Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства горячекатаного рулонного проката

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам производства сталей, применяемых для изготовления деталей для машиностроения: элементы автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин.

Известен способ производства конструкционной стали, состоящий в выплавке, разливке, горячей и холодной прокатке стали, содержащей в мас. %: углерод - 0,32-0,55; марганец - 0,5-0,8, кремний - 0,17-0,37, хром - 0,10-0,25, никель - 0,10-0,25, медь - до 0,15, бор - 0,001-0,005, алюминий - 0,01-0,06, титан - 0,01-0,06, кальций - 0,01-0,03, железо и примеси - остальное, проведении холодной прокатки полосы на размеры сечения по толщине 3-7 мм и ширине 20-35 мм при минимальной степени холодной пластической деформации 15%. Сталь выплавляется при соотношении: Mn/С=1,4-1,7 и при суммарном содержании алюминия и титана 0,05-0,07 мас. % [Патент RU 2238332, МПК C21D 8/02, C21D 9/24, С22С 38/54, 2004].

Недостатком данного способа является то, что при содержании углерода более 0,40% снижается свариваемость стали. Низкое содержание бора не обеспечивает достаточной прокаливаемости для горячей штамповки.

Наиболее близким по технической сущности является способ производств стали содержащей углерод, марганец, кремний, медь, алюминий, фосфор, кальций, бор, азот, серу, хром, никель, титан и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,06-0,10, марганец 0,20-0,50, кремний 0,01-0,30, медь 0,01-0,30, алюминий 0,02-0,07, фосфор 0,07-0,12, азот 0,003-0,009, сера 0,005-0,025, кальций 0,0005-0,001, бор 0,0008-0,005, хром 0,01-0,30, никель 0,01-0,30, титан 0,002-0,02, железо и неизбежные примеси остальное [Патент RU 2362815, МПК C21D 28/02, С22С 38/54, 2009].

Недостатком данной стали является низкое содержание углерода, марганца и бора, что не обеспечивает достаточных прочностных свойств. Марганец раскисляет сталь, повышает его прочность, связывает серу. Бор измельчает микроструктуру стали и повышает ее прокаливаемость.

Технический результат изобретения - снижение содержания неметаллических включений в стали и получение горячекатаного проката с улучшенными потребительскими свойствами.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства горячекатаного рулонного проката, включающем выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск стали в сталь-ковш, внепечную обработку, разливку, горячую прокатку и смотку полос в рулоны, согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую следующие компоненты, в мас. %:

при этом выпуск стали из сталеплавильного агрегата осуществляют при ее окисленности не более 1000 ppm и температуре не менее 1550°С в течение 3-7 мин, горячую прокатку начинают при температуре 930-1070°С, заканчивают при температуре 780-950°С, а смотку полос осуществляют при температуре 500-700°С.

Во время внепечной обработки присадку в сталь-ковш борсодержащих материалов осуществляют после присадки титансодержащих материалов. Средний балл неметаллических включений в стали не превышает 2,5.

Сущность изобретения заключается в следующем:

При содержании углерода менее 0,25% сталь имеет не достаточную твердость. При содержании углерода более 0,40% снижается свариваемость стали.

Марганец раскисляет сталь, повышает ее прочность, а также связывает серу. При содержании марганца менее 1,0% сталь является недостаточно прочной. При содержании марганца более 1,60% снижается пластичность стали и ее стойкость к ударным нагрузкам.

Кремний раскисляет сталь, повышает ее прочность и упругость, содержание кремния 0,1 - 0,6% обеспечивает достаточные прочностные характеристики стали.

При содержании хрома и никеля более 0,20% сталь имеет чрезмерную твердость, снижается пластичность стали и ее стойкость к ударным нагрузкам, а также происходит удорожание стали.

При содержании алюминия менее 0,005% сталь является недостаточно раскисленной, что приводит к ее охрупчиванию. При содержании алюминия более 0,15% увеличивается количество неметаллических включений в стали, что ведет к снижению ее пластичности и стойкости к ударным нагрузкам.

Нитриды в стали повышают ее прочность и твердость, но сильно уменьшают пластичность, поэтому содержание азота в стали ограничено 0,015%.

При содержании меди свыше 0,2% снижается пластичность стали и ее стойкость к ударным нагрузкам.

При содержании титана менее 0,001% сталь является недостаточно раскисленной, снижается ее прочность, а также повышается ее чувствительность к перегреву. Повышение содержания титана более 0,20% приводит к снижению вязкостных свойств стали.

При содержании ниобия более 0,10% повышается склонность стали к охрупчиванию.

Бор измельчает микроструктуру стали и повышает ее прокаливаемость. Увеличение содержания бора более 0,02% приводит к снижению ударной вязкости стали.

Для обеспечения чистоты стали по неметаллическим включениям выпуск ее осуществляют при окисленности не более 1000 ppm.

Температура выпуска стали из сталеплавильного агрегата должна быть не менее 1550°С в течение 3-7 мин. Это необходимо для обеспечения уровня перегрева стали над температурой ликвидуса при разливке и обеспечения макроструктуры стали.

Заявленные температуры начала, конца горячей прокати и температуры смотки определены эксперементальным путем и позволяют обеспечивать необходимые механические свойства стали.

Во время внепечной обработки, с целью снижения расхода борсодержащих ферросплавов, их присадку в сталь-ковш осуществляют после присадки титансодержащих материалов.

Обеспечение среднего балла неметаллических включений в стали не более 2,5 позволяет добиться улучшения комплекса механических свойств стали: предела прочности, текучести и удлинения.

Изобретение поясняется результатами экспериментов.

Выплавку сталей осуществляли в кислородном конвертере, после чего производили их внепечную обработку и прокату на широкополосном стане. В таблице 1 приведены химические составы сталей с различным содержанием легирующих элементов. В таблице 2 представлены параметры прокатки и контролируемые параметры сталей.

Примеры 1-4 с соблюдением предложенных параметров. Примеры 5-6 с несоблюдением некоторых параметров.

Как следует из таблицы 2, при соблюдении заявляемых параметров (примеры 1-4), сталь характеризуется высокими: твердостью, пределом текучести и пределом прочности, а также удовлетворительным относительным удлинением. Полученные характеристики механических свойств стали позволяют повысить долговечность и износостойкость деталей, изготовленных из них. Также эксперименты показали, что заявленная сталь обладает удовлетворительной свариваемостью.

Таким образом, предложенный способ производства позволяет получать горячекатаный рулонный прокат со сниженным содержанием неметаллических включений и повышенными механическими свойствами.