Способ производства упрочненного проката

(51)5 С 21 О 8/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЦИФИИ Рад-ЩЯЯЬ(56) Ефименко С.П. и Следнев В.П. Вальцовщик листопрокатных станов. ММеталлургия, 1980, с.190-198,Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении деформационно-термически упрочненного листового проката из углеродистых сталей массового назначения.Цель изобретения - повышение прочностных свойств проката.Укаэанная цель достигается тем, что в способе производства проката из углеродистых сталей массового назначения, включающем многопроходное пластическое деформирование заготовки с регламетированными скоростями деформации и междеформационными паузами, с температурой конца деформирования Агз+(10-70 С), а также регулируемое охлаждение от температурц конца деформирования до 400-700 С со скоростью 5-35 С/с, скорость пластической деформации увеличивают от первого цикла к последнему с 5-6 до 110-120 с 1, при этом продолжительность междеформационных пауз сокращают с 4-6 до 0,2-0,4 с, а перед. регулируемым охлаждением проводят выЖ,1786133 А 1(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УПРОЧНЕННОГО ПРОКАТА(57) Сущность изобретения; стальную заготовку нагревают до температур аустенизации и подвергают многопроходной пластической деформации, увеличивая скорость деформации от первого прохода к последнему от 5-6 до 110-120 с и сокращая продолжительность междеформационных пауз с 4-6 до 0,2-0,4 с, при температуре конца деформации Агз(10-70 С). Прокат выдерживают в течение 0,6-4,5 с и охлаждают со скоростью 5-35 С/с до 700-400 С. 2 табл,держку в течение 0,6-4,5 с при температуре конца деформирования,Известное и предложенное технические решения имеют следующие общие признаки, Оба они являются способами деформационно-термического производства упрочненного проката иэ углеродистых сталей массового назначения, в частности, из стали Ст 3 сп,Оба включают многопроходное пластическое деформирование заготовки с регламентированными скоростями деформации и междеформационными паузами.В обоих случаях температура конца деформирования попадает диапазон Агз+(10- 70) С, а после завершения деформирования осуществляют регулируемое охлаждение от температуры конца деформирования до 400-7000 С со скоростью 5-350 С/с, При этом хотя значение скорости охлаждения в способе-прототипе не дано, указанный параметр следует считать очевидно известным, 1786133относительной деформации по проходам определена из конструктивных параметров клетей, в следствие чего вначале возрастает, а затем снижается,В предложенном способе продолжительность пауз между циклами деформации сокращают последовательно с 4-6 до 0,2-0,4 с, тогда как в известном способе продолжительность междеформационных пауз определяется по условию постоянства секундных объемов и зависит от схемы обжатий, скорости валков, расстояния между клетками непрерывной группы, и не определяется исходя иэ условий получения в готовом прокате нужной структуры и деформационного упрочнения,Кроме того, в предложенном способеперед регулируемым охлаждением проводят выдержку в течение 0,6-4,5 с при температуре конца деформирования, тогда как известный способ является неизотермическим, т.е, с постоянным снижением температуры полосы в процессе всего многопроходного пластического деформирования.Новые условия многопроходного деформирования согласно предложенномуспособу обуславливают возникновения в каждом предыдущем проходе и сохранение в течение каждой последующей междеформационной паузы до начала последующего цикла деформационного упрочнения стали, а также обуславливают заданную степень 30 35 40 т,к, в прототипе он составляет, например,5-30 С/с,Отличия предложенного способа состоят в следующем.Деформирование осуществляют в режиме деформированного циклирования срегламентированными параметрами циклов, обеспечивающих последовательное упрочнение стали.В известном способе осуществляют 10многопроходное деформирование, причемскорости деформации и междефармационные паузы определены не иэ условия формирования заданноймик)оструктуры сталисвойств по проходам, а из равномерности 15загрузки клетей, условия постоянства секундных обьемов, заданной производительности скорости прокатки) с учетомограничений, накладываемых значениями. предельных характеристик стана, режимами и конструкцией охлаждающих устройствпрочностью валков и др.В предложенном способе скорость пластической деформации от первого цикла кпоследнему с 5-6 до 110-120 с , тогда как в 25известном способе истинная скорость деформации не регламентирована, а величина рекристаллизации стали, формирующуюмелкозернистую суб- и микроструктуру, вчастности, величину зерна деформированного у аустенита, таким образом, что каждый отдельный проход в совокупности споследующей междеформационной паузойобразуют деформационный цикл, а в целоммногопроходное деформирование по своему накапливаемаму от цикла к циклу воздействию на структуру и свойства прокатапредставляет собой деформационное циклирование,Сущность предложенного способа заключается в следующем,Комплекс свойств горячекатаного проката из углеродистых сталей определяетсяхарактером микроструктуры и субструктурыстали, которая формируется в процессе деформирования заготовки в аустенитном состоянии и при последующем охлаждении срегулируемым у - а-превращением. Образование в структуре стали оптимального фазового свойства проката, частичносохранить упрочнение, полученное сталью впроцессе циклического пластического де- .формирования, и сформировать устойчивуюк нагреву структуру стали, не разупрочняющуюся в околошовной зоне при сварке.Степень коагуляции карбидов в стали,морфология ферритной фазы и размеры неполностью рекристиллиэованных зеренмикроструктуры и с дефектами решеток кристаллитов обеспечивают повышение прочности при сохранении вязкопластическиххарактеристик на уровне характеристик неупрочненного деформационно-термическим путем горячекатаного проката.Это позволяет применять деформационно-термически упрочненный прокат иэуглеродистых сталей вместо более дорогостоящего проката из низколегированныхсталей,Экспериментально установлено, чтотемпература конца деформирования должна находиться в пределах Агз+(10-70 С). Приболее высоких температурах резко возрастает скорость рекристаллизации деформированного у аустенита, что не позволяетсохранить необходимую степень деформационного упрочнения проката, размеры иморфологию ферритных зерен и перлита.Снижение температуры менее Агэ+10 Сприводит к образованию неравномерногохарактера микроструктуры стали.Хотя прочностные свойства прокатавозрастают, вязкость, пластичность и свариваемость ухудшается, что недопустимо.Завершение регулируемого охлаждения при температурах выше 700 С идальнейшее охлаждение проката с произвольной скоростью приводит к снижению комплекса механических свойств стали, появлению нестабильности механических свойств по длине проката,Снижение температуры окончания регламентированного охлаждения менее 400 С не приводит к улучшению комплекса свойств стали, а лишь затрудняет реализацию технологического процесса, что нецелесообразно.В случае охлаждения со скоростью более 35 яС/с происходит образование бейнита и мартенсита в поверхностных слоях проката, снижение пластичности и вязкости стали,Уменьшение скорости охлаждения менее 5 С/с не позволяет зафиксировать измельченную деформационным циклированием структуру,.что ведет к снижению прочностных и вязкопластических свойств проката.. При скорости пластической деформации в первом цикле менее 5 с не улучшаются свойства стали, а лишь снижается производительность процесса. Увеличение истинной скорости деформации более 6 сведет к росту энергосиловых параметров прокатки, не обеспечивает высоких степеней деформации, что ухудшает проработку структуры проката и производительность процесса.Увеличение скорости пластической деФормации от первого цикла к последнему позволяет за счет измельчения структурных элементов различного уровня накапливать деформационную составляющую упрочнения без снижения вязкопластических характеристик и образования анизотропии механических свойств.При истинной скорости деформации в последнем проходе менее 110 с происходит разупрочнение проката, обусловленное динамической рекристаллизацией, что недопустимо,. Увеличение скорости деформации более 120 сведет к интенсивному разогреву деформируемого металла, его разупрочнению, а также росту энергосиловых параметров прокатки.Сокращение продолжительности междеформационных пауз от цикл к циклу при деформационном циклировании обеспечивает последовательное измельчение зерен аустенита и подготавливает структуру к формированию оптимальногр фазового состава и морфологии, равномерной дисперсной зеренной структуры готового проката. При начальной продолжительности пауз более 6 с процессы рекристаллиэации завершаются полностью, что исключает возможность накопления измельчения элементов структуры и деформационного упрочнения, Снижение продолжительности пауз менее 4 с ведет к снижению пластиче 5 ских и вязкостных свойств стали, что недопустимо. Сокращение продолжительности .последней междеформационной паузы менее 0,2 с приводит к росту анизотропии механических свойств, ухудшению пласти 10 ческих свойств стали и с последующем кразупрочнению проката в зоне сварного шва. При продолжительности этой паузы более 0,4 с прочностные свойства проката из углеродистой стали ниже, чем из низколеги 15 рованной.Иэотермическая выдержка проката после завершения циклического деформирования обеспечивает частичное снятие наклепа разупрочнение стали), стабилиза 20 цию микроструктуры. При выдержке менее0,6 с зерен микроструктуры сохраняют вытянутую форму, пластичность и вязкость стали ухудшается, нагрев в зоне термического влияния при сварке ведет к разупроч 25 нению околошовной эоны.Выдержка более 4,5 с не исключаетразупрочнения стали до уровня, не соответствующего прочности проката из низколегированных сталей.30 Примеры реализации способа.Заготовку из углеродистой стали массового назначения Ст 3 сп разогревают до 980 С и прокатывают на 3 прохода с истинной суммарной деформацией е,38 до35 конечной толщины. Скорость пластическойдеформации в первом цикле устанавливают в=5,5 с, после чего раскат выдерживают в течение времени т 1= 5 с и задают во вторую клеть. Скорость пластической деформации40 во втором цикле увеличивают до со 2 = 55 си после паузы продолжительность т 2" 0,3 с раскат задают в валки и подвергают третьему циклу деформации со скоростью юз = 115 с .45Одновременно с циклическим деформированием раскат охлаждают водой, поддерживая его температуру и в последнем цикле, равной 875 С, что и соответствует температуре Ага+40 С. После завершения третьего50 цикла деформирования прокат выдерживают при 875 С в течение то=2,.6 с и охлаждают водой со скоростью Ч=20 С/с до То=600 С. Затем охлаждение завершают с 55произвольной скоростью до 20 С.Прочностные свойства готового проката находятся на уровне прочностных свойств низколегированной стали 09 Г 2 С при улучшении свариваемости и сохранении вязкопластических характеристйк.иииииииииПараметры циклов пластического деФормирования1 2 3ии и тс ч, с/с От, с Пример ииии ииит Э,с,с иии и ииии ииии шэ с, с и48 1 ОО 11 О 115 О, о,г 0,3 4,0 3 490 500 600 700 5,0 5,5 6,0 7,0 40 7,0 5,0 5,9 5,1 5,8 5,О 1 гО 1 ЭО 115 12 О 112 118 1 ОО 1 ЭО 0,4 0,5 0,2 0,4 О, 0,5 О,з 0,4 63 750 69 530 50 550 68 510 48 600 520 69 1 О 680 60 650 Не регл. 19,9 Не регл.185 12 Прототип Варианты реализации способа приведены в табл.1,В табл,2 даны механические свойстваготового проката.Из табл.2 следует, что при реализации 5предложенного способа (варианты 2-4)обеспечивается повышение прочностныхсвойств проката (варианты 2-4) обеспечивается повышение прочностных свойств проката из углеродистых сталей массового 10назначения до уровня прочностных свойствнизколегированных сталей при улучшениисвариваемости и сохранения вязкопластических характеристик. В случае запредельных значений всех (варианты 1 и 5) или 15некоторых 1,варианты 6-11) из заявленныхпараметров имеет место ухудшение комплекса механических свойств проката, что непозволяет использовать его взамен прокатаиз низколегированных сталей, . 20Также более низкие прочностные свойства имеет прокат иэ углеродистой стали,полученный по традиционной технологии всоответствии со способом-прототипом ,вариант 12), . 25Технико-экономические преимуществапредложенного способа заключаются в том,что деформирование в режиме деформационного циклирования с увеличением истинной скорости пластической деформации от 30первого цикла к последнему с 5-6 до 110-120с при соответствующем сокращении продолжительности междеформациойных паузс 4-6 до 0,2-0,4 с, а также иэотермическаявыдержка в течение 0,6-4,5 с при температуре конца деформирования обеспечивает заРежимы деформационнбтериическогоуглеродистой стали счет формирования оптимальной структуры стали и частичного сохранения деформациойного упрочнения повышение прочностных свойств проката иэ углеродистых сталей до уровня прочностных свойств низколегированных сталей, улучшение свариваемости при сохранении вязкопластических характеристик. Это позволяет вместо более дорогостоящего проката из низколегированных сталей применять равнопрочный прокат из углеродистых сталей массового назначения.За базовый обьект принят способ-прототип. Экономический эффект от внедрения предложенной технологии составит 100 тыс.руб. в год.Формула изобретения Способ производства упрочйенного проката, включающий многопроходную горячую пластическую деформацию заготовки с регламентированными скоростями деформации, междеформационными паузами и температурой конца прокатки и регулируемое охлаждение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности проката, скорость пластической деформации увеличивают от первого пр 7 хода к последнему от 5-6 с до 110-120 с, сокращая при этом продолжительность междеформационных пауз с 4-6 с до 0,2-0,4 с, температуру конца деформации поддерживают в интервале Агз + (1070 С), после чего осуществляют изотермическую выдержку при данной температуре в течение 0,6-4,5 с, а регулируемое охлаждение ведут со скоростью 5-35 С/с до 700-400 С.т а б,л и ц а 1производства проката .из 0,5 835(Агэ) 36 0,6 845 (Агэ+10) 35 2, 6 875 (Аг +40) 20 45 905 (Агэ+70) 5 4, 6 915 (Агз+80) 4 46 855 (Агэ+20) 7 О, 7 905 (Ага+70) 1 О 0 7 850 (Агэ+15) 34 3, 3 895 (Аг +60) 8 О 5 845 (Агэ+ЭО) 32 4,6 865 (Агэ+30) 10 Отсутств.875 (Аг е 40) 1710 1786133 Таблица 2 Реда Произ ен Заказ 2 ВНСвойства деформационно-термически упрочненного проката из стали СтЗсп Составитель Т, БердышевскаяТехред М,Моргентал Корректор Н,Ревская Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 дательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1