Способ производства сортового проката из непрерывнолитой заготовки

 

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано при производстве проката из непрерывнолитой заготовки. Задача изобретения - повышение качества проката и сокращение затрат на его производство. Прокатку непрерывнолитой заготовки в одном из проходов осуществляют с регламентированными коэффициентами обжатия по ширине поперечного сечения, в котором коэффициент обжатия осевой зоны раската превышает коэффициент краевой зоны по заданному соотношению, а в последующих проходах, включая предчистовой и чистовой проходы, прокатку осуществляют с постоянным коэффициентом обжатия по ширине поперечного сечения в направлении прокатки. При таком режиме прокатки уменьшается центральная пористость, снижается развитие поверхностных дефектов, повышается выход годного. 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано при производстве сортового проката, трубной и передельной заготовки конструкционных углеродистых и легированных, подшипниковых и инструментальных марок стали из непрерывнолитой заготовки.

Цель изобретения - повышение однородности макроструктуры, улучшение качества поверхности, снижение расхода металла, сокращение затрат на производство.

Механизм кристаллизации непрерывнолитых слитков в настоящее время считается хорошо исследованным.

Согласно исследованиям затвердеванием по оси заготовок управляет процесс периодического образования пустот, рыхлости и перемычек (мостов) по принципу "мини-слиток".

Отклонения от стационарности процесса непрерывной разливки (даже небольшие) оказывают решающее влияние на образование усадочной раковины. Любое изменение может вызвать макроскопическое опережение или отставание фронта кристаллизации, а удельный объем раковины, измеряемый в см³/м по длине заготовки имеет большие статистические колебания. Средние значения этого показателя зависят от марки стали и изменяются в пределах от 3,5 см³/м у нелегированных марок стали до 24,1 см³/м у подшипниковых марок стали, а при отклонениях от стационарных условий разливки в непрерывнолитом слитке могут образовываться единичные полости объемом до 45 см³/м длины.

["Влияние структуры кристаллизации и скорости литья в осевую пористость непрерывных литых заготовок из различных сталей" Г.А.Вимер и др. "Черные металлы", февраль 1996 г., стр. 55 - 56].

Для улучшения осевой зоны непрерывнолитого слитка используется широко известный способ электромагнитного перемешивания. Эффективность использования этого метода снижается при разливке сталей с высоким содержанием углерода и не всегда обеспечивает уменьшение дефектов осевой зоны.

Образование осевых дефектов и микроликвация могут быть уменьшены, если сокращение объема, вызванное различием в плотности жидкой и твердой фаз, будет компенсировано обжатием непрерывнолитого слитка при окончательном затвердевании в процессе разливки с установкой за тянущими клетями мягкого обжатия.

["Модернизация установки непрерывного литья блюмов на заводе фирмы Тиссен Шталь в Дуйсбурге". Э. Зовка и др. "Черные металлы", октябрь 1995 г., стр. 34 - 35].

Существует также способ уменьшения осевых дефектов методом поперечно-винтовой прокатки (радиально-сдвиговой) с последующей продольной прокаткой.

В процессе затвердевания непрерывнолитой заготовки кроме внутренних дефектов на ее поверхности формируются продольные, сетчатые и поперечные трещины. Причины и механизм образования указанных дефектов свидетельствуют о прямой связи со стабильностью технологического процесса разливки и при последующей прокатке определяют качество поверхности проката.

В большинстве исследований, направленных на повышение качества проката из непрерывнолитой заготовки, основное внимание уделено более полному учету граничных условий возможных технологических вариантов разливки при отвлечении от изменяющихся в процессе последующей деформации свойств металла.

Горячее деформирование металлов сопровождается одновременно протекающими процессами упрочнения и разупрочнения, их соотношение в каждый момент времени придает реаномный характер связи между напряжениями и деформациями, а полнота развития этих процессов на завершающих этапах прокатки часто определяет качество готового проката.

Используемые на сортовых заготовочных станах схемы прокатки и системы калибров учитывают только оптимальные варианты формоизменения, способствующие получению требуемого поперечного сечения готового проката, и, как правило, разработаны для получения проката из предварительной обжатой заготовки и осуществляются в два передела: слиток - обжимной стан - заготовочный или сортировочный стан.

Производство проката из непрерывнолитой заготовки осуществляется, как правило, в один передел и по этой причине выбор условий прокатки приобретает решающее значение в обеспечении качества готового проката.

Целью изобретения является выбор условий деформации при горячей прокатке, способствующих повышению однородности макроструктуры проката и исключение условий развития внутренних и поверхностных дефектов, сформировавшихся в процессе разливки и охлаждения непрерывнолитых заготовок.

Поставленная цель достигается разработкой систем и конфигураций калибров, обеспечивающих регламентированное распределение коэффициентов обжатия 1/η по ширине поперечного сечения прокатываемой полосы в направлении прокатки, где в n-i проходе коэффициент обжатия в осевой зоне превышает коэффициент обжатия в краевой зоне 1/η₀ в 1,2...1,12 раза, а в последующих проходах, включая n-1 и n-проходы, распределение коэффициента обжатия 1/η₀ по ширине поперечного сечения остается постоянным, т.е. 1/η = const и 1/η₀= 1/η_к= const, где: 1/η₀ - коэффициент обжатия осевой зоны; 1/η_к - коэффициент обжатия краевой зоны.

Увеличение коэффициента обжатия 1/η в n-i проходе способствует уплотнению осевой зоны поперечного сечения раската, снижающего структурную неоднородность при горячей прокатке, а уменьшение коэффициента обжатия 1/η в краевой зоне исключает условия развития поверхностных дефектов, сформировавшихся в процессе разливки и охлаждения. Последующая прокатка, включая n-1 и n-проходы с постоянным коэффициентом обжатия по ширине раската в направлении прокатки способствует упорядочению процесса разупрочнения, сопровождающегося развитием и прохождением статической и динамической рекристаллизации по всему поперечному сечению без наложения их друг на друга во времени, исключая при этом условия для образования внутренних и поверхностных дефектов, связанных с исключением одновременного совмещения процессов статической и динамической рекристаллизации.

На фиг. 1 изображены совмещенные по осям координат контуры раскатов четырех проходов в первой непрерывной группе стана, на фиг. 2 - схема деформации и эпюра распределения коэффициента обжатия по ширине раската второго и третьего прохода, на фиг. 3 - то же в предчистовом проходе, распределение коэффициента обжатия по ширине поперечного сечения остается постоянным.

По предложенному способу разработана и опробована схема прокатки и калибровка валков на непрерывном стане 700 Оскольского электрометаллургического комбината для прокатки углеродистых и легированных марок стали различного назначения.

В состав стана входит дуо-реверсивная клеть для прокатки непрерывнолитой заготовки размером 300 х 360 мм на заготовки размерами 230 х 230 мм и 190 х 190 мм, которые в последующем прокатываются на круглые профили диаметром от 80 до 180 мм и квадратные заготовки со стороной квадрата от 80 до 125 мм, в двух непрерывных группах по четыре клети с чередующимися клетями с вертикальным и горизонтальным расположением валков.

Для реализации предложенного способа построение формы и размеров калибра II клети с горизонтальными валками выполнено выбранному соотношению коэффициентов обжатия по ширине раската с учетом размеров поперечного сечения раската прокатываемого в III клети с вертикальным расположением валков.

Изменение формы калибра II клети [фиг. 2, проход 2 - 3] обеспечило реализацию возможности прокатки профилей диаметром 150 - 180 мм, прокатываемых на первой непрерывной группе, и последующую прокатку круглых профилей диаметром 100 - 120 мм во второй непрерывной группе с использованием системы калибров овал - круг с постоянным коэффициентом обжатия по ширине поперечного сечения раската [фиг. 3, проход 3 - 4].

Предложенный способ прокатки без затруднений реализуется для прокатки всех профилей и марок стали, входящих в специализацию стана 700.

Оценка эффективности использования предложенного способа прокатки выполнялась при сравнительной оценке качества готового проката по следующим показателям: - макроструктура, центральная пористость, на темплетах, от поперечного сечения готового проката после травления, оцениваемая по шкалам ГОСТ 10243; - качество поверхности проката наиболее неблагополучных по пораженности поверхностными дефектами стали марок 10 и 09Г2С, назначаемых на дополнительную обработку поверхности после обточки поверхности на бесцентровообдирочных станках и брака по трещинам.

Сопоставление суммарной вытяжки и результатов оценки центральной пористости при прокатке по предложенному способу с результатами по существующему способу представлены в таблице 1.

Из представленных в таблице 1 результатов следует, что не смотря на уменьшение суммарной вытяжки в 1,3 раза (6,87 ^oC 5,20 = 1,3) достигается снижение среднего балла центральной пористости в 1,36 раза (2,04 ^oC 1,5 = 1,6), что свидетельствует об эффективности предложенного способа прокатки непрерывнолитой заготовки.

В таблице 2 представлены результаты по количеству проката, подвергаемого дополнительной обработке после резцовой обточки поверхности на бесцентрово-токарных станках. Снижение количества проката, назначаемого на дополнительную обработку, и снижение брака по трещинам по представленным в таблице 2 результатам, подтверждают положительный эффект применения предложенного способа прокатки непрерывнолитой заготовки для предупреждения развития поверхностных дефектов в процессе прокатки.

Формула изобретения

1. Способ производства сортового проката из непрерывнолитой заготовки, включающий прокатку в группах клетей стана с изменяющимися направлениями обжатия в каждом проходе перпендикулярно друг другу, отличающийся тем, что предварительно производят высокотемпературный нагрев заготовок и их прокатку в обжимной клети с промежуточными кантовками, при этом прокатку в n - i проходе осуществляют с регламентированными коэффициентами обжатия по ширине поперечного сечения, в котором коэффициент 1/η_o обжатия осевой зоны превышает коэффициент 1/η_к обжатия краевой зоны, а в последующих проходах прокатку осуществляют с постоянными коэффициентами обжатия по ширине поперечного сечения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в n - i проходе коэффициент 1/η_o обжатия в осевой зоне превышает коэффициент 1/η_к обжатия в краевой зоне в 1,2 - 1,12 раза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4