Способ производства холоднокатаной полосы
COLD-ROLLED STRIP PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к технологии изготовления холоднокатаной полосы для изготовления изделий с высокими требованиями к жаропрочности.
Известен способ производства листовой углеродистой стали, включающий холодную прокатку полос, рекристаллизационный отжиг стопы рулонов в колпаковой печи с нагревом до температуры отжига 670-710°С и охлаждением, согласно которому нагрев стопы рулонов в температурном интервале от 190-210°С до температуры отжига ведут со средней скоростью не выше 72°С/ч, а охлаждение стопы рулонов производят вначале до температуры 650-680°С за время 7-15 ч, по истечении которого охлаждение завершают с произвольной скоростью, при этом холодную прокатку осуществляют с суммарным относительным обжатием 55-80%, а углеродистая сталь имеет следующий химический состав, мас.%:
Углерод
0,02-0,12
Марганец
0,08-0,55
Алюминий
0,01-0,10
Кремний
не более 0,05
Сера
не более 0,03
Фосфор
не более 0,03
Азот
не более 0,012
Железо
остальное
(Патент РФ № 2309990, МПК C21D 8/04, C21D 1/26, опубл. 10.11.2007 г.).
Недостатком известного способа является нестабильный уровень выхода годного по прочностным характеристикам и неудовлетворительная плоскостность полосы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаного проката, включающий выплавку стали, разливку, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи и дрессировку согласно которому выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %:
углерод
0,06-0,12
кремний
не менее 0,40
марганец
1,10-1,50
хром
не менее 0,10
железо и неизбежные примеси
остальное
при этом рекристаллизационный отжиг осуществляют путем нагрева рулонов до температуры Т=-1,1239Че+665,42, где 1,1239 – эмпирический коэффициент, е – степень обжатия при холодной прокатке, %, 665,42 – эмпирический коэффициент, выдерживают под нагревательным колпаком с отключенными горелками не более 4 часов, затем с температуры не менее 580°С осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем со скоростью 25-35°С/час (Патент РФ № 2638477, МПК C21D 8/04, C21D 9/48, C21D 9/663, опубл. 04.05.2016 г.).
Недостатком известного способа является низкий выход годного по относительному удлинению.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение выхода годного холоднокатаной полосы за счет повышения комплекса механических свойств.
Технический результат достигается тем, что в способе производства холоднокатаной полосы, включающем выплавку стали, разливку стали в сляб, горячую прокатку сляба с получением горячекатаной полосы, смотку полосы в рулон, травление и холодную прокатку с получением холоднокатаной полосы, отжиг, и дрессировку, согласно изобретению, выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %:
углерод
0,05-0,12
кремний
0,12-0,42
марганец
0,70-1,50
сера
не более 0,30
фосфор
не более 0,30
хром
2,5-3,8
никель
0,7-1,5
медь
не более 0,30
молибден
0,1-0,5
железо и неизбежные примеси
остальное
горячую прокатку заканчивают при температуре 850-950 °С, смотку полосы в рулон ведут при температуре 560-610°С, а после травления проводят отжиг горячекатаной травленой полосы путем нагрева стопы рулонов в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой до температуры 700-750°С со скоростью 30-55 °С/час и выдержкой при этой температуре 18-25 час.
Кроме того, дрессировку осуществляют с обжатием 0,4-0,8%.
Сущность изобретения заключается в следующем. На механические свойства холоднокатаной полосы влияют как химический состав стали, так и режимы деформационно-термической обработки.
Углерод – один из упрочняющих элементов, при содержании углерода менее 0,05% прочностные свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,12% приводит к снижению пластичности стали, что недопустимо.
Кремний раскисляет и упрочняет сталь. Снижает количество свободного кислорода, повышает общее качество металла. При содержании кремния менее 0,12% снижается качество раскисления металла, вследствие чего снижается эффективность работы легирующих элементов. При содержании кремния более 0,42% повышает углеродный эквивалент, что способствует ухудшению свариваемости.
Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств. При содержании марганца менее 0,70% прочность стали ниже допустимой. Увеличение содержания марганца более 1,50% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность.
Сера и фосфор являются вредной примесью, снижают пластичность металла, делают его хрупким. поэтому их содержание ограничивают не более 0,030%.
Введение хрома снижает диффузию элементов в твердом растворе аустенита, благоприятно влияет на формирование конечной структуры, поэтому его содержание ограничено в пределах 2,5-3,8%.
Никель в заданном диапазоне обеспечивает вязко-пластические характеристики металлопроката, позволяет изделиям работать при повышенных ударных нагрузках.
Медь в небольших количествах положительно влияет на стойкость к атмосферной коррозии. Содержание меди более 0,30% ухудшает пластические свойства.
Молибден в заданном диапазоне позволяет обеспечить заданную микроструктуру металлопроката при существующих скоростях охлаждения.
Горячая прокатка с температурой конца прокатки 850-950 °С обеспечивает формирование требуемой микроструктуры проката. Заданная температура является оптимальной перед последующим охлаждением.
Смотка полосы при температуре 560-610 °С обеспечивает формирование мелкозернистой структуры и заданный уровень механических свойств.
.
Отжиг горячекатаной травленой полосы после травления путем нагрева стопы рулонов в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой до температуры 700-750°С обеспечивает разупрочнение металла перед холодной прокаткой, для достижения необходимой планшетности с меньшими нагрузками на стан холодной прокатки
Скорость нагрева в диапазоне 30-55°С/сек позволяет достичь равномерного достижения целевых температур в каждой точке стопы рулонов и сократить время необходимое на выдержку металла при заданных температурах.
Выдержка в течение 18-25 час позволяет прогреть всю стопу рулонов до температуры конца отжига, обеспечивает заданный уровень механических свойств.
Кроме того, дрессировка холоднокатаного проката с обжатием 0,4-0,8% обеспечивает оптимальный уровень механических свойств.
Пример реализации способа. В кислородном конвертере выплавили сталь с содержанием химических элементов, мас.%: C=0,08, Si=0,21, Mn=0,85, S=0,005, P=0,008, Cr=3,02, Ni=0,94, Cu=0,14, Mo=0,21, железо и неизбежные примеси остальное. Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой до 889°С и сматывали в рулоны при температуре 581°С. Охлажденные рулоны подвергали соляно-кислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы отжигали в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой. Стопу рулонов нагревали до температуры 730°С со скоростью 42°С/ч и выдерживали до температуры конца отжига в течение 21 ч. Далее прокатывали на 4-клетевом стане и дрессировали на дрессировочном стане. Полученный холоднокатаный прокат имеет предел прочности 474 Мпа, предел текучести 275 Мпа, относительное удлинение 22%.
Использование предложенного способа для производства холоднокатаной полосы позволяет увеличить выход годного холоднокатаной полосы за счет повышения комплекса механических свойств.