также скорость охлаждения, подавляющего развитие рекристаллизационных процессов, вследствие чего возможность получения эффекта контролируемой прокатки с увеличением толщины уменьшается. В настоящее время контролируемая прокатка осуществляется в основном при получении металлоизделий толщиной до 20 мм: горячекатаной широкой полосы и штрипса (листовых заготовок для электросварных труб магистральных газопроводов).
Хорошие результаты дает контролируемая прокатка широкой рулонной полосы толщиной 2,5-8 мм из углеродистой стали (типа СтЗсп) с микродобавками алюминия, титана и ванадия. Производство такой полосы освоено на непрерывном широкополосном стане 2000 Череповецкого металлургического комбината. Полоса четырех уровней прочности с марочными обозначениями: Ч-ЗЗ, Ч-37, Ч-40 и Ч-44 (Ч - череповецкая) поставляется для нужд строительства и сельскохозяйственного машиностроения с гарантированными пределами текучести (не менее) 325, 365, 390 и 430 П/мм и временным сопротивлением разрыву 450, 480, 510 и 545 П/мм соответственно.
Полоса первых трех уровней прочности используется в качестве материала гнутых и гнутосварных профилей для легких строительных металлоконструкций комплектной поставки вместо более дорогой и дефицитной стали марки 09Г2С. Химический состав и механические свойства полосы приводятся в табл. 1.24 и 1.25. Величина зерна феррита полосы колеблется в пределах, оцениваемых нормами 9-11 шкалы ГОСТ 5639-82* (средний диаметр зерна 7-12 мкм). В исходной полосе сталь характеризуется достаточной хладостойкостью: температура хрупкости Т50 при испытании на динамический изгиб образцов типа 1 по ГОСТ 9454-78* расположена при минус 70 - минус 40 °С. Заметного разупрочнения при сварке стали не обнаруживается.
Таблица 1.24. Химический состав широкополосной стали серии "Ч" для гнутосварных профилей строительных металлоконструкций (по ТУ 14-105-509-87)
Сталь марки
Содержание, % но массе
не более
Ч-ЗЗ
0,14-0,22
0,12-0,3
0,4-0,65
0,03
0,03
0,02-0,07
0,01-0,04
0,001-0,03
Ч-37
0,16-0,22
0,25-0,45
0,5-0,75
0,03
0,03
0,02-0,07
0,01-0,04
0,02-0,07
0,001-0,03
Ч-40
0,16-0,22
0,25-0,45
0,7-0,9
0,03
0,03
0,02-0,07
0,01-0,04
0,02-0,07
0,001-0,03
Таблица 1.25. Механические свойства широкополосной стали серии "Ч
(по ТУ 14-105-509-87)
Сталь марки
Временное сопротивление разрыву, МПа
Предел текучести, МПа
Относительное удлинение 65,
Ударная вязкость кси при -40°С,
Дж/см2
Испьггание на изгиб в холодном состоянии на 180° при диаметре оправки, равном
менее
Ч-ЗЗ
Ч-37
Ч-40
1 Определяются на продольных образцах. а - толщина проката.
Более толстые листы, поставляемые металлургической промышлеппостью строительству в состоянии после контролируемой прокатки, изготовляются из низколегированной стали. Обычно это отсортировка штрипсов (листовых заготовок) для производства газопроводных труб большого диаметра и высокого давления, предназначенных для районов с низкой климатической температурой. Наряду с высокими показателями прочности и Og сталь марок 09Г2ФБ и 10Г2ФБ характеризуется весьма благоприятными свойствами хладостойкости. Причем помимо ударной вязкости на образцах с полукруглым надрезом при минус 60 °С гарантируется также ударная вязкость на остронадрезанных образцах при минус 15 °С и доля волокна в изломе крупноразмерных образцов ДВТТ при испыганий падающим грузом.
Высокие вязкость и пластичность обусловлены не только мелкозернистой микроструктурой, но также пониженным содержанием неметаллических включений и изменением их формы специальной модифицирующей обработкой. Содержание серы в стали не превышает 0,006-0,01 %. Требования к химическому составу и механическим свойствам этих сталей приведены в табл. 1.26 и 1.27. Сталь поставляется с обязательной гарантией углеродного эквивалента по формуле (1.1) - не более 0,43 % и после дефектоскопического ультразвукового контроля, гарантирующего отсутствие нарушений сплошности с требованиями для 2-3 классов по ГОСТ 22727-73.
Таблица 1.26. Химический состав низколегированных сталей, поставляемых в состоянии после контролируемой прокатки (по ТУ 14-1-4083-86)
Сталь марки
Содержание, % но массе
не более
09Г2ФБ
0,08-0,13
1,5-1,7
0,15-0,35
0,05-0,09
0,02-0,05
0,01
0,02
10Г2ФБ
0,09-0,12
1,55-1,75
0,15-0,35
0,09-0,12
0,02-0,04
0,006
0,02
Примечание. Сталь обрабатывается продувкой аргоном, ферросплавами, содержащими кальций и редкоземельные элементы (церий и др.) в количестве 2 кг/т; содержание алюминия ДОЛЖНО составлять не более 0,05%, титана - не более 0,035%; допускается содержание хрома, никеля и меди не более 0,3% каждого и азота не более 0,010%
Таблица 1.27. Механические свойства низколегированных сталей, поставляемых в состоянии после контролируемой прокатки (по ТУ 14-1-4083-86)
Сталь марки
Толщина проката, мм
Временное сопротивление разрыву
Св , МПа
Предел текучести Ст, МПа
Относительное удлинение 55, %
Ударная вязкость кси при температуре, Дж/см
Доля вязкой составляющей в изломе образцов ДВТТ
при -15°С
-15°С
-60°С
не менее
09Г2ФБ, 10Г2ФБ
10-28
Заметим, что значительным показателям ударной вязкости при отрицательной температуре и низкой температуре хрупкости сталей после контролируемой прокатки часто способствует появление расслоений, наблюдаемых в вязких изломах продольных и поперечных образцов в температурном интервале, несколько выше температур визуального обнаружения хрупкого разрушения сколом. Установлено, что расслоения не связаны с какими-либо нарушениями сплошности в исходном
металле, но возникают (путем разрушения сколом) под влиянием больших растягивающих напряжений в направлении толщины в момент достижения максимума усилия непосредственно перед распространением магистральной трещины. Расслоения уменьшают жесткость напряженного состояния в очаге деформирования и смещают появление хрупкого разрушения сколом к более низким температурам. Благодаря высокой хладостойкости указанные стали вполне применимы для ответственных конструкций «северного исполнения».
1.7.2. Стали, термически упрочненные, с использованием специального нагрева. Установлено, что, подвергая строительную углеродистую и низколегированную сталь закалке, часто с последующим отпуском, можно существенно увеличить ее прочность без ухудшения свариваемости, так как химический состав и эквивалентное содержание углерода при этом не изменяются [7, 31]. Резкое измельчение микроструктуры при закалке и соответствующий выбор режима отпуска, устраняющего излишнюю прочность, позволяют получить высокое сопротивление вязкому и хрупкому разрушению.
Простейшая технология этого вида обработки включает в себя нагрев листов в камерных печах с вьщвижным подом, их закалку в баке с водой после переноса грузоподъемным краном и отпуск листов в камерной печи того же типа. Недостатками этой технологии, наряду с низкой производительностью, являются невозможность регулировать скорость охлаждения и предотвращать коробление листов, опасность чрезмерного подстуживания из-за длительной транспортировки к закалочному баку, ухудшающего микроструктуру и конечные механические свойства.
Более совершенная технология предусматривает нагрев листов по заданному режиму в секционных проходных печах (обычно имеющих длину свыше 60 м) с транспортирующим подом из роликов.
Сразу на выходе из печи устанавливается охлаждающее устройство, которое бывает двух типов - закалочный пресс и ролико-закалочная машина. В обоих нагретый лист охлаждается сверху и снизу водяными струями. Интенсивность охлаждения регулируется давлением подаваемой воды и продолжительностью ее поступления.
В закалочном прессе, имеющем периодическое действие, охлаждаемый лист зажимается усилием до 10000 кН, которое передается через многочисленные прижимы с размерами в плане -50825 мм. Несмотря на ускоренное перемещение листа от печи к прессу, продолжительность транспортировки и зажатия перед пуском воды не исключает опасности подстуживания, а само зажатие не исключает возможности коробления, которое с трудом поддается устранению при правке. Эти нежелательные явления тем значительнее, чем тоньше лист. Поэтому минимальная толщина проката, обрабатываемого на линиях с закалочными прессами, ограничена 12- 16 мм.
В отличие от закалочных прессов, в которых листы во время охлаждения неподвижны, в роликозакалочных машинах охлаждаемые водой листы непрерывно перемещаются между двумя рядами роликов. В этом устройстве опасность подстуживания минимальна, так как охлаждение начинается сразу после попадания передней кромки листа в машину. Охлаждение более равномерно по поверхности и отсутствует «пятнистая закалка», которая в прессах обусловлена ограничением прижимами доступа охлаждающей воды к поверхности. В роликозакалочных машинах на отечественных металлургических заводах могут обрабатываться листы с минимальной толщиной 9-10 мм.
Отпуск закаленных листов производится в таких же проходных печах с роликовым подом, что и нагрев для закалки, причем температура отпуска в зависимости
