Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКОЛИСТОВОГО ГОРЯЧЕКАТАНОГО ПРОКАТА

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве тонколистового горячекатаного проката, предназначенного для изготовления конструкций, профиля, труб, деталей автомобиля методом холодной штамповки.

Известен способ производства тонколистовой горячекатаной стали, включающий горячую прокатку полос, их охлаждение, смотку и травление с дрессировкой, согласно которому при содержании в стали углерода в пределах 0,01-0,10% температуру конца прокатки принимают равной 780-800°C, охлаждение до температуры смотки ведут со скоростью 9-13°C/с, травление ведут при 60-80°C, а дрессировку проводят с относительным обжатием 0,5-1,0%. (Патент РФ №2164248, C21D 8/04, C21D 9/46, опубл. 27.02.2001 г.)

Недостаток известного способа состоит в том, что при окончании горячей прокатки в интервале температур 700-800°C в горячекатаном прокате может сформироваться структура со смешанной величиной зерна феррита 3-9 номеров, что недопустимо для дальнейшего использования для холодной штамповки, кроме того, даже при максимальном относительном обжатии при дрессировке 1,0% предельные отклонения по толщине горячекатаного проката снизятся недостаточно и не будут соответствовать требованиям ГОСТ 19904 для холоднокатаного проката.

Известен также способ производства горячекатаных полос, включающий выплавку сверхнизкоуглеродистой стали с примесями серы и азота, легированной титаном, удовлетворяющим соотношению , при этом горячую прокатку завершают при температуре 885-915°C, охлаждение ведут до температуры 685-715°C, а затем полосы подвергают дрессировке с обжатием 0,8-1,2%. (Патент РФ №2202630, C21D 8/04, опубл. 20.04.2003 г.)

Недостатком известного способа является высокая себестоимость проката за счет применения вакуумирования стали, содержащей титан.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства тонколистовой горячекатаной стали, включающий горячую прокатку полос, их охлаждение до температуры смотки путем секционного душирования водой, смотку, травление в соляной кислоте и дрессировку, согласно которому для полос из стали с содержанием углерода до 0,1 вес.% температуру конца прокатки принимают равной 860-890°C, душирование полос начинают через 7-9 с после конца прокатки, а температуру смотки принимают равной 640-700°C, при этом дрессировку полос для получения их матовой поверхности осуществляют в валках с высотой микронеровностей бочек R_a=2,2-2,7 мкм и для получения шероховатостей поверхности - с R_a=2,9-4,0 мкм. (Патент РФ №2255990, C21D 8/04, опубл. 10.07.2005 г.)

Недостатком известного способа является невозможность получения с его помощью горячекатаного тонколистового проката с высокими требованиями по качеству поверхности полосы. При разматывании горячекатаных полос, полученных данным способом, на непрерывно-травильном агрегате, дрессировочном стане, а также на агрегатах резки весьма вероятно появление неисправимых дефектов готовых полос - «излом» и «перегибы», недопустимых при использовании горячекатаного проката в качестве холоднокатаного. Кроме того, отсутствие конкретизации профиля поперечного сечения полосы с нормированной поперечной разнотолщинностью и выпуклостью не позволяет обеспечить на горячекатаном прокате планшетность и предельные отклонения по толщине, соответствующие холоднокатаному прокату.

Технической задачей изобретения является получение тонколистового горячекатаного проката со свойствами холоднокатаного категорий вытяжки ВГ (по ГОСТ 9045), Г и Н (по ГОСТ 16523), имеющего высокую или повышенную точность изготовления по толщине, высокую плоскостность в соответствии с ГОСТ 19904 и шероховатость поверхности R_a=1,0-1,6 мкм.

Для решения указанной задачи в способе производства тонколистового горячекатаного проката, включающем горячую прокатку полос, их охлаждение до температуры смотки, смотку, травление и дрессировку, согласно изобретению горячую прокатку заканчивают при температуре 840-900°C, смотку осуществляют с учетом уменьшения удельного натяжения полосы не более чем на 30 кг/мм², при температуре 540-620°C, причем разницу между температурой конца прокатки и смотки устанавливают не менее 220°C, при этом обеспечивают профиль поперечного сечения горячекатаной полосы с выпуклостью 0,03-0,07 мм, а дрессировку осуществляют с относительным обжатием 1,2-2,5%.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимальном сочетании технологических параметров горячей прокатки и дрессировки с одновременным обеспечением профиля поперечного сечения горячекатаной полосы, что позволяет получать тонколистовой горячекатаный прокат категорий вытяжки ВГ (по ГОСТ 9045), Г и Н (по ГОСТ 16523), удовлетворяющий всем требованиям, которые предъявляются к холоднокатаному прокату. Это позволяет исключить дополнительные операции после травления горячекатаной полосы (холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг), необходимые для производства холоднокатаной полосы, что приводит к снижению себестоимости готового проката.

В настоящее время продолжает усиливаться тенденция производства тонколистового горячекатаного проката, который используется в качестве холоднокатаного. Себестоимость такого проката на 15-20% ниже, чем холоднокатаного. Но в процессе переработки горячекатаного проката сталкиваются с проблемой больших предельных отклонений по толщине, по плоскостности, по несоответствию механических свойств, отсутствию нужной шероховатости поверхности и наличию поверхностных дефектов, которые не допускаются на холоднокатаном прокате. Так, например, для горячекатаного проката толщиной 2,0 мм и шириной 1000 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 19903 предельные отклонения по толщине при повышенной точности изготовления составляют ±0,16 мм, отклонения от плоскостности - 10 мм для высокой плоскостности. При этом шероховатость поверхности более 2,5 мкм. Для холоднокатаного проката толщиной 2,0 мм и шириной 1000 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 19904 эти требования значительно жестче: предельные отклонения по толщине при повышенной точности изготовления составляют не более ±0,13 мм, отклонения от плоскостности - не более 8 мм для высокой плоскостности. Для проката, используемого под холодную штамповку, шероховатость должна быть не более 1,6 мкм.

Более жесткие требования по предельным отклонениям по толщине и планшетности необходимы для обеспечения точности сваривания, штамповки, профилирования. Обычно указанная для холоднокатаного проката точность изготовления достигается за счет операции холодной прокатки, а уровень механических свойств, присущий холоднокатаному прокату, за счет рекристаллизационного отжига. Чтобы исключить обе эти операции необходимо уже в процессе горячей прокатки за счет комбинации температурных режимов конца прокатки и смотки сформировать структуру металла с ферритом 6-8 номера для обеспечения механических свойств, а за счет определенной разницы температур между окончанием горячей прокатки и смоткой в рулоны обеспечить качество поверхности горячекатаной полосы с отсутствием таких дефектов, как «перегибы» и «излом». Заданная в пределах 840-900°C температура конца прокатки и создание определенного натяжения полосы при смотке обеспечивают хороший профиль поперечного сечения горячекатаной полосы, что позволяет после дрессировки почти вдвое снизить предельные отклонения по толщине и по плоскостности.

Опытную проверку заявленного изобретения проводили на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки «2000» и на непрерывно-травильном агрегате с последующей дрессировкой на стане «1700». При этом варьировали технологические параметры как при горячей прокатке, так и при дрессировке.

Наилучшие результаты получены для проката, обработанного с указанными в способе параметрами производства. Отклонение от этих параметров приводит к несоответствию достигаемого технического результата: так, при температуре конца прокатки Т_кп<840°C ухудшаются пластические свойства за счет измельчения зерна феррита и ухудшается планшетность горячекатаной полосы, при температуре конца прокатки Т_кп>900°C снижаются прочностные свойства за счет укрупнения ферритного зерна. При температуре смотки Т_см<540°C происходит повышение временного сопротивления более 410 МПа. На рулонах, смотанных при температуре смотки Т_см>620°C, при разматывании на непрерывно-травильном агрегате происходит образование дефектов «излом и перегибы», недопустимые для использования горячекатаного проката в качестве холоднокатаного. По этой же причине, разница между температурой конца прокатки и температурой смотки должна быть не менее 220°C. При уменьшении значений удельного натяжения более чем на 30 кг/мм² происходит увеличение выпуклости поперечного профиля, приводящее при дрессировке к ухудшению плоскостности проката и увеличению предельных отклонений по толщине. Обеспечение профиля поперечного сечения горячекатаной полосы с выпуклостью в пределах 0,03-0,07 мм позволяет после дрессировки с относительным обжатием 1,2-2,5% иметь на полосе плоскостность и предельные отклонения, характерные для холоднокатаного проката.

При относительном обжатии Е_др<1,2% предельные отклонения по толщине превышают требования стандарта, при относительном обжатии Е_др>2,5% происходит увеличение шероховатости, повышение значений предела текучести и временного сопротивления более 410 МПа, снижение относительного удлинения.

Примеры реализации способа

Выплавленные стали в кислородном конвертере подвергают непрерывной разливке в слябы. Непрерывнолитые слябы из стали нагревают и подвергают горячей прокатке на непрерывном широкополосном стане «2000» в полосы. Горячекатаные полосы подвергают соляно-кислотному травлению для удаления окалины. Травленые полосы подвергают дрессировке на дрессировочном стане «1700». Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице 1.

В случае реализация предложенного способа достигаются механические свойства, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9045 для категорий вытяжки ВГ и ГОСТ 16523 для категорий вытяжки Г, Н. Шероховатость поверхности также соответствовала требованиям стандартов. Предельные отклонения по толщине проката соответствовали нормам высокой точности изготовления. Выход годного по качеству поверхности был максимален.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известной технологией.