Технология контролируемой прокатки

Технология контролируемой прокатки

Технология прокатки, при которой строго регламентируются температуры начала и конца процесса, а также степень обжатий в каждом проходе с целью получения комплекса высоких механических свойств, получила название контролируемой или регулируемой прокатки ГК



Впервые элементы регулируемой прокатки были применены в России при освоении производства судостроительной стали. По зарубежным данным, объем производства стали, полученной методом контролируемой прокатки, постоянно увеличивается, и в настоящее время более 50% листов производят этим способом, сокращая производство листов, поставляемых после горячей прокатки или двойной термической обработки — закалки с отпуском (улучшение).

Толстые листы повышенной и высокой прочности после контролируемой прокатки используют в судостроении, для сооружения мостов, подъемно-транспортного и горного оборудования, морских платформ, а также при строительстве в арктических регионах магистральных газо- и нефтепроводов из сварных труб со стенкой толщиной до 30 мм.

Технико-экономические исследования металлургических фирм Японии показали, что основным направлением развития производства широкой (рулонной) полосы и толстых листов является объединение в едином технологическом потоке внепечной ковшовой металлургии, непрерывной разливки и горячей контролируемой прокатки. При этом участки термической обработки проката следует исключить из состава оборудования прокатных станов.

Большое значение придается разработкам по снижению продолжительности и энергоемкости контролируемой прокатки. Значительно сократить время и обеспечить экономию энергии удалось при контролируемой прокатке на универсальном толстолистовом стане благодаря Интенсивному охлаждению водой на рольганге подката перед его задачей в реверсную клеть (Швеция). Температура нагрева заготовок была 1200 и 1250° С, температура начала прокатки — 900° С, конца прокатки — 800° С. Деформация в черновых клетях составила 50%, в чистовой реверсивной — 70 %. Толщина подката перед реверсивной клетью — 67 мм, готовых листов — 20 мм.

Опробовали 5 режимов охлаждения водой:

  1. одна выдержка с одним периодом охлаждения;
  2. одна выдержка с тремя короткими периодами охлаждения;
  3. два периода выдержки с охлаждением;
  4. шесть коротких периодов охлаждения от начала до конца прокатки без выдержек;
  5. одна выдержка с охлаждением на воздухе проката перед чистовыми проходами — обычный режим контролируемой прокатки.


Максимальный расход воды составлял 10 м3/мм на установках размером 750 х 3500 мм. При этом в середине листа толщиной 20 мм обеспечивалась скорость охлаждения 40° С/с. После охлаждения водой между чистовыми проходами раскаты должны выдерживаться на воздухе в течение 1,5-2 минут для выравнивания температуры по толщине и длине.

При прокатке широких листов и полос (шириной более 1000 мм) и верхней поверхности раската скапливается толстый слой воды, что снижает скорость охлаждения, так как между листами и водой образуется «паровая рубашка». Для устранения слоя пара рекомендуется увеличить скорость перемещения раската по рольгангу при охлаждении или использовать водо-воздушную смесь.

Увеличение степени деформации на завершающей стадии контролируемой прокатки повышает ударную вязкость.

Процесс контролируемой прокатки разделяется на три стадии:

  • деформация рекристаллизованного аустенита;
  • деформация нерекристаллизированного аустенита;
  • деформация в двухфазной области (γ+α).


В зависимости от конкретных условий в разных странах предпочтение отдают деформации на той или иной стадии. Например, в Японии наиболее развит процесс контролируемой прокатки с наибольшими деформациями во второй и третьей стадиях.

Исследованиями установлено, что механические свойства проката при контролируемой прокатке не зависят от режима охлаждения водой. Однако продолжительность процесса сильно изменяется. При режимах 1-4 продолжительность прокатки листов из стали с 0,025% Nb сократилась на 45%, по сравнению с обычным режимом 5 и на 35 % — листов из стали с 0,08 % V.

При снижении температуры нагрева заготовок под прокатку ударная вязкость листов толщиной 40 мм возрастает, а характеристики прочности несколько снижаются.

Контролируемая прокатка позволяет наиболее эффективно использовать легирующие элементы, которые влияют как упрочнители, растворяясь в твердом растворе, и обеспечивают дисперсионное твердение при выделении вторичных фаз в виде нитридов, карбидов и карбонитридов. Правильно выбранные параметры контролируемой прокатки позволяют перейти на микролегирование (сотые и тысячные доли) этими элементами. В качестве нитридо- и карбонитридообразующих элементов используют ниобий, ванадий, алюминий, титан, цирконий. Обычно производят комплексное микролегирование указанными элементами, иногда в сочетании с азотом. В европейских странах и в Японии предпочтение отдают микролегированию ниобием и алюминием. Часто одновременно используют ванадий. В США, наряду с указанными элементами, дополнительно вводят азот (до 0,025 %). При контролируемой прокатке влияние этих элементов отличается большим разнообразием, чем при термической обработке, в результате одновременного осуществления нескольких (не менее двух) механизмов упрочнения.

В твердом растворе микролегирующие элементы вызывают измельчение зерна и дисперсионное твердение в результате снижения скорости диффузии и температуры превращения. Выделившиеся частицы второй фазы (карбиды, нитриды и карбонитриды) закрепляют границы зерен аустенита во время фазовых превращений. Высокая дисперсность выделений блокирует дислокации в феррите, в результате чего измельчается зерно и проявляется эффект дисперсионного твердения. Характерной особенностью при микролегировании ниобием и титаном является сильное торможение рекристаллизации, что в большей степени измельчает зерно.

Многочисленными исследованиями установлено, что наибольший эффект одновременного повышения характеристик прочности, пластичности и вязкости стали после контролируемой прокатки достигается при комплексном микролегировании стали ниобием, ванадием и азотом. Карбонитриды ниобия и ванадия создают эффект дисперсионного твердения и одновременно измельчают зерно. При этом размер зерна тем меньше, чем ниже температура конца прокатки.

Для дальнейшего повышения характеристик вязкости, снижения критической температуры хрупкости и улучшения свариваемости контролируемая прокатка позволяет снизить содержание углерода (перлита) cтали.

Для получения требуемых механических свойств при минимально возможном углеродном эквиваленте стали с низким содержанием перлита при контролируемой прокатке необходимо не только строго регламентировать, но и тщательно контролировать параметры нагрева слябов, горячей деформации и охлаждения. Температуры нагрева заготовок и конца прокатки должны быть пониженными, а степень обжатий в чистовых клетях — повышенными. С этой целью процесс контролируемой прокатки на современных станах полностью автоматизирован.

Высокие прочностные свойства такой стали обеспечиваются, наряду с мелкозернистостью, выделением второй фазы и упрочнением твердого раствора благодаря увеличению содержания микролегирующих элементов.

Добавки алюминия, ванадия и титана в меньшей степени, чем ниобий, задерживают рекристаллизацию. Однако все перечисленные элементы сильно препятствуют росту зерна после рекристаллизации. В простых углеродистых сталях рекристаллизация происходит практически немедленно при температурах прокатки выше 800° С и замедляется при температурах ниже 800° С, и образование феррита происходит до полной рекристаллизации. Эффективность ниобия в сдерживании рекристаллизации в работах объясняется растворенными в матрице атомами Nb и выделением частиц NbC по субграницам, которые препятствуют их перемещению (миграции) в процессе рекристаллизации.

Для получения мелкозернистой структуры необходимо, чтобы аустенитные зерна до 7 —> а-превращения также были мелкими. Для того, чтобы температура превращения в феррито-перлитной области была возможно более низкой, необходимо выбрать соответствующие химический состав стали и скорость охлаждения. Если скорость охлаждения превысит определенную величину при данном химическом составе и крупном аустенитном зерне, то возможно образование бейнита. Вместе с тем крупные перекристаллизовавшиеся зерна аустенита при медленном охлаждении приведут к повышению температуры превращения, укрупнению ферритных зерен и, как следствие, к снижению, характеристик прочности и вязкости.

Из сказанного следует, что для формирования мелкого рекристалли-зованного аустенитного зерна при контролируемой прокатке необходимо четко установить степень деформации и температуру конца прокатки.

Введение в сталь ниобия может способствовать образованию крупных некристаллизованных зерен аустенита, так как ниобий задерживает рекристаллизацию. Это может понизить механические свойства стали. В связи с тем, что температура конца прокатки низкая, а степень деформации большая, даже если аустенит не рекристаллизовался, сформируется мелкозернистая структура феррита, так как образуются достаточно узкие вытянутые зерна аустенита и зародыши феррита образуются по границам в межзеренном пространстве и их рост сдерживается соседними зернами аустенита. По результатам работ зародыши ферритных зерен образуются также в микрообъемах субструктуры, возникшей в аустените в результате деформации, а также на выделившихся частицах второй фазы любого состава. При малых степенях деформации или температуре конца прокатки, выше установленной, зерна аустенита получаются крупные и округлой формы, что приводит к формированию крупнозернистого феррита или бейнита, а это, в свою очередь, отрицательно влияет на свойства стали.

Низкие температуры окончания (800-850° С) контролируемой прокатки профилей толстых сечений могут быть достигнуты при одной или нескольких выдержках. Однако при одной выдержке может произойти рекристаллизация и рост зерен, которые будут недостаточно деформированы для формирования мелких аустенитных зерен после последующей рекристаллизации. Следовательно, после выдержки при температуре около 950° С необходимо предусматривать достаточно высокие степени деформации.

В зарубежной практике для получения низкой температуры конца прокатки используют более толстые слябы, чтобы, затрачивая большее время на прокатку, температуру понизить до заданной. Низкая температура нагрева и начала прокатки также обеспечивает пониженную температуру конца прокатки. Однако при низкой температуре нагрева снижается эффект дисперсионного твердения, так как уменьшается количество растворенного карбида ниобия.

Японской фирмой «Кавасаки сейтэцу» освоена технология контролируемой прокатки листов толщиной 19,5 и 20 мм из марганцовистых сталей для магистральных трубопроводов (0,08% С) и судостроения (0,15% С). Сталь для труб дополнительно содержит 0,04 % Nb и 0,07 % V, температура нагрева слябов перед прокаткой составляет 1150° С. Листы характеризуются мелкозернистой феррито-перлитной структурой. В структуре стали для труб содержится значительно меньше перлита, и ее предел текучести составляет 535 Н/мм2. Предел текучести судостроительной стали 390 Н/мм Обе стали имеют высокие характеристики пластичности и вязкости и предназначены для эксплуатации в суровых климатических условиях. Следует отметить, что в России освоена технология деформационно-термического упрочнения, обеспечивающая в толстолистовой стели типа 09Г2С предел текучести 400-450 Н/мм2.

Фирма «Рипаблик стил» в США производит в больших объемах сталь с карбонитридным упрочнением, которую поставляют после контролируемой прокатки, ее прочность не уступает более легированным сталям, подвергаемым двойной термической обработке — закалке и отпуску. В стали содержится до 0,22% С; 1,4% Мn; 0,25% Si; 0,14% V; 0,015% Nb и 0,015% N. Ее дополнительно раскисляют алюминием из расчета его остаточного содержания 0,03 % и применяются меры для снижения содержания серы до 0,012 % и фосфора (до 0,010 %). Температура конца прокатки листов толщиной до 20 мм составляет 760° С. Сталь характеризуется пределом текучести 620 Н/мм2, временным сопротивлением 790 Н/мм2, относительным удлинением более 22 % и ударной вязкостью при отрицательной температуре более 100 и 65 Дж/см2 на образцах с острым надрезом вдоль и поперек направления прокатки соответственно. Листовой прокат применяют при изготовлении подъемно-транспортного и горного оборудования, а также в других областях.

Разработка теоретических основ контролируемой прокатки и результаты исследований толстых листов стали промышленного производства, полученных таким способом, позволили установить, что содержание углерода не является определяющим фактором для повышения прочности листов таких сталей. Результаты этих исследований были положены в основу разработки принципиально нового класса сталей — так называемых малоперлитных (до 0,12% С) и бесперлитных (до 0,05% С) сталей. Для сохранения прочностных характеристик на достаточно высоком уровне при производстве проката из таких сталей применяются более жесткие параметры контролируемой прокатки. В ряде стран (США, Япония, Германия и др.) в малоперлитные и бесперлитные стали дополнительно вводят до 0,5 % Мо. Молибден задерживает фазовые превращения, сдвигая их вправо, в сторону более длительных выдержек, увеличивает количество бейнита или игольчатого феррита в структуре.

В Японии исследовали влияние на характеристики прочности и вязкости малоперлитной стали с различным содержанием ниобия и молибдена температуры начала прокатки (820-900° С), степени деформации при контролируемой прокатке и скорости охлаждения; температура нагрева заготовок под прокатку была 1200° С. После обжатия на 50 % часть образцов охлаждали на воздухе (0,7° С/с) до температуры 820-900° С чистовой прокатки, другую часть заготовок охлаждали в воде со скоростью 60° С/с. Далее прокатку листов толщиной до 15 мм проводили с обжатием 29, 50 и 73 %. После прокатки часть листов охлаждали в воде до температуры 400-600° С, затем на воздухе.

Результаты исследований показали, что изменение содержания углерода и ниобия практически не влияло на характеристики прочности и вязкости, а увеличение содержания молибдена приводило к повышению прочности и снижало критическую температуру хрупкости.

Малоперлитные и бесперлитные стали имеют низкий углеродный эквивалент (Сэ), низкую склонность к образованию трещин (Рсм) и характеризуются, наряду с высокими механическими свойствами, отличной свариваемостью.

Крупномасштабные эксперименты в промышленных условиях по исследованию температурных и деформационных параметров производства листового проката из сталей массового производства, микролегированных азотом в сочетании с титаном, ванадием и алюминием (т.е. элементами, которыми Россия располагает в достаточном количестве) начали осуществлять в России в 60-х гг. XX столетия. К этому же периоду относятся широкие исследования, организация производства и применение строительных конструкций, сварных элементов в машиностроении и спиральношовных труб, полученных методом контролируемой прокатки малоперлитных сталей 08Г2СФБ, 10Г2Б и др. Эти стали, обладающие повышенной прочностью и хладостой костью, прошли широкую промышленную проверку и применяются в настоящее время.

Принципиальное различие контролируемой прокатки на толстолистовых (реверсивных) и непрерывных широкополосных станах заключается в «охлаждении листов на воздухе и медленном охлаждении полос, смотанных в рулон. Для предотвращения неблагоприятных изменений структуры при медленном охлаждении полосы на отводящем рольганге перед смоткой в рулон подвергают ускоренному охлаждению. Скорость охлаждения и температура смотки полосы в рулон зависят от химического состава стали и требуемых механических свойств и выбираются в каждом конкретном случае.

Скорость охлаждения оказывает влияние на температуры превращения и, следовательно, на размер зерна феррита. Оснащение прокатных станов эффективными системами охлаждения на отводящих рольгангах позволило организовать производство листов и полос с повышенными характеристиками прочности до 450 Н/мм2 из экономнолегированных сталей, в том числе с пониженным содержанием углерода (малоперлитные и бесперлитные стали) и марганца. Для предотвращения образования игольчатых продуктов распада аустенита при ускоренном охлаждении необходимо выбирать параметры контролируемой прокатки для получения мелких аустенитных зерен. При прокатке на непрерывных широкополосных станах температура смотки полосы (и ее предварительное охлаждение) должна быть в пределах 550-620° С. При этих температурах зерна не будут расти и огрубляться, а также будет подавлен процесс старения выделившихся фаз. При этом следует иметь в виду, что ниобий препятствует росту ферритных зерен, и карбиды ниобия в меньшей степени, чем карбиды ванадия, подвержены перестариванию (дальнейшему выделению карбидов и обеднению твердого раствора). Наряду с дисперсионным упрочнением, ускоренное охлаждение способствует возникновению дислокаций и повышению их плотности, что также вносит дополнительный вклад в упрочнение стали. В связи с тем, что повышенная скорость охлаждения подавляет выделение вторичных фаз (карбидов, карбонитридов и нитридов), высокие механические свойства стали в основном связаны с мелкозернистостью феррита. Это обеспечивает наиболее благоприятное сочетание характеристик прочности, пластичности и вязкости.

Регулируемое ускоренное охлаждение, как наиболее результативный и эффективный элемент контролируемой прокатки, в настоящее время широко применяют при производстве проката массового потребления. В первую очередь это относится к производству проката повышенной прочности и вязкости на непрерывных широкополосных станах, на которых ускоренное охлаждение перед смоткой полосы в рулон является неотъемлемым технологическим звеном деформационно-термического упрочнения.

Результаты многочисленных теоретических и экспериментальных исследований, выполненных во второй половине XX века (в том числе и авторами), позволяют дать следующее определение процесса контролируемой прокатки: контролируемой (регламентируемой) прокаткой является технологический процесс формоизменения с целенаправленным воздействием на структуру, обеспечивающий максимальную эффективность использования легирующих элементов за счет формирования оптимальной структуры, позволяющей получать заданный комплекс высоких механических и эксплуатационных свойств при горячей пластической деформации, осуществляемой в едином с прокаткой тепловом цикле, при строгом соблюдении (регламентации) деформационных, температурных и временных параметров.

Следует подчеркнуть, что контролируемая (регламентируемая) прокатка, являясь разновидностью механо-термического упрочнения, когда фазовые превращения протекают в процессе и после деформации стали с заданными скоростями, позволяет получать прокат из стали с низким (до 0,10 %) содержанием углерода с высокими механическими и эксплуатационными свойствами при максимальной эффективности использования легирующих элементов. Это обеспечивает значительную экономию сырьевых и энергетических ресурсов.

Авторы совместно с М. С. Василевским исследовали влияние параметров контролируемой прокатки на особенности структурообразования и свойства широкополосной рулонной стали для спиральношовных труб магистральных газо- и нефтепроводов высокого давления.

Большим преимуществом спиральношовных труб является то, что заготовкой для них служит рулонная сталь, производство которой на непрерывных широкополосных станах (НШС) — наиболее эффективный способ получения листового проката.

В настоящее время для магистральных газопроводных труб, работающих при высоком давлении, в основном используются малоперлитные низколегированные стали, прокатанные по контролируемым режимам. Как правило, это стали, содержащие 0,07-0,12% С; 1,5-1,7% Мn; 0,3-0,6% Si, а также дополнительно легированные карбонитридообразующими элементами (V, Ti, Nb, Мо, А1) в различных сочетаниях и в количестве. не превышающем в сумме 2-2,5% (включая Мп и Si).

Как указывалось выше, контролируемая прокатка — эффективный способ получения высокопрочной хладостойкой стали непосредственно на прокатном стане. Однако для проведения этого процесса необходимо осуществлять ряд технологических приемов, таких как понижение температурного режима прокатки, повышение частных обжатий, увеличение скорости охлаждения и т.д.

Влияние последеформационного этапа контролируемой прокатки на свойства рулонной стали в значительной мере зависит от температур-но-временного графика прокатки в черновых клетях стана. Температура и время выдержки при нагреве слябов под прокатку определяют гомогенность химического состава и размер исходного аустенитного зерна. От величины обжатий в черновой группе клетей зависят размер зерна аустенита и степень его рекристаллизованности перед чистовой прокаткой. От температуры и времени выдержки (паузы) между черновой и чистовой прокаткой зависят количество и размер выделяющихся карбонитридов, а следовательно, их влияние на рост зерна аустенита, его рекристаллизацию. Эти же параметры определяют количество оставшихся в твердом растворе карбонитридообразующих элементов, которые выделяются в феррите в виде мелкодисперсной упрочняющей фазы.

Учитывая, что не все действующие механизмы упрочнения вносят равнозначный вклад в общий прирост предела текучести, желательно представлять какова же доля каждого из них и как изменения режимов прокатки и химического состава стали влияют на изменение предела текучести. Для такой оценки можно воспользоваться схемой, где показаны изменения вкладов отдельных механизмов упрочнения при изменении определяющих их параметров. Для расчета использовали формулы, рекомендованные в работах.

Известно, что при использовании контролируемой прокатки снижается производительность прокатных станов, при этом на НШС — значительно больше, чем на реверсивных толстолистовых. В связи с этим при создании рулонной стали состав подбирают таким образом, чтобы компенсировать отступления от оптимального режима прокатки, продиктованные производственными соображениями.

Сравнивая результаты прокатки полос можно отметить, что, несмотря на то, что плавка 3 не была обработана порошковым силикокальцием и содержала более чем в два раза больше 5, чем плавка 10, благодаря общей высокой чистоте стали и режиму прокатки ударная вязкость полосы толщиной 12 мм не уступает вязкости полосы толщиной 9 мм. Статистическая обработка результатов испытаний механических свойств обеих партий проката показала, что полоса толщиной 9 мм характеризуется меньшим разбросом прочностных характеристик, что может быть связано с большей скоростью и равномерностью ее охлаждения на отводящем рольганге.

Важным преимуществом спиральношовных труб является возможность использования более высокой вязкости рулонной стали в продольном относительно оси проката направлении; в готовой трубе это направление оказывается под углом 30° к поперечному сечению трубы (в отличие от прямошов-ной трубы, где соответствующий угол равен 90°), в котором действуют максимальные напряжения.

Анализ полученных экспериментальных результатов и литературных данных позволяет сформулировать приведенные ниже основные положения, которые необходимо учитывать при разработке рулонных сталей для спиральношовных труб северного исполнения.

1. Композиция и состав стали определяются заданным уровнем свойств и возможностями конкретного оборудования.

2.    Выплавка, внепечная обработка и непрерывная разливка стали должны обеспечить высокую чистоту металла по содержанию газов и неметаллических включений. Содержание S в стали для спиральношовных труб северного исполнения не должно превышать 0,010%.

3.    Технология прокатки полосы должна предусматривать возможность быстрого (более 12° С/с) охлаждения полосы после окончания чистовой деформации сразу после последней клети до 610-630° С, после чего охлаждение полосы можно проводить со скоростью менее 5° С/с до 550° С.

4.    Стали, микролегированные V, можно начинать прокатывать в чистовой группе клетей при 980-960° С, но заканчивать прокатку при температуре не выше 730-750° С, используя межклетевое охлаждение.

Несмотря на жесткую регламентацию ряда параметров при контролируемой прокатке, рулонная сталь характеризуется некоторым различием механических свойств по длине рулона. Особенно это относится к прочности концевых участков, как правило, отличающейся от прочности середины полосы.

В настоящее время технологические процессы выплавки, внепечного рафинирования и непрерывной разливки стали обеспечивают высокую однородность ее химического состава по длине непрерывнолитого сляба. С другой стороны, гибкость технологии контролируемой прокатки должна гарантировать минимальный разброс механических свойств для плавок, содержание элементов в которых находится на верхнем и нижнем пределах марочного состава. Так, например, при контролируемой прокатке рулонной стали 08Г2СФТ на плавках с содержанием С 0,08-0,13 % (при уровне содержания Мn 1,5-1,55% и V0,07%) был получен разброс временного сопротивления не более 30 Н/мм2, предела текучести — не более 20 Н/мм2 и относительного удлинения — 4%. Однако, если гарантируемый технологией средний уровень свойств на разных плавках достаточно стабилен, то по длине рулонной полосы могут быть более значительные колебания прочностных характеристик.

Анализируя данные, можно отметить, что прочность металла на концах полосы несколько ниже прочности в середине. На первый взгляд это противоречит распространенному мнению о повышенном временном сопротивлении металла концов полосы, вызванного обильным замачиванием их водой на моталках. Для высокотемпературных режимов обычной горячей прокатки это действительно так, но при контролируемой прокатке дело обстоит несколько иначе. Здесь на термокинетическую диаграмму стали 08Г2СФБ наложены кривые охлаждения середины (сплошные линии) и задних по прокатке концов полосы (пунктирные линии) после окончания деформации. Вертикальная линия Р—Р соответствует началу охлаждения стали после смотки в рулон, линия С—С обозначает начало смотки, а точки Н и К — соответственно начало и конец охлаждения полосы водой на отводящем рольганге.

При горячей прокатке концы полосы достигают моталки при температуре, когда более половины структуры стали представляет собой аустенит. Поэтому резкое, но кратковременное охлаждение (из-за высокой скорости смотки), хотя и не позволяет получить здесь мартенсит, но приводит к измельчению феррито-перлитной структуры и повышает прочность металла концов полосы.

При контролируемой прокатке требуется обеспечить разность температур Тк.п — Тш = AT, поэтому время охлаждения водой (участок Н-К) выбирается так, чтобы на участке К—С полоса успела остыть на воздухе по заданной Тсм. Для того, чтобы выдержать параметр Гсм, можно менять скорость прокатки, расход и давление воды, время охлаждения водой и скорость охлаждения. Однако, в отличие от горячей прокатки, времени на эти регулировки очень мало: если превращение не успевает закончиться до смотки в рулон, то образуется неоднородная разнозернистая феррито-перлитная структура, характеризующаяся низкими и неравномерно распределенными свойствами. Но даже если γ —>α-превращение успевает произойти на отводящем рольганге, но охлаждение водой начинается не сразу (т.е. не первыми секциями системы), то чем позже это происходит (чем больше смещен вправо участок Н—К), тем большая часть аустенита успевает превратиться в феррит при низкой скорости охлаждения. При этом образуется крупнозернистый феррит, и свойства падают.

Высокая чувствительность стали при контролируемой прокатке к режиму охлаждения является следствием сильной термодинамической неустойчивости структуры металла в межкритическом интервале температур при непрерывном охлаждении. Следовательно, понижать температуру конца прокатки при неустойчиво работающей системе охлаждения рискованно — можно не успеть охладить полосу в нужном режиме (хотя разность температур АТ и Тсы будут выдержаны).

Формирование свойств концевых участков полосы имеет некоторую особенность. При контролируемой прокатке, во избежание получения неплотно смотанных рулонов, примерно 7-15 м полосы с каждого конца раската не охлаждают водой на отводящем рольганге. На моталке горячие концы полосы могут подкаливаться. Но если внешние витки (передний и задний) достаточно продолжительно смачиваются водой, то горячие витки, находящиеся под ними, защищены от воды, и скорость их охлаждения низка. У рулонной полосы сечением (9... 12) х 1500 мм, массой 15 т длина верхнего (наружного) витка составляет 5-6 м, а внутреннего — 3 м. Эти части полосы характеризуются мелкозернистой структурой и комплексом высоких механических свойств, однако и на оставшихся неохлажденных концах свойства (в основном прочностные) понижаются.
Таким образом, равномерность механических свойств по длине полосы рулонной стали в значительной мере определяется технологической схемой охлаждения полосы после завершения горячей деформации. Наиболее целесообразным режимом охлаждения является немедленное после окончания прокатки охлаждение полосы со скоростью 15-20° С/с до 620-630° С (независимо от Ткп) и смотка при температуре не более 580° С.

Длину неохлаждаемых участков следует уменьшить (если вообще нельзя отказаться от этой технологии) до 3-4 м на переднем и до 5—6 м на заднем концах полосы.

(0 голосов)

Последние публикации