СТАЛЬНАЯ ГОРЯЧЕКАТАНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ПРОФИЛИРОВАНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПРОКАТКИ Российский патент 2009 года по МПК C21D1/02 C21D8/02 

Изобретение относится к производству полосовой стали и может быть использовано для изготовления заготовки.

В качестве заготовки для производства холодногнутых профилей проката используется горячекатаная и холоднокатаная полосовая сталь с заданным химсоставом и механическими свойствами, которые должны обеспечить бездефектное профилирование заготовки (например, отсутствие трещинообразования) и требуемое качество гнутых профилей, например сортовых (угловых, швеллерных, корытных и др.).

Необходимые свойства заготовки для профилирования обусловливают конкретизацию ее состава и режимов горячей (холодной) прокатки. Требования, предъявляемые к этой заготовке, достаточно подробно изложены в книге С.Ф. Березовского «Производство гнутых профилей», М.: Металлургия, 1985, с.11-14.

Известна заготовка (листовая сталь) для переработки формовкой, обладающая способностью к глубокой вытяжке и растяжению и содержащая углерод, марганец, хром, ванадий и вольфрам в заданных количествах. Однако состав стали не задается в зависимости от толщины заготовки и ее основного механического показателя - величины предела текучести σ_т (см. пат. США №3642468, кл. С22С 39/50, опубл. 13.02.72).

Известна технология производства заготовки (подката) из нестареющей низкоуглеродистой стали, при которой регламентируют режимы горячей прокатки и, в частности, обжатие в окалиноломателе непрерывного стана горячей прокатки (см. а.с. СССР №1533783, кл. В21В 1/02, опубл. в БИ №1, 1990). Эта технология неприемлема для производства заготовки, используемой при профилировании.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является горячекатаная заготовка для профилирования и технология ее прокатки, описанные в книге В.И. Анисимова и др. Расширение сортамента металлопроката - резерв экономии, Челябинск, Ю.-Урал. кн. изд., 1980, с.16-20, 25-26 и табл.4.

Эта заготовка с конкретным химсоставом и величиной σ_т (ст3пс) характеризуется относительно невысоким содержанием основных элементов (С, Mn, Si) и постоянной для всех толщин h стали величиной σ_т. Недостатком известной полосовой заготовки является отсутствие связи между величинами h, σ_т и содержанием в стали С, Mn, Si (т.е. углеродным эквивалентом С_э=С+Mn/9+Si/3 (см. аналог в ГОСТ 19281 «Прокат из стали повышенной прочности», п.4.3).

Технология прокатки заготовки для профилирования регламентирует величину обжатия в последней клети стана горячей прокатки, а также температуры конца прокатки и смотки полосы. Недостатком известной технологии является отсутствие данных о скорости охлаждения полос после прокатки, которая во многом определяет мехсвойства готового проката.

В результате этого известный объект не обеспечивает бездефектное профилирование полосовой стали и высокое качество готовых гнутых профилей.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение пластических свойств полосовой заготовки для профилирования, которые определяют ее приемлемость для получения, например, сортовых гнутых профилей с надлежащими свойствами.

Для решения этой задачи в подкате для стальной горячекатаной полосовой заготовки для профилирования содержание углерода, марганца и кремния установлено по величине углеродного эквивалента в зависимости от величины предела текучести и толщины заготовки по следующим соотношениям:

для h≥6 мм и для h<6 мм,

где С_э=C+Mn/9+Si/3 - углеродный эквивалент стали, мас.%,

σ_т - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

262,5, 130, 291, 124 - эмпирические коэффициенты; способ горячей прокатки стальной полосовой заготовки для профилирования из подката включает прокатку с заданной температурой, охлаждение и смотку полосы, при этом охлаждение полосы осуществляют со скоростью, определяемой в зависимости от ее толщины и величины предела текучести по следующим соотношениям:

, для h≥6 мм

и , для h<6 мм,

где V - скорость охлаждения, °С/с,

σ_т - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

227, 0,94, 306, 2,9 - эмпирические коэффициенты.

Приведенные математические соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации химсостава заготовки для профилирования с заданной толщиной и с требуемой величиной предела текучести, горячая прокатка которой ведется с определенной скоростью охлаждения на отводящем рольганге широкополосного стана (т.е. после завершения прокатки). При этом содержание трех основных элементов в стали определяется по предлагаемому углеродному эквиваленту. Все это обеспечивает отсутствие трещинообразования при профилировании заготовки за счет повышения ее пластических свойств.

При реализации заявляемого технического решения перед горячей прокаткой полосовой заготовки по требуемой величине ее предела текучести и в зависимости от толщины выбирают (по сопроводительной документации) подкат, содержание в котором С, Mn и Si соответствует предварительно определенной величине углеродного эквивалента С_э. После нахождения необходимой скорости охлаждения V_охл. проката (также в зависимости от h и σ_т стали) приступают к горячей прокатке полос.

Опытную проверку предлагаемого изобретения осуществляли на широкополосном стане 2500 горячей прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при прокатке полос с конечной толщиной 2...8 мм из различных марок стали использовали подкат с разным содержанием С, Mn и Si, варьируя скорость охлаждения полос после горячей прокатки. Величиной σ_т задавались, исходя из данных, полученных в результате исследовательских работ по бездефектному профилированию, проведенных ранее на ММК. Результаты опытов оценивались по выходу качественного проката в цехе гнутых профилей комбината, в котором использовалась опытная заготовка.

Наилучшие результаты (выход гнутых сортовых профилей I сорта в пределах 99,6...99,8% при отсутствии трещинообразования в процессе профилирования) получены при реализации заявляемого объекта. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели. Так, при углеродном эквиваленте С_э (т.е. при содержании С, Mn и Si, соответствовавшем конкретной его величине), отличном от определяемого по вышеприведенным формулам, выход профилей I сорта не превысил 98,3% и до 0,3% полос давали трещинообразование при профилировании, так как фактическая величина σ_т заготовки отличалась от требуемых оптимальных значений этого показателя.

Аналогичным образом при скоростях охлаждения горячекатаных полос, отличных от величин V_охл., определяемых по предлагаемым формулам (см. выше), выход гнутых профилей I сорта из полученной заготовки не превысил 98,5% и около 0,5% проката было отбраковано по трещинам.

Контрольная проверка заготовки и технологии ее получения, выбранных в качестве ближайшего аналога, привела к получению 98% гнутых профилей I сорта, а отсортировка в брак по трещинам достигла 0,7%.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории контроля ОАО «ММК», реализация настоящего изобретения при производстве горячекатаной полосовой стальной заготовки для профилирования позволит повысить выход гнутых профилей I сорта не менее чем на 1% при соответствующем сокращении отходов и повышении прибыли от реализации проката.

Пример конкретного выполнения

1. Полосовая заготовка для профилирования толщиной h=6 мм должна иметь предел текучести σ_т=303 МПа.

Требуемая величина углеродного эквивалента:

Исходя из зависимости С_э=С+Mn/9+Si/3 содержание основных элементов в стали должно быть: [С]=0,18; [Mn]=0,9 и [Si]=0,09 мас.%, т.е.

С_э=0,18+0,9/9+0,09/3=0,18+0,1+0,03=0,31

Такому химсоставу и σ_т=303 МПа соответствует ст3Гпс по ГОСТ 380.

При горячей прокатке этой заготовки скорость охлаждения раската будет:

2. Заготовку для профилирования из ст.35 толщиной 3 мм с

(углерод 0,33%, марганец 0,54% и кремний 0,18%) начинают прокатывать при температуре 1150°С, прокатка заканчивается при температуре 880°С, а смотка осуществляется при температуре 660°С.

Прокатка осуществляется с суммарным относительным обжатием 90% за 7 проходов в чистовой группе стана 2000, т.е. при начальной толщине полос 32 мм. В черновой группе клетей прокатка начинается со слябов толщиной 240 мм (5 проходов).

При горячей прокатке этой заготовки скорость охлаждения раската:

Предел текучести полученной заготовки для профилирования 347 МПа.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству полосовой заготовки для профилирования. Для повышения пластических свойств в подкате для стальной полосовой заготовки содержание углерода, марганца и кремния определяют в зависимости от величины σ_т и толщины заготовки h по следующим соотношениям: С'_э=(σ_т-262,5)/130 для h≥6 мм и С_э''=(σ_т-291)/124 для h<6 мм, где C_э=C+Mn/9+Si/3, при этом горячую прокатку заготовки из подката ведут при заданной температуре и охлаждают со скоростью, определяемой в зависимости от ее толщины h после прокатки и заданной величины предела текучести по следующему соотношению: V'_охл.=(σ_т-297)/0,94 град/с для h≥6 мм и V''_охл.=(σ_т-306):2,9 град/с для h<6 мм. 2 н.п. ф-лы.

1. Подкат для стальной горячекатаной полосовой заготовки для профилирования, содержание углерода, марганца и кремния в котором установлено по величине углеродного эквивалента в зависимости от величины предела текучести и толщины заготовки по следующим соотношениям:

для h≥6 мм,

для h<6 мм,

где С_э=С+Mn/9+Si/3 - углеродный эквивалент стали, мас.%,

σ_т - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

262,5, 130, 291, 124 - эмпирические коэффициенты.

для h≥6 мм,

и для h<6 мм,

V - скорость охлаждения, °С/с,

σ_т - предел текучести, МПа,

h - толщина полосы, мм,

297, 0,94, 306, 2,9 - эмпирические коэффициенты.