СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ВЫСОКОПРОЧНОЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
METHOD OF THERMAL TREATMENT OF HIGH-STRENGTH LOW-CARBON STEEL

Изобретение относится к производству проката, в частности к технологии термообработки листовой высокопрочной низкоуглеродистой стали.
К низкоуглеродистым относятся стали, содержащие до 0,25% углерода,
причем, чем ниже его содержание, тем меньше временное сопротивление (σв) стали. Например, стали, содержащие до 0,12 мас.% углерода, имеют σв=330…350 МПа. Механические свойства углеродистых сталей во многом определяются их термообработкой, которая для листовой стали проводится после ее холодной прокатки. Технология термообработки стали достаточно подробно описана в книге Ю.М.Лахтина «Металловедение и термическая обработка металлов». М., «Металлургия», 1969, с.236-273.
Известен способ термообработки горячекатаной углеродистой стали для холодной высадки, включающий охлаждение после прокатки, нагрев и окончательное охлаждение на воздухе, в котором охлаждение выполняют до температуры, зависящей от содержания углерода в стали, а после этого осуществляют нагрев со скоростью не менее 25 град/с до температуры, находящейся в определенном интервале, также зависящем от содержания в стали углерода (см. а.с. СССР №1717645, кл. C21D 1/02, опубл. В БИ №9, 1992 г.). Однако этот способ непригоден для термообработки холоднокатаной низкоуглеродистой стали.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ термообработки (технология отжига) холоднокатаной низкоуглеродистой стали 08кп в рулонах, приведенный в книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина «Холодная прокатка металла». М., «Металлургия», 1988, с.188-191 и табл.9.
Эта технология включает нагрев рулонных полос с выдержкой при заданных температуре и продолжительности с последующим охлаждением и распаковкой металла и характеризуется тем, что нагрев ведут до температуры 680…710°С в течение 14…17 ч и с выдержкой 8…12 ч, а охлаждение осуществляют до температуры 180°С в течение 34…45 ч. Эта технология непригодна для получения качественной листовой стали с содержанием углерода 0,06…0,08 мас.%, имеющей повышенное временное сопротивление.
Технической задачей настоящего изобретения является получение качественной высокопрочной низкоуглеродистой стали.
3
Для решения этой задачи в предлагаемом способе, включающем нагрев рулонных полос с выдержкой при заданных температурах и продолжительности с последующим охлаждением и распаковкой металла при получении стали, содержащей 0,03…0,05 мас.% углерода, с σв=340-400 МПа, нагрев осуществляют до температуры 680°С по стендовой термопаре с выдержкой при этой температуре и до достижения температуры отстающей точки, равной 660°С, с объемом продувочного водорода не менее 2,8 м/т металла, а для получения стали, содержащей 0,06…0,08 мас.% углерода, с σв=380-440 МПа нагрев ведут до 680°С с временем выдержки при этой температуре, равным половине общего времени выдержки металла, с последующим снижением температуры до 660°С выдержкой до достижения температуры отстающей точки, равной 630°С, при этом запуск водоохлаждения в обоих случаях производят при 280°С, а распаковку металла в обоих случаях осуществляют при температуре отстающей точки 140°С.
Приведенные параметры способа получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке режимов термообработки листовой низкоуглеродистой стали, содержащей 0,03…0,08 мас.% углерода, что обеспечивает получение проката с повышенными прочностными свойствами.
Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при термообработке листовой стали двух видов (с содержанием углерода 0,03…0,05 мас.% и 0,06…0,08 мас.%) варьировали режимы отжига (температуры нагрева по стендовой термопаре и отстающей точки, объем продувочного водорода, время выдержки, а также температуры запуска водоохлаждения и распаковки металла), оценивая результаты по выходу листовой стали требуемой прочности.
Наилучшие результаты (выход такой стали в пределах 98,8…99,6%) получены с использованием рекомендуемой технологии термообработки. Отклонения от заявляемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели.
4
Так, например, уменьшение температур нагрева металла, а также температур отстающей точки снижали его пластичность (уменьшались величины предела текучести стали σт и ее относительного удлинения δ). С уменьшением температуры распаковки уменьшалась производительность печей. Повышение указанных температур сверх рекомендуемых величин в большинстве случаев не позволяло достичь необходимой минимальной прочности стали (т.е. σв=340 и 380 МПа), а в отдельных случаях вызывало появление на поверхности полос линий поперечного излома. Уменьшение подачи продувочного водорода отрицательно сказывалось на качестве поверхности холоднокатаных листов, увеличивалась загрязненность поверхности полосы. При повышении температуры распаковки садки металла появлялся дефект «цвета побежалости».
Технология термообработки, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовалась ввиду заведомой ее непригодности для получения низкоуглеродистой листовой стали повышенной прочности. Таким образом, опытная проверка показала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономические исследования показали, что внедрение заявляемой технологии термообработки позволит увеличить производство высокопрочной низкоуглеродистой листовой стали на комбинате не менее чем на 10% с соответствующим ростом прибыли от реализации проката с улучшенными свойствами.
Примеры конкретного выполнения
3
1. Рулонная полосовая сталь с содержанием 0,045 мас.% углерода подвергается термообработке (отжигу) по следующему режиму: нагрев до температуры 680°С по стендовой термопаре с выдержкой при этой температуре продолжительностью 39 часов до достижения 660°С в отстающей точки (ядре рулона); объем продувочного водорода - 3 м/т обрабатываемого металла; запуск водоохлаждения - 280°С, а распаковку металла осуществляют при температуре отстающей точки, равной 140°С.
Выход листового проката σв=350…390 МПа - 99,4%.
2. Аналогичная сталь с содержанием 0,065 мас.% углерода проходит термообработку по режиму:
нагрев до 680°С и с выдержкой при этой температуре 16 ч; снижение температуры до 660°С с выдержкой до достижения температуры отстающей точки, равной 630°С; общее время выдержки металла 32 ч; запуск водоохлаждения - 280°С и распаковка металла при температуре отстающей точки 140°С.
Выход листового проката с σв=400…440 МПа - 99,5%.