Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистовому прокату из низколегированной стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА высокого качества для мостостроения и других строительных конструкций.

Известен способ производства толстолистового проката для мостостроения для стали марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713-91 (аналог).

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ производства толстолистового проката, включающий выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации до необходимых размеров листового проката и охлаждение (патент РФ №2048541, МПК⁶ C21D 8/00, прототип).

Основными недостатками известных способов (аналога и прототипа) являются недостаточно высокий уровень обеспечения прочностных и пластических свойств проката для мостостроения, а также невозможность обеспечения новых требований потребителей.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является промышленное производство толстолистового проката из низколегированной стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА для мостостроения, обеспечивающих все технические требования Евронорм:

- ударной вязкости на образцах с острым надрезом при температуре до -40°С;

- сплошности листового проката по результатам УЗК (0, 1, 2 классам ГОСТ 22727);

- свариваемости проката;

- уровня прочностных и пластических свойств в направлении толщины листового проката σвz≥0,75σв; ψz≥20%.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении показателей ударной вязкости и хладостойкости листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей для мостостроения и других строительных конструкций.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе производства листового проката, включающем выплавку стали, легирование, внепечную обработку, разливку стали, аустенитизацию, предварительную и окончательную деформации и охлаждение листового проката до температуры окружающей среды, согласно предлагаемому способу, выплавляют сталь следующего химического состава, мас.%:

при обеспечении углеродного эквивалента Сэ не более 0,45%, определяемого по формуле: Сэ=[С]+[Мn]/6+([Сr]+[Nb])/5+([Ni]+[Сu])/15, где С, Мn, Сr, Nb, Ni и Сu - массовые доли углерода, марганца, хрома, ниобия, никеля и меди, при этом окончательную деформацию осуществляют при температуре 750-950°С.

Кроме того, в сталь дополнительно вводят титан в количестве 0,005-0,035 мас.%.

В зависимости от требований потребителя, листовой прокат может подвергаться нормализации или закалке с форсированным отпуском.

После окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды листовой прокат может подвергаться нормализации по следующему режиму: производят нагрев листового проката до температуры 950-960°С с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

После окончательной деформации и охлаждения до температуры окружающей среды листовой прокат может подвергаться закалке с форсированным отпуском по следующему режиму: производят нагрев листового проката до температуры 950-960°С с последующей выдержкой не менее 2-2,5 мин/мм и охлаждением водой до температуры окружающей среды, а отпуск осуществляют для стали марки 10ХСНДА при температуре 640-750°С, для стали марки 15ХСНДА при температуре 700-740°С с выдержкой 1,0-7,5 мин/мм и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

После окончательной деформации прокатанные листы охлаждают замедленно в интервале температур 550-200°С со скоростью не более 0,005°С/сек и далее на спокойном воздухе до температуры окружающей среды.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Вариант 1. (Сталь 10ХСНДА)

Стать выплавляли в электропечи. После выпуска из печи производили обработку металла в ковше и разливали на машине непрерывного литья заготовок, при этом легирование стали хромом, медью и никелем осуществляли за счет частичного использования при выплавке меднохромоникелевых шихтовых материалов с дополнительным вводом феррохрома, меди и ферроникеля при ковшевой обработке. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление металла, его гомогенезирующую продувку газом и модифицирующую обработку силикокальцием. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава, мас.%:

Значение углеродного эквивалента - 0,42%.

После разливки стали на машине непрерывного литья заготовок слябы стопировали в течение не менее 24 часов, подвергали аустенитизации до температуры 1200-1300°С, затем в реверсивном режиме производили предварительную и окончательную деформации с температурой окончания деформации 750-950°С до получения листового проката толщиной 14 мм.

После окончания процесса деформации и достижения температуры 450°С листовой прокат укладывали в штабеля, при достижении температуры 200°С штабеля разбирали и окончательное охлаждение листового проката до температуры окружающей среды производили на спокойном воздухе.

Вариант 1А. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли нормализацию листового проката: нагревали до температуры 950°С с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды.

Вариант 1Б. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли закалку при температуре 960°С с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали водой до температуры окружающей среды, а затем осуществляли отпуск листового проката при температуре 740°С с выдержкой 42 мин и последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

Вариант 2 (сталь 15ХСНДА).

Сталь выплавляли в электропечи. После выпуска из печи производили обработку металла в ковше и разливали на машине непрерывного литья заготовок, при этом легирование стали медью и никелем осуществляли за счет использования при выплавке меднохромоникелевых шихтовых материалов с дополнительным вводом железистой бронзы и никеля при ковшевой обработке. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление металла, его гомогенезирующую продувку газом и модифицирующую обработку силикокальцием. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава, мас.%:

Значение углеродного эквивалента - 0,41%.

После разливки стали на машине непрерывного литья заготовок слябы с температурой не менее 350°С подвергали аустенитизации до температуры 1200-1300°С, затем в реверсивном режиме производили предварительную и окончательную деформации с температурой окончания деформации 750-950°С до получения листового проката толщиной 14 мм.

После окончания процесса деформации и достижения температуры 450°С листовой прокат укладывали в штабеля, при достижении температуры 200°С штабеля разбирали и окончательное охлаждение листового проката до температуры окружающей среды производили на спокойном воздухе.

Вариант 2А. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли нагрев до температуры 960°С с последующей выдержкой 28 мин и окончательное охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды.

Вариант 2Б. После охлаждения листового проката до температуры окружающей среды осуществляли закалку при температуре 960°С с последующей выдержкой 28 мин и охлаждали водой до температуры окружающей среды, а затем осуществляли отпуск листового проката при температуре 740°С с выдержкой 42 мин и с последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

Анализ результатов сдаточных испытаний механических свойств образцов металла показал, что разработанная система легирования и комплексная технология производства стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА обеспечивала весь комплекс качественных характеристик проката, в том числе дополнительно нормированных. При практически одинаковом уровне прочностных и пластических характеристик значения ударной вязкости существенно превышают характеристики проката из стали марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713.

Таким образом, на ОАО «Уральская Сталь» освоено промышленное производство толстолистового проката из микролегированных марок стали нового поколения для мостостроения, обеспечивающих все технические требования Евронорм. Производимый в толщинах 8-50 мм листовой прокат стали марок 10ХСНДА и 15ХСНДА с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений надежно обеспечивает в нормализованном состоянии классы прочности С345 и С390 с гарантией хладостойкости KCV≥29 Дж/см² ниже -40°С.