RU2796666C1 - Способ производства горячекатаных стальных полос - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве горячекатаного проката с двухфазной феррито-мартенситной структурой, предназначенного для производства деталей машин и механизмов с гарантией изготовления изделий методом холодной деформации. Способ производства горячекатаных стальных полос включает выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, горячую прокатку, охлаждение и смотку полос в рулоны. Выплавляют сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,04-0,09, кремний не более 0,3, марганец не более 1,5, суммарное содержание хрома и молибдена не более 1,0, железо и неизбежные примеси - остальное, причем отношение кремния к фосфору в выплавляемой стали составляет 3-7. Температуру конца горячей прокатки поддерживают в диапазоне 800-870 °С, охлаждение ведут в течение 5-25 с со скоростью 8-30 °С/с до температуры 650-800 °С, а затем со скоростью 40-80 °С/с до температуры смотки не более 300 °С, с обеспечением формирования в полосах структуры, содержащей 70-90% феррита и 10-30% мартенсита или мартенсита и непревращенного аустенита. Обеспечивается увеличение выхода годного горячекатаного проката с двухфазной феррито-мартенситной структурой за счет повышения комплекса механических свойств: улучшается анизотропия и пригодность металла к дальнейшей обработке. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве горячекатаных стальных полос, предназначенных для производства деталей машин и механизмов с гарантией изготовления изделий методом холодной деформации (например, холодной штамповкой) и нанесения покрытий у потребителя (покраска).

Известен способ производства высокопрочной многофазной стали с минимальной устойчивостью на разрыв 580 МПа преимущественно с двухфазной структурой для горячекатаной стальной полосы, состоящей из элементов в мас.%: углерод 0,075 до ≤ 0,105; кремний 0,200 до ≤ 0,300; марганец 1,000 до ≤ 2,000; хром 0,280 до ≤ 0,480; алюминий 0,010 до ≤ 0,060; фосфор ≤0,020; ниобий ≥0,005 до ≤ 0,025; азот ≤0,0100; сера ≤0,0050; остальное - железо, включая обычные сопутствующие стали не перечисленные выше. Способ включает непрерывный отжиг для создания двухфазной структуры, при этом горячекатаную стальную полосу нагревают в печи непрерывного отжига до температуры в диапазоне 700-950°C и указанную нагретую стальную полосу охлаждают от температуры отжига до промежуточной температуры 200-250°C со скоростью охлаждения 15-100°C/с, а затем охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды со скоростью охлаждения 2-30°C/с (Патент РФ 2615957, опубл. 10.05.2016 г., МПК C21D 8/02, C21D 9/46, C22C 38/00, C23C 2/06).

Недостатком известного способа является обязательное применение дополнительной операции отжига, что в свою очередь приводит к экономической нецелесообразности применения данного способа, а также наличие недопустимого дефекта на поверхности проката в виде «тигровой» (красной) окалины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства горячекатаной высокопрочной двухфазной стали, содержащей, мас.%: 0,06-0,09 углерода, 0,8-2,0 марганца, не менее 0,4 хрома, не более 0,08 кремния, не более 0,05 фосфора, 0,005-0,010 азота, остальное железо неизбежные примеси, при этом отношение Al/N не более 10 и суммарное содержание ниобия, титана и молибдена не более 0,015. Нагрев сляба осуществляют при температуре 1150-1300°С, горячую прокатку проводят с температурой конца прокатки 800-850°С, далее полосу охлаждают со скоростью 40-70°С/сек и до температуры смотки ниже 100°С, при этом полоса имеет структуру феррит плюс мартенсит, не содержащий перлит и бейнит, объемная доля мартенсита 10-25%. Горячекатаная полоса имеет предел прочности на разрыв по меньшей мере 590 МПА и относительное удлинение по меньшей мере 17,5% (Международная заявка WO2014149505, опубл.25.09.2014, МПК C21D 8/02, B21B 1/24).

Недостатком известного способа является низкий выход годного горячекатаного проката в связи с получаемой высокой анизотропией свойств, неудовлетворительным качеством по планшетности полосы, с короблением металлопроката, высоким пружинением металла при смотке и дальнейшей обработке при холодной штамповке.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение выхода годных горячекатаных полос за счет повышения комплекса механических свойств: улучшении анизотропии и пригодности полос к дальнейшей обработке.

Технический результат достигается тем, что в способе производства горячекатаных стальных полос, включающем выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, горячую прокатку, охлаждение и смотку полос в рулоны, согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую, мас.%:

углерод	0,04-0,09
кремний	не более 0,3
марганец	не более 1,5
суммарное содержание хрома и молибдена	не более 1,0
железо и неизбежные примеси	остальное,

причем отношение кремния к фосфору в выплавляемой стали составляет 3-7, температуру конца горячей прокатки поддерживают в диапазоне 800-870 °С, охлаждение ведут в течение 5-25с со скоростью 8-30°С/с до температуры 650-800°С, а затем со скоростью 40-80 °С/с до температуры смотки не более 300°С, с обеспечением формирования в полосах структуры, содержащей 70-90% феррита и 10-30% мартенсита или мартенсита и непревращенного аустенита.

После смотки проводят травление горячекатаных полос.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Углерод - один из упрочняющих элементов. Содержание углерода менее 0,04% не позволяет достигнуть требуемой прочности. В то же время увеличение содержания углерода более 0,09% приводит к неравномерности свойств по ее толщине в результате зональной ликвации и при охлаждении стали из γ-области сдвигает ферритный «нос» вправо, уменьшая таким образом количество полигонального феррита и увеличивая количество низкоуглеродистого бейнита (или игольчатого феррита). Одновременно возрастает доля γ-фазы к моменту смотки, что увеличивает прочность и уменьшает пластичность стали ниже нормы.

Наличие кремния способствует улучшению раскисленности стали и значительно ускоряет выделение полигонального феррита в низколегированных сталях. В то же время увеличение содержания кремния более 0,3% сопровождается возрастанием грубой «тигровой» окалины на поверхности проката и способствует увеличению количества силикатных включений.

Марганец обеспечивает твердорастворное упрочнение. Содержание марганца свыше 1,5 % ухудшает свариваемость и проводит к грубой зональной ликвации.

Суммарное содержание хрома и молибдена свыше 1,0 % снижают пластичность стали, а также экономически нецелесообразно.

Отношение кремния к фосфору в диапазоне 3-7 является необходимым для исключения «тигровой» (красной) окалины на поверхности проката.

Окончание прокатки при температуре 800-870 °С необходимо для максимального измельчения зерна.

Охлаждение в течение 5-25 сек. со скоростью 8-30°С/с до температуры 650-800 °С требуется для протекания фазового превращения при охлаждении на отводящем рольганге, чтобы выделить требуемое количество феррита 70-90 %.

При дальнейшем охлаждении от температуры 650-800 °С со скоростью 40-80°С/с до температуры смотки не более 300 °С непревращенный аустенит, обогащенный углеродом, превращается в мартенсит или/и м/а-фаза 10-30%. При температуре смотки выше 300 °С и/или снижении скорости охлаждения ниже 40-80 °С/с в структуре появляется бейнит (или перлит), прочностные свойства снижаются, штампуемость ухудшается.

Пример реализации способа.

В кислородном конвертере выплавили стали, химический состав которых приведен в таблице 1. Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали до определенных температур и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали соляно-кислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Технологические параметры и механические свойства проката приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что при реализации заявленного способа производства (вариант № 3) достигается увеличение выхода годного за счет повышения комплекса механических

Таблица 1 Химический состав стали
№ варианта	Содержание химических элементов, мас.%
	С	Si	Mn	Cr+Mo	Fe и неизбежные примеси	отношение Si/P
1	0,12	0,40	1,72	1,5	остальное	26
2	0,11	0,35	1,50	1,0	остальное	9
3	0,07	0,25	1,0	0,8	остальное	6
4	0,02	0,18	0,8	0,5	остальное	3
5	0,02	0,16	0,5	0,4	остальное	2

Таблица 2 Технологические параметры и механические свойства проката
№ варианта	Режимы производства					Структура		Механические свойства
	Температура конца чистовой прокатки, °С	Время охлаждения, с	Скорость охлаждения до температуры 650-800 °С , °С/с	Скорость охлаждения до температуры смотки не более 300°С, °С/с	Температура смотки, °С	Содержание феррита, %	Содержание мартенсита и/или м/а-фазы, %	Предел прочности, МПа	Относительное удлинение, %
1	900	30	4	100	400	65	- (бейнит 35%)	540	18
2	880	25	6	90	350	70	- (бейнит 30%)	570	19
3	820	15	10	70	200	80	20	640	25
4	780	10	5	75	200	97	3	510	27
5	760	8	3	74	200	98	2	490	29

Claims (4)

1. Способ производства горячекатаных стальных полос, включающий выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, горячую прокатку, охлаждение и смотку полос в рулоны, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас.%:

углерод 0,04-0,09 кремний не более 0,3 марганец не более 1,5 суммарное содержание хрома и молибдена не более 1,0 железо и неизбежные примести остальное,

причем отношение кремния к фосфору в выплавляемой стали составляет 3-7, температуру конца горячей прокатки поддерживают в диапазоне 800-870 °С, охлаждение ведут в течение 5-25 с со скоростью 8-30 °С/с до температуры 650-800 °С, а затем со скоростью 40-80 °С/с до температуры смотки не более 300 °С, с обеспечением формирования в полосах структуры, содержащей 70-90% феррита и 10-30% мартенсита или мартенсита и непревращенного аустенита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после смотки проводят травление горячекатаных полос.