×
29.06.2019
219.017.9d53

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, используемых при изготовлении сварных кузовов большегрузных самосвалов. Для повышения механических свойств, снижения неплоскостности и увеличения выхода годных листов слябы нагревают под прокатку до 1200-1260°С и проводят многопроходную горячую прокатку с температурой конца прокатки 800-920°С, после чего листы охлаждают водой до температуры 450-600°С, а затем завершают охлаждение листов на воздухе. Кроме того, в процессе охлаждения листов водой их подвергают правке знакопеременным изгибом. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, используемых при изготовлении сварных кузовов большегрузных самосвалов.

Толстые листы из низколегированной стали, которые используют при изготовлении кузовов большегрузных самосвалов, должны обладать следующим комплексом механических свойств (табл.1):

Таблица 1
Механические свойства толстолистовой низколегированной стали
σв, Н/мм2σт, Н/мм2δ5, %KCU-40, Дж/см2Холодный изгиб, град.
не менее 1100не менее 950не менее 11не менее 39не менее 90

Известен способ производства высокопрочной низколегированной стали, включающий нагрев слябов до температуры 1000-1180°С, многопроходную горячую прокатку с температурой конца прокатки 950°С до конечной толщины. Горячекатаные листы затем нагревают со скоростью не менее 25°С/мин, закаливают водой и подвергают отпуску [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что горячекатаные листы после термического улучшения (закалки с отпуском) имеют низкую прочность и вязкость при отрицательных температурах.

Известен также способ производства высокопрочных листов из низколегированной стали, включающий нагрев слябов до температуры не более 1150°С и горячую прокатку за несколько проходов с суммарным обжатием не менее 30% и с температурой конца прокатки 900-950°С. Горячекатаные листы нагревают до температуры Ас3 - 1000°С и закаливают, после чего подвергают отпуску при температуре 200-400°С и охлаждают водой [2].

Недостатки данного способа состоят в том, что готовые листы имеют низкие вязкостные и пластические свойства, большую неплоскостность.

Наиболее близким аналогом по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства листов из низколегированной хромосодержащей стали, включающий нагрев слябов под прокатку до температуры 1200-1300°С, многопроходную горячую прокатку в регламентируемом температурном диапазоне при температуре конца прокатки 900-1000°С, последующий нагрев до температуры 920-940°С, закалку водой и отпуск при температуре 590-640°С [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что горячекатаные листы после прокатки и термического улучшения (закалка + отпуск) имеют низкие механические свойства (нестабильную и недостаточную пластичность и ударную вязкость), а также большую неплоскостность. Это приводит к снижению выхода годных листов.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механических свойств, снижении неплоскостности и увеличении выхода годных листов.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе производства листов из низколегированной хромосодержащей стали, включающем нагрев слябов под прокатку до температуры 1200-1260°С, многопроходную горячую прокатку в регламентируемом температурном диапазоне, согласно предложению, многопроходную прокатку завершают при температуре 800-920°С, после чего листы охлаждают водой до температуры 450-600°С, а затем завершают охлаждение листов на воздухе. Кроме того, в процессе охлаждения листов водой их подвергают правке знакопеременным изгибом.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Закалка листов из низколегированной стали с отдельного нагрева, как это предусмотрено в способе - прототипе, приводит к формированию микроструктуры, которая представляет из себя реечный мартенсит с дислокационной субструктурой, а после отпуска закаленной стали образуется большое количество частиц карбидов, в основном цементита, и карбонитридов, значительная часть которых располагается по границам кристаллов мартенсита, что ухудшает ударную вязкость при отрицательных температурах. Так, после отпуска закаленной стали внутри кристаллов мартенсита с дислокационной структурой не протекают процессы полигонизации с образованием микрозерен мягкого феррита, что предполагает сохранение высоких прочностных свойств стали, микро- и макронапряжений. В результате снижается пластичность и сохраняется высокая неплоскостность листов даже после многократной холодной правки в роликоправильной машине.

В предложенном изобретении при нагреве слябов из низколегированной хромосодержащей стали под прокатку до температуры 1200-1260°С происходит полное растворение в аустените карбидов и карбонитридов. В температурном диапазоне от 1200-1260°С до температуры конца прокатки 800-920°С низколегированная сталь сохраняет высокую технологическую пластичность, на листах отсутствуют дефекты в виде трещин, разрывов и несплошностей. Последующее охлаждение листов от температуры конца прокатки до температуры 450-600°С из состояния деформированного аустенита приводит к образованию структуры, которая представляет из себя смесь фаз различных морфологий. Основу структуры составляют реечные кристаллы толщиной до 1 мкм, которые можно характеризовать как игольчатый феррит. В этих кристаллах игольчатого феррита присутствуют двойники, а также частицы карбидов хрома, что свидетельствует об отсутствии в кристаллической решетке заметного количества растворенного углерода. На периферии образовавшихся α-участков, состоящих из кристаллов игольчатого феррита, наблюдается в форме окантовки скопление мелких кристаллов сильно двойникового мартенсита, характерного для высокоуглеродистых сталей. Наличие такого мартенсита в низколегированной хромосодержащей стали свидетельствует о диффузионном перераспределении углерода в процессе γ→α превращения с повышением его концентрации в непревращенном на начальном этапе аустените, из которого при последующем превращении образуется не только высокоуглеродистый мартенсит, но и другие фазы: бейнит и перлит.

В результате закалки деформированного аустенита образуется конгломерат фаз, от очень твердых - двойниковый мартенсит до мягких - перлит, что приводит в процессе нагружения металла как при испытании, так и при эксплуатации к релаксации пиковых напряжений, возникающих прежде всего в твердых мартенситных кристаллах с перераспределением их на менее твердые фазы перлита и феррита, что повышает сопротивляемость стали хрупкому разрушению, и пластичность, и вязкость при отрицательных температурах.

Образование гетерогенной структуры в результате реализации предлагаемого изобретения позволяет также снизить неплоскостность листов, т.к. их правки осуществляются в процессе закалки, т.е. одновременно с протеканием фазовых превращений. Дополнительное повышение технологической пластичности, возникающее при протекании фазовых превращений, позволяет эффективно устранить неплоскостность и снизить внутренние напряжения в макрообъеме металла.

В результате достигается повышение механических свойств и снижение неплоскостности благодаря чему увеличивается выход годных листов.

Экспериментально установлено, что повышение температуры нагрева под прокатку более 1260°С приводит к окислению границ зерен низколегированной хромосодержащей стали, чрезмерному их росту, что ухудшает свойства готовой толстолистовой стали. Снижение температуры нагрева менее 1200°С не обеспечивает полного растворения карбидов и карбонитридов. В результате ухудшается гомогенность микроструктуры, снижаются механические свойства готовых толстых листов.

При температуре конца прокатки выше 940°С происходит ухудшение свойств стали из-за чрезмерного роста зерен микроструктуры. Помимо этого последующее охлаждение водой (закалка) от температуры выше 940°С с одновременной правкой листов или без нее, приводит к формированию неблагоприятной микроструктуры реечного бейнита, что ухудшает вязкостные свойства листовой стали при отрицательных температурах и пластичность. Снижение температуры конца прокатки менее 800°С снижает интенсивность вторичного выделения карбонитридных фаз из матрицы, а правка с одновременной закалкой от этой температуры не обеспечивает требуемой пластичности и высокой плоскостности листов. В результате снижается комплекс механических свойств, возрастает неплоскостность толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, сокращается выход годного.

Охлаждение листов водой, в том числе во время их правки знакопеременным изгибом, до температуры выше 600°С не приводит к упрочнению низколегированной хромосодержащей стали и получению гетерогенной многофазной структуры. Формируемая структура перлита и феррита дает низкую прочность и низкую ударную вязкость при отрицательных температурах. В то же время охлаждение листов водой ниже 450°С, как при правке, так и без нее, приводит к образованию однофазной структуры реечного мартенсита с дислокационной субструктурой с повышенной прочностью и низкой пластичностью, что не дает получить требуемый угол изгиба и высокую плоскостность листов. Одновременно с этим, завершение охлаждения листов от температуры 450-600°С на воздухе обеспечивает их самоотпуск, снятие внутренних напряжений, повышение пластических и вязкостных свойств толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, увеличение выхода годного.

Пример реализации способа

При производстве толстых листов для изготовления кузовов большегрузных самосвалов используют слябы толщиной 200 мм из низколегированной хромосодержащей стали марки 18ХГНМФР следующего химического состава, мас.%:

CSiMnVCrNiMoAlNPSFe
0,180,311,30,110,850,700,210,020,0100,0150,08остальн.

Слябы нагревают в методической печи до температуры Тн=1230°С и прокатывают на толстолистовом стане 2800 за 10 проходов с понижением температуры до конечной толщины 14 мм. Температура листа в последнем проходе составляет Ткп=860°С.

После заключительного чистового прохода прокатанный лист при температуре Ткп=860°С подают в роликоправильную машину, где одновременно с правкой знакопеременным изгибом, подвергают интенсивному охлаждению водой, т.е. закалке. Охлаждение листа водой ведут до температуры листа Tз=525°С. При достижении этой температуры закалку листа прерывают и его завершающее охлаждение до температуры окружающей среды осуществляют на воздухе. В процессе завершающего охлаждения на воздухе происходит самоотпуск листа со снятием фазовых и термических напряжений.

Благодаря тому, что правку листа знакопеременным изгибом проводят одновременно с протеканием в стали фазовых превращений (использование эффекта динамической сверхпластичности), повышается технологическая пластичность низколегированной хромосодержащей стали, и, одновременно с повышением механических свойств, достигается снижение неплоскостности листа. Помимо этого знакопеременный изгиб дополнительно стимулирует выпадение упрочняющих карбонитридных частиц. В результате имеет место увеличение выхода годного.

Готовые листы из низколегированной хромосодержащей стали марки 18ХГНМФР характеризуются временным сопротивлением разрыву σв=1170 Н/мм2, пределом текучести σ0,2=990 Н/мм2, пластичностью δ5=18%, ударной вязкостью при температуре -40°С KCU-40=48 Дж/см2, холодный изгиб без образования трещин на 180 градусов.

В табл.2 приведены варианты реализации предложенного способа, а в табл.3 - механические свойства листов из стали марки 18ХГНМФР.

Из табл.2 и 3 следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение пластичности, вязкости при отрицательных температурах, холодного изгиба образцов. За счет этого имеет место увеличение выхода годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и 5) имеет место понижение пластичности и вязкости листовой стали при отрицательных температурах, снижается угол изгиба образцов до появления трещин, возрастает неплоскостность листов, снижается выход годного. В случае применения способа-прототипа (вариант №6) ухудшается комплекс механических свойств и плоскостность листов, такая толстолистовая сталь непригодна для изготовления кузовов большегрузных самосвалов.

Таблица 2
Режимы производства листов из низколегированной хромосодержащей стали
№ п/пТн, °CТкп, °сТз, °СОкончат. охлаждение
11190930930воздух
21200920600воздух
31230860525воздух
41260800450воздух
51250790440воздух
6125094050отпуск 615°С
Таблица 3
Механические свойства горячекатаных листов
№ п/пσв, Н/мм2σт, Н/мм2δ5, %KCU-40, Дж/см2Холодный изгиб, град.Неплоскостность, мм/мВыход годного, %
111009509-1136-3988-901752,1
211509801798-99170398,7
3117099018110-120180299,2
4120011001689-100160398,5
51190100010-1238-4289-921658,4
694087010-1570-7587-8932-

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что при его реализации обеспечивается формирование оптимального фазового состава и микроструктуры толстолистовой хромосодержащей стали. Это достигается за счет деформирования листов в заданном температурном интервале, охлаждения водой деформированного аустенита, в том числе непосредственно в процессе правки также в заданном температурном интервале, т.е. при реализации прерванной закалки с прокатного нагрева. Завершающее охлаждение на воздухе закаленных от температуры 450-600°С листов обеспечивает их отпуск. В результате толстолистовая низколегированная хромосодержащая сталь приобретает уникальное сочетание свойств: высокую прочность, вязкость, пластичность. Правка листов знакопеременным изгибом в процессе прерванной закалки при их охлаждении водой обеспечивает существенное снижение неплоскостности, т.к. при этом реализуется эффект пластичности фазовых превращений.

По сравнению со способом-прототипом, в котором используют отдельный нагрев под закалку и отпуск, в предложенном способе все термические операции объединены в одном тепловом цикле, т.е. используют тепло прокатного нагрева. Это является дополнительным преимуществом предложенного способа.

В качестве базового объекта при определении эффективности предложенного способа принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства листовой низколегированной стали для металлоконструкций на 15-20%.

Источники информации

1. Заявка №61-163210, Япония. МПК С21D 8/00, 1986 г.

2. Заявка №61-223125, Япония. МПК С21D 8/02, С22С 38/54, 1986 г.

3. Патент РФ №2191833, МПК С21D 8/02, опубл. 2002 г. - прототип.

1.Способпроизводствалистовизнизколегированнойхромосодержащейстали,включающийнагревслябовподпрокаткудо1200-1260°С,многопроходнуюгорячуюпрокаткуврегламентируемомтемпературномдиапазоне,охлаждениелиста,отличающийсятем,чтомногопроходнуюпрокаткузавершаютпритемпературе800-920°С,охлаждениелиставедутсначалаводойдо450-600°С,азатемнавоздухе.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовпроцессеохлажденияводойлистподвергаютправкезнакопеременнымизгибом.2
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 104 items.
27.05.2014
№216.012.ca94

Способ производства особонизкоуглеродистой стали

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали. В способе осуществляют выпуск металла в сталь-ковш при окисленности металла не более 950 ppm, усреднительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517626
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.06.2014
№216.012.cf75

Способ загрузки доменной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству. В предлагаемом способе, включающем предварительное грохочение материалов на грохотах с заданным размером решеток сит с выделением надрешетной и подрешетной фракций, устанавливают массу подрешетной фракции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518880
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.07.2014
№216.012.dd36

Способ производства прямошовных магистральных труб

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии и оборудованию для производства прямошовных магистральных труб в трубоформовочных цехах металлургических предприятий. Способ включает формовку трубы из листовой заготовки с предварительной подгибкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522408
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.e0ee

Воздушная фурма доменной печи

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к воздушной фурме доменной печи. Воздушная фурма содержит полый водоохлаждаемый корпус и расположенные в верхней части внутреннего стакана выступающие в рабочий дутьевой канал сопла для подачи газообразного топлива. Сопла выполнены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523368
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e766

Способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность магистральной трубы

Изобретение относится к производству труб большого диаметра для прокладки магистральных трубопроводов. В способе для предварительной очистки внутренней поверхности трубы производят ее обезжиривание щелочным раствором, промывку деионизированной водой и сушку. Затем выполняют струйную очистку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525031
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.09.2014
№216.012.f7fe

Способ производства оцинкованной полосы для последующего нанесения полимерного покрытия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству оцинкованного полосы под полимерное покрытие, преимущественно лакокрасочное с массой цинкового покрытия не более 300 г/м. Для увеличения прочности проката с полимерным покрытием при испытании на изгиб с 3 Т до 1/ Т по ГОСТ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529323
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f800

Способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к технологии прокатки и термической обработки металлов, и может быть использовано при производстве высокопрочной холоднокатаной полосы из углеродистой стали в нагартованном состоянии толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529325
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f801

Способ производства холоднокатаной полуобработанной легированной электротехнической стали

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства полуобработанной электротехнической изотропной стали, предназначенной для изготовления деталей магнитопровода. Для повышения качества проката за счет получения стабильных механических свойств при полном сохранении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529326
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fae8

Способ производства толстолистового проката для судостроения

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листового проката на реверсивном толстолистовом стане. Для повышения прочностных свойств проката до уровня судостали категории GL-A36, GL-D36, GL-E36 и др. толщиной 12-50 мм, при сохранении достаточной пластичности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530078
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fb23

Огнеупорная бетонная смесь и способ изготовления из нее бетона

Изобретение относится к получению цементных смесей и бетона различного назначения, работающих при высоких деформирующих нагрузках, и может быть использовано в металлургической, строительной и других отраслях промышленности. Технический результат изобретения - получение бетона с повышенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530137
Дата охранного документа: 10.10.2014
Showing 11-20 of 138 items.
20.08.2013
№216.012.5f7f

Система калибровки валков

Изобретение предназначено для исключения образования трещин и разрывов в профильном прокате круглого сечения из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей специального назначения, прокатываемом на сортопрокатных станах. Система калибров включает последовательно чередующиеся овальные и ребровые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490079
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f81

Способ прокатки сортовых профилей из труднодеформируемых сталей

Изобретение предназначено для повышения качества и выхода годных профилей и может быть использовано при прокатке сортовых профилей из труднодеформируемых сталей для изделий ответственного назначения. Способ включает нагрев непрерывно литой заготовки до температуры аустенитизации, многопроходное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490081
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6080

Способ производства толстолистового штрипса для магистральных труб на реверсивном стане

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способу производства толстолистового штрипса для магистральных труб на реверсивном стане, который включает расчет длины односторонней концевой технологической обрези, равной захоложенной зоне на конце листа, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490336
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.63a0

Способ эксплуатации хромистых рабочих валков листопрокатной клети

Изобретение предназначено для повышения эксплуатационной стойкости валков листовых станов горячей и холодной прокатки и сокращения трудоемкости их перешлифовки между завалками в клеть в процессе эксплуатации. Способ включает чередование работы валка в клети и механический съем поврежденного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491141
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.6478

Способ производства листовой стали

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к листопрокатному производству, и может быть использовано при получении высокопрочных холоднокатаных листов для глубокой вытяжки. Для повышения прочностных и пластических свойств листовой стали получают горячекатаную полосу, подвергают ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491357
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.6479

Способ производства катанки

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения катанки в мотках, используемой для волочения в проволоку различного назначения. Технический результат изобретения состоит в повышении технологической пластичности и равномерности механических свойств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491358
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.66f7

Способ дрессировки стальных горячекатаных полос

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении горячекатаного травленого листового проката как в виде товарной продукции, так и заготовки для последующей холодной прокатки. Способ дрессировки горячекатаных полос из низкоуглеродистой стали, смотанных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492006
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.66f8

Способ прокатки сортовых профилей

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении стальных профилей из непрерывнолитых заготовок. Способ включает многопроходное обжатие заготовок в вертикальных и горизонтальных валках с вытяжными калибрами, где в первых двух-четырех проходах обжатие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492007
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6a9e

Способ производства листовой низкоуглеродистой стали

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаной полосы из листовой низкоуглеродистой стали, стабилизированной алюминием, для изготовления изделий методом глубокой вытяжки. Способ включает холодную прокатку горячекатаных полос,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492945
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6a9f

Способ холодной прокатки стальных полос

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при холодной прокатке со смазкой стальных полос и жести на непрерывных и реверсивных листовых станах. Способ холодной прокатки стальных полос с натяжением и подачей к валкам и полосе технологической смазки, включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492946
Дата охранного документа: 20.09.2013
+ добавить свой РИД