Способ производства алюминированной полосовой стали

 

Изобретение относится к производству изделий с покрытиями и может быть использовано в прокатном производстве для изготовления коррозионно-стойкой стали. Цель изобретения - повышение качества поверхности и коррозионной стойкости алюминированной полосовой стали. В предлагаемом способе стальную полосу нагревают до 800-850°С. Затем наносят алюминиевый слой на поверхность стальной полосы. Затем осуществляют прокатку в несколько проходов . Причем в первом проходе степень деформации принимают 40-60%. В последующих проходах степень деформации 20- 30%. Толщину (у) наносимого алюминиевого слоя определяют из соотношения г/ (0,006-0,008)/ii, где AI -толщина алю,- минированной полосы после прокатки в первом проходе, мм. Предлагаемый способ обеспечивает образование сплошного равномерного диффузионного слоя из соединений железа с алюминием. Отсутствие на поверхности полосы покрытия из чистого алюминия позволяет значительно расширить и упростить режимы охлаждения полосы и ее отделки, снизить затраты на упаковку Поверхность стали не боится оплавления, царапин и других механических повреждений . SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 20 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н Авторском свидетельствь у= (0,006 — 0,008) h

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4459541/27 (22) 12.07.88 (46) 23.01.91. Бюл. № 3 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г. И. Носова (72) Ю. В. Санкин, А. Н. Завалищин, Ю. А. Баландин и А. В. Папшев (53) 621.771.8 (088.8) (56) Заявка Японии № 59 — 8064, кл. В 23 К 20/04, 20.04.84. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИ РОВАН НО1 1 ПОЛ ОСОВОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к производству изделий с покрытиями и может быть использовано в прокатном производстве для изготовления коррозионно-стойкой стали. Цель изобретения — повышение качества поверхности и коррозионной стойкости алюминированной полосовой стали. В предлагаемом способе стальную полосу нагревают

Изобретение относится к производству металлических полос с покрытиями и может быть использовано в прокатном производстве для изготовления коррозионно-стойкой стали.

Целью изобретения является повышение качества полосы за счет улучшения ч истот ы п овер х нос т и.

Способ стали включает нагрев стальной полосы, нанесение алюминиевого слоя на ее поверхность и последующую прокатку, температуру прокатки выдерживают 800 — 850 С, а прокатку осуществляют в несколько проходов, принимая степень деформации в первом проходе 40 — 60% а в остальных проходах — в пределах 20 — 30%, при этом

„„SU„„1622106 A 3

2 до 800 — 850 С. Затем наносят алюминиевый слой на поверхность стальной полосы. Затем осуществляют прокатку в несколько проходов. Причем в первом проходе степень деформации принимают 40 — 60%. В последующих проходах степень деформации 20—

30%. Толщину (у) наносимого алюминиевого слоя определяют из соотношения у= (0,006 — 0,008)hi, где Ь вЂ” толщина алю;. минированной полосы после прокатки в первом проходе, мм. Предлагаемый способ обеспечивает образование сплошного равномерногс диффузионного слоя из соединений железа с алюминием. Отсутствие на поверхности полосы покрытия из чистого алюминия позволяет значительно расширить и упростить режимы охлаждения полосы и ее отделки, снизить затраты нг упаковку.

Поверхность стали не боится оплавления, царапин и других механических повреждений. толщину наносимо "0 алюминиевого слоя выбирают из соотношения где у — толщина наносимого алюминиевого слоя, мм;

h — толщина алюминированной полосовой стали после прокатки в первом проходе, мм.

В предлагаемом способе конкретизированы температура прокатки, количество проходов, степень деформации в первом и последующих проходах при прокатке, а также приведена полученная эмпирическим путем аналитическая зависимость для определения толщины наносимого перед прокаткой алюминиевого слоя.

1622106 з

Для формирования качественной связи между алюминиевым слоем и сталью необходимо протекание процессов диффузии, в результате которых образуется промежуточный диффузорный слой. Диффузия атомов алюминия происходит наиболее эффективно в том случае, когда температура стали достаточно высока, а алюминиевый слой находится в жидкофазном состоянии.

Температура прокатки 800 †8 С обеспечивает требуемую скорость диффузии, расплавление алюминиевого слоя и поддержание его на протяжении всего процесса прокатки при температуре, близкой к температуре плавления (667 С). При температуре прокатки менее 800 С диффузионный слой не образуется, а при температуре выше 850 С происходит интенсивный процесс налипания алюминия на прокатные валки при прокатке и нарушается сплошность покрытия.

Пластическая деформация может ускорять диффузионные процессы вследствие образования большого количества дефектов кристаллической решетки, которые являются путями ускоренной диффузии. В зависимости от свойств материалов, условий протекания процессов (температуры, времени контакта и других) величина степени деформации, при которой становится заметным эффект ее влияния, в каждом случае различна.

Вследствие малого времени контакта жидкого алюМиния и стали (после выхода полосы из валков алюминиевый слой на ее поверхности быстро остывает) диффузионный слой не образуется даже при высоких температурах (800 — 1200 С), если прокатка осуществляется со степенью деформации менее 20 /

Оптимальным сочетанием технологических параметров для образования сплошного равномерного по толщине диффузионного слоя является степень деформации в первом проходе 40 — 60Я при температуре прокатки 800 — 850 С. При степени деформации менее 40Я образующийся диффузионный слой не является сплошным, что снижает коррозионную стойкость покрытия, а при степени деформации более 60Я диффузионный слой приобретает характерное языкообразное строение, что существенно снижает его механические характеристики и при дальнейшей обработке алюминированной полосы приводит к нарушению его сплошности и снижению коррозионной стойкости покрытия.

Однако для достижения поставленной цели недостаточно использование только указанных признаков (t=800 — 850 С; ei=40—

60О), поскольку температура прокатки превышает температуру плавления алюминия и одновременно с образованием диффузионного слоя на поверхности полосы присутствует алюминиевое покрытие, которое, оплавляясь, ухудшает качество поверхности и сии= жает коррозионную стойкость алюминированной стали.

В указанных интервалах для степени деформации и температуры прокатки существует определенная толщина нанесенного алюминиевого слоя, при которой происходит полная диффузия алюминия в сталь в первом проходе с образованием только диффузионного слоя, который имеет высокую коррозионную стойкость. При этом алюминий в чистом виде на поверхности полосы отсутствует. В результате этого после выхода из валков и прокатки в последующих проходах ухудшения качества поверхности не происходит, так как интерметаллидное соединение РезА!, из которого состоит диффузионный слой, имеет более высокую температуру плавления, чем температура прокатки.

В результате обработки экспериментальных данных получают эмпирическую зависимость для определения толщины алюминиевого слоя, полностью диффундирующего в сталь при прокатке:

20 у= (0,006 — 0,008) h, 25 где у — толщина алюминиевого слоя, мм;

hi — толщина алюминированной стали после - прокатки в первом проходе, мм.

30 Если толщина алюминиевого слоя больше, чем 0,008 hi, то на поверхности полосы после прокатки остается алюминий, который,оплавляясь, снижает качество поверхности и коррозионную стойкость покрытия.

Если толщина наносимого алюминиевого слоя меньше 0,006 hi, то после прокатки в первом проходе образовывается диффузионный слой с нарушениями сплошности, что ведет к снижению коррозионной стойкости алюминированной стали.

40 После прокатки со степенью деформации 40 †60 в первом проходе и образования сплошного диффузионного слоя на поверхности стальной полосы осуществляется прокатка в последующих проходах. При сте45 пени деформации в этих проходах менее

20Я происходит недопустимое уменьшение толщины диффузионного слоя за счет его пластической деформации, а в местах наи более сильного утонения происходит его разрушение, что снижает коррозионную стой50 кость алюминированной стали. Диффузионные процессы в поверхностном слое практически не идут.

При степени деформации более ЗОЯ происходит увеличение толщины диффузионного слоя за счет повторного развития про55 цессов диффузии, что приводит к появлению в поверхностном слое других соединений алюминия с железом, обладающих более низкими коррозионными свойствами.

1622106

h„=h,(1+в,)=5,7 мм, а толщина наносимого алюминиевого слоя у=40 мкм.

Далее на нагретую полосу наносят слой алюминиевой пудры 40 мкм и прокатывают в первом проходе со степенью деформации

40Я, при этом величина абсолютного о6жатия составляет hhi=2,3 мм.

После прокатки алюминиевый слой на поверхности образца отсутствует вследствие полной диффузии алюминия в сталь за время прокатки.

Кроме этого, черезмерное возрастание толщины диффузионного слоя увеличивает вероятность его хрупкого разрушения в дальнейшем.

При степени деформации в пределах

20 — 3070 происходит утонение диффузионного слоя, однако диффузионные процессы, которые начинают развиваться при прокатке со степенью деформации в указанном интервале, компенсируют происходящее утонение и обеспечивают выравнивание диффузионного слоя по толщине за счет поперечной диффузии. Указанные особенности приводят к тому, что прокатка в последующих проходах (после первого) при 800—

850 С со степенью деформации 20 — ЗОЯ способствует получению качественного, однородного по толщине диффузионного слоя, обладающего высокой коррозионной стойкостью.

Таким образом, прокатка при температуре 800 †8 С в несколько проходов при степени деформации в первом проходе 40—

6070, а в остальных 20 — ЗОЯ способствует образованию на поверхности полосовой стали чисто диффузионного слоя равномерной толщины, обладающего высокой коррозионной стойкостью.

Предлагаемый способ осуществляют в условиях лабораторного прокатного стана 250.

Нагрев стальных образцов осуществляют в муфельной печи типа СНОЛ. Далее образцы задают в прокатные валки, проходя 30 через устройство для очистки окалины, ко торая осуществляется вращающейся ме таллической щеткой. После очистки поверхности перед входом в очаг деформации на поверхность образца напыляется металлическая (алюминиевая) пудра для образо- 35 вания алюминиевого слоя требуемой толщины. После прокатки изготавливают микрошлифы поперечного сечения образцов, по которым изучают микроструктуру и геометрию поверхностного слоя.

Пример!. Температуру прокатки устанавливают 800 С, степень деформации в первом проходе i=40/, а в остальных проходах е =20 г . Толщина стальной полосы перед первым проходом h,=8 мм.

Толщина полосы после первого прохода 45 равна

Принимают количество последующих проходов, равное двум. Толщина полосы после второго прохода равна и =h, (1+ 0,2) =4,7 мм, а после третьего прохода равна и =6 /(1+0,2) =3,9 мм.

Айализ микроструктуры поверхностного слоя показывает, что при указанных режимах образуется диффузионный слой толщиной около 10 мкм. Нарушений сплошности слоя при этом не наблюдается.

Пример 2. Способ осуществляют в условиях примера 1, при следующих режимах и параметрах операций предлагаемого способа: t=850 С; в1=60Я; е =ЗОЯ; и =

=8мм. Толщина полосы после первого прохода hi=5 мм; толщина алюминиевого слоя у=35 мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 1.

Толщина полосы после второго прохода

hz=3,8 мм. Толщина образующегося диффузионного слоя составляет около 13,5 мкм, алюминиевого слоя на поверхности не наблюдается, нарушений сплошности диффузионного слоя нет.

Если прн этом же режиме толщину алюMH÷Håâoãо слоя принимают у=25 мкм, то толщина диффузионного слоя получае1ся Около 8 мкм, алюминий на поверхности также отсутствует, однако сплошность диффузионного слоя составляет 80Я (определяется отношением длин участков с диффузионным слоем к длине участков без диффузионно"o слоя).

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но параметры и режимы операции принимают следующие:

=830 С; е =50 Г я =250/. h =8 мм.

Толщина полосы после первого прохода

h =5,3 мм; толщина наносимого алюминиевого слоя у=37 мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 1. Толщина полосы после второго прохода hq=4,2 мм. Толщина образовавшегося диффузионного слоя составляет

12 мкм без нарушений его сплошности и наличия на поверхности остатков алюминия.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1 со следующими параметрами: t=870 С; е1=70Я; е =40Я; й„=

=8 мм. Толщина полосы после первого прохода h1=4,7 мм; толщина алюминиевого слоя у=42 мкм.

Количество проходов после первого при- нимают равным 1. Толщина полосы после второго прохода h =3,4 мм. Образовавшийся диффузионный слой имеет ярко выраженную неравномерность по толщине, которая колеблется в пределах от 5 до 20 мкм, на

1622106

Формула изобретения

20 у= (0,006 — 0,008) h, Составитель И. Николаева

Редактор И. Дербак Техред А. Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 74 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москв а, Ж вЂ” 35; Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r Ужгород, ул. Гагарина, 1О1

7 поверхности полосы наблюдают остатки оплавившегося алюминиевого покрытия.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1 со следующими параметрами: t=780 С; вi=ЗОЯ; eg= 10Я; h =

=8 мм. Толщина полосы после первого прохода br=6 мм, толщина алюминиевого слоя у=30 мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 2. Толщина полосы после второго прохода h2=5,5 мм, а толщина полосы после третьего прохода Ьз=5 мм.

Диффузионный слой не образуется, иа поверхности полосы оплавившееся алюминиевое покрытие.

Пример б. Способ осуществляют аналогично примеру 1, при следующих параметрах: t=830 Ñ; в =ЗОв; в =ЗОв; й,=

=8 мм. Толщина полосы после первого прохода hi=6,1 мм, толщина алюминиевого слоя

y=40 мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 1. Толщина полосы после второго прохода h =4,7 мм. Толщина образовавшегося диффузионного слоя 5 — 7 мкм, а сплошность его 60Я. На поверхности присутствуют остатки оплавившегося алюминиевого слоя.

Температура прокатки 800 — 850 С, которую ведут в несколько проходов, причем степень деформации в первом проходе 40—

60Я, а в остальных проходах 20 — ЗОЯ, а также выбор толщины наносимого алюминиевого слоя в пределах (0,006 — 0,008) hr, (hr — толщина алюминированной стальной полосы после первого прохода), обеспечивают повышение качества поверхности и кор- „ розионной стойкости алюминированной полосовой стали, так как предлагаемый способ обеспечивает образование сплошного, равномерного диффузионного слоя из соединений железа с алюминием.

Использование изобретения позволяет осуществить проиводство алюминированной стали в потоке действующих станов горячей прокатки полосы, так как предлагаемые режимы прокатки находятся в пределах

5 режимов, которые используются на этих станах. Кроме того, отсутствие на поверхности полосы непосредственного покрытия из чистого алюминия позволяет значительно расширить и упростить режимы охлаждения

10 полосы и ее отделки, снизить затраты на ее упаковку (алюминированная поверхность

«не боится» оплавления, царапин, других механических повреждений). Вследствие этого повышается качество поверхности алюминированной стали, ее коррозиониая стойкость. Кроме того, снижаются капитальные затраты, связанные с внедрением предлагаемого способа.

Способ производства алюминированной полосовой стали, включающий нагрев стальной полосы, нанесение алюминиевого слоя на ее поверхность и последующую прокатку, отличающийся тем, что, с целью по25 вышения качества полосы за счет улучшения чистоты поверхности температуру прокатки выдерживают в диапазоне 800—

850 С, а прокатку осуществляют в несколько проходов со степенью деформации в первом проходе 40 — 60 и 20 — ЗОЯ в остальЗО ных проходах, при этом толщину наносимого алюминиевого слоя выбирают из соотношения

35 где у — толщина наносимого алюминиевого слоя, мм;

h — толщина алюминированной полосовой стали после прокатки в первом проходе, мм.