СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛОСЫ ИЗ СТАЛИ Российский патент 1994 года по МПК B21B3/00 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для производства полосы, используемой для металлических дисков с режущей кромкой, армированной твердыми частицами, а также изотропной полосы для других целей.

Известен способ получения стали, применяемой для изготовления режущих дисков с внутренней кромкой, армированной твердыми частицами, в том числе и алмазными. Сталь содержит, мас. %: никель 4-5; хром 15-18; молибден 2-4; азот 0,05-0,15. После прокатки полоса для диска подвергается термообработке при 400^оС в течение 1 ч. Недостатком этого способа и стали является необходимость термообработки в колпаковых нагревательных печах, что при недостаточном количестве их приводит к значительному снижению производительности.

Также известен способ производства высокопрочной нержавеющей стали, применяемой для изготовления дисков с режущей кромкой. Сталь содержит, мас. % : углерод или углерод и азот 0,01-0,15; медь 1,0-4,0; никель 7,0-11,0; хром 12-17; алюминий и титан 0,5-2,5; бор 0,001-0,02; бериллий 0,02-0,2; молибден 1,0-4,0 или не менее одного элемента из группы ванадий, ниобий или цирконий в количестве 0,05-0,5. После холодной прокатки сталь подвергают старению при 400^оС. Недостаток этого способа и стали - необходимость операции старения в вакуумных колпаковых печах, за счет чего снижается производительность. Токсичность бериллия ухудшает экологическую обстановку.

В качестве прототипа взят способ получения стали для производства дисков с режущей кромкой содержащей, мас.%: углерод - не более 0,10; кремний 1,0-3,0; марганец - не более 0,5; никель 4,0-8,0; хром 12,0-18,0; медь 0,5-3,5; азот - не более 0,15; сера - не более 0,004. Суммарное содержание углерода и азота не менее 0,10. Сталь подвергают холодной деформации при степени деформации 50-65% и старению при 400^оС в течение 1 ч. Недостаток необходимость термообработки в колпаковых печах, что снижает производительность.

Целью изобретения является повышение производительности за счет устранения термообработки при обеспечении изотропных и механических характеристик.

Это достигается тем, что в способе получения полосы из стали, содержащей углерод, никель, хром, марганец, азот, включающем горячую и холодную прокатку, заключительную холодную прокатку осуществляют с относительной деформацией 55-70%, а сталь дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,08-0,12
Никель 6,5-7,5
Хром 16,5-17,5
Марганец 0,8-1,2
Церий 0,03-0,06
Азот 0,04-0,06
Железо Остальное
Сущность изобретения состав стали обеспечивает изотропность без операции старения и в процессе холодной прокатки необходимые механические свойства для получения отрезных дисков из прокатной полосы.

Содержание никеля в заданных пределах обеспечивает после регламентированной деформации появление почти 100% мартенсита деформации. Если никеля больше 7,5% появляется устойчивая аустенитная фаза, мартенсита деформации недостаточно для получения необходимых механических характеристик. Содержание никеля меньше 6,5% связано с появлением феррита, что приводит к уменьшению мартенсита деформации (снижению механических характеристик).

Хром служит для повышения прочности и обеспечения коррозионных свойств. Если хрома больше заявленного предела, то при нагреве образуется δ -феррит, что потребует увеличения аустенитообразующих компонентов (например, никеля) и влечет за собой получение устойчивого аустенита, уменьшение количества мартенсита деформации, снижение механических характеристик. Если хрома меньше заявленного, снижается коррозионная стойкость, уменьшаются механические характеристики σ_в .

Марганец, как и в прототипе, служит для стабилизации аустенита. Если марганца больше заявленного, снижается пластичность в холодном состоянии (меньше 1,5%), затрудняется холодная прокатка, кроме того возможно появление брака за счет трещин. Если марганца меньше заявленного, возможно образование δ -феррита и, как следствие, уменьшение мартенсита деформации (до 75% ). Выход за заявленные пределы по марганцу также снижает изотропность стали.

При заявленном соотношении компонентов церий служит для повышения пластичности. Если церия больше заявленного, возможны трещины при горячей прокатке из-за образования цериевой неоднородности. Если меньше, то полностью не очищаются границы зерен, неметаллические включения не измельчаются, при 850-1000^оС провал по пластичности ниже 40%, что является причиной появления брака при горячей прокатке.

Углерод служит для упрочнения матрицы и подавляет образование δ -феррита. Если его больше 0,12, появляются карбиды хрома по границам зерен, снижаются коррозионная стойкость и пластичность при холодной прокатке (меньше 1,5% ), возможно появление брака. Если углерода меньше 0,08, появляется δ -феррит, снижается количество мартенсита деформации.

Азот служит для упрочнения мартенситной фазы. Упрочнение происходит до содержания азота 0,06% . Дальнейшее увеличение азота на упрочнение не влияет, но в холодном состоянии происходит разупрочнение металла (σ). Если азота меньше 0,04, снижается уровень прочностных характеристик (на 10-15%). При относительной деформации менее 55% (установлено экспериментально) мартенсита деформации меньше, снижаются прочностные характеристики.

При относительной деформации в холодном состоянии более 70% возможно появление брака (трещины, разрушение полосы) из-за снижения пластичности ниже 1,0% (установлено экспериментально).

Анализ технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ является новым, имеет изобретательский уровень и промышленное применение.

Слитки для получения полосы толщиной h = 0,45-0,6 мм отливали на металлургическом участке НИИМ. Масса слитка 32 кг. На каждый вариант химического состава отливали 4 слитка. После отливки на стане 250 НИИМ слиток прокатывали на полосу. Холодную прокатку проводили на стане холодной прокатки НИИМ с разной степенью деформации как в заданных пределах, так и за предельных. Результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 1-3 (по прототипу). Из данных таблицы видно, что получить заданные механические свойства для указанной стали без старения невозможно.

П р и м е р 4. Никеля больше, чем заявлено, изотропность ниже уровня (разность прочности в продольном и поперечном направлении больше, допускаемой ( σ_в^l-σ_в^ll≥70 МПа). Мартенсита деформации значительно ниже (20% вместо 90-98%).

П р и м е р 5. Никеля меньше заявленного. Появление феррита приводит к уменьшению мартенсита деформации. Снижаются прочностные характеристики.

П р и м е р 6. Хрома больше заявленного. Устойчивый аустенит, снижается количество мартенсита деформации, как следствие - механические характеристики.

П р и м е р 7. Хрома меньше заявленного. Механические характеристики снижаются.

П р и м е р 8. Марганца больше заявленного. Пластичность в холодном состоянии ниже 1,5%. При холодной прокатке появляются трещины.

П р и м е р 9. Марганца меньше заявленного, образование δ -феррита, уменьшение мартенсита деформации, снижение механических характеристик.

П р и м е р 10. Церия больше заявленного, появляются трещины при горячей прокатке, что приводит к появлению брака.

П р и м е р 11. Церия меньше - недостатки такие же, как и в примере 10.

П р и м е р 12. Углерода больше заявленного, пластичность при холодной прокатке ниже 1,5%, появляются трещины.

П р и м е р 13. Углерода меньше заявленного. Из-за появления δ-феррита снижаются количество мартенсита деформации и прочностные характеристики.

П р и м е р 14. Азота больше заявленного. В холодном состоянии разупрочнение металла. Снижаются механические характеристики.

П р и м е р 15. Азота меньше заявленного, снижаются механические характеристики.

П р и м е р 16. Относительная деформация меньше заявленной. Уменьшается содержание мартенсита деформации, снижаются механические характеристики.

П р и м е р 17. Относительная деформация больше заявленной. Снижение пластичности ниже 1,5% приводит к образованию трещин.

П р и м е р ы 18-24. Все элементы содержатся в заявленных пределах. Технологические параметры также в заявленных пределах.

Применение изобретения позволяет повысить производительность при производстве отрезных кругов. Повышение производительности за счет устранения термообработки в условиях недостаточного количества колпаковых печей (или их полного отсутствия) имеет весьма актуальное значение.

Продолжительность получения полосы, включая нагрев под прокатку, горячую прокатку на подкат, травление, холодную прокатку, операцию старения (длительная термообработка), составляет 10 ч.

Устранение операции старения, продолжительностью в 1 ч уменьшает продолжительность получения полосы до 9 ч. Продолжительность возрастает на · 100 ≈ 11% 11%.

В таблице (колонка 19) приведены значения производительности полосы по известному и предлагаемому способам. Производительность, равная 0, указывает на то, что полоса получается с браком по той или иной причине. Производительности 100% соответствует известный способ. Производительность 111 - это предлагаемый способ в заявленных пределах.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для производства полосы, используемой для металлических дисков с режущей кромкой, армированной твердыми частицами, а также изотропной полосы для других целей. Новым в способе получения полосы из стали, содержащей углерод, никель, хром, марганец, азот, включающем горячую и холодную прокатки является то, что заключительную холодную прокатку осуществляют деформацией 55 - 70% . Сталь дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,08 - 0,12; никель 6,5 - 7,5; хром 16,6 - 17,5; марганец 0,8 - 1,2; церий 0,03 - 0,06; азот 0,04 - 0,06, железо остальное. Применение способа позволяет повысить производительность при производстве отрезных кругов за счет устранения термообработки при обеспечении изотропных и механических характеристик. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛОСЫ ИЗ СТАЛИ, включающий горячую и холодную прокатку, отличающийся тем, что прокатке подвергают полосу из стали при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,08 - 0,12
Никель 6,5 - 7,5
Хром 16,5 - 17,5
Марганец 0,8 - 1,2
Церий 0,03 - 0,06
Азот 0,04 - 0,06
Железо Остальное
при этом холодную прокатку осуществляют с относительной степенью деформации 55 - 70%.