Способ прокатки слитков из высоколегированных сталей на обжимных станах

Способ прокатки слитков из высоколегированных сталей на обжимных станах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при горячей прокатке слитков из высоколегированных сталей. Цель изобретения - улучшение качества продукции и повышение выхода годного путем исключения поверхностных дефектов и брака по макроструктуре . Для достижения этой цели деформирование слитков на гладкой бочке ведут с обжатием .9С М1Экв ° 1 Сгэкв ° 15 до 0,80 М1экв 0 ° - Сгэкв 0-20, обеспечивая величину максимального текущего отношения ширины слитка к его высоте на этом этапе в интервале от 1,45 ТЫ1Экв ° 20х х Сгзкв -° °4 до 1,50 М1экв -° 0ЧСгэквГ0 02, а деформирование в ящичных калибрах осуществляют с обжатиями от 1 50х СгЭкв ОЮдо 1.80 1Ч|эквГ25х х СгЭкв)020. где аь и ак - абсолютные обжатия слитка в одном проходе соответственно на гладкой бочке валков и в ящичных калибрах , ае и ак - максимально допустимые абсолютные обжатия слитка в одном проходе на гладкой бочке валков и в ящичных калибрах, М1Экв - эквивалент содержания в стали никеля; СгЭцВ - эквивалент содержания в стали хрома Ютабл сл с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 21 В 1/02

Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о (л) о

О 4 (Я (21) 4487609/02 (22) 29.09.88 (46) 23.03.91. Бюл. N. 11 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В,В.Бринэа, Г,К.Тютюшев, С В.Щебетенко, В,Ф.Бойко, В.Д.Брук, С.E.×å÷åòêèí, А,Н.Черненко и А.В.Бойченко (53) 621.77(088.8) (56) Жадан В.Т. Обработка давлением специальных сталей и сплавов. — M.: МИСиС, 1978, ч. 4, с, 19-20.

Авторское свидетельство СССР

М 1089815, кл. В 21 В 1/02, 1982, (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ СЛИТКОВ ИЗ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ НА ОБЖИМНЫХ СТАНАХ (57) Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при горячей прокатке слитков из высоколегированных сталей. Цель изобретения — улучшение качества продукции и повышение выхода годного путем исключения поверхИзобретение относится к металлургии и может быть использовано в прокатном производстве, в частности, при горячей прокатке слитков из высоколегированных малопластичных сталей.

Цель изобретения — улучшения качества продукции и повышение выхода годного путем исключения поверхностных дефектов и брака по макроструктуре.

В условиях блюминга 1150 осуществляют прокатку слитков стали 20Х23Н18. Масса слитков составляет 2,8 т, размеры исходного поперечного сечения 540 х 540 мм. Перед прокаткой производят визуальный осмотр Ж 1636075 А1 ностных дефектов и брака по макроструктуре. Для достижения этой цели деформироеание слитков на гладкой бочке вед5ут с обжатием а5/(ае) от 0,90 (1ч1экв) (Сгэкв) до 0,80 (1ч1экв) (Сгэ,в), обеспечи-0.10 . -0,20 вая величину максимального текущего отношения ширины слитка к его высоте на этом этапе в интервале от 1,45 М1экв) х х(Сгэкв) до 1,50 (N13KB) (Сгэкв)

-0,04 -0,0 . -0,02 а деформироеание в ящичных калибрах осуществляют с обжатиями а,/(а,) от 1 50х х(М1экв) (Сгэкв) до 1,80 (й экв)

-озо . -о ю -0,25

Х(СГэкв), ГДЕ аь И а, — абСОЛЮтНЫЕ Обжа-0,20 тия слитка е одном проходе соответственно на гладкой бочке валков и е ящичных калибрах; (а5) и (а,) — максимально допустимые абсолютные обжатия слитка в одном проходе на гладкой бочке валков и е ящичных калибрах, (Мэкв) — эквивалент содержания е стали никеля; (Сг„,) — эквивалент содержания в стали хрома. 10 табл. поверхности слитков, который подтеерждает хорошее качество металла. Температура начала прокатки составляет 1180 С.

Прокатку ведут до получения блюмое поперечным сечением 220 х 220 мм. Режим обжатий слитков на гладкой бочке еалков и в ящичных калибрах варьируют, исходя из значений эквивалентного содержания е стали никеля (26,6%), так как, исходя из химического состаеа стали 20Х23Н18, (й1экв) % Ni+30% С+О 5% Mn+0,5% Со=

= 18,5 + 30 0,2+0,5 0,2+0,50=24,6%, а (Cr3K8)=% Сг+% Мо+1,5% 51+0,5% Nb+

+3,5%71+ V+%W = 23.5+0+1,5 0,1+0.50+3,5

0+0+0=23,7%. Используют зависимости

1636075 ао (Nlsys) (Сгэкв) (аь) (Ь/h )макс - Ьо (Nlsyв) (Cгэкв)

5 (ak) — со (Nls s) (Сгэкв) где b,h — текущие размеры слитка при прокатке на гладкой бочке валков.

Коэффициенты в указанных зависимостях используют в соответствии с формулой предлагаемого способа, а также выбирая их ниже нижнего предела допускаемого формулой изменения и выше верхнего предела допускаемого формулой изменения, Обоснования граничных значений

ab ak и и (Ь/Ь)макс ведут с изменени(аь ) (а )

20 ем коэффициентов ао, а1, аг, bp, Ь1, Ьр, с,, с1, cg на максимальную значимую величину, которая составляет для коэффициентов b> и bz

0,01, а для всех остальных 0,05. Таким образом, перебор всех сочетаний граничных значений коэффициентов обуславливает осуществление процесса прокатки слитков стали 20Х23Н18 в соответствии с условиями, представленными в табл.1.

Первые два опыта, указанные в табл,1, соответствуют предлагаемому способу, в опытах 3 — 8 не соблюдаются интервалы ае . В опытах 9 — 14 не соответствует пред(ае) лагаемому способу прокатки величина мак- 35 симального текущего отношения ширины раската к его высоте при прокатке на гладкой бочке валков. В опытах15-20несоблюдается интервал варьирования обжатий

ak (опыт 21 известный). Значения коэф- 40 (а ) фициентов (табл.1) использованы для определения деформационных показателей опытных режимов обжатий (табл.2, столбцы 2 — 4). В табл,2 представлены также ре- 45 зультаты опытной прокатки слитков стали

20Х23Н18 на блюминге 1150 (столбцы 5-7).

В опытах 1 и 2 (табл.2) достигается высокое качество поверхностных и внутренних слоев металла, что исключает 50 необходимость использования зачистных работ, а также высокая производительность процесса прокатки. Увеличение обжатий на гладкой бочке валков выше, чем по предлагаемому способу (опыты 3. 6 и 7), резко снижает качество поверхности раската уже к середине режима обжатий вследствие исчерпания запаса пластичности металла изза значительных степ .ней деформации в одном проходе. Снижен ие обжатий на гладкой бочке валков ниже (опыты 4, 5 и 8) приводит к значительному увеличенир цикла прокатки, охлаждению металла, прокатке в неблагоприятных условиях, которые приводят к снижению пластических свойств и образованию многочисленных нарушений сплошности на поверхности раскатов.

Увеличение максимального текущего отношения ширины раската к его высоте более величины, регламентированной предлагаемым способом (опыты 10, 11 и 14), способствует значительному поверхностному дефектообраэованию раската из-за больших искажений боковых поверхностей раскатов и минимального числа кантовок, применение которых позволяет затормозить развитие трещин и равнин. Применение отношений (Ь/h)MBKc меньших, чем по. предлагаемому способу в случае небольших обжатий (опыт 12) обуславливает недостаточную проработку осевой зоны раската, а при значительных обжатиях (опыт 13) не предотвращает полностью от образования дефектов, наблюдающихся в основном в угловых зонах, Снижение обжатий в ящичных калибрах по сравнению с предлагаемым интервалом (опыты 15, 17 и 20) резко ухудшает качество поверхности раската в основном вследствие увеличения цикла прокатки и уменьшения температур прокатки. а также увеличения неравномернос1и распределения деформаций и существенного искажения боковых гранейраската в разьеме ящичных кабиров Увеличение обжатий в ящичных калибрах более, чем их значения по предлагаемому способу (опыты 16, 18 и 19), приводит к морщинообраэованию локальных эон поверхности раската и вероятности значительного деформационного разогрева, перегрева осевой эоны и получению неудовлетворительной структуры металла, Применение известного способа (опыт 2 1) приводит к неудовлетворительному качеству поверхности раскатов, низкому выходу годного металла и значительному снижению производительности процесса производства блюмов и заготовок, так как я этом случае лимитирующей технологической операцией становится операция зачистки.

Величина отношения ширины раската к его высоте на этапе прокатки на гладкой бочке определяется в проходе перед кантовкой. При прокатке слитков стали

20Х23Н18 достигается высокое качество поверхностных и внутренних слоев металла, что не требует использования эачистных работ, при этом достигается также высокая производительность процесса

1636075

10

25

45

55 прокатки(цикл прокатки т - 81 с, табл.З, режим обжэтий 1Ф 1), Увеличение обжатий на гладкой бочке валков выше, чем по предлагаемому способу (табл.4, режим обжатий М 2), резко снижает качество поверхности и осевой зоны раската уже к середине режима обжатий вследствие исчерпания запаса пластичности металла из-эа значительных степеней деформации в одном проходе. Снижение обжатий на гладкой бочке валков ниже, чем по предлагаемому способу (табл.5, режим обжатий М 3), приводит к значительному увеличению цикла прокатки, охлаждению металла, прокатке в неблагоприятных температурных условиях, которые приводят к снижению пластических свойств и образованию многочисленных нарушений сплошности на поверхности раскатов, Снижение обжатий в ящичных калибрах flo сравнению с предлагаемым интервалом (табл.6, режим обжатий hk 4), резко ухудшает качество поверхности раската в основном вследствие увеличения цикла прокатки и уменьшение температур прокатки, при этом также возрастает вероятность образования закатов эа счет неравномерного распределения деформаций по высоте раската и значительного искажения его боковых граней.

Увеличение обжатий в ящичных калибрах более. чем их значения по предлагаемому способу, неразрывно связано с сокращением числа проходов в ящичных калибрах (табл.7. режим обжатий М 5). д следовательно, увеличению обжатий более чем нд 50ф,, что приводит к значительному деформационному разогреву, нагреву осевой эоны и получению неудовлетворительной структуры металла. Применение отношений Ь/и меньших, чем по предлагаемому способу, в случае небольших обжатий обусловливает недостаточную проработку Осевой зоны раската. а при значительных обжатиях не предотвращает полностью от образования дефектов, наблюдающихся в основном в угловых зонах, Применение известного способа прокатки (табл.8, режим Обждтий М 6), где отношение Ь/Ь достигает значения 1,4, приводит к значительному поверхностному дефектообразованию раската из-зд больших искажений боковых поверхностей раскатов и минимального числа кднтовок, потере устойчивости раската. а также снижению производительности процесса производства блюмов и заготовок.

Пример. Прокатка слитков стали аустенитного класса 10Х17Н13М2Т (ЭИ448) на стане по известному и предлагаемому способам. Масса слитка 2,8 т, размер исходного поперечного сечения 540 х 540 мм.

Эквивалентное содержание никеля и хрома для стали 10Х17Н13М2Т в соответствии с ГОСТом изменяется в следующих пределах: (Nlsre) 16...18ф„(Сгэкв) = 21...24,77(,.

Максимально допустимое обжатие эа проход по условию захвата раската валками учитывается следующим образом: (0)=0,8D кд 2, где Dy. — катающий диаметр валков, мм, f — коэффициент трения при захвате, f - =Kl К2 14(1,05 — 0,0005Т). где Kl— коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности и материала валков (для стальных шероховатых Kl = 1,0); Кг— коэффициент, учитывающий влияние скорости прокатки (К2 " 0,83); Кз — коэффициент, учитывающий химический состав прокатываемой стали (сталь 10Х17Н13М2Т аустенитного класса, Кз = 1,40); Т вЂ” температура прокатки, С. В соответствии с указанной зависимостью коэффициент трения при прокатке на гладкой бочке равен f = 1 х 0,83х х 1.4 (1,05 — 0,0005 х 1180) = 0,53, При прокатке в ящичных калибрах

f = 1 х 0,83 х 1,4(0,05-0,0005 х 1190) = 0,57.

Тогда максимально допустимое обжатие на гладкой бочке (аь) = 0,8 х 540 х 0,53

= 120 мм, д при прокатке в калибрах — (ак) =

0,8 х 505 х 0,57 = 130 мм. ае ак

Следовательно, — — — = 0.30 ...0,40 (дг) (а )

= 0,45...0,50: Ь/ll -= 1,20.. 1.25, Режимы обждтий N. 7 и 8 слитка стали

10Х17Н13М2Т по известному и предлагаемому способам представлены соответственно в табл.9 и 10.

Прокатка металла по предлагаемому режиму Обждтий позволяет значительно сократить цикл прокатки, эести прокатку в более благоприятных температурных условиях и получать блюмы без нарушения сплошности нд поверхности и лучшей проработкой Осевой зоны раската

Формула изобретения

Способ прокатки слитков из высоколегированных сгалей на Обжимных станах, включающий их деформирование нд гладкой бочке валков, кантоеку и последующую прокатку в ящичных калибрах с изменением величины обжатий в зависимости От химическогосостдвд стали, О та ичд ю щи йся тем, что, с целью улучшения качества продукции и повышения выхода годного путем исключения поверхностных дефектов и брака по макроструктуре. прокатку на гладкой бочке и в ящичных калибрах ведут с обжатием, определяемым по зависимостям

От 0,90 (М!экв) " (Сгэкв) ДО 0.80Х (дб ) 1636075

ГдЕ 36(36) И ах(ах) — абСОЛЮтНЫЕ И МаКСИМаЛЬно допустимые абсолютные обжатия слитка в одном проходе соответственно на гладкой бочке валков и в ящичных калибрах, мм;

5 (NleKe) — эквивалент содержания в стали никеля,, (Сгэхэ) — эквивалент содержания в стали хрома, %.

x(N)eкв) (Сгэке) : QT 1 50х

-0,10 . Oг0 . 3k (3 )

„(М,„,)О (С„„,)-0 0, 180 (М,„,) г5х

x(Cr3Ke) . а кантовку при прокатке на глад-о,го кой бочке проводят при достижении отношения ширины слитка к высоте величины

1,45 ДЧ 1экв) - (Сгэкв) ... 1,50х

x(Nig

Таблица 1

Значения коэффициентов в зависимостях, характеризующих интервал изменения о ма ионных показателей и о есса

Опыт ог

Ь1 оо ао а1

Со с1 сг

Известный

Таблица 2

Цикл прокатки,с

Выход годного

Характеристики качества проката (Ь/ 1)мэкс

Опыт ак (а ) 36 (дб) Зачистных работ не требуется. Выход годного высокий

Качество металла в осевой зоне и поверхностных слоях хорошее

То же

Наличие рванин на боковых гранях раската

Наличие рванин в зонах, прилегающих к ребрам раската

Го же

0,42

1,20

0,35

То же

Необходимость в зачистных работах

94

0,43

0.42

1,20

1,20

0,30

0,37

Необходимость в зачистных работах

0,43

1,20

0,28

То же

1,20

0,29

0,42

2

4

6

8

11

12

13

14

16

17

18

19

0.90

0.80

0,95

0.75

0,90

0,80

0,90

0,80

0,95

0,80

0.95

0,80

0,95 .0,80

0,95

0,80

0,95

0,80

0,95

0,80 — 0,15 — 0,10 — 0,15 — 0.10

-0,20 — 0,05 — 0,15 — 0,10 — 0,15 — 0,10 — 0,15

-0.10 — 0.15 — 0,10 — 0.15 — 0,10 — 0,15

-0,10 — 0,15 — 0,10 — 0,15 — 0,20 — 0,15 — 0,20 — 0.15 — 0,20 — 0,10 — 0,25 — 0,15

-0,20 — 0,15

-0,20

-0,15

-0,20 — 0,15 — 0,20 — 0,15 — 0,20 — 0.15 — 0,20

1,45

1,50

1,45

1.50

1,45

1,50

1,45

1,50

1,40

1,55

1,45

1,50

1,45

1,50

1,45

1.55

1,45

1,55

1,45

1,55

-0,02

-0,05 — 0,02

-0,05

-0,02

-0,05

-0.02 — 0,05 — 0,02 — 0,05 — 0,01

-0,06

-0,02 — 0,05

-0,02 — 0,05

-0,02

-0.05 — 0.02 — 0,05 — 0,04 — 0,02

-0,04

-0.02 — 0,04 — 0,02 — 0,04 — 0,02 — 0,04

-0,02 — 0,04

-0,02

-0.05 — 0,01 — 0,04 — 0,02 — 0,04

-0,02 — 0,04 — 0,02

1,50

1,80

1,50

1,80

1,50

1,80

1,50

1,80

1,50

1,80

1,50

1,80

1,50

1.80

1.45

1,85

1,50

1,80

1,50

1,80

-0,30

-0,25 — 0,30

-0,25 — 0,30

-0,25

-0,30

-0,25 — 0.30

-0,25

-0,30 — 0,25

-0.30 — 0.25

-0,30 — 0,25

-0,35

-0,20

-0,30

-0,25

-0,10

-0.20 — 0.10

-0,20

-0.10 — 0,20 — 0,10

-0,20 — 0,10

-0,20 — 0,10

-0,20

-0.10

-0,20

-0,10 — 0,20 — 0,10

-0,20

-0,05

-0,25

1636075

Опыт (Ь / Ь)макс

Цикл прокатки,с аб (аб) аь (аь) 0.36

1,20

0.43

0,41

1,20

0,42

0,26

1.20

0,43

100

0.35

0,16

0,42

1,24

0,30

0,43

0,35

0.42

1,24

12

0.30

1.16

0,43

13

0.35

1,16

0,42

0,43

0,30

1,24

0,35

0,41

1,20

92

0,44

1,20

0.30

То же

102

1,20

0,36

0,35

80

0,49

0,30

1,20

74

0,35

0,52

1,20

104

0,38

1,20

0,30

1,32

0.40

0,40

Характеристики качества проката

Наблюдаются отдельные поверхностные дефекты

Качество поверхностных слоев неудовлетворительное

Значительное число поверхностных дефектов

Наличие отдельных поверхностных дефектов

Значительное поверхностное дефектообраэование

Наличие поверхностных дефектов

Неплотная структура внутренних объемов металла

Наличие отдельных поверхностных дефектов

Значительное поверхностное дефектообразование

Наличие нарушений сплошности в области оси симметрии боковых граней

Морщинообраэование локальных зон поверхности металла

Значительное число поверхностных трещин и рванин

Неудовлетворительное качество осевой зоны раската

То же

Значительное число трещин и рванин

Неудовлетворительное качество поверхности аската

Продолжение табл. 2

ВыхОД ГОДНОГО

Значительный объем работ по сплошной зачистке

Значительный обьем работ по сплошной зачистке

Необходимость в эачистных работах

Значительный объем работ по сплошной зачистке

Необходимость в зачистных работах

Зачистных работ не требуется. Повышенная обрезь головной части слитка

Необходимость в локальной зачистке

Значительный обьем работ по сплошной зачистке

Необходимость в зачистных работах

Значительный объем работ по сплошной зачистке

Низкий выход годного, наличие брака

Низкий выход годного, наличие брака

Значительный обьем работ по сплошной зачистке

Низкий выход годного

1636075

Таблица 3

Таблица 4

П ри меч а н ие: — =040:

as ak

-0,45; t = 73c. (as ) (э ) П ри меча н и е: — -035;

as а

=0,45; r =81с. (ал ) (а J

1636075

14 Таблица 5

Калиб

Номе и хо а

e/H

Обжатия мм н мм в мм

Г.Б.

1,20

1,05

Г.Б.

Примечание

as ак

= 0,25; =0,45; г =105с. (as) (a ) Таблица 6

Примечание:.— =035;

as a

-0.35; т= 93 с. (эб ) (ак ) 1

2к

4

6k

8

11

12к

13

14

16к

17

18

19

20k

21

22k

150

220

ЗО

15

1636075

Таблица 7

Примечание:

as ak

= 0,35; — = 0,65; r = 71c. (эб) (ak) Таблица 8

Примечание. =030; =040; t = 105с..as ak (as ) (а ) 17

1636075

18 Таблица 9

Т а б л и ц а 10

Примечание: — =030; =050: г- 79 с, as a (эб) (ам) П р и м е ч а н и е: — = 0,25; аб Bk

= 0,50; г= 103 с. (дб ) (аМ )