RU2586955C1 - Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel with guarantee of properties in thickness direction - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: to ensure relative narrowing when testing for tension in direction of thickness of not less than 35 % for making welded structures billet with thickness of not less than 250 mm is used from steel containing wt%: 0.09-0.12 C, 0.50-0.65 Si, 1.30-1.70 Mn, Cr≤0.10, Ni≤0.30, Cu≤0.10, Ti≤0.03, N≤0.008, Al≤0.05, S≤0.010, P≤0.018, Fe is rest, at that arsenization of continuously cast billet is performed to temperature of 1,190-1,210 °C, finish rolling is performed with total reduction of at least 30 % and single reductions of at least 7 %. For sheets with final thickness of up to 90 mm finishing rolling is started at temperature of 750-780 °C, and for sheets with final thickness of more than 90 mm is at temperature of 720-740 °C, and at temperature of 700-740 °C.

EFFECT: disclosed is method for production of silico-manganese steel at reversing mills.

3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству толстых листов и может быть использовано при горячей прокатке кремнемарганцовистых марок стали на реверсивных станах.The invention relates to the production of thick sheets and can be used for hot rolling of silicon-manganese steel grades on reversing mills.

Известен также способ производства толстолистовой конструкционной стали, содержащей C≤0,23%, Mn≤1,35%, P≤0,04%, S≤0,05%, Si≤0,50%, V≤0,10%, Ni≤0,50%, Cr≤0,70%, Cu≤0,40%, железо и примеси - остальное. Способ предусматривает нагрев сляба до температуры 1120-1180°C, черновую прокатку с обжатием 40-60% и чистовую прокатку при температуре не выше 980°C с обжатием 40-50% и температурой конца прокатки ниже 870°C (патент США 4662950, МПК C21D 8/02, 1987 г.).There is also a known method for the production of plate structural steel containing C≤0.23%, Mn≤1.35%, P≤0.04%, S≤0.05%, Si≤0.50%, V≤0.10% , Ni≤0.50%, Cr≤0.70%, Cu≤0.40%, iron and impurities - the rest. The method involves heating a slab to a temperature of 1120-1180 ° C, rough rolling with a compression of 40-60% and finishing rolling at a temperature not higher than 980 ° C with a compression of 40-50% and a temperature of the end of rolling below 870 ° C (US patent 4662950, IPC C21D 8/02, 1987).

Недостатками известного способа являются: высокие пределы прочности и текучести, низкое относительное удлинение, отсутствие гарантии высокого уровня относительного удлинения в направлении толщины. Данные особенности ограничивают использование металла в областях, где необходима ограниченная прочность и текучесть и необходима высокая пластичность.The disadvantages of this method are: high tensile strength and yield strength, low elongation, lack of guarantee of a high level of elongation in the thickness direction. These features limit the use of metal in areas where limited strength and fluidity are required and high ductility is required.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства толстолистовой низколегированной стали, включающий нагрев сляба до температуры аустенизации, черновую прокатку в раскат промежуточной толщины, подстуживание раската до температуры 740-760°C, чистовую прокатку с суммарным обжатием не менее 30% и температурой конца прокатки 700-740°C и охлаждение листа (патент РФ 2225887, МПК C21D 8/02, C21D 9/46, 2004 г.).The closest in technical essence and the achieved results to the proposed invention is a method for the production of plate low alloy steel, including heating the slab to an austenitic temperature, rough rolling into a roll of intermediate thickness, curing the roll to a temperature of 740-760 ° C, finishing rolling with a total compression of at least 30% and a rolling end temperature of 700-740 ° C and sheet cooling (RF patent 2225887, IPC C21D 8/02, C21D 9/46, 2004).

Известный способ производства имеет следующие недостатки: во-первых, при производстве проката по данной технологии не гарантируется достижение высокого уровня относительного сужения в направлении толщины. Во-вторых, данный способ позволяет получить высокие значения предела прочности и предела текучести, что негативно влияет на относительное удлинение. При этом металл обладает низкой пластичностью и не может гарантировать стойкость к расслоению по толщине при формовке.The known production method has the following disadvantages: firstly, in the production of rolled products by this technology, it is not guaranteed to achieve a high level of relative narrowing in the thickness direction. Secondly, this method allows to obtain high values of tensile strength and yield strength, which negatively affects the elongation. Moreover, the metal has a low ductility and cannot guarantee resistance to delamination in thickness during molding.

Технический результат - получение проката толщиной до 100 мм с гарантированным относительным сужением при испытании на растяжение в направлении толщины не менее 35% для изготовления сварных металлоконструкций. Технический результат достигается тем, что в способе производства горячекатаных толстых листов из низколегированной стали, включающем аустенизацию непрерывнолитой заготовки, черновую прокатку в раскат промежуточной толщины, его подстуживание, чистовую прокатку с суммарным обжатием не менее 30% и температурой конца прокатки 700-740°C, согласно изобретению непрерывнолитую заготовку получают из стали со следующим соотношением элементов: 0,09-0,12% C; 0,50-0,65% Si; 1,30-1,70% Mn; Cr≤0,10%; Ni≤0,30%; Cu≤0,10%; Ti≤0,03%; N≤0,008%; Al≤0,05%; S≤0,010%; P≤0,018%; Fe - остальное, при этом аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до температуры 1190-1210°C, чистовую прокатку для листов конечной толщины до 90 мм включительно начинают при температуре 750-780°C, а для листов конечной толщины более 90 мм - при температуре 720-740°C.EFFECT: obtaining rolled products with a thickness of up to 100 mm with guaranteed relative narrowing during tensile testing in the direction of thickness of at least 35% for the manufacture of welded metal structures. The technical result is achieved by the fact that in the method for the production of hot rolled thick sheets of low alloy steel, including austenization of a continuously cast billet, rough rolling into an intermediate thickness roll, its curing, finishing rolling with a total compression of at least 30% and a rolling end temperature of 700-740 ° C, according to the invention, a continuously cast billet is obtained from steel with the following ratio of elements: 0.09-0.12% C; 0.50-0.65% Si; 1.30-1.70% Mn; Cr≤0.10%; Ni≤0.30%; Cu≤0.10%; Ti≤0.03%; N≤0.008%; Al≤0.05%; S≤0.010%; P≤0.018%; Fe - the rest, while the austenization of the continuously cast billet is carried out to a temperature of 1190-1210 ° C, finish rolling for sheets of a final thickness of up to 90 mm inclusively starts at a temperature of 750-780 ° C, and for sheets of a final thickness of more than 90 mm - at a temperature of 720- 740 ° C.

Технический результат достигается также тем, что чистовую прокатку ведут с единичными обжатиями не менее 7% и используют непрерывнолитую заготовку толщиной не менее 250 мм.The technical result is also achieved by the fact that the finish rolling is carried out with single reductions of at least 7% and using a continuously cast billet with a thickness of at least 250 mm.

Углерод в стали определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,09% приводит к падению прочностных свойств ниже допустимого уровня, увеличение содержания более 0,12% приводит к снижению пластичности и вязкости стали.Carbon in steel determines its strength properties. A decrease in carbon content of less than 0.09% leads to a drop in strength properties below an acceptable level, an increase in the content of more than 0.12% leads to a decrease in the ductility and toughness of steel.

При содержании кремния менее 0,50% повышается загрязненность стали оксидными включениями, увеличение содержания более 0,65% приводит к загрязненности силикатами - все это негативно отражается на механических свойствах стали.When the silicon content is less than 0.50%, the contamination of the steel with oxide inclusions increases, an increase in the content of more than 0.65% leads to contamination by silicates - all this negatively affects the mechanical properties of steel.

Марганец, так же как и углерод, повышает прочностные характеристики стали. При увеличении содержания марганца более 1,70% наблюдается понижение ударной вязкости стали и ухудшение свариваемости. Однако введение марганца в сталь является необходимым для раскисления стали и удаления серы, поэтому снижение содержания марганца менее 1,30% нежелательно.Manganese, like carbon, increases the strength characteristics of steel. With an increase in the manganese content of more than 1.70%, a decrease in the toughness of steel and a decrease in weldability are observed. However, the introduction of manganese into steel is necessary for the deoxidation of steel and removal of sulfur; therefore, a decrease in the manganese content of less than 1.30% is undesirable.

Повышение содержания никеля более 0,30%, хрома и меди более 0,10% для каждого может привести к упрочнению стали и повышению ее твердости выше ожидаемого уровня. Возникающие при этом чрезмерно высокие значения предела прочности сильно ограничат область применения данной марки стали.An increase in nickel content of more than 0.30%, chromium and copper more than 0.10% for each can lead to hardening of steel and increase its hardness above the expected level. The resulting excessively high values of tensile strength will greatly limit the scope of this steel grade.

Содержание титана (не более 0,03%), алюминия (не более 0,05%) и азота (не более 0,008%) является достаточным для обеспечения уровня механических свойств, который устанавливается стандартом на данную марку стали. Содержание упомянутых элементов выше указанных максимальных значений экономически нецелесообразно и приводит к повышению стоимости без улучшения свойств.The content of titanium (not more than 0.03%), aluminum (not more than 0.05%) and nitrogen (not more than 0.008%) is sufficient to ensure the level of mechanical properties, which is established by the standard for this steel grade. The content of the above elements of the above maximum values is not economically feasible and leads to an increase in value without improving properties.

Заявленные пределы содержания серы (не более 0,01%) и фосфора (не более 0,018%) обеспечивают получение высоких значений ударной вязкости при отрицательных температурах. При содержании серы и фосфора более указанных количеств есть риск возникновения провальных результатов по ударной вязкости.The declared limits of sulfur content (not more than 0.01%) and phosphorus (not more than 0.018%) provide high impact strength at low temperatures. If the content of sulfur and phosphorus is more than the specified amounts, there is a risk of failure results in toughness.

Для производства данной стали используется непрерывнолитая заготовка толщиной не менее 250 мм. При использовании заготовок меньшей толщины достаточная проработка структуры не обеспечивается. Возникает риск получения низких механических свойств.For the production of this steel, a continuously cast billet with a thickness of at least 250 mm is used. When using blanks of smaller thickness, sufficient study of the structure is not provided. There is a risk of obtaining low mechanical properties.

Непрерывнолитая заготовка проходит аустенизацию до температур 1190-1210°C. При температурах менее 1190°C прогрев заготовки по сечению неравномерен, что негативно влияет на качество производимой стали. Увеличение температуры нагрева выше 1210°C сопровождается интенсивным ростом зерен аустенита и огрублением границ.The continuous cast billet undergoes austenization to temperatures of 1190-1210 ° C. At temperatures less than 1190 ° C, the heating of the workpiece over the cross section is uneven, which negatively affects the quality of the steel produced. An increase in the heating temperature above 1210 ° C is accompanied by an intensive growth of austenite grains and coarsening of the boundaries.

Суммарные обжатия на чистовой стадии прокатки составляют не менее 30%, единичные обжатия - не менее 7%. Такая комбинация величин суммарных и единичных обжатий позволяет обеспечить глубокую проработку структуры и получение высоких значений предела прочности и предела текучести.Total reductions at the final rolling stage are at least 30%, single reductions are at least 7%. This combination of the values of the total and single compressions allows for a deep study of the structure and obtaining high values of tensile strength and yield strength.

Экспериментально установлено, что температура начала чистовой прокатки ниже 750°C для листа конечной толщины до 90 мм включительно и ниже 720°C для листа конечной толщины более 90 мм не позволяет подготовить аустенит к последующему превращению, создав высокую плотность несовершенств кристаллической решетки гамма-железа. При температуре начала чистовой прокатки выше 780°C для листа конечной толщины до 90 мм включительно и выше 740°C для листа конечной толщины более 90 мм не обеспечивается оптимальное соотношение структурных составляющих (феррит, бейнит, игольчатый феррит), что приводит к необеспечению комплекса механических свойств.It was experimentally established that the temperature of the finish rolling start below 750 ° C for a sheet of final thickness up to 90 mm inclusive and below 720 ° C for a sheet of final thickness more than 90 mm does not allow austenite to be prepared for subsequent transformation, creating a high density of imperfections in the gamma-iron crystal lattice. When the finish rolling start temperature is higher than 780 ° C for a sheet of final thickness up to 90 mm inclusive and higher than 740 ° C for a sheet of final thickness more than 90 mm, the optimum ratio of structural components (ferrite, bainite, needle ferrite) is not ensured, which leads to a failure to provide a complex of mechanical properties.

Чистовую прокатку завершают при температуре 700-740°C. При нарушении указанных диапазонов температур конца чистовой прокатки появляется риск необеспечения требуемого уровня прочности и пластичности при испытаниях на растяжение. Помимо этого возникает риск получения низкой ударной вязкости.Finishing rolling is completed at a temperature of 700-740 ° C. If you violate the specified temperature ranges of the end of the finish rolling, there is a risk of not providing the required level of strength and ductility during tensile tests. In addition, there is a risk of low toughness.

Из приведенного анализа следует, что реализация предложенного технического решения позволяет получить требуемое качество горячекатаных листов с гарантированным относительным сужением при испытании на растяжение в направлении толщины. Это достигается за счет выбора рациональных температурно-деформационных режимов для данного химического состава стали. Однако в случае выхода варьируемых технологических параметров за предлагаемые границы возникают трудности с получением стабильных и удовлетворительных механических свойств. Таким образом, полученные данные подтверждают правильность рекомендаций по выбору допустимых значений технологических параметров предложенного способа производства горячекатаных листов для строительных стальных конструкций.From the above analysis it follows that the implementation of the proposed technical solution allows to obtain the required quality of hot-rolled sheets with guaranteed relative narrowing during tensile testing in the thickness direction. This is achieved by choosing rational temperature-deformation modes for a given chemical composition of steel. However, in the event that the variable technological parameters go beyond the proposed boundaries, difficulties arise in obtaining stable and satisfactory mechanical properties. Thus, the data obtained confirm the correctness of the recommendations on the selection of acceptable values of the technological parameters of the proposed method for the production of hot-rolled sheets for building steel structures.

Применение способа поясняется примером его реализации при производстве листов 09Г2С на стане 5000.The application of the method is illustrated by an example of its implementation in the production of sheets 09G2S at mill 5000.

Выплавка стали осуществлялась в кислородном конвертере вместимостью 370 т с проведением процесса десульфурации магнием в заливочном ковше. На выпуске проводилось первичное легирование, предварительное раскисление и обработка металла твердошлаковыми смесями с продувкой металла аргоном в сталеразливочном ковше. Окончательное легирование, микролегирование, обработка металла кальцием и перегрев металла для проведения вакуумирования проводилось на агрегате комплексной доводки стали. Дегазация металла осуществлялась путем его вакуумирования. Разливка производилась на машине непрерывного литья заготовок с защитой металла аргоном от вторичного окисления в заготовки сечением 315×1715-2003 мм.Steel was smelted in an oxygen converter with a capacity of 370 t with a magnesium desulfurization process in a pouring ladle. Primary alloying, preliminary deoxidation and metal processing with solid slag mixtures with metal purging with argon in a steel pouring ladle were carried out at the issue. The final alloying, microalloying, metal processing with calcium and metal overheating for evacuation were carried out on the complex steel finishing unit. The metal was degassed by evacuation. The casting was carried out on a continuous casting machine with metal protection with argon from secondary oxidation into billets with a section of 315 × 1715-2003 mm.

Химический состав сталей приведен в таблице 1.The chemical composition of the steels is given in table 1.

Сталь получена со следующим составом химических элементов: C=0,10%; Si=0,53%; Mn=1,43%; Cr=0,06%; Ni=0,03%; Cu=0,05%; Ti=0,003%; N=0,004%; Al=0,03%; S=0,005%; P=0,013%; железо и примеси - остальное.Steel is obtained with the following composition of chemical elements: C = 0.10%; Si = 0.53%; Mn = 1.43%; Cr = 0.06%; Ni = 0.03%; Cu = 0.05%; Ti = 0.003%; N = 0.004%; Al = 0.03%; S = 0.005%; P = 0.013%; iron and impurities - the rest.

Непрерывнолитые заготовки толщиной 315 мм нагревали до температуры 1190°C, прокатывали в черновой стадии при температуре начала прокатки 994°C до толщины раската 156 мм, охлаждали на воздухе до температуры 735°C, прокатывали на чистовой стадии за 17 проходов с единичными обжатиями 8-12% до конечной толщины 100,0 мм с окончанием процесса деформации при 714°C.The continuously cast billets with a thickness of 315 mm were heated to a temperature of 1190 ° C, rolled in a rough stage at a temperature of the onset of rolling 994 ° C to a thickness of 156 mm, rolled in air to a temperature of 735 ° C, rolled at the finishing stage in 17 passes with single reductions of 8- 12% to a final thickness of 100.0 mm with the end of the deformation process at 714 ° C.

Испытания на растяжение в направлении толщины проводили на цилиндрических образцах по ГОСТ 28870-90.Tensile tests in the direction of thickness were carried out on cylindrical specimens according to GOST 28870-90.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице 2.Implementation options of the proposed method and indicators of their effectiveness are shown in table 2.

Из таблицы 2 следует, что при реализации заявленного способа производства (режимы №1-3; №5-7) готовые листы обладают повышенным комплексом прочностных и пластических свойств, при этом достигается получение горячекатаных листов с гарантированным относительным сужением при испытании на растяжение в направлении толщины не менее 35% для изготовления сварных металлоконструкций.From table 2 it follows that when implementing the claimed production method (modes No. 1-3; No. 5-7), the finished sheets have an increased complex of strength and plastic properties, while achieving hot-rolled sheets with guaranteed relative narrowing when tested for tensile testing in the direction of thickness not less than 35% for the manufacture of welded metal structures.

При запредельных значениях предложенных режимов (режим №4, №8) и при нарушении требований по химическому составу (химический состав №4) комплекс механических и пластических свойств снижается, и не обеспечивается получение готового листа с требуемым относительным сужением.With the transcendental values of the proposed modes (mode No. 4, No. 8) and in violation of the chemical composition requirements (chemical composition No. 4), the complex of mechanical and plastic properties is reduced, and it is not possible to obtain a finished sheet with the required relative narrowing.

Технико-экономические преимущества рассматриваемого изобретения состоят в том, что использование предложенного способа обеспечивает производство толстых листов толщиной до 100 мм с гарантированным относительным сужением в направлении толщины для изготовления сварных металлоконструкций.The technical and economic advantages of the considered invention consist in the fact that the use of the proposed method provides the production of thick sheets with a thickness of up to 100 mm with a guaranteed relative narrowing in the thickness direction for the manufacture of welded metal structures.

Claims (3)

1. Способ производства горячекатаных толстых листов из конструкционной низколегированной стали, включающий аустенизацию непрерывнолитой заготовки, черновую прокатку в раскат промежуточной толщины, его подстуживание, чистовую прокатку с суммарным обжатием не менее 30% и температурой конца прокатки 700-740°C, отличающийся тем, что непрерывнолитую заготовку получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %:
углерод 0,09-0,12 кремний 0,50-0,65 марганец 1,30-1,70 хром не более 0,10 никель не более 0,30 медь не более 0,10 титан не более 0,03 азот не более 0,008 алюминий не более 0,05 сера не более 0,010 фосфор не более 0,018 железо остальное
при этом аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до температуры 1190-1210°C, чистовую прокатку для листов конечной толщины до 90 мм включительно начинают при температуре 750-780°C, а для листов конечной толщины более 90 мм - при температуре 720-740°C.1. A method of manufacturing hot rolled thick sheets of structural low alloy steel, including austenization of a continuously cast billet, rough rolling into a roll of intermediate thickness, its undercoating, finishing rolling with a total compression of at least 30% and a temperature of the end of rolling of 700-740 ° C, characterized in that continuously cast billet obtained from steel with the following ratio of elements, wt. %:
carbon 0.09-0.12 silicon 0.50-0.65 manganese 1.30-1.70 chromium no more than 0.10 nickel no more than 0.30 copper no more than 0.10 titanium no more than 0,03 nitrogen no more than 0,008 aluminum no more than 0,05 sulfur no more than 0,010 phosphorus no more than 0.018 iron rest
in this case, austenization of the continuously cast billet is carried out to a temperature of 1190-1210 ° C, finish rolling for sheets of a final thickness of up to 90 mm inclusively starts at a temperature of 750-780 ° C, and for sheets of a final thickness of more than 90 mm - at a temperature of 720-740 ° C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чистовую прокатку ведут с единичными обжатиями не менее 7%.2. The method according to p. 1, characterized in that the finish rolling is carried out with single reductions of at least 7%. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют непрерывнолитую заготовку толщиной не менее 250 мм. 3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that use continuously cast billet with a thickness of at least 250 mm