ТОНКАЯ РИФЛЕНАЯ СТАЛЬНАЯ ПОЛОСА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК C22C38/06 C22C38/04 C22C38/02 C22C33/04 C21D8/02 B22D11/06 

Настоящее изобретение относится к тонкой рифленой стальной полосе, в частности к тонкой рифленой стальной полосе в виде ленты или штрипса и способу ее изготовления методом непрерывного литья.

Предшествующий уровень техники

Традиционная тонкополосная сталь, в основном, производится путем многопроходной непрерывной прокатки литого сляба толщиной 70 - 200 мм. Традиционный процесс горячей прокатки включает в себя следующие операции: непрерывное литьё + повторный нагрев и изотермическая выдержка литого сляба + черновая прокатка + чистовая прокатка + охлаждение + сматывание. В частности, сначала методом непрерывного литья получают литой сляб толщиной около 200 мм; этот литой сляб нагревают и выдерживают; затем проводят черновую и чистовую прокатку для получения стальной полосы толщиной, как правило, более 2 мм; и, наконец, проводят ламинарное охлаждение и намотку стальной полосы для завершения всего процесса горячей прокатки. Если необходимо получить стальную полосу толщиной менее или равной 1,5 мм, то это относительно сложно, поскольку, обычно, требуется последующая холодная прокатка и отжиг горячекатаной стальной полосы. Кроме того, длительный технологический процесс, высокое потребление энергии, большое количество оборудования и высокая стоимость капитального строительства приводят к высокой себестоимости продукции.

Технологический процесс непрерывного литья и прокатки тонких слябов выглядит следующим образом: непрерывное литьё + изотермическая выдержка и томление разлитого сляба + горячая непрерывная прокатка + охлаждение + намотка. Основные различия между этим процессом и традиционным следующие: толщина литого сляба в процессе литья тонких слябов значительно уменьшается – до 50 - 90 мм. Поскольку литой сляб тонкий, ему необходимо пройти только 1 - 2 прохода грубой прокатки (при толщине литого сляба 70 - 90 мм), или он не должен проходить грубую прокатку вовсе (при толщине сляба 50 мм). В отличие от литого, непрерывнолитой сляб в традиционном процессе подлежит многократной прокатке за несколько проходов, прежде чем его можно будет истончить до требуемого калибра перед чистовой прокаткой. Кроме того, литой сляб в процессе литья тонких слябов не подвергается охлаждению, а поступает непосредственно в томильную печь для томления и изотермической выдержки, либо к нему добавляется небольшое количество тепла. Таким образом, технология литья тонких слябов значительно сокращает технологический процесс, снижает потребление энергии, уменьшает объем инвестиций и, следовательно, снижает себестоимость продукции. Однако, из-за высокой скорости охлаждения технология непрерывного литья и прокатки тонких слябов увеличивает прочность стали и коэффициент текучести, тем самым увеличивая давление при прокатке, поэтому с учетом экономической целесообразности производства толщина горячекатаного проката не может быть слишком малой (обычно она составляет ≥ 1,5 мм), см. CN200610123458.1, CN200610035800.2 и CN200710031548.2.

Получивший широкое распространение в последние годы процесс непрерывного литья и прокатки бесконечных тонких слябов, известный как литейно-прокатный комплекс (сокращенно ESP), представляет собой усовершенствованную технологию, разработанную на основе вышеупомянутой технологии непрерывного литья и прокатки полубесконечных тонких слябов. В рамках литейно-прокатного комплекса реализуется бесконечная прокатка для непрерывного литья сляба, при этом исключается автогенная резка сляба и применение нагревательной печи, которая используется для изотермической выдержки, томления и преобразования слябов. Общая длина производственной линии значительно сокращается и составляет около 190 метров. Сляб, полученный методом непрерывного литья на машине непрерывного литья заготовок, имеет толщину 90-110 мм и ширину 1100-1600 мм. Сляб, полученный методом непрерывного литья, проходит через валковый стол с индукционным нагревом для изотермической выдержки и томления сляба. Затем сляб поступает на черновую прокатку, чистовую прокатку, ламинарное охлаждение и сматывание в рулоны для получения горячекатаного листа. Поскольку в этом процессе реализуется технология непрерывной прокатки, можно получить горячекатаный лист с минимальной толщиной 0,8 мм, что расширяет диапазон калибров горячекатаных листов. Кроме того, производительность одной производственной линии может достигать 2,2 млн. т/год. В настоящее время этот процесс быстро развивается и продвигается, и в мире функционирует множество производственных линий ESP.

Технологический процесс непрерывного литья и прокатки тонких полос отличается более короткой длительностью в сравнении с процессом непрерывного литья и прокатки тонких слябов. Технология непрерывного литья тонких полос является передовой технологией в области исследований металлургии и материалов. Ее появление произвело революцию в сталелитейной промышленности. Она подразумевает изменение процесса производства стальной полосы в традиционной металлургической промышленности, объединяя непрерывное литье, прокатку и даже термообработку, так что полученная заготовка тонкой полосы может быть сформирована в тонкую стальную полосу единовременно после одного прохода горячей прокатки на линии. Таким образом, производственный процесс значительно упрощается, производственный цикл сокращается, а длина технологической линии составляет всего около 50 м. Соответственно сокращаются и инвестиционные затраты на оборудование, а стоимость продукции значительно снижается. Это низкоуглеродистый, экологически чистый процесс производства горячекатаной тонкой полосы. Процесс непрерывного литья тонкой полосы с применением двухвалковой машины является основной формой процесса непрерывного литья тонкой полосы, а кроме того это единственный процесс непрерывного литья тонкой полосы, индустриализированный в мире.

Типовой технологический процесс непрерывного литья тонкой стальной полосы с применением двухвалковой машины показан на Фиг. 1. Расплавленная сталь в сталеразливочном ковше 1 проходит через защитную трубу 2 сталеразливочного ковша 1, промежуточный ковш 3, погружной стакан 4 и распределитель 5, а затем заливается непосредственно в ванну 7 расплава, образованную боковыми уплотнительными плитами 6a, 6b и двумя вращающимися в противоположных направлениях кристаллизационными валками 8a, 8b, способными быстро охлаждаться. Расплавленная сталь застывает на окружных поверхностях вращающихся кристаллизационных валков 8a, 8b, образуя застывшую оболочку, которая постепенно увеличивается и в итоге формирует полосу 11 толщиной 1 - 5 мм в минимальном зазоре (место зажима) между двумя кристаллизационными валками 8a, 8b. Стальная полоса направляется проводковой плитой 9 к прижимным валкам 12 и отправляется на прокатный стан 13 для прокатки в тонкую полосу 0,7 - 2,5 мм, а затем охлаждается охлаждающим устройством 14. После отрезания головной части летучими ножницами 16 она направляется на моталку 19 для свертывания в рулон.

Для предприятий черной металлургии, столкнувшихся с тяжелой рыночной ситуацией, единственным способом выживания и развития является расширение ассортимента продукции, а также повышение экономической эффективности и конкурентоспособности. Сталелитейные заводы должны производить более конкурентоспособную продукцию. Рифлёный лист - это горячекатаная листовая сталь с рисунком на поверхности. В качестве горячекатаной полосы специального назначения она широко используется в строительстве, машиностроении, производстве автомобилей, мостов, транспорта, судостроении и других областях. Рыночный спрос на него относительно высок. Особенно высок рыночный спрос на тонкий рифлёный лист. Поскольку крайне тонкий ( ≤ 1,5 мм) рифлёный лист предполагает высокие требования к стабильности прокатного стана и форме моталки, его могут выпускать лишь несколько китайских производителей. В результате рыночная цена тонкого горячекатаного рифлёного листа выше, чем цена горячекатаного рифлёного листа толщиной 2,0 мм и более на 120 - 200 юаней за тонну. Основные виды продукции включают в себя рифленый лист с круглым узором, по виду напоминающим бобы, рифленый лист с узором в виде ромбов и рифленый лист с чечевицеобразным узором. Рифленый лист с чечевицеобразным узором обладает такими положительными характеристиками, как износостойкость, красивый внешний вид, сопротивление скольжению, масло - и водоотталкивающие свойства, хорошая очищаемость и более низкий расход стали. Таким образом, чечевицеобразный узор стал основным узором на рифленых листах. Рифленый лист с чечевицеобразным узором имеет большое количество вариантов применения, большой рыночный спрос и высокую цену, и стал сортом с высокой добавленной стоимостью и типичным продуктом предприятий горячей непрерывной прокатки. Крупные сталелитейные заводы конкурируют за разработку и производство этого типа листа.

При использовании горячекатаной стальной полосы в качестве тонколистового горячекатаного проката, требуется высокое качество поверхности. Обычно требуется, чтобы толщина оксидного слоя на поверхности стальной полосы была как можно меньше. Это требует контроля образования оксидного налета на литой полосе на последующих стадиях. Например, в процессе непрерывного литья тонколистовой стали для предотвращения окисления литой полосы используется устройство с закрытой камерой от кристаллизационных валков до входа в прокатный стан. Добавление водорода в устройство с закрытой камерой, как раскрыто в патенте US6,920,912С, и контроль содержания кислорода в устройстве с закрытой камерой с поддержанием его на уровне менее 5%, как описано в заявке на патент US20060182989A, могут помочь контролировать толщину оксидного слоя на поверхности литой полосы. Однако существует мало патентов, связанных с вопросом о том, как контролировать толщину оксидной окалины в процессе транспортировки от прокатного стана до моталки, особенно в процессе охлаждения стальной полосы путем ламинарного охлаждения или распылительного охлаждения. Когда высокотемпературная стальная полоса находится в контакте с охлаждающей водой, толщина оксидной окалины на поверхности литой полосы быстро растет. В то же время, контакт высокотемпературной стальной полосы с охлаждающей водой также может вызвать множество проблем: во-первых, на поверхности стальной полосы могут образоваться водяные пятна (пятна ржавчины), что повлияет на качество поверхности; во-вторых, охлаждающая вода для ламинарного или распылительного охлаждения имеет тенденцию вызывать локальное неравномерное охлаждение на поверхности стальной полосы, что приводит к неоднородной микроструктуре внутри стальной полосы, в связи с чем свойства стальной полосы не являются однородными, и качество продукции ухудшается; в-третьих, локальное неравномерное охлаждение на поверхности стальной полосы может вызвать ухудшение формы полосы, то есть негативно повлиять на качество формы.

Однако, поскольку сам процесс непрерывного литья тонкой полосы характеризуется быстрым затвердеванием, сталь, полученная таким способом, обычно имеет такие недостатки, как неоднородная структура, низкая степень относительного удлинения до разрушения, высокий коэффициент текучести и плохая формуемость. В то же время зерна аустенита в литой полосе очевидно не однородны, поэтому структура конечного продукта, полученного после превращения аустенита, также не однородна. Следовательно, свойства продукта не отличаются стабильностью. Поэтому использование линии непрерывного литья тонкой стальной полосы для производства высокопрочных тонких рифлёных листов является сложной и трудной задачей. Невозможно производить их, копируя традиционный состав и процесс. Вместо этого необходим прорыв как в плане композиционного состава, так и в плане технологии производства.

Раскрытие изобретения

Одной из целей настоящего изобретения является создание тонкой рифленой стальной полосы и способа ее изготовления, при котором можно отказаться от сложных промежуточных процессов, таких как нагрев сляба, многопроходная повторная горячая прокатка и тому подобное. При использовании процесса непрерывного литья тонкой стальной полосы с применением двухвалковой машины + однопроходной горячей прокатки в режиме реального времени производственный процесс становится короче, эффективность выше, а инвестиционные затраты на производственную линию и себестоимость продукции значительно снижаются. Горячекатаная тонкая рифленая стальная полоса, полученная способом в соответствии с настоящим изобретением, не нуждается в дальнейшей прокатке. Её можно реализовывать непосредственно для использования. Экономическая эффективность ленты и штрипса значительно повышается. Их можно широко использовать в строительстве, машиностроении, производстве автомобилей, мостов, транспорта, судостроении и других областях.

Техническое решение настоящего изобретения для достижения вышеуказанной цели заключается в следующем.

Согласно настоящему изобретению, в сталь выборочно добавляют микролегирующие элементы, такие как B. В процессе выплавки контролируют основность шлака, тип и температуру плавления включений в стали, содержание свободного кислорода в расплавленной стали и содержание кислоторастворимых алюминиевых элементов Als. Затем производят непрерывное литьё на двухвалковой машине тонкой стальной полосы толщиной 1,5 - 3 мм. После того, как стальная полоса выходит из под кристаллизационных валков, она непосредственно попадает в нижнюю закрытую камеру с неокислительной атмосферой и поступает на прокатный стан для горячей прокатки в закрытых условиях. Прокатанная стальная полоса охлаждается методом газового распылительного охлаждения. Охлаждение методом газового распыления способно эффективно уменьшить толщину оксидной окалины на поверхности стальной полосы, увеличить равномерность температуры стальной полосы и повысить качество ее поверхности. Готовый стальной рулон может быть использован непосредственно как горячекатаная тонкая рифленая стальная полоса или как готовая тонкая рифленая стальная полоса после обрезки - плющения.

Тонкая рифленая стальная полоса в соответствии с настоящим изобретением имеет следующий химический состав, мас.%: C ≤ 0,06, Si ≤ 0,5, Mn ≤ 1,7, P ≤ 0,04, S ≤ 0,007, N 0,004 - 0,010, Als: < 0,001, B 0,001 - 0,006, общий кислород [O]_T 0,007 - 0,020, Fe и неизбежные примеси – остальное, при этом Mn/S ≥ 250.

Предпочтительно, стальная полоса имеет следующий химический состав, мас.%: C 0,02 - 0,06, S: 0,1 - 0,5, Mn 0,4 - 1,7, P ≤ 0,04, S ≤ 0,007, N 0,004 - 0,010, Als < 0,001, B 0,001 - 0,006, общий кислород [O]_T 0,007 - 0,020, Fe и неизбежные примеси – остальное, при этом Mn/S ≥ 250.

Предпочтительно, стальная полоса имеет высоту рисунка h, составляющую, по меньшей мере, 20% от толщины a основной стальной полосы , в частности, h ≥ 0,2a.

Предпочтительно, стальная полоса имеет смешанную микроструктуру квазиполигонального феррита + игольчатого феррита + перлита.

Предпочтительно, стальная полоса имеет предел текучести ≥ 235 МПа, предел прочности ≥ 340 МПа, относительное удлинение до разрушения ≥ 26%.

Предпочтительно, стальная полоса имеет толщину 0,8 - 2,5 мм, предпочтительно, 1,0 - 1,6 мм.

Композиционный состав тонкой рифленой стальной полосы в соответствии с настоящим изобретением следующий:

Углерод (С): C является наиболее экономичным и основным упрочняющим элементом в составе стали. Он повышает прочность стали за счет твёрдо-растворного упрочнения и дисперсионного упрочнения. С является необходимым элементом для осаждения цементита во время превращения аустенита. Следовательно, уровень содержания С в значительной степени определяет уровень прочности стали. То есть, более высокое содержание С приводит к более высокому уровню прочности. Однако, поскольку межзерновой твердый раствор и осаждение С наносят большой вред пластичности и вязкости стали, а чрезмерно высокое содержание С неблагоприятно сказывается на качестве сварки, содержание С не может быть слишком высоким. Прочность стали компенсируется добавлением легирующего элемента (элементов) в целесообразном количестве. В то же время, при непрерывном литье слябов по традиционной технологии, литье в зоне перитектической реакции чревато образованием трещин на поверхности литого сляба, а в тяжелых случаях могут произойти инциденты с прорывом. То же самое справедливо и для непрерывного литья тонких полос, т.е. литье в зоне перитектической реакции может привести к образованию трещин на поверхности литой полосовой заготовки, а в тяжелых случаях - к разрушению полосы. Поэтому при непрерывном литье тонкой полосы сплава Fe - C также необходимо обойти зону перитектической реакции. В этой связи значение содержания С, используемое в соответствии с настоящим изобретением, находится в диапазоне ≤ 0,06%. В некоторых вариантах реализации содержание C составляет 0,02-0,06%.

Кремний (Si): Si играет важную роль в процессе твердо-растворного упрочнения стали и добавление Si в состав стали способно повысить ее чистоту и осуществить деоксигенацию. Однако чрезмерно высокое содержание Si ухудшает свариваемость и вязкость зоны термического влияния при сварке. В этой связи значение содержания Si, используемое в соответствии с настоящим изобретением, находится в диапазоне ≤ 0,5%. В некоторых вариантах реализации содержание Si составляет 0,1-0,5%.

Марганец (Mn): Mn является одним из самых дешевых легирующих элементов. Он способен улучшить способность стали к закалке. Он обладает значительной растворимостью в твердой фазе в стали и увеличивает прочность стали за счет твердо-растворного упрочнения без ущерба для пластичности или вязкости стали. Это самый важный упрочняющий элемент для повышения прочности стали, и он также может играть роль в деоксигенации стали. Однако чрезмерно высокое содержание Mn ухудшает свариваемость и вязкость зоны термического воздействия при сварке. В этой связи значение содержания Mn, используемое в соответствии с настоящим изобретением, находится в диапазоне ≤ 1,7%. В некоторых вариантах реализации содержание Mn составляет 0,4-1,7%.

Фосфор (P): При высоком содержании P он склонен к сегрегации на границе зерен, так что хладноломкость стали будет увеличена, тем самым ухудшая свариваемость, а пластичность стали будет уменьшена, тем самым ухудшая сгибаемость в холодном состоянии. В процессе непрерывного литья тонкой полосы скорость затвердевания и охлаждения литой полосы очень высока, поэтому ликвация P может быть эффективно подавлена. В результате можно эффективно избежать недостатков P и полностью использовать преимущества P. Поэтому, согласно настоящему изобретению, содержание P выше, чем в традиционном производственном процессе, и ограничение на содержание элемента P ослаблено соответствующим образом. Процесс дефосфоризации исключен из процесса производства стали. На практике нет необходимости проводить процесс дефосфоризации или специально добавлять фосфор, а содержание P находится в диапазоне ≤ 0,04%.

Сера (S): В целом, S в составе стали является вредным элементом. В частности, он придает стали горячеломкость, снижает пластичность и вязкость стали и вызывает трещины при прокатке. S также снижает свариваемость и коррозионную стойкость. Поэтому, согласно настоящему изобретению, содержание S также контролируется по принципу примесного элемента и поддерживается на уровне ≤0,007%. В некоторых вариантах реализации содержание S составляет ≤0,0067%. Кроме того, Mn/S ≥ 250. В некоторых вариантах реализации Mn/S > 250.

Алюминий (Als): Для того чтобы ограничить включения алюминия в стали, Al не может быть использован для деоксигенации, которой требует настоящее изобретение. При использовании огнеупорных материалов также следует по возможности избегать дополнительного введения Al, а содержание кислоторастворимого алюминия Als должно поддерживаться на уровне: < 0.001%.

N: Подобно элементу углерода (С), элемент N способен повышать прочность стали за счет твердого раствора внедрения. Согласно настоящему изобретению в стали должно присутствовать определенное количество N, поскольку взаимодействие N и B в стали необходимо для образования фазы осаждения BN. Однако, твердый раствор внедрения N относительно существенно ухудшает пластичность и вязкость стали, а наличие свободного N может увеличить отношение предела текучести к пределу прочности стали. Следовательно, содержание N не должно быть слишком высоким. Значение содержания N, используемое в соответствии с настоящим изобретением, находится в диапазоне 0,004 - 0,010%.

Бор (B): Заметное влияние B на характеристики стали заключается в том, что незначительное количество бора может многократно увеличить способность стали к закалке. B способен способствовать преимущественному осаждению крупных частиц BN в высокотемпературном аустените, тем самым препятствуя осаждению мелких фракций AlN, ослабляя эффект закрепления мелких частиц нитрида алюминия (AlN) на границах зерен и способствуя способности зерен к росту. Таким образом, зерна аустенита укрупняются и гомогенизируются. Это оказывает благоприятное влияние на рекристаллизацию после прокатки. Укрупнение и гомогенизация аустенитных зерен также способствует повышению отношения предела текучести к пределу прочности и улучшению формуемости продукта. Кроме того, сочетание B и N способно эффективно предотвращать появление фазы с низкой температурой плавления B₂O₃ на границе зерен.

B - активный элемент, склонный к ликвации на границе зерен. При производстве борсодержащей стали традиционным способом содержание B обычно контролируется очень строго, как правило в диапазоне около 0,001 - 0,003%. В процессе непрерывного литья тонкой полосы скорость охлаждения при затвердевании высока. Следовательно, ликвацию B можно эффективно подавить и большее количество B может быть растворено в твердом состоянии. Поэтому ограничение на содержание B может быть соответствующим образом ослаблено. Крупные частицы BN также могут быть получены при соответствующем управлении процессом для подавления осаждения мелкого AlN. Таким образом, B играет роль в фиксации азота. Поэтому, согласно настоящему изобретению, используется более высокое содержание B, чем это принято в традиционном процессе, и его диапазон составляет 0,001 - 0,006%.

Способ производства тонкой стальной полосы в соответствии с настоящим изобретением включает следующие этапы.

1) Выплавка:

на данном этапе осуществляется выплавка при вышеуказанном химическом составе; при этом основность a= CaO/SiO₂ (массовое соотношение) для шлака в процессе выплавки стали поддерживается на уровне a<1,5, предпочтительно a<1,2, или a=0,7-1,0; при этом отношение MnO/SiO₂ (массовое соотношение) в расплавленной стали для получения тройного включения MnO-SiO₂-Al₂O₃ с низкой температурой плавления поддерживается на уровне 0,5-2, предпочтительно 1-1,8; при этом содержание свободного кислорода [O]_Free в расплавленной стали составляет 0,0005-0,005%; а содержание Mn и S в расплавленной стали должно контролироваться и поддерживаться в соответствии со следующим соотношением: Mn/S ≥ 250;

2) Непрерывное литье:

на данном этапе используют двухвалковое непрерывное литье тонкой полосы, при котором в наименьшем зазоре между двумя кристаллизационными валками формируют литую полосу толщиной 1,5-3 мм, при этом кристаллизационные валки имеют диаметр 500-1500 мм, предпочтительно, 800 мм, причем для охлаждения внутрь кристаллизационных валков подают воду, при этом разливочная машина имеет скорость литья 60-150 м/мин, а для подачи расплавленной стали при непрерывной разливке используют двухступенчатую систему дозирования и распределения расплавленной стали, т.е. промковш + распределитель;

3) Защита нижней закрытой камеры:

на данном этапе после выхода из под кристаллизационных валков непрерывно литой полосы она имеет температуру 1420-1480°C и поступает непосредственно в нижнюю закрытую камеру, в которую подают неокисляющий газ, причем концентрацию кислорода в нижней закрытой камере поддерживают на уровне < 5%, при этом литая полоса на выходе из нижней закрытой камеры имеет температуру 1150-1300°C;

4) Горячая прокатка в оперативном режиме: на данном этапе литую полосу через валки в нижней закрытой камере подают на прокатный стан, где она прокатывается в тонкую стальную полосу толщиной 0,8 - 2,5 мм при температуре прокатки 1100 - 1250°C и степени обжатия 10 - 50%, предпочтительно, 30 - 50%, при этом толщина стальной полосы составляет 0,8 - 2,5 мм, предпочтительно, 1,0 - 1,6 мм;

1) Охлаждение после прокатки:

на данном этапе прокатанную стальную полосу охлаждают методом газового распыления, при этом скорость охлаждения составляет 20 - 100°C/с;

2) намотка стальной полосы:

на данном этапе горячекатаную стальную полосу после охлаждения сматывают в рулон при температуре намотки 600 - 700°C.

Предпочтительно, на этапе 1) для выплавки расплавленной стали используют электрическую печь или конвертер, при этом расплавленная сталь затем поступает в печь агрегата комплексной обработки стали, печь установки вакуумной дегазации / вакуум - кислородного обезуглероживания или печь циркуляционного вакуумирования для последующего рафинирования с целью корректировки состава.

Предпочтительно, на этапе 3) в качестве неокисляющего газа используют N₂, Ar или CO₂, полученный сублимацией сухого льда.

Предпочтительно, на этапе 4) валки включают верхний валок и нижний валок, причем верхний валок рельефный, а нижний валок гладкий, при этом рельефный верхний валок имеет чечевицеобразную текстуру поверхности и диаметр, на 0,3 - 3 мм больший, чем диаметр нижнего гладкого валка.

Предпочтительно, на этапе 4), исходя из центральной линии корпуса нижнего гладкого валка, нижний гладкий валок имеет диаметр в центре на 0,15 - 0,22 мм меньше диаметра валков на обоих концах, при этом формируется параболическая форма валка с плавным переходом от центра к обоим концам.

Предпочтительно, на этапе 5) при охлаждении методом газового распыления используют соотношение расхода газа и воды 15:1 - 10:1, давление газа 0,5 - 0,8 МПа и давление воды 1,0 - 1,5 МПа, при этом расход имеет единицу измерения м³/ч; соотношение газа и воды привязано к соотношению потока сжатого воздуха и воды.

Предпочтительно, на этапе 5), на выходе, откуда после охлаждения распылением выходит стальная полоса, работает 1 - 2 пары боковых струйных сопел высокого давления для очистки воды, скопившейся на поверхности стали, при этом давление в сопле составляет 0,5 - 0,8 МПа, а расход – 20 - 200 м³/ч.

Предпочтительно, на этапе 6) для намотки используют двухкатушечную моталку или карусельную моталку.

Предпочтительно, на этапе 6) горячекатаную стальную полосу после охлаждения сматывают в рулон после отрезания некачественной головной части стальной полосы с помощью ножниц.

В рамках способа изготовления стальной полосы согласно настоящему изобретению.

Для того, чтобы улучшить литейные свойства расплавленной стали для непрерывного литья тонкой полосы, контролируют основность a = CaO/SiO₂ для шлакования в процессе выплавки стали, поддерживая на уровне a < 1,5, предпочтительно a < 1,2, или a = 0,7-1,0.

Для улучшения литейных свойств расплавленной стали для непрерывного литья тонкой полосы получают тройное включение MnO - SiO₂ - Al₂O₃ с низкой температурой плавления, как показано в заштрихованной области на Фиг. 2. Массовое соотношение MnO/SiO₂ в тройном включении MnO - SiO₂ - Al₂O₃ контролируют, поддерживая на уровне 0,5 - 2, предпочтительно 1 - 1,8.

Для улучшения литейных свойств расплавленной стали для непрерывного литья тонкой полосы кислород (O) является необходимым элементом, благодаря которому происходит формирование оксидного включения в стали. Поскольку в соответствии с настоящим изобретением необходимо сформировать тройное включение MnO - SiO₂ - Al₂O₃ с низкой температурой плавления, содержание свободного кислорода [O]_Free в расплавленной стали должно находиться в диапазоне 0,0005 - 0,005%.

Для того, чтобы улучшить литейные свойства расплавленной стали для непрерывного литья тонкой полосы, среди вышеуказанных компонентов, содержание Mn и S должно контролироваться, чтобы удовлетворять следующему соотношению: Mn/S ≥ 250.

Стальная полоса толщиной 1,5-3 мм производится с помощью двухвалковой машины непрерывного литья. После выхода литой полосы из под кристаллизационных валков температура литой полосы составляет 1420-1480°C, и она попадает непосредственно в нижнюю закрытую камеру. В нижнюю закрытую камеру подают неокисляющий газ, например, газ CO₂, полученный путем сублимации сухого льда и т.д. Концентрация кислорода в нижней закрытой камере поддерживается на уровне < 5%. Защита от окисления, обеспечиваемая нижней закрытой камерой для литой полосы, распространяется до входа в прокатный стан. Температура литой полосы на выходе из нижней закрытой камеры составляет 1150-1300°C.

Теоретическое основание осаждения фазы BN в литой полосе, происходящего в нижней закрытой камере.

Термодинамические уравнения между бором и азотом, а также между алюминием и азотом в γ-Fe в стали следующие:

Как показано на Фиг. 3, температура начала осаждения BN в стали составляет около 1280°C, осаждение BN прекращается при 980°C, в то время как осаждение AlN только начинается (температура начала осаждения AlN составляет около 980°C). Осаждение BN термодинамически предшествует осаждению AlN. Согласно настоящему изобретению, сочетание B и N завершается в нижней закрытой камере, образуя крупные частицы BN. Это препятствует выпадению мелких фракций AlN и таким образом ослабляет эффект закрепления мелких фракций AlN на границе зерен, так что способность зерен к росту улучшается, а зерна аустенита укрупняются. В результате зерна аустенита становятся более однородными, что благоприятно влияет на эффективность снижения отношения предела текучести к пределу прочности и улучшения свойств продукта. Кроме того, сочетание B и N способно эффективно предотвращать появление фазы с низкой температурой плавления B₂O₃ на границе зерен.

Из пары валков, используемых для производства листовой рифленой стали, рельефный валок является верхним, и его текстура поверхности имеет чечевицеобразный рисунок. Для того, чтобы прокатываемая полоса не прилипала к валку и полоса выходила стабильно, диаметр верхнего рельефного валка должен быть больше диаметра нижнего плоского валка на 0,3 - 3 мм. Поскольку тисненый валок не обладает идеальной циллиндрической формой, для обеспечения формы листовой рифленой стали после прокатки и предотвращения образования промежуточных волн, при изготовлении нижнего плоского валка, исходя из центральной линии корпуса нижнего плоского валка, нижний плоский валок имеет диаметр в центре на 0,15-0,22 мм меньше диаметра валков на обоих концах, и формируется параболическая форма валка с плавным переходом от центра к обоим концам. Благодаря высокой температуре прокатки, высота узора h может достигать 20% или более от толщины а базового листа, т.е. h ≥ 0,2a.

Охлаждение после прокатки осуществляется на горячекатаной стальной полосе. В частности, стальную полосу охлаждают методом газового распыления. Процесс охлаждения распылением газа позволяет эффективно уменьшить толщину оксидной окалины на поверхности стальной полосы, улучшить равномерность температуры стальной полосы и повысить качество ее поверхности. При охлаждении методом газового распыления используют соотношение газа и воды 15:1 - 10:1, давление газа 0,5-0,8 МПа, давление воды 1,0-1,5 МПа. После распыления газа образуется водяной туман высокого давления, который распыляется на поверхность стальной полосы. С одной стороны, он играет роль в снижении температуры стальной полосы, с другой стороны, водяной туман образует плотную газовую пленку, которая покрывает поверхность стальной полосы для ее защиты от окисления, тем самым эффективно подавляя рост оксидной окалины на поверхности горячекатаной стальной полосы. Использование этого метода охлаждения позволяет избежать проблем, вызываемых традиционным распылением или ламинарным охлаждением, и температура поверхности стальной полосы снижается равномерно, что позволяет повысить однородность температуры стальной полосы и достичь эффекта гомогенизации внутренней микроструктуры. В то же время, охлаждение происходит равномерно, и качество формы и стабильность характеристик стальной полосы улучшаются. Кроме того, эффективно уменьшается толщина оксидной окалины на поверхности стальной полосы. Скорость охлаждения при охлаждении методом газового распыления находится в диапазоне 20 - 100°C/с.

Из-за наличия выемок на верхней поверхности рифлёной стальной полосы, вода может скапливаться на ее верхней поверхности после охлаждения. Поэтому на выходе, откуда после охлаждения распылением выходит рифлёная стальная полоса, работает 1 - 2 пары боковых струйных сопел высокого давления для очистки воды, скопившейся на поверхности полосы, при этом давление в сопле составляет 0,5 - 0,8 МПа, а расход – 20 - 200 м³/ч.

После отрезания некачественной головной части стальной полосы с помощью ножниц стальная полоса сматывается непосредственно в рулон. Температура сматывания полосы поддерживается на уровне 600 - 700°C, с тем чтобы высокотемпературная аустенитная структура в прокатанной стальной полосе преобразовалась в смешанную микроструктуру квазиполигонального феррита + игольчатого феррита + перлита.

По завершении вышеуказанного процесса изготовления конечная тонкая рифлёная стальная полоса имеет предел текучести не менее 235 МПа, предел прочности на растяжение не менее 340 МПа и относительное удлинение до разрушения не менее 26%. Фиг. 4 представляет собой фотографию рифлёной стальной полосы, полученной в соответствии с настоящим изобретением.

Различия (а также усовершенствования) в сравнении настоящего изобретения с предшествующим уровнем техники следующие:

Наиболее существенные признаки, отличающие настоящее изобретение от существующей технологии непрерывного литья тонкой полосы, включают диаметр кристаллизационных валков и соответствующий режим распределения расплавленной стали. Технической особенностью технологии EUROSTRIP являются кристаллизационные валки, имеющие большой диаметр ∅1500 мм. Благодаря большим кристаллизационным валкам вместе с большой емкостью ванны расплава, легко распределять расплавленную сталь, но стоимость изготовления кристаллизационных валков, а также стоимость эксплуатации и обслуживания высока. Технической особенностью технологии CASTRIP являются кристаллизационные валки, имеющие малый диаметр ∅500 мм. Благодаря малым кристаллизационным валкам вместе с малой емкостью ванны расплава, очень трудно распределять расплавленную сталь, но стоимость изготовления кристаллизационных валков, а также стоимость эксплуатации и обслуживания невысока. Чтобы решить проблему равномерного распределения расплавленной стали в небольшой ванне расплава, в технологии CASTRIP используется трехступенчатая система дозирования и распределения расплавленной стали (промежуточный ковш + переходник + распределитель). Использование трехступенчатой системы распределения расплавленной стали приводит к прямому увеличению стоимости огнеупорных материалов. Более того, трехступенчатая система распределения расплавленной стали удлиняет путь потока расплавленной стали, и падение температуры расплавленной стали также больше. Для достижения требуемой температуры расплавленной стали в ванне расплава необходимо значительно увеличить температуру выпуска. Повышение температуры выпуска приводит к таким проблемам, как увеличение стоимости выплавки стали, увеличение потребления энергии и сокращение срока службы огнеупорных материалов.

Кристаллизационные валки в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, имеют диаметр Ф800 мм. Применяется двухступенчатая система дозирования и распределения расплавленной стали (промежуточный ковш + распределитель). Расплавленная сталь, вытекающая из распределителя, формирует различные схемы распределения вдоль поверхностей валков и двух боковых поверхностей и течет по двум путям, не мешающим друг другу. Благодаря использованию двухступенчатой системы распределения, в отличие от трехступенчатой, значительно снижается стоимость огнеупорных материалов; путь потока расплавленной стали сокращается, так что падение температуры расплавленной стали уменьшается, и температура выпуска уменьшается. По сравнению с трехступенчатой системой распределения, температура выпуска уменьшается на 30 - 50°C. Снижение температуры выпуска эффективно снижает себестоимость выплавки стали, позволяет сэкономить энергию и продлить срок службы огнеупорных материалов. Совместное использование кристаллизационных валков с предпочтительным диаметром валков Ø800 мм и двухступенчатой системы дозирования и распределения расплавленной стали в соответствии с настоящим изобретением не только отвечает требованию стабильного распределения расплавленной стали, но также достигает целей простой структуры, удобной эксплуатации и низкой стоимости обработки.

Известное из уровня техники изготовление тонкой стальной полосы методом непрерывного литья описано во многих патентах, однако о способе изготовлении тонкой рифлёной стальной полосы, содержащей B, методом непрерывного литья тонкой полосы еще не сообщалось. Тем не менее, считается, что следующие патентные документы сопоставимы с настоящим изобретением с точки зрения управления процессом и оборудования для производства продукции. Подробности приведены ниже:

В заявке CN107716552A раскрыт способ производства листовой рифлёной стали толщиной 1,4 мм с использованием процесса CSP. В этом способе используется короткопоточная производственная линия CSP для изготовления тонколистовой рифлёной стали, при этом снижение веса составляет не менее 10%, а качество формы листа превосходное. В соответствии с настоящим изобретением, используется более совершенный процесс непрерывного литья и прокатки тонкой полосы, и может быть осуществлено изготовление рифлёной стальной полосы с меньшей минимальной толщиной до 1,0 мм.

В заявке CN108486476A раскрывается ванадийсодержащая горячекатаная рифленая листовая сталь 700 МПа и способ ее производства. Традиционный процесс горячей прокатки используется в данной патентной заявке для производства микролегированной листовой рифленой стали, обладающей повышенной прочностью и толщиной в диапазоне 1,5-8,0 мм. Массовое производство ультратонких изделий партиями не может быть реализовано, а непрерывное производство затруднено. Для производства в соответствии с настоящим изобретением используется процесс непрерывного литья тонкой полосы, а потому толщина продукта, уровень прочности и осуществление процесса, очевидно, отличаются.

Публикация «Пробная прокатка и усовершенствование процесса производства тонколистовой рифленой стали», в основном, решает проблемы процесса рифленой стали толщиной 2,3 мм, и в ней не раскрывается технологический процесс и толщиномер в соответствии с настоящим изобретением. В публикации «Исследование и применение новой технологии прокатки для чрезвычайно тонкой листовой рифленой стали» используется короткопоточный процесс ESP, а производимый тонкий рифленый лист имеет толщину около 1,8 мм. Этот способ позволил достичь относительно удовлетворительных результатов, но он также отличается от настоящего изобретения с точки зрения технологического маршрута и толщины изделия.

Основные преимущества настоящего изобретения включают в себя следующее:

1. Тонкая рифленая стальная полоса изготавливается по технологии непрерывного литья тонкой полосы с целесообразным добавлением в сталь микроэлемента бора (B). До сих пор об этом не сообщалось.

2. Исключаются такие сложные процессы, как нагрев сляба, многопроходная повторная горячая прокатка и тому подобное. При использовании процесса непрерывного литья тонкой стальной полосы с применением двухвалковой машины + однопроходной горячей прокатки, производственный процесс короче, эффективность выше, а инвестиционные затраты на производственную линию и себестоимость продукции значительно снижаются.

3. Исключается большое количество сложных промежуточных этапов, присущих традиционному процессу производства. По сравнению с традиционным процессом производства тонкой рифленой стальной полосы, потребление энергии и выбросы CO₂ при изготовлении в соответствии с настоящим изобретением значительно снижаются, а продукция получается экологически чистой.

4. Для изготовления тонкой стальной полосы используется процесс непрерывного литья, где сама литая полоса имеет относительно небольшую толщину, и она подвергается горячей прокатке в режиме реального времени до желаемой толщины продукта. Таким образом, производство тонкого продукта не требует дальнейшей прокатки, и продукт может быть продан непосредственно для использования. Цель поставки тонких горячекатаных листов может быть достигнута, а экономическая эффективность листов и полос может быть значительно улучшена.

5. При добавлении следового количества элемента бора для преимущественного осаждения крупных частиц BN в высокотемпературном аустените и ингибирования осаждения мелкого AlN, эффект закрепления мелких фракций AlN на границе зерна ослабляется, и способность зерен к росту повышается. В результате зерна аустенита укрупняются и гомогенизируются. Это благоприятно сказывается на свойствах изделия.

6. Использование технологии охлаждения методом газового распыления позволяет избежать проблем, связанных с традиционным распылением или ламинарным охлаждением, а температура поверхности стальной полосы снижается равномерно, что позволяет повысить однородность температуры стальной полосы и достичь эффекта гомогенизации внутренней микроструктуры. В то же время, равномерное охлаждение позволяет повысить качество формы и стабильность характеристик стальной полосы. Кроме того, есть возможность эффективно снизить толщину оксидной окалины на поверхности стальной полосы.

7. В традиционном процессе охлаждения сляба происходит осаждение легированных элементов, а при повторном нагреве сляба повторное растворение легированных элементов недостаточно, поэтому коэффициент использования легированных элементов часто снижается. В процессе непрерывного литья тонкой полосы в соответствии с настоящим изобретением, высокотемпературная литая полоса непосредственно подвергается горячей прокатке, и добавленные элементы сплава в основном находятся в состоянии твердого раствора. Таким образом, коэффициент использования элементов сплава увеличивается.

8. Поскольку непрерывное литье тонкой полосы имеет свойство быстрого затвердевания, прочность недорогого тонколистового рифлёного проката, произведенного в соответствии с настоящим изобретением, гарантирована. Таким образом, текущее требование рынка по снижению веса такого продукта может быть удовлетворено. В то же время, стоимость материала может быть эффективно сэкономлена для последующих пользователей. В случае применения изделия в транспортной сфере, например, в конструкции автомобилей и судов, снижение веса может также дать пользователям преимущества экономии топлива или электроэнергии (новые энергетические транспортные средства) и снижения выбросов выхлопных газов.

9. Для горячекатаной стальной полосы используется карусельная моталка, что позволяет эффективно сократить длину производственной линии. В то же время, намотка непосредственно на производственной площадке может значительно повысить точность контроля температуры намотки и улучшить стабильность свойств продукта.

Описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематический вид, показывающий технологическую схему процесса непрерывного литья тонкой стальной полосы с применением двухвалковой машины.

Фиг. 2 представляет собой тройную фазовую диаграмму MnO - SiO₂ - Al₂O₃ (заштрихованная область: область низкой температуры плавления).

Фиг. 3 представляет собой принципиальную схему, где показаны термодинамические кривые осаждения BN и AlN;

Фиг. 4 представляет собой изображение реальной тонкой рифленой стальной полосы, полученной в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 представляет собой схематический вид, показывающий толщину основной пластины и толщину узора стальной полосыв соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание

Далее настоящее изобретение описывается с опорой на следующие примеры и сопроводительные чертежи.

На Фиг. 1 расплавленная сталь, соответствующая композиционному химическому составу согласно настоящему изобретению, через сталеразливочный ковш 1, защитную трубу 2 сталеразливочного ковша 1, промежуточный ковш 3, погружной стакан 4 и распределитель 5 заливают непосредственно в ванну 7 расплава, образованную боковыми уплотнительными плитами 6a, 6b и двумя вращающимися в противоположных направлениях кристаллизационными валками 8a, 8b, способными быстро охлаждаться. Расплавленная сталь застывает на окружных поверхностях вращающихся кристаллизационных валков 8a, 8b, образуя застывшую оболочку, которая постепенно увеличивается и в итоге формирует полосу 11 толщиной 1,5-3 мм в минимальном зазоре (место зажима) между двумя кристаллизационными валками 8a, 8b,. Диаметр кристаллизационных валков 8a, 8b, составляет 500-1500 мм, предпочтительно 800 мм, а внутрь валков подается вода для охлаждения. В зависимости от толщины литой полосы скорость литья на разливочной машине находится в диапазоне 60-150 м/мин.

После выхода литой полосы 11 из под кристаллизационных валков 8a и 8b ее температура составляет 1420-1480°C, и она попадает непосредственно в нижнюю закрытую камеру 10, в которую подается инертный газ для защиты стальной полосы от окисления. Защитная антиоксидантная атмосфера может представлять собой N₂, или Ar, или другой неокисляющий газ, например, газ CO2, полученный путем сублимации сухого льда. Концентрация кислорода в нижней закрытой камере 10 поддерживается на уровне < 5%. Защита литой полосы 11 от окисления, обеспечиваемая нижней закрытой камерой 10, распространяется на вход прокатного стана 13. Температура литой полосы на выходе из нижней закрытой камеры 10 составляет 1150 - 1300°C. Затем литая полоса поступает на стан горячей прокатки 13 через поворотную проводковую плиту 9, прижимные валки 12 и прокатный стол 15. После горячей прокатки образуется горячекатаная полоса толщиной 0,8 - 2,5 мм. Прокатанная стальная полоса охлаждается методом газового распыления с использованием газораспылительного устройства 14 быстрого охлаждения для улучшения равномерности температуры стальной полосы. После отрезания головной части стальной полосы летучими ножницами 16, отрезанная головная часть падает в яму 18 вдоль проводковой плиты 17, а горячекатаная полоса с отрезанной головной частью поступает на моталку 19 для сматывания. После снятия рулона стали с моталки он охлаждается на воздухе до комнатной температуры. Готовый стальной рулон может быть использован непосредственно как горячекатаная тонкая рифлёная стальная полоса или как готовая тонкая рифлёная стальная полоса после обрезки-уплощения. Валки, используемые для горячей прокатки, включают верхний валок и нижний валок, где верхний валок представляет собой рельефный валок, а нижний валок - плоский валок; рельефный валок имеет текстуру поверхности, включающую чечевицеобразные особенности, и имеет диаметр валка, который на 0,3 - 3 мм больше, чем диаметр нижнего плоского валка. Исходя из центральной линии тела нижнего плоского валка, диаметр в центре нижнего плоского валка на 0,15 - 0,22 мм меньше диаметра валков на обоих концах, и образуется параболическая форма валка с плавным переходом от центра к обоим концам.

Химические составы в примерах в соответствии с настоящим изобретением показаны в Таблице 1; остаток составляет Fe и другие неизбежные примеси. Технологические параметры способа изготовления показаны в Таблице 2, а механические свойства полученных в итоге горячекатаных тонких рифлёных стальных полос приведены в Таблице 3.

Итак, тонкая рифлёная тонкая рифлёная стальная полоса, имеющая разработанный композиционный состав и изготовленная с использованием процесса непрерывного литья тонкой стальной полосы в соответствии с настоящим изобретением, имеет предел текучести, по меньшей мере, 235 МПа, предел прочности на растяжение, по меньшей мере, 340 МПа, и величину относительного удлинения до разрушения, по меньшей мере, 26%; при этом изгибаемость в холодном состоянии соответствует предъявляемым требованиям. Она может широко применяться в строительстве, машиностроении, производстве автомобилей, мостов, транспорта, судостроении и других областях.

Химический состав стали, мас.%. Примеры

Таблица 1

№ примера C Si Mn P S N O Als B 1 0,03 0,13 1,35 0,008 0,004 0,0077 0,0093 0,0009 0,004 2 0,04 0,10 0,90 0,013 0,003 0,0051 0,0110 0,0006 0,001 3 0,02 0,24 1,28 0,015 0,004 0,0059 0,0150 0,0004 0,003 4 0,05 0,36 1,10 0,023 0,004 0,0088 0,0130 0,0008 0,005 5 0,03 0,44 0,65 0,009 0,002 0,0054 0,0120 0,0007 0,004 6 0,05 0,42 0,67 0,012 0,002 0,0048 0,0070 0,0008 0,005 7 0,06 0,28 0,85 0,015 0,003 0,0040 0,0100 0,0005 0,004 8 0,02 0,17 1,00 0,014 0,004 0,0100 0,0085 0,0006 0,003 9 0,03 0,26 0,84 0,018 0,003 0,0068 0,0200 0,0003 0,004 10 0,04 0,44 0,40 0,040 0,001 0,0065 0,0125 0,0004 0,006 11 0,05 0,50 0,65 0,030 0,002 0,0080 0,0090 0,0005 0,004 12 0,02 0,27 1,70 0,022 0,0067 0,0075 0,0118 0,0003 0,002 13 0,06 0,48 1,37 0,038 0,004 0,0065 0,0132 0,0006 0,006 14 0,045 0,23 1,40 0,017 0,003 0,0064 0,0075 0,0005 0,004

Технологические параметры способа изготовления. Примеры

Таблица 2

№ при-мера Толщина литой полосы,
мм Атмосфера в нижней закрытой камере Концентрация кислоро-да в нижней закрытой камере, % Темпера-тура горячей прокатки,
°C Степень обжатия при горячей прокат-ке, %. Толщина горячее-катаной полосы,
мм Скорость охлаж-дения после прокатки, °C/с Температура намотки,
°C 1 2,2 N₂ 3,5 1180 32 1,5 35 690 2 2,4 Ar 4,2 1220 48 1,25 30 600 3 2,1 N₂ 2,5 1200 43 1,2 30 660 4 1,9 CO₂ 2,7 1150 34 1,25 20 650 5 1,6 Ar 3,5 1185 38 1,0 32 680 6 2,6 Ar 2,8 1100 50 1,3 72 670 7 1,9 N₂ 1,5 1190 32 1,3 65 680 8 2,0 CO₂ 0,8 1220 38 1,25 100 690 9 1,5 N₂ 1,5 1250 33 1,0 22 670 10 2,0 N₂ 1,9 1170 30 1,4 75 700 11 2,5 Ar 1,8 1240 36 1,6 30 675 12 2,2 N₂ 2,6 1170 34 1,45 60 685 13 2,0 CO₂ 2,4 1180 30 1,4 30 690 14 1,8 Ar 2,5 1160 33 1,2 25 680

Механические свойства горячекатаных тонких рифлёных стальных полос. Примеры

Таблица 3

№
при-
мера Толщина литой полосы,
мм Толщина конеч-
ного продукта,
мм Предел теку-
чести,
МПа Предел проч-
ности на растя-
жение,
МПа Относи-тельное удлине-
ние до разру-
шения,
% Диаметр изгиба под углом 180°
D = 1,5a
(a - толщина полосы) 1 2.2 1.5 255 355 28 Удовлетворительно 2 2.4 1.25 248 360 26 Удовлетворительно 3 2.1 1.2 270 343 27 Удовлетворительно 4 1.9 1.25 254 358 28 Удовлетворительно 5 1.6 1.0 263 364 31 Удовлетворительно 6 2.6 1.3 258 385 28 Удовлетворительно 7 1.9 1.3 258 375 29 Удовлетворительно 8 2.0 1.25 252 395 33 Удовлетворительно 9 1.5 1.0 261 383 29 Удовлетворительно 10 2.0 1.4 249 360 32 Удовлетворительно 11 2.5 1.6 256 387 29 Удовлетворительно 12 2.2 1.45 249 390 27 Удовлетворительно 13 2.0 1.4 256 375 28 Удовлетворительно 14 1.8 1.2 260 390 30 Удовлетворительно

Согласно настоящему изобретению, для изготовления тонкой рифлёной стальной полосы использован метод непрерывного литья тонкой полосы. Благодаря возможности получения малой толщины стальной полосы, метод непрерывного литья тонкой полосы имеет существенные производственные и стоимостные преимущества для изготовления горячекатаного высокопрочного продукта толщиной менее или равной 1,5 мм. Толщина тонкой рифлёной стальной полосы, поставляемой в виде горячекатаного продукта, составляет 1,0 - 1,6 мм. Из-за малой толщины продукта, если для его изготовления использовать традиционную технологию и традиционную производственную линию, возникнут проблемы, связанные с формой листа, и его изготовление осуществить не удастся. При использовании метода непрерывного литья и прокатки тонких слябов расход валков также значительно увеличивается. Такой производственный процесс, несомненно, увеличит себестоимость тонколистового рифленого проката. Поэтому использование процесса непрерывного литья тонких полос для изготовления тонколистового рифленого проката способен не только удовлетворить запрос рынка на тонколистовой прокат малого веса, но и снизить себестоимость производства, повысить рентабельность и конкурентоспособность продукции.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к тонкой рифленой стальной полосе, используемой в различных областях промышленности, в частности строительстве, машиностроении, автостроении, судостроении. Полоса имеет следующий химический состав, мас.%: C ≤ 0,06, Si ≤ 0,5, Mn ≤ 1,7, P ≤ 0,04, S ≤ 0,007, N: 0,004-0,010, Als < 0,001, B: 0,001-0,006, общий кислород [O]_T: 0,007-0,020, Fe и неизбежные примеси – остальное, при этом Mn/S ≥ 250. Высота рисунка полосы составляет, по меньшей мере, 20% от ее толщины, а ее микроструктура представляет собой смешанную микроструктуру полигонального феррита, игольчатого феррита и перлита. Полоса обладает требуемыми механическим свойствами при значительном повышении производительности и снижении себестоимости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

1. Тонкая рифленая стальная полоса, имеющая следующий химический состав, мас.%: C ≤ 0,06, Si ≤ 0,5, Mn ≤ 1,7, P ≤ 0,04, S ≤ 0,007, N: 0,004-0,010, Als < 0,001, B: 0,001-0,006, общий кислород [O]_T: 0,007-0,020, Fe и неизбежные примеси – остальное, при этом Mn/S ≥ 250.

2. Стальная полоса по п. 1, имеющая следующий химический состав, мас.%: C 0,02-0,06, Si: 0,1-0,5, Mn 0,4-1,7, P ≤ 0,04, S ≤ 0,007, N: 0,004-0,010, Als < 0,001, B: 0,001-0,006, общий кислород [O]_T: 0,007-0,020, Fe и неизбежные примеси – остальное, при этом Mn/S ≥ 250.

3. Стальная полоса по п. 1, имеющая высоту рисунка h, составляющую, по меньшей мере, 20% от ее толщины a.

4. Стальная полоса по п. 1 или 2, имеющая смешанную микроструктуру квазиполигонального феррита + игольчатого феррита + перлита.

5. Стальная полоса по любому из пп. 1-3, имеющая предел текучести ≥ 235 МПа, предел прочности ≥ 340 МПа, относительное удлинение до разрушения ≥ 26%.

6. Стальная полоса по п. 1, имеющая толщину 0,8-2,5 мм, предпочтительно, 1,0-1,6 мм.

7. Способ изготовления тонкой рифленой стальной полосы по любому из пп. 1-6, включающий в себя следующие этапы:

1) выплавка: контролируют основность a = CaO/SiO₂ (массовое соотношение) шлака при a < 1,5, предпочтительно, a < 1,2, или a = 0,7-1,0, при этом отношение MnO/SiO₂ (массовое соотношение) в расплавленной стали для получения тройного включения MnO-SiO₂-Al₂O₃ поддерживают на уровне 0,5-2, предпочтительно, 1-1,8, при этом содержание свободного кислорода [O]_Free в расплавленной стали составляет 0,0005 - 0,005%, и при этом в расплавленной стали Mn/S ≥ 250;

2) непрерывное литье: используют двухвалковое непрерывное литьё тонкой полосы, при котором в наименьшем зазоре между двумя кристаллизационными валками формируют литую полосу толщиной 1,5-3 мм, при этом кристаллизационные валки имеют диаметр 500-1500 мм, предпочтительно, 800 мм, причем для охлаждения внутрь кристаллизационных валков подают воду, при этом разливочная машина имеет скорость литья 60-150 м/мин, а для подачи расплавленной стали при непрерывной разливке используют двухступенчатую систему дозирования и распределения расплавленной стали, т.е. промковш + распределитель;

3) защита нижней закрытой камеры: после выхода из под кристаллизационных валков непрерывно литой полосы она имеет температуру 1420-1480°C и поступает непосредственно в нижнюю закрытую камеру, в которую подают неокисляющий газ, причем концентрацию кислорода в нижней закрытой камере поддерживают на уровне < 5%, при этом литая полоса на выходе из нижней закрытой камеры имеет температуру 1150-1300°C;

4) горячая прокатка в оперативном режиме: литую полосу через валки в нижней закрытой камере подают на прокатный стан, где она прокатывается в тонкую стальную полосу толщиной 0,8-2,5 мм при температуре прокатки 1100-1250°C и степени обжатия 10-50%, предпочтительно, 30-50%, при этом толщина стальной полосы составляет 0,8-2,5 мм, предпочтительно, 1,0-1,8 мм;

5) охлаждение после прокатки стальной полосы: прокатанную стальную полосу охлаждают методом газового распыления, при этом скорость охлаждения составляет 20-100°C/с;

6) намотка стальной полосы: горячекатаную стальную полосу после охлаждения сматывают в рулон при температуре намотки 600-700°C.

8. Способ по п. 7, при котором на этапе 1) для выплавки расплавленной стали используют электрическую печь или конвертер, при этом расплавленная сталь затем поступает в печь агрегата комплексной обработки стали, печь установки вакуумной дегазации / вакуум - кислородного обезуглероживания или печь циркуляционного вакуумирования для последующего рафинирования.

9. Способ по п. 7, при котором на этапе 3) в качестве неокисляющего газа используют N₂, Ar или CO₂, полученный сублимацией сухого льда.

10. Способ по п. 7, при котором на этапе 4) валки включают верхний валок и нижний валок, причем верхний валок рельефный, а нижний валок гладкий, при этом рельефный верхний валок имеет чечевицеобразную текстуру поверхности и диаметр, на 0,3-3 мм больший, чем диаметр нижнего гладкого валка.

11. Способ по п. 10, при котором на этапе 4), исходя из центральной линии корпуса нижнего гладкого валка, нижний гладкий валок имеет диаметр в центре на 0,15-0,22 мм меньше диаметра валков на обоих концах, при этом формируется параболическая форма валка с плавным переходом от центра к обоим концам.

12. Способ по п. 7, при котором на этапе 5) при охлаждении методом газового распыления используют соотношение расхода газа и воды 15:1-10:1, давление газа 0,5-0,8 МПа и давление воды 1,0-1,5 МПа, при этом расход имеет единицу измерения м³/ч.

13. Способ по п. 7, при котором на этапе 5), на выходе, откуда после охлаждения распылением выходит стальная полоса, работает 1-2 пары боковых струйных сопел высокого давления для очистки воды, скопившейся на поверхности стали, при этом давление в сопле составляет 0,5-0,8 МПа, а расход 20-200 м³/ч.

14. Способ по п. 7, при котором на этапе 6) для намотки используют двухкатушечную моталку или карусельную моталку.