СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКОЙ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
METHOD OF PRODUCING THIN HOT-ROLLED SHEET STEEL

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления листовой стали толщиной 0,6-2,0 мм на непрерывных широкополосных станах.
Известны способы производства тонкой горячекатаной листовой стали на непрерывных широкополосных станах, включающие нагрев слябов, прокатку в черновой группе клетей в полосы промежуточной толщины, смотку полос в рулоны с помощью промежуточного перемоточного устройства Coilbox, перемещение рулонов в позицию размотки, последующую задачу в валки и прокатку в непрерывной чистовой группе клетей в полосы конечной толщины, охлаждение полос водой и смотку в рулоны [1, 2].
Недостатки известных способов состоят в том, что вследствие неравномерного температурного поля по длине и толщине полос и наклепа аустенита готовые тонкие стальные полосы имеют недостаточную пластичность и высокую продольную разнотолщинность.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства тонкой горячекатаной листовой стали, включающий нагрев слябов, черновую прокатку, свертывание «толстых» (толщиной 35-45 мм) полос в рулоны в установке Coilbox, развертывание и непрерывную многопроходную чистовую прокатку в полосы конечной толщины при регламентированной температуре конца прокатки, охлаждение полос водой до температуры смотки и смотку в рулоны [3].
Недостатки указанного способа состоят в том, что после черновых проходов температура заднего конца полосы превышает температуру переднего конца на 40-70°C, полоса имеет температурный градиент по толщине. Последующая непрерывная прокатка в чистовой группе клетей сопровождается формированием неоднородной аустенитной микроструктуры стали по длине и толщине полос толщиной 0,6-2,0 мм, ее неравномерному наклепу, что приводит к снижению пластических свойств тонкой горячекатаной листовой стали. Помимо этого перепад температуры по длине полос вызывает изменение усилия прокатки, что ведет к увеличению их продольной разнотолщинности.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в одновременном повышении пластических свойств и уменьшения продольной разнотолщинности полос толщиной 0,6-2,0 мм.
Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства тонкой горячекатаной листовой стали, включающем нагрев слябов, черновую прокатку, непрерывную многопроходную чистовую прокатку в полосу конечной толщины при регламентированной температуре конца прокатки, охлаждение полосы водой до температуры смотки и смотку в рулон, согласно изобретению чистовую прокатку проводят за два этапа, причем на первом этапе полосу прокатывают до толщины, в 1,2-4,5 раза превышающей конечную, затем производят смотку полосы в рулон и после промежуточной выдержки в течение 5-50 с осуществляют второй этап чистовой прокатки полосы до конечной толщины.
Сущность изобретения состоит в следующем. В процессе прокатки сляба в полосу происходит накопление температурной неравномерности по толщине ее длине и толщине. Причем свертывание «толстой» полосы в рулон после черновой прокатки, как это предусмотрено в [3], не обеспечивает снижения градиентов температуры, которые только возрастают в процессе непрерывной чистовой прокатки, а в процессе непрерывной чистовой прокатки происходит нарастание наклепа аустенитной фазы.
Прерывание непрерывного процесса прокатки в момент, когда толщина полосы в 1,2-4,5 раза превышает конечную, смотка ее в рулон и выдержка в течение 5-50 с приводит к полному завершению процесса первичной рекристаллизации деформированной микроструктуры аустенита и устранению наклепа, повышению ее равномерности по длине и толщине полосы, что ведет к повышению пластических свойств готовой тонколистовой горячекатаной стали толщиной 0,6-2,0 мм. Теплообмен между отдельными витками рулона существенно более тонкой (чем в известном способе [3]) полосы обеспечивает снижение температурного градиента. При этом в процессе второго этапа непрерывной чистовой прокатки задний конец полосы, находящийся в рулоне, сохраняет свою температуру. В результате разница температур переднего и заднего концов полосы не превышает 7-9°C. Это снижает в ≈2 раза продольную разнотолщинность полос толщиной 0,6-2,0 мм.
Экспериментально установлено, что если первый этап непрерывной чистовой прокатки завершать при толщине полосы, превышающей конечную толщину более чем в 4,5 раза, то вследствие замедления прогрева более холодных участков полосы в рулоне не обеспечивается выравнивание температурного поля полосы, а при втором этапе прокатки наклеп аустенита избыточно высок. При толщине полосы, превышающей конечную толщину менее чем в 1,2 раза, повышается неравномерность микроструктуры стали, что ухудшает пластические свойства тонколистовой стали.
При продолжительности выдержки менее 5 с не достигается полное снятие наклепа аустенита и выравнивание температурного поля полосы, снижается пластичность листовой стали. Увеличение продолжительности выдержки более 50 с приводит к тому, что внешние витки рулона переохлаждаются. В результате возрастает продольная разнотолщинность полосы, в аустенитной фазе протекают процессы собирательной рекристаллизации, что снижает пластичность горячекатаной листовой стали.
Примеры реализации способа
Для производства тонких горячекатаных полос используют НШС 1680, содержащий расположенные в технологическую линию окалиноломатель, черновую группу из четырех клетей, промежуточное перемоточное устройство, первую непрерывную чистовую группу, включающую три клети кварто, устройство для намотки-размотки полосы, вторую непрерывную чистовую группу, содержащую четыре клети кварто, отводящий рольганг с системой ламинарного охлаждения, моталку для полос конечной толщины.
0
1
Непрерывно литые слябы толщиной 200 мм из стали марки 08Ю нагревают до температуры аустенитизации 1250°C и последовательно выдают на печной рольганг. Очередной сляб транспортируют к черновой группе НШС 1680, пропускают через окалиноломатель и прокатывают за 4 прохода в черновой группе клетей в полосу толщиной 40 мм. Затем полосу при температуре 1000°C свертывают в рулон, перемещают в позицию развертывания и подвергают первому этапу чистовой прокатки в трехклетевой непрерывной группе в полосу толщиной Н=3,64 мм, что в k=2,8 раза превышает конечную толщину полосы Н=1,30 мм.
Прокатанную на первом этапе полосу сматывают в рулон на барабан устройства намотки-размотки полосы. Смотанную в рулон полосу выдерживают в течение времени τ=27 с. За это время в полосе завершаются процессы рекристаллизации деформированного аустенита и достигается нагрев витков, имеющих пониженную температуру.
1
кп
см
По завершению выдержки наружный конец полосы из устройства намотки-размотки полосы задают в непрерывную трехклетевую группу кварто и осуществляют второй этап чистовой прокатки до конечной толщины H=1,30 мм при температуре конца прокатки Т=830°C, после чего полосу подвергают ускоренному охлаждению водой на отводящем рольганге до регламентированной температуры смотки Т=730°C и сматывают в рулон.
в
0,2
4
Готовая горячекатаная полоса имеет следующие механические свойства: σ=350 МПа; σ=230 МПа; δ=58%. Продольная разнотолщинность полосы составляет ΔН=±4%.
Варианты реализации способа производства тонкой горячекатаной листовой стали и показатели их эффективности представлены в таблице.
Таблица
Режимы производства горячекатаной листовой стали толщиной 0,6-2,0 мм и их эффективность
№ п/п
Кол-во этапов при чистовой прокатке
k, раз
τ, с
Механические свойства
ΔН, %
σ<sub>в</sub>, МПа
σ<sub>0,2</sub>, МПа
δ<sub>4</sub>, %
1
2
1,1
4
360
260
49
±10
2
2
1,2
5
350
255
58
±5
3
2
2,8
27
350
230
58
±4
4
2
4,5
50
350
230
58
±5
5
2
4,6
52
340
235
50
±9
6
1
-
-
360
286
48
±10
4
Из данных, приведенных в таблице, следует, что реализация предложенного способа (варианты №2-№4) обеспечивает одновременное повышение пластических свойств и уменьшение продольной разнотолщинности полос толщиной 0,6-2,0 мм. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации известного способа [3] (вариант №6) имеет место снижение пластических свойств, характеризуемых величиной относительного удлинения δ, а также увеличение продольной разнотолщинности полос ΔН.
Технико-экономические преимущества предложенного способа производства тонкой горячекатаной листовой стали состоят в том, что проведение чистовой прокатки за 2 этапа, когда на первом этапе полосу прокатывают до толщины, в 1,2-4,5 раза превышающей конечную, затем сматывают в рулон, выдерживают в течение 5-50 с и проводят второй этап чистовой прокатки полосы до конечной толщины, позволяет осуществить промежуточную рекристаллизацию деформированных аустенитных зерен микроструктуры стали, снизить температурный градиент по длине и толщине полос. Благодаря этому достигается одновременное повышение пластических свойств и уменьшение продольной разнотолщинности полос толщиной 0,6-2,0 мм, прокатываемых на НШС.
В качестве базового объекта принята известная технология производства тонколистовой горячекатаной стали [3]. Использование предложенного способа позволяет за счет увеличения пластических свойств и соответственно штампуемости использовать горячекатаную травленую листовую сталь взамен холоднокатаной, а также поставлять потребителям тонколистовой прокат по теоретической массе. Это обеспечивает повышение рентабельности производства тонкой горячекатаной листовой стали на 15-25%.
Литературные источники
1. Патент США №3803891, МПК В21В 1/26, В21В 15/00, 1974.
2. Патент США №4491006, МПК В21В 1/26, В21В 15/00, 1985.
3. Беняковский М.А., Масленников В.А. Автомобильная сталь и тонкий лист. Ч., Издательский Дом «Череповец», 2007, с.110.