×
29.06.2019
219.017.9d53

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, используемых при изготовлении сварных кузовов большегрузных самосвалов. Для повышения механических свойств, снижения неплоскостности и увеличения выхода годных листов слябы нагревают под прокатку до 1200-1260°С и проводят многопроходную горячую прокатку с температурой конца прокатки 800-920°С, после чего листы охлаждают водой до температуры 450-600°С, а затем завершают охлаждение листов на воздухе. Кроме того, в процессе охлаждения листов водой их подвергают правке знакопеременным изгибом. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, используемых при изготовлении сварных кузовов большегрузных самосвалов.

Толстые листы из низколегированной стали, которые используют при изготовлении кузовов большегрузных самосвалов, должны обладать следующим комплексом механических свойств (табл.1):

Таблица 1
Механические свойства толстолистовой низколегированной стали
σв, Н/мм2σт, Н/мм2δ5, %KCU-40, Дж/см2Холодный изгиб, град.
не менее 1100не менее 950не менее 11не менее 39не менее 90

Известен способ производства высокопрочной низколегированной стали, включающий нагрев слябов до температуры 1000-1180°С, многопроходную горячую прокатку с температурой конца прокатки 950°С до конечной толщины. Горячекатаные листы затем нагревают со скоростью не менее 25°С/мин, закаливают водой и подвергают отпуску [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что горячекатаные листы после термического улучшения (закалки с отпуском) имеют низкую прочность и вязкость при отрицательных температурах.

Известен также способ производства высокопрочных листов из низколегированной стали, включающий нагрев слябов до температуры не более 1150°С и горячую прокатку за несколько проходов с суммарным обжатием не менее 30% и с температурой конца прокатки 900-950°С. Горячекатаные листы нагревают до температуры Ас3 - 1000°С и закаливают, после чего подвергают отпуску при температуре 200-400°С и охлаждают водой [2].

Недостатки данного способа состоят в том, что готовые листы имеют низкие вязкостные и пластические свойства, большую неплоскостность.

Наиболее близким аналогом по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства листов из низколегированной хромосодержащей стали, включающий нагрев слябов под прокатку до температуры 1200-1300°С, многопроходную горячую прокатку в регламентируемом температурном диапазоне при температуре конца прокатки 900-1000°С, последующий нагрев до температуры 920-940°С, закалку водой и отпуск при температуре 590-640°С [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что горячекатаные листы после прокатки и термического улучшения (закалка + отпуск) имеют низкие механические свойства (нестабильную и недостаточную пластичность и ударную вязкость), а также большую неплоскостность. Это приводит к снижению выхода годных листов.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении механических свойств, снижении неплоскостности и увеличении выхода годных листов.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе производства листов из низколегированной хромосодержащей стали, включающем нагрев слябов под прокатку до температуры 1200-1260°С, многопроходную горячую прокатку в регламентируемом температурном диапазоне, согласно предложению, многопроходную прокатку завершают при температуре 800-920°С, после чего листы охлаждают водой до температуры 450-600°С, а затем завершают охлаждение листов на воздухе. Кроме того, в процессе охлаждения листов водой их подвергают правке знакопеременным изгибом.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Закалка листов из низколегированной стали с отдельного нагрева, как это предусмотрено в способе - прототипе, приводит к формированию микроструктуры, которая представляет из себя реечный мартенсит с дислокационной субструктурой, а после отпуска закаленной стали образуется большое количество частиц карбидов, в основном цементита, и карбонитридов, значительная часть которых располагается по границам кристаллов мартенсита, что ухудшает ударную вязкость при отрицательных температурах. Так, после отпуска закаленной стали внутри кристаллов мартенсита с дислокационной структурой не протекают процессы полигонизации с образованием микрозерен мягкого феррита, что предполагает сохранение высоких прочностных свойств стали, микро- и макронапряжений. В результате снижается пластичность и сохраняется высокая неплоскостность листов даже после многократной холодной правки в роликоправильной машине.

В предложенном изобретении при нагреве слябов из низколегированной хромосодержащей стали под прокатку до температуры 1200-1260°С происходит полное растворение в аустените карбидов и карбонитридов. В температурном диапазоне от 1200-1260°С до температуры конца прокатки 800-920°С низколегированная сталь сохраняет высокую технологическую пластичность, на листах отсутствуют дефекты в виде трещин, разрывов и несплошностей. Последующее охлаждение листов от температуры конца прокатки до температуры 450-600°С из состояния деформированного аустенита приводит к образованию структуры, которая представляет из себя смесь фаз различных морфологий. Основу структуры составляют реечные кристаллы толщиной до 1 мкм, которые можно характеризовать как игольчатый феррит. В этих кристаллах игольчатого феррита присутствуют двойники, а также частицы карбидов хрома, что свидетельствует об отсутствии в кристаллической решетке заметного количества растворенного углерода. На периферии образовавшихся α-участков, состоящих из кристаллов игольчатого феррита, наблюдается в форме окантовки скопление мелких кристаллов сильно двойникового мартенсита, характерного для высокоуглеродистых сталей. Наличие такого мартенсита в низколегированной хромосодержащей стали свидетельствует о диффузионном перераспределении углерода в процессе γ→α превращения с повышением его концентрации в непревращенном на начальном этапе аустените, из которого при последующем превращении образуется не только высокоуглеродистый мартенсит, но и другие фазы: бейнит и перлит.

В результате закалки деформированного аустенита образуется конгломерат фаз, от очень твердых - двойниковый мартенсит до мягких - перлит, что приводит в процессе нагружения металла как при испытании, так и при эксплуатации к релаксации пиковых напряжений, возникающих прежде всего в твердых мартенситных кристаллах с перераспределением их на менее твердые фазы перлита и феррита, что повышает сопротивляемость стали хрупкому разрушению, и пластичность, и вязкость при отрицательных температурах.

Образование гетерогенной структуры в результате реализации предлагаемого изобретения позволяет также снизить неплоскостность листов, т.к. их правки осуществляются в процессе закалки, т.е. одновременно с протеканием фазовых превращений. Дополнительное повышение технологической пластичности, возникающее при протекании фазовых превращений, позволяет эффективно устранить неплоскостность и снизить внутренние напряжения в макрообъеме металла.

В результате достигается повышение механических свойств и снижение неплоскостности благодаря чему увеличивается выход годных листов.

Экспериментально установлено, что повышение температуры нагрева под прокатку более 1260°С приводит к окислению границ зерен низколегированной хромосодержащей стали, чрезмерному их росту, что ухудшает свойства готовой толстолистовой стали. Снижение температуры нагрева менее 1200°С не обеспечивает полного растворения карбидов и карбонитридов. В результате ухудшается гомогенность микроструктуры, снижаются механические свойства готовых толстых листов.

При температуре конца прокатки выше 940°С происходит ухудшение свойств стали из-за чрезмерного роста зерен микроструктуры. Помимо этого последующее охлаждение водой (закалка) от температуры выше 940°С с одновременной правкой листов или без нее, приводит к формированию неблагоприятной микроструктуры реечного бейнита, что ухудшает вязкостные свойства листовой стали при отрицательных температурах и пластичность. Снижение температуры конца прокатки менее 800°С снижает интенсивность вторичного выделения карбонитридных фаз из матрицы, а правка с одновременной закалкой от этой температуры не обеспечивает требуемой пластичности и высокой плоскостности листов. В результате снижается комплекс механических свойств, возрастает неплоскостность толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, сокращается выход годного.

Охлаждение листов водой, в том числе во время их правки знакопеременным изгибом, до температуры выше 600°С не приводит к упрочнению низколегированной хромосодержащей стали и получению гетерогенной многофазной структуры. Формируемая структура перлита и феррита дает низкую прочность и низкую ударную вязкость при отрицательных температурах. В то же время охлаждение листов водой ниже 450°С, как при правке, так и без нее, приводит к образованию однофазной структуры реечного мартенсита с дислокационной субструктурой с повышенной прочностью и низкой пластичностью, что не дает получить требуемый угол изгиба и высокую плоскостность листов. Одновременно с этим, завершение охлаждения листов от температуры 450-600°С на воздухе обеспечивает их самоотпуск, снятие внутренних напряжений, повышение пластических и вязкостных свойств толстых листов из низколегированной хромосодержащей стали, увеличение выхода годного.

Пример реализации способа

При производстве толстых листов для изготовления кузовов большегрузных самосвалов используют слябы толщиной 200 мм из низколегированной хромосодержащей стали марки 18ХГНМФР следующего химического состава, мас.%:

CSiMnVCrNiMoAlNPSFe
0,180,311,30,110,850,700,210,020,0100,0150,08остальн.

Слябы нагревают в методической печи до температуры Тн=1230°С и прокатывают на толстолистовом стане 2800 за 10 проходов с понижением температуры до конечной толщины 14 мм. Температура листа в последнем проходе составляет Ткп=860°С.

После заключительного чистового прохода прокатанный лист при температуре Ткп=860°С подают в роликоправильную машину, где одновременно с правкой знакопеременным изгибом, подвергают интенсивному охлаждению водой, т.е. закалке. Охлаждение листа водой ведут до температуры листа Tз=525°С. При достижении этой температуры закалку листа прерывают и его завершающее охлаждение до температуры окружающей среды осуществляют на воздухе. В процессе завершающего охлаждения на воздухе происходит самоотпуск листа со снятием фазовых и термических напряжений.

Благодаря тому, что правку листа знакопеременным изгибом проводят одновременно с протеканием в стали фазовых превращений (использование эффекта динамической сверхпластичности), повышается технологическая пластичность низколегированной хромосодержащей стали, и, одновременно с повышением механических свойств, достигается снижение неплоскостности листа. Помимо этого знакопеременный изгиб дополнительно стимулирует выпадение упрочняющих карбонитридных частиц. В результате имеет место увеличение выхода годного.

Готовые листы из низколегированной хромосодержащей стали марки 18ХГНМФР характеризуются временным сопротивлением разрыву σв=1170 Н/мм2, пределом текучести σ0,2=990 Н/мм2, пластичностью δ5=18%, ударной вязкостью при температуре -40°С KCU-40=48 Дж/см2, холодный изгиб без образования трещин на 180 градусов.

В табл.2 приведены варианты реализации предложенного способа, а в табл.3 - механические свойства листов из стали марки 18ХГНМФР.

Из табл.2 и 3 следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение пластичности, вязкости при отрицательных температурах, холодного изгиба образцов. За счет этого имеет место увеличение выхода годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и 5) имеет место понижение пластичности и вязкости листовой стали при отрицательных температурах, снижается угол изгиба образцов до появления трещин, возрастает неплоскостность листов, снижается выход годного. В случае применения способа-прототипа (вариант №6) ухудшается комплекс механических свойств и плоскостность листов, такая толстолистовая сталь непригодна для изготовления кузовов большегрузных самосвалов.

Таблица 2
Режимы производства листов из низколегированной хромосодержащей стали
№ п/пТн, °CТкп, °сТз, °СОкончат. охлаждение
11190930930воздух
21200920600воздух
31230860525воздух
41260800450воздух
51250790440воздух
6125094050отпуск 615°С
Таблица 3
Механические свойства горячекатаных листов
№ п/пσв, Н/мм2σт, Н/мм2δ5, %KCU-40, Дж/см2Холодный изгиб, град.Неплоскостность, мм/мВыход годного, %
111009509-1136-3988-901752,1
211509801798-99170398,7
3117099018110-120180299,2
4120011001689-100160398,5
51190100010-1238-4289-921658,4
694087010-1570-7587-8932-

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что при его реализации обеспечивается формирование оптимального фазового состава и микроструктуры толстолистовой хромосодержащей стали. Это достигается за счет деформирования листов в заданном температурном интервале, охлаждения водой деформированного аустенита, в том числе непосредственно в процессе правки также в заданном температурном интервале, т.е. при реализации прерванной закалки с прокатного нагрева. Завершающее охлаждение на воздухе закаленных от температуры 450-600°С листов обеспечивает их отпуск. В результате толстолистовая низколегированная хромосодержащая сталь приобретает уникальное сочетание свойств: высокую прочность, вязкость, пластичность. Правка листов знакопеременным изгибом в процессе прерванной закалки при их охлаждении водой обеспечивает существенное снижение неплоскостности, т.к. при этом реализуется эффект пластичности фазовых превращений.

По сравнению со способом-прототипом, в котором используют отдельный нагрев под закалку и отпуск, в предложенном способе все термические операции объединены в одном тепловом цикле, т.е. используют тепло прокатного нагрева. Это является дополнительным преимуществом предложенного способа.

В качестве базового объекта при определении эффективности предложенного способа принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства листовой низколегированной стали для металлоконструкций на 15-20%.

Источники информации

1. Заявка №61-163210, Япония. МПК С21D 8/00, 1986 г.

2. Заявка №61-223125, Япония. МПК С21D 8/02, С22С 38/54, 1986 г.

3. Патент РФ №2191833, МПК С21D 8/02, опубл. 2002 г. - прототип.

1.Способпроизводствалистовизнизколегированнойхромосодержащейстали,включающийнагревслябовподпрокаткудо1200-1260°С,многопроходнуюгорячуюпрокаткуврегламентируемомтемпературномдиапазоне,охлаждениелиста,отличающийсятем,чтомногопроходнуюпрокаткузавершаютпритемпературе800-920°С,охлаждениелиставедутсначалаводойдо450-600°С,азатемнавоздухе.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовпроцессеохлажденияводойлистподвергаютправкезнакопеременнымизгибом.2
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 104.
10.04.2013
№216.012.3380

Высокопрочный свариваемый арматурный профиль

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству из стальных непрерывнолитых заготовок высокопрочных свариваемых арматурных профилей, используемых в качестве рабочей арматуры железобетонных конструкций при строительстве атомных электростанций в сейсмически активных районах....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478727
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3382

Способ производства стальной полосы (варианты)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству холоднокатаных и горячеоцинкованных стальных полос, обладающих эффектом упрочнения при сушке лакокрасочного покрытия на штампованном изделии (ВН-эффектом). Способ включает выплавку стали, непрерывную разливку слябов, их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478729
Дата охранного документа: 10.04.2013
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
20.08.2013
№216.012.60a6

Установка для регенерации соляной кислоты из отработанного травильного раствора

Изобретение относится к установкам для регенерации соляной кислоты из отработанного травильного раствора, образующегося при очистке поверхности стального проката, работающим в замкнутом цикле, путем термического разложения раствора и последующей абсорбции образующегося при этом хлороводорода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490374
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.10.2013
№216.012.764a

Способ производства горячекатаного проката повышенной прочности

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству горячекатаной полосы толщиной 4-9 мм повышенной прочности, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки и профилирования. Для повышения прочностных характеристик при сохранении штампуемости выплавляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495942
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.11.2013
№216.012.8268

Способ производства холоднокатаной стали для глубокой вытяжки

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству холоднокатаной полосы с высокими вытяжными свойствами для холодной штамповки, применяемой в автомобилестроении. Для повышения штампуемости полосы выплавляют сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,02-0,06, кремний 0,005-0,030,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499060
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.84aa

Способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты

Изобретение относится к области черной металлургии, к прокатному производству, и может быть использовано при получении упаковочной ленты, используемой для автоматизированной обвязки грузов. Способ включает горячую прокатку полосы из стали, ее смотку, травление, холодную прокатку или холодную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499640
Дата охранного документа: 27.11.2013
27.12.2013
№216.012.91ca

Система управления электропотреблением промышленных предприятий и производств

Изобретение относится к области электротехники, конкретнее к способам управления электропотреблением промышленных предприятий и производств. Система включает объект управления, блок определения электропотребления, блок определения количественных и качественных характеристик продукции, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503015
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9df5

Способ производства полосы из рулонной заготовки

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к отделке листового проката, и может быть использовано на агрегатах продольной резки при роспуске рулонной стали на полосы, которые могут использоваться в качестве заготовки для производства гнутых профилей и труб на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506145
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a1e5

Реагент для очистки солянокислых растворов от ионов меди

Изобретение может быть использовано при очистке сточных вод металлургических предприятий. Для очистки солянокислых растворов от ионов меди используют реагент, представляющий собой механически активированную смесь порошков железа и серы, взятую при следующем соотношении компонентов, масс.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507160
Дата охранного документа: 20.02.2014
Показаны записи 1-10 из 138.
10.01.2013
№216.012.17c8

Способ производства тонкой горячекатаной листовой стали

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления листовой стали толщиной 0,6-2,0 мм на непрерывных широкополосных станах. Способ включает нагрев слябов, черновую прокатку, непрерывную многопроходную чистовую прокатку в полосу конечной толщины при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471580
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.17c9

Листопрокатная клеть кварто

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в конструкциях многовалковых клетей для прокатки листового металла с регулированием формы межвалкового зазора. Листопрокатная клеть кварто содержит станины с нижними поперечинами, опорные валки с подушками, нижние из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471581
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.23a1

Способ производства высокопрочной листовой стали мартенситного класса и деформационно-термический комплекс для его осуществления

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству высокопрочной толстолистовой стали для машиностроения и бронезащитных конструкций. Для повышения комплекса механических свойств и плоскостности высокопрочной листовой стали способ включает аустенитизирующий нагрев заготовок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474623
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.04.2013
№216.012.3992

Способ производства холоднокатаной нагартованной листовой стали

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаной нагартованной полосы из листовой стали с покрытием или без него, для последующей обработки путем гибки или формовки, в частности кровельной металлочерепицы. Способ включает нагрев, горячую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480299
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a77

Способ охлаждения движущейся стальной горячекатаной полосы

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для охлаждения стальных горячекатаных полос на отводящем рольганге непрерывного широкополосного стана перед смоткой в рулоны. Для повышения стабильности механических свойств горячекатаных полос охлаждение полосы ведут на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480528
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3de0

Способ деформационно-термического производства листового проката

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии получения листового проката, используемого в бронезащитных конструкциях. Для повышения бронестойкости листового проката осуществляют выплавку стали, ее рафинирование с получением стали, содержащей, мас.%: 0,25-0,35 С, 0,6-0,7...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481407
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.05.2013
№216.012.43c9

Способ производства полос с односторонним чечевичным рифлением

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при горячей прокатке рифленых полос на непрерывных широкополосных станах. Способ включает нагрев слябов из углеродистой стали, многопроходную горячую прокатку полос с заключительным проходом при температуре полосы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482930
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.4488

Способ производства нагартованной малоуглеродистой листовой стали

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаных полос и лент, поставляемых потребителям в нагартованном состоянии, например, для упаковки грузов. Для повышения выхода годного за счет получения заданного предела текучести листовой стали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483121
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.4887

Способ производства штрипсов из низколегированной стали

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно для получения штрипсов, используемых при строительстве магистральных нефтегазопроводов в районах Крайнего Севера. Для повышения хладостойкости штрипсов и снижения затрат на их производство сляб нагревают до температуры 1100-1210°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484147
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.07.2013
№216.012.537c

Способ прокатки металлических полос

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при холодной прокатке стальных полос на реверсивных и непрерывных станах. Способ включает обжатие полос по толщине в валках с приложением заднего и переднего натяжений, при этом прокатку ведут с выравниванием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486975
Дата охранного документа: 10.07.2013
+ добавить свой РИД