RU2119394C1

RU2119394C1 - Method for making rolled bars from continuously cast billet

Info

Publication number: RU2119394C1
Application number: RU97109070A
Authority: RU
Inventors: В.А. Юров; И.Е. Назаров; П.Ф. Жоров
Original assignee: ОАО Оскольский электрометаллургический комбинат
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: metallurgical production, namely production of rolled bars from continuously cast billets. SUBSTANCE: continuously cast billet is rolled in one of rolling passes at normalized reduction values of its cross section by width in such a way that reduction of axial zone of rolled piece exceeds that of terminal zone according to predetermined relation. In next passes including prefinal and final ones rolling is realized with constant reduction of rolled piece cross section by width in rolling direction. Such rolling mode provides lowered central porosity, decreased propagation of surface defects. EFFECT: high quality of rolled bars, lowered cost of production process, less loss of yield. 2 cl, 3 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано при производстве сортового проката, трубной и передельной заготовки конструкционных углеродистых и легированных, подшипниковых и инструментальных марок стали из непрерывнолитой заготовки. The invention relates to metallurgical production and can be used in the production of long products, pipe and billets for structural carbon and alloy, bearing and tool steel grades from continuously cast billets.

Цель изобретения - повышение однородности макроструктуры, улучшение качества поверхности, снижение расхода металла, сокращение затрат на производство. The purpose of the invention is to increase the uniformity of the macrostructure, improve surface quality, reduce metal consumption, reduce production costs.

Механизм кристаллизации непрерывнолитых слитков в настоящее время считается хорошо исследованным. The crystallization mechanism of continuously cast ingots is currently considered to be well studied.

Согласно исследованиям затвердеванием по оси заготовок управляет процесс периодического образования пустот, рыхлости и перемычек (мостов) по принципу "мини-слиток". According to studies, the hardening along the axis of the workpieces is controlled by the process of periodic formation of voids, friability and lintels (bridges) on the basis of the "mini-ingot" principle.

Отклонения от стационарности процесса непрерывной разливки (даже небольшие) оказывают решающее влияние на образование усадочной раковины. Любое изменение может вызвать макроскопическое опережение или отставание фронта кристаллизации, а удельный объем раковины, измеряемый в см³/м по длине заготовки имеет большие статистические колебания. Средние значения этого показателя зависят от марки стали и изменяются в пределах от 3,5 см³/м у нелегированных марок стали до 24,1 см³/м у подшипниковых марок стали, а при отклонениях от стационарных условий разливки в непрерывнолитом слитке могут образовываться единичные полости объемом до 45 см³/м длины.Deviations from the stationary process of continuous casting (even small ones) have a decisive influence on the formation of a shrink shell. Any change can cause macroscopic lead or lag of the crystallization front, and the specific volume of the shell, measured in cm ³ / m along the length of the workpiece, has large statistical fluctuations. The average values of this indicator depend on the steel grade and vary from 3.5 cm ³ / m for unalloyed steel grades to 24.1 cm ³ / m for bearing steel grades, and with deviations from stationary casting conditions in a continuous cast ingot cavities up to 45 cm ³ / m in length.

["Влияние структуры кристаллизации и скорости литья в осевую пористость непрерывных литых заготовок из различных сталей" Г.А.Вимер и др. "Черные металлы", февраль 1996 г., стр. 55 - 56]. ["The influence of the crystallization structure and casting speed on the axial porosity of continuous cast billets of various steels" G.A. Wimer et al. Ferrous metals, February 1996, pp. 55 - 56].

Для улучшения осевой зоны непрерывнолитого слитка используется широко известный способ электромагнитного перемешивания. Эффективность использования этого метода снижается при разливке сталей с высоким содержанием углерода и не всегда обеспечивает уменьшение дефектов осевой зоны. To improve the axial zone of a continuously cast ingot, the widely known method of electromagnetic stirring is used. The efficiency of using this method is reduced when casting steels with a high carbon content and does not always ensure the reduction of axial zone defects.

Образование осевых дефектов и микроликвация могут быть уменьшены, если сокращение объема, вызванное различием в плотности жидкой и твердой фаз, будет компенсировано обжатием непрерывнолитого слитка при окончательном затвердевании в процессе разливки с установкой за тянущими клетями мягкого обжатия. The formation of axial defects and microliquation can be reduced if the reduction in volume caused by the difference in the density of the liquid and solid phases is compensated by compression of the continuously cast ingot during final solidification during casting with installation behind the pulling stands of soft reduction.

["Модернизация установки непрерывного литья блюмов на заводе фирмы Тиссен Шталь в Дуйсбурге". Э. Зовка и др. "Черные металлы", октябрь 1995 г., стр. 34 - 35]. ["Modernization of the continuous bloom casting plant at the Thyssen Stahl plant in Duisburg." E. Zovka et al. "Ferrous metals", October 1995, pp. 34 - 35].

Существует также способ уменьшения осевых дефектов методом поперечно-винтовой прокатки (радиально-сдвиговой) с последующей продольной прокаткой. There is also a method of reducing axial defects by the method of cross-helical rolling (radial-shear) followed by longitudinal rolling.

В процессе затвердевания непрерывнолитой заготовки кроме внутренних дефектов на ее поверхности формируются продольные, сетчатые и поперечные трещины. Причины и механизм образования указанных дефектов свидетельствуют о прямой связи со стабильностью технологического процесса разливки и при последующей прокатке определяют качество поверхности проката. In the process of solidification of the continuously cast billet, in addition to internal defects, longitudinal, mesh and transverse cracks are formed on its surface. The causes and mechanism of the formation of these defects indicate a direct relationship with the stability of the casting process and, during subsequent rolling, determine the quality of the surface of the car.

В большинстве исследований, направленных на повышение качества проката из непрерывнолитой заготовки, основное внимание уделено более полному учету граничных условий возможных технологических вариантов разливки при отвлечении от изменяющихся в процессе последующей деформации свойств металла. In most studies aimed at improving the quality of rolled products from continuously cast billets, the main attention is paid to a more complete consideration of the boundary conditions of possible technological options for casting while distracting from the properties of the metal that change during the subsequent deformation.

Горячее деформирование металлов сопровождается одновременно протекающими процессами упрочнения и разупрочнения, их соотношение в каждый момент времени придает реаномный характер связи между напряжениями и деформациями, а полнота развития этих процессов на завершающих этапах прокатки часто определяет качество готового проката. Hot deformation of metals is accompanied by simultaneous processes of hardening and softening, their ratio at each moment of time gives the reanomic nature of the relationship between stresses and strains, and the completeness of the development of these processes at the final stages of rolling often determines the quality of the finished product.

Используемые на сортовых заготовочных станах схемы прокатки и системы калибров учитывают только оптимальные варианты формоизменения, способствующие получению требуемого поперечного сечения готового проката, и, как правило, разработаны для получения проката из предварительной обжатой заготовки и осуществляются в два передела: слиток - обжимной стан - заготовочный или сортировочный стан. The rolling schemes and caliber systems used on high-quality billet mills take into account only optimal variations of the shape that contribute to obtaining the required cross section of the finished product, and, as a rule, are designed to produce rolled products from preliminary compressed billets and are carried out in two stages: ingot - crimping mill - billet or sorting mill.

Производство проката из непрерывнолитой заготовки осуществляется, как правило, в один передел и по этой причине выбор условий прокатки приобретает решающее значение в обеспечении качества готового проката. The production of rolled products from continuously cast billets is usually carried out in one redistribution, and for this reason, the choice of rolling conditions is crucial in ensuring the quality of finished products.

Целью изобретения является выбор условий деформации при горячей прокатке, способствующих повышению однородности макроструктуры проката и исключение условий развития внутренних и поверхностных дефектов, сформировавшихся в процессе разливки и охлаждения непрерывнолитых заготовок. The aim of the invention is the selection of the conditions of deformation during hot rolling, contributing to an increase in the homogeneity of the macrostructure of rolled products and the exclusion of conditions for the development of internal and surface defects formed during casting and cooling of continuously cast billets.

Поставленная цель достигается разработкой систем и конфигураций калибров, обеспечивающих регламентированное распределение коэффициентов обжатия 1/η по ширине поперечного сечения прокатываемой полосы в направлении прокатки, где в n-i проходе коэффициент обжатия в осевой зоне превышает коэффициент обжатия в краевой зоне 1/η₀ в 1,2...1,12 раза, а в последующих проходах, включая n-1 и n-проходы, распределение коэффициента обжатия 1/η₀ по ширине поперечного сечения остается постоянным, т.е. 1/η = const и 1/η₀= 1/η_к= const, где:
1/η₀ - коэффициент обжатия осевой зоны;
1/η_к - коэффициент обжатия краевой зоны.This goal is achieved by developing systems and configurations of calibers that provide a regulated distribution of compression ratios 1 / η over the width of the cross section of the strip to be rolled in the rolling direction, where in the ni pass the compression ratio in the axial zone exceeds the compression ratio in the edge zone 1 / η ₀ 1.2 ... 1.12 times, and in subsequent passes, including n-1 and n-passes, the distribution of the compression ratio 1 / η ₀ over the width of the cross section remains constant, i.e. 1 / η = const and 1 / η ₀ = 1 / η _k = const, where:
1 / η ₀ is the compression ratio of the axial zone;
1 / η _to - the compression ratio of the edge zone.

Увеличение коэффициента обжатия 1/η в n-i проходе способствует уплотнению осевой зоны поперечного сечения раската, снижающего структурную неоднородность при горячей прокатке, а уменьшение коэффициента обжатия 1/η в краевой зоне исключает условия развития поверхностных дефектов, сформировавшихся в процессе разливки и охлаждения. Последующая прокатка, включая n-1 и n-проходы с постоянным коэффициентом обжатия по ширине раската в направлении прокатки способствует упорядочению процесса разупрочнения, сопровождающегося развитием и прохождением статической и динамической рекристаллизации по всему поперечному сечению без наложения их друг на друга во времени, исключая при этом условия для образования внутренних и поверхностных дефектов, связанных с исключением одновременного совмещения процессов статической и динамической рекристаллизации. An increase in the compression ratio of 1 / η in the nth passage contributes to the compaction of the axial zone of the roll cross section, which reduces structural heterogeneity during hot rolling, and a decrease in the compression ratio of 1 / η in the edge zone eliminates the conditions for the development of surface defects formed during casting and cooling. Subsequent rolling, including n-1 and n-passes with a constant compression ratio across the width of the roll in the rolling direction, helps to streamline the softening process, accompanied by the development and passage of static and dynamic recrystallization over the entire cross section without overlapping them in time, excluding conditions for the formation of internal and surface defects associated with the exclusion of the simultaneous combination of static and dynamic recrystallization processes.

На фиг. 1 изображены совмещенные по осям координат контуры раскатов четырех проходов в первой непрерывной группе стана, на фиг. 2 - схема деформации и эпюра распределения коэффициента обжатия по ширине раската второго и третьего прохода, на фиг. 3 - то же в предчистовом проходе, распределение коэффициента обжатия по ширине поперечного сечения остается постоянным. In FIG. 1 shows contours of peals of four passes combined along the coordinate axes in the first continuous group of the mill; FIG. 2 is a diagram of the deformation and diagram of the distribution of the compression ratio over the width of the roll of the second and third pass, in FIG. 3 - the same in the pre-passage, the distribution of the compression ratio over the width of the cross section remains constant.

По предложенному способу разработана и опробована схема прокатки и калибровка валков на непрерывном стане 700 Оскольского электрометаллургического комбината для прокатки углеродистых и легированных марок стали различного назначения. According to the proposed method, a rolling scheme and calibration of rolls on a continuous mill 700 of the Oskol Electrometallurgical Plant for rolling carbon and alloy steel grades for various purposes was developed and tested.

В состав стана входит дуо-реверсивная клеть для прокатки непрерывнолитой заготовки размером 300 х 360 мм на заготовки размерами 230 х 230 мм и 190 х 190 мм, которые в последующем прокатываются на круглые профили диаметром от 80 до 180 мм и квадратные заготовки со стороной квадрата от 80 до 125 мм, в двух непрерывных группах по четыре клети с чередующимися клетями с вертикальным и горизонтальным расположением валков. The mill includes a duo-reversing stand for rolling continuously cast billets of 300 x 360 mm in size onto billets of 230 x 230 mm and 190 x 190 mm in size, which are subsequently rolled into round profiles with a diameter of 80 to 180 mm and square billets with a square side of 80 to 125 mm, in two continuous groups of four stands with alternating stands with vertical and horizontal rolls.

Для реализации предложенного способа построение формы и размеров калибра II клети с горизонтальными валками выполнено выбранному соотношению коэффициентов обжатия по ширине раската с учетом размеров поперечного сечения раската прокатываемого в III клети с вертикальным расположением валков. To implement the proposed method, the construction of the shape and dimensions of the caliber of the II stand with horizontal rolls is made to the selected ratio of the compression coefficients along the width of the roll taking into account the size of the cross section of the roll rolled in the III stand with a vertical arrangement of rolls.

Изменение формы калибра II клети [фиг. 2, проход 2 - 3] обеспечило реализацию возможности прокатки профилей диаметром 150 - 180 мм, прокатываемых на первой непрерывной группе, и последующую прокатку круглых профилей диаметром 100 - 120 мм во второй непрерывной группе с использованием системы калибров овал - круг с постоянным коэффициентом обжатия по ширине поперечного сечения раската [фиг. 3, проход 3 - 4]. Changing the shape of the caliber II stand [Fig. 2, passage 2 - 3] ensured the possibility of rolling profiles with a diameter of 150 - 180 mm, rolled on the first continuous group, and the subsequent rolling of round profiles with a diameter of 100 - 120 mm in the second continuous group using the oval-circle gauge system with a constant compression ratio of the width of the cross section of the roll [Fig. 3, passage 3 - 4].

Предложенный способ прокатки без затруднений реализуется для прокатки всех профилей и марок стали, входящих в специализацию стана 700. The proposed rolling method is easily implemented for rolling all profiles and grades of steel included in the specialization of mill 700.

Оценка эффективности использования предложенного способа прокатки выполнялась при сравнительной оценке качества готового проката по следующим показателям:
- макроструктура, центральная пористость, на темплетах, от поперечного сечения готового проката после травления, оцениваемая по шкалам ГОСТ 10243;
- качество поверхности проката наиболее неблагополучных по пораженности поверхностными дефектами стали марок 10 и 09Г2С, назначаемых на дополнительную обработку поверхности после обточки поверхности на бесцентровообдирочных станках и брака по трещинам.Evaluation of the effectiveness of the use of the proposed rolling method was carried out with a comparative assessment of the quality of finished products by the following indicators:
- macrostructure, central porosity, on templates, from the cross section of finished products after etching, evaluated according to GOST 10243;
- the quality of the surface of the hire of steel grades 10 and 09G2S, which are most unsuccessful in terms of surface defects, assigned for additional surface treatment after turning the surface on centerless peeling machines and crack defects.

Сопоставление суммарной вытяжки и результатов оценки центральной пористости при прокатке по предложенному способу с результатами по существующему способу представлены в таблице 1. A comparison of the total hood and the results of evaluating the central porosity during rolling by the proposed method with the results of the existing method are presented in table 1.

Из представленных в таблице 1 результатов следует, что не смотря на уменьшение суммарной вытяжки в 1,3 раза (6,87 ^oC 5,20 = 1,3) достигается снижение среднего балла центральной пористости в 1,36 раза (2,04 ^oC 1,5 = 1,6), что свидетельствует об эффективности предложенного способа прокатки непрерывнолитой заготовки.From the results presented in table 1, it follows that despite a decrease in the total hood by 1.3 times (6.87 ^o C 5.20 = 1.3), a decrease in the average central porosity score of 1.36 times (2.04 ^o C 1.5 = 1.6), which indicates the effectiveness of the proposed method for rolling continuously cast billets.

В таблице 2 представлены результаты по количеству проката, подвергаемого дополнительной обработке после резцовой обточки поверхности на бесцентрово-токарных станках. Снижение количества проката, назначаемого на дополнительную обработку, и снижение брака по трещинам по представленным в таблице 2 результатам, подтверждают положительный эффект применения предложенного способа прокатки непрерывнолитой заготовки для предупреждения развития поверхностных дефектов в процессе прокатки. Table 2 presents the results on the number of rolled products subjected to additional processing after cutting surface turning on centerless turning machines. The reduction in the amount of rolled metal assigned for additional processing and the reduction in crack rejects according to the results presented in Table 2 confirm the positive effect of the proposed method for rolling a continuously cast billet to prevent the development of surface defects in the rolling process.

Claims

1. A method for the production of long products from continuously cast billets, including rolling in groups of mill stands with changing compression directions in each pass perpendicular to each other, characterized in that the workpieces are pre-heated at high temperature and rolled in a crimp stand with intermediate grooves, while rolling n - i pass coefficients performed with regulated reduction in cross-sectional width, wherein the coefficient of 1 / η _o crimping axial zone exceeds the coefficient 1 / η _to about zhatiya edge zone, and in subsequent passes rolling is carried out with constant coefficients reduction in cross-sectional width.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the n - i pass, the compression ratio 1 / η _o in the axial zone exceeds the ratio 1 / η _to compression in the edge zone by 1.2 - 1.12 times.