АО «Выксунский металлургический завод», Выкса, Россия:

Е. Л. Ворожева, главный специалист, эл. почта: vorozheva_el@vsw.ru

К. С. Сметанин, главный специалист, эл. почта: smetanin_ks@vsw.ru

Выксунский филиал НИТУ «МИСиС», Выкса, Россия:
Д. В. Кудашов, директор, канд. техн. наук, эл. почта: kudashov_dv@vsw.ru

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия:
А. А. Хлыбов, профессор кафедры материаловедения, технологии материалов и термической обработки металлов, докт. техн. наук, эл. почта: hlybov_52@mail.ru

Впервые проведено полное комплексное исследование качества структуры стали с содержанием углерода 0,3 %, полученной совмещенным процессом тонкослябовой разливки и прокатки. Особенностями этого процесса являются отсутствие цикла охлаждения и нагрева перед прокаткой и небольшая толщина исходного сляба. Изучена зональная химическая неоднородность непрерывнолитых тонких слябов, разлитых с различными скоростями. Использовали металлографический анализ макроструктуры и спектральный способ определения содержания элементов по толщине слябов. Приведены результаты расчетов коэффициентов сегрегации основных и примесных химических элементов в слябах, разлитых с разными скоростями. В результате установлено, что увеличение скорости разливки в ~1,2 раза не приводит к существенному изменению зональной химической неоднородности непрерывнолитого металла, полученного в процессе тонкослябовой разливки. Особый интерес представляет определение количественных параметров исходного дендритного строения тонких слябов в зависимости от скорости разливки. Выполнено измерение сегрегаций, образованных вследствие дендритной ликвации. Показано, что при увеличении скорости разливки повышается дисперсность дендритной структуры и дендритная сегрегация уменьшается на 20 %. В ходе имитационной прокатки установлены закономерности изменения параметров дендритной структуры при деформации тонких слябов в конечную микроструктуру проката. При обжатии слябов на 65 % происходит уменьшение расстояния между дендритными осями 1-ого порядка в среднем на 65 %. Выполнено сравнение микроструктуры и механических характеристик проката, произведенного в промышленных условиях из слябов, разлитых с разными скоростями по технологии тонкослябовой разливки. По результатам исследования установлено, что повышение скорости разливки увеличивает дисперсность исходной дендритной структуры и, как следствие, благоприятно влияет на формирование конечной микроструктуры. Показано, что горячекатаный прокат, изготовленный из сляба с увеличенной скоростью разливки в 1,2 раза, обладает более однородной и дисперсной микроструктурой, обеспечивая повышение ударной вязкости в среднем на 30 Дж/см².

1. Мунтин А. В. Передовые технологии совмещенного процесса непрерывного литья тонких слябов и горячей прокатки // Металлург. 2018. № 9. С. 43–51.
2. Arturo R. Evolution of microstructure in Nb-bearing microalloyed steels produced by the compact strip production process. — Pittsburg : University of Pittsburg, 2004. — 162 p.
3. Эфрон Л. И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. — М. : Металлургиздат, 2012. — 696 с.
4. Барыков А. М., Степанов П. П. Развитие технологий производства стали, проката и труб на Выксунской производственной площадке: сб. трудов / под общ. ред. А. М. Барыкова. — М. : Металлургиздат, 2016. — 203 с.
5. Garcia C. I., Ruiz-Aparicio A., Cho K., Ma Y. P., Graham C. Microstructural characterization of the solidification and equilibrated microstructures of Nb-bearing microalloyed steels produced by the compact strip processing. — China : Thin Slab Casting and Rolling, 2002. — 11 p.
6. Garcia C. I., Torkaz C., Graham C., DeArdo A. J. Physical metallurgy of high strength low alloy strip steel production using compact strip processing // Ironmaking and Steelmaking. 2005. Vol. 32, No. 4. P. 314–318.
7. Червонный А. В. Разработка составов микролегированных сталей для электросварных труб классов прочности К56-К60 и режимов их контролируемой прокатки в условиях литейно-прокатного комплекса : дис. … канд. техн. наук. — М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. — 160 с.
8. Завалищин А. Н., Кожевникова Е. В. Влияние технологии непрерывной разливки на структуру низколегированной стали на различных этапах производства // Металлург. 2017. № 12. С. 13–20.
9. Манохин А. И. Получение однородной стали. — М. : Металлургия, 1978. — 224 с.
10. Хлыбов А. А., Ворожева Е. Л. Влияние исходной литой структуры на качество горячекатаного проката доэвтектоидной стали // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2021. Т. 19, № 1. С. 48–59.
11. John D. Verhoven. A review of microsegregation induced banding phenomena in steels // Journal of Materials Engineering and Perfomance. 2000. Vol. 9. P. 286–296.
12. Кислица В. В., Максаев Е. Н., Бойко А. С., Ворожева Е. Л., Сметанин К. С. Оценка качественных показателей сляба и проката при повышении толщины непрерывнолитой заготовки // Сталь. 2021. № 8. С. 17–21.
13. ГОСТ Р 58228–2018. Заготовка стальная непрерывнолитая. Методы контроля и оценки макроструктуры. — Введ. 01.03.2019. — М. : Стандартинформ, 2018.
14. Коваленко В. С. Металлографические реактивы : cправоч. издание, 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1981. — 120 с.
15. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986. — М. : Издательство стандартов, 1984.
16. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979. — М. : Издательство стандартов, 1978.
17. ГОСТ Р 54153–2010. Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа. — Введ. 01.01.2012. — М. : Издательство стандартов, 2010.
18. Казаков А. А., Пахомова О. В., Казакова Е. И. Исследование литой структуры промышленного сляба феррито-перлитной структуры // Черные металлы. 2012. № 11. С. 9–15.
19. Khlybov A. A., Vorozheva E. L. Studying on the internal quality of steel at various stages of production: slab-rolled metal // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1052. P. 377–383.
20. Хворинов Н. И. Кристаллизация и неоднородность стали. — М. : Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1958. — 392 с.
21. Бородина Е. В., Глотова И. О. Исследование дендритной неоднородности стального слитка. — Курск : Сборник научных статей 5-й Международной научной конференции студентов и молодых ученых, 2020. С. 216–219.
22. Панченкова Ю. А. Исследование факторов, определяющих дисперсность дендритной структур сталей // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2012. Т. 1, № 8. С. 126, 127.
23. Ефимов В. А. Формирование стального слитка. — М. : Металлургия, 1986. — 88 с.
24. Flemming G., Kappes P., Rohde W. et al. Rolling of continuously cast strips and the technical consequences with respect to the design of hot strip production plants // Metallurgical Plant and Technology. 1988. Vol. 11. P. 16–35.
25. Гудремон Э. Специальные стали / под. редакцией А. С. Займовского. — М. : Металлургия, 1966. — 737 с.
26. Левченко Г. В., Демина Е. Г., Воробей С. А., Нефедьева Е. Е. Оценка деформированного состояния металла по изменению параметров дендритной структуры // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2009. № 5. С. 71–75.
27. Погоржельский В. И., Литвиненко Д. А., Матросов Ю. И., Иваницкий А. В. Контролируемая прокатка. — М. : Металлургия, 1979. — 184 с.
28. Малахов Н. В., Мотовилина Г. Д., Хлусова Е. И., Казаков А. А. Структурная неоднородность и методы ее снижения для повышения качества конструкционных сталей // Вопросы материаловедения. 2009. № 3. С. 52–64.
29. Казаков А. А., Киселев Д. В., Сыч О. В., Хлусова Е. И. Количественная оценка структурной неоднородности в листовом прокате из хладостойкой низколегированной стали для интерпретации технологических особенностей его изготовления // Черные металлы. 2020. № 11. С. 4–14. DOI: 10.17580/chm.2020.11.01.

30. Kazakov A. A., Kiselev D. V., Sych O. V., Khlusova E. I. Quantitative assessment of microstructural inhomogeneity by thickness of hot-rolled plates made of cold-resistant low-alloy steel for arctic applications // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 20. P. 41–49.
31. Казаков А. А., Киселев Д. В., Казакова Е. И. Методические особенности оценки микроструктурной неоднородности по толщине листового проката // Черные металлы. 2021. № 7. С. 63–69. DOI: 10.17580/chm.2021.07.06.