Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000, страница 13

При содержании свыше0,035% титан способствует снижению вязких свойств.Применения технологии низкотемпературной контролируемой прокатки(НКП) предусматривает три основных технологических этапа: нагрев сляба впечи, черновую стадию при температуре выше температуры остановкирекристаллизации и чистовую стадию с температурой начала ниже температурыостановки рекристаллизации.97Рис.4.3.Растворимость NbC в аустените в зависимости от температуры нагрева исодержания углеродаРежим нагрева сляба перед прокаткой выбирается с учётом химическогосостава стали. Необходимо обеспечить такую температуру, при которой карбидыниобия растворятся, чтобы обеспечить твёрдосрастворное упрочнение ферритапри охлаждении проката. На основе широко используемых на практике данныхпо растворению частиц Nb (Рис.4.3) целесообразно выбрать температуру 1150 –1170°С.

При такой температуре сдерживающим фактором для роста зернаявляется наличие в стали титана, растворение которого происходит при болеевысоких температурах. Установим целевую температуру нагрева 1170°С.НКП предусматривает окончание чистовой стадии деформации близ илиниже температуры начала γ→α-превращения на 10÷50 °С и последующееохлаждение со скоростью ~0,5÷2 °С/с (в зависимости от конечной толщиныпроката). Морфология ферритных зерен будет зависеть от температурыдеформации и степени обжатия в γ+α-области: завершение деформации близ Ar3способствует формированию относительно равноосных ферритных зерен с98низкой плотностью дефектов кристаллической решетки. Снижение температурыдеформации приведет к формированию вытянутого вдоль направления прокаткинаклепанного ферритного зерна с высокой плотностью дислокаций.Таким образом для определение температурного интервала чистовойстадиипрокаткинеобходимоопределитьтемпературуостановкирекристаллизации и температуру фазового превращения для разработанногохимического состава.Для определения температуры остановки рекристаллизации используемизвестные формулы [126,127]: = 887 + 464 + (6445 − 644√) + (732 − 230√) + 890 + 363 − 357;3 = 910 − 310 − 80 − 20 − 15 − 55 − 80 + 0,35(ℎ − 8);где С, Nb, V, Ti, Al, Si, Cu, Cr, Ni, Mo – содержание химических элементов встали, % по массе; h – толщина проката.В Таблице 14 приведены расчётные значения температур для всеговыбранного диапазона химических элементов.Таблица 14.Tnr и Ar3 для выбранного химического составаСодержание элементов, % по массеТемпературы, °СCMnSiAlNbTiTnrAr3Мин.0,091,400,3500,02500,03500,015931772Цель0,101,450,4000,03500,04000,020950764Макс.0,111,500,4500,04500,04500,025969757Для проведения эксперимента в условиях лабораторного комплексаЦНИИчермет выплавлялись заготовки в количестве 8 штук размером 80х80х150мм.

Фактический химический состав плавок представлен в Таблице 15.Заготовки прокатывали на лабораторном стане ДУО-300 и получали полосытолщиной 12 мм. Прокатка осуществлялась в 2 стадии- черновая (3 прохода) ичистовая (4 прохода). Черновая стадия проводилась сразу после нагрева до1170°С. В чистовой стадии каждой заготовке соответствовал определённый99интервал температур прокатки. После межстадийного охлаждения на воздухечистовую прокатку начинали при температурах 800-900°С, заканчивали – при730-830°С (Рис.4.4, 4.5). Целевые и фактические значения температур прокаткидля каждой заготовки, а также деформационные режимы представлены вТаблицах 16 и 17.Рис.4.4.Вид исходной заготовки и готового проката (стан дуо 300)Рис.4.5.Схема эксперимента на стане дуо 300Таблица 15.Фактический химический состав опытных плавок№ плавкиПлавка №1Плавка №2C0,110,11Содержание элементов в % по массеMnSiPSNAlTiNb1,45 0,35 0,004 0,005 0,010 0,030 0,025 0,0401,42 0,39 0,004 0,005 0,010 0,030 0,017 0,031100Таблица 16.Целевые и фактические температурные режимы прокатки№№плавки12121212слитка1121122213231424Тн, °С1170±10Тнчер, °С1120±20Ткчер, °СТнчис, °С1050±20793788784821827853896893Ткчис,°С758751745768764778815803Таблица 17.Деформационные режимы прокаткиСтадияЧерноваяЧистоваяH0, мм80645141312317Режим обжатийH1, мм64514131231712ε, %20202024262629Скорость прокатки, м/спрокатки0,30,30,30,30,30,30,34.2.2.

Результаты экспериментаИз прокатанных полос изготавливались образцы на механическиеиспытания и исследование микроструктуры стали. Испытания на растяжениепроводили на поперечных цилиндрических образцах по ГОСТ 1497. Испытанияна ударную вязкость проводили на образцах с острым надрезом (Шарпи) притемпературах -20, -40 и -60°С. Результаты испытаний приведены в Таблицах 18,19.Достигнуты требования для всего диапазона классов прочностей К52-К56по временному сопротивлению (от 510 до 570 МПа), пределу текучести (от 410до 490 МПа), относительному удлинению (не менее 31%), отношению пределатекучести к временному сопротивлению (не более 0,87) и ударной вязкости при101температуре -20°С (не менее 137 Дж/см2). При этом необходимо отметитьзначительный разброс значений ударной вязкости.Таблица 18.Механические свойства на растяжение№ плавки12121212№ слитка1121122213231424В, МПа550530570540560540520510Т, МПа4804504904504704604104105 , %3234313532373335Т/В0,870,850,860,830,840,850,790,80Таблица 19.Ударная вязкость№ плавки № слитка KCV при -20°С1 23 ср.111147 143 146 145112137 140 135 137113154 153 153 153114144 149 160 151221185 181 184 183222181 186 188 185223214 218 201 211224200 205 204 203KCV при -40°С123 ср.131 136 133 133126 124 127 126131 134 128 131126 129 107 121159 154 160 158173 168 177 173195 201 198 198181 184 180 182KCV при -60°С123 ср.119 113 110 114120 114 119 118109 110 112 11093 84 89 89157 149 165 163172 151 165 163195 190 169 185141 155 144 147Более высокая прочность достигается путём понижения температурыокончания прокатки (рис.4.6).

Причинами упрочнения являются уменьшениесреднего размера зерна феррита (с ≈7 при Ткп=820°С до ≈4 мкм при Ткп=740°С) иповышение количества дислокации в деформированном феррите (коэффициентанизотропии изменяется от 1,1 до 1,4). На рис.4.8 приведена характерная длясталей, прокатанных по режиму НКП, микроструктура, представляющая собойферритно-перлитную смесь с выраженной полосчатостью. При большойсуммарной деформации ниже точки Ar3 -ферритные зерна имеют вытянутуюформу.

При температуре выше Ar3 зёрна феррита практически равноосные, как ибыло описано ранее.102При этом влияние температуры окончания прокатки на предел текучестиболее сильное, чем на временное сопротивление. Данные зависимости могутбыть выражены в следующих уравнениях регрессии:В = −0,78ТКП + 1150;Т = −1,17ТКП + 1360.С увеличением прочности наблюдается уменьшение пластичности иударнойвязкости(рис.4.7).Наибольшеезначениеударнойвязкостизафиксировано при температуре около 800°С, а минимальная при температуре740°С. Разница между этими значениями составляет для всех температуриспытаний 60-70 Дж/см2.Рис.4.6.Влияние температуры окончания прокатки на размер зерна и механическиесвойства при растяженииРис.4.7.Влияние температуры окончания прокатки на ударную вязкость приотрицательных температурах103Рис.4.8.Микроструктура стали при ТКП ниже Ar3 (слева) и выше (справа)4.3.Эксперимент на промышленном толстолистовом стане 50004.3.1.

Особенноститемпературно-деформационныхрежимовпрокатки на толстолистовом стане 5000Стан 5000 ОАО «Выксунский металлургический завод» специальноспроектирован для применения технологии термомеханической прокатки:длинные раскатные рольганги перед и за клетью используются дляпромежуточного охлаждения подката между стадиями прокатки; мощная клетьпозволяет осуществлять прокатку с большими частными обжатиями, в том числепри невысоких температурах.По показаниям пирометров (Рис.

4.9), установленных на подводящемрольганге и на поворотных рольгангах клети температура поверхности сляба напротяжении всей черновой прокатки составляет около 1000 °С, что значительнониже температуры нагрева (1150°С – 1170°С). Снижению температурыповерхностиспособствуютработаустановокгидросбиваокалины,установленных на выходе из печи и непосредственно на прокатной клети, а104также сильное переохлаждение при контакте с валками.

С другой сторонывнутренние слои сляба подогревают поверхность поддерживая её температурупостоянной от прохода к проходу. С целью достижения требуемых размеровлиста осуществляется разбивка ширины за счёт двух кантовок раската на 90°С.Типовые распределения частных относительных обжатий и скоростей прокаткипри прокатке сляба толщиной 250 мм на подкат толщиной 60 мм представленына Рис. 4.10. Повышение относительных обжатий и скоростей прокатки впоcледних проходах позволяет улучшить рекристаллизацию и уменьшитьразмер аустенитного зерна. Разница между температурой начала чистовойпрокатки зависит как от целевой температуры окончания прокатки, так итолщины готового проката и подката (Рис. 4.11).Рис.

4.9.Температура раската в черновой стадииРис. 4.11.Зависимость температуры начала чистовой стадии от заданной температурыконца прокатки105Рис. 4.12.Скорости и обжатия в черновой стадии4.3.2. Исходные данные и проведение экспериментаДля проведения промышленного эксперимента в условиях конвертерногопроизводства ОАО «НЛМК» выплавлялись слябы размером 250х1850х3400 мм.Фактический химический состав плавки представлен в Таблице 20. Слябыпрокатывали на стане 5000 ОАО «ВМЗ» и получали раскаты размером12х3150х38000 мм. Далее раскат разделялся на три листовые заготовки длиной11650 мм для производства труб диаметром 1020 мм. Прокатка осуществляласьв 2 стадии – черновая (12 проходов) и чистовая (7 проходов).