СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС Российский патент 2009 года по МПК B21B1/26 

Описание патента на изобретение RU2345849C1

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении на непрерывных широкополосных станах полос толщиной 1,50-6,00 мм конструкционного назначения из углеродистых сталей.

Горячекатаный полосовой прокат конструкционного назначения их углеродистых сталей должен удовлетворять следующему комплексу механических свойств (табл.1):

Таблица 1.

Механические свойства горячекатаных полос (ТУ 11-1-3579)

в, МПат, МПа4, %Изгиб на 180°Не менее 370не менее 245не менее 30выдержив. без надрывов и трещин

Известен способ горячей прокатки полос из конструкционной углеродистой стали марки Ст3сп, включающий нагрев слябов, черновую прокатку на толщину 15-36 мм, чистовую прокатку полос за 6-7 проходов до конечной толщины 1,2-8,0 мм с температурой конца прокатки 840-920°С, охлаждение водой до температуры смотки 550-650°С и смотку полос в рулоны [1]. Конструкционная углеродистая сталь марки Ст3сп (ГОСТ 380) содержит по массе 0,40-0,65% марганца.

Недостатки известного способа состоят в том, что полосы разных толщин, прокатанные по одним и тем же режимам, имеют различные механические свойства. Это приводит к повышенной отбраковке металлопродукции и увеличению затрат на производство. Кроме того, повышенное содержание марганца в стали дополнительно увеличивает эти затраты.

Известен также способ производства горячекатаных полос из углеродистой стали марки 08Ю, включающий нагрев слябов до температуры 1250°С и прокатку на непрерывном широкополосном стане в полосы заданной толщины с температурой конца прокатки 870-900°С.Прокатанные полосы охлаждают водой до температуры 720-750°С и сматывают в рулоны [2]. Конструкционная сталь марки 08Ю содержит в своем составе по массе 0,25-0,45% марганца и 0,02-0,08% алюминия (ГОСТ 4041).

Данный способ также требует увеличенных затрат на производство, т.к. полосы разных толщин, прокатанные с одной и той же температурой смотки, охлаждаются водой, подаваемой на их нижние стороны, с различными скоростями. Это приводит к увеличению отбраковки готовой продукции по механическим свойствам. Помимо этого повышенное содержание марганца и алюминия в стали марки 08Ю увеличивает затраты на легирование.

Наиболее близким аналогом по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства горячекатаных полос из углеродистой конструкционной стали марки Ст3 пс, включающий нагрев слябов, черновую прокатку, чистовую прокатку полос до конечной толщины с регламентированной температурой конца прокатки 810-880°С, охлаждение водой до температуры смотки 640-680°С и смотку в рулоны, причем углеродистая сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод0,14-0,22;Кремний0,05-0,17;Марганец0,40-0,65;Хромне более 0,30;Никельне более 0,30;Медьне более 0,30;Серане более 0,05;Фосфорне более 0,04;Азотне более 0,08;Железоостальное [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в высоких затратах на производство. Так как скорость охлаждения горячекатаных полос водой от температуры конца прокатки Ткп до температуры смотки Тсм существенно зависит от толщины полосы h, то и при постоянных значениях Ткп и Тсм механические свойства горячекатаных полос различной толщины имеют большой разброс значений прочности и пластичности. Это приводит к увеличению отбраковки готовой продукции по механическим свойствам. Помимо этого, повышенное содержание марганца в стали марки Ст3пс увеличивает расход ферромарганца и затраты на легирование.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении затрат на производство.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства горячекатаных полос из углеродистой стали, включающем нагрев слябов, черновую прокатку, чистовую прокатку полос до конечной толщины с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой до температуры смотки и смотку в рулоны, согласно предложению, температуры конца прокатки и смотки устанавливают исходя из конечной толщины полосы по зависимостям:

для h=1,50-2,99 мм Ткп≥820°С и Тсм=610-650°С,

для h=3,00-6,00 мм Ткп≥840°С и Тсм=640-680°С,

где h - толщина полосы;

Ткп Тсм - температуры конца прокатки и смотки полосы,

причем углеродистая сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод0,14-0,18;Кремнийне более 0,15;Марганец0,40-0,55;Алюминий0,01-0,05;Железо и примесиостальное.

Сущность предложенного технического решения состоит в следующем.

Механические свойства горячекатаных полос из конструкционной углеродистой стали зависят как от ее химического состава, так и от Ткп, Тсм и скорости охлаждения полос водой, а именно: с увеличением толщины полосы скорость охлаждения уменьшается, что ведет нестабильности механических свойств, увеличению отбраковки и расходов на производство. Для компенсации неравномерности охлаждения полос различной толщины предложено дифференцировать температуры Tкп, Тсм, а именно: для «тонких» полос h=1,50-2,99 мм значения Ткп и Тсм имеют более низкие значения, благодаря чему скорость охлаждения прокатанных полос водой с более низкой температурой снижается. Для более «толстых» полос h=3,00-6,00 мм температуры Ткп и Тсм увеличивают, что ведет к увеличению коэффициента теплоотдачи полосы охлаждающей воде. Благодаря этому скорости охлаждения полос обеих групп толщин выравниваются, за счет чего обеспечивается снижение отбраковки и затрат на производство.

Помимо этого углеродистая сталь предложенного состава содержит меньше марганца (0,40-0,55% против 0,40-0,65% в стали известного состава), благодаря чему достигается экономия ферромарганца и дополнительное снижение затрат на производство.

Экспериментально установлено, что при прокатке полос толщиной h=l,50-2,99 мм из углеродистой стали предложенного химического состава с Ткп<820°С или Тсм<610°С пластические свойства ниже допустимого значения, δ4<26%, образцы не выдерживают изгиб на 180°. Увеличение Тсм более 650°С ведет к снижению прочности, увеличению отбраковки и затрат на производство.

При прокатке полос толщиной h=3,00-6,00 мм из углеродистой стали предложенного химического состава с Ткп<840°С или Тсм<640°С возрастает прочность горячекатаных полос выше допустимого уровня, а при Тсм<640°С снижается пластичность. В обоих случаях увеличивается отбраковка горячекатаных полос и расходы на производство.

Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,14% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,18% ухудшает пластичность стали.

Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства. Однако увеличение содержания кремния более 0,15% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, охрупчивает сталь, ухудшает ее пластичность.

Марганец введен для раскисления и повышения прочности стали, связывания примесной серы в сульфиды. При содержании марганца менее 0,40% снижается прочность стали что приводит к увеличению отбраковки. Повышение концентрации марганца сверх 0,55% ухудшает пластичность стали, требует увеличения количества ферромарганца и расходов на производство.

Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. При содержании алюминия менее 0,01% его воздействие проявляется слабо, сталь имеет низкие механические свойства. Увеличение содержания алюминия более 0,05% приводит к графитизации стали, ухудшению свойств, увеличивает расходы на легирование.

Примеры реализации способа

В кислородном конвертере производили выплавку сталей с различным химическим составом (табл.2.).

Пример 1. Выплавленную сталь состава №3 подвергают непрерывной разливке в слябы толщиной 200 мм, которые, после охлаждения, нагревают в методических печах с газовым отоплением до температуры аустенитизации 1200°С. Разогретые слябы последовательно выталкивают на печной рольганг полунепрерывного широкополосного стана 2800/1700 и осуществляют их черновую горячую прокатку в реверсивной группе клетей в раскаты толщиной 32 мм.

Очередной раскат толщиной 32 мм задают в непрерывную 6-клетевую группу клетей кварто 1700, в которой осуществляют чистовую прокатку полосы

до конечной толщины h=2,00 мм с температурой конца прокатки ТКП=830°С.Заданное значение поддерживают изменением скорости прокатки и межклетевым охлаждением полосы.

Таблица 2.

Химический состав углеродистых сталей


сос
тава
Содержание химических элементов, мас.%
Основные элементыПримесные элементыСSiMnА1FeCrNiСиSРN1.0,130,110,390,009основа0,2од0,30,0220,0210,0072.0,140,120,400,01--од0,30,20,0210,0190,0083.0,160,130,470,03--0,3одод0,0130,0250,0064.0,180,150,550,05--0,20,20,30,0250,0100,0105.0,190,160,560,06--0,40,40,40,0260,0260,0116.0,150,170,65---о5з0,30,30,0500,0400,008

Прокатанную полосу транспортируют по отводящему рольгангу к моталке. В процессе транспортирования полосу охлаждают водой до температуры Тсм=630°С и сматывают в рулон.

Пример 2. Все те же операции, что и в примере 1, только раскат толщиной 32 мм при чистовой прокатке в непрерывной 6-клетевой группе клетей кварто 1700 обжимают в полосу с конечной толщиной h=4,50 мм с Ткп=870°С. Прокатанную полосу охлаждают водой на отводящем рольганге до температуры Тсм=660°С и сматывают в рулон.

В таблице 3 приведены режимы прокатки полос различных толщин из углеродистых сталей с различным химическим составом, а в таблице 4 - их механические свойства, а также относительная величина расходов Q на производство 1 т горячекатаной полосы.

Таблица 3.

Режимы горячей прокатки полос

Таблица 4.

Показатели эффективности различных вариантов способа производства

Как следует из данных, приведенных в табл.2-4, при реализации предложенного способа производства (варианты №2-4 и №8-10) достигается снижение затрат на производство: показатель Q минимален. Снижение затрат Q на производство обеспечивается как за счет обеспечения высоких и стабильных механических свойств горячекатаных полос (следовательно, минимальной отбраковки), так и снижения расхода ферромарганца и алюминия при выплавке стали. Причем высокие механические свойства при минимальных затратах на производство достигаются как для полос толщиной 1,50-2,99 мм, так и для полос толщиной 3,00-6,00 мм.

В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты №1, 5, 7, 11) уровень и стабильность механических свойств ухудшаются, что ведет к увеличению отбраковки металлопродукции и затрат на производство Q. Причем в вариантах №1 и №7 расходы увеличиваются также за счет увеличения затрат на ферромарганец и алюминий при выплавке стали.

Также более высокие затраты Q на производство имеют место и при реализации способа-прототипа (варианты №6 и №12). Кроме того, повышенное содержание серы и фосфора в используемой стали снижает комплекс механических свойств горячекатаных полос и увеличивает отбраковку проката.

Технико-экономические преимущества предложенного способа производства заключаются в том, что при использовании углеродистой стали предложенного состава и регламентировании температурных режимов горячей прокатки Ткп и Тсм в зависимости от толщины h полос, исключается влияние скорости охлаждения полос водой на уровень и стабильность механических свойств, снижается требуемое содержание марганца и алюминия в стали для обеспечения заданных механических свойств. Благодаря этому достигается снижение затрат на производство.

В качестве базового объекта при определении технико-экономических преимуществ предложенного способа принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечивает повышение рентабельности производства горячекатаных полос толщиной 1,50-6,00 мм конструкционного назначения из углеродистой стали на 8-10%.

Похожие патенты RU2345849C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС 2007
  • Немтинов Александр Анатольевич
  • Рагуцкий Григорий Анатольевич
  • Горшков Сергей Павлович
  • Лятин Андрей Борисович
  • Горелик Павел Борисович
  • Черняева Валентина Анатольевна
  • Рослякова Наталья Евгеньевна
  • Трайно Александр Иванович
RU2358022C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС 2006
  • Немтинов Александр Анатольевич
  • Горелик Павел Борисович
  • Черняева Валентина Анатольевна
  • Рагуцкий Григорий Анатольевич
  • Лятин Андрей Борисович
  • Зинченко Сергей Дмитриевич
  • Рослякова Наталья Евгеньевна
  • Трайно Александр Иванович
RU2337147C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 2006
  • Немтинов Александр Анатольевич
  • Скорохватов Николай Борисович
  • Мальцев Андрей Борисович
  • Голованов Александр Васильевич
  • Филатов Николай Владимирович
  • Попов Евгений Сергеевич
  • Трайно Александр Иванович
  • Черняков Евгений Анатольевич
RU2312905C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ШТРИПСОВ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 2006
  • Немтинов Александр Анатольевич
  • Скорохватов Николай Борисович
  • Мальцев Андрей Борисович
  • Голованов Александр Васильевич
  • Филатов Николай Владимирович
  • Попов Евгений Сергеевич
  • Анучин Константин Витальевич
  • Котов Анатолий Яковлевич
  • Трайно Александр Иванович
RU2341565C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБСАДНЫХ ТРУБ 2005
  • Немтинов Александр Анатольевич
  • Скорохватов Николай Борисович
  • Мальцев Андрей Борисович
  • Голованов Александр Васильевич
  • Филатов Николай Владимирович
  • Попов Евгений Сергеевич
  • Зикеев Владимир Николаевич
  • Ефимов Семен Викторович
  • Харчевников Валерий Павлович
  • Морозов Юрий Дмитриевич
  • Анучин Константин Витальевич
  • Котов Анатолий Яковлевич
  • Трайно Александр Иванович
  • Пашков Николай Григорьевич
RU2318881C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ШТРИПСОВ 2007
  • Немтинов Александр Анатольевич
  • Торопов Сергей Сергеевич
  • Попов Евгений Сергеевич
  • Голованов Александр Васильевич
  • Мальцев Андрей Борисович
  • Филатов Николай Владимирович
  • Рослякова Наталья Евгеньевна
  • Тетюева Тамара Викторовна
  • Ефимов Семен Викторович
  • Лятин Андрей Борисович
  • Трайно Александр Иванович
RU2348703C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ 2005
  • Скорохватов Николай Борисович
  • Голованов Александр Васильевич
  • Филатов Николай Владимирович
  • Попов Евгений Сергеевич
  • Зикеев Владимир Николаевич
  • Харчевников Валерий Павлович
  • Морозов Юрий Дмитриевич
  • Анучин Константин Витальевич
  • Котов Анатолий Яковлевич
  • Трайно Александр Иванович
RU2292404C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СВАРИВАЕМОЙ СТАЛИ 2013
  • Филатов Николай Владимирович
  • Жиронкин Михаил Валерьевич
  • Палигин Роман Борисович
  • Кухтин Сергей Анатольевич
  • Мишнев Петр Александрович
  • Митрофанов Артем Викторович
  • Огольцов Алексей Андреевич
RU2551324C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ШТРИПСОВ В РУЛОНАХ 2010
  • Филатов Николай Владимирович
  • Акимов Владимир Анатольевич
  • Торопов Сергей Сергеевич
  • Палигин Роман Борисович
RU2436848C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ШТРИПСОВ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 2007
  • Голованов Александр Васильевич
  • Филатов Николай Владимирович
  • Попов Евгений Сергеевич
  • Торопов Сергей Сергеевич
  • Немтинов Александр Анатольевич
  • Мальцев Андрей Борисович
  • Рослякова Наталья Евгеньевна
  • Трайно Александр Иванович
RU2358023C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС

Изобретение предназначено для снижения затрат при производстве полос конструкционного назначения из углеродистых сталей на непрерывных широкополосных станах. Способ включает нагрев слябов, черновую прокатку, чистовую прокатку полос до конечной толщины с регламентированными температурами конца прокатки и смотки, охлаждение водой до температуры смотки и смотку в рулоны. Стабильность механических свойств и экономия легирующих материалов обеспечивается за счет того, что температуры конца прокатки и смотки регламентированы конечной толщиной полосы, а сталь имеет следующий химический состав, мас.%: 0,14-0,18 C, не более 0,15 Si, 0,40-0,55 Mn, 0,01-0,05 А1, остальное - Fe и примеси. 4 табл.

Формула изобретения RU 2 345 849 C1

Способ производства горячекатаных полос из углеродистой стали

следующего химического состава, мас.%:

Углерод0,14-0,18Кремнийне более 0,15Марганец0,40-0,55Алюминий0,01-0,05Железо и примесиостальное,

включающий нагрев слябов, черновую прокатку, чистовую прокатку полос до конечной толщины h с регламентированной температурой конца прокатки, охлаждение водой до температуры смотки и смотку в рулоны, в котором температуры конца прокатки Ткп и смотки Тсм устанавливают

Ткп≥820°С и Тсм=610-650°С для h=l,50-2,99 мм и

Ткп≥840°С и Тсм=640-680°С для h=3,00-6,00 мм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2345849C1

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ 2004
  • Сарычев Александр Федорович
  • Кузнецов Владимир Георгиевич
  • Злов Владимир Евгеньевич
  • Кудряков Евгений Анатольевич
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Казаков Олег Владимирович
RU2270065C1
СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ НА НЕПРЕРЫВНОМ ШИРОКОПОЛОСНОМ СТАНЕ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ 2001
  • Морозов А.А.
  • Завалищин А.Н.
  • Антипанов В.Г.
  • Корнилов В.Л.
  • Карагодин Н.Н.
RU2200199C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛИ ДЛЯ ШТАМПОВКИ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЭМАЛИРОВАНИЯ 2000
  • Цырлин М.Б.
  • Лобанов М.Л.
  • Шабанов В.А.
  • Шевелев В.В.
  • Шатохин И.М.
  • Сарычев А.Ф.
RU2159820C1
JP 63195226 А, 12.08.1988.

RU 2 345 849 C1

Авторы

Немтинов Александр Анатольевич

Лятин Андрей Борисович

Черняева Валентина Анатольевна

Горелик Павел Борисович

Рослякова Наталья Евгеньевна

Трайно Александр Иванович

Даты

2009-02-10Публикация

2007-05-17Подача