СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ Российский патент 2012 года по МПК C21D8/02 C21D1/02 C21D9/46 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении высокопрочной листовой стали.

Известен способ производства полос, включающий нагрев слябов, горячую прокатку полос на непрерывном широкополосном стане, охлаждение движущихся полос водой до температуры смотки путем изменения расхода охлаждающей воды, при этом температуру смотки по длине полосы устанавливают по предложенной зависимости [Авт. свид. СССР №1601154, МПК C21D 9/46, 1990 г.].

Известен также способ производства листовой стали, включающий нагрев слябов до температуры 1260°C, многопроходную черновую и чистовую прокатку полос с температурой конца прокатки не ниже критической точки А_С3, ускоренное охлаждение движущихся полос водой до температуры смотки ниже A_C1 и смотку в рулоны [Франценюк И.В., Франценюк Л.И. Современные технологии производства металлопроката на Ново-Липецком металлургическом комбинате. - М.: Академкнига, 2003, с.118-121].

Недостатки известных способов состоят в том, что при подаче охлаждающей воды непосредственно на поверхности полосы, вследствие низкой скорости охлаждения, не обеспечивается формирование мелкозернистой микроструктуры листовой стали, что ухудшает ее механические свойства.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства листовой стали, включающий нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку полос с температурой конца прокатки не ниже критической точки А_С3, ускоренное охлаждение движущихся полос водой, подаваемой на верхнюю сторону ламинарными струями, и смотку полос в рулоны [Полухин П.И. и др. Технология процессов обработки металлов давлением. - М.: Металлургия, 1988, с.188-189, 199].

Недостаток известного способа состоит в том, что при таком способе охлаждения слой воды скапливается над поверхностью полосы, но не контактирует с ней, а удерживается на паровой подушке. Это приводит к ухудшению теплопередачи от поверхности полосы, снижению скорости охлаждения и механических свойств листовой стали.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механических свойств листовой стали.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства листовой стали, включающем нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку полос с температурой конца прокатки не ниже критической точки А_С3, и ускоренное охлаждение движущихся полос водой, согласно предложению, подачу охлаждающей воды производят через металлическую сетку, которую прижимают к поверхности полосы, причем суммарная площадь ячеек сетки на просвет составляет не менее 90% ее общей площади. Кроме того, охлаждение осуществляют водой с удельным расходом 0,4-5,2 м³/м²·ч.

Сущность изобретения состоит в следующем. Металлическая сетка, прижимаемая в движущейся полосе, нарушает целостность слоя воды над поверхностью полосы и обеспечивает выход пара из паровых подушек. При этом вода вступает в непосредственный контакт с нагретой поверхностью, благодаря чему возрастает скорость охлаждения. Кроме того, металлическая сетка, имеющая развитую поверхность, нагреваясь от полосы, обеспечивает дополнительный интенсивный теплоотвод. Охлаждающая вода, подаваемая на металлическую сетку, вскипает и испаряется на ней, благодаря чему реализуется механизм испарительного охлаждения. В результате имеет место увеличение скорости охлаждения прокатанной стальной полосы, находящейся в аустенитном состоянии. Это препятствует развитию собирательной рекристаллизации аустенита, увеличению скорости прохождения перлитной области на диаграмме превращения аустенита, формированию фазового состава стали, состоящего из мартенсита и игольчатого феррита. Благодаря этому достигается повышение механических свойств листовой стали.

Экспериментально установлено, что при суммарной площади ячеек на просвет сетки менее 90% ее общей площади ухудшаются условия отвода тепла водой, что ведет к снижению механических свойств листовой стали.

При удельном расходе воды менее 0,4 м³/м²·ч теплосъем от полосы уменьшается, снижается скорость охлаждения и механические свойства листовой стали из-за роста в микроструктуре колоний перлита. При удельном расходе воды 5,2 м³/м²·ч имеет место эффект насыщения: дальнейшее увеличение удельного расхода не приводит к повышению механических свойств листовой стали, а лишь увеличивает общий расход воды и энергозатраты насосов, подающих охлаждающую воду.

Примеры реализации способа

Для производства листовой стали используют непрерывно литые слябы толщиной 250 мм следующего химического состава, мас.%:

С Мn Mo Nb Ti В Al Cr Fe + примеси 0,08 1,7 0,25 0,04 0,02 0,006 0,03 0,2 Остальное

Слябы загружают в методическую печь и нагревают до температуры аустенитизации Т_а=1160°C. После выравнивания температуры по сечению очередной сляб подают к непрерывному широкополосному стану 2000 и подвергают многопроходной черновой прокатке до промежуточной толщины Н=50 мм. Затем раскат прокатывают в чистовой 7-клетевой непрерывной группе в полосу конечной толщины Н_ш=10,0 мм. Температуру конца прокатки поддерживают равной Т_кп=780°C, т.е. не ниже критической точки для данной стали А_С3=760°C.

К верхней поверхности прокатанной полосы прижимают стальную проволочную сетку с суммарной площадью ячеек сетки на просвет, составляющей S=95% от ее общей площади, и незамедлительно подвергают полосу ускоренному охлаждению путем подачи через сетку (т.е. сквозь нее) охлаждающей воды с удельным расходом Q=2,8 м³/м²·ч. Охлаждение полосы ведут до температуры 590°C, после чего осуществляют ее смотку в рулон.

Варианты реализации предложенного способа и механические свойства листовой стали приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) имеет место повышение механических свойств горячекатаной листовой низколегированной стали. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации известного способа [Полухин П.И. и др. Технология процессов обработки металлов давлением. - М.: Металлургия, 1988, с.188-189, 199] (вариант №6) имеет место снижение комплекса механических свойств листовой стали.

Таблица Режимы производства и механические свойства листовой стали № варианта T_кп, °C S, % Q, м³/м²·ч σ, МПа σ, МПА δ₅, % KCV^-10, Дж/см² 1. 750 85 0,3 750 590 30 180 2. 760 90 0,4 820 670 34 355 3. 780 95 2,8 830 680 36 360 4. 800 97 5,2 840 680 34 355 5. 810 80 5,3 750 590 31 210 6. 790 - 7,9 640 500 27 200

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что подача охлаждающей воды через металлическую сетку, которую прижимают к поверхности движущейся полосы, с суммарной площадью ячеек сетки на просвет, составляющей не менее 90% ее общей площади, и удельным расходом охлаждающей воды 0,4-5,2 м³/м²·ч, обеспечивает, во-первых, удаление с поверхности полосы воды, которая образует паровую подушку, препятствующую непосредственному контакту полосы с водой, и, во-вторых, сама металлическая сетка, нагреваясь от тепла полосы, увеличивает суммарную площадь охлаждения, образует дополнительные очаги кипения воды, реализуя наиболее эффективный режим испарительного охлаждения. Благодаря этому в полосе формируется мелкозернистая микроструктура, состоящая из игольчатого феррита и мартенсита, что повышает механические свойства листовой стали.

Побочным эффектом является снижение расхода охлаждающей воды за счет повышения эффективности охлаждения горячекатаных полос.

В качестве базового объекта принят известный способ производства листовой стали [Полухин П.И. и др. Технология процессов обработки металлов давлением. - М.: Металлургия, 1988, с.188-189, 199]. Использования предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства и применения листовой стали на 10-15%.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении высокопрочной листовой стали. Для повышения механических свойств листа осуществляют нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку полос с температурой конца прокатки не ниже критической точки А_С3 и ускоренное охлаждение движущихся полос водой, при этом подачу охлаждающей воды производят через металлическую сетку прижимаемую к поверхности полосы и, суммарная площадь ячеек которой на просвет составляет не менее 90% ее общей площади. Кроме того, охлаждение осуществляют водой с удельным расходом 0,4-5,2 м³/м²·ч. 1 табл.

1. Способ производства листовой стали, включающий нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку полос с температурой конца прокатки не ниже критической точки А_С3 и ускоренное охлаждение движущихся полос водой, отличающийся тем, что подачу охлаждающей воды производят через металлическую сетку, прижимаемую к поверхности полосы, суммарная площадь ячеек которой на просвет составляет не менее 90% ее общей площади.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют водой с удельным расходом 0,4-5,2 м³/м²·ч.