RU2737690C1 - Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for production of critical metal structures - Google Patents
Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for production of critical metal structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737690C1 RU2737690C1 RU2020117879A RU2020117879A RU2737690C1 RU 2737690 C1 RU2737690 C1 RU 2737690C1 RU 2020117879 A RU2020117879 A RU 2020117879A RU 2020117879 A RU2020117879 A RU 2020117879A RU 2737690 C1 RU2737690 C1 RU 2737690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sheets
- thickness
- temperature
- cooling
- steel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления толстых листов для металлоконструкций ответственного назначения, применяемых в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, тяжелом машиностроении в том числе для конструкций, работающих при высоких (до 250°C) температурах.The invention relates to metallurgy and can be used for the manufacture of thick sheets for critical metal structures used in shipbuilding, the fuel and energy complex, heavy engineering, including for structures operating at high (up to 250 ° C) temperatures.
Известен способ производства листов из хладостойкой стали, включающий получение заготовки, ее нагрев до температуры выше Ас3, предварительную деформацию в контролируемом режиме, окончательную деформацию с регламентированной температурой конца деформации и охлаждение, при этом предварительную деформацию заготовки ведут при температуре 1000-850°C с суммарным обжатием 65-75%, а окончательную деформацию - при температуре 750-700°C до требуемой толщины листа с обжатием за проход не менее 12% при суммарном обжатии не менее 60%, при этом охлаждение листа проводят со скоростью более 35°C/мин до температуры 150±10°C, а затем на воздухе и осуществляют отпуск листа при 650±20°C с выдержкой 1,0-1,5 мин на мм толщины листа с последующим охлаждением на воздухе. Заготовку получают из стали, содержащей 0,07-0,09% С, 1,30-1,60% Mn, 0,50-0,70% Si, 0,05-0,20% Cr, 0,05-0,10% Ni, 0,02-0,04% V, 0,02-0,04% А1, 0,02-0,04% Nb, 0,05-0,15% Cu, 0,002-0,004% Са, 0,002-0,005% S, 0,005-0,010% Р, 0,006-0,008% N, Fe - остальное, при этом Pcm≤0,21 (патент РФ 2337976, МПК C21D 8/02, С22С 38/24, 10.11.2008 г.).A known method for the production of sheets of cold-resistant steel, including obtaining a workpiece, heating it to a temperature above Ac3, preliminary deformation in a controlled mode, final deformation with a regulated temperature of the end of deformation and cooling, while the preliminary deformation of the workpiece is carried out at a temperature of 1000-850 ° C with a total compression of 65-75%, and the final deformation is at a temperature of 750-700 ° C to the required sheet thickness with a reduction per pass of at least 12% with a total reduction of at least 60%, while the sheet is cooled at a rate of more than 35 ° C / min to a temperature of 150 ± 10 ° C, and then in air and the sheet is tempered at 650 ± 20 ° C with an exposure of 1.0-1.5 min per mm of sheet thickness, followed by cooling in air. The workpiece is obtained from steel containing 0.07-0.09% C, 1.30-1.60% Mn, 0.50-0.70% Si, 0.05-0.20% Cr, 0.05- 0.10% Ni, 0.02-0.04% V, 0.02-0.04% A1, 0.02-0.04% Nb, 0.05-0.15% Cu, 0.002-0.004% Ca, 0.002-0.005% S, 0.005-0.010% P, 0.006-0.008% N, Fe is the rest, while P cm ≤ 0.21 (RF patent 2337976, IPC C21D 8/02, C22C 38/24, 10.11. 2008).
Листы, изготовленные по данной технологии гарантированно обеспечивают повышенное сопротивление хрупкому разрушению в диапазоне температур от плюс 120°C до минус 60°C. При температурах выше плюс 120°C прочностные характеристики не регламентированы.Sheets made using this technology are guaranteed to provide increased resistance to brittle fracture in the temperature range from plus 120 ° C to minus 60 ° C. At temperatures above plus 120 ° C, the strength characteristics are not regulated.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам является способ производства листа толщиной 8-100 мм из нормализованной стали, включающий выплавку стали, изготовление заготовки, ее нагрев до температуры 1230-1250°C, черновую прокатку с температурой окончания 1050-1100°C, чистовую прокатку с температурой 900-910°C, водяное охлаждение и термообработку. При этом сталь содержит 0,17-0,19% С, 0,25-0,45% Si, 1,40-1,55% Mn, Р≤0,015%, S≤0,002%, 0,02-0,04% Nb, 0,02-0,05% Al, Fe и неизбежные примеси - остальное (Патент CN 107326162, МПК C21D 8/02, C21D 1/28, С22С 38/04, С22С 38/02, С22С 38/12, С22С 38/06, 07.11.1981 г.).The closest in technical essence and the achieved results is a method of producing a sheet with a thickness of 8-100 mm from normalized steel, including steel smelting, making a workpiece, heating it to a temperature of 1230-1250 ° C, rough rolling with a finishing temperature of 1050-1100 ° C, finishing rolling at 900-910 ° C, water cooling and heat treatment. The steel contains 0.17-0.19% C, 0.25-0.45% Si, 1.40-1.55% Mn, P≤0.015%, S≤0.002%, 0.02-0, 04% Nb, 0.02-0.05% Al, Fe and inevitable impurities - the rest (Patent CN 107326162, IPC C21D 8/02, C21D 1/28, C22C 38/04, C22C 38/02, C22C 38/12 , С22С 38/06, 07.11.1981).
Листвой прокат, произведенный по данной технологии, обладает недостаточной хладостойкостью за счет невысокой вязкости металла при температуре минус 60°C.Rolled leaves produced using this technology have insufficient cold resistance due to the low viscosity of the metal at a temperature of minus 60 ° C.
Технический результат - получение листового проката толщиной от 16 до 70 мм для изготовления металлоконструкций, с гарантированной хладостойкостью при пониженных температурах до минус 60°C, что обеспечивается высокой вязкостью металла, и высокими прочностными свойствами, сохраняющимися при повышенных температурах эксплуатации, вплоть до плюс 250°C.EFFECT: obtaining sheet products with a thickness of 16 to 70 mm for the manufacture of metal structures, with guaranteed cold resistance at low temperatures down to minus 60 ° C, which is ensured by high metal toughness and high strength properties that remain at elevated operating temperatures, up to plus 250 ° C.
Технический результат достигается тем, что в способе производства горячекатаных листов из низколегированной стали для изготовления ответственных металлоконструкций, включающем аустенизацию непрерывнолитых заготовок, черновую прокатку, чистовую прокатку, охлаждение листов или охлаждение с последующей термической обработкой, согласно предложению, заготовки получают из стали со следующим соотношением элементов: 0,07-0,12% С, 0,16-0,35% Si, 1,25-1,75% Mn, 0,02-0,05% Al, 0,010-0,035% Ti, 0,15-0,30% Mo, S≤0,006%, P≤0,012%, N≤0,009%, (Cr+Ni+Cu)=0,35-0,70%, (V+Nb)=0,05-0,016%, Fe и неизбежные примеси - остальное, при этом Pcm≤0,23%, при этом металлографическая структура проката включает 80% отпущенного бейнита и 20% феррита, аустенизацию непрерывнолитых заготовок производят до температуры 1180-1225°C, черновую прокатку начинают при температуре не ниже 950°C и осуществляют ее на толщину, составляющую не менее 2-3,5 толщин готового листа с относительными обжатиями за проход не менее 10%, за исключением проходов «добивки» толщины, чистовую прокатку начинают при температуре 750-800°C и завершают при температуре 750-820°C.The technical result is achieved by the fact that in the method for the production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for the manufacture of critical metal structures, including austenitization of continuously cast billets, rough rolling, finish rolling, sheet cooling or cooling followed by heat treatment, according to the proposal, billets are obtained from steel with the following ratio of elements : 0.07-0.12% C, 0.16-0.35% Si, 1.25-1.75% Mn, 0.02-0.05% Al, 0.010-0.035% Ti, 0.15 -0.30% Mo, S≤0.006%, P≤0.012%, N≤0.009%, (Cr + Ni + Cu) = 0.35-0.70%, (V + Nb) = 0.05-0.016 %, Fe and inevitable impurities - the rest, while P cm ≤ 0.23%, while the metallographic structure of rolled products includes 80% of tempered bainite and 20% of ferrite, continuous cast billets are austenitized to a temperature of 1180-1225 ° C, rough rolling begins at temperature not lower than 950 ° C and carry it out to a thickness of at least 2-3.5 thicknesses of the finished sheet with relative reductions per pass of at least 10%, for use By switching on the thickness finishing passes, finishing rolling begins at 750-800 ° C and ends at 750-820 ° C.
Технический результат также достигается тем, что после чистовой прокатки листы толщиной до 40 мм охлаждают на спокойном воздухе, при этом металлографическая структура листов толщиной до 40 мм включает 30% феррита, 50% перлита и 20% бейнита.The technical result is also achieved by the fact that after finishing rolling, sheets up to 40 mm thick are cooled in calm air, while the metallographic structure of sheets up to 40 mm thick includes 30% ferrite, 50% pearlite and 20% bainite.
Технический результат также достигается тем, что после чистовой прокатки листы толщиной более 40 мм подвергают ускоренному охлаждению в установке контролируемого охлаждения до температуры 20-80°C, далее листы подвергают нормализации с выдержкой при температуре 800-820°C и последующему отпуску при температуре 600-630°C. Металлографическая структуралистов толщиной более 40 мм включает 80% отпущенного бейнита и 20% феррита.The technical result is also achieved by the fact that after finishing rolling, sheets with a thickness of more than 40 mm are subjected to accelerated cooling in a controlled cooling unit to a temperature of 20-80 ° C, then the sheets are subjected to normalization with holding at a temperature of 800-820 ° C and subsequent tempering at a temperature of 600- 630 ° C. Metallographic structuralists more than 40 mm thick include 80% tempered bainite and 20% ferrite.
Сущность изобретения состоит в следующем.The essence of the invention is as follows.
Содержание углерода в пределах 0,07-0,12% в сочетании с целевой микроструктурой проката обеспечивает необходимый уровень прочностных свойств при высоких температурах, с одновременным обеспечением высокой вязкости и хладостойкости до минус 60°C. Содержание углерода менее 0,07% не позволяет достичь требуемого уровня прочности, а при содержании более 0,12% ухудшает пластические и вязкостные свойства стали.The carbon content in the range of 0.07-0.12% in combination with the target microstructure of rolled products provides the required level of strength properties at high temperatures, while ensuring high viscosity and cold resistance up to minus 60 ° C. A carbon content of less than 0.07% does not allow achieving the required level of strength, and at a carbon content of more than 0.12% it worsens the plastic and toughness properties of steel.
Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства. При содержании кремния менее 0,16% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,35% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, что негативно отражается на механических свойствах стали.Silicon deoxidizes and hardens steel, increases its elastic properties. When the silicon content is less than 0.16%, the strength of the steel is insufficient. An increase in the silicon content of more than 0.35% leads to an increase in the amount of silicate non-metallic inclusions, which negatively affects the mechanical properties of steel.
Легирование стали марганцем в диапазоне 1,25-1,75% позволяет обеспечить низкий уровень сегрегационной неоднородности и является достаточным для твердорастворного упрочнения для получения требуемого уровня прочностных свойств, в том числе после повторного нагрева. При содержании марганца менее 1,25% снижается прочность и вязкость стали при отрицательных температурах. Содержание марганца более 1,75% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность.Alloying steel with manganese in the range of 1.25-1.75% provides a low level of segregation inhomogeneity and is sufficient for solid solution hardening to obtain the required level of strength properties, including after reheating. When the manganese content is less than 1.25%, the strength and toughness of steel decreases at negative temperatures. A manganese content of more than 1.75% hardens the steel excessively and impairs its ductility.
Содержание алюминия задано в ограниченном диапазоне для минимизации риска образования большого числа силикатных алюминатных включений. Алюминий раскисляет сталь и измельчает зерно. Он связывает азот в нитриды, уменьшая его вредное влияние на вязкостные свойства. При содержании алюминия менее 0,02% его влияние мало, вязкостные свойства стали ухудшаются. Увеличение содержания алюминия более 0,05% приводит к графитизации углерода и снижению прочностных характеристик. При этом снижаются характеристики жаропрочности и ударной вязкости стали за счет дополнительного выделения на границе зерен нитридов алюминия.The aluminum content is specified within a limited range to minimize the risk of large numbers of silicate aluminate inclusions. Aluminum deoxidizes steel and grinds grain. It binds nitrogen to nitrides, reducing its detrimental effect on viscosity properties. When the aluminum content is less than 0.02%, its effect is small, the toughness properties of steel deteriorate. An increase in the aluminum content of more than 0.05% leads to graphitization of carbon and a decrease in strength characteristics. In this case, the characteristics of heat resistance and impact toughness of steel decrease due to the additional precipitation of aluminum nitrides at the grain boundary.
Титан упрочняет сталь, при содержании титана менее 0,010% не достигается требуемый уровень прочности, а при его содержании свыше 0,035% происходит чрезмерное упрочнение стали, что ухудшает ее пластичность. Кроме того, титан введен в сталь для стабилизации структуры при нагреве металла под прокатку и уменьшении размера зерна при черновой прокатке.Titanium hardens steel, with a titanium content of less than 0.010%, the required strength level is not achieved, and with a titanium content above 0.035%, the steel becomes excessively hardened, which worsens its ductility. In addition, titanium is introduced into steel to stabilize the structure when the metal is heated for rolling and to reduce the grain size during rough rolling.
Введение хрома, никеля и меди в указанных пределах необходимо для связывания углерода в карбиды, уменьшая склонность стали к хрупкому разрушению, за счет снижения блокировки дислокаций. Совместное легирование молибденом и никелем эффективно влияет на хладноломкость и уменьшает отпускную хрупкость. Эмпирически установлено, что для обеспечения требуемого уровня и прочностных характеристик стали суммарное содержание хрома, никеля и меди должно составлять 0,35-0,70%.The introduction of chromium, nickel and copper within the specified limits is necessary for the binding of carbon to carbides, reducing the tendency of steel to brittle fracture by reducing the blocking of dislocations. Joint alloying with molybdenum and nickel effectively affects cold brittleness and reduces temper brittleness. It has been empirically established that to ensure the required level and strength characteristics of steel, the total content of chromium, nickel and copper should be 0.35-0.70%.
При содержании молибдена более 0,45% снижается пластичность. Молибден повышает устойчивость аустенита, расширяя область промежуточного превращения, способствует формированию структуры бейнита. При содержании молибдена менее 0,15% сталь не обладает достаточной прокаливаемостью, имеет не достаточную твердость. Увеличение содержания молибдена более 0,30% снижает пластичность стали и ее стойкость к ударным нагрузкам.Above 0.45% molybdenum, the ductility decreases. Molybdenum increases the stability of austenite, expanding the area of intermediate transformation, and contributes to the formation of the bainite structure. When the content of molybdenum is less than 0.15%, the steel does not have sufficient hardenability, has insufficient hardness. An increase in the molybdenum content of more than 0.30% reduces the ductility of the steel and its resistance to shock loads.
Совместное микролегирование стали Nb и V эффективно тормозит рекристаллизацию и рост зерна при нагреве, что в свою очередь позволяет сохранять требуемый уровень прочностных свойств при высоких температурах, измельчает зерно и дает дополнительное упрочнение вследствие дисперсионного твердения при охлаждении после деформации. При суммарном содержании ванадия и ниобия менее 0,04% их влияние недостаточно велико, свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение суммарного содержания ванадия и ниобия более 0,15% стимулирует развитие ликвационной неоднородности с образованием крупных конгламератов комплексных частиц, снижающих хладостойкость стали и вызывающих дисперсионное твердение горячекатаных листов.Combined microalloying of steel with Nb and V effectively inhibits recrystallization and grain growth during heating, which in turn allows maintaining the required level of strength properties at high temperatures, refines the grain, and provides additional hardening due to precipitation hardening upon cooling after deformation. When the total content of vanadium and niobium is less than 0.04%, their effect is not large enough, the properties of steel are below the permissible level. An increase in the total content of vanadium and niobium over 0.15% stimulates the development of segregation inhomogeneity with the formation of large conglomerates of complex particles that reduce the cold resistance of steel and cause precipitation hardening of hot-rolled sheets.
Для повышения чистоты стали по вредным примесям содержание серы и фосфора также строго регламентировано. Сталь предложенного состава содержит в виде примесей не более 0,006% серы и не более 0,012% фосфора. При заявленных предельных концентрациях эти элементы не оказывают заметного негативного воздействия на механические свойства горячекатаных листов, тогда как их удаление из расплава существенно повышает затраты на производство и усложняет технологический процесс. При повышении содержания легкоплавких примесей серы и фосфора выше заявленных пределов резко увеличивается неоднородность структуры стали, что в свою очередь, снижает ее жаропрочность.To increase the purity of steel in terms of harmful impurities, the content of sulfur and phosphorus is also strictly regulated. The steel of the proposed composition contains in the form of impurities no more than 0.006% sulfur and no more than 0.012% phosphorus. At the stated limiting concentrations, these elements do not have a noticeable negative effect on the mechanical properties of hot-rolled sheets, while their removal from the melt significantly increases production costs and complicates the technological process. With an increase in the content of low-melting impurities of sulfur and phosphorus above the stated limits, the heterogeneity of the steel structure increases sharply, which in turn reduces its heat resistance.
Азот является карбонитридообразующим элементом, упрочняющим сталь. Увеличение содержания азота более 0,009% приводит к снижению вязкостных в и пластических свойств стали, что недопустимо. Заявленное содержание азота для стали предложенного химического состава обеспечивает в структуре стали отсутствие 8-феррита, наличие которого снижает жаропрочность.Nitrogen is a carbonitride-forming element that strengthens steel. An increase in the nitrogen content of more than 0.009% leads to a decrease in the viscosity and plastic properties of steel, which is unacceptable. The declared nitrogen content for the steel of the proposed chemical composition ensures the absence of 8-ferrite in the steel structure, the presence of which reduces the heat resistance.
Для предложенного химического состава ограничение величины коэффициента трещиностойкости при сварке Pcm не более 0,23% исключает образование холодных трещин и повышает свариваемость готовых листов.For the proposed chemical composition, limiting the value of the crack resistance coefficient during welding Pcm to no more than 0.23% excludes the formation of cold cracks and increases the weldability of the finished sheets.
Нагрев непрерывнолитых заготовок перед прокаткой в диапазоне температур 1180-1250°C позволяет получить гомогенизированную аустенитную структуру исходной заготовки, растворить элементы преципитаты, повысить пластичность и деформируемость стали.Heating of continuously cast billets before rolling in the temperature range of 1180-1250 ° C allows obtaining a homogenized austenitic structure of the initial billet, dissolving precipitate elements, and increasing the ductility and deformability of steel.
В ходе черновой прокатки гомогенизируется литая структура исходной непрерывнолитой заготовки за счет динамической рекристаллизации и последующей статической рекристаллизации при выдержке промежуточной заготовки (подката) на толщине подстуживания.In the course of rough rolling, the cast structure of the initial continuously cast billet is homogenized due to dynamic recrystallization and subsequent static recrystallization when holding the intermediate billet (rolled stock) at the thickness of the cooling.
Температура деформации на черновой стадии прокатки принята не менее 950°C, исходя из необходимости измельчения зерна аустенита за счет многократной рекристаллизации. Для обеспечения удовлетворительной проработки структуры листов по толщине с учетом высокой температуры конца прокатки необходимо обеспечить толщину промежуточного подстуживания не менее 2-3,5 толщин готового листа, с относительными обжатиями за проход не менее 10% за исключением проходов «добивки» ширины. Это позволяет разрушить литую структуру заготовки и измельчить зерно аустенита. Применение единичных обжатиях за проход менее 10% отрицательно сказывается на проработке литой структуры по толщине, что приведет к неоднородной зеренной структуре и плохой проработке центральных слоев раскатаThe deformation temperature at the rough stage of rolling is taken at least 950 ° C, based on the need to refine the austenite grain due to multiple recrystallization. To ensure a satisfactory study of the structure of sheets in thickness, taking into account the high temperature of the end of rolling, it is necessary to ensure the thickness of the intermediate cooling of at least 2-3.5 thicknesses of the finished sheet, with relative reductions per pass of at least 10%, except for the passes of "finishing" width. This allows you to destroy the cast structure of the workpiece and grind the grain of austenite. The use of single reductions per pass of less than 10% negatively affects the development of the cast structure in thickness, which will lead to an inhomogeneous grain structure and poor development of the central layers of the roll
В ходе чистовой прокатки с началом в диапазоне температур 750-800°C достигается измельчение зерна, в том числе за счет торможения рекристаллизации за счет выделения преципитатов по границам зерен и дополнительного упрочнения за счет дисперсионных частиц. Начало чистовой прокатки при температуре ниже 750°C приводит к образованию большого количества феррита в структуре, что приводит к снижению прочности, а начало чистовой прокатки при температурах выше 800°C приводит к укрупнению зерна, что отрицательно сказывается на ударной вязкости проката. Выделение дисперсионных частиц способствует повышению теплостойкости стали и обеспечению требуемых прочностных свойств при повышенных температурах до плюс 250°C.In the course of finish rolling, starting in the temperature range of 750-800 ° C, grain refinement is achieved, including due to inhibition of recrystallization due to precipitation precipitation along the grain boundaries and additional strengthening due to dispersion particles. The start of finish rolling at temperatures below 750 ° C leads to the formation of a large amount of ferrite in the structure, which leads to a decrease in strength, and the start of finish rolling at temperatures above 800 ° C leads to coarsening of the grain, which negatively affects the toughness of the rolled products. The release of dispersion particles contributes to an increase in the heat resistance of steel and the provision of the required strength properties at elevated temperatures up to plus 250 ° C.
Охлаждение прокатов на воздухе осуществляется от температур в диапазоне 750-820°C. В случае замедленного охлаждения повышение температуры начала охлаждения (температуры конца прокатки) приводит к росту зерна в процессе охлаждения, что отрицательно сказывается на ударной вязкости. Снижение температуры начала охлаждения проката в случае охлаждения в УКО приводит к образованию промежуточных структур, которые отрицательно сказываются на прочностных характеристиках и приводят к снижению ударной вязкости проката.Cooling of rolled products in air is carried out from temperatures in the range of 750-820 ° C. In the case of delayed cooling, an increase in the cooling start temperature (rolling end temperature) leads to grain growth during cooling, which negatively affects the toughness. A decrease in the temperature of the onset of rolling stock cooling in the case of cooling in a CCO leads to the formation of intermediate structures, which adversely affect the strength characteristics and lead to a decrease in the impact strength of the rolled stock.
Листы толщиной менее 40 мм охлаждаются на спокойном воздухе с целью получения феррито-перлитной структуры с небольшой долей бейнита.Sheets less than 40 mm thick are cooled in still air to obtain a ferrite-pearlite structure with a small proportion of bainite.
Ускоренное охлаждение листов толщиной более 40 мм после прокатки в установке контролируемого охлаждения до температуры 20-80°C позволяет зафиксировать полученное мелкое зерно и получить мелкодисперсную бейнитную структуру для листов.Accelerated cooling of sheets with a thickness of more than 40 mm after rolling in a controlled cooling unit to a temperature of 20-80 ° C allows fixing the resulting fine grain and obtaining a fine bainite structure for sheets.
Нормализация проката с выдержкой при температуре 800-820°C после прокатки позволяет повысить однородность структуры, уменьшить долю неравновесной игольчатой структуры бейнита, снижающей вязкость и хладостойкость. Последующий отпуск при температуре 600-630°C обеспечивает получение целевой микроструктуры проката состоящей на 80% из отпущенного бейнита и на 20% из феррита, что обеспечивает необходимый уровень прочностных характеристик, высокую пластичность, вязкость и хладостойкость стали. Выделение ванадий содержащих частиц при термообработке и процессе замедленного охлаждения способствует обеспечению требуемой теплостойкости при температуре плюс 250°.Normalization of rolled products with holding at a temperature of 800-820 ° C after rolling makes it possible to increase the homogeneity of the structure, reduce the proportion of the nonequilibrium acicular structure of bainite, which reduces the viscosity and cold resistance. Subsequent tempering at a temperature of 600-630 ° C provides the target microstructure of rolled products consisting of 80% tempered bainite and 20% ferrite, which provides the required level of strength characteristics, high ductility, toughness and cold resistance of steel. The separation of vanadium-containing particles during heat treatment and slow cooling process helps to ensure the required heat resistance at a temperature of plus 250 °.
Применение способа поясняется примерами его реализации при производстве на реверсивном стане 5000 ПАО «Северсталь» листового проката из стали марки 09Г2МФБ.The application of the method is illustrated by examples of its implementation in the production of sheet metal from 09G2MFB steel at the 5000 PJSC Severstal reversing mill.
Пример 1. Производство листового проката размером 40×2940×7790 мм (до резки в меру).Example 1. Production of sheet metal with dimensions 40 × 2940 × 7790 mm (before cutting to measure).
В конвертерном цехе производили изготовление непрерывнолитых заготовок сечением 315×1996×1504 мм из стали, содержащей С=0,09%; Si=0,34%; Mn=1,34%; Al=0,04%; Ti=0,016%; Мо=0,22%; S=0,002%; Р=0,012%; N=0,006%; Cr=0,17%; Ni=0,13%; Cu=0,06%; V=0,074%; Nb=0,053%; Fe и неизбежные примеси, - остальное. Состав полученной легирующей композиции полностью соответствовал заявленному содержанию элементов. При этом заявленные суммарные содержания элементов составляют (Cr+Ni+Cu)=0,17+0,13+0,06=0,36%, (V+Nb)=0,074+0,053=0,127%. Величина коэффициента трещиностойкости при сварке Pcm=0,20%, т.е. соответствует заявленному значению не более 0,23%.In the converter shop, continuous cast billets with a section of 315 × 1996 × 1504 mm were manufactured from steel containing C = 0.09%; Si = 0.34%; Mn = 1.34%; Al = 0.04%; Ti = 0.016%; Mo = 0.22%; S = 0.002%; P = 0.012%; N = 0.006%; Cr = 0.17%; Ni = 0.13%; Cu = 0.06%; V = 0.074%; Nb = 0.053%; Fe and inevitable impurities, the rest. The composition of the resulting alloying composition fully corresponded to the declared content of elements. In this case, the declared total contents of elements are (Cr + Ni + Cu) = 0.17 + 0.13 + 0.06 = 0.36%, (V + Nb) = 0.074 + 0.053 = 0.127%. The value of the crack resistance coefficient during welding is P cm = 0.20%, i.e. corresponds to the declared value of no more than 0.23%.
Непрерывнолитую заготовку толщиной 315 мм нагревали в методической печи до температуры 1200°C, при этом происходила аустенизация низколегированной стали указанного состава, растворение дисперсных карбонитридных упрочняющих частиц. После выдачи заготовки из печи осуществляли ее черновую прокатку на реверсивном стане 5000 до толщины промежуточного подката 140 мм, равной 3,5 толщины готового листа. При этом величина частных относительных обжатий в черновой прокатке составляла 10% и 11,2%, а температура конца черновой прокатки составляла 968°C, т.е. также соответствовала заявленным значениям для данного параметра.A continuously cast billet with a thickness of 315 mm was heated in a continuous furnace to a temperature of 1200 ° C, while the low-alloy steel of the specified composition was austenitized, and dispersed carbonitride hardening particles were dissolved. After the billet was discharged from the furnace, it was roughly rolled on a reversing mill 5000 to a thickness of an intermediate rolling stock of 140 mm, equal to 3.5 of the thickness of the finished sheet. In this case, the value of partial relative reductions in rough rolling was 10% and 11.2%, and the temperature of the end of rough rolling was 968 ° C, i.e. also corresponded to the declared values for this parameter.
Начало чистовой прокатки осуществляли при температуре 750°C, а окончание - при 759°C до получения листового проката толщиной 40 мм. После прокатки листы передавали на термический участок для замедленного охлаждения с целью формирования целевой микроструктуры, что соответствует заявленному способу.Finishing rolling was started at 750 ° C and finished at 759 ° C until sheet products with a thickness of 40 mm were obtained. After rolling, the sheets were transferred to a thermal section for delayed cooling in order to form the target microstructure, which corresponds to the claimed method.
Пример 2. Производство листового проката размером 60×2604×7248 мм (до резки в меру).Example 2. Production of sheet metal with dimensions of 60 × 2604 × 7248 mm (before cutting to measure).
В конвертерном цехе производили изготовление непрерывнолитых заготовок сечением 315×1996×1874 мм из стали, содержащей С=0,11%; Si=0,36%; Mn=1,67%; Al=0,03%; Ti=0,015%; Мо=0,29%; S=0,002%; Р=0,008%; N=0,005%; Cr=0,21%; Ni=0,26%; Cu=0,09%; V=0,088%; Nb=0,07%; Fe и неизбежные примеси, - остальное. Состав полученной легирующей композиции полностью соответствовал заявленному содержанию элементов. При этом заявленные суммарные содержания элементов составляют (Cr+Ni+Cu)=0,21+0,26+0,09=0,56%, (V+Nb)=0,082+0,062=0,158% Величина коэффициента трещиностойкости при сварке Pcm=0,21%, т.е. соответствует заявленному значению не более 0,23%.In the converter shop, continuous-cast billets with a cross section of 315 × 1996 × 1874 mm were manufactured from steel containing C = 0.11%; Si = 0.36%; Mn = 1.67%; Al = 0.03%; Ti = 0.015%; Mo = 0.29%; S = 0.002%; P = 0.008%; N = 0.005%; Cr = 0.21%; Ni = 0.26%; Cu = 0.09%; V = 0.088%; Nb = 0.07%; Fe and inevitable impurities, the rest. The composition of the resulting alloying composition fully corresponded to the declared content of elements. In this case, the declared total contents of the elements are (Cr + Ni + Cu) = 0.21 + 0.26 + 0.09 = 0.56%, (V + Nb) = 0.082 + 0.062 = 0.158% The value of the crack resistance coefficient in welding P cm = 0.21%, i.e. corresponds to the declared value of no more than 0.23%.
Непрерывнолитую заготовку толщиной 315 мм нагревали в методической печи до температуры 1210°C, при этом происходила аустенизация низколегированной стали указанного состава, растворение дисперсных карбонитридных упрочняющих частиц. После выдачи заготовки из печи осуществляли ее черновую прокатку на реверсивном стане 5000 до толщины промежуточного подката 185 мм, равной 3,1 толщины готового листа. При этом величина частных относительных обжатий в черновой прокатке составляла 10% и 11,2%, а температура конца черновой прокатки составляла 974°C, т.е. также соответствовала заявленным значениям для данного параметра.A continuously cast billet with a thickness of 315 mm was heated in a continuous furnace to a temperature of 1210 ° C, while austenitization of low-alloy steel of the specified composition took place, and dispersed carbonitride strengthening particles were dissolved. After the billet was discharged from the furnace, it was roughly rolled on a reversing mill 5000 to an intermediate rolling stock thickness of 185 mm, equal to 3.1 of the finished sheet thickness. At the same time, the value of partial relative reductions in rough rolling was 10% and 11.2%, and the temperature of the end of rough rolling was 974 ° C, i.e. also corresponded to the declared values for this parameter.
Начало чистовой прокатки осуществляли при температуре 761°C, а окончание - при 814°C до получения листового проката толщиной 60 мм. После прокатки листы подвергали ускоренному охлаждению в установке ускоренного охлаждения до температуры окончания бейнитного превращения 25°C, что соответствует регламентированным значениям. Дальнейшая термическая обработка листов по режиму: нормализация при температуре 820°C с последующим отпуском при температуре 605°C обеспечивает получение заданной микроструктуры стали, которая позволяет получить требуемый комплекс механических свойств.The finishing rolling was started at 761 ° C and finished at 814 ° C until sheet products with a thickness of 60 mm were obtained. After rolling, the sheets were subjected to accelerated cooling in an accelerated cooling unit to a temperature of the end of the bainite transformation of 25 ° C, which corresponds to the regulated values. Further heat treatment of sheets according to the mode: normalization at a temperature of 820 ° C followed by tempering at a temperature of 605 ° C provides a given steel microstructure, which allows obtaining the required set of mechanical properties.
В таблице представлены показатели механических и эксплуатационных свойств, а также параметры микроструктуры горячекатаных листов, произведенных по приведенным выше технологиям.The table shows indicators of mechanical and operational properties, as well as parameters of the microstructure of hot-rolled sheets produced using the above technologies.
Механические свойства готового проката определяли на поперечных образцах. Температурно-деформационный режим прокатки и последующая термическая обработка обеспечили получение структуры состоящей из отпущенного бейнита с небольшой долей феррита, которая обеспечивает высокий уровень прочностных, пластических характеристик и хорошую вязкость стали. Испытания на статическое растяжение осуществляли на плоских пятикратных образцах по ГОСТ 1497, растяжение при температуре +250°C на образцах Тип 1 по ГОСТ 9651, растяжение в направлении толщины проката с определением относительного сужения по ГОСТ 28870, на ударный изгиб на образцах с V-образным надрезом по ГОСТ 9454 при температурах -40°C и -60°C, излом полнотолщинного образца по ГОСТ 5521.The mechanical properties of the finished rolled products were determined using transverse samples. Temperature-deformation rolling and subsequent heat treatment provided a structure consisting of tempered bainite with a small proportion of ferrite, which provides a high level of strength, plastic characteristics and good toughness of steel. Static tensile tests were carried out on five-fold flat specimens in accordance with GOST 1497, tensile tests at a temperature of + 250 ° C on Type 1 specimens in accordance with GOST 9651, tension in the direction of the thickness of the rolled stock with the determination of the relative narrowing in accordance with GOST 28870, for impact bending on specimens with a V-shaped notch in accordance with GOST 9454 at temperatures of -40 ° C and -60 ° C, fracture of full-thickness specimen in accordance with GOST 5521.
Технико-экономические преимущества рассматриваемого изобретения состоят в том, что предложенные температурно-деформационные режимы производства позволяют в наибольшей степени использовать все механизмы упрочнения низколегированной стали данного химического состава: измельчение зерен микроструктуры, дислокационное упрочнение, дисперсионное твердение, анизотропия структуры и свойств. Использование предложенного способа для производства листового проката на реверсивном стане позволит высокие прочностные характеристики проката, при сохранении высокой пластичности и ударной вязкости по всей толщине проката.The technical and economic advantages of the invention under consideration lie in the fact that the proposed temperature-deformation modes of production make it possible to use to the greatest extent all the mechanisms of hardening of low-alloy steel of a given chemical composition: refining of microstructure grains, dislocation hardening, precipitation hardening, anisotropy of structure and properties. The use of the proposed method for the production of sheet metal on a reversing mill will allow high strength characteristics of the rolled product, while maintaining high plasticity and impact strength throughout the thickness of the rolled product.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020117879A RU2737690C1 (en) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for production of critical metal structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020117879A RU2737690C1 (en) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for production of critical metal structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2737690C1 true RU2737690C1 (en) | 2020-12-02 |
Family
ID=73792710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020117879A RU2737690C1 (en) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for production of critical metal structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2737690C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113111452A (en) * | 2021-03-22 | 2021-07-13 | 北京科技大学 | Analysis method for limit specification rolling suggestion of hot-rolled strip steel |
| RU2765972C1 (en) * | 2021-05-07 | 2022-02-07 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Method for the production of thick sheets from low-alloy mild steels on a reversing mill |
| RU2807789C1 (en) * | 2023-03-28 | 2023-11-21 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for manufacturing structural steel sheets |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466193C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") | Manufacturing method of thick low-alloy rolled plates |
| RU2492250C1 (en) * | 2012-06-29 | 2013-09-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Method of producing sheets from low-alloy tube steel of k65 strength class |
| RU2502820C1 (en) * | 2009-09-30 | 2013-12-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Plate steel characterised by low ratio between yield point and ultimate strength, high strength and high uniform relative elongation, and method for its manufacture |
| RU2544326C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-03-20 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Manufacturing method of low alloyed steel plates with increased corrosion resistance |
| RU2613265C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-03-15 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | Method of producing hot-rolled sheets from low-alloyed tube steel of k60 strength grade for longitudinal electric-welded pipes |
| CN107326162A (en) * | 2017-06-08 | 2017-11-07 | 舞阳钢铁有限责任公司 | A kind of production method of normalized steel |
| RU2709071C1 (en) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Method for production of thick-rolled steel with increased deformation capacity (versions) |
-
2020
- 2020-05-19 RU RU2020117879A patent/RU2737690C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502820C1 (en) * | 2009-09-30 | 2013-12-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Plate steel characterised by low ratio between yield point and ultimate strength, high strength and high uniform relative elongation, and method for its manufacture |
| RU2466193C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") | Manufacturing method of thick low-alloy rolled plates |
| RU2492250C1 (en) * | 2012-06-29 | 2013-09-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Method of producing sheets from low-alloy tube steel of k65 strength class |
| RU2544326C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-03-20 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Manufacturing method of low alloyed steel plates with increased corrosion resistance |
| RU2613265C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-03-15 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | Method of producing hot-rolled sheets from low-alloyed tube steel of k60 strength grade for longitudinal electric-welded pipes |
| CN107326162A (en) * | 2017-06-08 | 2017-11-07 | 舞阳钢铁有限责任公司 | A kind of production method of normalized steel |
| RU2709071C1 (en) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Method for production of thick-rolled steel with increased deformation capacity (versions) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113111452A (en) * | 2021-03-22 | 2021-07-13 | 北京科技大学 | Analysis method for limit specification rolling suggestion of hot-rolled strip steel |
| CN113111452B (en) * | 2021-03-22 | 2023-08-11 | 北京科技大学 | Analysis method of limit specification rolling suggestion for hot rolled strip steel |
| RU2765972C1 (en) * | 2021-05-07 | 2022-02-07 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Method for the production of thick sheets from low-alloy mild steels on a reversing mill |
| RU2807789C1 (en) * | 2023-03-28 | 2023-11-21 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for manufacturing structural steel sheets |
| RU2807795C1 (en) * | 2023-03-28 | 2023-11-21 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for manufacturing structural steel strips |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102470965B1 (en) | Steel sheet having excellent toughness, ductility and strength, and manufacturing method thereof | |
| KR101222724B1 (en) | Method of producing high-strength steel plates with excellent ductility and plates thus produced | |
| RU2393239C1 (en) | Procedure for production of plate iron low-alloyed strip | |
| KR20190131408A (en) | Precipitation hardening and grain refined hot-rolled high strength abnormal steel sheet with a tensile strength of at least 600 MPa and a method of manufacturing | |
| RU2737690C1 (en) | Method for production of hot-rolled sheets from low-alloy steel for production of critical metal structures | |
| RU2703008C1 (en) | Method for production of cryogenic structural steel sheets | |
| CN112877591A (en) | High-strength and high-toughness steel for hardware tool and chain and manufacturing method thereof | |
| RU2691809C1 (en) | Method for production of heavy-duty high-strength wear-resistant rolled stock (versions) | |
| RU2583229C9 (en) | Method of producing ultrahigh-strength sheet steel | |
| CN113692456B (en) | Ultrahigh-strength steel sheet having excellent shear workability and method for producing same | |
| RU2635122C1 (en) | Method of production of rolled plates with strength class k80, x100, l690 to manufacture arc welded pipes of main pipelines | |
| KR102544854B1 (en) | Cold rolled annealed steel sheet with high hole expansion ratio and manufacturing process thereof | |
| JP4205893B2 (en) | High-strength hot-rolled steel sheet excellent in press formability and punching workability and manufacturing method thereof | |
| RU2530078C1 (en) | Production of thick-sheet rolled stock for ship building | |
| CN114134387B (en) | 1300 MPa-tensile-strength thick-specification ultrahigh-strength steel plate and manufacturing method thereof | |
| RU2745831C1 (en) | Method for producing high-strength thick-steel steel rolling on a reversing mill | |
| JPH0425343B2 (en) | ||
| RU2652281C1 (en) | Method of production of hot-rolled sheets from high-strength steel | |
| RU2696186C2 (en) | Method of producing sheet rolled products from low-alloy pipe steel | |
| KR101950580B1 (en) | Ultra-high strength cold-rolled steel sheet having excellent bending workability and method for manufacturing the same | |
| RU2654093C2 (en) | High-strength, high-hardness steel and production of sheets therefrom | |
| RU2792549C1 (en) | Method for the production of cold-resistant rolled steel sheet | |
| RU2808637C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING ROLLED SHEETS 8-50 mm THICK FROM COLD-RESISTANT HIGH-STRENGTH HIGH-RIGID STEEL | |
| RU2809017C1 (en) | Method for producing cold-resistant sheet metal with hardness of 450-570 hbw | |
| RU2813064C1 (en) | Method for producing high-strength steel sheet |