СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК B21B1/26 

Описание патента на изобретение RU2360748C1

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве на станах горячей прокатки с максимальным усилием прокатки в каждой клети чистовой группы не более 3500 тонн широких горячекатаных полос преимущественно из низколегированной стали класса прочности К52 для последующего изготовления сварных труб.

Известны способы горячей прокатки полос, включающие горячую прокатку полос на широкополосном стане с межклетевым охлаждением и охлаждением полос водой на отводящем рольганге перед последующей смоткой в рулон (см., например, Технология прокатного производства. В 2-х книгах. Кн.2. Справочник: Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин А.И. и др. М.: Металлургия, 1991. - С.542, Патент РФ №2279937, опубл. 20.07.2006, Бюл. №20, Патент РФ №2277445, опубл. 10.06.2006, Бюл. №16).

Недостатком известных способов является сложность обеспечения требуемого уровня механических свойств горячекатаных полос из низколегированных марок стали в условиях широкополосного стана горячей прокатки, имеющего в своем составе чистовую группу с малой обжимной способностью.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ производства рулонов горячекатаной трубной стали, включающий нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку его в черновой и чистовой группах клетей с температурой конца прокатки 780-840°С, охлаждение полосы водой на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон. При этом на отводящем рольганге применяют дифференцированное охлаждение поверхности полосы с задержкой подачи воды на полосу в интервале 14-20 секунд. Температуру полосы перед смоткой устанавливают в интервале 570-610°С (см. Патент РФ №2268793, опубл. 27.01.2006, Бюл. №3).

Недостаток известного способа заключается в сложности обеспечения в горячекатаной полосе из низколегированной без микролегирования марки стали трубного сортамента требуемого комплекса механических свойств, особенно в условиях широкополосного стана горячей прокатки, имеющего в своем составе чистовую группу клетей с малой обжимной способностью.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является обеспечение в горячекатаном прокате из низколегированной без микролегирования марки стали механических свойств, соответствующих классу прочности К52 в условиях широкополосного стана горячей прокатки, обладающего малой обжимной способностью чистовой группы.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства рулонов горячекатаной трубной стали, преимущественно с содержанием углерода 0,11-0,15%, включающем нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку его в черновой и чистовой непрерывной группах клетей широкополосного стана с температурой конца прокатки 780-840°С, дифференцированное охлаждение поверхности полосы водой секциями душирующего устройства на отводящем рольганге с задержкой подачи воды на полосу и последующую смотку в рулон при заданной температуре, согласно изобретению при содержании в стали марганца (Mn) 1,45-1,55%, ниобия (Nb) и ванадия (V) не более 0,01% каждого из элементов при охлаждении полосы на отводящем рольганге воду на ее поверхность подают через 9-11 секунд после окончания горячей прокатки, а температуру смотки полосы устанавливают в диапазоне 540-580°С.

Совокупность отличительных признаков, нормирующих время задержки подачи воды на поверхность горячей полосы после окончания горячей прокатки и температуру смотки для стали, исключающей микролегирование карбонитридообразующими элементами (Nb, V, Ti) при содержании марганца до 1,45-1,55%, связана со следующим.

В процессе горячей прокатки на широкополосном стане в горячекатаной полосе из заявленного диапазона марок стали (низколегированная сталь класса прочности К52 с содержанием углерода 0,11-0,15%) должен быть сформирован комплекс механических свойств со следующими показателями: предел текучести σт0,2) - не менее 370 МПа, временное сопротивление разрыву σв - более 510 МПа, при соотношении σвт≤0,90, относительное удлинение δ5 - более 23%, ударная вязкость: KCU-60 - не менее

65 Дж/см2, KCV-20 - не менее 69 Дж/см2, DWTT-20=100%. В известных технических решениях для обеспечения указанного комплекса свойств применяют микролегирование стали Ti, V, Nb, которые являются карбонитридообразующими элементами, упрочняющими ферритную матрицу при температуре конца прокатки в диапазоне 780-840°С и температуре смотки в диапазоне 570-610°С (см., например, Патент РФ №2268793, опубл. 27.01.2006, Бюл. №3). При этом в условиях широкополосного стана горячей прокатки с малой обжимной способностью чистовой группы клетей, не позволяющей осуществлять прокатку металла в ней с высокими суммарными относительными обжатиями, возникают значительные проблемы по возможности получения требуемых значений механических свойств, в частности, вязких характеристик, соответствующих классу прочности К52 (см. Niobium Informasion №14, 1997 г.).

В заявляемом техническом решении для повышения прочностных свойств горячекатаного рулонного проката из стали без микролегирования Nb, Ti, V используется, с одной стороны, повышенное до 1,45-1,55% содержание марганца (Mn), который, как известно, заметно повышает прочность, практически не снижая пластичности (см. Ю.М.Лахтин. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1977. - 408 с.). При этом обеспечивается при известных температурах конца прокатки выкатываемость полосы на стане.

С другой стороны, для повышения прочностных свойств при одновременном обеспечении высоких пластических характеристик в готовой горячекатаной полосе в заявляемом техническом решении при охлаждении полосы на отводящем рольганге воду на ее поверхность подают через 9-11 секунд после окончания горячей прокатки, а температуру смотки полосы устанавливают в диапазоне 540-580°С. В случае задержки подачи воды на полосу менее 9 секунд, в структуре проката наблюдается формирование сверхмелкого зерна, так как образуется много центров рекристаллизации, что ведет к значительному повышению прочностных и снижению пластических (вязких) свойств. При длительной задержке подачи воды на поверхность полосы после окончания горячей прокатки (более 11 секунд) для выбранного диапазона низколегированных марок стали без микролегирования карбонитридообразующими элементами будет образовываться разнобалльная крупнозернистая структура со значительной протяженностью границ зерен феррита, что приведет к увеличению пластических характеристик готового проката при снижении прочностных свойств.

Повышение содержания в низколегированной стали марганца до 1,55% способствует стабилизации непревращенного аустенита при температурах конца прокатки и позволяет снизить температуру смотки до 540-580°С. При этом нижняя граница температуры смотки (540°С) определяется избеганием перегрузок моталок стана горячей прокатки. При повышенных температурах смотки интенсифицируются процессы отпуска, а также вероятность диффузионных превращений. Поэтому для каждой стали существует верхняя критическая температура смотки при заданной схеме охлаждения, выше которой в структуре появляется мелкозернистый перлит, возникает площадка текучести и резко возрастает отношение σ0,2в. При температуре смотки 540-580°С наблюдается минимальное значение σ0,2 и отсутствие площадки текучести. При температуре смотки выше 580°С происходит незначительный рост временного сопротивления разрыву σв при существенном уменьшении вязких характеристик проката. Таким образом, температурный интервал смотки 540-580°С является наиболее благоприятным для обеспечения в горячекатаной полосе комплекса механических свойств, соответствующих классу прочности К52.

Указанная совокупность признаков в известных технических решениях не обнаружена.

На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ горячей прокатки полос не следует явным образом из известного уровня техники, а, следовательно, соответствует условию патентноспособности "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа

На широкополосном стане 2500 горячей прокатки ОАО «ММК» прокатывают полосу размерами 8,0·2292 мм из стали марки 12ГСБ, имеющей следующий химический состав: С - 0,11÷0,15%, Mn - 1,45÷1,55%, Si - 0,44÷0,49%, Nb, V, Ti - не более 0,01% каждого элемента.

Сляб, нагретый до требуемой температуры, поступает на широкополосный стан горячей прокатки, имеющий в своем составе черновую группу клетей, промежуточный рольганг, чистовую непрерывную группу клетей с устройствами межклетевого охлаждения, а также отводящий рольганг с охлаждающими секциями и моталки. После прокатки в черновой группе клетей широкополосного стана раскат, имеющий температуру 1060-1130°С, направляется по промежуточному рольгангу в чистовую непрерывную группу клетей. Температуру конца прокатки полосы в последнем чистовом проходе группы поддерживают в диапазоне 780-840°С. После этого прокат по отводящему рольгангу направляется к моталкам. На отводящем рольганге осуществляют дифференцированное охлаждение поверхности полосы водой сверху и снизу секциями душирующего устройства. При этом осуществляют задержку подачи охлаждающей воды на полосу через 9-11 секунд после окончания горячей прокатки. Полосу сматывают в рулон при температуре 540-580°С.

Варианты технологических параметров, по которым по заявляемому способу осуществлялись прокатка, охлаждение и смотка полосы в рулон из стали марки 12ГСБ на широкополосном стане 2500 горячей прокатки ОАО «ММК», а также результаты исследований представлены в таблице.

Таблица
Технологические параметры прокатки, охлаждения и смотки горячекатаной полосы из стали марки 12ГСБ на ШСГП 2500 ОАО «ММК»
№ п/п Задержка подачи воды на полосу на отводящем рольганге, с Температура смотки, Тсм, °С σт, Н/мм2 σв, Н/мм2 δ5,% KCU-60 KCV-20 Примечание 1 14-20 610 350 490 22 35 37 по способу-прототипу 2 14-20 590 360 495 20,5 43 45 по способу-прототипу 3 9-11 540 390 560 24 125 127 4 9-11 560 385 540 26 122 125 5 9-11 580 380 510 27 125 135 6 5-8 560 395 575 21,5 54 60 7 12-15 510 420 600 20,5 45 48 8 12-15 560 380 570 22 65 68

Заявляемая технология производства рулонов на примере горячей прокатки стали марки 12ГСБ обеспечивает получение следующих механических свойств: σв≥510 МПа, σт≥370 МПа, σвт≤0,90, δ5≈28-36%, ударная вязкость: KCU-60 - не менее 125 Дж/см2, KCV-20=120-135 Дж/см2, DWTT-20=100%, что соответствует требованиям к горячекатаному прокату класса прочности К52 (например, по ТУ 14-1-5246-94).

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе.

Заявляемый способ может найти широкое применение на широкополосных станах горячей прокатки, имеющих в своем составе чистовую группу клетей, обладающую малой обжимной способностью, при производстве полос из трубных марок стали, исключающих микролегирование, с регламентируемыми физико-механическими свойствами горячекатаного проката.

Следовательно, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Похожие патенты RU2360748C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 2007
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Торохтий Валерий Петрович
  • Казаков Игорь Владимирович
RU2365439C2
СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ НА НЕПРЕРЫВНОМ ШИРОКОПОЛОСНОМ СТАНЕ С ДВУМЯ ГРУППАМИ МОТАЛОК 2005
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Кузнецов Владимир Георгиевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Казаков Игорь Владимирович
RU2312720C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСЫ ТРУБНЫХ МАРОК СТАЛИ 2008
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Торохтий Валерий Петрович
RU2393933C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ 2010
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Васильев Иван Сергеевич
  • Стеканов Павел Александрович
  • Казаков Игорь Владимирович
RU2430799C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ 2007
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Торохтий Валерий Петрович
RU2350413C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ 2004
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Кузнецов Владимир Георгиевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Казаков Олег Владимирович
RU2277445C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ 2008
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Торохтий Валерий Петрович
RU2356658C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 2010
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Кузнецов Алексей Владимирович
  • Васильев Иван Сергеевич
  • Стеканов Павел Александрович
RU2455088C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ РУЛОННЫХ ПОЛОС С ПОВЫШЕННОЙ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТЬЮ 2017
  • Митрофанов Артем Викторович
  • Барабошкин Кирилл Алексеевич
  • Киселев Даниил Александрович
  • Кузнецов Денис Валерьевич
  • Тихонов Сергей Михайлович
  • Серов Геннадий Владимирович
  • Сидорова Елена Павловна
  • Комиссаров Александр Александрович
  • Родионова Ирина Гавриловна
  • Матросов Максим Юрьевич
  • Зайцев Александр Иванович
RU2675307C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ 2004
  • Кузнецов Владимир Георгиевич
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Денисов Сергей Владимирович
RU2268793C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве на станах горячей прокатки с максимальным усилием прокатки в каждой клети чистовой группы не более 3500 тонн широких горячекатаных полос преимущественно из низколегированной стали класса прочности К52 для последующего изготовления сварных труб. Сталь содержит преимущественно 0,11-0,15% углерода. Способ включает нагрев сляба, горячую прокатку в клетях черновой группы и последующую прокатку полосы в чистовой непрерывной группе широкополосного стана с охлаждением ее поверхности водой в межклетевых промежутках и на отводящем рольганге с последующей смоткой полосы в рулон. При содержании в стали марганца (Mn) 1,45-1,55%, ниобия (Nb) и ванадия (V) не более 0,01% каждого из элементов при охлаждении полосы на отводящем рольганге воду на ее поверхность подают через 9-11 секунд после окончания горячей прокатки. Температуру смотки полосы устанавливают в диапазоне 540-580°С. Изобретение обеспечивает механические свойства, соответствующие классу прочности К52, в условиях широкополосного стана горячей прокатки, обладающего малой обжимной способностью чистовой группы. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 360 748 C1

Способ производства рулонов горячекатаной трубной стали с содержанием углерода (С) 0,11-0,15%, марганца (Mn) 1,45-1,55%, ниобия (Nb), ванадия (V) и титана (Ti) не более 0,01% каждого, включающий нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку его в черновой и чистовой непрерывной группах клетей широкополосного стана с температурой конца прокатки 780-840°С, дифференцированное охлаждение поверхности полосы водой секциями душирующего устройства на отводящем рольганге с задержкой подачи воды на полосу и последующую смотку в рулон при заданной температуре, характеризующийся тем, что при охлаждении полосы на отводящем рольганге воду на ее поверхность подают через 9-11 с после окончания горячей прокатки, а температуру смотки полосы устанавливают в диапазоне 540-580°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2360748C1

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ 2004
  • Кузнецов Владимир Георгиевич
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
  • Денисов Сергей Владимирович
RU2268793C1
СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС 2004
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Смирнов Павел Николаевич
  • Кузнецов Владимир Георгиевич
  • Посаженников Георгий Николаевич
  • Голубчик Эдуард Михайлович
RU2279937C1
JP 60244404 А, 04.12.1985
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ ПРОТИВ ПЕРЕГРУЗКИ УСТРОЙСТВО 0
SU306076A1

RU 2 360 748 C1

Авторы

Денисов Сергей Владимирович

Смирнов Павел Николаевич

Голубчик Эдуард Михайлович

Торохтий Валерий Петрович

Казаков Олег Владимирович

Даты

2009-07-10Публикация

2008-02-18Подача