СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КАТАНКИ С НОРМИРУЕМЫМ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ СУЖЕНИЕМ Российский патент 2009 года по МПК C21D8/06 C21C7/00 C22C38/18 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам производства катанки из углеродистой стали для перетяжки на проволоку и может быть использовано на металлургических заводах.

Известен способ доводки химического состава стали в ковше, включающий отбор проб металла из ковша, определение химического состава металла, электронного эквивалента химического состава стали (Z ^у), зависимости свойств стали от величины Z ^у, зависимости величины Z ^у от корректирующих добавок, определение массы корректирующих добавок в зависимости от отклонения текущей величины Z ^у от заданного значения Z ^у, обеспечивающего заданный уровень свойств, присадку этих добавок в ковш и последующую усреднительную обработку жидкой стали (А.с. 1342928 С21С 7/04, Опубликовано 07.10.87 Бюл. N 37).

К недостаткам известного способа следует отнести сложность определения электронного эквивалента химического состава стали в условиях действующего производства, необходимость дополнительного времени для проведения расчетов, отсутствие данных в системе расчетов параметров разливки и прокатки металла, которые не в меньшей степени влияют на получение проката с нормируемым относительным удлинением.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения стали с нормированными механическими свойствами, включающий расплавление в сталеплавильном агрегате металлической шихты, содержащей примеси марганца, хрома, меди и определение в расплаве их содержания, введение в расплав марганца в количестве, рассчитанном по разнице между среднезаданным содержанием его в готовой стали и фактическим содержанием в расплаве, скорректированной на ожидаемый коэффициент усвоения с введением его одновременно с кремнием в печь и в ковш, раскисление в ковше алюминием в количестве 0,55-0,11% с окончанием присадки до выпуска 50% металла. В ковш при выпуске 10-20% металла вводят 0,02-0,03% алюминия, затем в процессе выпуска 25 -40% металла вводят марганец и кремний в отношении (0,3-4,4):1, изменяя его от (3,8-4,4):1 в начале введения до (0,3-0,9):1 в конце введения, алюминий в количестве 0,03-0,08% вводят равномерно в процессе выпуска 30-50% металла, а количество вводимого в расплав марганца рассчитывают по формуле (А.с. 1353821 С21С 7/00, Опубликовано 23.11.87 Бюл. N 43).

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Введение кремния и марганца в печь приводит к нестабильному их усвоению во время раскисления металла, которое зависит от многих факторов (содержание углерода в металле перед раскислением, химический состав шлака, его гомогенность и т.д.), и невозможности точного прогнозирования содержания кремния и марганца в металле, после предварительного раскисления металла в печи, получение требуемого содержания марганца в готовой стали и соответственно требуемых механических свойств.

В то же время, ожидаемый коэффициент усвоения сложно определить, т.к. он зависит от многих факторов (окисленность металла, масса выпускаемого металла, наличие печного шлака в стальковше и т.д.), это не позволяет достаточно точно определить количество вводимых в расплав элементов раскислителей и, как следствие, процент их ввода, что в свою очередь приведет к невозможности получения требуемого содержания марганца в готовой стали и соответственно требуемых механических свойств.

Существенное влияние на пластические свойства круглого проката оказывает кроме углерода и марганца еще и содержание в стали хрома, это особенно необходимо учитывать при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах, использующих до 100% в металлозавалке металлолом, содержащий повышенное значение хрома.

Кроме того, на пластические свойства круглого проката оказывает количество и форма неметаллических включений (сульфидов и оксисульфидов)

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: расплавление в сталеплавильном агрегате металлической шихты, определение в расплаве содержания марганца и хрома, введение в расплав в ковш одновременно марганца и кремния.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства катанки с нормируемым относительным сужением, позволяющая освоить производство катанки из углеродистой стали для перетяжки на проволоку, получить требуемое относительное сужение, минимизировать затраты на производство, получить дополнительную прибыль.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства катанки с нормируемым относительным сужением, включающем расплавление в сталеплавильном агрегате металлической шихты, определение в расплаве содержания марганца, хрома, введение в расплав в ковше одновременно марганца и кремния, получение сортовой заготовки, нагрев заготовки, прокатку заготовки с получением катанки для дальнейшего переката, охлаждение в линии водяного охлаждения, уложенной виткообразователем и охлажденной на роликовом конвейере, согласно изобретения после введения в расплав в ковше марганца и кремния, проводят внепечную обработку из расчета получения в готовом металле в интервале 0,05-0,12% углерода, не более 0,040% серы, не более 0,10% хрома и 0,40-0,65% марганца, после внепечной обработки определяют содержания углерода, хрома, марганца и серы в металле по ковшевой пробе, прокатывают сортовую заготовку до требуемых размеров, причем режимы прокатки задают исходя из содержания углерода, хрома, отношения марганца к сере и требуемого относительного сужения:

Ψ=-1,48×С-0,54×Cr+0,28×Тлво-0,001×Mn/S-170,2

где Ψ - относительное сужение, %;

С, Cr Mn, S - содержание углерода, хрома, марганца, серы в пробе металла, %;

Тлво - температура металла после линии водяного охлаждения, °С;

Mn/S - отношение марганца к сере;

1,48, 0,54, 0,28, 0,001, 170,2 - коэффициенты, полученные опытным путем, рассчитанные после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на относительное сужение.

Сущность заявляемого технического решения заключается на начальном этапе в проведении внепечной обработки металла и получении химического состава, определяют содержания углерода, марганца, хрома и серы в металле, сортовую заготовку прокатывают до требуемых размеров, а прокатку ведут исходя из требуемого относительного сужения.

Процесс получения катанки из углеродистой стали для перетяжки на проволоку заключается в обеспечении необходимых ее прочностных (σ_В≤470 Н/мм²) и пластических (Ψ≥66%) свойств.

Сера имеет практически неограниченную растворимость в жидком железе, при кристаллизации сера выделяется в виде FeS или эвтектической смеси FeS-FeO по границам зерен. При температуре горячей обработки металлов давлением, сульфиды и оксисульфиды вызывают образование трещин. Введение в металл марганца позволяет уменьшить влияние серы на пластические свойства круглого проката, т.к. образующиеся сульфиды марганца (MnS) фиксируются в металле в виде труднорастворимых неметаллических включений. Положительное влияние марганца на серу оказывает, при их отношении не менее 20.

Хром, растворенный в твердом железе, существенно изменяет его механические свойства, увеличивая прочностные характеристики, и при выплавке высококачественного металла содержание хрома ограничивают 0,05-0,1%.

Подстуживание металла после проката в линии водяного охлаждения в зависимости от содержания углерода, хрома и отношения марганца к сере позволяет избежать при последующем охлаждении на воздухе неконтролируемый рост зерна, который приведет к потери пластичности, при этом полученное равновесное действительное зерно по сечению катанки получается максимальным, чтобы обеспечить более низкую прочность металла

Прокатка катанки в зависимости от содержания углерода, марганца, хрома и серы в металле и температуры в линии водяного охлаждения позволяет освоить производство катанки из углеродистой стали для перетяжки на проволоку, получить требуемый уровень пластических свойств, минимизировать затраты на производство, получить дополнительную прибыль.

Производство углеродистой катанки предлагаемым способом производили следующим образом.

По приходу металла на агрегат внепечной обработки стали (агрегат печь-ковш или агрегат доводки стали) произвели усреднение металла по химическому составу и температуре путем продувки инертным газом, затем провели доводку металла по химическому составу, присадками кремний- и марганецсодержащих ферросплавов и температуре металла до заказанной для разливки на сортовой машине непрерывного литья заготовок. После чего отобрали пробу металла и замеряли температуру. Металл содержал 0.06% углерода, 0.19% кремния, 0.52% марганца, 0.019% серы и 0.011% фосфора, 0.08% хрома, 0,09% никеля и 0,14% меди при температуре 1582°С.

Получив химический состав, металл разлили на сортовой машине непрерывного литья заготовок сечением 150×150 мм. После порезки заготовки на мерные длины и охлаждения на стеллажах их передали в цех отделки литой заготовки.

После осмотра заготовок и зачистки их поверхностных дефектов, передали на мелкосортно проволочный стан. Заготовки поместили в методическую нагревательную печь с шагающим подом, где их нагрели и подали на стан, где согласно заказу требуется катанка диаметром 6,5 мм

Требуемое относительное сужение должно составлять не менее 66%, а температура в линии водяного охлаждения 850-880°С. Режим прокатки выбрали исходя из требуемого относительного сужения согласно выражению:

Ψ=-1,48×0,06-0,54×0,08+0,28×860-0,001×27,4-170,2=70,5%.

Прокатку проводили после нагрева в методической печи с шагающим подом. Скорость конца прокатки составила 76 м/с.

После прокатки катанка охлажлается в линии водяного охлаждения. Охлаждение водой производилось в коробах, оснащенных форсунками. Далее прокат укладывался виткообразователем на конвейер воздушного охлаждения. Во время укладки фиксировалась температура катанки после водяного охлаждения, которая составила 870°С, затем катанка медленно охлаждалась на воздухе с использованием теплоизолирующих крышек. После конвейера воздушного охлаждения разложенные витки собирались в бунт, масса которого составляет 2000 кг.

Затем отобрали пробы металла и провели испытания, получили σ_В=430 Н/мм² и Ψ=71%.

Данный способ позволяет освоить производство катанки из углеродистой стали для перетяжки на проволоку, получить требуемый уровень пластических свойств, минимизировать затраты на производство, получить дополнительную прибыль.

Изобретение относится к области черной металлургии. Для получения необходимых прочностных и пластических свойств катанки осуществляют расплавление в сталеплавильном агрегате металлической шихты, определяют в расплаве содержание марганца, хрома, вводят в расплав в ковше одновременно марганец и кремний, получают сортовую заготовку, нагревают заготовку, прокатывают с получением катанки, охлаждают катанку в линии водяного охлаждения, укладывают виткообразователем на роликовый конвейер и охлаждают на воздухе, при этом после введения в расплав в ковше марганца и кремния, проводят внепечную обработку из расчета получения стали, содержащей, мас.%: 0,05-0,12 углерода, не более 0,040 серы, не более 0,10 хрома и 0,40-0,65 марганца, после внепечной обработки определяют содержание углерода, хрома, марганца и серы в стали по ковшовой пробе, прокатывают сортовую заготовку до требуемых размеров и определяют величину относительного сужения по следующей зависимости: ψ=-1,48×C-0,54×Cr+0,28×Тлво-0,001×Mn/S-170,2, где ψ - относительное сужение, %; С, Cr Mn, S - содержание углерода, хрома, марганца, серы в пробе металла, мас.%; Тлво - температура катанки после линии водяного охлаждения, °С; Mn/S - отношение марганца к сере; 1,48, 0,54, 0,28, 0,001, 170,2 - коэффициенты, полученные опытным путем, рассчитанные после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на относительное сужение.

Способ производства катанки с нормируемым относительным сужением, включающий расплавление в сталеплавильном агрегате металлической шихты, определение в расплаве содержания марганца, хрома, введение в ковш с расплавом одновременно марганца и кремния, получение сортовой заготовки, нагрев заготовки, прокатку заготовки с получением катанки, охлаждение в линии водяного охлаждения, укладку катанки виткообразователем на роликовый конвейер и охлаждение на нем, отличающийся тем, что после введения в ковш с расплавом марганца и кремния проводят его внепечную обработку из расчета получения стали, содержащей, мас.%: 0,05-0,12 углерода, не более 0,040 серы, не более 0,10 хрома и 0,40-0,65 марганца, после внепечной обработки определяют содержания углерода, хрома, марганца и серы в стали по ковшевой пробе, а прокатку сортовой заготовки с получением катанки требуемых размеров осуществляют с обеспечением относительного сужения, определяемого по следующей зависимости:
ψ=-1,48·С-0,54·Cr+0,28·Тлво-0,001·Mn/S-170,2,
где ψ - относительное сужение, %;
Тлво - температура катанки после линии водяного охлаждения, °С;
С, Cr, Mn, S - содержание углерода, хрома, марганца, серы, мас.%;
1,48, 0,54, 0,28, 0,001, 170,2 - коэффициенты, полученные опытным путем, после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра процесса производства катанки на относительное сужение.