Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОЛСТОЛИСТОВОГО ПРОКАТА

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству проката ответственного назначения методом термомеханической обработки.

Известен способ производства листового проката из низколегированной стали, включающей нагрев выше Ar₃ прокатку, подстуживание, прокатку в интервале Ar₃-Ar₁ с частными обжатиями 14-30% за проход и суммарной степенью деформации 59-83% и последующее охлаждение на воздухе (авторское свидетельство СССР № 1611952, кл. C21D 8/00, 1980). Недостатком известного способа является низкая хладостойкость металла после обработки.

Известен способ производства листового проката из стали следующего химического состава, мас.%:

с использованием метода термомеханической обработки (патент РФ 2062795, кл. C21D 9/46, 8/02, 1995 - прототип), заключающийся в получении заготовки, ее аустенитизации, деформации с суммарной степенью обжатий 50-80% до толщины 14 мм, охлаждении от температуры конца деформации 760-900°С со скоростью 10-60 град/с до температуры 300-20°С, в повторном нагреве до температуры 590-740°С с выдержкой 0,2-3,0 мин/мм и окончательным охлаждением на воздухе (RU 2201972, C21D 8/02, опубл. 10.04.2003).

Недостатками способа являются низкая хладостойкость при температурах до -60°С и недостаточная свариваемость, обеспечение свойств в толщинах только до 14 мм.

Наиболее близким по технологии изготовления является способ производства проката, включающий выплавку стали, внепечную обработку, непрерывную разливку, аустенизацию, предварительную и окончательную деформации, охлаждение проката, отличающийся тем, что выплавляют сталь следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас.%:

при соотношении Cr+Ni+Cu≤0,6. Окончательную деформацию осуществляют в непрерывном режиме в интервале температур 980-730°С с суммарной степенью обжатия 65-80%, частными обжатиями 10-12% и скоростью деформации 10^-2-10^-1, а охлаждение подката в паузах между частными обжатиями производят со скоростью 5-30 град /с. Кроме того, после завершения окончательной деформации проводят ускоренное охлаждение проката со скоростью 5-30 град/с до температуры 650-500°С и далее охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды, а после охлаждения проката до температуры 650-500°С производят его охлаждение со скоростью 5-10 град/ч до температуры окружающей среды (RU 2255987, опубл. 2004.07.19, C21D 8/02, C21D 1/02).

Основными недостатками известных способов производства являются недостаточная прочность, неудовлетворительные показатели текучести, ударной вязкости, хладостойкости получаемого проката, а также свариваемости.

Техническим результатом данного изобретения является получение проката ответственного назначения с повышенными показателями прочности, при одновременном повышении хладостойкости и низкотемпературной вязкости в зоне термического влияния при сварке проката.

Указанный технический результат достигается тем, что для производства толстолистового проката, включающего выплавку стали, разливку, нагрев и термомеханическую прокатку заготовки и ускоренное охлаждение готового проката, выплавляют сталь следующего состава, мас.%:

Термодеформационную прокатку заканчивают в интервале температур от (Ar_з + 30°С) до (Ar_з - 30°С), последующее ускоренное охлаждение осуществляют в два этапа: на первом этапе со скоростью 10-30 град /_с до температуры 650-550°С, затем после паузы 3-10 с на втором этапе со скоростью 5-20°С до температуры 550-450 град/_с . Последующее охлаждение до 100°С осуществляется замедленно со скоростью 0,1-0,01 град /_с. При этом допускается введение хотя бы одного или нескольких элементов из ряда следующих ингредиентов (%): V = 0,01-0,15; Mo = 0,05-0,50; Ni = 0,01-0,80; Cr = 0,01-0,80; Cu = 0,01-0,80 при углеродном эквиваленте 0,32-0,46, определяемом по формуле:

С_Э=C+Mn/6+(Cr+Mo+Nb+V+Ti)/5+(Ni+Cu)/15.

Выбранные пределы содержания углерода (0,03-0,20)%, марганца (0,50-2,10)%, кремния (0,10-0,50)%, ниобия (0,01-0,15)%, алюминия (0,01-0,10)%, титана (0,005-0,05)%, азота, серы и фосфора должны в сочетании с режимами термомеханической обработки обеспечить достижение высоких значений временного сопротивления, предела текучести и относительного удлинения при хорошей свариваемости. Заявленные содержания кремния и алюминия должны обеспечить необходимую чистоту стали по кислороду и неметаллическим включениям. Содержание титана в заявленных пределах обеспечивает связывание азота в стойкие нитриды, а выбранные пределы содержаний серы и фосфора - получение высоких значений ударной вязкости при отрицательных температурах. Кроме того, ниобий, образуя карбонитриды, способствует повышению прочностных характеристик и хладостойкости стали, благодаря дисперсионному упрочнению и измельчению зерна. Заявленные режимы предварительной и окончательной прокатки способствуют формированию феррито-бейнитной структуры и на их основе - повышенных показателей прочности, текучести, хладостойкости и свариваемости.

Температурные режимы окончания термодеформационной прокатки в интервале от (Ar_з+30°С) до (Ar_з-30°С) и скоростные режимы ускоренного последеформационного охлаждения в области температур перлитного и бейнитного превращений обусловлены задачей получения в прокате однородной мелкозернистой феррито-бейнитной структуры, что позволяет одновременно повысить прочность, ударную вязкость и хладостойкость проката.

Пример осуществления способа.

Сталь выплавляли в кислородном конвертере. После выпуска металла производили его обработку в ковше и разливали на МНЛЗ. При внепечной обработке металла в ковше проводили окончательное раскисление, рафинирование, продувку нейтральным газом и модифицирующую обработку кальцием. В результате выплавки и внепечной обработки получили сталь следующего химического состава, мас.%: С = 0,06; Mn = 1,80; Si = 0,25; Nb = 0,06; V = 0,06; Ti = 0,022; Mo = 0,15; Cu = 0,20; Cr = 0,1; Ni = 0,3; Al = 0,05; N = 0,010; S = 0,003; P = 0,011; Fe - остальное.

Прокатку на лист производили на одноклетьевом реверсивном стане “5000”. Термодеформационную прокатку заканчивали при температуре 770°С, затем заготовку ускоренно охлаждали со скоростью 25 град /с до температуры 600°С, делали паузу 7 с, затем ускоренно охлаждали со скоростью 18 град /с до температуры 480°С и охлаждали на воздухе до температуры 100°С со скоростью 0,1 град /с.

Состав стали, технологические режимы прокатки и комплекс полученных свойств указаны в таблицах 1, 2, 3.