Способ изготовления горячекатаной полосы и изготовленная из ферритной стали горячекатаная полоса
Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению горячекатаной полосы из свободной от превращений ферритной стали. Для создания в горячекатаной полосе мелкозернистой структуры расплав, полученный из стали, содержащей, мас.%: <1,5 С, <30 Cr, >2 Al, <30 Mn, <5 Si, остальное железо и неизбежные примеси разливают в горизонтальной установке для непрерывной разливки с успокоенным течением и без изгибов в полосовую заготовку толщиной 6-20 мм, а затем осуществляют прокатку заготовки в горячекатаную полосу со степенью деформации, по меньшей мере, 50%. 2 н. и 14 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способу изготовления горячекатаной полосы из свободной от превращений ферритной стали, при котором расплав разливается в заготовку, после чего она прокатывается в горячекатаную полосу.
Свободные от превращений ферритные стали невозможно получить с необходимыми свойствами обычным путем, т.е. непрерывной разливкой расплава в сляб или тонкий сляб, который прокатывается в потоке или отдельно в горячекатаную полосу.
Причины этого в том, что полученный непрерывной разливкой сляб или тонкий сляб имеет макроликвации и образует раковины. Кроме того, полуфабрикат имеет очень крупное зерно, а разливка с порошкообразным флюсом является проблематичной из-за высокого содержания алюминия в ферритной стали.
Из DE 10060948 С2 уже известно получение горячекатаных полос из стали с высоким содержанием марганца 12-30 мас.% и до 3,5 мас.% алюминия и кремния таким образом, что стальной расплав разливается в двухвалковой разливочной машине близко к окончательным размерам в полосовую заготовку толщиной до 6 мм, после чего она подвергается горячей прокатке непрерывно, предпочтительно за один проход.
Указанный верхний предел толщины 6 мм не достигается на существующих установках, фактически устанавливаемая максимальная толщина составляет обычно 4 мм, а в особых случаях - максимум 5 мм.
Предпочтительным в этих известных способах является то, что макроликвации меньше, предотвращается образование раковин, а проблема порошкового флюса не является релевантной.
Недостаток же в том, что из-за небольшой исходной толщины полосовой заготовки при прокатке возможна лишь небольшая степень горячей деформации, если желательна толщина горячекатаной полосы 2-3 мм.
Однако этот диапазон толщин представляет, например, интерес, во-первых, для использования горячекатаной полосы в качестве легкого конструктивного компонента в тракте выпуска отработавших газов автомобилей. Во-вторых, из горячекатаной полосы толщиной 2-3 мм при степени деформации 40-50% можно получить холоднокатаную полосу толщиной, например, 1,0-1,8 мм, которая может быть использована, например, в тракте выпуска отработавших газов автомобилей. Однако небольшая степень горячей деформации означает крупное зерно, которое негативно сказывается на вязкости и тем самым на деформируемости.
Задачей изобретения является создание способа получения горячекатаной полосы из свободной от превращений ферритной стали, с помощью которого при сохранении преимуществ двухвалковой разливочной машины можно установить в горячекатаной полосе толщиной 2-3 мм мелкое зерно.
Эта задача решена посредством способа, при котором расплав в горизонтальной установке для непрерывной разливки в полосу с успокоенным течением и без изгибов разливается в полосовую заготовку толщиной 6-20 мм, после чего она прокатывается в горячекатаную полосу со степенью деформации, по меньшей мере, 50%.
Преимущество предложенного способа в том, что при использовании горизонтальной установки для непрерывной разливки в полосу в качестве разливочной машины проявляются преимущества двухвалковой разливочной машины, такие как уменьшение макроликваций, предотвращение образования раковин и устранение проблемы порошкового флюса даже при высоком содержании алюминия в ферритной стали, а, кроме того, толщина полосовой заготовки значительно больше толщины горячекатаной полосы, полученной посредством двухвалковой разливочной машины.
Это открывает возможность достижения высоких степеней деформации в отношении установления мелкого зерна в структуре горячекатаной полосы, в частности, это относится к горячекатаным полосам толщиной 2-3 мм.
Технологически успокоение течения осуществляется за счет того, что используется движущийся заодно электромагнитный тормоз, который создает движущееся заодно синхронно или с оптимальной скоростью относительно полосы поле и заботится о том, чтобы в идеальном случае скорость притока расплава была равна скорости движущегося ленточного транспортера.
Рассматриваемый как недостаток изгиб во время затвердевания предотвращается за счет того, что нижняя сторона принимающей расплав разливочной ленты опирается на большое число расположенных рядом друг с другом роликов. Опирание усиливается таким образом, что в зоне разливочной ленты создается разрежение, в результате чего разливочная лента плотно прижимается к роликам.
Чтобы поддержать эти условия во время критической фазы затвердевания, длина ленточного транспортера выбирается так, чтобы на конце ленточного транспортера перед его отклонением полосовая заготовка в самой значительной степени полностью затвердела.
К концу ленточного транспортера примыкает зона гомогенизации, которая используется для компенсации температуры и возможного снятия напряжений.
Прокатка полосовой заготовки в горячекатаную полосу может происходить либо в потоке, либо отдельно автономно. Перед автономной прокаткой полосовая заготовка после получения и перед охлаждением либо непосредственно горячей наматывается в рулон, либо нарезается на листы. Затем полосовой или листовой материал после возможного охлаждения снова нагревается и для автономной прокатки разматывается или в виде листа снова нагревается и прокатывается.
Оптимальные технические значения достигаются тогда, когда степень деформации >70%, а средний размер зерен >6 по стандарту ASTM.
Предпочтительный состав ферритной стали достигается при высоком содержании Mn до 30 мас.%, Al>2 мас.%, преимущественно >5 мас.%, и Cr до 30 мас.%, а также содержании Si<5 мас.% и С<1,5 мас.%.
Другой предпочтительный состав характеризуется тем, что он не содержит Mn и Si при сопоставимом содержании С, Сг и А1.
Оба состава могут опционально содержать один или несколько образующих осаждение элементов типа В, Та, Zr, Nb, V, Ti, Мо и W, в общей сложности, самое большее 2 мас.%.
1. Способ изготовления горячекатаной полосы из свободной от превращений ферритной стали, включающий получение расплава из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: <1,5 С, <30 Cr, >2 Al, <30 Mn, <5 Si, остаток - железо и неизбежные примесные элементы стали, разливку расплава с успокоенным течением в горизонтальной установке для непрерывной разливки без изгибов в полосовую заготовку толщиной 6-20 мм и прокатку заготовки в горячекатаную полосу со степенью деформации, по меньшей мере, 50%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость течения расплава равна скорости движения ленточного транспортера.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для всех поверхностных элементов образующейся с началом затвердевания корочки, проходящей по ширине ленточного транспортера, полосы создают, в основном, одинаковые условия охлаждения.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что загруженный на ленточный транспортер расплав на конце ленточного транспортера в значительной степени является полностью затвердевшим.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после полного затвердевания и перед началом повторной обработки полосовую заготовку пропускают через зону гомогенизации.
6. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что при последующей обработке выполняют нарезку полосовой заготовки на листы.
7. Способ по п.6, в котором после нарезки на листы их нагревают до температуры прокатки, а затем подвергают процессу прокатки.
8. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что при последующей обработке выполняют намотку полосовой заготовки в рулон.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что после размотки с рулона полосовую заготовку нагревают до температуры прокатки, а затем подвергают процессу прокатки.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что перед процессом размотки с рулона полосовую заготовку снова нагревают.
11. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что полосовую заготовку в потоке подвергают процессу прокатки, а затем наматывают в рулон.
12. Способ по любому из пп.1, 7 и 9, отличающийся тем, что степень деформации при горячей прокатке >70%.
13. Горячекатаная полоса из свободной от превращений ферритной стали, характеризующаяся тем, что сталь имеет следующий химический состав, мас.%: <1,5 С, <30 Cr, >2 Al, <30 Mn, <5 Si, остаток - железо и неизбежные примесные элементы стали.
14. Полоса по п.13, отличающаяся тем, что свободная от превращений ферритная сталь имеет средний размер зерен >6 по стандарту ASTM.
15. Полоса по п.13 или 14, отличающаяся тем, что свободная от превращений ферритная сталь имеет следующий химический состав, мас.%: <1,5 С, <30 Cr, >5 Al, остаток - железо и неизбежные примесные элементы стали.
16. Полоса по п.13, отличающаяся тем, что свободная от превращений ферритная сталь опционально содержит один или несколько образующих осаждение элементов типа В, Та, Zr, Nb, V, Ti, Мо и W, в общей сложности максимально 2 мас.%.
