СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОЛСТОЛИСТОВОГО ПРОКАТА
ROLLED PLATES MANUFACTURING METHOD

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистовому прокату из низколегированной атмосферостойкой стали марки 14ХГНДЦ для мостостроения и других строительных конструкций.
Известен способ производства толстолистового проката для мостостроения для стали марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713-91 и ГОСТ 19281-89.
Известен "Способ производства толстолистового проката", включающий выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации до необходимых размеров листового проката и охлаждение (патент РФ 2048541, МПК 6 C21D 8/00).
Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является "Способ производства листового проката", включающий выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную деформацию и окончательную деформацию при температуре 750-950°C и охлаждение листового проката до температуры окружающей среды (патент РФ 2434951, МПК6 C21D 8/02).
Однако новые требования потребителей предъявляют к прокату для мостостроения более высокий уровень обеспечения пластических и вязких свойств.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является промышленное производство толстолистового проката из низколегированной атмосферостойкой стали марки 14ХГНДЦ для мостостроения и других строительных конструкций, обеспечивающих все технические требования Евронорм:
- ударной вязкости на образцах с острым надрезом при температуре до -40°C;
- сплошности листового проката по результатам УЗК (0, 1, 2 классам ГОСТ 22727);
- свариваемости проката;
ΒΖ
Β
Z
- уровня прочностных и пластических свойств в направлении толщины листового проката σ≥0,75σ; Ψ≥35%.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении показателей ударной вязкости и хладостойкости листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей для мостостроения и других строительных конструкций.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе производства листового проката, включающем выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную деформацию, окончательную деформацию при температуре 750-950°C и охлаждение листового проката до температуры окружающей среды, согласно предлагаемому способу легирование стали хромом, медью и никелем осуществляют за счет частичного использования при выплавке меднохромоникелевых шихтовых материалов с дополнительным вводом феррохрома, меди и ферроникеля при внепечной обработке и выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %:
Углерод
0,12-0,18
Марганец
0,80-1,10
Кремний
0,40-0,60
Хром
0,50-0,70
Никель
0,50-0,80
Медь
0,40-0,70
Титан
0,005-0,035
Алюминий
0,020-0,060
Цирконий
не более 0,010
Фосфор
не более 0,015
Сера
не более 0,010
Азот
не более 0,012
Железо
остальное
Жидкая сталь предлагаемого состава разливается в заготовки:
- листовые изложницы (температура разливки 1540-1560°C);
- в литые слябы на установке непрерывной разливки (температура разливки 1520-1535°C).
Извлеченные из листовых изложниц слитки подвергают нагреву до температуры 1280-1340°C), деформации за несколько этапов в катанные слябы толщиной 130 или 300 мм в зависимости от требуемой конечной толщины готовых листов и охлаждению до температуры окружающей среды.
Далее литые или катанные слябы нагревают в методических печах до температуры 1200-1300°C, подвергают двухстадийной деформации до толщины листов 8-50 мм; при этом окончательную деформацию осуществляют при температуре 750-950°C. Охлаждение листов проводят до температуры 550°C на спокойном воздухе, а далее замедленно в стопах со средней скоростью не более 0,005°C/сек до 200°C, а потом до температуры окружающей среды на спокойном воздухе.
В зависимости от требований потребителя листовой прокат может подвергаться нормализации или закалке с форсированным отпуском.
После окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды листовой прокат может подвергаться нормализации по следующему режиму: нагрев листов до температуры 950-960°C с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
После окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды листовой прокат может подвергаться закалке с форсированным отпуском по следующему режиму: производят нагрев листов до температуры 950-960°C с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и охлаждением под водяными струями до температуры окружающей среды, а отпуск осуществляют для стали марки 14ХГНДЦ при температуре 640-750°C с выдержкой 1,0-7,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.
Стать выплавляли в электропечи. После выпуска из печи производили обработку металла в ковше и разливали на машине непрерывного литья заготовок, при этом легирование стали хромом, медью и никелем осуществляли за счет частичного использования при выплавке меднохромоникелевых шихтовых материалов с дополнительным вводом феррохрома, меди и ферроникеля при ковшевой обработке. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление металла, его гомогенезирующую продувку газом и модифицирующую обработку силикокальцием. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава, мас. %:
Углерод
0,15
Марганец
0,95
Кремний
0,55
Хром
0,68
Никель
0,59
Медь
0,61
Титан
0,015
Алюминий
0,043
Цирконий
0,003
Фосфор
0,011
Сера
0,005
Азот
0,006
Железо
остальное
После разливки стали на машине непрерывного литья заготовок слябы охлаждали в стопах в течение не менее 24 часов, подвергали аустенитизации до температуры 1250-1270°C, затем в реверсивном режиме производили предварительную и окончательную деформации с температурой окончания деформации 750-950°C до получения листового проката толщиной 14 мм.
После окончания процесса деформации и достижения температуры 550°C листовой прокат укладывали в штабеля, при достижении температуры 200°C штабеля разбирали и окончательное охлаждение листового проката до температуры окружающей среды производили на спокойном воздухе.
Вариант 1. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли нормализацию листового проката: нагревали до температуры 950°C с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды.
Вариант 2. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли закалку при температуре 960°C с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали водой до температуры окружающей среды, а затем осуществляли отпуск листового проката при температуре 710°C с выдержкой 42 мин и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.
Анализ результатов сдаточных испытаний механических свойств образцов металла показал, что разработанная система легирования и комплексная технология производства стали марки 14ХГНДЦ обеспечивала весь комплекс качественных характеристик проката, в том числе дополнительно нормированных. При практически одинаковом уровне прочностных и пластических характеристик значения ударной вязкости существенно превышают характеристики проката из стали марок 15ХСНД (класс прочности C345 по варианту 1) и 10ХСНД (класс прочности С390 по варианту 2) по ГОСТ 6713.
Таким образом, на ОАО «Уральская Сталь» освоено промышленное производство толстолистового проката из микролегированных марок стали нового поколения для мостостроения, обеспечивающих все технические требования Евронорм. Производимый в толщинах 8-50 мм листовой прокат стали марки 14ХГНДЦ с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений надежно обеспечивает в нормализованном состоянии классы прочности C345 и C390 с гарантией хладостойкости KCV 29 Дж/см ниже -40°C.