×
20.01.2018
218.016.1020

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ЛИСТОВ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве горячекатаного листа толщиной 48-100 мм из низколегированной стали для изготовления конструкций ответственного назначения, работающих под давлением при температуре до -70°C. Для обеспечения механических свойств не ниже 325 класса прочности и ударной вязкости KCU при температуре до минус 70°C, а также гарантии 1 класса УЗК способ включает получение непрерывнолитой заготовки из стали, содержащей, мас.%: С 0,09-0,12, сумма Si+Mn=2,00-2,60, сумма Cr+Ni+Cu = 0,30-0,80, сумма V+Nb+Ti=0,010-0,050, азот не более 0,008, алюминий не более 0,050, сера не более 0,010, фосфор не более 0,018, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом перитектический потенциал F должен быть менее -0,01% или более 0,01%, аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до 1190-1215°C, чистовую прокатку начинают при температуре 730-770°C, затем листы замедленно охлаждают до температуры менее 100°C и подвергают термической обработке путем посада в печь при температуре не более 650°C, нагрева до A+(10-50)°C и выдержки в течение 3-4 мин/мм с обеспечением в готовом листе равномерной по толщине феррито-перлитной структуры с размером действительного зерна феррита не крупнее 8 балла. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве горячекатаного проката толщиной 48-100 мм из низколегированной стали в состоянии поставки после нормализации для изготовления конструкций ответственного назначения, в том числе котлов и сосудов, работающих под давлением при температуре до -70°C.

Известен способ производства толстолистового проката из стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281-14. Недостатком известного способа является недостаточно высокий уровень обеспечения прочностных свойств конструкционного проката в нормализованном состоянии, повышенный уровень отсортировки по дефектам ультразвукового контроля на соответствие 1 классу по ГОСТ 22727-88.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ производства листового проката, включающий выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации заготовок до необходимых размеров листового проката, охлаждение листового проката до температуры окружающей среды, последующий нагрев и охлаждение, согласно которому выплавляют сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%:

Углерод 0,09-0,15
Кремний 0,04-0,80
Марганец 1,10-1,70
Никель не более 0,30
Хром не более 0,30
Молибден не более 0,30
Азот не более 0,008
Титан 0,005-0,035
Алюминий 0,020-0,060
Медь 0,20-0,40
Ниобий 0,02-0,06
Фосфор не более 0,020
Сера не более 0,015
Железо остальное,

при обеспечении углеродного эквивалента Сэ не более 0,45%, определяемого по формуле: Cэ=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Nb])/5+([Ni]+[Cu])/15, где С, Mn, Cr, Mb, Ni и Cu - массовые доли углерода, марганца, хрома, ниобия, никеля и меди, при этом окончательную деформацию осуществляют при температуре 750-950°C, а охлаждение листового проката ведут замедленно в интервале температур 550-200°C со скоростью не более 0,005°C/с и далее на спокойном воздухе до температуры окружающей среды, затем производят нагрев листового проката до температуры 900-980°C с выдержкой 1,0-1,5 мин/мм и охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды (Патент РФ №2465347, МПК C21D 8/02, C21D 9/46, C22C 38/16, опубл. 27.10.12).

Недостатком известного способа является чрезмерное содержание легирующих элементов для достижения требуемого уровня прочностных характеристик металлопроката и, следовательно, высокая себестоимость горячекатаного проката.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение горячекатаного проката толщиной 48-100 мм с комплексом механических свойств не ниже 325 класса прочности и ударной вязкости KCU при температуре до минус 70°C, а также гарантией 1 класса УЗК при минимальном содержании легирующих элементов.

Для решения поставленной технической задачи в способе производства горячекатаных листов из низколегированной стали, включающем аустенизацию непрерывнолитых заготовок, черновую прокатку в раскат промежуточной толщины, его подстуживание, чистовую прокатку, замедленное охлаждение, термическую обработку и охлаждение на воздухе, согласно изобретению непрерывнолитую заготовку получают из стали со следующим соотношением химических элементов, мас.%:

углерод 0,09-0,12
суммарное содержание кремния и марганца 2,00-2,60
суммарное содержание хрома, никеля и меди 0,30-0,80
суммарное содержание ванадия, ниобия и титана 0,010-0,050
азот не более 0,008
алюминий не более 0,050
сера не более 0,010
фосфор не более 0,018
железо и неизбежные примеси остальное,

при этом перитектический потенциал F должен быть менее -0,01% или более 0,01%, аустенизацию непрерывнолитых заготовок производят до температуры 1190-1215°C, чистовую прокатку начинают при температуре 730-770°C, после чего листы подвергают замедленному охлаждению до температуры менее 100°C, после этого подвергают термической обработке, осуществляя посад в печь при температуре не более 650°C, нагревают до температуры Ас3+(10-50)°C и выдерживают при этой температуре в течение 3-4 мин/мм, при этом в готовом прокате обеспечивается равномерная по толщине феррито-перлитная структура с преобладающим размером действительного зерна феррита не крупнее 8 балла. Кроме того, черновую прокатку осуществляют с относительными обжатиями за проход не менее 9% до толщины раската не менее 1,5 толщины готового листа, замедленное охлаждение осуществляют в штабеле или кессоне.

Сущность технического решения заключается в следующем.

Углерод в низколегированной стали предложенного состава способствует обеспечению прочностных характеристик. Снижение содержания углерода менее 0,09% не позволяет гарантированно обеспечить требуемые для классов прочности 325 значения по пределу текучести и прочности стали. Увеличение содержания углерода более 0,12% негативно сказывается на пластических и вязких свойствах стали.

Заявленное суммарное содержания кремния и марганца позволяет полностью раскислить сталь, а также направлено на достижение требуемых прочностных характеристик стали за счет упрочнения твердого раствора и выделения дисперсных частиц. При суммарном содержании кремния и марганца менее 2,00% раскисленность стали снижается. Увеличение суммарного содержания элементов более 2,60% отрицательно сказывается на ударных характеристиках ввиду увеличения количества силикатных включений, а также приводит к удорожанию стали.

Суммарное содержание хрома, никеля и меди в стали менее 0,30% не позволяет обеспечить комплекс механических свойств материала ввиду недостаточного упрочнения твердого раствора и выделения дисперсных частиц. Суммарное содержание этих элементов более 0,80% приводит к значительному удорожанию стали, что нецелесообразно ввиду достаточности меньшей концентрации легирующих элементов для обеспечения требуемых свойств.

Суммарное содержание ванадия, ниобия и титана в пределах от 0,010 до 0,050% является достаточным для формирования мелкодисперсной структуры толстолистового проката в процессе нагрева под прокатку и в процессе деформации заготовки. Отсутствие микролегирования не позволяет получить мелкодисперсную структуру, что негативно сказывается на вязких свойствах материала. Чрезмерное микролегирование приведет к необоснованному удорожанию себестоимости продукции.

Алюминий раскисляет и модифицирует сталь. Увеличение содержания более 0,05% графитизирует углерод, что оказывает отрицательное влияние на ударную вязкость материала.

Заявленные пределы содержания серы не более 0,010%, фосфора не более 0,018% и азота не более 0,008% обеспечивают получение высоких значений ударной вязкости при отрицательных температурах. При содержании этих элементов за пределами заявленного диапазона есть риск возникновения провальных результатов по ударной вязкости.

Перитектический потенциал при разливке стали должен быть менее -0,01% или более 0,01% и определяется по формуле:

где [С] - содержание углерода в стали, %,

Сэф - эффективный углерод в стали, %. Эффективный углерод в стали рассчитывается по формуле:

где [Al], [S], [P], [Si], [Mn] - содержание алюминия, серы, фосфора, кремния и марганца в стали соответственно, %.

Значение перитектического потенциала в заявленном диапазоне позволяет избежать образования поверхностных дефектов в виде трещин и внутренних дефектов в виде несплошностей, выявляемых впоследствии посредством ультразвукового контроля листового проката. Отклонение от указанного интервала приводит к получению некачественной продукции в сталеплавильном переделе или на конечном этапе приемки в листопрокатном цехе.

Аустенизацию непрерывнолитых заготовок производят до температуры 1190-1215°C, позволяющей полностью растворить карбиды, насытить твердый раствор легирующими элементами и препятствующей чрезмерному росту аустенитного зерна. Пониженный температурный диапазон нагрева заготовок под прокатку не позволяет обеспечить равномерность нагрева металла по сечению сляба, что ведет к анизотропии свойств в горячекатаном листе, не позволяет в полной мере растворить карбиды. При выборе более высоких температур нагрева непрерывнолитых заготовок происходит аномальный рост аустенитных зерен, что негативно сказывается на пластических и вязких свойствах металлопроката.

Чистовую прокатку начинают при температуре 730-770°C, что способствует формированию мелкодисперсной структуры листового проката и благоприятно сказывается на обеспечении требуемого комплекса прочностных и вязких характеристик металлопроката.

Замедленное охлаждение в штабеле или кессоне до температуры менее 100°C позволяет предупредить протекание процессов флокенообразования, что позволяет исключить несоответствие металлопроката требованиям по сплошности.

Посад в печь при температуре не более 650°C, нагрев до температуры Ас3+(10-50)°C и выдержка при заданной температуре в течение 3-4 мин/мм позволяют избежать избыточных термических напряжений и формирования чрезмерного градиента температур по сечению заготовки, полностью пройти процесс рекристаллизации и в процессе дальнейшего охлаждения на воздухе сформировать равномерную по толщине феррито-перлитную структуру стали с преобладающим размером действительного зерна феррита не крупнее 8 балла. Отклонение от указанного режима термической обработки приведет к получению некачественной продукции по механическим свойствам ввиду невозможности достижения указанной целевой структуры стали.

Кроме того, черновую прокатку осуществляют с относительными обжатиями за проход не менее 9%. Это позволяет разрушить литую структуру заготовки и измельчить зерно аустенита. Увеличение числа проходов в черновой стадии и соответствующее снижение единичных обжатий за проход отрицательно сказываются на проработке литой структуры по толщине, что в итоге приведет к формированию более крупных зерен в готовом прокате.

Кроме того, черновую прокатку осуществляют до толщины раската не менее 1,5 толщин готового листа. Это позволяет обеспечить протекание процессов интенсивной деформации в заданном температурном диапазоне чистовой стадии прокатки. Снижение толщины подката приводит к чрезмерному остыванию металла в процессе чистовой стадии прокатки и, как следствие, нарушению температурного режима прокатки - фактическая температура конца прокатки ниже заданной.

Применение способа поясняется примером его реализации при производстве толстолистового проката из стали марки 09Г2С на реверсивном стане 5000.

Выплавка стали осуществлялась в кислородном конвертере вместимостью 370 т с проведением процесса десульфурации магнием в заливочном ковше. На выпуске проводилось первичное легирование, предварительное раскисление и обработка металла твердошлаковыми смесями с продувкой металла аргоном в сталеразливочном ковше. Окончательное легирование, микролегирование, обработка металла кальцием и перегрев металла для проведения вакуумирования проводились на агрегате комплексной доводки стали. Дегазация металла осуществлялась путем его вакуумирования. Разливка производилась на машине непрерывного литья заготовок с защитой металла аргоном от вторичного окисления в заготовки сечением 250-315×1520-2000 мм.

Химический состав сталей приведен в таблице 1.

Непрерывнолитую заготовку толщиной 315 мм нагревали до температуры аустенизации, прокатывали в черновой стадии в раскат промежуточной толщины с определенными единичными обжатиями, подстуживали, прокатывали на чистовой стадии. После этого раскат подвергали замедленному охлаждению в штабеле или кессоне. Далее подвергали термообработке и охлаждали на спокойном воздухе.

Варианты реализации способа и эксплуатационные свойства полученных горячекатаных листов представлены в таблицах 2 и 3 соответственно.

Из таблицы 3 следует, что при реализации заявленного способа производства (варианты №1, 2) готовые листы обладают необходимым комплексом прочностных и пластических свойств и соответствуют первому классу УЗК по ГОСТ 22727.

При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №3, 4, 5, 6, 7) не удается гарантированно обеспечить комплекс механических свойств и соответствие требованиям по УЗК.

Технико-экономические преимущества рассматриваемого изобретения состоят в том, что использование предложенного способа позволяет получить в нормализованном состоянии толстолистовой прокат класса прочности 325 толщиной от 48 до 100 мм, пригодный для изготовления конструкций ответственного назначения, в том числе котлов и сосудов, работающих под давлением при температурах до минус 70°C, с гарантией 1 класса УЗК.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 140.
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
10.10.2013
№216.012.732d

Способ производства толстолистового проката из низколегированной стали

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении толстых листов и штрипсов с применением контролируемой прокатки. Для повышения прочностных свойств листа толщиной 30-40 мм до уровня DNV 485 IFD при сохранении достаточной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495142
Дата охранного документа: 10.10.2013
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
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
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
10.11.2014
№216.013.055a

Способ призводства проката из низколегированной толстолистовой стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству изготовления толстолистовой стали для труб с толщиной стенки до 39 мм. Для обеспечения повышенной хладостойкости, высокого уровня сопротивления протяженному вязкому разрушению используют слябовую заготовку толщиной не менее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532768
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.03.2015
№216.013.2f9d

Способ производства прямошовных магистральных труб

Изобретение относится к области обработки металлов давлением магистральных труб. Способ включает формовку основного контура трубной заготовки из толстолистового проката, последующее соединение продольных боковых кромок отформованной трубной заготовки, приварку к ним технологических планок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543657
Дата охранного документа: 10.03.2015
10.03.2015
№216.013.2f9e

Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения стали в дуговой сталеплавильной печи. Способ включает подачу в печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление металлолома, присадку шлакообразующих материалов, продувку кислородом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543658
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3233

Способ производства толстых листов из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к производству толстых листов из низколегированной стали. Для повышения коррозионной стойкости в водородных и сероводородных средах, а также сопротивляемости к хрупкому разрушению при температуре до -10°C непрерывнолитую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544326
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.04.2015
№216.013.39b6

Износостойкая сталь и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, применяемым для изготовления износостойких деталей. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, ванадий, кальций, алюминий, ниобий, титан, редкоземельные металлы (РЗМ), железо и неизбежные примеси при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546262
Дата охранного документа: 10.04.2015
Показаны записи 1-10 из 104.
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
10.10.2013
№216.012.732d

Способ производства толстолистового проката из низколегированной стали

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении толстых листов и штрипсов с применением контролируемой прокатки. Для повышения прочностных свойств листа толщиной 30-40 мм до уровня DNV 485 IFD при сохранении достаточной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495142
Дата охранного документа: 10.10.2013
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
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
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
10.11.2014
№216.013.055a

Способ призводства проката из низколегированной толстолистовой стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству изготовления толстолистовой стали для труб с толщиной стенки до 39 мм. Для обеспечения повышенной хладостойкости, высокого уровня сопротивления протяженному вязкому разрушению используют слябовую заготовку толщиной не менее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532768
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.03.2015
№216.013.2f9d

Способ производства прямошовных магистральных труб

Изобретение относится к области обработки металлов давлением магистральных труб. Способ включает формовку основного контура трубной заготовки из толстолистового проката, последующее соединение продольных боковых кромок отформованной трубной заготовки, приварку к ним технологических планок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543657
Дата охранного документа: 10.03.2015
10.03.2015
№216.013.2f9e

Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения стали в дуговой сталеплавильной печи. Способ включает подачу в печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление металлолома, присадку шлакообразующих материалов, продувку кислородом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543658
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3233

Способ производства толстых листов из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к производству толстых листов из низколегированной стали. Для повышения коррозионной стойкости в водородных и сероводородных средах, а также сопротивляемости к хрупкому разрушению при температуре до -10°C непрерывнолитую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544326
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.04.2015
№216.013.39b6

Износостойкая сталь и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, применяемым для изготовления износостойких деталей. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, ванадий, кальций, алюминий, ниобий, титан, редкоземельные металлы (РЗМ), железо и неизбежные примеси при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546262
Дата охранного документа: 10.04.2015
+ добавить свой РИД