Способ производства листового проката с регулируемым пределом текучести из стали унифицированного химического состава
METHOD OF PRODUCTION OF FLAT STEEL WITH A REGULATED YIELD POINT FROM STEEL OF UNIFIED CHEMICAL COMPOSITION

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству высокопрочных сталей улучшенной свариваемости для применения в судостроении, строительстве морских сооружений, транспортном и тяжелом машиностроении и др. отраслях промышленности.
Техническим результатом изобретения является получение проката унифицированного химического состава в листах толщиной до 30 мм с регулируемым уровнем прочности и повышенными характеристиками пластичности.
Способ производства проката включает изготовление заготовок унифицированного состава в виде слитков, слябов, поковок, аустенизацию их при 1220-1250°С, прокатку заготовок при температуре 1200°С до толщины, обеспечивающую степень деформации 25-50%, охлаждение до температуры 950°С и окончательную прокатку при указанной температуре за один проход с упомянутой окончательной степенью деформации и последующим охлаждением водой в установке контролируемого охлаждения со скоростью 20-80°С/сек или в баке с водой до температуры цеха; не позднее, чем через 8-10 часов проводят отпуск при температуре 620-640°С с выдержкой 10-12 мин/мм и охлаждают готовый прокат в воде.
Известен способ производства листового проката [1] - (аналог) из стали следующего химического состава (масс. %):
Углерод
0,04-0,10
Кремний
0,15-0,35
Марганец
1,00-1,40
Никель
0,10-0,80
Молибден
0,01-0,08
Ниобий
0,02-0,06
Ванадий
0,02-0,10
Алюминий
0,02-0,06
Сера
0,001-0,008
Фосфор
0,003-0,0012
Железо
Остальное
Способ производства включает выплавка стали в конверторе, разливку металла в непрерывнолитые заготовки, нагрев слябов под прокатку, предварительную деформацию с суммарной степенью обжатия 58-65% при температуре 940-990°С, охлаждение полученной заготовки 70-100°С, окончательную деформацию при температуре 830-750°С с суммарной степенью обжатий 35-42%, ускоренное охлаждение до температур 550-400°С, далее замедленное охлаждение в кессоне до температуры не выше 150°С.
Основным недостатком способа производства аналога является сложность технологического процесса и недостаточная прочность проката.
Наиболее близким по технологии изготовления является способ производства листового проката [2] - (прототип) из стали следующего химического состава (масс. %):
Углерод
0,08-0,10
Кремний
0,20-0,30
Марганец
0,40-0,60
Хром
0,40-0,60
Медь
0,50-0,70
Никель
1,90-2,20
Молибден
0,25-0,31
Ванадий
0,01-0,03
Алюминий
0,005-0,040
Кальций
0,30 (по расчету)
Сера
0,001-0,003
Фосфор
0,001-0,008
Мышьяк
0,001-0,020
Железо
Остальное
Способ производства включает выплавку стали, разливку на заготовки, аустенизацию, прокатку в заданном интервале температур и охлаждение до регламентированной температуры, повторный нагрев и выдержку, отличающийся тем, что аустенизацию выполняют при температуре 1200-1250°С, прокатку на первой стадии проводят до достижения толщины заготовки не менее 60 мм и равной 2-3 конечных толщин листа в диапазоне температур 950-980°С с деформацией в каждом проходе не менее 10%, после чего охлаждают со среднемассовой скоростью 20-80°С/сек до температуры 150-250°С, затем проводят нагрев листов со среднемассовой скоростью 1-1,5°С/мин до температуры 580-630°С с выдержкой 10-16 мин/мм и охлаждают на воздухе.
Основным недостатком способа производства прототипа является сложность технологического процесса и ограниченное упрочнение.
Техническим результатом данного изобретения является получение проката толщиной до 30 мм с регулируемым уровнем прочности от 590 до 950 МПа при высоких значениях пластичности, включающего выплавку стали, предварительную прокатку до промежуточной толщины, подстуживание проката, последующая прокатка за один проход на окончательные размеры, охлаждение и отпуск проката, следующего унифицированного химического состава:
Углерод
0,08-0,11
Кремний
0,20-0,50
Марганец
0,60-0,80
Хром
0,70-1,00
Никель
2,15-2,45
Медь
0,65-0,75
Молибден
0,25-0,35
Ниобий
0,025-0,070
Ванадий
0,025-0,040
Кальций
≤0,03 (по расчету)
Алюминий
0,01-0,04
Сера
0,001-0,005
Фосфор
0,001-0,006
Железо
остальное
От прототипа сталь отличается повышенным содержанием никеля, хрома и легированием ниобием. Углеродный эквивалент, вычисляемый по формуле
[3], предложенной стали в среднем составляет 0,65% и является неизменным при повышении предела текучести от 590 МПа, получаемого при обычном способе производства (горячей не регламентируемой пластической деформации и улучшения [4]), до 800-950 МПа при использовании заявляемого способа производства листового проката. Это обеспечивает хорошую свариваемость стали различной прочности и снижение трудоемкости изготавливаемой продукции.
Прокатку листов после аустенизации при 1220-1250°С проводят в две стадии. На первой стадии заготовку деформируют до промежуточной толщины, обеспечивающей последующую однопроходную деформацию 25-65% при температуре 950±10°С с выходом на конечную толщину. Охлаждение заготовки до температуры 950°С между двумя стадиями прокатки производится водой в установке ускоренного охлаждения. На второй стадии прокатка за один проход при температуре 950±10°С исключает рекристаллизацию структуры стали, обеспечивает получение высокой плотности дислокаций, измельчения зерна и его равномерность.
После прокатки листы подвергаются ускоренному охлаждению со скоростью до 80°С/сек. или в баке с водой до температуры цеха. Затем не позднее, чем через 8-10 часов проводят отпуск листов при температуре 620-640°С с выдержкой 10-12 мин/мм и последующим охлаждением в воде.
Пример осуществления способа.
Сталь была выплавлена в электропечи и разлита в слитки. Химический состав приведен в таблице 1. Слитки при температуре 1200°С предварительно ковались или прокатывались на стане Кварто 800 на заготовки толщиной 40 мм. Затем эти заготовки охлаждались до температуры 950°С и прокатывались за один проход со степенью 25%, 50%, 60% и 65% с последующим охлаждением в воде. Далее прокат подвергали отпуску при температуре 620-640°С, время выдержки составляло 90 мин, после отпуска прокат охлаждался водой. В таблице 2 приведены технологические режимы производства проката.
В таблице 3 приведены механические свойства прокатанных листов в сравнении с прототипом. Механические свойства определяли на поперечных образцах. Испытание на статическое растяжение осуществляли на образцах тип III №4 ГОСТ 1497. В таблице 3 приведены средние величины из трех результатов испытаний на статическое растяжение.
Литературные источники, использованные при описании изобретения:
1. Патент РФ №2345149, МПК C21D 8/02, С22С 38/12, C21D 9/46, 2009 г.
2. Патент РФ №2397255, МПК C21D 8/02, С22С 38/42, 2009 г.
3. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р52527-2015 «Прокат для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности». - Москва. - Стандартинформ. - 2015 г. - с. 61.
4. Ковальчук М.В., Орыщенко А.С., Малышевский В.А., Петров С.Н., Шумилов Е.А. Проблемы создания технологичных экономнолегированных высокопрочных сталей для арктических конструкций. - Вопросы материаловедения. - 2017 г. - №2(90). - с. 7-15.