СТОЙКАЯ К НИЗКИМ ТЕМПЕРАТУРАМ ГОРЯЧЕКАТАНАЯ ДВУТАВРОВАЯ СТАЛЬ ДЛЯ СУДОСТРОЕНИЯ С ПРЕДЕЛОМ ПРОЧНОСТИ 355 МПа И СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C22C38/14 C22C38/12 C22C38/08 C22C38/06 C22C38/04 C22C38/02 C21D8/00 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка претендует на приоритет китайской патентной заявки №202010758762.3, поданной 31 июля 2020 года, которая включена в настоящий документ путем ссылки в полном объеме.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области технологии плавки и технологии прокатки, в частности к стойкой к низким температурам горячекатаной двутавровой стали для судостроения и способу ее изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двутавровые стали, предназначенные для Арктики, Антарктики и других экстремально холодных регионов, в основном применяются в строительстве, на судах, мостах, в оборудовании электростанций, в водном хозяйстве, в энергетике, в химической промышленности, в подъемно-транспортных машинах и других стальных конструкциях с высокими нагрузками. Температура окружающей среды в вышеупомянутых регионах C круглый год ниже -50°C, что предъявляет чрезвычайно жесткие требования к сталям, особенно к их ударопрочности при низких температурах. Горячекатаная двутавровая сталь из традиционных материалов полностью не соответствует требованиям, предъявляемым к материалам, используемым в регионах, будь то с точки зрения прочности, стойкости к низким температурам или свариваемости. Двутавровая сталь, используемая в качестве конструкционного материала, является хорошим экономичным материалом и все чаще применяется в очень холодных регионах. В качестве продуктов специального назначения различные компании изготавливали такие стали и разрабатывали изделия из низкотемпературной стали в соответствии с характеристиками своего оборудования.

Заявка на патент CN102021475A раскрывает способ изготовления горячекатаной двутавровой стали для конструкций, устойчивых к низким температурам. Компоненты стали по изобретению включают (мас.%): 0,12-0,22% C, 0,10-0,4% Si, 1,1-1,50% Mn, менее или равный 0,025% P, менее или равный 0,025% S, 0,02-0,05% Nb, а также остаток: Fe c неизбежными примесями. Процесс прокатки по данному изобретению требует, чтобы в системе деформации прокатки обжатие выполнялось с большим обжатием, а окончательная прокатка выполнялась с большим обжатием, что требует высокого усилия прокатки, что делает невозможным производство сталей некоторых спецификаций; и при этом достигается суммарная степень обжатия 30% -40% за последние 2 прохода и контролирует деформацию чистовых проходов до 60%-70%, что означает высокие требования к возможностям фрезерования.

Заявка на патент CN103667910A раскрывает горячекатаную двутавровую сталь с превосходной ударной вязкостью при низких температурах и способ ее изготовления. Сталь состоит из следующих химических компонентов (мас.%):: 0,05-0,18% C, 0,15-0,40% Si, 1,0-1,50% Mn, 0,010-0,050% V, 0,015-0,050% Nb, 0,005-0,025% Ti, меньше или равно до 0,035% Al, меньше или равно 0,020% P, меньше или равно 0,015% S, а также остаток: Fe c неизбежными примесями. В этом изобретении используются многочисленные микролегирующие элементы, такие как Nb, V и Ti, которые не отражают поперечную ударную вязкость, а высокое содержание углерода приводит к низким сварочным свойствам. Относительно высокое содержание углерода склонно вызывать аномальную структуру, приводящую к колебаниям ударной вязкости, и, следовательно, оказывает некоторое влияние на последующие применения пользователя.

Заявка на патент CN101255527A раскрывает двутавровую сталь с добавлением бора с превосходной ударной вязкостью при низких температурах и способ ее получения. Компоненты стали по настоящему изобретению включают, в процентном соотношении по массе, 0,08-0,20% C, 1,00-1,60% Mn, 0,10-0,55% Si, менее или равное 0,025% P, менее или равное 0,025% S, 0,015-0,035% Nb, 0,0005-0,0012% B, а также остаток: Fe c неизбежными примесями. Чрезмерно высокое содержание углерода приводит к низким сварочным свойствам, а низкая температура продукта составляет -40°C в продольном направлении.

Патент CN105018861B раскрывает недорогую нормализованную горячекатаную двутавровую сталь. Химические компоненты двутавровой стали включают (мас.%): 0,04-0,15 C, 0,15-0,50 Si, 0,95-1,65 Mn, менее или равное 0,020 P, менее или равное 0,015 S, более или равное 0,02 Al, меньше или равно 0,55 Cu, меньше или равно 0,30 Cr, меньше или равно 0,50 Ni, меньше или равно 0,10 Mo, меньше или равно 0,03 B, 0,02-0,060 V, меньше или равно 0,04 As+Sn+P+S, а также остаток: Fe c неизбежными примесями. В этом патенте используется унитарное микролегирование V, что приводит к низкой ударной вязкости и высокому показателю чувствительности к растрескиванию, поэтому его применение в условиях экстремально низких температур в некоторой степени ограничено.

В вышеупомянутом уровне техники простое микролегирование не способствует улучшению качества поверхности литых заготовок, и это сильно ограничивает повышение ударной вязкости; кроме того, чрезмерно высокое содержание углерода может вызвать дефекты сварки и привести к высокой нагрузке на стан, так что изгиб, прогиб и размер прокатанный кусок нелегко контролировать, что предъявляет высокие требования к оборудованию, что приводит к относительно низким общим характеристикам двутавровой стали и относительно низкому уровню квалификации размера готового изделия.

КРАТКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является преодоление вышеупомянутых проблем и создание низкотемпературно-стойкой горячекатаной двутавровой стали для судостроения класса прочности 355 МПа и способа ее изготовления. Эта сталь представляет собой стойкую к низким температурам горячекатаную двутавровую сталь для использования в области судостроения в условиях низких температур в полярных регионах, с характеристиками простого и надежного процесса подготовки, превосходной ударной вязкостью в условиях низких температур, низкой чувствительностью к образованию сварочных трещин, отличной сваркой свойства и т.д., и отвечает требованиям применения горячекатаных двутавровых материалов в области проектов морских нефтяных платформ и морской ветроэнергетики в Арктике и Антарктике и других чрезвычайно холодных регионах.

Для достижения вышеуказанной цели в настоящем изобретении используется следующее техническое решение:

стойкая к низким температурам горячекатаная сталь для судостроения класса прочности 355 МПа, содержащая следующие химические (мас.%).: 0,040-0,070 С, 0,015-0,30 Si, 1,20-1,50 Mn, менее или равно 0,015 P, меньше или равно 0,010 S, 0,020-0,040 Nb, 0,008-0,025 Ti, 0,10-0,50 Ni, 0,015-0,050 Al, 0,0003-0,0008 B, меньше или равно 0,04 As+Sn+Cu+Zn, остаток: Fe c неизбежными примесями. Содержание газа в стали во время плавки контролируется на уровне менее или равном 0,0040 N и менее или равном 0,0015 T.[O] (мас.%).

В горячекатанной стали индекс углеродного эквивалента CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0,37; и коэффициент чувствительности к трещинам Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0,20.

Предпочтительно, 0,01≤As+Sn+Cu+Zn≤0,04.

Принципы конструирования химических элементов в горячекатаной двутавровой стали класса прочности 355 МПа по настоящему изобретению заключаются в следующем:

Углерод: Поскольку требования к прочности стали двутавровой составляют 355 МПа, используется конструкция с низким содержанием углерода, которая, с одной стороны, может обеспечить разумную долю мелкослойной перлитной структуры низкотемпературной двутавровой стали и увеличить долю полигонального феррита, тем самым способствуя существенному повышению ударной вязкости при условии гарантии прочности. С другой стороны, низкоуглеродистая конструкция позволяет избежать образования Видманштеттеновой структуры и перлита, а контроль содержания углерода ниже диапазона перитектической реакции позволяет легко контролировать трещины и структуру сегрегации, поэтому содержание углерода не может быть слишком высоким и регулируется на уровне 0,05%-0,09%.

Кремний: Si является раскисляющим элементом и способствует повышению прочности; и чтобы гарантировать, что на поверхности не образуется большое количество содержащего Si FeSiO₄, влияющего на качество поверхности, верхний предел содержания Si устанавливается равным 0,30% или менее, предпочтительно 0,25% или менее, более предпочтительно 0,20% или меньше.

Марганец: элемент Mn может стабилизировать структуру аустенита, повысить прокаливаемость стали, а также повысить прочность стали за счет упрочнения твердым раствором, но при слишком высоком содержании элемента может образоваться аномальная структура. Для обеспечения прочности и чувствительности к растрескиванию содержание Mn предпочтительно устанавливают равным 1,20% или более, более предпочтительно 1,30% или более. Элемент Mn имеет высокую склонность к сегрегации в стали и при чрезмерном добавлении отрицательно влияет на показатели механических свойств, таких как вязкость и пластичность. Учитывая различные факторы в сочетании, содержание Mn в двутавройо стали контролируется в диапазоне 1,20-1,50%.

Фосфор: границы зерен склонны к охрупчиванию, если содержание элемента фосфора слишком велико, поэтому, чем ниже контролируется содержание фосфора, тем лучше эффект, чтобы улучшить вязкость при низких температурах; и, таким образом, P регулируется до 0,015% или менее.

Сера: Чрезмерно высокое содержание элемента серы приводит к образованию большого количества сульфидов, таких как MnS, и вызывает сложную деформацию сортовой стали, в конечном итоге образуя сульфидные включения различной морфологии, что снижает вязкость при низких температурах, поэтому S ≤ 0,01%.

As, TiN, Cu, Zn: как остаточные элементы в стали, они оказывают большое влияние на ударную вязкость при низких температурах, а также оказывают большое влияние на качество поверхности. Следовательно, As, TiN, Cu и Zn, как элементы, которые не могут быть полностью удалены из стали, должны быть максимально уменьшены. Учитывая производственную практику и мощность оборудования, а также комбинированный контроль затрат, нижний предел остаточных элементов особо не ограничен, и общее количество четырех основных остаточных элементов контролируется в диапазоне As+TiN+Cu+Zn≤0,04%.

Алюминий: Al добавляется в качестве сильного раскислителя при получении низкотемпературной стали. Чтобы обеспечить как можно более низкое содержание кислорода в стали, уменьшить содержание включений и дать возможность избыточному алюминию после раскисления и элементному азоту в стали образовывать осадки AlN, которые могут повысить прочность стали и могут измельчать зерна аустенита при нагревании, следовательно, содержание алюминия в качестве раскисляющего элемента и мелкозернистого упрочняющего элемента в настоящем изобретении контролируется в пределах 0,015-0,050%.

Титан: Ti является сильным карбонитрид образующим элементом. В стали, обработанной микро-титаном, добавление Ti полезно для закрепления N в стали. Олово, полученное из него, может гарантировать, что зерна аустенита не будут чрезмерно расти при нагревании стальной заготовки, тем самым достигая цели рафинирования исходных зерен аустенита. Олово обычно образуется при высокой температуре, и Ti в стали, обработанной микро-титаном, обычно существует и функционирует в форме олова. Кроме того, Ti-содержащие осадки могут также предотвращать рост зерен в зоне термического воздействия во время сварки, а также могут использоваться для улучшения сварочных свойств готового стального листа. Следовательно, добавленное количество Ti в настоящем изобретении регулируется до 0,008-0,025% или менее.

Ниобий: Nb значительно повышает температуру нерекристаллизации аустенита и способствует измельчению зерен при контролируемой прокатке. Это улучшает прочность стали и может значительно повысить ударную вязкость стали, особенно с очевидным эффектом ударной вязкости при низких температурах; и очень небольшое количество Nb может значительно измельчить зерна структуры матрицы и повысить прочность. Содержание Nb в настоящем изобретении регулируется от 0,02% до 0,040%.

Никель: Ni повышает прочность стали за счет упрочнения твердым раствором, а также является чрезвычайно эффективным элементом для повышения ударной вязкости при низких температурах, одновременно улучшая пластичность стали при высоких температурах в процессе непрерывной разливки и уменьшая образование дефектов. В одном аспекте Ni выполняет функцию расширения площади аустенита и улучшения прокаливаемости. В другом аспекте он может облагораживать перлитовые пластинки для облагораживания перлита, тем самым достигая мелкозернистого упрочняющего эффекта. Кроме того, соответствующее количество никеля также в некоторой степени обеспечивает коррозионную стойкость, тем самым увеличивая срок службы стали. Поэтому содержание Ni в стали контролируется в диапазоне от 0,10% до 0,50%.

Бор: В в стали значительно улучшает прокаливаемость, повышает прочность стали при высоких температурах, а также может улучшить механические свойства, свойства холодной деформации, сварочные свойства и высокотемпературные свойства. Игольчатый феррит, образованный после добавления элемента В, может эффективно предотвращать распространение трещин, тем самым повышая прочность конструкции. Кроме того, B-содержащая осажденная фаза может уменьшить поляризацию фосфора и серы на границах зерен и возникающее в результате этого межзеренное разрушение, а также может улучшить вязкость при низких температурах. Добавление слишком большого количества элемента B может вызвать чрезмерное осаждение B на границах зерен с образованием сетчатой фазы, содержащей B, что вместо этого влияет на прочность на границах зерен и снижает ударную вязкость. Учитывая эффекты в различных аспектах, добавляется от 0,0003 до 0,0008% B.

Азот: Очень высокое содержание азота может привести к появлению дефектов качества в литой заготовке. Следовательно, настоящее изобретение требует содержания азота 0,0040% или менее.

Кислород: Чтобы избежать образования оксидных включений крупных частиц, которые ухудшают ударную вязкость и пластичность стали, настоящее изобретение требует общего содержания кислорода T.[O]≤0,0015%.

Двутавровая сталь имеет предел текучести ≥ 355 МПа, предел прочности при растяжении ≥ 470 МПа, относительное удлинение ≥ 22%, энергию поперечного удара ≥ 51 Дж при -30°C, энергию продольного удара ≥ 110 Дж при -60°C и температуру вязко-хрупкого перехода ниже -65°C.

Способ изготовления вышеупомянутой горячекатаной низкотемпературно-стойкой двутавровой стали по настоящему изобретению в основном включает следующие этапы: предварительную обработку расплавленного чугуна, плавку в конвертере, низкотемпературное рафинирование, литье прямоугольной/квадратной заготовки, повторный нагрев в нагревательной печи, удаление накипи водой под высоким давлением., прокатка с регулируемой температурой и контролируемое охлаждение, низкотемпературная правка, калибровка и распиливание, а также сбор и укладка на поддоны.

Плавка, рафинирование и непрерывная разливка выполняются на расплавленном чугуне и стальном скрапе для формирования литой заготовки, отвечающей требованиям к компонентам, а затем заготовка повторно нагревается и прокатывается в рулон, при этом в процессе прокатки осуществляется контролируемая прокатка и охлаждение. Основным процессом контролируемой прокатки и охлаждения является: проведение чистовой прокатки с начальной температурой прокатки 980°C или ниже для контролируемой прокатки с рекристаллизацией, при этом суммарный коэффициент обжатия при чистовой прокатке больше или равен 12%. Охлаждение проката воздушным туманом осуществляется между клетями, а чистовая прокатка осуществляется при пониженной скорости прокатки, регулируемой до 1,8-2,5 м/с, при этом конечная температура чистовой прокатки регулируется от 780°C до 815°C. Прокатанный кусок охлаждается естественным путем в охлаждающем стеллаже и выпрямляется в рихтовальной машине после того, как температура продукта опускается ниже 150°C. Толщина фланца в спецификации готового проката находится в диапазоне 8-15 мм. Механические свойства двутавровых сталей различных спецификаций проверяются путем отбора проб на фланцевой детали.

Использование композитного микролегирования для осуществления контролируемой прокатки и контролируемого охлаждения в настоящем изобретении может обеспечить получение серийных изделий различной формы и различных спецификаций и подходит для требований к производству мелкосерийных сталей с несколькими спецификациями для крупных проектов судостроения. Получение двутавровых сталей с 20 или более различными характеристиками может быть достигнуто путем микролегирования. Конечная температура прокатки регулируется до 815°C или ниже, и регулирование структуры осуществляется строго в соответствии с контролируемой прокаткой с рекристаллизацией и частичной нерекристаллизацией для получения в основном микроструктуры P+F. Совокупная степень обжатия при чистовой прокатке в настоящем изобретении больше или равна 12%, а скорость прокатки регулируется для различных толщин фланцев для достижения улучшения структуры. Только на обычном сортовом сталелитейном заводе настоящее изобретение может обеспечить механические свойства продукта, особенно с хорошей поперечной и продольной ударной вязкостью, устойчивой к экстремально низким температурам.

Настоящее изобретение использует сверхнизкоуглеродистую конструкцию, чтобы избежать серьезных внутренних дефектов качества в литой заготовке, а также использует перекристаллизационную прокатку, так что усилие прокатки, очевидно, снижается, и нагрузка на прокатный стан уменьшается; а добавление элемента Ni повышает вероятность образования трещин во время процесса правки из литой заготовки и благодаря использованию композитного микролегирования этот метод более подходит для производства стальных двутавровых изделий с переменным сечением различных спецификаций. Использование технологии промежуточного ковша с пробкой хорошо решает проблему, связанную с засорением форсунки в процессе разливки алюминия для раскисления.

Предпочтительно, настоящее изобретение также обеспечивает способ получения горячекатаной низкотемпературно-стойкой двутавровой стали, способ, в основном, включающий следующие этапы: предварительную обработку расплавленного чугуна, плавку в конвертере, низкотемпературное рафинирование, литье прямоугольной/квадратной заготовки, повторный нагрев в нагревательной печи, удаление накипи водой под давлением, прокатка с регулируемой температурой, контролируемое охлаждение, низкотемпературная правка, калибровка и распиливание, а также сбор и укладка на поддоны. Конкретное управление технологическим процессом заключается в следующем:

1) Плавка в конвертере.

Используется расплавленный чугун доменной печи с низким содержанием серы и мышьяка; в шлаковой системе в конвертере с комбинированным дутьем "сверху-снизу" для выплавки используется единый шлаковый процесс, при этом конечная щелочность шлака и конечное целевое значение строго контролируются, при этом конечная щелочность шлака регулируется до 2,0-3,8, и осуществляется отвод отсечки шлака, при этом в процессе отвода осуществляется раскисление и легирование алюминиево-марганцево-железным сплавом. В процессе выпуска порциями добавляют раскислитель, ферросилиций, металлический марганец, феррониобиевый сплав, никелевую пластину и т.д.; после завершения раскисления и легирования из лотка для сплава добавляют синтетический шлак, выровненный по потоку стали, чтобы убедиться, что состав в конвертере соответствует внутреннему контролю целевые требования.

2) Операция рафинирования в установке печь-ковш.

Шлак модифицируется карбидом кальция, кремнеземом бария кальция и частицами алюминия таким образом, что верхний шлак представляет собой белый шлак или желтовато-белый шлак перед тем, как покинуть станцию. После того, как начальная проба взята при входе в станцию, кислород фиксируется (например, [O] ≤ 20 частей на миллион), и если потенциал кислорода не достигает требуемого, потенциал кислорода корректируется, а затем подается титановая проволока; и борная проволока подается перед кальциевой проволокой, и аргон выдувается снизу в течение всего процесса в соответствии с требованиями процесса, при этом давление аргона может регулироваться соответствующим образом в соответствии с условиями на ранней стадии, а время мягкого выдувания составляет не менее 15 минут, а период рафинирования составляет не менее 25 минут.

3) Непрерывное литье.

Непрерывная разливка использует процесс заливки с полной защитой и использует большое сопло длиной в ковш с уплотнительным кольцом; промежуточный ковш представляет собой промежуточный ковш с пробкой для заливки расплавленной стали, при этом скорость вытягивания заготовки регулируется во избежание засорения сопла, а перегрев регулируется до 15-30°C; вытягивание заготовки скорость составляет 0,7-1,0 м /мин, а выплавленная расплавленная сталь разливается в прямоугольные или квадратные заготовки с различными характеристиками поперечного сечения.

4) Нагрев.

Заготовку в горячем виде доставляют и загружают в печь и нагревают при температуре нагрева и выдержки, регулируемой до 1200-1260°C, в течение 120-180 мин, а затем извлекают из печи для прокатки. Рабочее давление форсунки больше или равно 25 МПа. Оксидная окалина, образующаяся при нагревании в нагревательной печи, удаляется, обеспечивая при этом проблему качества поверхности, вызванную добавлением элемента Ni.

5) Контролируемая прокатка и контролируемое охлаждение.

В процессе прокатки осуществляется контролируемая прокатка и охлаждение. Основным процессом контролируемой прокатки и охлаждения является: проведение чистовой прокатки с начальной температурой прокатки 980°C или ниже для контролируемой прокатки с рекристаллизацией, при этом суммарный коэффициент обжатия при чистовой прокатке больше или равен 12%. Охлаждение проката воздушным туманом осуществляется между клетями, а чистовая прокатка осуществляется при пониженной скорости прокатки, регулируемой до 1,8-2,5 м/с, при этом конечная температура чистовой прокатки регулируется от 780°C до 815°C.Прокатанный кусок охлаждается естественным путем в охлаждающем стеллаже и выпрямляется в рихтовальной машине после того, как температура продукта опускается ниже 150°C. Толщина фланца в спецификации готового проката находится в диапазоне 8-15 мм. Механические свойства двутавровых сталей различных спецификаций проверяются путем отбора проб на фланцевой детали.

По сравнению с известным уровнем техники толщина фланца настоящего изобретения имеет следующие преимущества:

(1) Благодаря конструкции со сверхнизким содержанием углерода прокатку легко осуществить на обычном стане, и требуется низкое усилие прокатки, которое более чем на 0,10% ниже, чем требуется для сортовых сталей той же спецификации с содержанием углерода 10% или более в других патентах, и требования к оборудованию невелики; кроме того, значительно снижается углеродный эквивалент и улучшаются сварочные свойства; (2) поскольку количество остаточных элементов контролируется на чрезвычайно низком уровне и выполняется микроструктурное регулирование, низкотемпературная вязкость значительно улучшается; (3) благодаря Nb, V и микролегирование композита Ti и добавление соответствующих количеств элементов B и Ni, ударная вязкость при низких температурах улучшается при обеспечении прочности, а определенное содержание Ti может улучшить стабильность зоны термического воздействия; (4) использование технологии управления промежуточным ковшом стопорного типа позволяет добиться раскисления алюминия и улучшить чистоту расплавленной стали, тем самым решая проблему засорения форсунок в процессе непрерывной разливки; и изобретение может хорошо решить такие проблемы; (5) путем регулирования скорости мельницы в сочетании с охлаждением процесса (т.е. процесса охлаждения воздушным туманом), достигается контролируемая прокатка и контролируемое охлаждение, и за счет применения контролируемой прокатки с рекристаллизацией и частичного контроля без рекристаллизации достигается уточнение структуры матрицы для получения сверхтонкого феррита и перлита, тем самым улучшая общие характеристики двутавровой стали; и (6) он адаптируется к изготовлению низкотемпературно-стойких горячекатаных двутавровых сталей с различными спецификациями малого и среднего размера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой диаграмму микроструктуры двутавровой стали, полученной в варианте 1 настоящего изобретения;

Фиг. 2 представляет собой диаграмму микроструктуры двутавровой стали, полученной в варианте 2 настоящего изобретения; и

Фиг. 3 представляет собой диаграмму микроструктуры двутавровой стали, полученной в варианте 3 настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Конкретные реализации настоящего изобретения будут дополнительно описаны в сочетании с прилагаемыми чертежами и вариантами осуществления.

Варианты 1-3:

Контрольные параметры процесса плавки и прокатки прямоугольных заготовок приведены в таблице 1.

Таблица 1 Контрольные параметры процесса выплавки и прокатки двутавровой стали в вариантах 1-3 № Контрольный процесс
управления Основные моменты Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 1 Состав на конечной точке плавки На конечной точке плавки процесса выплавки стали конечную щелочность шлака регулируют до 3,0
[S]=0,009%
[P]=0,013%
As+Sn+Cu+Zn=0,016
[O]=8 частей на миллион На конечной стадии процесса выплавки стали конечная щелочность шлака составляет 3,2
=0,006%
[P]=0,011%;
As+Sn+Cu+Zn=0,021
[O]=9 частей на миллион На конечной стадии процесса выплавки стали конечная щелочность шлака регулируется до 3,5
[S]=0,004%
[P]=0,012%
As+Sn+Cu+Zn=0,014
[O]=7 частей на миллион 2 Непрерывное литье Промежуточный ковш представляет собой промежуточный ковш стопорного типа со скоростью вытягивания заготовки 0,8 м / мин; а кристаллизатор использует электромагнитное перемешивание для обеспечения хорошего внутреннего качества заготовок. Расплавленная расплавленная сталь, рассчитанная по химическому составу, заливается с образованием прямоугольной заготовки сечением 240*375. Промежуточный ковш представляет собой промежуточный ковш стопорного типа со скоростью вытягивания заготовки 0,85 м / мин; а кристаллизатор использует электромагнитное перемешивание для обеспечения хорошего внутреннего качества заготовок. Расплавленная расплавленная сталь, рассчитанная по химическому составу, заливается с образованием прямоугольной заготовки сечением 180*220 мм. Промежуточный ковш представляет собой промежуточный ковш стопорного типа со скоростью вытягивания заготовки 0,89 м / мин; а кристаллизатор использует электромагнитное перемешивание для обеспечения хорошего внутреннего качества заготовок. Расплавленная расплавленная сталь, рассчитанная по химическому составу, заливается с образованием прямоугольной заготовки сечением 275*380 мм. 3 Нагрев Заготовку доставляют горячей и загружают горячей в печь и нагревают при температуре 1225°C в течение 165 мин, а затем извлекают из печи для прокатки. Заготовку доставляют горячей и загружают горячей в печь и нагревают при температуре 1220°C в течение 150 мин, а затем извлекают из печи для прокатки. Заготовку доставляют горячей и загружают горячей в печь и нагревают при температуре 1230°C в течение 180 мин, а затем извлекают из печи для прокатки. 4 Контролируемая прокатка Черновая прокатка выполняется при начальной температуре прокатки 1180°C, и устройство водяного охлаждения включено для охлаждения во время черновой прокатки, и черновая прокатка осуществляется путем возвратно-поступательной прокатки в течение 11 проходов; и чистовая прокатка выполняется при начальной температуре прокатки 970°C, и включенном устройстве водяного охлаждения для охлаждения во время чистовой прокатки, и совокупный коэффициент обжатия чистовой прокатки составляет не менее 12%. Чистовая прокатка - это прокатка с пониженной скоростью с охлаждением воздушным туманом, при пониженной скорости прокатки, регулируемой до 1,9 м / с, и выполняется на 7 последовательных станах, при этом конечная температура прокатки регулируется до 790°C, а прокатанный кусок естественным образом охлаждается на охлаждающем слое и выпрямляется в процессе правки. машина, когда температура продукта опускается ниже 150°C, для формирования рулонного изделия из 240*120*6.5*9.8 mm спецификация мм. Черновая прокатка выполняется при начальной температуре прокатки 1200°C и включенном устройстве водяного охлаждения для охлаждения во время черновой прокатки, и черновая прокатка осуществляется путем возвратно-поступательной прокатки в течение 11 проходов; и чистовая прокатка выполняется при начальной температуре прокатки 980°C и включенном устройстве водяного охлаждения для охлаждения во время чистовой прокатки, а суммарный коэффициент обжатия при чистовой прокатке составляет не менее 12%. Чистовая прокатка - это прокатка на пониженной скорости с охлаждением воздушным туманом, с пониженной скоростью прокатки, регулируемой до 2,0 м / с, и выполняется на 7 последовательных станах, с конечной температурой прокатки, регулируемой до 800°C, а прокатанный кусок естественным образом охлаждается на охлаждающем слое и выпрямляется в рихтовальной машина, когда температура продукта опускается ниже 150°C, для формирования рулонного изделия из 300*150*7.1*10.7 mm спецификация мм. Черновая прокатка выполняется при начальной температуре прокатки 1180°C и включенном устройстве водяного охлаждения для охлаждения во время черновой прокатки, и черновая прокатка осуществляется путем возвратно-поступательной прокатки в течение 11 проходов; и чистовая прокатка выполняется при начальной температуре прокатки 975°C и включенном устройстве водяного охлаждения для охлаждения во время чистовой прокатки, а суммарный коэффициент обжатия при чистовой прокатке составляет не менее 12%. Чистовая прокатка - это прокатка на пониженной скорости с охлаждением воздушным туманом, при пониженной скорости прокатки, регулируемой до 2,2 м / с, и выполняется на 7 последовательных станах, при этом конечная температура прокатки регулируется до 815°C, а прокатанный кусок естественным образом охлаждается на охлаждающем слое и выпрямляется в процессе правки. машина, когда температура продукта опускается ниже 150°C, для формирования рулонного изделия из 400*180*8.6*13.5 mm спецификация мм. 5 Контролируемое охлаждение После естественного охлаждения на рольганге конвейера прокатанный продукт, подвергнутый прокатке, поступает в охлаждающий слой для естественного охлаждения или воздушного охлаждения и подается в рихтовальную машину для правки при температуре правки 70°C после того, как температура проката упадет ниже 100°C, и, наконец, рулон разрезается на материалы фиксированного размера, укладывается на поддоны и упаковывается в пакеты. После естественного охлаждения на рольганге конвейера прокатанный продукт, подвергнутый прокатке, поступает в охлаждающий слой для естественного охлаждения или воздушного охлаждения и подается в рихтовальную машину для правки при температуре правки 70°C после того, как температура проката упадет ниже 100°C, и, наконец, рулонный материал разрезается на материалы фиксированного размера, укладывается на поддоны и упаковывается в пакеты. После естественного охлаждения на рольганге конвейера прокатанный продукт, подвергнутый прокатке, поступает в охлаждающий слой для естественного охлаждения или воздушного охлаждения и подается в рихтовальную машину для правки при температуре правки 70°C после того, как температура проката упадет ниже 100°C, и, наконец, рулонный материал разрезается на материалы фиксированного размера, укладывается на поддоны и упаковывается в пакеты. 6 Проверка структуры Структура продукта - феррит+перлит с размером зерна 9,5-10 град. Структура продукта - феррит+перлит, с размером зерна 9,5 град. Структура продукта - феррит+перлит, с размером зерна 9-9,5 сорт.

Конкретные химические составы в вариантах 1-3 приведены в таблице 2.

В таблице 2 показаны химические составы и эквиваленты углерода, а также коэффициенты чувствительности к растрескиванию в вариантах с 1 по 3.

Химический элемент Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 C 0,05 0,04 0,06 Si 0,28 0,25 0,29 Mn 1,40 1,39 1,38 P 0,013 0,011 0,012 S 0,009 0,006 0,004 Al 0,024 0,030 0,046 Nb 0,027 0,032 0,030 Ti 0,016 0,011 0,015 Ni 0,16 0,22 0,25 B 0,0003 0,0005 0,0007 CEV 0,28 0,27 0,29 Pcm 0,15 0,13 0,15

Конкретные технологические параметры процесса непрерывного литья приведены в таблице 3.

Таблица 3: Технологические параметры процесса непрерывного литья Вариант Темпе
ратура расплава/°C Темпе
ратура загрузки стали/°C Температура ковша
/°C Скорость вытяжки
/м⋅мин-1 Степень
перегрева
/°C Вариант осущест
вления 1 1516 1565 1532 1533 1527 0.79 0.78 0.77 22 Вариант осущест
вления 1 1520 1564 1535 1538 1531 0.75 0.71 0.70 20 Вариант осущест
вления 1 1530 1570 1540 1538 1542 0,85 0,88 0,82 21

На полученном таким образом изделии проводятся испытания свойств, и образец для испытания механических свойств отбирается на фланце из двутавровой стали в точке, равной 1/3 расстояния от боковой части до сердцевины, в соответствии со стандартом BS EN ISO 377-1997 "Расположение и подготовка образцов для испытаний на механические испытания"; для определения метода испытания на предел текучести, прочность на растяжение и относительное удлинение обратитесь к стандарту ISO 6892-1-2009 "Металлические материалы - испытание на растяжение при температуре окружающей среды"; а для определения метода испытания на удар обратитесь к стандарту ISO 148-1 "Металлические материалы - испытание на удар с маятником Шарпи". Результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4: Таблица регистрации механических свойств проката Вариант Вариант осуществления 1 Вариант осуществления 2 Вариант осуществления
3 Спецификация 240*120*6.5*9.8 300*150*7.1*10.7 400*180*8.6*13.5 Предел текучести/МПа 395 388 385 Предел прочности при растяжении/МПа 514 491 489 Относительное удлинение (%) 29,5 30,5 31 Энергия поперечного удара при -30°C
/Дж 1 98 75 71 2 91 68 68 3 99 81 82 Среднее
значение 96 75 74 энергия продольного удара при -60°C
/Дж 1 170 156 140 2 185 146 138 3 197 139 120 Среднее
значение 154 147 132

Для чего-либо, не описанного подробно в настоящем изобретении, могут быть использованы обычные технические знания в данной области.

Наконец, следует отметить, что вышеуказанные варианты осуществления используются только для описания, а не для ограничения технических решений настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на варианты осуществления, специалисты в данной области должны понимать, что модификации или эквивалентные замены технических решений настоящего изобретения должны быть включены в объем формулы изобретения до тех пор, пока они не отклоняются от духа и область применения технических решений настоящего изобретения.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стойкой к низким температурам двутавровой горячекатаной стали класса прочности 355 МПа, используемой в судостроении. Сталь содержит химические компоненты, мас.%: С: 0,05-0,09, Si: 0,015-0,30, Mn: 1,20-1,50, Р≤0,015, S≤0,010, Nb: 0,02-0,040, Ti: 0,008-0,025, Ni: 0,10-0,50, Al: 0,015-0,050, В: 0,0003-0,0008, As+Sn+Cu+Zn≤0,04, остальное - Fe и неизбежные примеси, причем контролируемое содержание газов в стали во время плавки составляет, мас.%: N≤0,0040, общее содержание кислорода (Т.[О])≤0,0015. Сталь обладает требуемыми механическими свойствами в условиях низких температур. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

1. Стойкая к низким температурам двутавровая горячекатаная сталь класса прочности 355 МПа для судостроения, содержащая химические компоненты, мас.%: С: 0,05-0,09, Si: 0,015-0,30, Mn: 1,20-1,50, Р≤0,015, S≤0,010, Nb: 0,02-0,040, Ti: 0,008-0,025, Ni: 0,10-0,50, Al: 0,015-0,050, В: 0,0003-0,0008, As+Sn+Cu+Zn≤0,04, остаток: Fe с неизбежными примесями, причем контролируемое содержание газов в стали во время плавки составляет, мас.%: N≤0,0040, общее содержание кислорода (Т.[О])≤0,0015.

2. Способ изготовления стойкой к низким температурам двутавровой горячекатаной стали класса прочности 355 МПа для судостроения по п. 1, включающий следующие этапы:

выполнение плавки чугуна, низкотемпературное рафинирование, литье заготовки, затем нагрев заготовки при контролируемой температуре нагрева и выдержка до 1200-1260°С в течение 120-180 мин, а затем извлечение заготовки из печи для прокатки, и после выдержки проводят чистовую прокатку с температурой начальной чистовой прокатки 1180-1200°С для прокатки, контролируемой рекристаллизацией, и с температурой окончательной чистовой прокатки 780-815°С, охлаждают заготовку в стеллаже для охлаждения и далее снижают температуру готового изделия ниже 150°С при проведении правки в рихтовальной машине.

3. Способ по п. 2, в котором суммарная степень обжатия при чистовой прокатке больше или равна 12%.

4. Способ по п. 2, в котором чистовую прокатку осуществляют при пониженной скорости прокатки, регулируемой в интервале 1,8-2,5 м/с.