RU2457257C1

RU2457257C1 - Manufacturing method of rolled products of angle section

Info

Publication number: RU2457257C1
Application number: RU2011124983/02A
Authority: RU
Inventors: Алексей Борисович Юрьев (RU); Алексей Борисович Юрьев; Валерий Яковлевич Чинокалов (RU); Валерий Яковлевич Чинокалов; Михаил Викторович Зезиков (RU); Михаил Викторович Зезиков; Олег Валерьевич Дикань (RU); Олег Валерьевич Дикань; Евгений Анатольевич Иванов (RU); Евгений Анатольевич Иванов; Андрей Викторович Смарыгин (RU); Андрей Викторович Смарыгин; Андрей Анатольевич Нечунаев (RU); Андрей Анатольевич Нечунаев; Иван Михайлович Чернов (RU); Иван Михайлович Чернов
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-07-27

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: heating of workpiece, hot rolling at temperature of 1080-1120°C, formation of the finished section, preliminary accelerated cooling of top of angle section simultaneously on external and internal sides during 0.2-0.3 sec and further forced cooling of the whole product is performed to temperature of 730-760°C during 0.3-0.4 sec by means of final cooling in the air.

EFFECT: high strength at improvement of plastic properties and impact strength at negative temperatures.

1 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при ускоренном охлаждении углового проката из низколегированной стали 09Г2С с прокатного нагрева в потоке непрерывных среднесортных станов.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to rolling production, and can be used for accelerated cooling of angle steel from low-alloy steel 09G2S with rolling heating in a stream of continuous medium-grade mills.

Известен способ термической обработки фасонных профилей проката при изготовлении швеллеров и балок из различных марок сталей, включающий предварительное ускоренное охлаждение тонких элементов профиля со скоростью 150-300°С/с до среднемассовой температуры 750-600°C с последующей прерванной закалкой всего профиля и охлаждение на воздухе (SU №933736, кл. C21D 8/00, 1/02, опубл. 07.06.1982, БИ №21).A known method of heat treatment of shaped sections of rolled products in the manufacture of channels and beams of various steel grades, including preliminary accelerated cooling of thin profile elements at a speed of 150-300 ° C / s to a mass average temperature of 750-600 ° C, followed by interrupted hardening of the entire profile and cooling air (SU No. 933736, class C21D 8/00, 1/02, publ. 06/07/1982, BI No. 21).

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому положительному результату является способ изготовления прокатных изделий углового профиля, включающий аустенизацию, горячую прокатку, подстуживание вершины уголка до температуры самоотпуска 500-750°С, выдержку не менее 30 с, подстуживание всего изделия до температур 700-950°С и охлаждение на воздухе (SU №440426, кл. C21D 1/02, 7/14, 9/06 опубл. 25.08.1974, БИ №31).The closest to the claimed method in terms of technical nature and the achieved positive result is a method of manufacturing rolled products of an angular profile, including austenization, hot rolling, bending the top of the corner to a temperature of self-tempering of 500-750 ° C, holding for at least 30 s, baking the whole product to temperatures of 700 -950 ° C and air cooling (SU No. 440426, class C21D 1/02, 7/14, 9/06 publ. 08/25/1974, BI No. 31).

Недостатком известных способов является невозможность обеспечить сочетание повышенной прочности, пластичности и сопротивление хрупкому разрушению профиля из низколегированной стали 09Г2С. Кроме того, известные способы не обеспечивают высокой надежности профиля, работающего в конструкциях ответственного назначения, например в судостроении, вагоностроении, в химическом и нефтяном машиностроении, в трубопроводах с температурой эксплуатации от минус 60°С до плюс 350°С.A disadvantage of the known methods is the inability to provide a combination of increased strength, ductility and resistance to brittle fracture of the profile of low alloy steel 09G2S. In addition, the known methods do not provide high reliability profile working in structures for critical purposes, for example, in shipbuilding, carriage building, in chemical and petroleum engineering, in pipelines with operating temperatures from minus 60 ° С to plus 350 ° С.

Задачей заявляемого изобретения является получение у профиля высоких прочностных свойств при повышении пластических характеристик и ударной вязкости при отрицательных температурах для обеспечения высокой надежности при применении его в ответственных и уникальных конструкциях, работающих, в том числе, в условиях низких зимних температур.The objective of the invention is to obtain a profile with high strength properties while increasing plastic characteristics and impact strength at low temperatures to ensure high reliability when used in critical and unique designs, including those operating in low winter temperatures.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления прокатных изделий углового профиля, включающем нагрев заготовки, горячую прокатку, формирование готового профиля, предварительное ускоренное охлаждение отдельных элементов профиля с температуры конца прокатки, последующее принудительное охлаждение всего изделия до температуры 730-760°С и окончательное охлаждение на воздухе, согласно изобретению прокатку осуществляют при температуре 1080-1120°С, а предварительное ускоренное охлаждение вершины углового профиля осуществляют одновременно с внутренней и внешней стороны в течение 0,2-0,3 с, после чего в течение 0,3-0,4 с проводят принудительное охлаждение всего профиля.The problem is achieved in that in the method of manufacturing rolled products of an angular profile, including heating the billet, hot rolling, forming a finished profile, preliminary accelerated cooling of individual profile elements from the temperature of the end of rolling, subsequent forced cooling of the entire product to a temperature of 730-760 ° C and final cooling in air, according to the invention, rolling is carried out at a temperature of 1080-1120 ° C, and preliminary accelerated cooling of the top of the angular profile is carried out about at the same time from the inside and outside for 0.2-0.3 s, after which forced cooling of the entire profile is carried out for 0.3-0.4 s.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение у готового проката углового профиля высокой прочности при повышении пластических свойств и ударной вязкости при отрицательных температурах, которые можно достичь, управляя процессами термической обработки после пластической деформации в условиях высокоскоростной прокатки на современных непрерывных станах.The technical result of the invention is to obtain from the finished product an angular profile of high strength with increased plastic properties and impact strength at negative temperatures, which can be achieved by controlling the heat treatment after plastic deformation in high-speed rolling on modern continuous mills.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что прокатку осуществляют при температуре 1080-1120°С, а предварительное ускоренное охлаждение вершины углового профиля осуществляют одновременно с внутренней и внешней стороны в течение 0,2-0,3 с, после чего в течение 0,3-0,4 с проводят принудительное охлаждение всего профиля.The achievement of the specified technical result is ensured by the fact that rolling is carried out at a temperature of 1080-1120 ° C, and preliminary accelerated cooling of the top of the corner profile is carried out simultaneously from the inside and outside for 0.2-0.3 s, and then for 0.3 -0.4 s conduct forced cooling of the entire profile.

Предлагаемый способ изготовления прокатных изделий углового профиля с указанной совокупностью признаков, последовательностью выполнения операций и выбором интервалов значений признаков в указанном диапазоне их изменений обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в обеспечении одинаково высоких прочностных и пластических свойств готового проката углового профиля из низколегированных марок сталей при обеспечении повышенной ударной вязкости при отрицательных температурах.The proposed method for the manufacture of rolled products of an angular profile with a specified set of features, the sequence of operations and the choice of intervals of values of the attributes in the specified range of their changes ensures the achievement of a technical result, which consists in ensuring the same high strength and plastic properties of finished rolled angular profile from low alloy steel grades while providing increased impact strength at low temperatures.

Для формирования требуемых геометрических размеров у готового изделия прокатку необходимо вести при температуре не ниже 1080°С. В связи с тем, что высокоскоростной режим прокатки приводит к дополнительному деформационному разогреву проката углового профиля, короблению его из-за малой площади поперечного сечения и, соответственно, забуриванию в клетях стана, прокатку необходимо вести при температуре не выше 1120°С.To form the required geometric dimensions of the finished product, rolling must be carried out at a temperature not lower than 1080 ° C. Due to the fact that the high-speed rolling mode leads to additional strain-induced heating of the rolled corner profile, its warping due to the small cross-sectional area and, consequently, drilling in the mill stands, rolling must be carried out at a temperature of no higher than 1120 ° C.

Известно, что при температурах выше 1000°С процесс первичной рекристаллизации занимает доли секунд и быстро развивается процесс собирательной рекристаллизации, что приводит к быстрому росту зерна, соответственно, к разупрочнению металла и снижению его пластических характеристик. В связи с этим, сразу после формирования готового профиля необходимо провести предварительное ускоренное охлаждение в течение не менее 0,2 с наиболее массивного элемента профиля - вершины уголка одновременно с внутренней и внешней стороны. Для исключения неравномерного теплового сжатия различных объемов стали и создания одинаковой скорости охлаждения всего изделия предварительное охлаждение вершины уголка должно быть не более 0,3 с.It is known that at temperatures above 1000 ° C, the process of primary recrystallization takes fractions of a second and the process of collective recrystallization quickly develops, which leads to rapid grain growth, respectively, to a softening of the metal and a decrease in its plastic characteristics. In this regard, immediately after the formation of the finished profile, it is necessary to conduct preliminary accelerated cooling for at least 0.2 s of the most massive element of the profile - the top of the corner at the same time from the inside and the outside. To exclude uneven thermal compression of various volumes of steel and create the same cooling rate of the entire product, the preliminary cooling of the top of the corner should be no more than 0.3 s.

Процесс принудительного охлаждения всего изделия обеспечивает ускоренный отъем тепла от центральных слоев всех элементов профиля при охлаждении в течение времени не менее 0,3 с, что позволяет достичь температур 730-760°С равномерно по всему профилю и равномерной мелкозернистой структуры по всему сечению, обеспечивающей высокие прочностные свойства при высокой пластичности. Принудительное охлаждение всего профиля в течение времени более 0,4 с приведет к появлению закалочных структур в наиболее тонких элементах профиля (стенках) из-за недостаточного внутреннего тепла, температурным напряжениям между элементами профиля, короблению готового изделия и отсутствию равномерности свойств по длине проката. Кроме того, для обеспечения ударной вязкости при - 70°С не менее 60 Дж/см² принудительное охлаждение всего профиля должно быть не более 0,4 с.The process of forced cooling of the entire product provides accelerated heat removal from the central layers of all profile elements during cooling for at least 0.3 s, which makes it possible to reach temperatures of 730-760 ° C uniformly throughout the profile and uniform fine-grained structure over the entire cross section, providing high strength properties with high ductility. Forced cooling of the entire profile over a period of more than 0.4 s will lead to the appearance of quenching structures in the thinnest profile elements (walls) due to insufficient internal heat, temperature stresses between the profile elements, warping of the finished product and the lack of uniformity of properties along the length of the rolled product. In addition, to ensure impact strength at - 70 ° C of at least 60 J / cm ^2, forced cooling of the entire profile should be no more than 0.4 s.

Реализация способа изготовления прокатных изделий углового профиля осуществлялась следующим образом.The implementation of the method of manufacturing rolling products of an angular profile was carried out as follows.

Пример. Промышленные испытания заявляемого способа изготовления углового профиля проводили в среднесортном цехе ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» на стане 450 при изготовлении уголка 90 из стали 09Г2С промышленной плавки. Для этого осуществляли горячую прокатку непрерывнолитых заготовок сечением 150×150 мм при температуре 1100°С, затем сразу после формирования готового профиля проводили предварительное ускоренное охлаждение вершины уголка одновременно с внешней и внутренней стороны в течение 0,25 с, с последующим принудительным охлаждением всего изделия в течение 0,35 с до температуры 740°С, а окончательное охлаждение проводили на воздухе.Example. Industrial tests of the inventive method for manufacturing an angular profile were carried out in a mid-grade workshop of OJSC West Siberian Metallurgical Plant at mill 450 in the manufacture of angle 90 from steel 09G2S for industrial melting. To do this, hot rolling of continuously cast billets with a section of 150 × 150 mm was carried out at a temperature of 1100 ° C, then immediately after the formation of the finished profile, preliminary accelerated cooling of the corner apex was carried out simultaneously from the external and internal sides for 0.25 s, followed by forced cooling of the entire product in for 0.35 s to a temperature of 740 ° C, and the final cooling was carried out in air.

По предлагаемому способу было испытано несколько режимов, предусматривающих изменение диапазона температур прокатки, изменение времени предварительного ускоренного охлаждения вершины уголка и принудительного охлаждения всего изделия перед окончательным охлаждением на воздухе в заявляемом диапазоне их изменений с выходом за граничные значения. Режимы осуществления предлагаемого способа приведены в таблице 1.According to the proposed method, several modes were tested, involving changing the temperature range of rolling, changing the time of preliminary accelerated cooling of the top of the corner and forced cooling of the entire product before final cooling in air in the claimed range of their changes beyond the boundary values. Modes of implementation of the proposed method are shown in table 1.

После осуществления указанных режимов определяли временное сопротивление разрыву σ_В, предел текучести σ₀₂, пятикратное удлинение δ₅ и ударную вязкость при - 70°С KCU. Полученные результаты промышленных испытаний приведены в таблице 2.After the implementation of these modes, the tensile strength σ _B , yield strength σ ₀₂ , five-fold elongation δ ₅ and impact strength at −70 ° C KCU were determined. The results of industrial tests are shown in table 2.

Таблица 1Table 1 Режимы осуществления предлагаемого способа изготовления изделий углового профиляModes of implementation of the proposed method of manufacturing products of an angular profile № примераExample No. Температура прокатки, °СRolling temperature, ° С Предварительное охлаждение вершины уголка, сPre-cooling of the top of the corner, s Охлаждение всего изделия, сCooling of the whole product, s Температура после охлаждения всего изделия, °СTemperature after cooling the entire product, ° C 1one 10801080 0,300.30 0,300.30 760760 22 11001100 0,250.25 0,350.35 740740 33 11201120 0,200.20 0,400.40 730730 4four 10701070 0,350.35 0,450.45 710710 55 11301130 0,180.18 0,250.25 780780 Таблица 2table 2 Механические свойства углового прокатаMechanical properties of rolled steel № при мераNo. at measure Временное сопротивление разрыву σ_В Н/мм² Tensile strength σ _V N / mm ² Предел текучести σ_0,2, Н/мм² Yield strength σ _0.2 , N / mm ² Пятикратное удлинение δ₅, %Five-fold elongation δ ₅ ,% Ударная вязкость при - 70°С KCU, Дж/см² Impact strength at - 70 ° С KCU, J / cm ² Предлагаемое решениеProposed solution 1one 490490 360360 3636 8787 22 500500 370370 3434 8282 33 520520 380380 3333 7878 4four 540540 390390 2727 5858 55 480480 320320 30thirty 7474 ПрототипPrototype 560560 350350 2424 5353

Так, при достижении временного сопротивления разрыву 490-520 Н/мм² получен уголок с высоким пятикратным удлинением и ударной вязкостью, составляющими 33-36% и 78-87 Дж/см² соответственно, что практически в 1,3-1,5 раз выше в сравнении с прототипом.So, upon reaching a temporary tensile strength of 490-520 N / mm ^2, an angle was obtained with a high five-fold elongation and impact strength of 33-36% and 78-87 J / cm ^2, respectively, which is almost 1.3-1.5 times higher in comparison with the prototype.

Из данных таблиц видно, что при изготовлении углового профиля по предлагаемому способу получены лучшие результаты по пластическим характеристикам и ударной вязкости при отрицательных температурах при высоком уровне прочности, чем по прототипу.From these tables it can be seen that in the manufacture of the angular profile of the proposed method, the best results were obtained in terms of plasticity and impact strength at negative temperatures at a high level of strength than in the prototype.

Предложенный способ промышленно применим на металлургических предприятиях, имеющих непрерывные сортопрокатные станы и выпускающих фасонный прокат сложного профиля. Например, реализация заявляемого способа изготовления высокопрочного и пластичного уголка на сортопрокатном непрерывном стане 450 ОАО «ЗСМК» показала высокую эффективность технологии и позволила получить высокие пластические характеристики и ударную вязкость при отрицательных температурах при сохранении прочностных характеристик и равномерности их распределения по длине проката углового профиля из низколегированных сталей.The proposed method is industrially applicable at metallurgical enterprises having continuous section rolling mills and producing complex shaped sections. For example, the implementation of the proposed method of manufacturing a high-strength and ductile angle on a continuous rolling mill 450 of ZSMK OJSC showed high technology efficiency and allowed to obtain high plastic characteristics and impact strength at low temperatures while maintaining strength characteristics and uniformity of their distribution along the length of the rolled angle profile from low alloy steels.

В настоящее время уголок пользуется высоким спросом в сельскохозяйственном машиностроении, вагоностроении и нефтяной отрасли.Currently, the corner is in high demand in agricultural engineering, carriage building and the oil industry.

Claims

A method of manufacturing rolled products of an angular profile, including heating the workpiece, hot rolling, forming a finished profile, preliminary accelerated cooling of individual elements of the profile from the temperature of the end of rolling, subsequent forced cooling of the entire product to a temperature of 730-760 ° C and final cooling in air, characterized in that hot rolling is carried out at a temperature of 1080-1120 ° C, and preliminary accelerated cooling of the top of the corner of the corner profile is carried out simultaneously with the inside and outside her hand within 0.2-0.3 s, then within 0.3-0.4 carried out with forced cooling, the product.