Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА

Изобретение относится к области металлургии, а именно к технологии производства холоднокатаного проката из низкоуглеродистой стали, применяемого в строительстве и машиностроении.

Холоднокатаный прокат для изготовления строительных конструкции, а также элементов машиностроения должен отвечать определенным требованиям по механическим свойствам согласно ГОСТ 11268-76, а именно предел прочности 490-740 Н/мм² и относительное удлинение δ₅ не менее 20%.

Известен способ производства холоднокатаного проката для автомобилестроения, включающем выплавку стали, разливку, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи и дрессировку согласно которому рекристаллизационный отжиг осуществляют до конечной температуры Т=-1,1239×ε+665,42, где 1,1239 - эмпирический коэффициент, ε - степень обжатия при холодной прокатке, %, 665,42 - эмпирический коэффициент, после чего выдерживают под нагревательным колпаком с отключенными горелками не более 4 часов, затем с температуры не менее 580°С осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем со скоростью 25-35°С/час, при этом выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %:

Кроме того, распаковку садки производят при температуре не более 90°С, а дрессировку осуществляют с обжатием 0,8-1,6% (Патент РФ №2638477, МПК C21D 8/04, C21D 9/48, C21D 9/663, опубл. 10.11.2017 г.).

Недостаток данного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств холоднокатаного проката.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатом является способ изготовления холоднокатаной ленты из углеродистой стали, включающий горячую прокатку, травление, холодную прокатку с обжатием 30-60% и отжиг, согласно которому после отжига осуществляют дополнительную холодную прокатку с обжатием 5-20% и отжиг в две ступени с выдержками при температурах 350-400 и 600-700°С (Патент РФ №2155645, МПК В21В 3/00, опубл. 10.09.2000).

Недостаток данного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств холоднокатаного проката.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение выхода годного холоднокатаного проката за счет обеспечения требуемого комплекса механических свойств, стабильных и однородных по длине полосы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства холоднокатаного проката, включающем выплавку стали, разливку, горячую прокатку, травление, холодную прокатку, отжиг, холодную прокатку, отжиг и дрессировку, согласно изобретению первую холодную прокатку осуществляют с обжатием 20-40%, а вторую холодную прокатку - с обжатием 20-55%, а отжиг после каждой холодной прокатки производят путем нагрева рулонов до температуры начала отжига 700-730°С, выдержки продолжительностью 7-15 часов при понижении температуры конца отжига, при этом температура начала отжига на 15-35°С выше температуры конца отжига, затем осуществляют охлаждение со скоростью 20-35°С/час. Кроме того, выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %

Кроме того, горячую прокатку заканчивают при температуре 850-900°С, смотку полосы в рулон осуществляют при температуре 620-690°С, а дрессировку осуществляют с обжатием 0,4-0,7%.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. На первом этапе холодная прокатка проводится с обжатием 20-40%. Это необходимо для исправления дефектов поперечного профиля горячекатаного проката. При повторной прокатке с обжатием 20-55% достигается требуемая толщина холоднокатаного проката и обеспечивается минимальная разнотолщинность по длине рулона. Холодной прокатка с обжатиями за пределами заявленного диапазона, а также за один этап приводит к возможности перегрузки стана, растрескиванию кромок полосы и нарушению ее плоскостности.

Экспериментально установлено, что нагрев рулонов до температуры начала отжига 700-730°С с выдержкой продолжительность 7-15 часов при понижении температуры конца отжига на 15-35°С позволяет получить на холоднокатаном прокате требуемый комплекс механических свойств. При температуре отжига выше заявленного диапазона прочностные свойства на прокате получаются ниже допустимого уровня. При температуре отжига ниже заявленного диапазона и выдержке менее 7 часов замедляются процессы рекристаллизации, пластические свойства на холоднокатаном прокате получаются ниже допустимого уровня.

Охлаждение со скоростью 20-35°С/час позволяет зафиксировать полученную оптимальную микроструктура проката, равномерную по длине и сечению полосы. При запредельных значениях скорости охлаждения растет вероятность получения неравномерной структуры, что в свою очередь приведет к разбросу значений механических свойств по длине и сечению полосы.

Кроме того, углерод - один из упрочняющих элементов, При содержании углерода менее 0,20% прочностные свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,40% приводит к снижению пластичности стали, что недопустимо.

Кремний применен как легирующий элемент, при содержании кремния менее 0,70% снижаются прочностные характеристики.

Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств. При содержании марганца менее 0,60% прочность стали ниже допустимой. Увеличение содержания марганца более 1,20% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность.

Хром применен в стали как легирующий элемент, при содержании хрома менее 0,70% невозможно обеспечить требуемый уровень прочности.

Горячая прокатка с температурами конца прокатки 850-900°С и смотки 620-690°С обеспечивает получение однородных механических свойств по длине полосы. Невыполнение этих условий отрицательно сказывается на комплексе механических свойств проката - снижается относительное удлинение, повышается предел текучести.

Кроме того, дрессировка холоднокатаного проката с обжатием 0,4-0,7% обеспечивает оптимальный уровень механических свойств. Дрессировка с обжатием менее 0,4% приводит к появлению площадки текучести на диаграмме растяжения при испытании на разрыв, а значит к старению металла. Дрессировка с обжатием более 0,7% не обеспечивает необходимый уровень относительного удлинения.

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 водой до определенных температур и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали соляно-кислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-клетевом стане. Холоднокатаные полосы отжигали в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой, еще раз прокатывали на 5-ти клетевом стане и отжигали в колпаковых печах. Отожженные полосы дрессировали на дрессировочном стане. Технологические параметры и механические свойства холоднокатаного проката приведены в таблице 2,3.

Из таблиц 1-3 видно, что в случае реализации предложенного способа (плавки №№ 1-3) достигается увеличение выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств, стабильных и однородных по длине полосы.

В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты №4-6), достигнут более низкий уровень механических свойств.