Способ производства проката из высокопрочных низколегированных марок сталей

(51) 21 8/02 (2010.01) 21 9/46 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ повышении механических свойств проката и уменьшении энергозатрат при термообработке. Поставленная задача достигается тем, что при данном способе изготовления листов из высокопрочных сталей, включающее нагрев слябов до температуры 1220-1280, горячую прокатку при температуре конца прокатки 850-890 с монотонным режимом охлаждения в установке ускоренного охлаждения до температуры 650-690, охлаждение и термообработку,температуру нагрева при термообработке выбирают в температурном интервале начала и конца полиморфного превращения в критической точке Ас 3 (Ас 3 н - Ас 3 к) для сталей в зависимости от содержания углерода, скорость прохождения листов металла через нагревательную печь устанавливается в диапазоне от 3 до 3,5 м/мин с последующим охлаждением на воздухе.(72) Каскин Баглан Камарович Лазовский Владимир Иванович Левин Виталий Владимирович Добромилов Александр Александрович Вивенцов Александр Семенович(73) Акционерное общество АрселорМиттал Темиртау(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ МАРОК СТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству высокопрочного проката и совершенствует процесс термической обработки высокопрочного проката. Техническое изобретение заключается в Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству высокопрочного проката и совершенствует процесс термической обработки высокопрочного проката. Известен способ изготовления проката из высокопрочных низколегированных сталей,включающий нагрев слябов, горячую прокатку,охлаждение и нормализацию. Горячую прокатку осуществляют с обжатием в чистовых проходах более 25 и производят ее при температуре выше точки А 1. При этом получают структуру аустенита. Охлаждение листов производят со скоростью,устраняющей образование бейнита или мартенситной составляющей и способствующей получению мелкозернистой ферритно-перлитной структуры. Термическая обработка производится при температуре металла до 925 Патент США 3704180, кл. 148-12, 1972. Этот способ не обеспечивает повышения уровня прочностных свойств металла и снижения энергозатрат. Известен способ изготовления проката из высокопрочных низколегированных сталей,включающий нагрев слябов, горячую прокатку,охлаждение и нормализацию с температурой нагрева при нормализации в диапазоне 900-980 прямо пропорциональной температуре конца прокатки, причем при изменениях температуры конца прокатки на каждые 10 температуру нагрева изменяют на 8-12 патент СССР 1093715, МПК 21 9/46, С 21 8/02 23.05.1982 Недостаток данного способа состоит в том, что он не обеспечивает повышения комплекса механических свойств проката и снижения расхода топлива при термической обработке. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ,включающий нагрев слябов, горячую прокатку,ускоренное охлаждение со скоростью 5 до 600700 и нормализацию при температуре нагрева металла, пропорциональной температуре конца прокатки с последующей коррекцией изменения температуры нагрева металла при нормализации а зависимости от температуры окончания ускоренного охлаждения согласно математическому выражению н 0,2- 150 где н- изменение температуры нагрева при нормализации, С- температура окончания ускоренного охлаждения листов, С 150 - свободный член уравнения, определенный в процессе эксперимента,Патент РФ 2092582,МПК 21 8/02, 10.10.1997. Недостаток известного способа состоит в том,что он не обеспечивает высокий комплекс прочностных свойств низколегированного проката и не снижает эффективно расход топлива при нагреве. Целью изобретения является обеспечение высокого комплекса механических свойств для низколегированных марок стали и уменьшение расхода топлива на нагрев под термообработку путем снижения его температуры. Поставленная цель достигается тем, что при данном способе изготовления листов из высокопрочных сталей, включающее нагрев слябов до температуры 1220-1280, горячую прокатку при температуре конца прокатки 850-890,монотонный режим охлаждения в установке ускоренного охлаждения до температуры 650-690,охлаждение и термообработку. Температуру нагрева при термообработке выбирают в температурном интервале начала и конца превращения в критической точке Ас 3 (Ас 3 н -Ас 3 к) для сталей в зависимости от содержания углерода. При этом скорость транспортировки листов в печи находится в диапазоне 3-3,5 м/мин. Предлагаемое техническое решение содержит отличительные от аналогов и прототипа признаки величина температуры под термообработку устанавливается в температурном интервале начала и конца полиморфного превращения в области критической точки Ас 3 для сталей в зависимости от содержания углерода. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигнутым техническим результатом заключается в том, что вследствие нагрева в температурном интервале начала и конца превращения в области критической точке Ас 3 (Ас 3 н-Ас 3 к) определяемой в зависимости от содержания углерода в стали и прохождения листа в печи со скоростью 3-3,5 м/мин с последующим охлаждением на воздухе в структуре стали обеспечивается содержание оставшегося феррита в количестве 10-20. При последующем охлаждении и пресыщении аустинита, характеризующимися значительными объемными изменениями, оставшийся феррит упрочняется. Кроме того, в связи с большей диффузией легирующих элементов, оставшийся феррит, во-первых, упрочняется легирующими элементами, а, во-вторых, ослабляет вредное влияние фосфора, на уровень механических свойств,особенно на уровень ударной вязкости. Таким образом,нагревв пределах температурного интервала начала и конца превращения в области критической точки Ас 3 обеспечивает требуемый высокий комплекс механических свойств стали при минимальных энергозатратах. Повышение температуры выше заявленного интервала исключает содержание в стали остаточного феррита и при последующем охлаждении уже не будет структурной составляющей, которая обеспечивала повышение механических свойств. При повышении температуры нагрева также увеличиваются энергозатраты. Снижение температуры ниже заявленного интервала приводит, к получению в структуре стали большего количества оставшегося феррита и действующих механизмов упрочения аустинита и легирование). Поэтому уровень пластических свойств резко снижается. Скорость прохождения листов в проходной печи 3-3,5 м/мин с последующим охлаждением на воздухе обеспечивает требуемую продолжительность выдержки в печи с точки зрения получения заданных свойств. Охлажение на воздухе при заявленных пределах температур нагрева исключает процесс подзакалки стали, что может привести к чрезмерному росту прочностных свойств и снижению пластичности и ухудшению при последующей обработке (например, штамповке). Пример реализации способа. Проверка реализации нового способа производства проката из высокопрочных низколегированных сталей осуществлялась на стане 1700 горячей прокатки, при производстве стали марки 20 ГЮТ предназначенной для изготовления рам большегрузных автомобилей. Для конструктивной прочности, надежности и снижения металлоемкости грузовых автомобилей необходимо применение проката,обеспечивающего гарантированный уровень текучести не менее 490 Н/мм 2. При этом прокат наряду с высокой прочностью должен иметь высокую вязкость и пластичность,чтобы обеспечить хорошую штампуемость в холодном состоянии (табл.1). После нагрева слябов производили прокатку четырех партий полос толщиной 8 мм низколегированной стали марки 20 ГЮТ при температуре конца прокатки 850-890 с монотонным режимом охлаждения в установке ускоренного охлаждения до температуры смотки рулонов 650-690 (химический состав стали 20 ГЮТ приведен в табл.2). Рулоны после охлаждения и порезки на листы задавались в роликовую проходную печь на термообработку. Для получения сравнительных данных две партии (вариант 1 и 4) термообрабатывали при температуре 900-960 С согласно прототипу, а две другие (вариант 3 и 4) в температурном интервале начала и конца критической точки Ас 3(для стали марки 20 ГЮТ Ас 3 н 780 и Ас 3 к 830) со скоростью прохождения листа в печи 3,2 /-2,5 м/мин с последующим охлаждением на воздухе. Механические свойства листов,изготовленных по указанным режимам, приведены в таблице 3. Полученные результаты свидетельствуют о том,что изменение температуры нагрева под термообработку с учетом температуры начала и конца полиморфного превращения в области критической точки Ас 3 способствуют увеличению предела прочности в среднем на 30 Н/мм, предела текучести на 70 Н/мм 2, относительного удлинения(пластичности) на 3 , ударной вязко-сти на 49,5 Дж/см при несколько повышенном уровне твердости, но не выходящие за требования для данной марки стали. Промышленное использование нового способа производства проката из высокопрочных низколегированных сталей по сравнению с прототипом позволило увеличить выход годного по результатам аттестации от 62,5 до 100. При производстве рам для большегрузных автомобилей из металла произведенного по предложенному способу замечаний и претензий к механическим свойствам и к штампуемости металла у потребителя не было. Кроме того, реализация предлагаемого способа позволяет снизить температуру нагрева металла под термообработку, что позволяет снизить расход топлива в печи. Таким образом, из результатов опробования следует, что способ изготовления листов из низколегированных сталей позволяет улучшить технико-экономические показатели за счет повышения комплекса потребительских свойств листов и снижения себестоимости при их термической обработке. Таблица 1 Требование к механическим свойствам стали 20 ГЮТ Предел текучести,Н/мм 2 Химический состав стали 20 ГЮТ Плавка 25099 Таблица 3 Механические свойства проката стали 20 ГЮТ Температура,ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ производства проката из высокопрочных низколегированных марок сталей, включающий нагрев слябов, горячую прокатку, охлаждение и термическую обработку, отличающийся тем, что температуру нагрева при термообработке выбирают в температурном интервале начала и конца полиморфного превращения в критической точке Ас 3 (Ас 3 н-Ас 3 к) для сталей в зависимости от содержания углерода при скорости прохождения листов металла через нагревательную печь от 3 до 3,5 м/мин с последующим охлаждением на воздухе.