаций при различных температурах. После прокатки от опытных рулонных полос отбирались образцы, которые испытывались для определения величин σ_b, δ и KCV (при +20^oC, -20^oC и -40^oC). Была также проведена опытная прокатка по существующей технологии (см. выше).

Некоторые величины температур и степеней относительной деформации, полученные при анализе результатов опытной прокатки, представлены в таблице.

Примечание. Величины C_э округлены до 0,01; t до 5^oC.

Отклонение экспериментальных величин от вычисленных не превышало 10% Наилучшие результаты были получены при использовании предлагаемого способа горячей прокатки. При этом по сравнению с прокаткой по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога, величины σ_b, δ были больше на 7-10% и на 3-5% соответственно и KCV (при трех температурах испытания) на 10-14% Следует отметить, что обычно с повышением величины предела прочности величина относительного удлинения снижается (то есть ухудшается пластичность металла). Повышение механических характеристик трубной заготовки позволит продлить срок эксплуатации готовых изделий.

Таким образом опыты подтвердили приемлемость предлагаемого способа для решения поставленной задачи и его преимущества перед известной технологией.

При реализации предлагаемого способа сначала рассчитывают величину C_э для конкретной марки, предназначенной для горячей прокатки. Затем по вышеприведенным эмпирическим зависимостям находят диапазон t₃ - t₄ температур прокатки в чистовых клетях стана и диапазон t₁ - t₂ температур конца прокатки.

Пример. Сталь 3сп толщиной 16 мм с содержанием элементов, C 0,19; Mn 0,52; Si 0,20; Cr 0,15; Ni 0,25; Cu 0,28; P 0,04. Величина углеродного эквивалента C_э=0,19+0,52/6+0,20/24+0,15/5+0,25/40+0,28/13+0+0,04/2=0,36. Суммарные деформации ε₁45% и ε₂50% Диапазон температур прокатки в чистовых клетях t₃=1017 C_э^0,0361017·0,36^0,036=980^oC; t₄=995 C_э^0,089=995·0,36^0,089=910^oC
Диапазон температур конца горячей прокатки

t₂=0,888 t₁=0,888·820=720^oC.

Формула изобретения

Способ горячей прокатки полос из углеродистой стали, включающий горячую деформацию металла в черновых и чистовых клетях непрерывного широкополосного стана при заданных величинах деформации и температурах начала и конца прокатки, отличающийся тем, что при прокатке заготовки для сварных труб температуру конца прокатки выдерживают в диапазоне t₁ t₂, где суммарная деформация в чистовых клетях при температурах t₃ t₄, ε₂ - то же, при температурах ниже t₄, С_э стандартный углеродный эквивалент стали, t₁= 182ε⁰₁^,1+ 450ε⁰₂^,06_,°C_, для C_э 0,26 0,33, t₁= 100ε⁰₁^,1+ 550ε⁰₂^,05 ,°C, для C_э 0,34 0,39, t₁= 24ε⁰₁^,1+ 590ε⁰₂^,07,°C, для C_э ≥ 0,4, а t₂ 0,936 t₁, ^oС, для С_э < 0,25, t₂ 0,904 t₁, ^oС, для С_э 0,25 0,33 и t₂ 0,888 t₁, ^oС, для С ≥ 0,34, температура t₃ = 1017C⁰_э^,036,^oC, и t₄= 995C⁰_э^,089,^oC.о

РИСУНКИ

Рисунок 1