Спосіб обробки сталевого виробу, спосіб виробництва сталевого виробу та виріб, виготовлений з використанням зазначених способів

1. Спосіб обробки сталевого виробу, при якому сталевий виріб пропускають через обертові валки кліті прокатного стана з метою прокатки зазначеного сталевого виробу, який відрізняє ться тим, що згадану прокатку здійснюють валками, один з яких обертається з коловою швидкістю, що принаймні на 5% та якнайбільше на 100% більша, ніж колова швидкість іншого валка, при цьому товщину зазначеного сталевого виробу зменшують за прохід не більше ніж на 15%, а зазначену прокатку здійснюють при температурі, що не перевищує 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що 1350°С. товщин у зазначеного сталевого виробу зменшують не більше ніж на 8% за прохід, переважно не більше ніж на 5% за прохід. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що колова швидкість валка, що обертається швидше, є якнайбільше на 50 %, переважно якнайбільше на 20 % вищою за колову швидкість валка, що обертається повільніше. 4. Спосіб за одним з пп.1-3, який відрізняється тим, що згадану прокатку здійснюють валками, які мають різні діаметри. 5. Спосіб за одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що згадану прокатку здійснюють валками, які мають різні швидкості. 6. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що зазначений сталевий виріб вводять між зазначеними валками під кутом 5-45° відносно перпендикуляра до площини, яка проходить через 2 (19) 1 3 85550 4 ми, що мають практично однакові колові швидкості; - при необхідності, прискореного охолодження після останньої стадії прокатки; - при необхідності, розрізання сталевого виробу на сляби або рулони до прокатки або після неї; - при необхідності, намотування сталевого виробу; - охолодження сталевого виробу, який відрізняється тим, що між стадіями лиття заготовки і прискореного охолодження або намотування в рулони, або охолодження, або після охолодження зазначений сталевий виріб піддають способу за одним з пп. 1-10. 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що безперервним литтям отримують сталеву заготовку з товщиною менше 150мм, переважно менше 100 мм, більш переважно менше 80мм. 18. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що безперервним литтям отримують сталеву заготовку з товщиною менше 20мм, переважно менше 10мм, більш переважно менше 5мм. 19. Спосіб за одним з пп. 16-18, який відрізняється тим, що здійснюють виробництво сталевого виробу з нержавіючої сталі. 20. Спосіб за одним з пп. 16-19, який відрізняється тим, що прокатують сталевий виріб, що має практично аустенітну стр уктур у, після чого виріб прискорено охолоджують, при цьому зазначений сталевий виріб містить в основному ферит, бейніт та/або мартенсит, а вміст феритів після охолодження складає принаймні 60%, переважно принаймні 70%, більш переважно принаймні 80%. 21. Спосіб за одним з пп. 16-20, який відрізняється тим, що отримують сталевий виріб, середній розмір зерна у якому менше 5мкм, переважно менше 2мкм, більш переважно менше 1мкм. 22. Спосіб за одним з пп. 1-21, який відрізняється тим, що перед або після стадії згаданої прокатки сталевий виріб піддають термічній обробці, зокрема нормалізації, повному відпалу, відпалу для зняття внутрішніх напружень або сфероїдизуючому відпалу. 23. Спосіб за одним з пп. 1-21, який відрізняється тим, що поверхню сталевого виробу, що має прокатуватися, перед прокаткою покривають щонайменше одним шаром. 24. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що поверхню сталевого виробу покривають шаром металу або сплаву, переважно шаром сталі іншого складу або шаром нержавіючої сталі, титану, нікелю, міді, алюмінію або їх сплавів. 25. Сталевий виріб, який відрізняється тим, що має товщину в границях 10-300мм, переважно в границях 20-160мм, наприклад 60мм, та виготовлений способом за одним з пп. 1-24. 26. Сталевий виріб, який відрізняється тим, що сталевим виробом є сталева заготовка, яка виготовлена способом за одним з пп. 1-24. 27. Сталевий виріб, який відрізняється тим, що сталевим виробом є сталевий профіль, який виготовлений із заготовки за п. 26. 28. Сталевий виріб, який відрізняється тим, що сталевим виробом є сталевий зливок, пори всередині якого мають максимальний розмір менше 200мкм, переважно менше 100мкм, більш переважно менше 20мкм, ще більш переважно менше 10мкм, при цьому сталевий виріб виготовлений способом за одним з пп. 1-24. 29. Сталевий виріб, який відрізняється тим, що сталевим виробом є сталевий лист, штаба або заготовка, що виготовлені безперервним литтям з використанням способу за одним з пп. 1-10, при цьому пори всередині зазначеного листа, штаби або заготовки мають максимальний розмір менше 200мкм, переважно менше 100мкм, більш переважно менше 20мкм, ще більш переважно менше 10мкм. 30. Сталевий виріб, який відрізняється тим, що сталевим виробом є сталева штаба, виготовлена способом за одним з пп. 16, 17, 18 або 21 зі сталі HSLA, яка містить принаймні один з таких елементів, як ніобій, титан, ванадій або бор, або з наднизьковуглецевої сталі, яка принаймні частково стабілізована принаймні одним з таких елементів, як титан, ніобій або бор. Винахід відноситься до способу обробки сталевого виробу, у якому сталевий виріб пропускають через кілька обертових валків кліті прокатного стану. Ця кліть прокатного стану може бути частиною прокатного стану, що складається з однієї або кількох клітей. Прокатка - це стандартна операція для надання необхідних розмірів і властивостей металу взагалі та сталі зокрема. Окрім одержання необхідної кінцевої геометрії сталевого виробу, прокатка призводить також до покращання структури в результаті металургійного процесу, що відбувається протягом прокатки та після неї. Однак звичайна прокатка, що для широкого асортименту продукції звичайно вважається процесом стиснення з плоскою деформацією, призводить до значної зміни товщини, що у деяких випа дках є небажаною або неможливою. Наприклад, у важкій конструкції необхідно мати сталеву плиту товщиною 60-150мм, щоб виготовити, зокрема, платформи у відкритому морі або мости. Оскільки литі сталеві сляби натепер мають максимальну товщин у не менш 400мм, спричинена прокаткою зміна товщини до 150мм дорівнювала б приблизно 60%. Кожне пропускання через звичайну кліть прокатного стану зазвичай призводить до зміни товщини на 10-30%. При литті слябів іноді утворюється пористість, що характерно для процесу лиття. Ця пористість закривається тиском, прикладеним в результаті прокатки слябів достатню кількість разів. Однак, якщо необхідно сформувати плиту дуже значної товщиною, прокатка закриває лише пори найдальших від середини шарів слябу і не закриває по 5 85550 ри всередині матеріалу. Однак для механічних властивостей матеріалу, зокрема, для міцності слябу, наявність пор усередині матеріалу є дуже небажаною. Крім того, подрібнення зерна відбувається лише у найдальших від середини шарах плити. Для того щоб закрити пори шляхом прикладення тиску та досягти подрібнення зерна навіть всередині плити, ступінь прокатки товстого слябу має бути високою, оскільки сполучення вихідної товщини слябу та кінцевої товщини сталевого виробу не часто дозволяє зменшува ти товщину у значній мірі. Внести велику еквівалентну деформацію у виріб без значного зменшення товщини можна у лабораторних умовах, використовуючи малі зразки і метод рівноканальної кутової екструзії (ЕСАЕ), в якому граничні деформації зсуву прикладають без зміни розміру зразка. В цьому методі заготовку пресують видавлюванням з пропусканням через матрицю з двома каналами однакового поперечного перерізу, що сходяться під кутом. За ідеальних умов заготовка піддається зсуву, коли пересікає площину перетину каналів, на величину, що визначається кутом між двома каналами. Оскільки протягом процесу поперечний переріз не змінюється, його можна повторювати і у такий спосіб накопичувати деформацію. Однак для промислового виробництва сталевої продукції цим лабораторним способом користатися не можна через дуже великі зусилля, що потрібні для цього процесу, та неможливість масштабування цього процесу зі збільшенням розмірів для плоских виробів звичайних розмірів. Метою винаходу є створення способу внесення великої еквівалентної деформації у сталевий виріб без спричинення еквівалентного зменшення товщини виробу. Метою винаходу є також створення способу обробки сталевого виробу, що уможливлює покращення властивостей виробу, виготовленого цим способом. Ще однією метою винаходу є створення способу обробки сталевого виробу, що призводить до подрібнення зерен у виробі, виготовленому цим способом. Ще однією метою винаходу є створення способу обробки сталі безперервного розливу, завдяки якому покращуються властивості сляба або штаби. Іншою метою винаходу є створення способу обробки сляба або штаби зі сталі безперервного розливу, що уможливлює закриття пор у відлитому матеріалі. Метою винаходу є також створення сталевого виробу з кращими механічними властивостями, виготовленого за допомогою цього способу. У контексті даного винаходу, термін "сталь" охоплює усі сплави на основі заліза, наприклад, наднизьковуглецеві сталі, низьковуглецеві сталі, середньо- та високовуглецеві сталі, електротехнічні сталі та нержавіючі сталі. Термін "сталевий виріб" у контексті даного винаходуохоплює зливки, сляби, блюми, бруски, заготовки квадратного перерізу, круглий сортовий прокат, пруток, штабу та профілі. 6 Одна або кілька із цілей досягаються способом обробки виробу із сталі безперервного розливу, при якому сталь пропускають між кількома обертовими валками кліті прокатного стану з метою прокатки сталевого виробу, де валки прокатного стану мають різні колові швидкості, тобто один валок рухається швидше, а другий валок рухається повільніше, при цьому колова швидкість валка, що рухається швидше, є, принаймні, на 5% і, якнайбільше, на 100% вищою за колову швидкість валка, що рухається повільніше; при цьому товщин у сталевого виробу зменшують за кожний пропуск не більше ніж на 15%, а прокатку здійснюють при температурі, що не перевищує 1350°С. Як результат прокаток, здійснених з різної коловою швидкістю, у сталевому виробі відбувається зсув, що, як встановлено, відбувається по усій товщині виробу. Встановлено, що для цього потрібна різниці швидкостей, принаймні, 5%. Зсув призводить до того, що пори у матеріалі безперервного розливу у значній мірі закриваються. Це не потребує значної зміни товщини - достатньо зміни товщини, якнайбільше, на 15%. Переважно, ця зміна товщини складає, якнайбільше 8% та, більш переважно, якнайбільше 5%. Це є особливо переважним при обробці таких сталеви х виробів, у яких розміри на початку процесу не припускають значного зменшення у напрямку товщини через те, що товщина має залишитися практично такою самою. Крім того, важливо, щоб прокатка за даним винаходом спричиняла подрібнення зерен, яке відбувалося по всій товщині катаного матеріалу, що є переважним для механічних властивостей сляба або штаби. Зокрема підвищується міцність матеріалу. Позитивні результати менших розмірів зерен загальновідомі. Прокатку переважно здійснюють при підвищеній температурі. Однак максимальна температура обмежується 1350°С, бо необхідно запобігти утворенню на поверхні виробу низькоплавких оксидів. Підвищена температура робить прокатку більш гладкою. Очікується також, що обробка за даним винаходом призведе до утворення катаного листа з меншим боковим розширенням. Колова швидкість валка, що рухається швидше, переважно є вищою, якнайбільше на 50%, та більш переважно, якнайбільше на 20%, за колову швидкість валка, що рухається повільніше. У разі високої різниці швидкості існує значний ризик проковзування між валками та сталевим виробом, що напевне спричинило б нерівномірний зсув. За одним переважним варіантом здійснення прокатний стан розроблений таким чином, що валки мають різні діаметри. Це уможливлює досягнення необхідної різниці колової швидкості. За іншим переважним варіантом здійснення валки мають різну швидкість обертання. Це також уможливлює досягнення необхідної різниці колової швидкості. Щоб досягти необхідної різниці колової швидкості валків, можна також поєднати ці останні два рішення, тобто валки з різними діаметрами й різними швидкостями обертання. 7 85550 За переважним варіантом здійснення способу сталевий виріб вводять між валками під кутом 545° відносно перпендикуляру до площини, що проходить через вісі валків. Введення сталевого виробу між валками під кутом полегшує за хват сталевого виробу валками, в результаті чого товщина змінюється якнайменше. Результати експериментів також показали, що після прокатки сталевий виріб, якщо він введений між валками під кутом, має краще виправлення. Сталевий виріб переважно подають під кутом 10-25° та, більш переважно, під кутом 15-25°, оскільки у випадку такого кута сталевий виріб виходить з прокатного стану з гарним рівнем виправлення. Слід зазначити, що такий результат залежить ще й від зменшення розміру сталевого виробу, виду сталевого виробу, сплаву та температури. З цією метою, після першої прокатки її, переважно, повторюють один або кілька разів. Наприклад, достатньо гарного подрібнення зерен досягають через здійснення пропонованої обробки тричі. Взагалі, скільки разів треба здійснювати операцію обробки, залежить від товщини сталевого виробу, різниці колової швидкості валків і необхідного подрібнення зерен. Під час кожної операції обробки сталевий виріб необхідно вводити між валками під кутом 5-45°, переважно, 10-25°, і, більш переважно, 15-25°. Якщо операцію обробки за даним винаходом повторюють кілька разів, в одному з переважних варіантів здійснення сталевий виріб можна пропускати через кліть прокатного стану у протилежних напрямках для кожного пропуску. Тоді після кожної операції прокатки напрямок пропуску сталевого виробу змінюють і завжди пропускають його через ту саму кліть прокатного стану. В цьому випадку, для кожного пропуску валки повинні обертатися у протилежних напрямках. При цьому також бажано вводити сталевий виріб між валками під кутом. В іншому переважному варіанті здійснення сталевий виріб послідовно пропускають через дві або більше клітей прокатного стану. Цей спосіб є прийнятним для штабового матеріалу, який у такий спосіб можна піддавати необхідній операції обробки дуже швидко. В одному переважному варіанті здійснення прокатують сталевий виріб, принаймні поверхневий шар якого має практично аустенітну стр уктур у, і, переважно, сталевий виріб, що повністю має практично аустенітну стр уктуру. Типові мінімальні температури знаходяться у границях від 900°С для наднизьковуглецевої сталі до 800-870°С для низьковуглецевої сталі (звичайно, залежно від хімічного складу) до приблизно 723°С для сталі з 0,8% С. В усіх випадках максимальною є температура 1350°С. У випадку прокатки аустенітної нержавіючої сталі прокатка завжди відбувається на аустенітній структурі. В іншому переважному варіанті здійснення прокатують сталевий виріб, принаймні поверхневий шар якого має практично аустенітно-феритну двофазову структур у, і, переважно, сталевий виріб, що повністю має практично аустенітноферитну дво фазову стр уктуру. Типові мінімальні температури знаходяться у границях для низько 8 вуглецевої сталі від 723°С до 800-870°С. З підвищенням вмісту вуглецю границі температури знижують, щоб знизитися до евтектоїдної точки приблизно 723°С для сталі з 0,8% С. За третім переважним варіантом здійснення прокатують сталевий виріб, принаймні поверхневий шар якого має практично феритну структуру, і, переважно, сталевий виріб, що повністю має практично феритну структур у. Для низьковуглецевих сталей із вмістом вуглецю вище 0,02% максимальна температура є приблизно 723°С, а для сталей з меншими вмістами вуглецю, наприклад, наднизьковуглецевих сталей, максимальна температура є приблизно 850°С. Тут слід зазначити, що ці границі температури для феритної, аустенітноферитної та аустенітної областей залежать від складу сталі та термомеханічної передісторії сталі. У разі перевищення критичної температури фазове перетворення не є миттєвим і, відтак, сталь, що перетворюється, може мати поверхневий шар іншої фази, ніж центральний шар сталевого виробу. У ще одному переважному варіанті здійснення винаходу, прокатку здійснюють при температурах у границях між 0 та 720°С. Це стосується не лише холодної прокатки феритового сталевого виробу, але також переважної прокатки сталі з мартенситною структурою або нержавіючої сталі з аустенітною структурою. Цьому способу може передувати або слідувати за ним операція прокатки, що здійснюють, використовуючи прокатний стан, в якому валки мають практично однакові колові швидкості. У такий спосіб виробу можна надати, наприклад, точно необхідну товщину або гладкість поверхні. У ще одному переважному варіанті здійснення сталевий виріб виготовлюють способом, що включає наступні стадії: - безперервного розливу сталевого струмка; - факультативно, нагрівання та/або температурної гомогенізації сталевого струмка між ливарною машиною та прокатним пристроєм; - факультативно, прокатки сталевого виробу в одній або кількох клітях прокатного стану валками, що мають практично однакові колові швидкості; - факультативно, прискореного охолодження після останньої стадії прокатки; - факультативно, різки сталевого виробу на сляби або рулони до прокатки або після неї; - факультативно, охолодження сталевого виробу; - охолодження сталевого виробу. Найпоширенішим способом виробництва сталевих слябів є безперервний розлив сталевого струмка та різка його на сталеві сляби товщиною 200-400мм. Після розливу цім слябам зазвичай дають охолонути до навколишніх температур перед тим, як подавати в печі штабового стану гарячої прокатки. У деяких випадках сляби можна подавати до печі, коли вони ще теплі або гарячі після розливу (так зване "гаряче завантаження" та "пряме завантаження", відповідно). Товщина стр умка безперервного розливу для лиття тонких слябів є переважно менше 150мм, більш переважно менше 100мм, та ще більш переважно, менше 80мм. 9 85550 Литий струмок можна різати після розливу за допомогою відрізного пристрою. Одержані у такий спосіб сляби можна зберігати для пізнішої обробки та давати охолонути, а можна обробляти негайно. У першому випадку, слябам може знадобитися попереднє нагрівання перед прокаткою; в останньому випадку, слябам може знадобитися температурна гомогенізація. Після чистової прокатки катаний виріб можна охолоджувати, використовуючи прискорене охолодження, і, факультативно, змотувати в р улони. Після останньої стадії обробки сталевий виріб охолоджується або його охолоджують до навколишніх температур. У разі, якщо литий струмок не ріжуть на сляби, а негайно оброблюють через безперервну, нескінчену або напівнескінчену прокатку, катаний виріб різатимуть на пізнішій стадії процесу прокатки, наприклад, перед факультативною моталкою. Ясно, що пропоновану прокатку можна здійснювати будь-коли між стадією розливу і стадією остаточного охолодження або навіть після неї. Перед охолодженням, сталевий виріб можуть піддавати прискореному охолодженню. Після останньої стадії обробки сталевий виріб охолоджується або його охолоджують до навколишніх температур. У ще одному варіанті здійснення винаходу, товщина стр умка безперервного розливу є, переважно менше 20мм, більш переважно менше 10мм, і, навіть ще більш переважно менше 5мм. Литий струмок, що має литу мікроструктуру, можна різати після розливу за допомогою відрізного пристрою. Одержані у такий спосіб сляби можна зберігати для пізнішої обробки та давати охолонути, а можна обробляти негайно. У першому випадку слябам може знадобитися попереднє нагрівання перед прокаткою, або їх можна використовува ти як готовий продукт. В останньому випадку слябам може знадобитися температурна гомогенізація. Одним з недоліків сталевих виробів, розлитих в штаби, є те, що кінцевий виріб ще й досі має литу мікроструктуру, оскільки штаба майже не прокатувалася. Через це механічні властивості кінцевих виробів є відносно поганими, і, відтак, використання кінцевих виробів є обмеженим, і вони поступаються стандартам продукції, що отримана звичайною технологією виготовлення товсти х слябів або навіть більш новою технологією виготовлення тонких слябів. Протягом процесу прокатки за даним винаходом мікроструктура перетворюється з литої структури на мікроструктур у, оброблену тиском, без значного зменшення товщини, завдяки чому остаточні властивості сталевого виробу значно поліпшуються. Після чистової прокатки катаний виріб можна охолоджувати, використовуючи прискорене охолодження, і, факультативно, змотувати в р улони. Після останньої стадії обробки сталевий виріб охолоджується або його охолоджують до навколишніх температур. У випадку, якщо литий струмок не ріжуть на сляби, а негайно оброблюють через безперервну, нескінчену або напівнескінчену прокатку, катаний виріб різатимуть на пізнішій стадії процесу прокатки, наприклад, перед опціонально присутньою моталкою. Після чистової прокатки катаний виріб можна 10 охолоджувати, використовуючи прискорене охолодження. Після останньої стадії обробки сталевий виріб охолоджується або його охолоджують до навколишніх температур. Знов таки ясно, що прокатку за даним винаходом можна здійснювати будь-коли між стадією розливу і стадією остаточного охолодження або навіть після неї. Подальша перевага досягається, якщо сталевим виробом, що обробляється відповідно до двох попередніх варіантів здійснення, є нержавіюча сталь. У контексті даного винаходу, термін "нержавіюча сталь" означає феритні, аустенітно-феритні сталі, виплавлені дуплекс-процесом, та аустенітні нержавіючі сталі. Ці сталі широко використовуються, коли корозійна стійкість нелегованої або низьколегованої сталі є недостатньою. Сполучення корозійної стійкості, високої міцності та гарної пластичності, зазвичай притаманне нержавіючим сталям, виплавленим дуплекс-процесом, обумовлює можливість їх застосування там, де здатність до формування феритних та а устенітних нержавіючих сталей є недостатньою. Типовими прикладами феритних нержавіючих сталей відповідно до стандарту EN 10088 (1995) є сталі X2CrNi12 - 1.4003 (410 за стандартом США), Х6Сr14 - 1.4016 (430 за стандартом США), а аустенітних нержавіючих сталей - Х5СrNiМо17-12-2 1.4401 (316 за стандартом США), X5CrNi18-10 - 1.4301 (304 за стандартом США). Ці сталі типово використовуються як нержавіючі сталі загального призначення у вигляді листа, штаби, напівкруглого та круглого сортового прокату, прутка та застосовуються як конструкційні сталі для будівель, трубопроводів, кухонного посуду, компонентів помп і клапанів тощо. Товщин у сляба або штаби переважно зменшують за кожний пропуск не більше ніж на 15%, та, переважно, не більше ніж на 8% і, більш переважно, не більше ніж на 5% за кожний пропуск. Через те що зсув і, відтак, подрібнення зерен спричиняються різницею колової швидкості валків, немає потреби в зменшенні товщини матеріалу для одержання подрібнення зерен. Зменшення товщини потрібно, головним чином, щоб уможливити захват матеріалу валками. Для цього потрібне лише незначне зменшення товщини, що є переважним у разі тонкого сляба зі стали безперервного розливу, штабового литого матеріалу та штабового матеріалу. Чим менше зменшення, тим товстішими залишаються сляб або штаба після кожного пропуску. У результаті збільшуються можливості застосування безперервно литих слябів і штабового матеріалу. За допомогою способу за даним винаходом сталевому виробу можна надати кращі механічні властивості без необхідності у значному зменшенні товщини. Оскільки способом за даним винаходом можна користатися, щоб надати кращі властивості вже відносно тонкому сталевому виробу, очікується, що тонший безперервно литий листовий та штабовий матеріал, тепер з кращими механічними властивостями, також знайде промислові застосування. При виробництві високоміцної сталевої штаби, мікролегованої одним або кількома з таких елементів, як Nb, V, Ті або В (ці марки сталі зазвичай 11 85550 звуться сталями HSLA - високоміцними низьколегованими сталями), у штабовому стані гарячої прокатки за добре відомими принципами термомеханічної прокатки існує проблема виробництва штаби з більшою товщиною. Сляби безперервного розливу, з яких розпочинається процес прокатки, зазвичай мають фіксовану товщину в границях 200-350мм, наприклад, 225мм. Прокатні стани також зазвичай поділені на чорнову секцію, де сляб прокатують за кілька пропусків, наприклад, 5 пропусків, до вибраної товщини, наприклад, 36мм. Ця так звана товщина проміжного прокату є фіксованою товщиною в даному штабовому стані гарячої прокатки, і відхилення від цього фіксованого значення є мінімальними. Відхилення від цього значення в сторону його збільшення зазвичай призводить до зусиль або моментів прокатки у чистовому стані, що перевищують робочі границі, тим самим спричиняючи ризики для прокатного стану або призводячи до неприпустимих змін форми та профілю виробу. Зменшення товщини проміжного прокату зазвичай призводить до зусиль або моментів прокатки у чорновому стані, що перевищують робочі границі. Однак і фіксоване значення товщини проміжного прокату також спричиняє проблему, оскільки воно призводить до різних значень обтиснення для товстої штаби, наприклад 18мм, і тонкої штаби, наприклад 4мм. У першому випадку загальне обтиснення у чистовому стані дорівнює 50%, в останньому випадку - 89%. Це справляє значні впливи на розвиток мікроструктури сталі підчас гарячої прокатки та після неї, оскільки термомеханічні умови є досить різними, що спричиняє різну рекристалізацію деформованого аустеніту та різну кінетику осадження мікролегуючих елементів. Отже, відбувається вплив також на фазове перетворення під час охолодження після прокатки. У переважному варіанті здійснення винаходу ступінь деформації сталевого виробу можна підвищити без необхідності збільшувати товщину проміжного прокату або ступінь деформації можна підтримувати незмінною з отриманням більшої кінцевої товщини сталевого виробу. У випадку профілів, ступінь деформації є важливою для властивостей кінцевого виробу. Наприклад, відомо, що сталеві заготовки, що прокатують у профілі, наприклад, двотаври, часто мають частину, яку майже не піддають будь-якій прокатці, і, як результат, у цій частині подрібнення зерен відбувається мало або зовсім не відбувається. Сталеві заготовки для профілів зазвичай мають товщину у границях 200-400мм, наприклад, 230мм або 310мм. їх прокатують на стадії слябу/блюму/заготовки після повторного нагрівання до температури не більше 1350°С. Чистову прокатку зазвичай здійснюють при температурі, при якій сталь є аустенітною, і товщина кромок знаходиться у границях 10-150мм. До не обмежуючих обсяг даного винаходу прикладів типових марок сталі, використовуваних для цих профілів, відносяться СМn сталі та сталі HSLA. Завдяки більшій ступені деформації у заготовці, пропонований спосіб уможливлює дрібніший розмір зерен заготовки, а також зменшення розміру пор, що призводить до вищої в'язкості руйнування. 12 Нещодавно з результатів фундаментальних досліджень стало відомим, що через зменшення розміру зерен можна покращити такі властивості, як міцність, в'язкість і корозійну стійкість. Вже розроблені сталі з дуже дрібним розміром зерна шляхом регулювання структури зерна. Ці сталі забезпечують не лише ви щі границі міцності у порівнянні до звичайної сталі, а ще й кращі в'язкість, довговічність і корозійну стійкість. Цю технологію запроваджено у штабовому стані гарячої прокатки шляхом дуже великого зменшення товщини при низьких температурах прокатки, в результаті чого зусилля та моменти прокатки збільшуються до дуже високих рівнів. Однак, пропоноване рішення для одержання наддрібних зерен фериту базується на подрібненні зерен звичайною прокаткою (тобто через стиснення з плоскою деформацією) при низьких температурах гарячої прокатки та потребує дуже потужного прокатного стану. Крім того, для досягнення необхідних рівнів деформації, матеріал піддають значному зменшенню товщини. У способі за даним винаходом значного зменшення розміру зерна можна досягти завдяки накопичуванню деформації в сталі без значного зменшення товщини. Середній розмір зерна в отриманому сталевому виробі є переважно менше 5мкм, більш переважно, менше 2мкм та, навіть ще більш переважно, менше 1мкм. За іншим варіантом здійснення даного винаходу, завдяки накопичуванню деформації в сталі без значного зменшення товщини несподівано покращилися властивості сталей з комплексною фазовою структурою. Якщо сталевий виріб прокатують в аустенітному стані та потім прискорено охолоджують, велика ступінь накопиченої деформації дозволяє сталі перетворитися на дуже дрібне феритне зерно у сполученні з дуже дрібно розподіленою дрібнозернистою другою фазою, що складається з бейніту або мартенситу. Присутньою може бути ще й мала кількість карбідів. Вміст феритів цього сталевого виробу переважно складає принаймні 60%, більш переважно принаймні 70% та ще більш переважно принаймні 80%. Середній розмір зерна в отриманому сталевому виробі є переважно менше 5мкм, більш переважно менше 2мкм та ще більш переважно менше 1мкм. При звичайному виробництві листової сталі, наприклад, марганцевистовуглецевого типу або типу HSLA, ви хідною точкою є сляб безперервного розливу з типовою товщиною 200-350мм. Ці сляби попередньо нагрівають у печі попереднього нагріву до температури 1000-1350°С. Після нагрівання, ці сляби прокатують до товщини 30-200мм, переважно, 40-150мм, та підтримують нагрітими, наприклад, закриваючи, щоб захисти ти від о холодження. Під час цього періоду витримки при високій температурі, відбувається ріст зерен, у результаті чого остаточні механічні властивості готового листа можуть також погіршати. Загальновідомо, що більший розмір зерна погіршує пластичні властивості та в'язкість сталевого виробу. Добре відомо також, що зі збільшенням розміру зерна знижується границя плинності. Отже, росту зерна під час витримки слід запобігти. Зазвичай це здійснюють через прискорене охолодження. Однак 13 85550 використання прискореного охолодження має той недолік, що збільшується різниця температур між центральною частиною сляба та поверхневою частиною сляба. Ця різниця температур справляє негативний вплив на гомогенність кінцевої мікроструктури сляба. У багатьох випадках протягом виробничого процесу лист піддають термічній обробці. Це може бути, наприклад, нормалізація, при якій сляб перегрівають в аустенітній області і охолоджують у нерухомому повітрі, або пом'якшуючий відпал або відпал для зняття внутрішніх напружень, обидві з яких мають на меті знизити рівень внутрішніх напружень. Ще одним прикладом термічної обробки є сфероїдизація, при якій подовжені частки карбідів перетворюються на частки біль-менш сферичної форми. Цими карбідами можуть карбід заліза (наприклад, цементит) або карбіди інших металів, наприклад, карбід хрому. Цей вид відпалу часто використовують у випадку сталей, вміст вуглецю яких перевищує 0,8%. На жаль, більшість з цих термічних обробок та особливо сфероїдизація займають багато часу та часто призводять до зневуглецювання поверхневої частити штаби, тим самим справляючи негативний вплив на властивості. Прокатку за даним винаходом можна здійснювати і при низьких температурах, а саме 0-720°С. Від прокатки, що здійснюється при низьких температурах (тобто, холодної прокатки), через результуюче розбиття небажаних часток можна очікувати на особливі вигоди. Як результат такого розбиття часток, покращуються остаточні властивості сталевого виробу. Частки у сталевому виробі, наприклад, карбіди металів, скажімо, цементит, або карбіди хрому, розбиваються через зсув як результат процесу прокатки, що може призвести до кращої в'язкості. Розбиття часток справляє вплив й на характеристики термічної обробки сталевого виробу. Можна використовувати різні режими нагрівання та охолодження, що забезпечує кращий результат стадії термічної обробки, наприклад, відпал для сфероїдизації, або кращий виріб. Крім того, термічна обробка сталевого виробу може передувати пропонованому способу або слідува ти за ним. Прикладами таких термічних обробок є добре відомі нормалізація, відпал для зняття внутрішніх напружень, пом'якшуючий відпал або відпал для сфероїдизації. В контексті даного винаходу, термін "сталевий виріб" означає також сталь, одну або обидві поверхні якої, що має прокатуватися, перед прокаткою за даним винаходом покривають одним або кількома шарами. Таке сполучення сталевого виробу, покритого на одній або обох поверхнях одним або кількома шарами металу, зазвичай називають плакованим листом або плакованою штабою. При виробництві плакованого листа є три варіанти, якими покривний метал наносять на сталевий підшар: зв'язування вибухом, зв'язування за допомогою прокатки і через покриття зварюванням. Одним з важливих факторів, що справляють вплив на якість плакованого листа, є якість зчеплення між підшаром і плакувальним шаром. Це є особливою проблемою для плакованого листа, що ви 14 готовляють зв'язуванням за допомогою прокатки, оскільки у разі звичайної прокатки напружений стан на поверхні контакту між підшаром та шаром, що наноситься плакуванням, або між шарами, що наносяться плакуванням, є станом лише стискального напруження. За одним з переважних варіантів здійснення, поверхню сталевого виробу, що має прокатуватися, перед прокаткою покривають одним або кількома шарами. Покривним шаром може бути метал, переважно, інша сталь, наприклад, сталь іншого складу або нержавіюча сталь, титан, нікель, мідь, алюміній або їх сплави. Таким чином можна, наприклад, виготовити шаруватий матеріал, наприклад, відомий як плакований матеріал, для використання, наприклад, в трубах та трубопроводах, хімічних установках, електростанціях, судинах та судинах високого тиску. Даний винахід відноситься також до кращого металевого листа або штаби, виготовлених способом безперервного розливу, переважно, за допомогою способу відповідно до першого аспекту винаходу, в якому пори всередині листа або штаби мають максимальний розмір менше 200мкм, переважно менше 100мкм, більш переважно менше 20мкм, і, навіть ще більш переважно менше 10мкм. В результаті безперервного розливу, матеріал листа або штаби завжди має пори, що можуть бути значно більшими 200мкм. Стандартні операції прокатки здатні закрити ці пори всередині лише у незначній мірі або взагалі не можуть закрити їх. Операція прокатки за даним винаходом уможливлює отримання матеріалу листа і штаби безперервного розливу з порами, що є значно меншими. Винахід відноситься також до кращого металевого листа або штаби, виготовлених способом безперервного розливу, переважно, за допомогою способу відповідно до першого аспекту даного винаходу, у якому металевий лист або металева штаба після рекристалізації має практично однорідну ступінь рекристалізації по всій товщині. Той факт, що зерна усі були піддані зсуву як результат операції пропонованої прокатки, включаючи зерна всередині, означає, що матеріал листа і штаби безперервного розливу рекристалізується по всій товщині. Даний винахід відноситься також до сталевого виробу, виготовленого відповідно до винаходу, що має товщину, переважно, в границях 10-300мм, більш переважно, в границях 20-160мм, наприклад, 60мм, для використання, наприклад, в будівлях, моста х, землерийному устаткуванні, тр убопроводах, суднобудуванні та спорудах у відкритому морі. Даний винахід відноситься також до сталевої заготовки, виготовленої відповідно до винаходу, наприклад, для використання як вихідний матеріал для виробництва сталевого профілю, наприклад, двотавру. Даний винахід відноситься також до сталевого виробу, виготовленого відповідно до винаходу, вихідною точкою якого є сталевий зливок, та до сталевого виробу, пори всередині якого переважно мають максимальний розмір менше 200мкм, більш переважно, менше 100мкм, ще більш переважно, менше 20мкм, та, навіть ще більш перева 15 85550 жно, менше 10мкм, а також до сталевого виробу, виготовленого способом безперервного розливу та обробленого відповідно до винаходу, та в якому пори всередині листа або штаби мають максимальний розмір менше 200мкм, більш переважно, менше 100мкм, ще більш переважно, менше 20мкм, і, навіть ще більш переважно, менше 10мкм. Даний винахід відноситься також до сталевої штаби, виготовленої відповідно до винаходу, для використання, наприклад, в частинах автомобілів, транспортному устаткуванні, палях, будівлях, спорудах, тадо плакованого сталевого виробу для використання, наприклад, у тр убопроводах, хімічних установках, електростанціях, кораблях, судинах високого тиску, та до сталевої штаби, сталлю якої є сталь HSLA, що містить, принаймні один, з таких елементів, як ніобій, титан, ванадій або бор, або сталлю якої є наднизьковуглецева сталь, переважно, принаймні частково, стабілізована, переважно, принаймні, з одним з таких елементів, як титан, ніобій або бор. Далі винахід буде пояснений з посиланням на ілюстративний варіант здійснення. Було проведено експерименти з використанням слябів наднизьковуглецевої сталі, стабілізованої титаном, марганцевистовуглецевих сталей та сталі HSLA, мікролегованої ніобієм. Сляби вводили між валками під різними кутами від 5 до 45°. Температура слябів, коли їх вводили до прокатного пристрою, була приблизно 1000°С. Два валки приводили зі швидкістю 5 обертів на хвилину. Після прокатки сляби мали певну кривизну, що у значній мірі залежала від кута введення. Прямолінійність сляба після прокатки могла у значній мірі визначатися кутом введення, і в цьому контексті оптимальний кут введення залежатиме від ступеню обтиснення сляба, типу матеріалу і сплаву та температури. Для слябів із сталі, що прокатували у вищеописаному експерименті, оптимальний кут введення дорівнює приблизно 20°. Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 16 У сталевих слябів, що прокатували у ви щеописаному експерименті, виміряли кут зсуву 20°. За результатом цього вимірювання та зменшенням розміру сляба, можна розрахувати еквівалентну де формацію за наступною формулою: 2 e eq = × (e 2 + e 2 y . xx y 3 Ця формула використовується, щоб уможливити представлення однорозмірної деформації, і відома з книги "Fundamentals of metal forming" by R.H. Wagoner and J. L. Chenot, John Wiley & Sons, 1997. Отже, в слябах, що були прокатані у даному експерименті, еквівалентна деформація дорівнює 2 2ö ææ æ1 ö ÷ ç æ 32. 5 ö ö × ç ç lnç ÷ ÷ + ç (tan 20°)÷ ÷ » 0 .25 . ç 30. 5 ÷ çè è 3 øø è2 ø ÷ è ø У разі прокатки у звичайному прокатному стані зсув по товщині листа не відбувається, отже, еквівалентна деформація дорівнює e eq = 2 2 æ 32. 5 ö × lnç ÷ » 0.07. 3 è 30. 5 ø (виходячи з рівномірної деформації по всій товщині сталевого виробу). Отже, прокатка з використанням пропонованого способу призводить до еквівалентної деформації, що у три-чотири рази вище, ніж у разі звичайної прокатки без будь-якої різниці колової швидкості. Велика еквівалентна деформація означає меншу пористість у слябі, більшу рекристалізацію і, відтак, більш дрібні зерна та краще розбиття часток другої фази (складових часток) у слябі. Такі наслідки, як це відомо фахівцям у даній галузі, зазвичай відбуваються у випадку збільшення еквівалентної деформації. Отже, прокатка за даним винаходом означає, що в результаті використання пропонованого способу результуючі властивості матеріалу значно покращуються. e eq = 2 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601