×
20.09.2013
216.012.6be0

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КРУГЛОГО СОРТОВОГО ПРОКАТА ИЗ АВТОМАТНОЙ СТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству круглого сортового проката с повышенной обрабатываемостью резанием, используемого для изготовления крепежных изделий. Техническим результатом изобретения является повышение качества и выхода годного круглого сортового проката. Для достижения технического результата непрерывнолитую заготовку получают из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,18-0,23, марганец 0,70-1,10, кремний 0,17-0,37, хром 0,40-0,70, никель 0,40-0,70, молибден 0,15-0,25, алюминий 0,002-0,040, сера 0,035-0,040, фосфор не более 0,035, железо и примеси - остальное. Полученную заготовку нагревают до 1150-1270°C, подвергают черновой прокатке, а затем многопроходной чистовой прокатке, при этом в трех последних проходах чистовую прокатку осуществляют в системе калибров «круг - овал - круг» в температурном интервале от 1000-1100°C до 850-950°C с коэффициентом вытяжки в каждом из них 1,10-1,25. 2 табл., 1 пр.
Основные результаты: Способ производства круглого сортового проката из автоматной стали, включающий получение непрерывнолитой заготовки, нагрев, черновую прокатку и многопроходную чистовую прокатку заготовки в регламентированном температурном диапазоне, отличающийся тем, что получают непрерывнолитую заготовку из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: нагрев заготовки ведут до температуры 1150-1270°C, а чистовую прокатку заготовки в трех последних проходах осуществляют в системе калибров «круг-овал-круг» в температурном интервале от 1000-1100°C до 850-950°C, с коэффициентом вытяжки в каждом из них 1,10-1,25.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству круглого сортового проката с повышенной обрабатываемостью резанием, используемого для изготовления крепежных изделий.

Известен способ производства круглого сортового проката, включающий получение непрерывнолитой заготовки из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод 0,42-0,50
Марганец 0,50-0,80
Кремний 0,17-0,37
Сера 0,02-0,04
Фосфор 0,001-0,03
Алюминий 0,03-0,06
Кальций 0,001-0,010
Кислород 0,001-0,015
Хром не более 0,25
Никель до 0,25
Медь не более 0,25
Молибден не более 0,10
Мышьяк не более 0,08
Азот не более 0,015
Железо и примеси Остальное.

Непрерывнолитые заготовки охлаждают, нагревают, прокатывают на стане 700 в заготовку квадрат 170 мм, правят, очищают от окалины, повторно нагревают до температуры 900°C и вновь прокатывают в непрерывных линиях - среднесортной и мелкосортной в круглый сортовой прокат ⌀22,5 мм [1].

Недостатки известного способа состоят в сложности его реализации, обусловленной необходимостью применения двух прокаток, а также низких качестве и выходе годного круглого сортового проката.

Известен также способ производства круглого сортового проката, включающий получение непрерывнолитой заготовки из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод 0,17-0,23
Марганец 0,65-0,95
Кремний 0,17-0,37
Хром 0,35-0,65
Никель 0,40-0,75
Молибден 0,15-0,25
Сера 0,02-0,040
Фосфор 0,001-0,035
Ниобий 0,005-0,02
Ванадий 0,005-0,08
Кальций 0,001-0,010
Кислород 0,001-0,015
Медь не более 0,25
Мышьяк не более 0,08
Азот не более 0,015
Железо и примеси Остальное

Непрерывнолитые заготовки сечением 300×360 мм охлаждают, затем нагревают и прокатывают на стане 700 в заготовки квадрат 170 мм. Катаные заготовки нагревают до температуры 900°C и повторно прокатывают в непрерывных линиях - среднесортной и мелкосортной в круглый сортовой прокат ⌀35 мм, который затем подвергают закалке в масло от температуры 860±10°C и отпуску при 165±10°C [2].

Недостатки известного способа состоят в сложности его реализации, низких качестве и выходе годного проката.

Наиболее близким аналогом является способ производства круглого сортового проката из среднелегированной стали, включающий получение непрерывнолитой заготовки из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод 0,17-0,23
Марганец 0,65-0,95
Кремний 0,17-0,37
Хром 0,35-0,65
Никель 0,40-0,75
Молибден 0,15-0,25
Сера 0,02-0,040
Фосфор 0,001-0,035
Ниобий 0,005-0,02
Ванадий 0,005-0,08
Кальций 0,001-0,010
Кислород 0,001-0,015
Медь не более 0,25
Мышьяк не более 0,008
Азот не более 0,015
Железо и примеси Остальное.

Непрерывнолитые заготовки сечением 300×360 мм охлаждают, затем нагревают и прокатывают на стане 700 в заготовки квадрат 170 мм. Катаные заготовки нагревают до температуры 900°C и повторно прокатывают в непрерывных линиях - среднесортной и мелкосортной в круглый сортовой прокат 035 мм, который затем подвергают закалке в масло от температуры 860±10°C и отпуску при температуре 165±10°C [2].

Недостатки известного способа состоят в сложности его реализации, низких качестве и выходе годного проката.

Техническим результатом изобретения является упрощение реализации, повышение качества и выхода годного круглого сортового проката.

Для достижения технического результата в известном способе производства сортового проката из автоматной стали, включающем получение непрерывнолитой заготовки, нагрев, черновую прокатку и многопроходную чистовую прокатку в регламентированном температурном диапазоне, согласно предложению непрерывнолитую заготовку получают из стали, содержащей следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,18-0,23
Марганец 0,70-1,10
Кремний 0,17-0,37
Хром 0,40-0,70
Никель 0,40-0,70
Молибден 0,15-0,25
Алюминий 0,002-0,040
Сера 0,035-0,040
Фосфор не более 0,035
Железо и примеси Остальное,

нагрев ведут до температуры 1150-1270°C, а чистовую прокатку в трех последних проходах осуществляют в системе калибров «круг - овал - круг» в температурном интервале от 1000-1100°C до 850-950°C с коэффициентом вытяжки в каждом из них 1,10-1,25.

Сущность изобретения состоит в следующем. Механические, функциональные свойства и выход годного круглого сортового проката определяются как химическим составом автоматной стали, так и режимами ее деформационно-термической обработки.

Нагрев непрерывнолитой заготовки из стали предложенного химического состава до температуры 1150-1270°C обеспечивает полное растворение в аустените крупных карбидов, образовавшихся при кристаллизации стали в процессе непрерывной разливки, а также повышение технологической пластичности. Это позволяет осуществить последующую горячую прокатку в пруток круглого сечения заданного диаметра за один передел, без промежуточного нагрева, что упрощает технологию.

Поскольку окончательные структурно-фазовый состав и функциональные свойства круглого сортового проката формируются в трех последних проходах чистовой прокатки, обжатие в них в системе калибров «круг - овал - круг» в температурном интервале от 1000-1100°C до 850-950°C с коэффициентом вытяжки в каждом из них 1,10-1,25 обеспечивает равномерную схему деформирования по сечению полосы, реализацию режима деформационно-термической обработки, при которой одновременно достигается равномерное по сечению укрупнение зерен микроструктуры вследствие динамической и статической рекристаллизации, повышающее обрабатываемость круглого проката резанием, и повышение его прочностных свойств по причине завершенного выделения из твердого раствора стали карбидных и карбонитридных частиц. Благодаря этому исключается необходимость проведения закалки с отпуском, упрощается реализация способа. Кроме того, сульфиды, в результате циклического деформационно-термического воздействия на микроструктуру стали в трех последних проходах в системе калибров «круг - овал - круг», приобретают форму глобулей. Это улучшает качество, т.е. обрабатываемость круглого сортового проката из автоматной стали резанием, при одновременном повышении прочности и вязкости. Повышение качества, в свою очередь, способствует сокращению количества некондиционной продукции и увеличению выхода годного.

Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Однако увеличение содержания углерода сверх 0,23% ухудшает обрабатываемость автоматной стали резанием, повышает износ резцов. Снижение содержания углерода менее 0,18% приводит к снижению прочности и выхода годного сортового проката.

Марганец, хром и молибден обеспечивают упрочнение стали. Помимо этого, марганец связывает серу в сульфиды, необходимые для улучшения обрабатываемости проката резанием. При содержании марганца менее 0,70%, хрома менее 0,40% и молибдена менее 0,15% прочностные свойства ниже допустимого уровня. Увеличение содержания марганца более 1,10%, хрома более 0,70% и молибдена более 0,25% ухудшает пластические свойства стали и ее обрабатываемость резанием.

Кремний раскисляет сталь, упрочняет ферритную фазу. При содержании кремния менее 0,17% прочностные свойства стали недостаточны, что ухудшает качество проката. Увеличение содержания кремния более 0,37% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, снижает пластичность и выход годного проката.

Никель повышает устойчивость аустенита, способствует более полному выпадению карбидных и карбонитридных частиц при чистовой прокатке. Повышение содержания никеля более 0,70% снижает «обработочную хрупкость» стали - ухудшает разрушение стружки при токарной обработке. Уменьшение содержание никеля менее 0,40% ухудшает теплопроводность стали, что приводит к перегреву режущего инструмента, увеличивает нестабильность механических свойств по длине проката, снижает качество и выход годного.

Алюминий раскисляет и модифицирует сталь, улучшает обрабатываемость стали резанием: за счет введения алюминия допустимая скорость резания возрастает до 80 м/мин. При содержании алюминия менее 0,002% его положительное влияние не проявляется. Вместе с тем, увеличение содержания алюминия более 0,040% графитизирует сталь, снижая ее прочность, вязкость, а также выход годного сортового проката.

Сера и фосфор улучшают обрабатываемость стали резанием, повышают стойкость инструмента, способствуют получению более чистой поверхности крепежных изделий.

Увеличение содержания серы более 0,040% и фосфора более 0,035% приводит к снижению пластических и вязкостных свойств круглого сортового проката, ухудшению качества и уменьшению выхода годного. Вместе с тем, снижение содержания серы менее 0,035% ухудшает обрабатываемость стали резанием и качество круглого сортового проката.

Нагрев непрерывнолитой заготовки до температуры ниже 1150°C не обеспечивает полного растворения в аустените крупных карбидных включений. Это приводит к снижению прочности, выхода годного и качества готового проката. Увеличение температуры нагрева выше 1270°C приводит к оплавлению границ кристаллитов непрерывнолитой заготовки, что не исключает образование дефектов при прокатке.

Начало прокатки в трех последних проходах при температуре выше 1100°C как и окончание при температуре выше 950°C приводит к снижению прочностных свойств и их стабильности по длине сортовых профилей. Уменьшение температуры начала прокатки в трех последних проходах ниже 1000°C или окончания ниже 850°C способствует измельчению зерен микроструктуры, что ухудшает обрабатываемость стали резанием (снижает допустимую скорость резания менее 20 м/мин) и качество круглых сортовых профилей.

Примеры реализации способа

В электросталеплавильной печи производят выплавку автоматных сталей следующих химических составов (табл.1).

Таблица 1
Составы автоматных сталей
№ состава Содержание химических элементов, мас.%
C Mn Si Cr Ni Mo Al S P Fe+ примеси
1 0,17 0,60 0,16 0,30 0,32 0,14 0,001 0,034 0,015 Остальн.
2 0,18 0,70 0,17 0,40 0,40 0,15 0,002 0,035 0,017 -:-
3 0,20 0,90 0,27 0,55 0,57 0,20 0,021 0,037 0,022 -:-
4 0,23 1,10 0,37 0,70 0,70 0,25 0,040 0,040 0,035 -:-
5 0,24 1,12 0,38 0,80 0,75 0,27 0,042 0,050 0,036 -:-
6 0,22 0,65 0,28 0,35 0,42 0,16 - 0,022 0,002 -:-

Выплавленную сталь состава №3 подвергают непрерывной разливке в заготовки квадратного сечения 100×100 мм. Полученные заготовки нагревают в методической печи до температуры аустенитизации Та=1210°C и подвергают их многопроходной прокатке в черновых и чистовых клетях мелкосортного стана 250 в прутки круглого сечения диаметром 15,5 мм. Три последних чистовых прохода выполняют в валках с калибрами по системе «круг - овал - круг». Температуру полосы в проходе, предшествующем предпоследнему, поддерживают равной Тнп=1050°C а температуру в последнем чистовом проходе, равной Ткп=900°C. При этом прокатку в каждом из трех последних чистовых проходах ведут с коэффициентом вытяжки λ=1,17. Готовый сортовой прокат применяют для изготовления крепежных изделий (болты, гайки, шпильки и др.).

Благодаря использованию предложенной автоматной стали и режимов ее деформационно-термической обработки допустимая скорость резания на токарных станках составляет Vp=80 м/мин, температура режущей кромки резца tp=140°C, выход годного Q=99,5%. Исключается необходимость второго прокатного передела, закалки и отпуска проката.

Варианты реализации способа производства и показатели их эффективности приведены в табл.2.

Таблица 2
Режимы производства круглого сортового проката и их эффективность
№ варианта № состава Та,°С Тнп,°С Тк,°С λ Показатели эффективности
Vp, м/мин tp, °C Q, %
1 1 1140 900 840 1,09 20 350 65,6
2 4 1150 1000 850 1,10 80 150 98,7
3 3 1210 1050 900 1,17 80 140 99,5
4 2 1270 1100 950 1,25 80 145 98,6
5 5 1280 1200 960 1,26 40 250 67,3
6 6 900 не регл. не регл. не регл. 20 270 65,2

Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение качества и выхода годного круглого сортового проката, исключается необходимость второго прокатного передела и проведения термического улучшения проката. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1, №5) или способа-прототипа (вариант №6) имеет место снижение качества и выхода годного, возникает необходимость термического улучшения проката.

В качестве базового объекта при определении технико-экономических преимуществ предложенного способа был выбран известный способ [3]. Промышленное использование предложенного способа обеспечивает повышение рентабельности производства круглого сортового проката из автоматной стали на 15-20%.

Источники информации

1. RU 2283875 C2, МПК C21D 8/06, C22C 38/44, 20.09.2006.

2. RU 2277595 C1, МПК C21D 8/06, C22C 38/44, 10.06.2006.

3. RU 2276192 C1, МПК C21D 8/06, C21C 5/52, C22C 38/44, 10.05.2006.

Способ производства круглого сортового проката из автоматной стали, включающий получение непрерывнолитой заготовки, нагрев, черновую прокатку и многопроходную чистовую прокатку заготовки в регламентированном температурном диапазоне, отличающийся тем, что получают непрерывнолитую заготовку из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: нагрев заготовки ведут до температуры 1150-1270°C, а чистовую прокатку заготовки в трех последних проходах осуществляют в системе калибров «круг-овал-круг» в температурном интервале от 1000-1100°C до 850-950°C, с коэффициентом вытяжки в каждом из них 1,10-1,25.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 151-160 of 266 items.
10.12.2014
№216.013.0ccf

Способ холодной прокатки полос

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на непрерывных станах для холодной прокатки полос и лент из высокопрочных сталей и сплавов. Способ включает многопроходное обжатие заготовки с приложением натяжений. Снижение продольной разнотолщинности полос и лент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534696
Дата охранного документа: 10.12.2014
20.12.2014
№216.013.10cb

Способ получения высококачественного магнетитового концентрата

Изобретение относится к области технологических процессов в горноперерабатывающей промышленности и может быть использовано в технологии получения высококачественных магнетитовых концентратов с пониженной массовой долей вредных примесей для производства металлизованных продуктов, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535722
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.1141

Способ производства бескремнистой листовой динамной стали

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении бескремнистой листовой изотропной электротехнической стали толщиной 0,2-1,8 мм. Способ включает заправку горячекатаной травленой полосы в шестиклетевой непрерывный стан, распределение и установку обжатий по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535840
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.1142

Способ производства низкоуглеродистой стали

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении холоднокатаных листов толщиной 0,4-1,8 мм из низкоуглеродистой стали марки 08ЮТР для получения изделий методом глубокой вытяжки. Способ включает многопроходную холодную прокатку горячекатаных травленых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535841
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.11d7

Способ получения катализатора метанирования углекислоты на основе биметаллического нитрида nimon

Изобретение относится к способу получения катализатора метанирования углекислоты на основе биметаллического нитрида NiMoN. В предлагаемом способе осуществляют стадию выпаривания никеля и молибдена из совместного раствора, содержащего нитрат никеля и молибденовокислый аммоний, затем ведут стадию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535990
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.11f4

Способ получения наноструктурированной реакционной фольги

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к технологии получения многослойных реакционных фольг. Может использоваться для соединения разнообразных материалов, включая металлические сплавы, керамику, аморфные материалы и чувствительные к нагреву компоненты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536019
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.11f7

Способ получения ферритовых изделий путем радиационно-термического спекания

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению магнитомягких ферритовых материалов. Может использоваться в электронной и радиопромышленности. Готовят шихту из синтезированного ферритового материала и 0,01-0,05 мас.% легкоплавкой добавки, предварительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536022
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.1278

Способ спекания радиопоглащающих магний-цинковых ферритов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению радиопоглощающих ферритов. Может использоваться в электронной и радиопромышленности. Ферритообразующие оксиды магния, цинка и железа смешивают и синтезируют ферритовый порошок в печах в воздушной среде. Затем измельчают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536151
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.171c

Способ спекания радиопоглощающих магний-цинковых ферритов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению радиопоглощающих ферритов. Может использоваться в электронной и радиопромышленности. Ферритообразующие оксиды магния, цинка и железа смешивают и синтезируют ферритовый порошок в печах в воздушной среде. Затем измельчают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537344
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.171e

Способ электролитно-плазменной обработки поверхности металлов

Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке поверхности металлов. Способ включает полировку детали из медьсодержащего сплава в электролите, используемой в качестве анода, и синхронное нанесение медного покрытия на стальную деталь, которую используют в качестве катода. На катод и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537346
Дата охранного документа: 10.01.2015
Showing 151-160 of 294 items.
20.12.2014
№216.013.1278

Способ спекания радиопоглащающих магний-цинковых ферритов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению радиопоглощающих ферритов. Может использоваться в электронной и радиопромышленности. Ферритообразующие оксиды магния, цинка и железа смешивают и синтезируют ферритовый порошок в печах в воздушной среде. Затем измельчают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536151
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.171c

Способ спекания радиопоглощающих магний-цинковых ферритов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению радиопоглощающих ферритов. Может использоваться в электронной и радиопромышленности. Ферритообразующие оксиды магния, цинка и железа смешивают и синтезируют ферритовый порошок в печах в воздушной среде. Затем измельчают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537344
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.171e

Способ электролитно-плазменной обработки поверхности металлов

Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке поверхности металлов. Способ включает полировку детали из медьсодержащего сплава в электролите, используемой в качестве анода, и синхронное нанесение медного покрытия на стальную деталь, которую используют в качестве катода. На катод и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537346
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1763

Легирующий брикет для раскисления стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для раскисления и легирования жидкой стали. Брикет получен методом прессования алюминиевого лома, железной и никелевой стружки при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевый лом 0,5-2, никелевая стружка 2-7,5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537415
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1c0a

Способ получения высокочистого оксида алюминия электролизом

Изобретение относится к способу получения высокочистого оксида алюминия электролизом, включающему анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе хлорида аммония, отделение гидроксильного осадка, его промывку дистиллированной водой и прокаливание. Способ характеризуется тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538606
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1cc1

Способ получения листов из бор-содержащего алюмоматричного композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии, в частности к бор-содержащим алюмоматричным композиционным материалам, и может быть использовано при получении изделий, к которым предъявляются требования низкого удельного веса в сочетании, в частности, с высоким уровнем поглощения при нейтронном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538789
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1cc2

Способ прессования порошковых материалов в стальной пресс-форме

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию порошковых материалов в пресс-форме. Пресс-форма для прессования порошкового материала содержит нижний пуансон с лунками, шарики, большой и малый диски из пластичного материала одинакового состава, матрицу, верхний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538790
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1dde

Способ предотвращения геодинамических явлений при подземной разработке газоносного угольного пласта

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке газоносных угольных пластов в условиях проявления опасных геодинамических явлений. Предложен способ предотвращения геодинамических явлений при подземной разработке газоносного угольного пласта, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539074
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1e01

Многопереходный кремниевый монокристаллический преобразователь оптических и радиационных излучений

Изобретение относится к области преобразователей энергии оптических и радиационных излучений в электрическую энергию (э.д.с). Согласно изобретению предложен кремниевый монокристаллический многопереходный фотоэлектрический преобразователь оптических и радиационных излучений, содержащий диодные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539109
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.01.2015
№216.013.20bc

Спектральный эллипсометр с устройством магнитодинамических измерений

Изобретение относится к области in situ контроля производства в условиях сверхвысокого вакуума наноразмерных магнитных структур и может быть использовано в магнитной наноэлектронике для характеризации гетерогенных магнитных элементов в устройствах памяти, в сенсорных устройствах и т.п....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539828
Дата охранного документа: 27.01.2015
+ добавить свой РИД