RU2772064C1

RU2772064C1 - High-strength hot-rolled steel characterised by excellent scale adhesion and method for manufacture thereof

Info

Publication number: RU2772064C1
Application number: RU2021111469A
Authority: RU
Inventors: Эва Диас Гонсалес; Ливен БРАККЕ; Том ВАТЕРСОТ; Йост ДЕСТРИККЕР
Original assignee: Арселормиттал
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2022-05-16

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy, namely, to a high-strength hot-rolled steel sheet used for manufacturing large-sized industrial machines. The sheet has a composition including components, in wt.%: 0.06 ≤ carbon ≤ 0.18, 0.01 ≤ nickel ≤ 0.6, 0.001 ≤ copper ≤ 2, 0.001 ≤ chromium ≤ 2, 0.001 ≤ silicon ≤ 0.8, 0 ≤ nitrogen ≤ 0.008, 0 ≤ phosphorus ≤ 0.03, 0 ≤ sulphur ≤ 0.03, 0.001 ≤ molybdenum ≤ 0.5, 0.001 ≤ niobium ≤ 0.1, 0.001 ≤ vanadium ≤ 0.5, 0.001 ≤ titanium ≤ 0.1, if needed, at least one element from: 0.2 ≤ manganese ≤ 2, 0.005 ≤ aluminium ≤ 0.1, 0 ≤ boron ≤ 0.003, 0 ≤ calcium ≤ 0.01 and 0 ≤ magnesium ≤ 0.010, the rest iron and unavoidable impurities. The sheet has a tertiary scale layer containing, in fractions of the area, a total of at least 50% magnetite and ferrite, wherein ferrite constitutes at least 25%, from 0 to 50% wustite and from 0 to 10% hematite, wherein specified scale layer has a thickness of 5 to 40 mcm.

EFFECT: sheet has a high adhesion of scale with increased corrosion resistance, fine weldability and machinability by cutting.

15 cl, 4 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к горячекатаному продукту с превосходной сцепляемостью окалины, подходящему для использования при изготовлении крупногабаритных промышленных машин, таких как краны, грузовики и другие землеройные машины. В частности, в настоящем изобретении предлагается превосходная сцепляемость окалины, обладающей коррозионной стойкостью, и способ ее получения.The present invention relates to a hot rolled product with excellent dross adhesion suitable for use in the manufacture of large industrial machines such as cranes, trucks and other earthmoving machines. In particular, the present invention provides excellent adhesion of scale having corrosion resistance and a method for producing the same.

Горячекатаную сталь используют при изготовлении стальных элементов для строительства и тяжелого машиностроения, как например, деталей кранов, грузовиков и землеройных машин. Однако в последние годы, ввиду усиления внимания к углеродному следу с точки зрения охраны окружающей среды земного шара, а также повышения жесткости рабочих условий, имеется потребность в том, чтобы указанное машинное оборудование, такое как краны и грузовики, эффективно работало в соответствии с промышленными стандартами при одновременной стойкости к жестким рабочим условиям, особенно по показателям коррозионной стойкости, вследствие этого является обязательной разработка стали, имеющей коррозионную стойкость и приемлемые механические свойства.Hot rolled steel is used in the manufacture of steel elements for construction and heavy engineering, such as parts for cranes, trucks and earthmoving machines. However, in recent years, due to the increasing attention to the carbon footprint in terms of protecting the environment of the globe, as well as the increasing harshness of working conditions, there is a need for these machinery, such as cranes and trucks, to operate efficiently in accordance with industry standards. while being able to withstand harsh working conditions, especially in terms of corrosion resistance, it is therefore mandatory to develop a steel having corrosion resistance and acceptable mechanical properties.

Для разработки стального продукта, имеющего адекватную коррозионную стойкость, которая может сохраняться в жестких рабочих условиях при одновременном соблюдении промышленных стандартов, были осуществлены интенсивные исследования и усилия по разработке.Intense research and development efforts have been made to develop a steel product having adequate corrosion resistance that can be maintained under harsh operating conditions while meeting industry standards.

С учетом вышесказанного, была разработана горячекатаная сталь, имеющая третичную окалину, в которой предлагается хороший баланс между механическими свойствами и применимостью в жестких промышленных условиях при одновременном соблюдении строгих экологических норм. Такая третичная окалина образуется в ходе обработки на стане горячей прокатки, после грубой обработки, сразу после удаления вторичной окалины. Окалина, образующаяся при нагревании стали в подогревательной печи до температуры прокатки, известна как первичная окалина.In view of the above, a hot-rolled steel having tertiary scale has been developed that offers a good balance between mechanical properties and applicability in harsh industrial environments while meeting strict environmental regulations. Such dross is formed during processing in a hot rolling mill, after rough processing, immediately after dross has been removed. The dross formed when steel is heated in a preheating furnace to rolling temperature is known as primary dross.

В документе JP 2014-031537 раскрыта горячекатаная стальная пластина, содержащая в масс. %: от 0,01 до 0,4% С; от 0,001 до 2,0% Si; от 0,01 до 3,0% Mn; 0,05% Р или меньше; 0,05% S или меньше; 0,3% Al или меньше; 0,01% N или меньше, а остальное Fe с неизбежными примесями, и она характеризуется толщиной окалины, образовавшейся на поверхности стальной пластины, равной 20 мкм или меньше; отношением длины контакта стальной пластины с ферритом и магнетитом к длине контакта с ферритом и окалиной в направлении прокатки, составляющим 80% или больше, и средним диаметром частиц магнетита 3 мкм или меньше; указанный горячекатаный продукт характеризуется временем выдержки при температуре в диапазоне от 400°С до 450°С длительностью 90 минут или больше, что является весьма интенсивным энергетически, кроме того, он содержит большое количество гематита, который оказывает неблагоприятное влияние на сцепление окалины.JP 2014-031537 discloses a hot-rolled steel plate containing, by weight. %: from 0.01 to 0.4% C; 0.001 to 2.0% Si; 0.01 to 3.0% Mn; 0.05% P or less; 0.05% S or less; 0.3% Al or less; 0.01% N or less, and the rest Fe with unavoidable impurities, and it is characterized by the thickness of the scale formed on the surface of the steel plate is 20 μm or less; the ratio of the contact length of the steel plate with ferrite and magnetite to the contact length with ferrite and scale in the rolling direction of 80% or more, and the average particle diameter of magnetite is 3 μm or less; said hot-rolled product has a holding time at a temperature in the range of 400°C to 450°C of 90 minutes or more, which is very energetically intense, moreover, it contains a large amount of hematite, which has an adverse effect on the adhesion of scale.

В документе JP 2004-346416 раскрыта горячекатаная стальная пластина с окалиной, обладающая воспроизводимо и надежно улучшенной сцепляемостью, даже в случае, когда стальной материал имеет особенно высокое содержание Mn. Горячекатаная стальная пластина имеет слой окалины на поверхности, которая заключает в себе магнетит, содержит 0,3% об. или меньше MnFe₂O₄ и 1,0% об. или меньше (Fe, Mn) О и характеризуется остаточным напряжением сжатия 400 МПа или ниже. Однако присутствие MnFe₂O₄ ослабляет сцепление окалины даже при высоком содержании магнетита.JP 2004-346416 discloses a hot rolled dross steel plate having a reproducibly and reliably improved adhesion even when the steel material has a particularly high Mn content. Hot rolled steel plate has a layer of scale on the surface, which contains magnetite, contains 0.3% vol. or less MnFe ₂ O ₄ and 1.0% vol. or less than (Fe, Mn) O and has a residual compressive stress of 400 MPa or less. However, the presence of MnFe ₂ O ₄ weakens the adhesion of the scale even at high magnetite content.

С учетом вышесказанного, в свете публикаций, упомянутых выше, цель настоящего изобретения заключается в изготовлении доступных горячекатаных стальных продуктов с превосходной сцепляемостью окалины, которые одновременно характеризуются:In view of the foregoing, in light of the publications mentioned above, it is an object of the present invention to provide affordable hot-rolled steel products with excellent dross adhesion that are simultaneously characterized by:

- повышенной коррозионной стойкостью при наличии менее 20% красного шлама,- increased corrosion resistance in the presence of less than 20% red mud,

- сцепляемостью окалины, равной 60% отражательной способности или больше.— dross adhesion equal to or greater than 60% reflectivity.

- чистотой поверхности, равной 65% отражательной способности или больше,- surface cleanliness equal to or greater than 65% reflectivity,

Предпочтительно, такая сталь хорошо пригодна для формования, в частности, для прокатки, а также имеет хорошую свариваемость и обрабатываемость резанием.Preferably, such a steel is well suited for forming, in particular for rolling, and also has good weldability and machinability.

Другая цель настоящего изобретения также состоит в том, чтобы сделать доступным способ изготовления указанных продуктов, совместимых с обычными промышленными вариантами применения, при этом не слишком чувствительных к некоторым небольшим изменениям параметров изготовления.Another object of the present invention is also to make available a process for the manufacture of these products, which are compatible with common industrial applications, while not being too sensitive to some small changes in manufacturing parameters.

Сталь согласно изобретению представляет собой конкретную композицию, которая будет описана подробно.The steel according to the invention is a specific composition, which will be described in detail.

Углерод представлен в стали настоящего изобретения в количестве от 0,06% до 0,18%. Углерод присутствует для обеспечения определенной прочности при растяжении. Однако, когда содержание углерода меньше 0,06%, такое влияние наличия в составе является недостаточным. С другой стороны, когда углерода больше 0,18%, ухудшается вязкость базового металла и зона теплового влияния при сварке, а также значительно снижается свариваемость. С учетом вышесказанного, содержание углерода ограничивается на уровне от 0,06 до 0,18%.Carbon is present in the steel of the present invention in an amount of 0.06% to 0.18%. Carbon is present to provide a certain tensile strength. However, when the carbon content is less than 0.06%, such composition effect is insufficient. On the other hand, when carbon is more than 0.18%, the toughness of the base metal and the weld heat-affected zone deteriorate, and the weldability is significantly reduced. In view of the above, the carbon content is limited to 0.06 to 0.18%.

Никель присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0,01% до 0,6%. Никель выполняет функцию повышения вязкости и упрочнения стальной подложки. Однако никель также играет важную роль в формировании приставшей окалины, требуется минимум 0,01% никеля для сцепления окалины; если содержание никеля превышает 0,6%, снижается экономическая эффективность. Предпочтительные пределы содержания никеля находятся в диапазоне от 0,01% до 0,3%.Nickel is present in the steel of the present invention in an amount of 0.01% to 0.6%. Nickel has the function of increasing the toughness and hardening of the steel substrate. However, nickel also plays an important role in the formation of adhering scale, a minimum of 0.01% nickel is required for scale adhesion; if the nickel content exceeds 0.6%, the economic efficiency decreases. Preferred nickel content ranges are from 0.01% to 0.3%.

Медь присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0,001% до 2%. Медь выполняет функцию повышения прочности за счет увеличения твердости раствора и дисперсионного твердения стальной подложки. Медь оказывает сильное влияние на образование окалины; с учетом вышесказанного, для обеспечения минимального количества окалины на поверхности стали и придания сцепления окалине требуется минимум 0,005% меди. Однако, когда содержание меди превышает 2%, в ходе горячей обработки наблюдается тенденция к образованию трещин при нагревании стального бруска или сварке. С учетом вышесказанного, в случае добавления меди ее содержание ограничивается равным 2% или меньше. Содержание меди предпочтительно представлено количеством от 0,001% до 0,5%.Copper is present in the steel of the present invention in an amount of 0.001% to 2%. Copper performs the function of increasing strength by increasing the solution hardness and precipitation hardening of the steel substrate. Copper has a strong influence on scale formation; With this in mind, a minimum of 0.005% copper is required to ensure a minimum amount of scale on the steel surface and impart adhesion to the scale. However, when the content of copper exceeds 2%, during hot working, there is a tendency for cracks to form when the steel bar is heated or welded. In view of the above, in the case of adding copper, its content is limited to 2% or less. The copper content is preferably represented by an amount of 0.001% to 0.5%.

Хром присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0,001% до 2%. Хром выполняет функцию повышения прочности и вязкости, а также является превосходным в отношении придания свойства высокотемпературной прочности. С учетом вышесказанного, когда предполагается повышение прочности стального материала, активно добавляют хром, а конкретно, хром добавляют предпочтительно в количестве 0,01% или больше для достижения определенной характеристики прочности стальной подложки при растяжении. Хром является предпочтительным элементом для сцепления окалины, в частности, с вюститом, так как хром оказывает закрепляющее воздействие на вюстит. Однако, когда содержание хрома превышает 2%, ухудшается свариваемость. С учетом вышесказанного, в случае добавления хрома его содержание ограничивается на уровне 2% или меньше. В настоящем изобретении предпочтительный предел содержания хрома находится в диапазоне от 0,01% до 0,3%.Chromium is present in the steel of the present invention in an amount of 0.001% to 2%. Chromium has the function of increasing strength and toughness, and is excellent in imparting high temperature strength properties. In view of the above, when it is intended to increase the strength of the steel material, chromium is actively added, and specifically, chromium is preferably added in an amount of 0.01% or more to achieve a certain tensile strength characteristic of the steel substrate. Chromium is the preferred element for bonding mill scale, in particular to wustite, as chromium has a setting effect on wustite. However, when the chromium content exceeds 2%, weldability deteriorates. In view of the above, if chromium is added, its content is limited to 2% or less. In the present invention, the preferred chromium content range is from 0.01% to 0.3%.

Кремний присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0,001% до 0,8%. Кремний вводится в состав как раскисляющий агент на стадии изготовления стали и как элемент для повышения прочности. Однако, в случае, когда кремния меньше 0,01%, такое влияние наличия в составе является недостаточным. С другой стороны, в случае если кремния больше 0,8%, усиливается образование фаялита, который оказывает влияние на однородность окалины. Предпочтительно содержание кремния может составлять от 0,01% до 0,5%), а более предпочтительно, от 0,01% до 0,4%.Silicon is present in the steel of the present invention in an amount of 0.001% to 0.8%. Silicon is introduced into the composition as a deoxidizing agent at the stage of steel production and as an element to increase strength. However, in the case where silicon is less than 0.01%, such an effect of the presence in the composition is insufficient. On the other hand, if silicon is greater than 0.8%, fayalite formation is enhanced, which affects the uniformity of scale. Preferably, the silicon content may be from 0.01% to 0.5%), and more preferably from 0.01% to 0.4%.

Азот присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0% до 0,008%. Азот добавляют ввиду того, что он утончает структуру за счет образования нитридов совместно с титаном или тому подобным элементом и таким образом улучшает вязкость базового металла и зону теплового влияния при сварке. При добавлении азота в количестве менее 0,0005% проявление эффекта утончения структуры не обеспечивается в достаточной степени, а с другой стороны, при добавлении азота в количестве более 0,008%, увеличивается количество растворенного азота, и, следовательно, ухудшается вязкость базового металла и зона теплового влияния при сварке. С учетом вышесказанного, предпочтительное содержание азота ограничивается на уровне от 0,0005 до 0,008%.Nitrogen is present in the steel of the present invention in an amount of from 0% to 0.008%. Nitrogen is added because it refines the structure by forming nitrides together with titanium or the like, and thus improves the toughness of the base metal and the weld heat affected zone. When nitrogen is added in an amount of less than 0.0005%, the structure thinning effect is not sufficiently provided, and on the other hand, when nitrogen is added in an amount of more than 0.008%, the amount of dissolved nitrogen increases, and, consequently, the viscosity of the base metal and the thermal zone deteriorate. welding influence. In view of the foregoing, the preferred nitrogen content is limited to 0.0005 to 0.008%.

И сера, и фосфор являются элементами примесей и могут присутствовать в количестве до 0,03%, поскольку выше указанного количества не могут быть получены плотный базовый металл и плотное сварное соединение. С учетом вышесказанного, содержание и фосфора, и серы ограничивается на уровне от 0,03% или меньше. Однако в случае серы оно предпочтительно указывается равным 0,0004%≤S≤0,0025%, а для фосфора предпочтительные пределы находятся в диапазоне от 0% до 0,02%.Both sulfur and phosphorus are impurity elements and may be present in an amount of up to 0.03%, since a dense base metal and a dense weld joint cannot be obtained above this amount. In view of the above, the content of both phosphorus and sulfur is limited to 0.03% or less. However, in the case of sulfur, it is preferably stated to be 0.0004% ≤ S ≤ 0.0025%, and for phosphorus, the preferred range is from 0% to 0.02%.

Молибден присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0,001% до 0,5%. Молибден выполняет функцию повышения коррозионной стойкости окалины и прочности стали, плюс к тому, он улучшает сцепляемость окалины. При добавлении молибдена в количестве больше 0,5% снижается экономическая эффективность. С учетом вышесказанного, в случае добавления молибдена его содержание ограничивается на уровне от 0,001 до 0,3%.Molybdenum is present in the steel of the present invention in an amount of 0.001% to 0.5%. Molybdenum has the function of increasing the corrosion resistance of the scale and the strength of the steel, plus it improves the adhesion of the scale. When molybdenum is added in an amount of more than 0.5%, economic efficiency decreases. In view of the above, if molybdenum is added, its content is limited to 0.001 to 0.3%.

Ниобий как микролегирующий элемент повышает прочность, а кроме того, улавливает диффундирующий водород путем образования карбидов, нитридов или карбонитридов, так что он улучшает характеристику стойкости к замедленному разрушению. При добавлении ниобия в количестве менее 0,001%, такой эффект является недостаточным, а с другой стороны, при добавлении ниобия в количестве более 0,1%, ухудшается вязкость зоны теплового влияния при сварке. С учетом вышесказанного, в случае добавления ниобия его содержание ограничивается на уровне от 0,001 до 0,1%.Niobium as a microalloying element improves strength, and furthermore traps diffusible hydrogen by forming carbides, nitrides or carbonitrides, so that it improves the delayed fracture resistance property. When adding niobium in an amount of less than 0.001%, such an effect is insufficient, and on the other hand, when adding niobium in an amount of more than 0.1%, the toughness of the welding heat-affected zone deteriorates. In view of the above, in the case of adding niobium, its content is limited to 0.001 to 0.1%.

Ванадий как микролегирующий элемент повышает прочность стали путем улавливания диффундирующего водорода в результате образования карбидов, нитридов или карбонитридов. При добавлении ванадия в количестве менее 0,001% такой эффект является недостаточным, а с другой стороны, при добавлении его в количестве более 0,5%, ухудшается вязкость зоны теплового влияния при сварке. С учетом вышесказанного, в случае добавления ванадия его содержание ограничивается на уровне от 0,001 до 0,5%. Предпочтительный предел для ванадия находится в диапазоне от 0,001% до 0,3%.Vanadium as a microalloying element increases the strength of steel by trapping diffusible hydrogen as a result of the formation of carbides, nitrides or carbonitrides. When vanadium is added in an amount of less than 0.001%, this effect is insufficient, and on the other hand, when it is added in an amount of more than 0.5%, the viscosity of the heat-affected zone during welding deteriorates. In view of the above, if vanadium is added, its content is limited to 0.001 to 0.5%. The preferred limit for vanadium is in the range of 0.001% to 0.3%.

Титан присутствует в стали настоящего изобретения в количестве от 0,001% до 0,1%. Титан имеется в составе с целью образования нитридов для придания прочности стали настоящего изобретения. Однако при добавлении титана в количестве менее 0,001% такой эффект является недостаточным, а с другой стороны, при добавлении его в количестве более 0,1% ухудшается вязкость стали. С учетом вышесказанного, в случае добавления титана его содержание ограничивается на уровне от 0,001 до 0,1%.Titanium is present in the steel of the present invention in an amount of 0.001% to 0.1%. Titanium is present in the composition for the purpose of forming nitrides to impart strength to the steel of the present invention. However, when titanium is added in an amount of less than 0.001%, this effect is insufficient, and on the other hand, when it is added in an amount of more than 0.1%, the toughness of the steel deteriorates. In view of the above, in the case of adding titanium, its content is limited to 0.001 to 0.1%.

Марганец имеется в составе для обеспечения определенной прочности при растяжении. Однако при добавлении марганца в количестве менее 0,2% такое влияние его наличия является недостаточным. С другой стороны, при добавлении марганца в количестве более 2% значительно ухудшается свариваемость. Содержание марганца в соответствии с настоящим изобретением способствует образованию вюстита и его стабилизации в окалине, улучшая посредством этого сцепление окалины. Однако при содержании марганца более 2% образуется MnFe₂O₄, который является неблагоприятным для сцепления окалины, следовательно, предпочтительный предел для марганца в случае настоящего изобретения находится в диапазоне от 0,2% до 1,8%, а более предпочтительно от 0,5% до 1,5%.Manganese is present in the composition to provide a certain tensile strength. However, when manganese is added in an amount of less than 0.2%, this effect of its presence is insufficient. On the other hand, when manganese is added in an amount of more than 2%, the weldability deteriorates significantly. The manganese content in accordance with the present invention promotes the formation of wustite and its stabilization in the scale, thereby improving the adhesion of the scale. However, when the manganese content is more than 2%, MnFe ₂ O ₄ is formed, which is unfavorable for the adhesion of scale, therefore, the preferred limit for manganese in the case of the present invention is in the range from 0.2% to 1.8%, and more preferably from 0, 5% to 1.5%.

Алюминий является необязательным элементом для настоящего изобретения и может присутствовать в количестве от 0,005% до 0,1%. Алюминий добавляют в качестве раскисляющего агента, плюс к тому, он оказывает влияние на утончение структуры стали настоящего изобретения. Однако, в случае, когда алюминия меньше 0,005%, такое влияние наличия в составе является недостаточным. С другой стороны, если алюминия содержится более 0,1%, ухудшается чистота и качество поверхности стали. С учетом вышесказанного, содержание алюминия ограничивается на уровне от 0,005 до 0,1%.Aluminum is an optional element for the present invention and may be present in an amount of 0.005% to 0.1%. Aluminum is added as a deoxidizing agent, plus it has the effect of thinning the structure of the steel of the present invention. However, in the case where aluminum is less than 0.005%, such an influence of presence in the composition is insufficient. On the other hand, if more than 0.1% of aluminum is present, the surface finish and quality of the steel deteriorates. In view of the above, the aluminum content is limited to 0.005 to 0.1%.

Бор является необязательным элементом для стали настоящего изобретения и присутствует в стали в количестве от 0% до 0,003%. Бор выполняет функцию повышения упрочнения. Однако, когда содержание бора превышает 0,003%, ухудшается вязкость. С учетом вышесказанного, в случае добавления бора его содержание ограничивается на уровне 0,003% или меньше.Boron is an optional element for the steel of the present invention and is present in the steel in an amount of 0% to 0.003%. Boron performs the function of increasing hardening. However, when the boron content exceeds 0.003%, the toughness deteriorates. In view of the above, if boron is added, its content is limited to 0.003% or less.

Кальций является необязательным элементом и используется для контролирования включений на основе сульфидов. Однако добавление кальция в количестве больше 0,01% вызывает снижение чистоты. С учетом вышесказанного, в случае добавления кальция его содержание ограничивается на уровне 0,01% или меньше.Calcium is an optional element and is used to control sulfide-based inclusions. However, adding more than 0.01% calcium causes a decrease in purity. In view of the above, if calcium is added, its content is limited to 0.01% or less.

Магний является необязательным элементом, используется для улучшения свариваемости стали и ограничивается по количеству величиной 0,010%.Magnesium is an optional element used to improve the weldability of steel and is limited in quantity to 0.010%.

Окалина настоящего изобретения представляет собой третичную окалину, которая формируется на поверхности стальной полосы при охлаждении после горячей прокатки, а также в ходе сворачивания в рулон и охлаждения после него до 450°С и имеет толщину от 5 микрон до 40 микрон. Окалина содержит феррит и магнетит и необязательно может заключать в себе гематит и вюстит. Конкретные функции и значение всех составляющих частей поясняются в настоящем документе для осмысления путем понимания настоящего изобретения.The dross of the present invention is a tertiary scale which is formed on the surface of the steel strip during cooling after hot rolling and during coiling and cooling thereafter to 450°C and has a thickness of 5 microns to 40 microns. The mill scale contains ferrite and magnetite, and may optionally contain hematite and wustite. The specific functions and meaning of all constituent parts are explained in this document for understanding by understanding the present invention.

Первоначально оксидный слой вюстита формируется вследствие обилия кислорода, доступного после конечной прокатки, вюстит образуется в непосредственной близости к стальной подложке, тогда как слой гематита образуется над ним. Однако после сворачивания в рулон доступ к кислороду ограничивается, следовательно, вюстит расходуется и реагирует с железом, образуя два различных оксидных слоя:Initially, the oxide layer of wuestite is formed due to the abundance of oxygen available after the final rolling, the wuestite is formed in close proximity to the steel substrate, while the hematite layer is formed above it. However, after being rolled up, access to oxygen is limited, therefore wustite is consumed and reacts with iron, forming two different oxide layers:

- слой магнетита, диспергированного вместе с ферритом в непосредственной близости к стальной подложке, и- a layer of magnetite dispersed together with ferrite in close proximity to the steel substrate, and

- оксидный слой вюстита, который образуется непосредственно над ним.- an oxide layer of wustite, which is formed directly above it.

Путем регулирования толщины и составов указанных окалин можно достигать заданных механических и эксплуатационных характеристик. Окалина настоящего изобретения содержит общее количество магнетита и феррита, составляющее более 50% по доле площади, от 0% до 50% вюстита и максимум до 10% гематита.By adjusting the thickness and composition of these scales, it is possible to achieve the desired mechanical and operational characteristics. The scale of the present invention contains a total amount of magnetite and ferrite of more than 50% by area fraction, from 0% to 50% wustite and up to a maximum of 10% hematite.

Магнетит и феррит присутствуют в третичной окалине совокупно в количестве 50% или больше. В предпочтительном варианте осуществления совокупные количества магнетита и феррита составляют 70% или больше, а содержание магнетита составляет более 30%. Магнетитный оксидный слой окалины, который образуется в ходе сворачивания в рулон и охлаждении до температуры 450°С, формируется в непосредственной близости к стальной подложке. В указанном магнетитном слое диспергируется феррит, и вследствие присутствия данных частиц слой магнетита сообщает сцепление окалине. Феррит присутствует в третичной окалине настоящего изобретения в количестве, составляющем, по меньшей мере, 25%. Феррит имеет ОЦК структуру, и ее твердость, как правило, составляет от 75 BHN до 95 BHN. Феррит диспергирован в слое магнетита и сообщает окалине свойство сцепления. Феррит образуется в процессе разложения вюстита в магнетит, поскольку в течение данной реакции железо стальной подложки реагирует с вюститом вследствие недостатка кислорода и образует магнетит и феррит.Magnetite and ferrite are present in the tertiary mill scale in an aggregate amount of 50% or more. In a preferred embodiment, the combined amounts of magnetite and ferrite are 70% or more, and the magnetite content is more than 30%. The magnetite oxide scale layer, which is formed during coiling and cooling to a temperature of 450°C, is formed in close proximity to the steel substrate. Ferrite is dispersed in said magnetite layer and, due to the presence of these particles, the magnetite layer imparts cohesion to the scale. Ferrite is present in the tertiary scale of the present invention in an amount of at least 25%. Ferrite has a BCC structure, and its hardness is generally between 75 BHN and 95 BHN. The ferrite is dispersed in the magnetite layer and imparts cohesive properties to the scale. Ferrite is formed during the decomposition of wuestite into magnetite, because during this reaction, the iron of the steel substrate reacts with wuestite due to lack of oxygen and forms magnetite and ferrite.

Вюстит может присутствовать в окалине настоящего изобретения в количестве от 0% до 50%. Вюстит является самой мягкой, обогащенной железом оксидной фазой с формулой FeO. Вюстит обладает изометрической гексоктаэдрической кристаллической системой с твердостью окалины от 5 до 5,5 по шкале Мооса, при этом вюстит является пластичным при высокой температуре, следовательно, облегчает выполнение операций сварки и резки, но при более низкой температуре он является очень твердым и стабильным, что придает оксидному слою настоящего изобретения устойчивость к истиранию, а также коррозионную стойкость. Наличие свыше 50% вюстита ухудшает сцепление и характеристики коррозионной стойкости окалины настоящего изобретения.Wustite may be present in the scale of the present invention in an amount of from 0% to 50%. Wüstite is the softest iron-rich oxide phase with the formula FeO. Wuestite has an isometric hexoctahedral crystal system with a dross hardness of 5 to 5.5 Mohs, while wuestite is ductile at high temperature, hence facilitating welding and cutting operations, but at lower temperature it is very hard and stable, which imparts abrasion resistance as well as corrosion resistance to the oxide layer of the present invention. The presence of more than 50% wustite degrades the adhesion and corrosion resistance characteristics of the scale of the present invention.

Гематит может присутствовать в окалине настоящего изобретения в количестве от 0% до 10%. Указанный компонент, при его наличии, обычно образует самый верхний слой окалины. Гематит не предполагается в качестве компонента настоящего изобретения, но может появляться в силу действия параметров переработки. Он не оказывает никакого влияния до 10%, но свыше 10% является неблагоприятным для сцепления окалины настоящего изобретения.Hematite may be present in the scale of the present invention in an amount of 0% to 10%. The specified component, if present, usually forms the uppermost layer of scale. Hematite is not intended as a component of the present invention, but may appear due to processing parameters. It has no effect up to 10%, but above 10% is unfavorable for the adhesion of the scale of the present invention.

Стальной продукт согласно изобретению можно получать любым подходящим способом. Однако предпочтительно использовать процесс, описанный далее в настоящем документе.The steel product according to the invention can be obtained by any suitable method. However, it is preferable to use the process described later in this document.

Разливку полупродукта можно выполнять в форме слитков, либо в форме тонких слябов или тонких полос, т.е. с толщиной, находящейся в диапазоне приблизительно от 220 мм для слябов до нескольких десятков миллиметров для тонкой полосы или тонких слябов.The casting of the semi-finished product can be carried out in the form of ingots, or in the form of thin slabs or thin strips, i.e. with a thickness ranging from about 220 mm for slabs to several tens of millimeters for thin strip or thin slabs.

В целях упрощения следующее ниже описание будет фокусироваться на слябах как полупродукте. Сляб, имеющий вышеописанный химический состав, изготовляется посредством непрерывной разливки и предлагается для дальнейшей обработки в соответствии со способом изготовления согласно изобретению. В настоящем способе можно использовать сляб с высокой температурой, применяемой в ходе непрерывной разливки, или можно вначале охлаждать его до комнатной температуры, а затем снова нагревать.For purposes of simplicity, the following description will focus on slabs as a semi-finished product. A slab having the above-described chemical composition is produced by continuous casting and offered for further processing in accordance with the manufacturing method according to the invention. In the present method, a high temperature slab used in continuous casting may be used, or it may be cooled to room temperature first and then heated again.

Температура сляба, который подвергается горячей прокатке, предпочтительно находится выше точки Ас3 и, по меньшей мере, выше 1000°С и должна составлять ниже 1280°С. Подразумевается, что температуры, упоминаемые в настоящем документе, обеспечивают достижение аустенитного диапазона во всех точках сляба. В случае, если температура сляба ниже 1000°С, на прокатном стане прилагается избыточная нагрузка, а кроме того, при прокатке температура стали может понижаться до температуры превращения феррита. Следовательно, для обеспечения того, чтобы прокатка находилась полностью в аустенитной зоне, повторный нагрев необходимо осуществлять при температуре выше 1000°С. Кроме того, температура не должна быть выше 1280°С во избежание нежелательного роста аустенитного зерна, приводящего к образованию крупного зерна феррита, что уменьшает способность указанных зерен к рекристаллизации в ходе горячей прокатки. Кроме того, температура выше 1280°С повышает риск образования толстых слоев оксидов, которые оказывают неблагоприятное воздействие при горячей прокатке.The temperature of the slab which is subjected to hot rolling is preferably above the Ac3 point and at least above 1000°C and should be below 1280°C. The temperatures referred to herein are intended to achieve the austenitic range at all points on the slab. If the temperature of the slab is lower than 1000° C., an excessive load is applied to the rolling mill, and in addition, during rolling, the temperature of the steel may drop to the ferrite transformation temperature. Therefore, in order to ensure that the rolling is completely in the austenite zone, reheating must be carried out at a temperature above 1000°C. In addition, the temperature should not exceed 1280° C. to avoid undesirable growth of austenite grains, leading to the formation of coarse ferrite grains, which reduces the ability of these grains to recrystallize during hot rolling. In addition, temperatures above 1280° C. increase the risk of formation of thick oxide layers, which are detrimental to hot rolling.

Конечная температура прокатки должна быть выше 800°С и предпочтительно выше 840°С. Необходимо использовать конечную температуру прокатки выше точки 800°С для обеспечения того, чтобы сталь, подвергаемая горячей прокатке, прокатывалась полностью в аустенитной зоне, и температура на выходе конечной прокатки является достаточно высокой для достижения надлежащего формирования окалины, а также для обеспечения минимальной толщины окалины, равной 5 микронам. Конечная толщина горячекатаного стального листа после горячей прокатки составляет от 2 мм до 20 мм.The final rolling temperature should be above 800°C and preferably above 840°C. It is necessary to use a final rolling temperature above the 800°C point to ensure that the hot rolled steel is rolled completely in the austenitic zone, and the final rolling exit temperature is high enough to achieve proper dross formation, as well as to ensure a minimum dross thickness, equal to 5 microns. The final thickness of the hot rolled steel sheet after hot rolling is 2 mm to 20 mm.

Затем горячекатаный стальной лист, полученный указанным способом, охлаждают со скоростью от 2°С/с до 30°С/с до температуры сворачивания в рулон, равной 650°С или ниже, для получения требуемого компонента в виде окалины настоящего изобретения. Скорость охлаждения не должна быть выше 30°С/с во избежание ухудшения формирования окалины как по составу, так и по толщине. Температура сворачивания в рулон должна быть ниже 650°С, поскольку выше указанной температуры может существовать риск избыточного образования обогащенных кислородом оксидов, что ухудшает сцепляемость окалины, а также является неблагоприятным для других механических свойств, таких как шероховатость и пластичность слоя окалины. Предпочтительная температура сворачивания в рулон горячекатаного стального листа настоящего изобретения составляет от 550°С до 650°С, а предпочтительный диапазон скорости охлаждения после горячей прокатки составляет от 2 до 15°С/с.Then, the hot-rolled steel sheet obtained by this method is cooled at a rate of 2°C/s to 30°C/s to a coiling temperature of 650°C or lower to obtain the desired dross component of the present invention. The cooling rate should not exceed 30°C/s to avoid deterioration in scale formation both in composition and thickness. The coiling temperature should be below 650°C, since above this temperature there may be a risk of excessive formation of oxygen-rich oxides, which impairs the adhesion of the scale, and is also unfavorable for other mechanical properties, such as roughness and ductility of the scale layer. The preferred coiling temperature of the hot-rolled steel sheet of the present invention is 550°C to 650°C, and the preferred cooling rate range after hot rolling is 2 to 15°C/s.

Далее горячекатаному стальному листу позволяют охлаждаться до комнатной температуры со скоростью охлаждения, которая составляет предпочтительно не выше 10°С/с, для предоставления определенного периода времени пребывания при температурах от 450°С до 550°С с целью создания возможности формирования слоя магнетита с диспергированным железом, который образуется в результате превращения вюстита при ограниченном количестве кислорода.Next, the hot-rolled steel sheet is allowed to cool to room temperature at a cooling rate that is preferably not higher than 10°C/s to allow a certain residence time at temperatures from 450°C to 550°C to allow formation of a magnetite layer with dispersed iron. , which is formed as a result of the transformation of wuestite with a limited amount of oxygen.

После этого горячекатаный стальной продукт охлаждают со скоростью охлаждения меньше 2°С/с до комнатной температуры, а скорость охлаждения после сворачивания в рулон предпочтительно составляет от 0,0001°С/с до 1°С/с, и более предпочтительно, скорость охлаждения после сворачивания в рулон составляет от 0,0001°С/с до 0,5°С/с.Указанные низкие скорости охлаждения достигаются путем выдерживания рулонного горячекатаного стального продукта при охлаждении горячекатаного стального продукта в замкнутой зоне или под укрытием. После охлаждения горячекатаного стального продукта до комнатной температуры получают высокопрочный стальной лист с превосходной сцепляемостью окалины.Thereafter, the hot-rolled steel product is cooled at a cooling rate of less than 2°C/s to room temperature, and the cooling rate after coiling is preferably 0.0001°C/s to 1°C/s, and more preferably, the cooling rate after coiling is from 0.0001° C./s to 0.5° C./s. These low cooling rates are achieved by keeping the coiled hot rolled steel product while cooling the hot rolled steel product in a closed area or under shelter. After the hot-rolled steel product is cooled to room temperature, a high-strength steel sheet with excellent dross adhesion is obtained.

ПримерыExamples

Следующие ниже результаты испытаний, примеры, иллюстративное пояснение примеров и таблицы, которые представлены в настоящем документе, являются неограничивающими по характеру и должны рассматриваться как приведенные только в целях иллюстрации, и они будут отображать преимущественные признаки настоящего изобретения и разъяснять значение параметров процесса, выбранных авторами изобретения после обширных экспериментов, а также дополнительно устанавливать характеристики, которые могут достигаться сталью настоящего изобретения.The following test results, examples, illustrative explanation of examples and tables, which are presented in this document, are non-limiting in nature and should be considered as given for purposes of illustration only, and they will display the advantageous features of the present invention and clarify the meaning of the process parameters chosen by the inventors after extensive experimentation, as well as to further establish the characteristics that can be achieved by the steel of the present invention.

Составы стальных листов испытательных образцов обобщены в таблице 1, при этом стальные листы получены в соответствии с параметрами процесса, приведенными в таблице 2, соответственно.The compositions of the steel sheets of the test specimens are summarized in Table 1, with the steel sheets obtained in accordance with the process parameters shown in Table 2, respectively.

В таблице 3 продемонстрированы микрокомпоненты полученной третичной окалины, а в таблице 4 показан результат оценок потребительских свойств.Table 3 shows the microcomponents of the obtained tertiary scale, and table 4 shows the result of evaluations of consumer properties.

Таблица 1 включена в настоящий документ только для демонстрирования того, что приставшая окалина может формироваться на различных стальных композициях, которые получены при соблюдении параметров процесса, задаваемых настоящим изобретением. Указанные составы стали не должны истолковываться как исчерпывающие по своему характеру, поскольку они приведены лишь в виде примеров.Table 1 is included here only to demonstrate that adhering scale can form on various steel compositions that are made under the process parameters of the present invention. These steel compositions are not to be construed as being exhaustive in nature, as they are provided by way of example only.

В таблице 1 отображены стали с составами, выраженными в массовых процентах.Table 1 shows steels with compositions expressed in mass percent.

Таблица 1. Составы сталиTable 1. Steel compositions

Таблица 2. Параметры процессаTable 2. Process parameters

В таблице 2 настоящего документа подробно изложены параметры процесса, воплощенные в отношении образцов стали таблицы 1.Table 2 of this document details the process parameters embodied in relation to the steel samples of Table 1.

В таблице 3 показаны результаты испытаний, проведенных в соответствии со стандартами, с использованием различных микроскопов, таких как сканирующий электронный микроскоп, для определения состава микрокомпонентов приставшей окалины, как соответствующей изобретению, так и сравнительной.Table 3 shows the results of tests carried out in accordance with the standards, using various microscopes, such as a scanning electron microscope, to determine the composition of the microcomponents of adhering scale, both according to the invention and comparative.

Результаты приведены в процентах площади; было обнаружено, что все примеры изобретения содержат микрокомпоненты в заданных пределах.Results are given as percentage of area; it was found that all examples of the invention contain micro-components within the specified limits.

В таблице 4 приведены примеры потребительских свойств окалины, соответствующей изобретению. Сцепление окалины и ее чистоту проверяют при помощи испытания с использованием скотча, при этом в указанном испытании чистоту поверхности измеряют при наложении ленты, которая собирает пыль и раздробленную окалину, на поверхность. Затем указанную ленту помещают на белую бумагу и измеряют отражательную способность или белизну. Для измерения сцепляемости липкую ленту налагают на всю длину образца, испытываемого на растяжение. После этого указанный образец зажимают в машине для испытания на растяжение и растягивают до достижения удлинения 0,2%. Затем данную полоску осторожно извлекают и наклеивают на белую бумагу, где измеряют отражательную способность, как в случае оценки чистоты поверхности.Table 4 shows examples of consumer properties of the scale corresponding to the invention. Scale adhesion and cleanliness are checked by a tape test, in which the surface cleanliness is measured by applying a tape that collects dust and crushed scale to the surface. This tape is then placed on white paper and the reflectance or whiteness is measured. To measure adhesion, adhesive tape is applied over the entire length of the tensile specimen. After that, the specified sample is clamped in a tensile testing machine and stretched until an elongation of 0.2% is reached. This strip is then carefully removed and pasted onto white paper, where the reflectance is measured, as in the case of surface cleanliness.

Для оценки упомянутой коррозионной стойкости осуществляли испытание при постоянной влажности согласно стандарту NBN EN ISO 6270-2 в течение 500 ч. По завершении указанного испытания оценивали процентную долю красного шлама, присутствующего на поверхности, с использованием программы анализа изображений.To evaluate said corrosion resistance, a constant humidity test according to NBN EN ISO 6270-2 for 500 hours was carried out. After completion of this test, the percentage of red mud present on the surface was evaluated using an image analysis program.

Результаты различных механических испытаний, проведенных в соответствии со стандартами, представлены далее в виде таблицы 4.The results of various mechanical tests carried out in accordance with the standards are presented below in the form of table 4.

Примеры показывают, что горячекатаные стальные листы, соответствующие данному изобретению, демонстрируют все заданные свойства благодаря их конкретному составу и микрокомпонентам третичной окалины настоящего изобретения.The examples show that the hot rolled steel sheets of this invention exhibit all of the intended properties due to their specific composition and the micro-components of the tertiary scale of the present invention.

Claims

1. Hot-rolled high-strength steel sheet having a composition comprising components in wt.%:

0.06 ≤ carbon ≤ 0.18;

0.01 ≤ nickel ≤ 0.6;

0.001 ≤ copper ≤ 2;

0.001 ≤ chromium ≤ 2;

0.001 ≤ silicon ≤ 0.8;

0 ≤ nitrogen ≤ 0.008;

0 ≤ phosphorus ≤ 0.03;

0 ≤ sulfur ≤ 0.03;

0.001 ≤ molybdenum ≤ 0.5;

0.001 ≤ niobium ≤ 0.1;

0.001 ≤ vanadium ≤ 0.5;

0.001 ≤ titanium ≤ 0.1;

optionally at least one of:

0.2 ≤ manganese ≤ 2;

0.005 ≤ aluminum ≤ 0.1;

0 ≤ boron ≤ 0.003;

0 ≤ calcium ≤ 0.01;

0 ≤ magnesium ≤ 0.010;

iron and inevitable impurities - the rest;

wherein said sheet has a layer of tertiary scale containing, in area fractions, a total of at least 50% magnetite and ferrite, and ferrite is at least 25%, from 0 to 50% wustite and from 0 to 10% hematite, and the specified scale layer has a thickness of 5 to 40 microns.

2. Sheet according to claim. 1, the composition of which includes from 0.01 to 0.5 wt.% silicon.

3. Sheet according to claim. 1, the composition of which includes from 0.1 to 0.3 wt.% Nickel.

4. Sheet according to any one of paragraphs. 1-3, the composition of which includes from 0.1 to 0.5 wt.% copper.

5. Sheet according to any one of paragraphs. 1-4, the composition of which includes from 0.01 to 0.3 wt.% chromium.

6. Sheet according to any one of paragraphs. 1-5, in which the total amount of magnetite and ferrite is 80% or more, and the percentage of magnetite is more than 30%.

7. Sheet according to any one of paragraphs. 1-6, in which the wustite content is 45% or less.

8. Sheet according to any one of paragraphs. 1-7, which has a percentage of red mud of 20% or less and has a dross adhesion of 80% or more.

9. The sheet according to claim 8, which has a percentage of red mud of 15% or less and has a dross purity of 80% or more.

10. A method for producing hot-rolled high-strength steel sheet, which includes the following successive steps:

an intermediate product is obtained in the form of an ingot, a thin slab or a thin strip of steel having a composition according to any one of paragraphs. 1-5;

reheating the specified intermediate to a temperature of from 1000 to 1280°C;

rolling said semi-finished product entirely in the austenitic range, in which the end temperature of hot rolling is 800° C. or more, to obtain a hot-rolled steel sheet with a thickness of 2 to 20 mm;

cooling the hot-rolled steel sheet at a rate of 2 to 30°C/s to a coiling temperature of 650°C or less, and coiling said hot-rolled sheet;

cooling said hot-rolled sheet to room temperature at a rate of less than 2°C/s to obtain a hot-rolled high-strength steel sheet.

11. The method according to claim 10, wherein the roll temperature is between 550 and 650°C.

12. The method according to claim 10 or 11, wherein the final rolling temperature is more than 840°C.

13. The method according to claim. 11 or 12, in which the cooling rate after hot rolling is from 2 to 15°C/s.

14. The method of claim. 13, wherein the cooling rate after rolling is from 0.0001 to 1°C/s.

15. The method of claim. 14, wherein the cooling rate after being rolled up is between 0.0001 and 0.5°C/s.