Способ получения горячекатаного проката повышенной прочности
METHOD FOR OBTAINING HIGH-STRENGTH HOT-ROLLED STEEL

Изобретение относится к металлургии, конкретно к производству горячекатаного проката повышенной прочности и стойкости к циклическим нагрузкам из низколегированной стали, предназначенного для изготовления деталей автомобиля методом штамповки.
Известны способы горячей прокатки полос, включающие горячую прокатку полос в черновой и чистовой стадиях прокатки на толстолистовых станах горячей прокатки, а также охлаждение полос водой на отводящем рольганге (см., например: Технология прокатного производства. В 2-х книгах. Кн. 2. Справочник: Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин А.И. и др. М.: Металлургия, 1991. - 423 с. Патент РФ №2037536). Сталь, обработанная по этому способу, отличается нестабильностью механических свойств и зачастую не обеспечивает требуемого уровня механических свойств проката.
Известен способ производства горячекатаной полосы (по пат. CN 103031493), включающий разливку слябов из стали, содержащей компоненты при следующем соотношении, масс. %: С 0,06% -0,15%, Si 0,05% -0,5%, Mn 1,0%-1,8%, Al 0,01%-0,08%, Cr 0,3%-1,5%, P не более 0,02% и S не более 0,005%, остальное - Fe и неизбежные примеси; нагрев сляба до 1200±20°С в течении 1-3 часов; черновую горячую прокатку с завершением при температуре не менее 1050°С; чистовую горячую прокатку с температурой конца прокатки 820-880°С; охлаждение после прокатки с использованием непрерывного ламинарного охлаждения со скоростью 20-40°С/с и смотка при температуре 530-600°С. Недостатком данного способа является то, что сталь, обработанная по нему, 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 горячекатаной полосы (по пат. CN 102517496), включающий разливку слябов из стали, содержащей компоненты при следующем соотношении, масс. %: С 0,06%-0,10%, Si 0,40%-0,60%, Mn 1,00%-2,00%, P не более 0,02%, S не более 0,02%, Ti 0,08%-0,12%, остальное - Fe и неизбежные примеси; нагрев слябов до температуры 1180-1250°С; черновую горячую прокатку, чистовую горячую прокатку, завершающуюся при температуре 750-850°С; 1-ю стадию ламинарного водяного охлаждения от температуры конца горячей прокатки до температуры 650-700°С со скоростью 30-50°С/с; стадию охлаждения на воздухе в течении 8-15 сек; 2-ю стадию ламинарного водяного охлаждения со скоростью не менее 40°С/с до температуры 200-300°С и смотку в рулон.
Недостатком данного способа является то, что сталь, обработанная по нему, отличается нестабильностью механических свойств и зачастую не обеспечивает требуемого уровня механических свойств проката.
Для достижения требуемого уровня механических свойств необходимым условием является формирование в стали двухфазной феррит-бейнитной структуры, которая обеспечивает требуемые пластичность и прочность стали, а также отношение предела текучести к пределу прочности. Получение целевого содержания феррита в стали обеспечивается во время первой стадии ламинарного водяного охлаждения и последующей паузы (воздушного охлаждения), тогда как получение целевого содержания бейнита достигается во время второй стадии ламинарного водяного охлаждения.
Однако, скорость превращения аустенита в феррит сильно зависит от температуры при которой происходит пауза в водяном охлаждении. При снижении данной температуры от точки Ar3 до точки Ar1 или температуры начала бейнитного превращения, скорость формирования феррита увеличивается. Таким образом, при пониженных температурах паузы в ламинарном охлаждении с ростом длительности паузы возникает риск получения избыточного количества феррита, тогда как при повышенных температурах и недостаточной длительности паузы - риск получения избыточного количества бейнита.
Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи по обеспечению требуемого уровня механических свойств и стабилизации их получения.
Указанный технический результат достигается при обработке по способу, включающему следующие технологические операции: выплавка, разливка, нагрев слябов до температуры 1150-1250°С, черновая горячая прокатка, чистовая горячая прокатка с температурой конца прокатки 800-900°С, первая стадия ламинарного водяного охлаждения до температуры 680-750°С, пауза в водяном охлаждении (воздушное охлаждение) в течении 2,5-5 сек, вторая стадия ламинарного водяного охлаждения до температуры 150-350°С и смотка в рулон. При этом сталь содержит: С 0,06-0,1%, Si не более 0,3%, Mn 0,7-1,5%, P не более 0,05%, Al не более 0,1%, Cr не более 0,8%, Nb не более 0,07%, остальное Fe и неизбежные примеси. Длительность паузы в водяном охлаждении определяется из выражения:
п.
к.п,
п.
t=2,48-0,019Т+0,024Т,
п.
где t - расчетная длительность паузы в водяном охлаждении, сек.,
к.п
Т.- температура конца горячей прокатки, °С,
п.
Т - температура при которой происходит пауза в водяном охлаждении, °С.
Пример 1.
Горячекатаную низколегированную сталь с содержанием С 0,75%, Mn 1,3%, Si 0,1%, P 0,04%, Cr 0,5%, Al 0,03%, Nb 0,04%, остальное - Fe и примеси выплавляли в конвертере, слябы получали путем непрерывной разливки. Нагрев слябов для горячей прокатки осуществляли с методических печах до температуры 1200°С. Горячую прокатку осуществляли на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки на толщину 3,8 мм, температура конца горячей прокатки составляла 890°С. После прокатки производилось охлаждение полосы при помощи установки ускоренного охлаждения с ламинарной подачей воды до температуры 760°С. Далее производилось отключение подачи воды на части форсунок. Количество отключаемых форсунок рассчитывалось исходя из скорости движения полосы с учетом необходимого времени паузы в охлаждении для каждой точки полосы длительностью 3,7 сек. Далее опять включались форсунки подачи воды и полоса охлаждалась до температуры в интервале 200-300°С. После охлаждения полоса сматывалась в рулон. После остывания рулона до температуры 30°С от него отбирались пробы для механических испытаний на соответствие EN 10338-2015. После испытаний были получены следующие результаты: предел прочности - 627-637 МПа, предел текучести - 534-553 МПа, относительное удлинение - 20-21%. Данные значения соответствуют марке HDT580F по EN 10338-2015.
Пример 2.
Горячекатаную низколегированную сталь с содержанием С 0,75%, Mn 1,3%, Si 0,1%, P 0,04%, Cr 0,5%, Al 0,03%, Nb 0,04%, остальное - Fe и примеси выплавляли в конвертере, слябы получали путем непрерывной разливки. Нагрев слябов для горячей прокатки осуществляли с методических печах до температуры 1250°С. Горячую прокатку осуществляли на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки на толщину 3,3 мм, температура конца горячей прокатки составляла 855°С. После прокатки производилось охлаждение полосы при помощи установки ускоренного охлаждения с ламинарной подачей воды до температуры 690°С. Далее производилось отключение подачи воды на части форсунок. Количество отключаемых форсунок рассчитывалось исходя из скорости движения полосы с учетом необходимого времени паузы в охлаждении для каждой точки полосы длительностью 2,8 сек. Далее опять включались форсунки подачи воды и полоса охлаждалась до температуры в интервале 200-300°С.
После охлаждения полоса сматывалась в рулон. После остывания рулона до температуры 30°С от него отбирались пробы для механических испытаний на соответствие EN 10338-2015. После испытаний были получены следующие результаты: предел прочности - 629-656 МПа, предел текучести - 541-560 МПа, относительное удлинение - 17-20%. Данные значения соответствуют марке HDT580F по EN 10338-2015.