Способ производства толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане

Изобретение относится к производству толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане. Осуществляют прокатку промежуточных заготовок из непрерывнолитой заготовки, их резку в меру и обработку лицевой поверхности, сборку нарезанных промежуточных заготовок в пакетную заготовку с ее обваркой по периметру, вакуумирование этой пакетной заготовки, нагрев в печи и последующее пластическое деформирование методом многопроходной горячей прокатки. Прокатку промежуточных заготовок производят на две толщины. Пакетную заготовку для горячей прокатки собирают из трех промежуточных заготовок – в качестве центральной промежуточной заготовки используют более толстую заготовку, а в качестве наружных промежуточных заготовок используют более тонкие заготовки одинаковой толщины. После сварки и вакуумирования полученную пакетную заготовку нагревают до температуры 1175-1240°С со скоростью не выше 75°С/час с последующей выдержкой 8-11 часов и подвергают реверсивной прокатке по схеме продольной протяжки. Температуру конца прокатки устанавливают не ниже 750°С с последующим охлаждением на воздухе. В результате уваливается прочность проката, имеющего требуемые механические свойства. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии производства на реверсивном стане высокопрочного толстолистового проката строительного и машиностроительного назначения, и может быть использовано для получения листов и плит большой толщины из низколегированных малоуглеродистых сталей.

Известен способ производства биметаллических (двух- и трехслойных) листов и полос, включающий получение биметаллической заготовки наплавкой плакирующего слоя из коррозионностойкой стали на непрерывнолитую заготовку (НЛЗ) из углеродистой или низколегированной стали и последующую прокатку полученной заготовки. При этом наплавку проводят с глубиной проплавления основного слоя 2-10 мм, а прокатку заканчивают в интервале температур 850-900°C [Патент RU № 2063852, МПК B23K 20/04, 1996].

Однако, поскольку данный способ характеризуется сравнительно небольшим увеличением толщины биметаллической заготовки (на 2-10 мм) по сравнению с толщиной НЛЗ, он не позволяет получать большую величину суммарного обжатия и суммарной вытяжки, необходимую при дальнейшей прокатке из этой заготовки листов и плит, толщина которых соизмерима с толщиной НЛЗ (толщиной кристаллизатора). Соответственно по всей толщине биметаллической заготовки не удается обеспечить проработку структуры, необходимую для получения высокого уровня механических свойств. Это обуславливает необходимость разработки способа производства на реверсивном стане листов и плит с повышенным уровнем механических свойств, толщина которых не ограничена толщиной используемых НЛЗ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности является способ производства высокопрочного проката из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане, включающий прокатку промежуточных листовых заготовок одной толщины (около 0,5 мм), мерную резку этих заготовок, обработку их поверхности, сборку нарезанных листов в пакетную заготовку, вакуумирование указанной заготовки, нагрев в печи и последующее пластическое деформирование полученной пакетной заготовки в реверсивном стане методом многопроходной горячей прокатки на заданную толщину и габариты листа [С.Ю. Дельгадо Рейна и др. «Исследование структуры многослойного материала на основе нержавеющих сталей, полученного методом горячей пакетной прокатки», Вектор науки ТГУ, 2013, № 3, с. 153-156].

При использовании нержавеющих сталей такой подход позволяет получать разнотолщинную ламинарную структуру тонколистового проката с большим числом слоев, обеспечивающую более высокие прочностные характеристики готового проката толщиной около 2 мм, чем у его отдельных составляющих. Указанный технический эффект обеспечивается межслойной диффузией легирующих элементов, входящих в состав листовых заготовок.

Однако, рассмотренный способ, предусматривающий подготовку слишком большого числа промежуточных тонких листовых заготовок для сборки пакета, отличается слишком высокой трудоемкостью. В серийном металлургическом производстве невозможно реализовать технологию, предусматривающую изготовление нескольких сотен промежуточных тонких листовых заготовок, их последующую обработку и сборку пакетной заготовки большой толщины. Указанный способ не может использоваться при производстве относящегося к продукции массового производства проката из малоуглеродистых низколегированных сталей, толщина которого соизмерима с толщиной НЛЗ.

Очевидно, что необходимость получения высокопрочного проката из малоуглеродистых низколегированных сталей в виде листов и плит особо большой толщины определяет актуальность разработки соответствующих технических решений в рамках массовой прокатной технологии. При этом ключевым параметром качества проката принимают уровень механических свойств, а получаемого сортамента – толщину готового проката.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане, включающем прокатку промежуточных заготовок из непрерывнолитой заготовки, их резку в меру и обработку лицевой поверхности, сборку нарезанных промежуточных заготовок в пакетную заготовку с ее обваркой по периметру, вакуумирование этой пакетной заготовки, нагрев в печи и последующее пластическое деформирование методом многопроходной горячей прокатки до получения заданной толщины и габаритов готового листа, в соответствии с предложенным техническим решением, прокатку промежуточных заготовок производят на две толщины, первая из которых Н₁ определяется из соотношения Н₁ ≥ 2,5h, где h – толщина готового высокопрочного проката, мм, а вторая Н₂ из соотношения Н₂ = (0,25…0,5) Н₁, причем пакетную заготовку для горячей прокатки листа большой толщины собирают из трех промежуточных заготовок, изготовленных из стали одной марки и плавки, и в качестве центральной промежуточной заготовки используют более толстую заготовку толщиной Н_1, а в качестве наружных промежуточных заготовок используют более тонкие заготовки одинаковой толщиной Н₂, после сварки и вакуумирования полученную пакетную заготовку нагревают до температуры 1175-1240°С со скоростью не выше 75°С/час с последующей выдержкой 8-11 часов и подвергают реверсивной прокатке по схеме продольной протяжки, причем в первом проходе прокатки величина абсолютного обжатия составляет не менее 0,5 от толщины наружной промежуточной заготовки, а в последующих проходах используют частные относительные обжатия за проход в диапазоне 10-20%, при этом первый проход выполняют со скоростью 0,7-1,0 м/с, а последующие со скоростью 1,5-2,0 м/с, а после получения толщины раската, составляющей 2,5-3,5 от толщины готового листа, переходят к разбивке ширины по схеме поперечной прокатки с частными относительными обжатиями величиной не более 10% до получения толщины раската, составляющей 1,4-2,5 толщины готового листа, после чего вновь переходят к продольной протяжке раската до получения готового листа с заданной толщиной, причем температуру конца прокатки устанавливают не ниже 750°С с последующим охлаждением на воздухе.

Кроме того, для повышения эффективности рассматриваемого способа производства толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане в соответствии с предложенным техническим решением, готовый прокат подвергают дополнительной термообработке, например отпуску при температуре 600-650°С в течение 3-5 часов с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры.

Сущность изобретения состоит в том, что полное использование ресурса свойств, имеющегося в низколегированном малоуглеродистом прокате, обеспечивается соответствующим деформационно-термическим режимом его производства на реверсивном стане, предусматривающим проработку структуры по всей толщине раската и монолитное соединение промежуточных заготовок по контактным поверхностям под действием давления прокатки в очаге деформации. Последующая термообработка полученного проката позволяет повысить эффективность рассматриваемого способа. Кроме того, существенное увеличение толщины пакетной заготовки по сравнению с обычной НЛЗ обуславливает возможность получения готового проката с толщиной, соизмеримой с толщиной этой непрерывнолитой заготовки и высоким уровнем механических свойств. Получение данного технического эффекта обеспечивается за счет увеличения суммарной степени деформации при использовании пакетных заготовок большой толщины. Следует также отметить, что такой подход позволяет увеличить развес заготовок под прокатку, т.е. повысить производительность стана. Таким образом, рассматриваемая технология производства листов и плит направлена на обеспечение высокого уровня их механических свойств, а также на получение проката большой толщины и повышение производительности стана за счет увеличения развеса заготовок под прокатку.

При реализации предложенного технического решения сначала производят прокатку трех промежуточных заготовок из НЛЗ низколегированной малоуглеродистой стали одной марки и плавки. Одна НЛЗ прокатывается на толщину промежуточной заготовки, определяемую из соотношения Н₁ ≥ 5h, где h – толщина готового высокопрочного проката, мм, а две другие на одинаковую толщину, определяемую из соотношения Н₂ = (0,25…0,5)Н₁.

Затем производят резку полученных заготовок в меру на заданные габариты с последующей обработкой их сопрягаемых лицевых поверхностей, включающей механическую очистку от окалины и заделку поверхностных дефектов. Такая обработка обеспечивает устранение загрязнений и окислов по этим поверхностям, способствуя их лучшему соединению. Обработанные промежуточные заготовки собирают в пакетную заготовку, причем в качестве центральной промежуточной заготовки используют более толстую заготовку толщиной Н_1, по обе стороны которой в качестве наружных промежуточных заготовок размещают более тонкие заготовки одинаковой толщины Н₂. После сборки пакетной заготовки производят ее обварку по периметру для фиксации положения промежуточных заготовок в собранном пакете. Последующее вакуумирование пакетной заготовки позволяет избежать окисления контактных поверхностей промежуточных заготовок, т.е. способствует их монолитному соединению в процессе прокатки.

Готовую пакетную заготовку передают в линию толстолистового реверсивного стана, где нагревают до температуры 1175-1240°С со скоростью не выше 75°С/час, после чего выдерживают при этой температуре в течении 8-11 часов. Указанный режим нагрева является необходимым условием аустенизации низколегированной малоуглеродистой стали по всему объему. При этом происходит полное растворение в аустенитной матрице сульфидов, фосфидов, нитридов, легирующих и примесных соединений, карбонитридных упрочняющих частиц. Кроме того, нагрев обеспечивает повышение технологической пластичности и деформируемости пакетной заготовки, необходимое для ее обжатия при прокатке. Ограничение скорости нагрева пакетной заготовки обусловлено необходимостью получения одинаковой скорости равномерного нагрева промежуточных и центральной заготовки, позволяющей избежать взаимного проскальзывания их контактных поверхностей при неравномерном температурном расширении. Продолжительная выдержка пакетной заготовки при указанной высокой температуре способствует взаимному диффузионному проникновению металла в зоне контакта промежуточных и центральной заготовки еще до начала деформации. Указанное диффузионное проникновение облегчается идентичным химическим составом промежуточных заготовок, полученных из металла одной плавки.

Нагретую заготовку подвергают реверсивной прокатке на толстолистовом стане по схеме продольной протяжки, причем в первом проходе величина абсолютного обжатия составляет не менее 0,5 от толщины наружной промежуточной заготовки. Большая величина указанного единичного обжатия связана с необходимостью максимальной проработки структуры заготовки по толщине при деформации в высокотемпературной области, т.е. в условиях максимальной пластичности металла. Предлагаемая величина единичного обжатия обеспечивает передачу пластической деформации через наружные промежуточные заготовки в центральную промежуточную заготовку. При этом на поверхности контакта центральной заготовки с наружными промежуточными заготовками достигается соответствующее пределу текучести металла максимальное давление, необходимое для взаимного диффузионного проникновения и эффективного соединения этих заготовок в первом проходе. Скорость прокатки в первом проходе продольной протяжки устанавливают в пределах 0,7-1,0 м/с. При такой скорости успевает происходить соединение контактных лицевых поверхностей промежуточных заготовок со взаимным диффузионным проникновением металла без проскальзывания и расслоения промежуточных заготовок относительно друг друга в продольном направлении, поскольку минимизируется градиент продольной деформации в зоне контакта лицевых поверхностей этих заготовок. Этому также способствует использование наружных промежуточных заготовок одинаковой толщины, которое обусловлено симметричным характером процесса прокатки. Полученное при формировании пакетной заготовки соотношение толщин центральной и наружных промежуточных заготовок обеспечивает высокую степень деформации и давление в зоне их контакта при последующей прокатке. Такой подход обеспечивает получение монолитного соединения этих заготовок со взаимным диффузионным проникновением металла.

Последующие проходы продольной протяжки выполняют с частными относительными обжатиями в диапазоне 10-20%, обеспечивающими получение требуемой толщины промежуточного раската и его однородной структуры путем измельчения зерна аустенита до размера 30…70 мкм за счет статической рекристаллизации. Такая сравнительно высокая величина частных относительных обжатий для проходов продольной протяжки обеспечивает требуемую степень проработки структуры в осевой зоне раската и способствует повышению уровня механических свойств готового проката.

При этом последующие проходы продольной протяжки производят с более высокой скоростью прокатки 1,5-2,0 м/с, поскольку первичное монолитное соединение между собой промежуточных заготовок уже произошло в ходе первого прохода и дальнейшее повышение скорости прокатки не приведет к их расслоению, однако способствует увеличению производительности процесса.

После получения толщины раската, составляющей 2,5-3,5 толщины готового листа, переходят к разбивке ширины, т.е. прокатке по поперечной схеме. Такая толщина обеспечивает достаточную величину поперечной вытяжки при разбивке ширины, необходимую для снижения анизотропии механических свойств готового проката, т.е. выравнивания значений его прочностных и пластических характеристик в продольном и поперечном направлениях. Для этого раскат кантуют на 90° в плане. Разбивку ширины ведут до получения толщины раската, составляющей 1,4-2,5 толщины готового листа. При этом используют частные относительные обжатия величиной не более 10%, поскольку при поперечной схеме деформации усилия прокатки возрастают из-за увеличения дины зоны контакта металла с валками. Это приходится компенсировать уменьшением единичных обжатий.

Затем раскат вновь кантуют на 90° в плане и возвращаются к прокатке по схеме продольной протяжки до получения готового листа с заданной толщиной и длиной. При этом температуру конца прокатки устанавливают не ниже 750°С с последующим охлаждением на воздухе. Такой режим контролируемой прокатки в двухфазной области к процессам дисперсионного упрочнения и измельчения зерен до 11-12 балла добавляет развитие текстуры и образование субзерен. При этом обеспечивается получение мелкозернистой феррито-бейнитной структуры проката, соответствующей высокому уровню механических и эксплуатационных свойств проката.

Для повышения эффективности рассматриваемого способа производства толстых листов из низколегированной малоуглеродистой стали на реверсивном стане в соответствии с предложенным техническим решением, готовый прокат могут подвергать дополнительной термообработке. В качестве такой термообработки используют отпуск при температуре 600-650°С в течение 3-5 часов с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры. Для этого лист нагревают и выдерживают при заданной температуре. В процессе отпуска имеет место снятие внутренних термических напряжений в материале листа в зонах с повышенным уровнем растягивающих напряжений вокруг неметаллических включений после закалки и формирование фрагментов структуры отпущенного мартенсита. Снятие внутренних напряжений и указанные структурные изменения обеспечивают повышение уровня механических свойств листового проката. После завершения отпуска производят охлаждение листа на воздухе до комнатной температуры.

В целом для низколегированных малоуглеродистых сталей предлагаемые технологические режимы прокатки и термообработки обеспечивают получение необходимого структурно-фазового состава и механических свойств готового проката. Указанный способ позволяет получать механические свойства проката путем формирования мелкозернистой структуры за счет более интенсивной ее проработки при более высокой степени суммарного обжатия пакетной заготовки. Таким образом, рассматриваемый способ производства толстых листов и плит из низколегированной малоуглеродистой стали на реверсивном стане направлен на получение высокого уровня механических свойств готовой продукции, а также на повышение производительности стана за счет увеличения развеса заготовок под прокатку. При этом обеспечивается возможность получения листов и плит с толщиной, соизмеримой с толщиной непрерывнолитых заготовок.

Применение способа поясняется примером его реализации при производстве на реверсивном стане 5000 листового проката категории прочности К60 толщиной 85 мм.

Непрерывнолитые заготовки толщиной 315 мм из низколегированной малоуглеродистой стали одной плавки прокатывали на толщину промежуточных заготовок Н₁ = 252мм и Н₂ = 80мм. При этом толщина первой промежуточной заготовки соответствовала соотношению Н₁=252 ≥ 2,5h=2,5*85=212,5 мм. Затем производили резку указанных промежуточных заготовок на габаритный размер 2000х2500мм и обработку их лицевой поверхности, включающую удаление прокатной окалины и зачистку дефектов. Полученные промежуточные заготовки собирали в пакет таким образом, чтобы по обе стороны от центральной промежуточной заготовки толщиной Н₁=252мм располагались наружные промежуточные заготовки толщиной Н₂=80мм=0,32*Н₁=0,32*252мм. Таким образом, размеры использованных промежуточных заготовок соответствовали заявленному диапазону. При этом суммарная толщина пакетной заготовки в сборе составляла 252+80+80=412мм. Полученный пакет обваривали по периметру, скрепляя промежуточные заготовки между собой, и проводили его вакуумирование.

Перед прокаткой полученной пакетной заготовки ее подвергали нагреву до температуры 1195°С, т.е. соответствующей заявленному диапазону нагрева 1175-1240°С. Нагрев производили со скоростью 70°С/час, т.е. скорость соответствовала заявленному диапазону не выше 75°С/час. Выдержка пакетной заготовки в печи составляла 9 часов, т.е. соответствовала заявленному диапазону 8-11 часов. При этом происходила аустенизация низколегированной стали указанного состава, растворение дисперсных карбонитридных упрочняющих частиц.

После подачи пакетной заготовки из печи в линию реверсивного стана 5000 осуществляли ее прокатку по схеме продольной протяжки. В первом проходе продольной протяжки производили обжатие на толщину 350 мм и величина абсолютного обжатия составляла Δ₁ = 412-350=62 мм. Поскольку толщина наружной промежуточной заготовки в рассматриваемом случае составляла Н₂=80 мм, а абсолютное обжатие Δ₁=62 мм, то можно считать, что абсолютное обжатие в первом проходе соответствовало заявленному диапазону Δ₁ = 62мм ≥ 0,5*Н₂ = 0,5*80 = 40 мм. При этом первый проход выполняли со скоростью 0,8 м/с, соответствующей заявленному диапазону 0,7-1,0 м/с, а последующие проходы выполняли с более высокой скоростью 1,8 м/с, соответствующей заявленному диапазону 1,5-2,0 м/с. Это позволило увеличить производительность стана. В последующих проходах продольной протяжки использовали частные относительные обжатия за проход 12-15%, соответствующие заявленному для этого параметра диапазону 10-20%. Продольную протяжку заканчивали при получении промежуточного раската толщиной 250 мм. Данная толщина раската составляла 3 толщины готового листа, т.е. соответствует заявленному для этого параметра диапазону 2,7-4,0 толщины готового листа.

После получения указанной толщины раската производили его кантовку на 90° в плане и переходили к разбивке ширины, т.е. прокатке по поперечной схеме. При этом частные обжатия устанавливали в диапазоне 2-8%, что соответствует заявленному для этого параметра диапазону ≤ 10%. Разбивку ширины заканчивали после получения толщины раската, составляющей 160 мм, т.е. соответствующей заявленному для этого параметра диапазону 1,4-2,5 толщины готового листа.

Затем вновь производили кантовку раската на 90° в плане и переходили к продольной протяжке раската до получения готового листа с заданной толщиной 85 мм. При этом температура конца прокатки составляла 770°С, т.е. соответствовала заявленному для этого параметра диапазону не ниже 750°С.

Для повышения эффективности рассматриваемого способа производства высокопрочного проката большой толщины на реверсивном толстолистовом стане, проводили дополнительную термообработку готового проката. Полученный лист толщиной 85 мм подвергали отпуску с выдержкой 4 часа при температуре 630°С и последующим охлаждением на воздухе. Поскольку заявленные значения для времени выдержки составляют 3-5 часов, а для температуры отпуска – 600-650°С, можно считать, что реализованный режим соответствует заявленным значениям. Анализ результатов металлографического исследования на электронном микроскопе свидетельствует, что отпуск при 630°С сопровождается некоторой сфероидизацией цементитных составляющих в перлитных областях и снижением плотности дислокаций, что приводит к повышению уровня механических свойств.

Механические свойства полученного листового проката определяли на поперечных образцах. Температурно-деформационный режим прокатки обеспечил получение мелкозернистой феррито-бейнитной структуры с элементами мартенсита с высоким уровнем прочностных и пластических характеристик. В то же время, в исследованном листе после отпуска несколько уменьшился размер зерна по сравнению с горячекатаным состоянием. Испытания на статическое растяжение осуществляли на полномасштабных плоских образцах по ГОСТ 1497, а на ударный изгиб на образцах с V-образным надрезом по ГОСТ 9454 при температуре -50°С.

Получены следующие механические свойства для поперечных образцов горячекатаного проката, соответствующие категории прочности К60: временное сопротивление σ_в=620-640Н/мм²; предел текучести σ_т=440-455 Н/мм²; относительное удлинение δ=21-22,5%; низкотемпературная ударная вязкость КСV_-50=190-215Дж/см². После отпуска горячекатаного проката получены следующие механические свойства для поперечных образцов, соответствующие категории прочности К60: временное сопротивление σ_в=610-640Н/мм²; предел текучести σ_т=450-460 Н/мм²; относительное удлинение δ=23-24%; низкотемпературная ударная вязкость КСV_-50=210-230Дж/см².

Таким образом, использование дополнительной операции термообработки позволяет при сохранении прочностных свойств повысить пластические характеристики полученного проката. Это связано с тем, что после отпуска большая часть неметаллических включений, имеющихся в горячекатаном прокате, снижают свое негативное воздействие на механические свойства из-за релаксации напряжений и/или выравнивания химического состава металла в матрице вокруг этих включений.

Полученный уровень механических свойств полностью соответствует требованиям, предъявляемым к толстолистовому прокату категории прочности К60, включая прочностные и вязкостные характеристики. В целом полученные данные подтверждают перспективность использования рассмотренного технического решения для производства на реверсивном стане высокопрочного проката большой толщины. Это позволяет считать, что применение предложенного способа прокатки обеспечивает достижение требуемого результата – получение на толстолистовом реверсивном стане высокопрочного проката большой толщины.

Оптимальные параметры реализации способа были определены эмпирическим путем. Установлено, что если используют центральную промежуточную заготовку, толщина которой меньше 2,5 толщин готового проката, то суммарная толщина пакетной заготовки недостаточна для получения величины суммарного обжатия, необходимого для проработки структуры по всему сечению готового проката и надежного соединения слоев пакетной заготовки при прокатке. В то же время, если толщина наружных промежуточных заготовок в пакетной заготовке меньше 0,25, от толщины центральной промежуточной заготовки, то не обеспечивается надежное соединение слоев пакетной заготовки при прокатке в результате их взаимного проскальзывания. При толщине наружных промежуточных заготовок в пакетной заготовке больше 0,5, от толщины центральной промежуточной заготовки, суммарная толщина пакетной заготовки слишком велика и не соответствует техническим характеристикам реверсивного стана (максимальному допустимому раствору валков).

Из опыта установлено, что при нагреве заготовки перед прокаткой до температуры ниже 1175°С не удается обеспечить полную гомогенизацию аустенитной структуры, что препятствует получению требуемого уровня свойств готового проката. Кроме того, при слишком низкой температуре нагрева заготовки, в результате повышения сопротивления деформации усилие прокатки может превысить допустимые значения для данного стана, что способно привести к поломке оборудования и возникновению аварийной ситуации. В то же время нагрев заготовки до температуры выше 1240°С может сопровождаться чрезмерным ростом аустенитного зерна, что неблагоприятно сказывается на уровне механических свойств проката.

Экспериментально установлено, что при превышении скоростью нагрева пакетной заготовки величины 75°С/час возможно неравномерное температурное расширение промежуточных заготовок, сопровождающееся взаимным смещением их контактных поверхностей, препятствующим образованию их монолитного соединения при последующей прокатке. В то же время, если выдержка пакетной заготовки при температуре нагрева составляет менее 8 часов, то не успевает произойти взаимное диффузионное проникновение металла промежуточных заготовок и, соответственно, не может начаться их соединение. Если же выдержка пакетной заготовки при температуре нагрева составляет более 11 часов, возможен аномальный рост зерна, сопровождающийся снижением уровня механических свойств.

Из опыта установлено, что если в первом проходе продольной протяжки величина абсолютного обжатия составляет менее 0,5 от толщины наружной промежуточной заготовки, то не обеспечивается проработка структуры по всей толщине пакетной заготовки и надежное соединение ее слоев. В то же время, использование скорости прокатки меньше 0,7 м/с в первом проходе продольной протяжки может привести к захолаживанию металла в очаге деформации и возникновению аварийной ситуации, а превышение этой скоростью значения 1,0 м/с способно привести к взаимному сдвигу промежуточных заготовок и нарушению их соединения.

Практика показывает, что при прокатке по схеме продольной протяжки с величиной частных относительных обжатий за проход менее 10%, проработка структуры осевых слоев заготовки недостаточна для получения требуемого уровня механических свойств, а давление в зоне контакта поверхности промежуточных заготовок недостаточно для их монолитного соединения. В то же время при превышении указанными обжатиями величины 20% возрастает вероятность образования поверхностных дефектов типа боковых закатов в прикромочной зоне проката в результате двойного бочкообразования на боковых кромках при неравномерном обжатии по толщине, характерном для высоких заготовок. При этом, использование скорости прокатки более 2,0 м/с сопровождается появлением дополнительных напряжений в зоне контакта промежуточных заготовок и может приводить к нарушению их соединения, а использование скорости прокатки менее 1,5 м/с приводит к необоснованному снижению производительности стана.

Экспериментально установлено, что при поперечной прокатке промежуточного раската толщиной менее 2,5 от толщины готового листа, невозможно обеспечить суммарную степень деформации, достаточную для получения высокого уровня механических свойств готового толстолистового проката. В то же время при толщине раската более 3,5 толщин готового листа не удается обеспечить полную проработку структуры готового толстолистового проката.

Кроме того, из опыта установлено, что при использовании на стадии разбивки ширины частных относительных обжатий за проход, превышающих 10%, усилие прокатки может превышать допустимую величину для данного стана, поскольку на завершающих стадиях прокатки металл характеризуется более высоким сопротивлением деформации и при поперечной прокатке протяженность очага деформации гораздо выше, чем при продольной прокатке. Это может приводить к возникновению аварийной ситуации.

Практика показывает, что при продольной прокатке раската толщиной менее 1,4 толщины готового листа не удается обеспечить низкотемпературную проработку структуры металла и получение достаточно мелкого зерна в готовом изделии. В тоже время, при его толщине более 2,5 от толщины готового листа, раскат слишком массивен и не обеспечивается выравнивание температуры по его толщине, что приводит к неравномерности деформации и снижению качества продукции.

Эксперименты показывают, что завершение чистовой прокатки при температуре ниже 750°С также сопровождается повышением значений сопротивления деформации в последних проходах и не позволяет обеспечить пластичность и деформируемость раската, достаточные для реализации процесса прокатки без превышения допустимых значений энергосиловых параметров для данного реверсивного стана.

Известно, что одним из параметров проката, определяющих уровень его механические свойства, является количество и состав коррозионно-активных неметаллических включений. Эти включения могут снижать свое негативное влияние на прочностные характеристики проката после отпуска прокатанного листа, что обусловлено выравниванием напряженно-деформированного состояния металлической матрицы в зоне вокруг включений. Однако снижение температуры отпуска до уровня менее 600°С снижает эффективность его использования для повышения пластических характеристик проката. В то же время применение отпуска с температурой выше 650°С сопровождается заметным снижением прочностных характеристик проката, что не всегда допустимо.

Следует отметить, что продолжительность отпуска менее трех часов недостаточна и не обеспечивает получение положительного технического эффекта. В то же время использование отпуска с продолжительностью свыше 5 асов может приводить к существенному росту зерна, что негативно сказывается на уровне механических свойств готового проката.

Как следует из приведенного анализа, при реализации предложенного технического решения требуемое качество листового проката достигается за счет выбора наиболее рациональных технологических режимов прокатки и параметров пакетной заготовки, используемых при прокатке на толстолистовом реверсивном стане. Однако, в случае выхода варьируемых технологических параметров за установленные для этого способа границы, для готовой продукции не всегда удается обеспечить соответствие заданным требованиям по своим механическим характеристикам. Таким образом, полученные данные подтверждают правильность рекомендаций по выбору допустимых значений технологических параметров предложенного способа производства толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане.

Технико-экономические преимущества рассматриваемого изобретения состоят в том, что предложенные температурно-скоростные режимы производства и возможность получения больших суммарных обжатий, позволяют в наибольшей степени использовать все механизмы упрочнения низколегированных малоуглеродистых сталей: измельчение зерен микроструктуры, дислокационное упрочнение, дисперсионное твердение. Использование предложенного способа для производства толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане позволит обеспечить повышение прочностных и пластических характеристик металлопродукции наряду с возможностью получения прокатанных плит с толщиной, близкой к толщине непрерывнолитых заготовок.

1. Способ производства толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане, включающий прокатку промежуточных заготовок из непрерывнолитой заготовки, их резку в меру и обработку лицевой поверхности, сборку нарезанных промежуточных заготовок в пакетную заготовку с ее обваркой по периметру, вакуумирование этой пакетной заготовки, нагрев в печи и последующее пластическое деформирование методом многопроходной горячей прокатки до получения заданной толщины и габаритов готового листа, отличающийся тем, что прокатку промежуточных заготовок производят на две толщины, первая из которых Н₁ определяется из соотношения Н₁ ≥ 2,5h, где h – толщина готового высокопрочного проката, мм, а вторая Н₂ – из соотношения Н₂ = (0,25-0,5)Н₁, причем пакетную заготовку для горячей прокатки листа большой толщины собирают из трех промежуточных заготовок, изготовленных из стали одной марки и плавки, и в качестве центральной промежуточной заготовки используют более толстую заготовку толщиной Н_1, а в качестве наружных промежуточных заготовок используют более тонкие заготовки одинаковой толщины Н₂, после сварки и вакуумирования полученную пакетную заготовку нагревают до температуры 1175-1240°С со скоростью не выше 75°С/час с последующей выдержкой 8-11 часов и подвергают реверсивной прокатке по схеме продольной протяжки, причем в первом проходе прокатки величина абсолютного обжатия составляет не менее 0,5 от толщины наружной промежуточной заготовки, а в последующих проходах используют частные относительные обжатия за проход в диапазоне 10-20%, при этом первый проход выполняют со скоростью 0,7-1,0 м/с, а последующие со скоростью 1,5-2,0 м/с, а после получения толщины раската, составляющей 2,5-3,5 от толщины готового листа, переходят к разбивке ширины по схеме поперечной прокатки с частными относительными обжатиями величиной не более 10% до получения толщины раската, составляющей 1,4-2,5 толщины готового листа, после чего вновь переходят к продольной протяжке раската до получения готового листа с заданной толщиной, причем температуру конца прокатки устанавливают не ниже 750°С с последующим охлаждением на воздухе.

2. Способ производства толстых листов из низколегированных малоуглеродистых сталей на реверсивном стане по п.1, отличающийся тем, что готовый прокат подвергают дополнительной термообработке, например отпуску при температуре 600-650°С в течение 3-5 часов с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры.