СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 1996 года по МПК C21D9/46 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения полос из углеродистых и низколегированных сталей.

Известен способ горячей прокатки полос из низколегированной стали с температурой окончания деформации 780^oC810^oC, включающий принудительное охлаждение прокатанной полосы водой до температуры смотки 590 - 640^oC с регламентированной скоростью охлаждения, при этом скорость охлаждения изменяют на 2 4^oC/с от заданной на каждые 0,3% изменения величины углеродного эквивалента. Величину углеродного эквивалента определяют перед прокаткой полосы по соотношению:
C_э С + Mn/6 + Si/24 + (V + Ti + Nb)/5 [1]
Недостатки известного способа состоят в том, что скорость охлаждения полосы является параметром, которым трудно управлять, особенно при ускорении стана. Кроме того, при охлаждении полосы водой скорость охлаждения переменна по ее толщине, что не учитывает известный способ. Помимо этого, известный способ не учитывает влияния продолжительности последеформационной паузы на уровень и стабильность механических свойств, хотя влияние данного параметра более существенно, чем скорость охлаждения в интервале 2 17^oC/с. В результате ухудшается качество прокатываемых полос.

Известен также способ производства горячекатанных полос, включающий обжатие металла валками прокатных клетей с охлаждением в межклетевых промежутках, с регламентированной температурой окончания деформации и последующим охлаждением со скоростью 5 30^oC/c до температуры смотки [2]
Недостатки известного способа состоят в том, что он не учитывает влияние разброса химического состава стали и длительности после деформационной паузы на уровень и стабильность механических свойств. Это приводит к снижению качества прокатываемых полос.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ горячей прокатки полос из углеродистых и низколегированных сталей с температурой окончания деформации 730 950^oC, включающий принудительное охлаждение полосы со скоростью 4 15^oС/с ламинарными струями воды с регламентированной последеформационной паузой. Принудительное охлаждение до температуры 580 - 690^oC, при которой полосу сматывают в рулон [3] прототип.

Недостатки известного способа состоят в следующем. Обеспечение заданных значений температур окончания деформации, скорости принудительного охлаждения и температуры его окончания позволяют получить стабильные механические свойства полос только при стабильности химического состава стали, что в реальных процессах недостижимо. Поэтому нестабильность механических свойств в пределах одной марки стали достигает ±12%
Цель изобретения состоит в повышении стабильности механических свойств стальных полос.

Цель достигается тем, что в известном способе горячей прокатки полос из углеродистых и низколегированных сталей, с температурой окончания деформации 780 890^oC, регламентированной последеформационной паузой и принудительным охлаждением до температуры 580 660^oC согласно предложению, продолжительностью последеформационной паузы устанавливают прямо пропорционально углеродному эквиваленту стали, с коэффициентом пропорциональности, равным 12,8 17,6.

Известное и предложенное технические решения имеют следующие общие признаки. Оба они являются способами горячей прокатки полос из углеродистых и низколегированных сталей. В обоих случаях температура окончания деформации составляет 780 890^oC. Также в обоих случаях предусмотрена регламентированная последеформационная пауза и принудительное охлаждение полосы водой до температуры 580 660^oC. Признак "регламентированная последеформационная пауза" в способе-прототипе следует считать очевидно известным, т.к. после выхода полосы из валкой и до ее входа в зону охлаждения ламинарными струями воды проходит время, называемое последеформационной паузой.

Отличия предложенного способа состоят в следующем. Согласно предложению, продолжительность последеформационной паузы прямо пропорциональная углеродному эквиваленту стали, тога как в известном способе продолжительность этой паузы независимо от углеродного эквивалента, а определяется расстоянием от последней клети до секции охлаждения, с которой начинают душирование, и скорости полосы на отводящем рольганге. Другое отличие состоит в том, что коэффициент пропорциональности при установке последеформационной паузы в предложенном способе, составляет 12,8 17,6, чего в известном способе не предусмотрено.

Указанные отличительные признаки проявляют во всей совокупности новые свойства, не присущие им в известных совокупностях признаков, и заключающиеся в повышении стабильности механических свойств стабильных полос. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенность отличия".

Сущность предложенного способа состоит в следующем. Механические свойства стальных горячекатанных полос, при прочих равных условиях, зависят от конкретного химического состава данной плавки стали. Но поскольку существующие стандарты допускают разброс содержания химических элементов, то механические свойства готового проката нестабильны. Это ухудшает качество проката и является причиной брака продукции из-за несоответствия механических свойств требуемому уровню. Химический состав стали может быть определен углеродным эквивалентом, учитывающим вклад отдельных элементов в формировании механических свойств.

Компенсировать влияние изменений химического состава сталей на механические свойства горячекатанных полос оказалось возможным за счет соответствующего изменения продолжительности последеформационной паузы. Увеличение продолжительности последеформационной паузы приводит к увеличению степени рекристаллизации зерен аустенита и уменьшению прочностных характеристик. Таким образом, упрочняющее воздействие, обусловленное повышением углеродного эквивалента стали, устраняется за счет разупрочнения стали от увеличения продолжительности последеформационной паузы.

В общем случае, зависимость оптимальной продолжительности последеформационной паузы от величины углеродного эквивалента имеет нелинейный характер, однако при ограничении класса прокатываемых сталей по химсоставу, а также при регламентации температурных режимов прокатки, эту независимость на относительно узком участке модно представить в виде прямо пропорциональной. Исследования показали, что для углеродистых и низколегированных сталей, прокатываемых с температурой окончания деформации Т_кп 780 890^oC и с принудительным охлаждением до температуры Т_см 580 660^oC со средней скоростью охлаждения 5 17^oC/с, коэффициент пропорциональности равен К 12,8 17,6.

Следует отметить, что параметр "продолжительность последеформационной паузы" наилучшим образом поддается управлению как в ручном, так и автоматическом режимах. Действительно, время τ_o от выхода металла из последней клети до начала принудительного охлаждения водой определяется как частное от деления расстояния L между последней клетью и первой секцией душирующей установки на скорость движения полосы V, жестко задаваемой скоростью вращения валков последней клети (с учетом коэффициента опережения металла).

Таким образом, при изменении углеродного эквивалента стали C_э осуществляют соответствующее изменение продолжительности последеформационной паузы τ_o выбором секции, с которой начинают душирование полосы, что обеспечивает стабильность механических свойств проката.

Два сляба сечением 200 х 1700 мм из стали марки Ст3сп от различных плавок имеют следующий химический состав (табл.1):
Слябы разогревают в методической печи непрерывного широкополосного стана 2000 до 1280^oC, после чего прокатывают в черновой группе клетей до промежуточной толщины 40 мм. Затем раскаты последовательно задают в семиклетевую чистовую группу, где осуществляют прокатку с межклетевым охлаждением водой в полосы толщиной 0,4 мм. Температуру окончания деформации поддерживают равной T_кп 795^oC, а скорость движения полосы по отводящему рольгангу V 10 м/с. Продолжительность последеформационных пауз определяют исходя из соотношения: τ_o К•С_э, т.е.

Плавка N 1 15,2•C_э1 15,2 х 0,163 2,48 (с)
Плавка N 2 15,2•C_э2 15,2 х 0,300 4,56 (с)
Для обеспечения указанных продолжительностей последеформационных пауз, полосу первой плавки начинают охлаждать с секции, расположенной на расстоянии L от последней клети стана, равным: , а полосу из второй плавки соответственно секцией, расположенной на расстоянии .

Принудительное охлаждение обеих полос водой ведут до температуры Т_см 620^oC, после чего их сматывают в рулоны.

За счет увеличения продолжительности последеформационной паузы при прокатке полосы с большим значением C_э2 достигается выравнивание механических свойств готового проката (см. табл. 3).

Варианты реализации способа и показатели стабильности механических свойств полос приведены в табл.2.

Из табл.2 следует, что при реализации предложенного способа (варианты N 2 4, 9) достигается повышение стабильности механических свойств горячекатанных полос из углеродистых и низколегированных сталей. В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты N 1, 5 7, 10, 11) имеет место ухудшение стабильности механических свойств прокатки. Также ухудшение стабильности характерно при реализации способа-прототипа (варианты N 8 и 12).

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключается в том, что изменение длительности последеформационной паузы (при регламентированных значениях остальных параметров) в зависимости от величины углеродного эквивалента стали позволяет уменьшить влияние неоднородности химического состава стали на стабильность механических характеристик проката. Продолжительность последеформационной паузы является легко управляемым параметром как при ручном, так и автоматическом регулировании.

За базовый объем принят способ-прототип. Рентабельность реализации предложенного способа превышает 50% ТТТ1 ТТТ2

Использование: изобретение относится к приватному производству и может быть использовано для получения полос из углеродистых и низколегированных сталей. Техническим результатом является повышение стабильности технических свойств. После прокатки сляба на полосу с температурой окончания 795^oC, проводят последеформационную паузу продолжительность которой устанавливают (τ_o o = КС_э), прямо пропорционально углеродному эквиваленту стали с коэффициентом пропорциональности, равным 12,8 - 17,6. 3 табл.

Способ горячей прокатки полос из углеродистых и низколегированных сталей, включающий деформацию с температурой ее окончания 780 890°С, последеформационную паузу и принудительное охлаждение до 580 660^oС, отличающийся тем, что последеформационную паузу устанавливают прямо пропорционально углеродному эквиваленту стали, а коэффициент пропорциональности равным 12,8 17,6.