RU2691809C1 - Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты) - Google Patents

Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2691809C1
RU2691809C1 RU2018119420A RU2018119420A RU2691809C1 RU 2691809 C1 RU2691809 C1 RU 2691809C1 RU 2018119420 A RU2018119420 A RU 2018119420A RU 2018119420 A RU2018119420 A RU 2018119420A RU 2691809 C1 RU2691809 C1 RU 2691809C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
carried out
temperature
ratio
titanium
Prior art date
Application number
RU2018119420A
Other languages
English (en)
Inventor
Константин Юрьевич Барабаш
Марат Хатизович Латыпов
Артем Викторович Митрофанов
Максим Юрьевич Матросов
Петр Геннадьевич Мартынов
Татьяна Васильевна Горошко
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") filed Critical Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Priority to RU2018119420A priority Critical patent/RU2691809C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2691809C1 publication Critical patent/RU2691809C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству проката толщиной до 50 мм. Для повышения прочностных свойств, ударной вязкости и твердости при сохранении достаточной пластичности предложено пять вариантов осуществления способа, при этом каждый из вариантов способа включает выплавку стали, содержащей, мас.%: углерод 0,18-0,28, кремний 0,20-0,70, марганец 0,50-1,60, фосфор не более 0,025, сера не более 0,010, никель 0,03-1,50, хром 0,03-1,00, медь 0,03-0,50, молибден 0,03-0,60, ниобий 0,01-0,08, титан 0,005-0,05, алюминий 0,035-0,08, кальций 0,001-0,01, азот не более 0,008, бор 0,001-0,005, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношения Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV составляют не более 0,43% и 0,60% соответственно, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов в диапазоне температур 950-1200°С, многопроходную горячую прокатку, ускоренное охлаждение до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с и отпуск при 150-400°С, причем второй вариант способа охарактеризован режимом закалки, третий вариант - режимом прокатки, четвертый и пятый варианты - режимами прокатки и закалки. 5 н.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к прокатному производству, и может быть применено при горячей прокатке на реверсивных станах толстолистового проката толщиной до 50 мм из низколегированных марок сталей, использующегося в дальнейшем для защиты дорожно-строительной и карьерной техники от абразивного износа и ударных нагрузок.
Известен способ производства высокопрочной стали с формированием структуры пакетного мартенсита, содержащей, мас. %,:
углерод 0,10-0,18
кремний 0,12-0,60
хром 2,0-3,0
марганец 2,0-2,4
никель 1,0-2,0
молибден 0,4-0,6
церий и/или кальций до 0,15
ванадий 0,08-0,12
титан менее 0,01
ниобий 0,05-0,10
железо остальное,
Способ включает закалку с прокатного нагрева или после аустенитизации при температуре 950-1050°С и последующего отпуска при температуре не выше 550°С (Патент РФ №2314361, опубл. 10.01.2008 г., МПК С22С 38/58). Сталь обладает высокой прочностью (временное сопротивление 1370-1600 МПа, предел текучести 1100-1400 МПа), ударной вязкостью (KCU-50 73-77 Дж/см2), повышенной прокаливаемостью и является свариваемой.
Недостатком известного способа является необходимость легирования стали хромом, марганцем и никелем в значительных количествах, что существенно повышает себестоимость продукции. Также с учетом сопоставимого уровня прочностных характеристик и твердости материала неизвестны достигаемые при использовании данного способа фактические показатели ударной вязкости при V-образном надрезе, которая в настоящий момент является наиболее распространенным критерием оценки стойкости к хрупкому разрушению высокопрочных и износостойких материалов.
Наиболее близким аналогом по совокупности признаков и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства листовой стали с высокой износостойкостью, включающий непрерывную разливку стали в слябы, их нагрев, многопроходную горячую прокатку листов в регламентированном температурном интервале, закалку водой и отпуск, согласно которому непрерывной разливке подвергают сталь следующего химического состава, мас. %:
Углерод 0,14-0,19
Кремний 0,17-0,37
Марганец 1,1-1,6
Ванадий 0,06-0,12
Хром 0,7-1,1
Никель 0,5-1,0
Молибден 0,20-0,35
Алюминий 0,02-0,06
Титан 0,02-0,05
Бор 0,001-0,005
Кальций 0,002-0,030
Сера не более 0,008
Фосфор не более 0,015
Железо Остальное
при этом нагрев слябов производят до температуры 1280°С, температуру конца чистовой прокатки устанавливают не выше 800°С, закалку водой осуществляют за два этапа, причем вначале от температуры 940-970°С, после чего листы повторно нагревают и закаливают от температуры 840-870°C, а отпуск осуществляют при температуре 500-560°С (Патент РФ №2533469, опубл. 20.11.2014 г., МПК C21D 8/02, С22С 38/54, С22С 38/58).
При этом способе достигается комплекс свойств проката, характеризующийся следующими показателями:
- предел текучести более 950 Мпа;
- временное сопротивление более 1050 Мпа;
- ударная вязкость (KCV-40) не менее 30 Дж/см2;
- твердость по Бринеллю 340-400 ед.
Недостатком известного способа является получение материала меньшей толщины с существенно более низкими показателями прочностных характеристик, вязкостных характеристик, а также твердости и, как следствие, износостойкости при сопоставимом уровне легирования стали. При этом ожидаемый результат достигается только с использованием дополнительных операций, связанных с закалкой листов, на этапе термической обработки проката.
Технический результат изобретения состоит в повышении прочностных свойств, ударной вязкости и твердости толстолистового проката при сохранении достаточной пластичности.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката по варианту 1, включающем выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку, ускоренное охлаждение и отпуск, согласно изобретению, слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %
Углерод 0,18-0,28
Кремний 0,20-0,70
Марганец 0,50-1,60
Фосфор не более 0,025
Сера не более 0,010
Никель 0,03-1,50
Хром 0,03-1,00
Медь 0,03-0,50
Молибден 0,03-0,60
Ниобий 0,01-0,08
Титан 0,005-0,05
Алюминий 0,035-0,08
Кальций 0,001-0,01
Азот не более 0,008
Бор 0,001-0,005
Железо и неизбежные примеси остальное,
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV не более 0,43% и 0,60% соответственно, горячую прокатку ведут в температурном интервале 950-1200°С, ускоренное охлаждение проводят до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
Указанный технический результат достигается также тем, что в способе производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката по варианту 2, включающем выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку, ускоренное охлаждение, закалку водой и отпуск, согласно изобретению слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %
Углерод 0,18-0,28
Кремний 0,20-0,70
Марганец 0,50-1,60
Фосфор не более 0,025
Сера не более 0,010
Никель 0,03-1,50
Хром 0,03-1,00
Медь 0,03-0,50
Молибден 0,03-0,60
Ниобий 0,01-0,08
Титан 0,005-0,05
Алюминий 0,035-0,08
Кальций 0,001-0,01
Азот не более 0,008
Бор 0,001-0,005
Железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV не более 0,43% и 0,60% соответственно, горячую прокатку ведут в температурном интервале 950-1200°С, охлаждение проводят до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с, закалку проводят от температуры 870-950°С, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
Указанный технический результат достигается также тем, что в способе производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката по варианту 3, включающем выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную черновую прокатку, подстуживание, многопроходную чистовую прокатку, ускоренное охлаждение и отпуск, согласно изобретению слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %
Углерод 0,18-0,28
Кремний 0,20-0,70
Марганец 0,50-1,60
Фосфор не более 0,025
Сера не более 0,010
Никель 0,03-1,50
Хром 0,03-1,00
Медь 0,03-0,50
Молибден 0,03-0,60
Ниобий 0,01-0,08
Титан 0,005-0,05
Алюминий 0,035-0,08
Кальций 0,001-0,01
Азот не более 0,008
Бор 0,001-0,005
Железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV не более 0,43% и 0,60% соответственно, черновую прокатку ведут в температурном интервале 900-1150°С до толщины раската 2,5-5 толщин готового листа, чистовую прокатку ведут в температурном интервале от 900°С до температуры не менее Ar3+20°С, охлаждение проводят до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
Указанный технический результат достигается также тем, что в способе производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката по варианту 4, включающем выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную черновую прокатку, подстуживание, многопроходную чистовую прокатку, ускоренное охлаждение, закалку водой и отпуск, согласно изобретению слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %
Углерод 0,18-0,28
Кремний 0,20-0,70
Марганец 0,50-1,60
Фосфор не более 0,025
Сера не более 0,010
Никель 0,03-1,50
Хром 0,03-1,00
Медь 0,03-0,50
Молибден 0,03-0,60
Ниобий 0,01-0,08
Титан 0,005-0,05
Алюминий 0,035-0,08
Кальций 0,001-0,01
Азот не более 0,008
Бор 0,001-0,005
Железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV не более 0,43% и 0,60% соответственно, черновую прокатку ведут в температурном интервале 900-1150°С до толщины раската 2,5-5 толщин готового листа, чистовую прокатку ведут в температурном интервале от 900°С до температуры не менее Ar3+20°С, охлаждение проводят до температуры 20-550°С со скоростью 9-40°С/с, закалку проводят от температуры 870-950°С, а отпуск проводят при температуре 150-400°С.
Указанный технический результат достигается также тем, что в способе производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката по варианту 5, включающем выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную черновую прокатку, подстуживание, многопроходную чистовую прокатку, охлаждение, закалку водой и отпуск, согласно изобретению слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %,
Углерод 0,18-0,28
Кремний 0,20-0,70
Марганец 0,50-1,60
Фосфор не более 0,025
Сера не более 0,010
Никель 0,03-1,50
Хром 0,03-1,00
Медь 0,03-0,50
Молибден 0,03-0,60
Ниобий 0,01-0,08
Титан 0,005-0,05
Алюминий 0,035-0,08
Кальций 0,001-0,01
Азот не более 0,008
Бор 0,001-0,005
Железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV не более 0,43% и 0,60% соответственно, черновую прокатку ведут в температурном интервале 900-1150°С до толщины раската 2,5-5 толщин готового листа, чистовую прокатку ведут в температурном интервале от 900°С до температуры не менее Ar3+20°С, охлаждение проводят на воздухе, закалку проводят от температуры 870-950°С, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.
Высокая прочность стали достигается благодаря дислокационному упрочнению за счет формирования мартенситной структуры, твердорастворному упрочнению за счет добавок упрочняющих легирующих элементов и зернограничному упрочнению при формировании в микроструктуре сравнительно небольшого размера аустенитных зерен перед мартенситным превращением. При этом упрочнение и высокий уровень твердости достигается главным образом за счет содержания углерода в стали.
Экспериментально установлено, что оптимальным содержанием углерода для стали с твердостью 420-470 НВ является 0,18-0,28%. В случае пониженных концентраций углерода обеспечивается показатель твердости менее 400 НВ, а повышение содержания углерода приводит к снижению величины работы удара до 20 Дж и менее.
Кремний упрочняет ферритную фазу и способствует повышению устойчивости стали против отпуска за счет эффекта торможения образования карбидных фаз при отпуске. При этом добавка кремния более 0,7% нежелательна ввиду ухудшения пластичности стали, что приводит к неудовлетворительным результатам при испытании на холодный загиб. Кремний также необходим для раскисления стали, поэтому минимальное его содержание в стали ограничено 0,2%.
Марганец оказывает положительное влияние на твердорастворное упрочнение стали, прокаливаемость и приводит к снижению переходной температуры вязко-хрупкого перехода, что актуально для обеспечения высокого уровня работы удара в случае эксплуатации материала при отрицательных температурах. Повышение содержания марганца в стали более 1,6% в совокупности с высоким содержанием углерода приводит к ухудшению свариваемости стали. При содержании марганца ниже 0,50% ухудшается прокаливаемость, что приводит к снижению твердости проката.
Фосфор оказывает вредное влияние на хладостойкость, что выражено в повышении температуры вязко-хрупкого перехода и инициацией межкристаллитного охрупчивания. В связи с этим его содержание ограничено в количестве не более 0,025%.
Сера, как и фосфор, является постоянной примесью в стали и практически не влияет на прочность, но уменьшает пластичность и вязкость, особенно в поперечном направлении к оси прокатки. При содержаниях серы не более 0,010%, как правило, наблюдается наиболее интенсивное повышение величины ударной вязкости.
С целью обеспечения мартенситной структуры толстолистового проката в толщинах до 50 мм сталь содержит добавки легирующих элементов, обеспечивающих повышение прокаливаемости, таких как хром, молибден, никель, медь и бор.
Наличие никеля в составе стали способствует повышению пластичности и вязкости стали, а также понижению температуры вязко-хрупкого перехода. При содержании никеля менее 0,03% его влияния на комплекс свойств высокопрочной стали не установлено. Содержание никеля более 1,50% нецелесообразно, т.к. приводит к повышению себестоимости готового проката.
Содержание хрома более 1,00% приводит к снижению пластичности стали и снижению работы развития трещины при испытаниях на ударный изгиб. При содержании хрома менее 0,03% его влияния на комплекс свойств высокопрочной стали не установлено.
Добавление меди в заявленном диапазоне повышает хладостойкость стали и работу развития трещины, упрочняет сталь за счет дисперсионного твердения, способствует разупрочнению при отпуске. При содержании меди менее 0,03%. отсутствует эффект дисперсионного твердения, а ее вклад в твердорастворное упрочнение незначителен. При содержании меди более 0,50% наблюдается ухудшение вязкости и хладостойкое™ стали, а также повышенное содержание меди способствует развитию поверхностных дефектов при горячей прокатке.
Для формирования мартенситной структуры реечного типа, а также в случае отпуска для предотвращения процесса отпускной хрупкости эффективна добавка молибдена. При содержании молибдена менее 0,03% существенных изменений свойств высокопрочной стали не выявлено. Содержание молибдена более 0,6% нецелесообразно, т.к. приводит к повышению себестоимости готового проката.
Микролегирование стали ниобием и титаном необходимо для обеспечения мелкозернистой структуры проката путем ограничения роста зерна при нагреве под прокатку. Также ниобий способствует торможению рекристаллизации аустенита, ограничению роста зерна в процессе прокатки, повышению устойчивости аустенита в случае наличия в твердом растворе при нагреве под закалку. При увеличении содержания ниобия в стали более 0,08% и при одновременном повышении содержании углерода большая часть ниобия не переходит в твердый раствор при нагреве ввиду ограниченной его растворимости и остается в виде грубых карбонитридных включений, снижающих пластичность и вязкость стали. При содержании ниобия менее 0,01% наблюдается укрупнение аустенитного зерна после прокатки, что приводит к снижению ударной вязкости стали.
При содержании титана более 0,05% при кристаллизации стали формируются нитридные и карбонитридные титансодержащие неметаллические включения значительных размеров, что негативно влияет на вязкость стали. При содержании титана менее 0,005% не наблюдается эффекта сдерживания роста зерна при нагреве под прокатку.
Добавка алюминия необходима для раскисления стали, предотвращения образования пористой структуры, снижения негативного влияния фосфора, а также сдерживания роста зерна аустенита при нагреве до температур 1000°С. Однако, повышение концентрации алюминия более 0,08% приводит к образованию загрязняющих сталь корундовых включений, являющихся концентраторами напряжений и негативно влияющих на процесс непрерывной разливки. Снижение содержания алюминия менее 0,035% для высокопрочной стали нежелательно ввиду возможного ухудшения ударной вязкости стали.
Модифицирующая добавка кальция способствует повышению вязкости и пластичности стали за счет изменения морфологии сульфидных включений из строчечного в глобулярный тип. При этом влияния кальция на свойства и структуру высокопрочной стали при его концентрациях менее 0,001% не выявлено, а при его содержании более 0,01% наблюдается существенное загрязнение стали оксидными неметаллическими включениями с ухудшением вязкостных и пластических свойств.
Свободный азот ухудшает пластичность и вязкость стали, повышая температуру перехода от вязкого разрушения к хрупкому. С учетом того, что повышение содержания азота в стали способствует образованию нежелательных включений нитрида бора и с учетом возможностей технологического оборудования его максимальная концентрация должна составлять не более 0,008%.
Необходимым элементом для получения мартенсита в стали с ограниченным легированием является бор, который при нахождении в твердом растворе благодаря сегрегации на границах зерен обеспечивает торможение ферритного превращения и повышение прокаливаемости. Однако данный эффект обеспечивается только в случае наличия свободного бора в твердом растворе. При содержании бора более 0,005% отмечается ухудшение вязкости и свариваемости стали. При содержании бора менее 0,001% эффект повышения прокаливаемости отсутствует.
Эффективными микролегирующими элементами для предотвращения связывания B в нитриды являются титан (Ti) и алюминий (Al), так как TiN образуется в диапазоне температур как минимум на 200°С выше, чем BN, a Al, хотя и немного уступает B в способности связывать N, но при повышенном содержании Al происходит более активное образование AlN, чем BN. То есть, для повышения прокаливаемости стали благодаря добавке В необходима добавка Ti и (или) немного излишнее количество Al. Поэтому при соотношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия в стали определяется по формуле
Figure 00000001
где N, Ti - содержание азота и титана в стали.
Сочетание предложенного химического состава стали обеспечивает углеродный эквивалент СЕТ и CEV не более 0,43% и 0,60% соответственно.
Углеродный эквивалент СЕТ рассчитывается по формуле:
Figure 00000002
где С, Mn, Mo, Cr, Cu, Ni - содержание углерода, марганца, молибдена, хрома, меди, никеля в стали.
Углеродный эквивалент CEV рассчитывается по формуле:
Figure 00000003
где С, Mn, Cr, Mo, V, Cu, Ni - содержание углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, меди, никеля в стали.
Углеродные эквиваленты ограничены в этом диапазоне для возможности сваривания данных сталей.
Процесс прокатки может производиться как по схеме горячей прокатки, так и по схеме контролируемой прокатки, при необходимости листы дополнительно подвергаются термической обработке: отпуску или закалке с отпуском. С учетом достижения заданного комплекса механических и технологических свойств проката возможно применение следующих технологических вариантов производства проката:
Вариант 1.
После нагрева слябов проводят горячую прокатку в температурном интервале полного протекания рекристаллизации металла при 950-1200°С. Выявлено, что при завершении прокатки в области торможения рекристаллизационных процессов при температурах менее 950°С формируется разнозернистая аустенитная структура, что в дальнейшем приводит к снижению ударной вязкости в готовом прокате.
Ускоренное охлаждение до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с обеспечивает формирование структуры мартенсита реечного типа, характеризующейся сочетанием высокого уровня прочности и вязкости. Повышение температуры окончания охлаждения более 400°С или снижение скорости охлаждения менее 9°С/с приводит к формированию структуры бейнитного типа с недостаточным уровнем твердости. При повышении скорости охлаждения более 40°С формируется мартенситная структура с преобладанием в ней мартенсита двойникованного типа, характеризующегося низким уровнем вязкости.
Отпуск при температуре более 400°С приводит к существенному разупрочнению мартенситной структуры с формированием на границах охрупчивающих цементитных участков. Отпуск при температуре ниже 150°С не позволяет обеспечить снижение внутренних напряжений в структуре и повысить вязкость материала до требуемого уровня относительно неотпущенного состояния.
Вариант 2.
Процесс производства проката по варианту 2 аналогичен варианту 1, за исключением того, что после завершения ускоренного охлаждения проводится закалка листов от температуры 870-950°С. Процесс нагрева под закалку в этом интервале температур позволяет за счет фазовой перекристаллизации структуры уменьшить размер аустенитного зерна относительно горячекатаного состояния, что приводит к повышению уровня ударной вязкости проката.
Вариант 3.
Производство проката по варианту 3 проводится в 2 стадии.
Черновая прокатка в температурном интервале 900-1150°С обусловлена необходимостью измельчения исходного зерна аустенита.
Черновую прокатку осуществляют до толщины раската 2,5-5 толщин готового листа. Это обусловлено конечной толщиной листового проката и необходимостью обеспечения заданных температурно-деформационных режимов с точки зрения обеспечения оптимальных условий измельчения зерна в процессе деформации на предварительной стадии.
При толщине раската менее 2,5 толщин готового листа наблюдается снижение твердости и прочности вследствие окончания прокатки при температурах, соответствующих началу распада аустенита и, как следствие, охлаждению проката из двухфазной (γ+α)-области. Увеличение толщины раската более 5 толщин готового листа нецелесообразно с точки зрения производительности ввиду увеличения длительности подстуживания между черновой и чистовой стадиями прокатки, а также отрицательного влияния на вязкость толстолистового проката из-за снижения величины суммарного обжатия заготовки на предварительной стадии прокатки.
Чистовая прокатка при температуре выше 900°С приводит к снижению вязкости проката из-за образования разнозернистой аустенитной структуры, формирование которой вызвано частичной рекристаллизацией, а при температуре менее Ar3+20°С наблюдается снижение твердости проката из-за образования ферритной фазы перед началом ускоренного охлаждения.
Вариант 4.
Способ производства проката по варианту 4 так же, как и для варианта 3 проводится в две стадии. Ускоренное охлаждение до температуры 20-550°С позволяет завершить охлаждение до точки начала мартенситного превращения, что существенно снижает твердость листов и позволяет их править для получения лучшей плоскостности.
Процесс нагрева под закалку при температуре 870-950°С за счет фазовой перекристаллизации структуры позволяет без ухудшения комплекса свойств допустить завершение прокатки и начало ускоренного охлаждения при температурах двухфазной (γ+α)-области. При этом завершение прокатки при температурах менее Ar3+20 нецелесообразно вследствие возрастания энергосиловых параметров прокатки.
Вариант 5.
По варианту 5 охлаждение проводят на воздухе. Это необходимо для возможности проведения правки при высоких температурах, что позволяет повысить плоскостность проката перед термической обработкой.
Применение способа поясняется примером его реализации. В кислородном конвертере выплавили сталь, химический состав которой приведен в таблице 1. Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы сечением 315×1840 мм. Слябы нагревали в нагревательной печи и прокатывали на станах 5000 и 2800 на листы толщиной 15,0 мм, 25,0 мм и 50 мм. При прокатке использовали одностадийные и двустадийные схемы. После завершения прокатки производили ускоренное охлаждение по вариантам 1-4 и охлаждение на воздухе по варианту 5. По вариантам 1, 3 проведена термическая обработка листов в виде отпуска, а по вариантам 2, 4, 5 закалка с последующим отпуском.
Варианты реализации способа и свойства высокопрочного проката представлены в таблице 2 и 3 соответственно.
Из таблицы 3 следует, что при реализации заявленного - способа производства по любому из вариантов готовые листы обладают необходимым комплексом прочностных и пластических свойств: условный предел текучести σ0.2 960-1547 Н/мм2, предел прочности σв 1050-1864 Н/мм2, относительное удлинение δ5 7,2-12,5%, твердость 420-464 НВ и работа удара (KV-40) 21-45 Дж.
Таким образом, применение заявленного способа обеспечивает достижение требуемого технического результата.
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006

Claims (15)

1. Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката, включающий выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку, ускоренное охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %:
углерод 0,18-0,28 кремний 0,20-0,70 марганец 0,50-1,60 фосфор не более 0,025 сера не более 0,010 никель 0,03-1,50 хром 0,03-1,00 медь 0,03-0,50 молибден 0,03-0,60 ниобий 0,01-0,08 титан 0,005-0,05 алюминий 0,035-0,08 кальций 0,001-0,01 азот не более 0,008 бор 0,001-0,005 железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV составляют не более 0,43% и 0,60% соответственно, причем горячую прокатку ведут в температурном интервале 950-1200°С, ускоренное охлаждение проводят до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
2. Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката, включающий выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку, ускоренное охлаждение, закалку водой и отпуск, отличающийся тем, что слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %:
углерод 0,18-0,28 кремний 0,20-0,70 марганец 0,50-1,60 фосфор не более 0,025 сера не более 0,010 никель 0,03-1,50 хром 0,03-1,00 медь 0,03-0,50 молибден 0,03-0,60 ниобий 0,01-0,08 титан 0,005-0,05 алюминий 0,035-0,08 кальций 0,001-0,01 азот не более 0,008 бор 0,001-0,005 железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV составляют не более 0,43% и 0,60% соответственно, причем горячую прокатку ведут в температурном интервале 950-1200°С, охлаждение проводят до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с, закалку проводят от температуры 870-950°С, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
3. Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката, включающий выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную черновую прокатку, подстуживание, многопроходную чистовую прокатку, ускоренное охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %:
углерод 0,18-0,28 кремний 0,20-0,70 марганец 0,50-1,60 фосфор не более 0,025 сера не более 0,010 никель 0,03-1,50 хром 0,03-1,00 медь 0,03-0,50 молибден 0,03-0,60 ниобий 0,01-0,08 титан 0,005-0,05 алюминий 0,035-0,08 кальций 0,001-0,01 азот не более 0,008 бор 0,001-0,005 железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV составляют не более 0,43% и 0,60% соответственно, черновую прокатку ведут в температурном интервале 900-1150°С до толщины раската 2,5-5 толщин готового листа, чистовую прокатку ведут в температурном интервале от 900°С до температуры не менее Ar3+20°С, ускоренное охлаждение проводят до температуры 20-400°С со скоростью 9-40°С/с, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
4. Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката, включающий выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную черновую прокатку, подстуживание, многопроходную чистовую прокатку, ускоренное охлаждение, закалку водой и отпуск, отличающийся тем, что слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %:
углерод 0,18-0,28 кремний 0,20-0,70 марганец 0,50-1,60 фосфор не более 0,025 сера не более 0,010 никель 0,03-1,50 хром 0,03-1,00 медь 0,03-0,50 молибден 0,03-0,60 ниобий 0,01-0,08 титан 0,005-0,05 алюминий 0,035-0,08 кальций 0,001-0,01 азот не более 0,008 бор 0,001-0,005 железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV составляют не более 0,43% и 0,60% соответственно, черновую прокатку ведут в температурном интервале 900-1150°С до толщины раската 2,5-5 толщин готового листа, чистовую прокатку ведут в температурном интервале от 900°С до температуры не менее Ar3+20°С, ускоренное охлаждение проводят до температуры 20-550°С со скоростью 9-40°С/с, закалку проводят от температуры 870-950°С, а отпуск проводят при температуре 150-400°С.
5. Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката, включающий выплавку стали, ее внепечную обработку, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов, многопроходную черновую прокатку, подстуживание, многопроходную чистовую прокатку, охлаждение, закалку водой и отпуск, отличающийся тем, что слябы получают из стали со следующим соотношением элементов, мас. %:
углерод 0,18-0,28 кремний 0,20-0,70 марганец 0,50-1,60 фосфор не более 0,025 сера не более 0,010 никель 0,03-1,50 хром 0,03-1,00 медь 0,03-0,50 молибден 0,03-0,60 ниобий 0,01-0,08 титан 0,005-0,05 алюминий 0,035-0,08 кальций 0,001-0,01 азот не более 0,008 бор 0,001-0,005 железо и неизбежные примеси остальное
при этом при отношении Ti/N<3,42 минимально допустимое содержание алюминия определяют из соотношение Al=0,035+(3,42×N-Ti)×1,93, где N, Ti - содержание азота и титана в стали, углеродные эквиваленты СЕТ и CEV составляют не более 0,43% и 0,60% соответственно, черновую прокатку ведут в температурном интервале 900-1150°С до толщины раската 2,5-5 толщин готового листа, чистовую прокатку ведут в температурном интервале от 900°С до температуры не менее Ar3+20°С, охлаждение проводят на воздухе, закалку проводят от температуры 870-950°С, а отпуск осуществляют при температуре 150-400°С.
RU2018119420A 2018-05-25 2018-05-25 Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты) RU2691809C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119420A RU2691809C1 (ru) 2018-05-25 2018-05-25 Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119420A RU2691809C1 (ru) 2018-05-25 2018-05-25 Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691809C1 true RU2691809C1 (ru) 2019-06-18

Family

ID=66947493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018119420A RU2691809C1 (ru) 2018-05-25 2018-05-25 Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691809C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709071C1 (ru) * 2019-09-30 2019-12-13 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") Способ производства толстолистового проката с повышенной деформационной способностью (варианты)
RU2765047C1 (ru) * 2020-12-28 2022-01-25 Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») Способ производства листов толщиной 2-20 мм из высокопрочной износостойкой стали (варианты)
RU2765046C1 (ru) * 2020-11-23 2022-01-25 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ производства высокопрочного износостойкого металлопроката
RU2809017C1 (ru) * 2023-02-13 2023-12-05 Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ производства хладостойкого листового проката с твердостью 450-570 HBW

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533469C1 (ru) * 2013-08-05 2014-11-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью
RU2544326C1 (ru) * 2014-01-09 2015-03-20 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ производства толстых листов из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью
EP2258887B1 (en) * 2008-01-31 2015-07-29 JFE Steel Corporation High-strength steel sheet and process for production thereof
RU2615957C2 (ru) * 2012-03-20 2017-04-11 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Высокопрочная многофазная сталь и способ изготовления полосы из этой стали
RU2627068C2 (ru) * 2012-06-22 2017-08-03 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх ВЫСОКОПРОЧНАЯ МНОГОФАЗНАЯ СТАЛЬ И СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОСЫ ИЗ ЭТОЙ СТАЛИ С МИНИМАЛЬНЫМ ПРЕДЕЛОМ ПРОЧНОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ 580 МПа
RU2638479C1 (ru) * 2016-12-20 2017-12-13 Публичное акционерное общество "Северсталь" Горячекатаный лист из низколегированной стали толщиной от 15 до 165 мм и способ его получения

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2258887B1 (en) * 2008-01-31 2015-07-29 JFE Steel Corporation High-strength steel sheet and process for production thereof
RU2615957C2 (ru) * 2012-03-20 2017-04-11 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Высокопрочная многофазная сталь и способ изготовления полосы из этой стали
RU2627068C2 (ru) * 2012-06-22 2017-08-03 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх ВЫСОКОПРОЧНАЯ МНОГОФАЗНАЯ СТАЛЬ И СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОСЫ ИЗ ЭТОЙ СТАЛИ С МИНИМАЛЬНЫМ ПРЕДЕЛОМ ПРОЧНОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ 580 МПа
RU2533469C1 (ru) * 2013-08-05 2014-11-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью
RU2544326C1 (ru) * 2014-01-09 2015-03-20 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ производства толстых листов из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью
RU2638479C1 (ru) * 2016-12-20 2017-12-13 Публичное акционерное общество "Северсталь" Горячекатаный лист из низколегированной стали толщиной от 15 до 165 мм и способ его получения

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709071C1 (ru) * 2019-09-30 2019-12-13 Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") Способ производства толстолистового проката с повышенной деформационной способностью (варианты)
RU2765046C1 (ru) * 2020-11-23 2022-01-25 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ производства высокопрочного износостойкого металлопроката
RU2765047C1 (ru) * 2020-12-28 2022-01-25 Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») Способ производства листов толщиной 2-20 мм из высокопрочной износостойкой стали (варианты)
RU2809017C1 (ru) * 2023-02-13 2023-12-05 Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ производства хладостойкого листового проката с твердостью 450-570 HBW

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2674796C2 (ru) Высокотвердый горячекатаный стальной продукт и способ его производства
CA2969200C (en) Thick-walled high-toughness high-strength steel plate and method for manufacturing the same
EP2617850B1 (en) High-strength hot rolled steel sheet having excellent toughness and method for producing same
US20190003004A1 (en) Vehicle part having high strength and excellent durability, and manufacturing method therefor
RU2393239C1 (ru) Способ производства толстолистового низколегированного штрипса
EP1375694B1 (en) Hot-rolled steel strip and method for manufacturing the same
TWI742812B (zh) 耐磨耗鋼板及其製造方法
RU2638479C1 (ru) Горячекатаный лист из низколегированной стали толщиной от 15 до 165 мм и способ его получения
RU2691809C1 (ru) Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты)
KR20200122376A (ko) 베이나이트강의 단조 부품 및 그 제조 방법
KR20220095237A (ko) 열간 압연 강판 및 그 제조 방법
JP5194572B2 (ja) 耐溶接割れ性が優れた高張力鋼材の製造方法
KR20230016218A (ko) 열처리 냉연 강판 및 그 제조 방법
RU2737690C1 (ru) Способ производства горячекатаных листов из низколегированной стали для изготовления ответственных металлоконструкций
CN113692456B (zh) 剪切加工性优异的超高强度钢板及其制造方法
RU2533469C1 (ru) Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью
RU2358024C1 (ru) Способ производства штрипсов из низколегированной стали
RU2765047C1 (ru) Способ производства листов толщиной 2-20 мм из высокопрочной износостойкой стали (варианты)
RU2765046C1 (ru) Способ производства высокопрочного износостойкого металлопроката
KR102712262B1 (ko) 냉간 압연 및 코팅된 강판 및 그 제조 방법
JP4264296B2 (ja) 溶接部靭性、条切り特性に優れた低降伏比570MPa級高張力鋼及びその製造方法
RU2652281C1 (ru) Способ производства горячекатаных листов из высокопрочной стали
RU2696186C2 (ru) Способ производства листового проката из низколегированной трубной стали
KR101368547B1 (ko) 고강도 열연강판 및 그 제조 방법
RU2792549C1 (ru) Способ производства хладостойкого листового стального проката