Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ СТАЛЬНЫХ ПОЛОС

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на непрерывном широкополосном стане при изготовлении горячекатаных полос из хромоникелевых сталей мартенситного класса для бронезащитных конструкций.

Известны способы горячей прокатки стальных полос, включающие многопроходное обжатие заготовки в непрерывной чистовой группе клетей с регламентированной температурой конца прокатки и межклетевым охлаждением полос водой, подаваемой на их верхние и нижние стороны [1, 2].

Недостаток известных способов состоит в том, что горячекатаные полосы имеют низкие бронезащитные свойства.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ горячей прокатки полос, включающий их обжатие в черновой группе клетей и непрерывной чистовой группе клетей с охлаждением полос водой в межклетевых промежутках, с температурой конца прокатки Т_кп=750-850°C и ускоренным охлаждением прокатанных полос водой на отводящем рольганге, согласно которому междеформационную паузу по проходам, то есть в каждом межклетевом промежутке, определяют по предложенному соотношению [3].

Недостаток известного способа состоит в том, что горячекатаные полосы из хромоникелевых сталей мартенситного класса после прокатки имеют низкие бронезащитные свойства. Помимо этого при прокатке в непрерывной чистовой группе клетей междеформационные паузы жестко связанны между собой, так как напрямую зависят от установленного распределения обжатий по клетям и скорости прокатки (скорости последней клети стана). Это существенно затрудняет реализацию данного способа.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении бронезащитных свойств горячекатаных полос.

Для решения технической задачи в известном способе прокатки стальных полос, включающем многопроходное обжатие заготовки в непрерывной группе клетей с охлаждением полос водой в межклетевых промежутках, с регламентированной температурой конца прокатки и ускоренным охлаждением прокатанных полос водой на отводящем рольганге, согласно изобретению температуру конца прокатки поддерживают равной Т_кп=950-1050°C и по меньшей мере в одном из межклетевых промежутков производят увеличение продолжительности охлаждения путем отклонения полосы от оси прокатки. Ускоренное охлаждение ведут до температуры 150-450°C, а отклонение полосы от оси прокатки осуществляют с помощью пустотелого водоохлаждаемого ролика, на поверхности которого выполнены спиральные канавки, расходящиеся от середины его бочки к краям.

На фигуре схематически изображен межклетевой промежуток с клетями VI и VII непрерывной чистовой группы. Прокатываемую полосу 1 последовательно обжимают в рабочих валках 2 клети VI и в рабочих валках 3 клети VII. Отклонение полосы 1 от оси прокатки O-O₁ осуществляют с помощью пустотелого водоохлаждаемого ролика 4, на поверхности которого выполнены спиральные канавки, расходящиеся от середины его бочки к краям.

Сущность изобретения состоит в следующем. Для повышения бронезащитных свойств необходимо в процессе многоцикловой по проходам деформационно-термической обработки сформировать в прокатываемой полосе 1 мелкозернистую структуру рекристаллизованного аустенита и подавить протекание процессов полигонизации. Отклонение полосы 1 от оси прокатки O-O₁ в по меньшей мере одном из межклетевых промежутков позволяет плавно изменять длину полосы и продолжительность охлаждения полосы в этом межклетевом промежутке в сторону увеличения, что замедляет процесс рекристаллизации и роста аустенитных зерен хромоникелевой стали. Интенсивность охлаждения полосы в межклетевом промежутке дополнительно возрастает за счет теплоотдачи водоохлаждаемому ролику 4, а также срыву паровой подушки и интенсивному разгону охлаждающей воды по поверхности полосы 1 спиральными канавками, расходящимися от середины его бочки к краям.

Последующее ускоренное охлаждение прокатанных полос водой на отводящем рольганге от температуры Т_кп=950-1050°C обеспечивает формирование в хромоникелевой стали пакетов мартенсита с реечной морфологией, благодаря чему бронезащитные свойства, определяемые отсутствием пробитий при пулевом обстреле, достигают максимума. Завершение ускоренного охлаждения при температуре Т_o=150-450°C способствует протеканию в закаленной хромоникелевой стали процесса отпуска, что исключает образование трещин в броневых конструкциях при пулевых соударениях.

Побочный эффект от использования предложенного способа состоит в том, что он позволяет повысить скорость прокатки и производительность процесса, которые в известных способах [1-3] ограничены верхним допустимым значением Т_кп.

Примеры реализации способа

Слябы из хромоникелевой стали мартенситного класса с химическим составом, мас.%:

загружают в методическую печь широкополосного стана 2000 с черновыми клетями и с непрерывной чистовой группой, состоящей из 7 клетей. В межклетевом промежутке между клетями VI и VII чистовой непрерывной группы (см. фигуру) установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении пустотелый водоохлаждаемый ролик 4.

Очередной сляб, нагретый до температуры аустенитизации 1280°C, прокатывают в черновых клетях в полосу промежуточной толщины 35 мм. Затем полосу 1 на заправочной скорости V₇=5 м/с в задают в непрерывную чистовую группу клетей и обжимают до конечной толщины H₁=4,0 мм. После захвата и обжатия полосы 1 рабочими валками 2 клети VI и рабочими валками 3 клети VII, на время τ=2 с скорость валков 3 в клети VII снижают (подтормаживают) до значения V₇=4 м/с. Подтормаживание клети VII ведет к накоплению перед ней полосы 1 с образованием петли, отклоняющейся от оси прокатки O-O₁. Синхронно с нарастанием длины петли производят опускание пустотелого водоохлаждаемого ролика 4 из положения, показанного штриховой линией, в рабочее положение, указанное на фигуре. После этого стан разгоняют до рабочей скорости V_7p=20 м/с и осуществляют прокатку полосы с ее охлаждением во всех межклетевых промежутках водой, подаваемой на верхнюю и нижнюю ее стороны. Увеличение продолжительности охлаждения полосы перед клетью VII за счет большей ее длины в межклетевом промежутке и дополнительного теплосъема водоохлаждаемым роликом 4 ведет к замедлению рекристаллизации аустенита и увеличивает дисперсность микроструктуры хромоникелевой стали, что повышает бронезащитные свойства горячекатаных полос. Выходящую из клети VII прокатанную полосу на отводящем рольганге подвергают ускоренному охлаждению водой (закалке) до температуры смотки Т_см=300°C, после чего сматывают в рулон. При самопроизвольном охлаждении полосы в рулоне от температуры Т_см=300°C в ней протекают процессы отпуска. Это увеличивает ударную вязкость горячекатаных полос и их бронезащитные свойства.

Бронестойкость оценивали по минимальной толщине Н_б (мм) непробития пластин при обстреле из снайперской винтовки Драгунова СВД бронебойными пулями типа Б-32 калибра 7,62 мм с расстояния 100 м. Испытания показали, что толщина непробития стальных горячекатаных полос составляет Н_б=4,0 мм.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение бронезащитных свойств: толщина непробития минимальна и составляет Н_б=4,0 мм. Одновременно с этим достигается побочный эффект, который проявляется в том, что увеличение теплосъема в межклетевых промежутках, в которых реализовано увеличение продолжительности охлаждения путем отклонения полосы от оси прокатки, позволяет увеличить скорость прокатки до V_7p=20-22 м/с при сохранении Т_кп в заданном диапазоне.

В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) а также при реализации ближайшего аналога (вариант №6) имеет место снижение бронезащитных свойств стальных полос. Кроме того, необходимость удержания Т_кп в заданном диапазоне требует снижения скорости прокатки V_7p и, как следствие, производительности процесса.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что горячекатаных полос из хромоникелевых сталей мартенситного класса с межклетевым охлаждением и температурой Т_кп=950-1050°C при увеличенной продолжительности охлаждения за счет отклонения полосы от оси прокатки, способствует торможению рекристаллизации и формированию в полосе из хромоникелевой стали мелкодисперсной аустенитной фазы, которая после ускоренного охлаждения трансформируется в мартенсит с пакетной морфологией, что повышает бронезащитные свойства горячекатаных полос. Ускоренное охлаждение до температуры Т_см=150-450°C обеспечивает отпуск закаленной полосы в рулоне.

В отличие от ближайшего аналога, предложенный способ позволяет дифференцированно управлять продолжительностью охлаждения в каждом из межклетевых промежутков за счет изменения длины охлаждаемой полосы, что дополнительно расширяет технологические возможности процесса. При этом водоохлаждаемый ролик создает в полосе оптимальную величину натяжения, равную (0,1-0,4)·σ_т хромоникелевой стали, и улучшает отбор тепла от полосы.

Интенсификация межклетевого охлаждения при отклонении полосы от оси прокатки позволяет также увеличить скорость прокатки без опасности выхода за максимально допустимое значение температуры конца прокатки.

В качестве базового объекта принят ближайший аналог [3]. Использование предложенного способа обеспечивает повышение рентабельности производства горячекатаных полос из хромоникелевых сталей для бронезащитных конструкций на 12-16%.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения:

1. Патент Российской Федерации №2254181, МПК B21B 1/26, 2005 г.;

2. Патент Российской Федерации №2389569, МПК B21B 1/26, 2010 г.;

3. Патент Российской Федерации №2350412, МПК B21B 1/26, 2009 г.