Способ термической обработки холоднокатаной низколегированной листовой стали повышенной прочности в колпаковых печах

 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к термической обработке в колпаковых печах холоднокатаного листового проката из низколегированной стали повышенной прочности. Цель изобретения - снижение окисленности поверхности стали и повышение ее пластичности и штампуемости. Способ включает двухступенчатый нагрев до 400-450°С и до 730-750°С, выдержку на каждой ступени, охлаждение до 690-710°С, выдержку в течение 8-12 ч и окончательное охлаждение. Способ позволяет повысить пластичность и штампуемость стали и увеличить выход годного металла на 25%. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (gg)g С 21 0 9/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4625759/27-02 (22) 26.12.88 (46) 23 ° 10.90. Бюл. № 39 (71) Институт черной металлургии (72) А,H.Нестеренко, В.К.Бабич, В.С.Лучкин. В.И.Кусов, А.В.Дюбченко, Н.В.Минин, B.ÈËóëè÷êoâ, А.Н.Тиньков и В.Н.Проскурин (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1183554, кл. С 21 D 9/48, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1168615, кл. С 21 D 1/78, 1983. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ .

ХОЛОДНОКАТАНОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ IIOBMtIFHHOA ПРОЧНОСТИ В

КОЛПАКОВ11Х ПЕЧАХ, . Изобретение относится к металлургии, конкретно к термической обработке в колпаковых печах холоднокатаного листового проката из низколегированной стали повышенной прочности, предназначенного для изготовления деталей методами холодной штамповки с вытяжкой.

Цель изобретения — снижение окисленности поверхности стали и повышение ее пластичности и штампуемости.

Сталь марки 08ГС10Т выплавляют в кисл ор одном конв ер тере кислор одноконвертерного цеха НЛМК и разливают на установках непр ерывной разливки стали. После горячей прокатки непрерывно-литых слябов на стане

2000 на толщину 2,5 мм и травления полученных полос проводят их холодную прокатку на пятиклетевом стане 2030

2 (57) Изобретение относится к металлургии, конкретно к термической обработке в колпаковых печах холоднокатаного листового проката из низколегированной стали повышенной прочности. Цель изобретения — снижение окисленности поверхности стали и повышение ее пластичности и штамнуемости. Способ включает двухступенчатый нагрев до 4004500С и до 730-750 С, выдержку на каждой ступени, охлаждение до 690-710 С, выдержку в течение 8-12 ч и окончательное охлаждение. Способ позволяет повысить пластичность и штампуемость стали и увеличить выход годного металла на 25Х. 4 табл.

Ю на толщину 1,0 мм, что соответствует обжатию 607.. Холоднокатаные рулоны доставляют в термическое отделение, устанавливают на стенды колпаковых печей в трехярусные садки 74-76 т и подвергают термической обработке.

На стенде колпаковой печи формуют стопу из трех- и четыреххолодноката=. ных рулонов, накрывают ее муйелем, устанавливают нагревательный колпак, нагревают .со скоростью 40-50 С/ч до температуры выпержки на первой ступени 400-450 С и въ(церживают при этой температуре в течение 8-10 ч. После окончания этой выдержки со скоростью

40-60 С/ч осуществляют нагрев рулонов до температуры выпержки на второй сту- .пени 730-750 0, длительность которой

15-20 ч. Охлаждение рулонов под нагревательным колпаком до 690-710 С ведут о

4 со скоростью 8-10 С/ч, а вьдержку— в течение 8-12 ч, Охлаждение стопы ру лонов под муфелем со снятым колпаком

О после вьдержки при 690-710 С проводят о

5 со скоростью 25-30 С/ч до температуры распаковки металла 100-120 С.

Снижение окисленности поверхности листового проката из низколегированной стали повьппенной прочности достигается благодаря осуществлению вьдержки при нагреве на первой ступени при

400-450 С, поскольку при температурах о этого интервала сталь не столь активна. к образованию окисных пленок на поверхности и в ходе вьдержки при 400о

450 С остатки влаги и продукты возгонки смазочных эмульсий полностью удаляются из подмуфельного пространства при егo продувке, не ухудшая качество поверхности, и не реагируют с поверхностью в ходе дальнейшего нагрева после вьдержки.

Повышение пластичности и штампуемости стали обеспечивается за счет 5 выдержки стали при нагреве на второй ступени при 730-750 С, способствующей ускорению собирательной рекристаллизации феррита, т.е. росту его зерен, и образованию благоприятной для вытяжки при штамповке кристаллографической текстуры, а также в результате о охлаждения под колпаком до 690-710 С ,с вьдержкой при этой температуре в течение 8-12 ч, стабилизирующей струк- туру и текстуру стали. В ходе вьдержки при 730-750 С (в области температур межкритического интервала) в стали происходит растворение тормозящих развитие собирательной рекристаллиза- щ ции феррита нитридных, карбонитридных и цементитных частиц. Образующийся в (о результате вьдержки при 730-750 С аустенит {в объеме 10-15 ) формируется в виде крупных внделений по границам и в тройных стыл<ах зерен„ что не препятствует развитию собирательной рекристаллизации феррита. Эти причины обусловливают ускоренное развитие собирательной рекристаллизации феррита и тем самым ощутимое увеличение размера его зерна (до 9-11 балла) по сраво нению с вьдержкой при 690-710 С на второй ступени в известном способе.

Увеличение размера зерна феррита

55 способствует повьппению как пластичности, так и показателей штампуемости

R u IE. Другим фактором, вызывающим рост значений R, является формирование в стали при вьдержке в межкритическом интервале особой текстуры с преимущественным ориентированием зерен феррита плоскостями 1111 параллельно плоскости прокатки (ПП) . Выдержка под колпаком в течение 8-12 ч при 690-710 С стабилизирует зерно феррита в стали в пределах 9 "10 балла вследствие дальнейшего развития собирательной рекристаллизации в участках ферритной матрицы, прилегающих к структурно-свободному цементиту и перлиту, образующимися в ходе " 0 превращения при охлаждении стали от

730-750 до 690-710 С. Стабилизирующее влияние вьдержки под колпаком при 690710 С на уровень К проявляется в том, что она способствует совершенствованию текстуры — увеличению полюсной плотности зерен с ориентировкой

7111) в ПП (Р ), происходящему вследствие поглощения мелких зерен с ориентировками другого типа уже сформировавшимися при вьдержке 730о

750 С на второй ступени крупными зернами, ориентированными плоскостями (111 параллельно ПП. Наряду с этим о вьдержка под колпаком при 690-710 С вызывает деление и сфероидизацию цементитных пластин в перлите, врезультате чего он разделяется на отдельные включения, стабилизированные в пределах 1-2-ro балла, что благоприятно сказыва ется на по вышении штампу емости стали

Интервалы температур и длительностей вьдержки на первой ступени нагр ева опр ед еляют опыт ным пут ем при терьп ческой обработке садок холоднокатаных рулонов из стали 08ГСЮТ толщиной 1,0-1,2 мм в колпаковых печах по двухступенчатому режиму: нагрев со скоростью 40 С/ч до температуры вью держки 350-550 С на первой ступени, вьдержка в течение 6-12 ч, повторный о нагрев со скоростью 50 С/ч до температуры ньдержки 730О0 на второй ступени, вьдержка при этой температуре

15 ч, охлаждение рулонов под муфелем со снятым колпаком со скоростью 30 С/ч до температуры распаковки металла 100120 С. Степень окисленности поверхо ности проката оценивают при порезке и отсортировке металла на агрегатах поперечной резки для каждого рулона из соотношения:

1601155 ка поверхности м лосы, м

50.и R становится ниже (табл,3, опыт 1).

55 I

При температуре выдержки более

Длина окисленного участ

Общая длина по

I а затем суммируют по трем рулонам каждой садки.

Из данных табл. 1 следует, что выдержка при 350-45U Ñ обеспечивает более низкую окисленность поверхности (опыты 1 — 10) по сравнению с выдержкой при 500 — 550 С (опыты 11, о

12) . Однако снижение температуры выдержки (менее 400 С) нецелесообраэо но, поскольку в результате развития процессов старения феррита в стали образуется большое количество мелких выделений нитридных и карбонитридных фаэ, инициирующих образование в ходе нагрева до температуры выдержки на второй ступени при первичной рекрис-. таллизации структуры с очень мелким зерном феррита, что не позволяет после прохождения собирательной рекристаллиэации достичь требуемого (8 327) удлинения.

Уменьшение длительности выдержки (менее 8 ч) не обеспечивает полного удаления остатков влаги и продуктов возгонки смазочных эмульсий при продувке подмуфельного пространства, и в ходе дальнейшего нагрева от температуры выдержки на первой ступени наблюдается увеличение степени окисленности поверхности металла (табл. 1, опыты 2,7). Увеличение (более 10 ч) длительности выдержки (табл. 1, опыты 5,10) не приводит к существенному изменению степени окисленности поверхности металла по сравнению с вы-. держкой в течение 8-10 ч (опыты 3-9) .

Поэтому с учетом возрастания энергетических затрат увеличение длительности выдержки (более 10 ч) является неприемлемым. Таким образом, для холоднокатаной стали оптимальной на первой ступени нагрева является вью держка при 400-450 C в течение 8 10 ч.

С помощью лабораторных экспериментов рентгенографическим методом (обратная съемка по Заксу в камере КРОС1/4) проводят изучение избирательной рекристаллизации стали 08ГСЮТ, дефор- мированной с обжатием С .=527„ при температуре выдержки 700-760 С на второй ступени нагрева.

Химический состав стали, Ж: С

0,07; Мп 0,83; Si 0,35; Р 0,011;

$0,015; Cr 0,01; Ni 0,01; Си 0,08;

Al 0035; N 0008; Ti 003.

О завершении собирательной рекристаллизации судят по сериям рентгенограмм (съемка в СоК,-излучении), сни" мавшимся от образцов стали, прошедших обработку при возрастающих температурах (длительностях) выдержек в межкритическом интервале температур.

Появление на фоне равномерно распределенных пятен интерференции феррита ярко выраженных 2-3 пятен от крупных зерен феррита, образующихся при данной выдержке (длительности) в результате вторичной рекристаллизации, позволяет считать, что при ближайшей предыдущей выдержке (длительности) собирательная рекристаллизация в стали завершена. Полюсную плотность ориентировок текстуры, определяющих уровень показателя штампуемости R оценивают рентгенографически с помощью метода обратных полюсных фигур на дифрактометре ДРОН-УИ1.

Из данных исследования, представленных в табл. 3, видно, что выдержка при 730-750 С приводит к значительному ускорению завершения собирательной рекристаллизации феррита (в 3-4 раза по сравнению с выдержкой при 700 С, табл. 3, опыты 2-4,6), обусловливающему увеличение размера зерна феррита до 9-11 балла, относительного удлинения до g =30,5-3 1,4r", полюсной плотности до Р„, =4,2-4,5 усл.ед. и показателя штампуемости до значений

R=1,?2-1,26 (против размера зерна феррита на уровне 13-14 балла, . ——

=28,0r, Р, — — 3,4 и R=1,02 соответственно для выдержки при 700 С, табл.3 опыты 2-4, 6). .Снижение температуры выдержки в межкритическом интервале (менее

730 С) замедляет процесс собирательной рекристаллизации феррита вследствие уменьшения скорости растворения частиц вторых фаз и перекристаллизации стали с образованием включений аустенита и размер зерна феррита, а также. уровень значений О g, Р < q о

750 C возрастает объемная доля аустенита (до . 25-307) и его включения, равномерно распределенные по объему, 1601155 тормозят развитие собирательной реристаллизации, зерно феррита станоится меньшим и показатели о 4 Р

R при этом также уменьшаются табл. 2, опыт 5) .

Интервалы температур и длительносей выдержки холоднокатаных рулонов од колпаком определяют с помощью пытных отжигов стали в колпаковых

r ечах. Рулоны холоднокатаной стали олщиной 1,8 мм, деформированной с бжатием /=52,0Õ химический состав которой приведен в табл. 3, вьдержио ают при температуре вьдержки 740 С а второй ступени нагрева 18. ч, заем охлаждают со скоростью 10 С/ч о температур выдержки под нагреваЬ ельным колпаком 680-7?О С и вьдержиают при этой. температуре в течение 2Î

-13 ч в зависимости от конкретной емпературы вьдержки (табл. 4, опыы 1-13) . Последующее охлаждение руонов до температуры распаковки метала 100-120 С ведут с производитель- 25 ой скоростью. Для сопоставления терческую обработку одной из садок еталла проводят без вьдержки B ходе хлаждения от температуры 740 С, т.е. хлаждение ведут со снятым колпаком 30 епрерывно до температуры распаковки о улонов со средней скоростью 20 С/ч (табл. 3, опьгг 14) .

Данные табл. 3 показывают, что опимальные температурно-вр еменные парао 35 етры выдержки (температура 690-710 С лительность 8-12 ч, опыты 3-5,7,9

11) дают возможность получить регламентированный размер зерна феррита в пределах 9-10 балла и повысить пока-4О

1 затели пластичности текстуры и штампуемости стали при благоприятном для ,щтамповки размере включений цементита

1-2 балла.

При температуре вьдержки менее

690 С даже при длительности, превышающей 12 ч, процесс собирательной рекристаллизации феррита не получает дальнейшего развития и размер зерна феррита, а также показатели пластичности, текстуры и штампуемости стали остаются на том же уровне, что и при непрерывном охлаждении рулонов от темЬ пературы основной выдержки 710 С на второй ступени нагрева (табл. 2, опыты 1, 14). Вследствие слабого развития процессов деления и сфероидизации цементитных пластин в перлите при темаи пературе вьдержки менее 690 ", размер цементитных включений не уменьшается и находится на уровне 3-4 балла (табл.4, опыты 1,14) . К аналогичному эффекту в силу указанных причин при оптимальных температурах вьдержки под колпаком 690-710 С приводит и уменьшение длительности (менее 8 ч) вьдержки (табл. 3, опыты 2,8) . При температуре выдержки под колпаком более 710 С и длительности более 12 ч в стали происходит вторичная рекристаллизация феррита, вызывающая выраженную его разнозернистость (различие в 4 балла), что снижает значения F и R (табл. 3, опыты 6,1?,13) .

Данные по параметрам оптимальных режимов предлагаемого способа, режимы известного способа и полученные результаты приведены в табл. 4.

Из данных табл. 4 следует, что обработка по оптимальному режиму предлагаемого способа (опыты 2,3) позволяет примерно в 9 раз снизить степень окисленности поверхности, повысить при удовлетворяющем требования ТУ 141-3764-84 прочностных характеристик (6 294 Н/мм и G 392 Н/мм ) на 4,44,87. абсолютный уровень значений „ а также показателей штампуемости Х Я и глубины лунки вьдавливания по Эриксену IP íà JR=0,54-0,56 и ЬХЕ=1,82, 0 мм, т. е, соответственно в 1, 561,58 и 1,2 раза, по сравнению с известным способом (опыт 5) . При длительности вьдержки на второй ступени нагрева менее 18 ч собирательная рекристаллизация феррита в стали не завершается и улучшенные показатели зеренной структуры, текстуры и качества металла по плотности и штампуемости при этом не достигаются (табл.4, orrbrr 1), Увеличение длительности основной вьдержки на второй ступени (более 20 ч) приводит к развитию в феррите стали вторичной рекристаллизации, вызывающей выраженную разнозернистость

Сопоставительный анализ данных по отсортировке отожженных листов иэ ста. ли 08ГС10 Т показывает, что при использовании предлагаемого способа выход годного по окисленности поверхности (II группе отделки поверхности) увеличивается на 15К, а по повышенному уровню относительного удлинения (4Ь 32,07) и показателям штампуемости (R 1,50, IF 11,2 мм) при проч1601155 чатый нагрев до температуры рекристаллизационного отжига с выдержкой на каждой ступени и последующим регламентируемым охлажпением под нагревательным колпаком и со, снятым колпаком, отличающийся тем, что, с целью снижения окисленности поверхности стали и повышения ее пластичности и штампуемости,. нагрев стали осуществляют на первой ступени до 400-450 С, на второй ступени до

730-750 С, а охлаждение под кочпаком ведут до 690-710 С с выдержкой при этой температуре в течение 8-12 ч. ностных свойствах — на 10Х по сравнению с известным способом.

Таким образом, применение предлагаеМого способа позволяет в целом на

25Х увеличить выход холоднокатаного листового проката из низколегированной стали улучшенного качества.по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ термической обработки холоднокатаной низколегированной листовой стали повышенной прочности в колпаковых печах, включающий двухступен- j5 а блица 1

Температура выдержки на первой ступени, С

Опыт

Длительность

Суммарная степень окисленвыдержки на первой ступени ч. ности поверхности металла по садке, %

Таблица 2

Длительность выдержки для завершения собирательной рекристаллизацни, ч

Температура выдержки, о .

Опыт

Размер зерна меррита, балл

Относительное удлинение, h„„„z

Показатель штампуемости, R

2

1,5 .1,5

2,5

1 725

2 730

3 740

4 750

5 760 .6 700

1 1-18

9-11

9-11

9" 11

12-18

13-14

28,3

30,5

31,2

31,4

23» 5

28,0

3,0

4,2

4,5

4,5

3,8

3,4

1,06

1,22

1,25

1,26

1,26

1,02.1 350

2 400

3 400 4 400

5 400

6 425

7 450

8 450

9 450

10 450

11 500

12 550

8

11

8.10

8

0,8

6Д

1,3

1 2

1,4

1,3

5,8

1,4

1,5

1,6

10,0

12,5

Полюсная плотность ориентировки, 51111, Р11

1601155

Таблица 3

Показатель

Температура выдержки под кол0 паком, С

Окончательное

Длительность вьдержки под колпаком, ч

Размер зерна феррита, балл

Размер включений цементита, балл штампуемости

R удлинеНИЕ 31, %

30,5

30,4

29,6

1,38

1., 36

1,25

720

6-10

6" 10

9-12

7,3

7,4

5,4

7.

1 1

3-4

Таблнца4

Общая тяп»тельеость ° . ответа до расиаковкпэ ч

Peseap виио еенй ценентнта s балл проплаканный способ

4,8 310 420 30,8 1т35

1О

73

2 72

3 74

4 76

12 98

1-2 1ОО

t,5

1О,5

9-11

9-10 6 ° 2 308 410. 33,8 1,50 11,6

740 ,18

7оо

1О

1,4

9-10 6,5 305 408 34,2 1,52

11 4

1О

1 2 102

194

6-10 6,8 305 410 30,6 1,40 10,8 1,2

Иэвествый способ

13-14 2,8 335 438 29,4 0,96

3О

5 75

1 105

9,6 12,5

Составитель В.Русаненко

Редактор Н. Гунько Техред М, Дидык . Корректор С.Шекмар

Заказ 3248 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

710

13

8

12

13

19

8

9-11

9-11

9-10

9-10

9-10

6-,10

9-10

9-11

9-10

9-10

9-10

30,6

30,8

32,6

33,5

32,8

29,8

34,2

30,2

34,5

34,2

33,8

Полюсная плотность ориентировки

111 т

"И1

5,1

5,2

6,0

6,2

6,5

6 8

6,6

7,2

7,2

7,4

7,3

1,22

1,24

1,42

1,45

1,48

1,30

1,48

1,52

1,52

1,54

1,52

3-4

3-4

1-2

1-2

1-2

1-2

3-4

1-2

1-2

1-2