RU1786133C

RU1786133C - Process for producing strengthened rolled stock

Info

Publication number: RU1786133C
Application number: SU904867878A
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Лякишев; Сергей Петрович Ефименко; Анатолий Павлович Бащенко; Александр Иванович Трайно; Виктор Яковлевич Тишков; Юрий Михайлович Каракин; Евгений Павлович Сергеев; Анатолий Валентинович Суняев; Серафим Ильич Тишаев; Геннадий Васильевич Щербединский
Original assignee: Институт Металлургии Им.А.А.Байкова
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Сущность изобретени : стальную заготовку нагревают до температур аустениза- ции и подвергают многопроходной пластической деформации, увеличива скорость деформации от первого прохода к последнему от 5-6 до 110-120 и сокраща продолжительность междеформационных пауз с 4-6 до 0,2-0,4 с, при температуре конца деформации Агз(10-70&deg;С). Прокат выдерживают в течение 0,6-4,5 с и охлаждают . со скоростью 5-35&deg;С/с до 700-400&deg;С. 2 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: a steel billet is heated to austenitizing temperatures and subjected to multi-pass plastic deformation, increasing the deformation rate from the first pass to the last from 5-6 to 110-120 and reducing the duration of inter-deformation pauses from 4-6 to 0.2-0.4 s, at a temperature of the end of deformation Arg (10-70 ° C). The car is held for 0.6-4.5 s and cooled. at a rate of 5-35 ° C / s to 700-400 ° C. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении деформационно-термически упрочненного листового проката из углеродистых сталей массового назначени .FIELD OF THE INVENTION The invention relates to rolling production and can be used in the manufacture of thermally-hardened sheet steel of mass purpose carbon steels.

Цель изобретени - повышение прочностных свойств проката.The purpose of the invention is to increase the strength properties of rolled products.

Указанна цель достигаетс тем, что в способе производства проката из углеродистых сталей массового назначени , включающем многопроходное пластическое деформирование заготовки с регламетиро- ванными скорост ми деформации и междеформационными паузами, с температурой конца деформировани Агз+(10-700С), а также регулируемое охлаждение от температуры конца деформировани до 400-700°С со скоростью 5-35°С/с, скорость пластической деформации увеличивают от первого цикла к последнему с 5-6 до 110-12Ос 1, при этом продолжительность междеформационных пауз сокращают с 4-6 до 0,2-0,4 с, а перед регулируемым охлаждением провод т выдержку в течение 0,6-4,5 с при температуре конца деформировани .This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing rolled products from carbon steel for mass purposes, including multi-pass plastic deformation of a workpiece with regulated deformation rates and interdeformation pauses, with a temperature of the end of deformation Agz + (10-700C), as well as controlled cooling from temperature the end of deformation to 400-700 ° C at a speed of 5-35 ° C / s, the rate of plastic deformation is increased from the first cycle to the last from 5-6 to 110-12 ° C 1, while the duration of interdeformational ACs are reduced from 4-6 to 0.2-0.4 s, and before controlled cooling, holding is carried out for 0.6-4.5 s at the temperature of the end of deformation.

Известное и предложенное технические решени имеют следующие общие при- знаки. Оба они вл ютс способами деформационно-термического производства упрочненного проката из углеродистых сталей массового назначени , в частности, из стали СтЗсп. Known and proposed technical solutions have the following general features. Both of them are methods of deformation-thermal production of hardened rolled products from carbon steels of mass purpose, in particular, from StZsp steel.

Оба включают многопроходное пласти: ческое деформирование заготовки с регламентированными скорост ми деформации и междеформационными паузами.Both include multipass plastic deformation: bending of the workpiece with regulated deformation rates and interdeformation pauses.

В обоих случа х температура конца деформировани попадает диапазон Агз+(10- 70)°С, а после завершени деформировани осуществл ют регулируемое охлаждение от температуры конца деформировани до 400-700°С со скоростью 5-35°С/с. При этом хот значение скорости охлаждени в способе-прототипе не дано, указанный параметр следует считать очевидно известным,In both cases, the temperature of the end of deformation falls in the range Arg + (10-70) ° C, and after completion of the deformation, controlled cooling is carried out from the temperature of the end of deformation to 400-700 ° C at a speed of 5-35 ° C / s. However, although the value of the cooling rate in the prototype method is not given, this parameter should be considered obviously known,

чГ 00hg 00

СОWith

т.к. в прототипе он составл ет, например, 5-30°С/с.because in the prototype, it is, for example, 5-30 ° C / s.

Отличи предложенного способа состо т в следующем.The differences of the proposed method are as follows.

Деформирование осуществл ют в режиме деформированного циклировани с регламентированными параметрами циклов , обеспечивающих последовательное упрочнение стали.The deformation is carried out in the mode of deformed cycling with the regulated parameters of the cycles, which ensure consistent hardening of the steel.

В известном способе осуществл ют многопроходное деформирование, причем скорости деформации и междеформационные паузы определены не из услови формировани заданной мик|юструктуры стали свойств по проходам, а из равномерности загрузки клетей, услови посто нства секундных объемов, заданной производитель- нос.ти (скорости прокатки) с учетом ограничений, накладываемых значени ми предельных характеристик стана, режимами и конструкцией охлаждающих устройств прочностью валков и др.In the known method, multi-pass deformation is carried out, and the strain rates and inter-deformation pauses are determined not from the condition of formation of a given microstructure of the steel properties in the passages, but from the uniformity of the loading of the stands, the condition of the constancy of the second volumes, the specified producer (rolling speed) taking into account the restrictions imposed by the values of the limiting characteristics of the mill, the modes and design of cooling devices, the strength of the rolls, etc.

В предложенном способе скорость пластической деформации от первого цикла к последнему с 5-6 до 110-120 , тогда как в известном способе истинна скорость деформации не регламентирована, а величина относительной деформации по проходам определена из конструктивных параметров клетей, в следствие чего вначале возрастает , а затем снижаетс .In the proposed method, the rate of plastic deformation from the first cycle to the last from 5-6 to 110-120, while in the known method the true rate of deformation is not regulated, and the value of the relative deformation along the passages is determined from the structural parameters of the stands, as a result of which it first increases, and then decreases.

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 определ етс по условию посто нства секундных объемов и зависит от схемы обжатий , скорости валков, рассто ни между клетками непрерывной группы, и не определ етс исход из условий получени в готовом прокате нужной структуры и деформационного упрочнени .In the proposed method, the duration of pauses between deformation cycles is reduced sequentially from 4-6 to 0.2-0.4 s, while in the known method, the duration of inter-deformation pauses is determined by the condition of constant second volumes and depends on the compression pattern, roll speed, distance neither between cells of a continuous group, and the outcome is not determined from the conditions for obtaining in the finished product the desired structure and strain hardening.

Кроме того, в предложенном способе перёд регулируемым охлаждением провод т выдержку в течение 0,6-4,5 с при темпе - ратуре конца деформировани , тогда как известный способ вл етс неизотермическим , т.е. с посто нным снижением температуры полосы в процессе всего многопроходного пластического деформировани .. In addition, in the proposed method, controlled cooling is carried out for a period of 0.6-4.5 s at the temperature of the end of deformation, while the known method is non-isothermal, i.e. with a constant decrease in the strip temperature during the entire multi-pass plastic deformation ..

Новые услови многопроходного деформировани согласно предложенному способу обуславливают возникновени в каждом предыдущем проходе и сохранение в течение каждой последующей междеформационной паузы до начала последующего цикла деформационного упрочнени стали, а также обуславливают заданную степеньThe new conditions of multi-pass deformation according to the proposed method determine the occurrence in each previous pass and preserve during each subsequent inter-deformation pause until the beginning of the next cycle of deformation hardening of steel, and also determine the desired degree

рекристаллизации стали, формирующую мелкозернистую суб- и микроструктуру, в частности, величину зерна деформированного у аустенита, таким образом, что каждый отдельный проход в совокупности с последующей междеформационной паузой образуют деформационный цикл, а в целом многопроходное деформирование по своему накапливаемому от цикла к циклу воздей0 ствию на структуру и свойства проката представл ет собой деформационное цик- лирование.steel recrystallization, forming a fine-grained sub- and microstructure, in particular, the size of the grain deformed in austenite, so that each individual pass, together with the subsequent interdeformation pause, forms a deformation cycle, and, in general, multi-pass deformation in its effect accumulated from cycle to cycle on the structure and properties of rolled products is a deformational cycling.

Сущность предложенного способа заключаетс в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

5 Комплекс свойств гор чекатаного проката из углеродистых сталей определ етс характером микроструктуры и субструктуры стали, котора формируетс в процессе деформировани заготовки в аустенитном со0 сто нии и при последующем охлаждении с регулируемым у-«-превращением. Образование в структуре стали оптимального фа- зового свойства проката, частично сохранить упрочнение,полученное сталью в5 The set of properties of hot rolled products from carbon steels is determined by the nature of the microstructure and substructure of the steel, which is formed during the deformation of the billet in the austenitic state and subsequent cooling with controlled γ - transformation. The formation in the steel structure of the optimal phase properties of the rolled products, partially preserving the hardening obtained by steel in

5 процессе циклического пластического де формировани , и сформировать устойчивую к нагреву структуру стали, не разупрочн ю- щуюс в околошовной зоне при сварке. Степень коагул ции карбидов в стали,5 process of cyclic plastic deformation, and to form a heat-resistant steel structure, not softening in the heat-affected zone during welding. The degree of coagulation of carbides in steel,

0 морфологи ферритной фазы и размеры не полностью рекристиллизованных зерен микроструктуры и с дефектами решеток кристаллитов обеспечивают повышение прочности при сохранении в зкопластических0 morphologists of the ferritic phase and the size of incompletely recrystallized grains of the microstructure and with defects in the lattices of crystallites provide an increase in strength while maintaining in zcoplastic

5 характеристик на уровне характеристик не: упрочненного деформационно-термическим путем гор чекатаного проката.5 characteristics at the level of characteristics not: hardened by deformation-thermal way of hot-rolled metal.

Это позвол ет примен ть деформационно-термически упрочненный прокат изThis allows the use of strain-hardened rolled steel from

0 углеродистых сталей вместо более дорогосто щего проката из низколегированных сталей.0 carbon steels instead of the more expensive low alloy steels.

Экспериментально установлено, что температура конца деформировани долж5 на находитьс в пределах Агз+(10-700С). При более высоких температурах резко возрастает скорость рекристаллизации деформированного у аустенита, что не позвол ет сохранить необходимую степень деформа0 ционного упрочнени проката, размеры и морфологию ферритных зерен и перлита. Снижение температуры менее Агз+10°С приводит к образованию неравномерного характера микроструктуры стали.It has been experimentally established that the temperature of the end of deformation should be within the range of Ar3 + (10-700C). At higher temperatures, the rate of recrystallization of the deformed austenite sharply increases, which does not allow maintaining the necessary degree of strain hardening of rolled products, sizes and morphology of ferrite grains and perlite. A decrease in temperature below Arz + 10 ° C leads to the formation of an uneven nature of the microstructure of steel.

5 Хот прочностные свойства проката возрастают, в зкость, пластичность и свариваемость ухудшаетс , что недопустимо.5 Although the strength properties of rolled products increase, the viscosity, ductility and weldability deteriorate, which is unacceptable.

Завершение регулируемого охлаждени при температурах выше 700°С и дальнейшее охлаждение проката с произвольной скоростью приводит к снижению комплекса механических свойств стали, по влению нестабильности механических свойств по длине проката.The termination of controlled cooling at temperatures above 700 ° C and the further cooling of the rolled products at an arbitrary speed leads to a decrease in the set of mechanical properties of steel and the instability of mechanical properties along the length of the rolled products.

Снижение температуры окончани регламентированного охлаждени менее 400°С не приводит к улучшению комплекса свойств стали, а лишь затрудн ет реализацию технологического процесса, что нецелесообразно .Lowering the end temperature of regulated cooling to less than 400 ° C does not lead to an improvement in the set of properties of steel, but only impedes the implementation of the process, which is impractical.

В случае охлаждени со скоростью более 35QC/c происходит образование бейни- та и мартенсита в поверхностных сло х проката, снижение пластичности и в зкости стали,,In the case of cooling at a rate of more than 35QC / s, bainite and martensite are formed in the surface layers of the rolled product, and the ductility and viscosity of the steel decrease,

Уменьшение скорости охлаждени .менее 5°С/с не позвол ет зафиксировать измельченную деформационным циклиро- ванием структуру, что ведет к снижению прочностных и в зкопластических свойств проката.A decrease in the cooling rate below 5 ° C / s does not allow the fixation of the structure crushed by deformation cycling, which leads to a decrease in the strength and viscoplastic properties of the rolled product.

При скорости пластической деформации в первом цикле менее 5 с не улучшаютс свойства стали, а лишь снижаетс производительность процесса. Увеличение истинной скорости деформации более б ведет к росту знергосиловйх параметров прокатки, не обеспечивает высоких степеней деформации, что ухудшает проработку структуры проката и производительность процесса.At a rate of plastic deformation in the first cycle of less than 5 s, the properties of the steel do not improve, but only the productivity of the process decreases. An increase in the true strain rate of more than 6 leads to an increase in energy-strong rolling parameters, does not provide high degrees of deformation, which impairs the study of the structure of the rental and the productivity of the process.

Увеличение скорости пластической деформации от первого цикла к последнему позвол ет за счет измельчени структурных элементов различного уровн накапливать деформационную составл ющую упрочнени без снижени в зкопластических характеристик и образовани анизотропии механических свойств.An increase in the rate of plastic deformation from the first cycle to the last allows, due to the refinement of structural elements of different levels, to accumulate the deformation component of hardening without reducing the viscoplastic characteristics and the formation of anisotropy of mechanical properties.

При истинной скорости деформации в последнем проходе менее происходит разупрочнение проката, обусловленное динамической рекристаллизацией, что недопустимо .At the true strain rate, less softening of the rolled products occurs in the last pass, due to dynamic recrystallization, which is unacceptable.

Увеличение скорости деформации более 120 ведет к интенсивному разогреву деформируемого металла/его разупрочнению , а также росту энергосиловых параметров прокатки. An increase in the strain rate of more than 120 leads to intensive heating of the wrought metal / its softening, as well as to an increase in the energy-power parameters of rolling.

Сокращение продолжительности междеформационных пауз от цикл к циклу при деформационном циклироеании обеспечивает последовательное измельчение зерен аустенита и подготавливает структуру к формированию оптимального фазового состава и морфологии, равномерной дисперсной зеренной структуры готового проката. При начальной продолжительности пауз более 6 с процессы рекристаллизации завершаютс полностью, что исключаетReducing the duration of inter-deformation pauses from cycle to cycle during deformation cycling provides consistent grinding of austenite grains and prepares the structure for the formation of the optimal phase composition and morphology, uniform dispersed grain structure of the finished product. With an initial duration of pauses of more than 6 s, the recrystallization processes are completed completely, which eliminates

возможность накоплени измельчени элементов структуры и деформационного упрочнени . Снижение продолжительности пауз менее 4 с ведет к снижению пластиче- 5 ских и в зкостных свойств стали, что недопустимо . Сокращение продолжительности последней междеформационной паузы менее 0,2 с приводит к росту анизотропии механических свойств, ухудшению пласти0 ческих свойств стали и с последующем к разупрочнению проката в зоне сварного шва. При продолжительности этой паузы более 0,4 с прочностные свойства проката из углеродистой стали нйжеСчём из низколеги5 рованной.the possibility of accumulation of grinding of structural elements and strain hardening. A decrease in the duration of pauses less than 4 s leads to a decrease in the plastic and viscous properties of steel, which is unacceptable. A reduction in the duration of the last interdeformation pause of less than 0.2 s leads to an increase in the anisotropy of the mechanical properties, deterioration of the plastic properties of steel, and subsequent to softening of the rolled products in the weld zone. With a duration of this pause of more than 0.4 s, the strength properties of rolled products from carbon steel are lower than from low alloyed steel.

Изотермическа выдержка проката после завершени циклического деформировани обеспечивает частичное сн тие наклепа (разупрочнение стали), стабилиза0 цию микроструктуры. При выдержке менее 0,6 с зерен микроструктуры сохран ют выт нутую форму, пластичность и в зкость стали ухудшаетс , нагрев в зоне термического вли ни при сварке ведет к разупроч5 нению околошовной зоны.The isothermal holding of the rolled products after cyclic deformation is completed ensures partial hardening (softening of the steel) and stabilization of the microstructure. When holding for less than 0.6 s, the microstructure grains retain their elongated shape, ductility and toughness of the steel deteriorate, heating in the heat affected zone during welding leads to softening of the heat-affected zone.

Выдержка более 4,5 с не исключает разупрочнени стали до ур овн Гне соответствующего прочности проката из низколегированных сталей.Exposure to more than 4.5 s does not exclude softening of steel to level Gne of the corresponding strength of rolled steel from low alloy steels.

0 Примеры реализации способа.0 Examples of the method.

Заготовку из углеродистой сталк массового назначени СтЗсп разогревают до 980°С и прокатывают на 3 прохода с истин: ной суммарной деформацией е 1,3.8 доThe billet of carbon steel for mass use StZsp is heated to 980 ° C and rolled in 3 passes with a true total deformation of e 1.3.8 to

5 конечной толщины. Скорость пластической деформации в первом цикле устанавливают ,5 , после чего раскат выдерживают в течение времени п 5 с и задают во вторую клеть. Скорость пластической деформации5 final thickness. The rate of plastic deformation in the first cycle is set to 5, after which the peel is held for a period of 5 s and set in the second stand. Plastic strain rate

0. во втором цикле увеличивают до Ог 55 и после паузы продолжительность тй 0,3 с раскат задают в валки и подвергают третьему циклу деформации со скоростью ufc 1150. in the second cycle, increase to Og 55 and after a pause the duration of 0.3 s is set in rolls and subjected to the third cycle of deformation at a speed of ufc 115

5 Одновременно с циклическим деформированием раскат охлаждают водой, поддер: жива его температуру и в последнем цикле, равной 875°С, что и соответствует температуре Агз+40°С. После завершени третьего5 Simultaneously with cyclic deformation, the reel is cooled with water, its temperature is also maintained in the last cycle, equal to 875 ° С, which corresponds to the temperature Arg + 40 ° С. After completing the third

00

цикла деформировани прокат выдерживают при 875°С в течение Г0 2,.б с и охлаждают водой со скоростью V 20°C/c до То 600°С. Затем охлаждение завершают с произвольной скоростью до 20°С. 5 Прочностные свойства готового проката наход тс на уровне прочностных свойств низколегированной стали 09 Г 2С . при улучшении свариваемости и сохранении в зкопластических характеристик.The deformation cycle, the rolled products are kept at 875 ° C for Г0 2, b s and cooled with water at a rate of V 20 ° C / s to 600 ° C. Then, cooling is completed at an arbitrary rate of up to 20 ° C. 5 The strength properties of finished steel are at the level of the strength properties of low alloy steel 09 G 2C. while improving weldability and preservation in the viscoplastic characteristics.

Варианты реализации способа приведены в табл.1.Variants of the method are given in table 1.

В табл.2 даны механические свойства готового проката.Table 2 gives the mechanical properties of the finished product.

Из табл.2 следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2-4) обеспечиваетс повышение прочностных свойств проката (варианты 2-4) обеспечиваетс повышение прочностных свойств проката из углеродистых сталей массового назначени до уровн прочностных свойств низколегированных сталей при улучшении свариваемости и сохранени а зкопласти- ческих характеристик. В случае запредельных значений всех (варианты 1 и 5) или некоторых (варианты 6-11) из за вленных параметров имеет место ухудшение комплекса механических свойств проката, что не позвол ет использовать его взамен проката из низколегированных сталей.. From table 2 it follows that the implementation of the proposed method (options 2-4) provides an increase in the strength properties of rolled products (options 2-4) provides an increase in the strength properties of rolled products from carbon steels of mass purpose to the level of strength properties of low alloy steels while improving weldability and preservation of viscoplastic characteristics. In the case of exorbitant values of all (options 1 and 5) or some (options 6-11) due to the claimed parameters, there is a deterioration in the complex of mechanical properties of rolled products, which does not allow its use in return for rolled from low alloy steels ..

Также более низкие прочностные свойства имеет прокат из углеродистой стали, полученный по традиционной технологии в соответствии со способом-прототипом (вариант ).Also, lower strength properties have rolled carbon steel, obtained by traditional technology in accordance with the prototype method (option).

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаютс в том, что деформирование в режиме деформационного циклировани с увеличением истинной скорости пластической деформации от первого цикла к последнему с 5-6 до 110-120 при соответствующем сокращении продолжительности междеформационных пауз с 4-6 до 0,2-0,4 с, а также изотермическа выдержка в течение 0,6-4,5 с при тёмперату- ре конца деформировани обеспечивает заThe technical and economic advantages of the proposed method are that deformation in the deformation cycling mode with an increase in the true rate of plastic deformation from the first cycle to the last from 5-6 to 110-120 with a corresponding reduction in the duration of interdeformation pauses from 4-6 to 0.2 0.4 s, as well as isothermal holding for 0.6-4.5 s at the temperature of the end of deformation provides for

Режимы деформационно-термическ углеродистой стThermal carbon deformation modes

счет формировани оптимальной структуры стали и частичного сохранени деформационного упрочнени повышение прочностных свойств проката из углеродистых сталей до уровн прочностных свойств низколегированных сталей, улучшение свариваемости при сохранении в зкопла- стических характеристик. Это позвол ет вместо более дорогосто щего проката из низколегированных сталей примен ть равнопрочный прокат из углеродистых сталей массового назначени .due to the formation of an optimal steel structure and partial preservation of strain hardening, an increase in the strength properties of rolled products from carbon steels to the level of strength properties of low alloy steels, improvement of weldability while maintaining the ductility characteristics. This allows, instead of the more expensive rolled products of low alloy steels, the use of equal strength rolled products of carbon steel for general purposes.

За базовый объект прин т способ-прототип . Экономический эффект от внедрени предложенной технологии составит 100 тыс.руб. в год.The prototype method is taken as the base object. The economic effect of introducing the proposed technology will amount to 100 thousand rubles. in year.

Формул а изобретен и Способ производства упрочненного проката, включающий многопроходную гор чую пластическую деформацию заготовки с регламентированными скорост ми деформации , междеформационными паузами и температурой конца прокатки и регулируемое охлаждение, о т л и ч а ющ и и с тем, что, с целью повышени прочности проката, скорость пластической деформации увеличивают от первого прохода к последнему от 5-6 с до 110-120 с , сокраща при этом продолжительность междеформационных пауз с с до 0,2-0,4 с, температуру конца деформации поддерживают в интервале Агз + (10...70°С), после чего осуществл ют 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. „Formula A is also invented. A method for the production of hardened rolled products, including multi-pass hot plastic deformation of a workpiece with regulated deformation rates, inter-deformation pauses and temperature of the end of rolling, and adjustable cooling, so that to increase the strength rolled products, the rate of plastic deformation is increased from the first pass to the last from 5-6 s to 110-120 s, while reducing the duration of inter-deformation pauses from s to 0.2-0.4 s, maintaining the temperature of the end of deformation They are in the range Arg + (10 ... 70 ° C), after which isothermal exposure is carried out at this temperature for 0.6-4.5 s, and controlled cooling is carried out at a rate of 5-35 ° C / s to 700 -400 ° C. „

Т а б .п и ц а 1T a b .p i c a 1

производства проката .изproduction of rolled products.

Таблица2 Свойства деформационно-термически упрочненного проката из стали СтЗспTable2 Properties of thermally-hardened rolled steel from StZsp steel