Способ производства высокопрочной особонизкоуглеродистой холоднокатаной стали с отжигом в периодических печах

Авторы патента:

Губанов Олег Михайлович (RU)

Шкатов Максим Игоревич (RU)

C22C38/58 - с более 1,5 % марганца по массе

C22C38/50 - с титаном или цирконием

C21D8/04 - для глубокой вытяжки

Владельцы патента RU 2760968:

Публичное акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к технологии производства холоднокатаной полосы, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки. Выплавляют сталь, содержащую в мас.%: углерод 0,001-0,006, кремний не более 0,3, марганец 0,3-1,6, фосфор не более 0,1, алюминий не более 0,1, титан 0,02-0,12, ниобий не более 0,02, сера не более 0,012, азот не более 0,012, хром не более 0,01, никель не более 0,07, медь не более 0,01, железо и неизбежные примеси остальное. Осуществляют разливку на слябы, горячую прокатку, смотку, травление, холодную прокатку с суммарным обжатием 65-90% с получением полосы, рекристаллизационный отжиг полосы в колпаковой печи и ее дрессировку. Рекристаллизационный отжиг полосы проводят в интервале температур 720-780°С, а длительность выдержки полосы при рекристаллизационном отжиге рассчитывают по выражению: t=40,201-0,1337σ_т, где t - длительность выдержки, ч, σ_т - требуемый уровень предела текучести, МПа. Дрессировку проводят со степенью обжатия 0,4-1,2%. Обеспечивается получение повышенных прочностных характеристик с сохранением высокой пластичности. 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к металлургии, конкретно технологии производства холоднокатаной полосы, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки. Данная сталь должна иметь повышенные прочностные характеристики с сохранением высокой пластичности.

Известен способ производства стали, содержащей не более 0,007% углерода и 0,006% азота, включающий нагрев слябов при температурах 1000-1160°С, горячую прокатку в полосы с температурой конца прокатки 620-720°С, смотку в рулоны при температурах 600-680°С, холодную прокатку с обжатиями не менее 70%, отжиг при температурах 650-900°С и дрессировку. Выдержку при отжиге холоднокатаной стали проводят в течение 5-18 минут при температурах 750-900°С в проходных печах, и выдержку в течение 11-34 часов при температурах 650-750°С при отжиге в периодических (колпаковых) печах (по пат. RU 2258749, С21 2005). Сталь, обработанная по этому способу, отличается нестабильностью механических свойств и зачастую не обеспечивает требуемого уровня механических свойств проката.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ производства холоднокатаной полосы (по пат.2433192 С21 2010), включающий разливку слябов из стали, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углерод 0,001-0,006

кремний не более 0,30

марганец 0,26-1,60

фосфор не более 0,12

хром не более 0,15

никель не более 0,15

медь не более 0,50

титан 0,01-0,09

ниобий не более 0,010

ванадий не более 0,010

молибден не более 0,015

алюминий 0,01-0,09

азот не более 0,007

сера не более 0,018

железо и

неизбежные примеси остальное,

горячую прокатку с температурой конца прокатки 810-910°С, смотку полос при температуре 510-710°С, холодную прокатку - с суммарным обжатием 40-95%, рекристаллизационный отжиг при температуре 600-750°С с выдержкой при этой температуре 8-35 ч, и дрессировку полос с обжатием 0,4-2,5%). Данный способ предусматривает выполнение соотношений Ti≥4C+3,43N+l,5S, либо Ti≥3,43N, Nb≥7,75C, где Ti, С, N, S, Nb - содержание титана, углерода, азота, серы, ниобия.

Недостатком данного способа является то, что сталь, обработанная по нему, отличается нестабильностью механических свойств и зачастую не обеспечивает требуемого уровня механических свойств проката. Кроме того, указанные способы не позволяют прогнозировать конечные свойства и выбирать режим обработки для достижения требуемого диапазона механических свойств проката.

Одним из условий получения требуемого диапазона механических свойств высокопрочной особонизкоуглеродистой холоднокатаной стали с высокой пластичностью является формирование оптимальной микроструктуры. Общеизвестным фактом является зависимость уровня пластических свойств стали от наличия разнозернистости. Кинетика прохождения рекристаллизации при отжиге в периодических (колпаковых) печах и конечная сформировавшаяся структура в значительной степени определяются параметрами термообработки.

Температура нагрева в значительной мере определяет скорость прохождения рекристаллизации, параметры растворения и коагуляции включений и условия однородного роста зерна. Длительность выдержки обеспечивает полноту прохождения рекристаллизации и способствует гомогенизации структуры. Совокупность данных параметров обеспечивает достижение заданных механических свойств в определенных диапазонах в высокопрочной особонизкоуглеродистой холоднокатаной стали с высокой пластичностью при отжиге в колпаковых печах.

Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи по прогнозированию конечных свойств и выбору режима обработки для достижения требуемого диапазона механических свойств проката.

Указанный результат достигается при обработке по способу, включающему следующие технологические операции: выплавка, разливка, горячая прокатка, травление, холодная прокатка на конечную толщину, рекристаллизационный отжиг в колпаковых печах и дрессировка. При этом сталь содержит:

углерод 0,001-0,006%,

кремний не более 0,3%,

марганец 0,3-1,6%,

фосфор не более 0,1%,

алюминий не более 0,1%,

титан не более 0,12%,

ниобий не более 0,02%,

сера не более 0,012%,

азот не более 0,012%,

хром не более 0,07%,

никель не более 0,07%,

медь не более 0,07%,

железо и неизбежные примеси остальное.

Ограничения по содержанию углерода связано с необходимостью исключения его содержания в твердом растворе феррита для обеспечения высоких показателей пластичности стали.

Кремний является эффективным элементом для повышения прочностных характеристик стали за счет образования твердого раствора в феррите, ограничение его содержания до уровня не более 0,3% связано с необходимостью получения высоких пластических характеристик стали и избегания чрезмерного упрочнения, а также возможности свариваемости изделий.

Легирование марганцем необходимо для получения конечных механических свойств стали.

Фосфор является одним из элементов применяющихся для повышения прочностных характеристик стали. Ограничение его содержания не выше 0,1% связано с исключением возможности его перехода из твердого раствора с образованием нежелательных включений при длительной выдержке.

Титан добавляют для эффективного связывания углерода в процессе горячей прокатки и последующего охлаждения, и исключения его перехода при последующем отжиге в твердый раствор.

Легирование алюминием необходимо для раскисления жидкой стали.

Легирование ниобием осуществляется для наиболее полного связывания углерода с образованием мелкодисперсных карбидов и карбонитридов, которые способствуют закреплению на них дислокаций, что обеспечивает повышение как прочностных, так и пластических свойств стали. При этом содержание ниобия в стали не должно превышать 0,02% для предотвращения чрезмерного измельчения зерен феррита и упрочнения стали.

Ограничение содержания серы и азота связано с возможным образованием сложных карбосульфидов титана и крупных включений нитрида титана которые способны ухудшить свойства стали.

Хром, никель, медь, как элементы, упрочняющие сталь, могут увеличить прочностные характеристики проката, при этом снизить способность к глубокой вытяжке.

Холодную прокатку проводят с суммарным обжатием 65-90%. Снижение суммарного обжатия менее 65% приведет к существенной разнобальности конечной микроструктуры, что снизит относительное удлинение. Повышение суммарного обжатия более 90% приведет перегрузкам основного технологического оборудования.

Рекристаллизационный отжиг в колпаковых печах проводят с достижением температуры в интервале 720-780°С. При нагреве до указанных температур создаются оптимальные условия для получения достаточного количества центров рекристаллизации их развития и скорейшего прохождения рекристаллизации.

Для обеспечения гомогенизации структуры при сохранении прочностных и пластических свойств стали, длительность выдержки выбирают по формуле

t=40,201-0,1337σ_т,

где, t - длительность выдержки, ч,

σ_т - требуемый уровень предела текучести, МПа.

Допускается отклонение от полученного времени ±1 час.

Дрессировку проката осуществляют со степенью обжатия 0,4-1,2%, что способствует получению высоких пластических свойств стали и устранения зуба и площадки текучести.

Пример 1

В кислородном конвертере выплавляли сталь с содержанием: 0,003% С; 0,02% Si; 0,61% Mn; 0,005% S; 0,069% Р; 0,039% Al; 0,03% Cr; 0,01% Ni; 0,02% Cu; 0,07% Ti; 0,003% N; остальное - железо и неизбежные примеси. Слябы получали путем непрерывной разливки, горячую прокатку осуществляли на непрерывном широкополосном стане, горячекатаные рулоны обрабатывали на непрерывном травильном агрегате, далее проводили холодную прокатку, отжиг и дрессировку со степенью 0,5%. Параметры отжига, а также результаты механических испытаний приведены в таблице 1.

Пример 2

В кислородном конвертере выплавляли сталь с содержанием: 0,005% С; 0,014% Si; 0,61% Mn; 0,007% S; 0,073% Р; 0,036% Al; 0,02% Cr; 0,01% Ni; 0,02% Cu; 0,076% Ti; 0,004% N; 0,001% Nb; остальное - железо и неизбежные примеси. Слябы получали путем непрерывной разливки, горячую прокатку осуществляли на непрерывном широкополосном стане, горячекатаные рулоны обрабатывали на непрерывном травильном агрегате, далее проводили холодную прокатку, отжиг и дрессировку со степенью 0,58%. Параметры отжига, а также результаты механических испытаний приведены в таблице 2.

Пример 3

В кислородном конвертере выплавляли сталь с содержанием: 0,006% С; 0,015% Si; 0,6% Mn; 0,007% S; 0,068% Р; 0,047% Al; 0,02% Cr; 0,01% Ni; 0,02% Cu; 0,049% Ti; 0,006% N; 0,005% Nb; остальное - железо и неизбежные примеси. Слябы получали путем непрерывной разливки, горячую прокатку осуществляли на непрерывном широкополосном стане, горячекатаные рулоны обрабатывали на непрерывном травильном агрегате, далее проводили холодную прокатку, отжиг и дрессировку со степенью 0,75%. Параметры отжига, а также результаты механических испытаний приведены в таблице 3.

Таким образом, разработанный способ производства высокопрочной особонизкоуглеродистой холоднокатаной стали с высокой пластичностью позволяет решить задачу по выбору режима термообработки и обеспечивает получение заданного комплекса механических свойств в требуемом диапазоне.

Исследование научно-технической литературы показало отсутствие аналогичных технических решений, т.е. изобретение соответствует критерию - «Новизна».

Способ производства холоднокатаной полосы из высокопрочной особонизкоуглеродистой стали, включающий выплавку стали, разливку на слябы, горячую прокатку, смотку, травление, холодную прокатку с суммарным обжатием 65-90% с получением полосы, рекристаллизационный отжиг полосы в колпаковой печи и ее дрессировку, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую в мас.%:

углерод 0,001-0,006,

кремний не более 0,3,

марганец 0,3-1,6,

фосфор не более 0,1,

алюминий не более 0,1,

титан 0,02-0,12,

ниобий не более 0,02,

сера не более 0,012,

азот не более 0,012,

хром не более 0,01,

никель не более 0,07,

медь не более 0,01,

железо и неизбежные примеси остальное,

рекристаллизационный отжиг полосы проводят в интервале температур 720-780°С, а дрессировку проводят со степенью обжатия 0,4-1,2%, при этом длительность выдержки полосы при рекристаллизационном отжиге рассчитывают по выражению:

t=40,201-0,1337σ_т,

где t - длительность выдержки, ч,

σ_т - требуемый уровень предела текучести, МПа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению заготовок из низкоуглеродистой мартенситной стали, содержащей 0,12-0,27 мас.% углерода. Заготовку выплавляют из стали, в состав компонентов которой включены 0,1-0,5 мас.% кремния, 1,8-2,6 мас.% марганца, 2,1-2,8 мас.% хрома, 1,0-1,6 мас.% никеля, до 0,15 мас.% ванадия и до 0,15 мас.% ниобия.

Колонный двутавр с толщиной полки до 40 мм // 2758602

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству горячекатаного проката в виде колонных двутавров с толщиной полки до 40 мм, изготовленных из низколегированной стали и используемых для изготовления сварных металлических конструкций, пригодных к эксплуатации в условиях низких температур.

Холоднокатаная и термообработанная листовая сталь и способ ее изготовления // 2757020

Изобретение относится к области металлургии, а именно к холоднокатаной и термообработанной листовой стали, используемой для изготовления деталей автомобилей. Сталь имеет следующий химический состав, в мас.%: 0,10 ≤ углерод ≤ 0,5, 1 ≤ марганец ≤ 3,4, 0,5 ≤ кремний ≤ 2,5, 0,03 ≤ алюминий ≤ 1,5, сера ≤ 0,003, 0,002 ≤ фосфор ≤ 0,02, азот ≤ 0,01, при необходимости по меньшей мере один элемент из: 0,05 ≤ хром ≤ 1, 0,001 ≤ молибден ≤ 0,5, 0,001 ≤ ниобий ≤ 0,1, 0,001 ≤ титан ≤ 0,1, 0,01 ≤ медь ≤ 2, 0,01 ≤ никель ≤ 3, 0,0001 ≤ кальций ≤ 0,005, ванадий ≤ 0,1, бор ≤ 0,003, церий ≤ 0,1, магний ≤ 0,010 и цирконий ≤ 0,010, остальное - железо и неизбежные примеси.

Стальная подложка с покрытием // 2756682

Настоящее изобретение относится к стальной подложке с покрытием, содержащим чешуйки нанографита с поперечным размером в диапазоне между 1 и 60 мкм и связующее, а также к способу изготовления указанной стальной подложки с покрытием и способу изготовления горячекатаного стального продукта с ее использованием.

Горячекатаная листовая сталь для гибкой насосно-компрессорной трубы малого диаметра и способ ее изготовления // 2753344

Изобретение относится к металлургии, а именно к горячекатаной листовой стали для гибкой насосно-компрессорной трубы. Горячекатаная листовая сталь для гибкой насосно-компрессорной трубы характеризуется химическим составом, содержащим, в мас.%: С 0,10-0,16, Si 0,1-0,5, Mn 0,8-1,8, P 0,001-0,020, S 0,0050 или менее, Al 0,01-0,08, Сu 0,1-0,5, Ni 0,1-0,5, Сr 0,5-0,8, Mo 0,10-0,5, Nb 0,01-0,05, Ti 0,01-0,03, N 0,001-0,006, необязательно один или более компонентов, выбранных из В 0,0005-0,0050, V 0,01-0,10, Ca 0,0005-0,0100, редкоземельный металл 0,0005-0,0200, Zr 0,0005-0,0300 и Mg 0,0005-0,0100, Fe и неизбежные примеси - остальное, микроструктурой в позиции, расположенной на 1/2 толщины листовой стали, включающей бейнит и бейнитный феррит при совокупном количестве, составляющем 80% или более, применительно к поверхностной долевой концентрации, в которой количество Nb в состоянии твердого раствора Nb составляет 20% или более от совокупного уровня массового содержания Nb.

Стальной профиль, имеющий толщину, составляющую по меньшей мере 100 мм, и способ его изготовления // 2750752

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному профилю, включающему полку центральной части, соединенную с каждой стороны с бортовой частью толщиной по меньшей мере 100 мм, применяемому при изготовлении стоек для высотных зданий, большого пролета, переходных и поясных ферм, выносных опор и мостовых балок.

Стальной материал для высокопрочной стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, имеющей превосходную низкотемпературную ударную вязкость, и способ его получения // 2749855

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному материалу, используемому для изготовления высокопрочных стальных труб. Материал содержит, в мас.%: 0,03-0,065 C, 0,05-0,3 Si, 1,7-2,2 Mn, 0,01-0,04 Al, 0,005-0,025 Ti, 0,008 или меньше N, 0,08-0,12 Nb, 0,02 или меньше P, 0,002 или меньше S, 0,05-0,3 Cr, 0,4-0,9 Ni, 0,3-0,5 Mo, 0,05-0,3 Cu, 0,0005-0,006 Ca, 0,001-0,04 V, остальное - Fe и неизбежные примеси.

Стальной материал для магистральных труб, способ его получения и способ изготовления магистральной трубы // 2747774

Группа изобретений относится к стальному материалу для магистральных труб, способу получения стального материала для магистральных труб и способу изготовления магистральной трубы и может быть использована при изготовлении магистральных труб, используемых для транспортировки нефти и природного газа, а также для подводных трубопроводов.

Стальной лист, имеющий превосходную ударную вязкость, пластичность и прочность, и способ его изготовления // 2747730

Изобретение относится к способу изготовления горячекатаного и отожженного стального листа и может быть использовано в автомобильной промышленности. Способ изготовления холоднокатаного стального листа, включающий следующие стадии: разливка стали, содержащей, в мас.

Применение подвергнутой закалке и перераспределению стали для изготовления формованного, работающего на износ компонента // 2747056

Изобретение относится к области металлургии, а именно к подвергнутой закалке и перераспределению стали, используемой для изготовления формованного компонента (2), работающего в условиях износа. Сталь компонента (2) содержит, мас.%: С: 0,1-0,3, Si: 0,7-1,8, Mn: 1,5-3,0, Al: до 1,5, N: до 0,008, P: до 0,002, S: до 0,003, при необходимости по меньшей мере один элемент из группы: Cr: до 0,4, Mo: до 0,25, Ni: до 1,0, Nb: до 0,06, Ti: до 0,07, V: до 0,3 и B: до 0,002, остальное - железо и неизбежные примеси.

Способ производства горячекатаного проката из инструментальной стали // 2758716

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству инструментального высокопрочного листового проката для высокоточного машиностроительного оборудования. Осуществляют выплавку стали следующего химического состава, мас.%: углерод 0,4-0,8, кремний 0,4-1,2, марганец 0,1-0,7, сера не более 0,03, фосфор не более 0,03, хром 0,7-1,5, никель 0,001-0,5, медь 0,001-0,04, азот не более 0,012, ванадий 0,001-0,2, титан 0,001-0,15, молибден 0,001-0,3, вольфрам не более 0,2 с последующей ее разливкой.