Наукоемкие технологии и оборудование в промышленности и строительстве

Статья

Наименование Формирование хладостойкости стали К60 под влиянием температуры окончания чистовой стадии прокатки в межкритическом интервале температур
Авторы Куберский С. В., к. т. н., проф.
Великоцкий Р. Е., вед. инж.
Должиков В. В., к. т. н., доц.
Раздел Металлургия и материаловедение
Год 2022 Выпуск 72 Страницы 49 - 57
УДК 621.774.04
Аннотация Исследовано влияние межкритического интервала температур и температуры конца прокатки на хладостойкость стали К60 в зависимости от механизма реализации эвтектоидной реакции. Установлены зависимости между температурой критических точек Ас1, Ас3, межкритическим интервалом температур и хладостойкостью. Установлено изменение количества вязкой составляющей при увеличении диапазона межкритического интервала температур и температуры критических точек Aс3 и Aс1 на 1 ºС. Показано влияние углерода в температурном интервале существования δ-железа и перитектической реакции на трансформацию двухфазной области. Рассмотрено влияние механизма молизации атомарного водорода на межфазной границе «феррит/цементит» в процессе первой эвтектоидной реакции на низкотемпературную вязкость.
Реферат Цель. Определение закономерностей влияния межкритического интервала температур (МИТ) и температуры конца прокатки (ТКП) на хладостойкость стали К60 в зависимости от количества водорода, молизованного на межфазной границе (МФГ) «феррит/цементит» в процессе первой эвтектоидной реакции. Методы исследования. Сталь К60 выплавляли в кислородном конвертере комбинированного дутья емкостью 300 т и разливали на двухручьевой машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) Алчевского металлургического комбината на слябы сечением 220×1200 мм. Термомеханический контролируемый процесс (ТМКП) производили на стане «3000» в соответствии с ТУ 14-1-5493-2004. Определение количества вязкой составляющей (КВС) образцов из стали К60 выполняли при испытании падающим грузом (ИПГ) стандартных образцов с прессованным надрезом по ГОСТ 30456-97 при температуре минус 20 ºС на копре УМУ-10000. Определение химического состава образцов горячекатаного толстолистового проката (ГТП) стали К60 выполняли спектральным методом на установке SPECTROLAB. МИТ определяли как разницу между температурами критических точек Ас3 и Ас1, ΔТ — как разницу между ТКП и температурой критической точки Ас1. Для определения зависимостей между исследованными параметрами использовали методы математической статистики. Зависимости между режимами ТМКП и хладостойкостью стали К60, а также между температурой эвтектоидного превращения, критической точкой Ас3, МИТ и хладостойкостью для ГТП стали К60 при толщине листа (Н) 16 мм устанавливали на основании анализа 255 образцов, полученных из 41 плавки. Зависимость между МИТ и КВС установлена по результатам анализа 2390 образцов для ИПГ, полученных из 161 плавки стали К60, при толщине листа от 8 мм до 16 мм включительно.
Результаты. Показано, что увеличение МИТ и температуры критических точек Aс3 и Aс1, рассчитанных по методу О. Г. Касаткина, характеризуется снижением хладостойкости стали К60. Увеличение содержания углерода на 0,01 % характеризуется расширением двухфазной области на 1,2 ºС и снижением КВС на 13,2 %. Установлено, что величина ТКП не оказывает решающего влияния на обеспечение требуемого уровня хладостойкости, более сильно зависящего от других факторов. Показано, что для более толстых листов затрудняется проработка их внутренних слоев и диффузия водорода к поверхности, что способствует образованию коллекторов, росту давления молекулярного водорода в них и возникновению напряжений в приграничной области между коллектором и металлической матрицей в результате первой эвтектоидной реакции.
Научная новизна. Впервые установлены значения температур МИТ, Aс3, Aс1, обеспечивающие получение низкотемпературной вязкости на удовлетворительном уровне. Выдвинута гипотеза, что увеличение ΔТ способствует уменьшению дефектов микроструктуры и снижает вероятность образования коллекторов. Поэтому для обеспечения удовлетворительной хладостойкости стадию чистовой прокатки необходимо заканчивать при температуре ниже эвтектоидной реакции.
Практическая значимость. Результаты исследований позволили минимизировать уровень отсортировки по хладостойкости ГТП стали К60 при использовании усовершенствованного режима ТМКП, учитывающего комплексное влияние на выбор ТКП, температуры эвтектоидного превращения и ΔТ.
Ключевые слова сталь К60, хладостойкость, эвтектоидное превращение, критические точки, межкритический интервал температур, количество вязкой составляющей, испытание падающим грузом, методика О. Г. Касаткина, температура конца прокатки.
Полный текст