Способ изготовления холоднокатаной ленты или листа и стальной лист

 

Изобретение относится к области изготовления ленты или листа. Сущность: из расплава, содержащего мас.%: C 0,044; Si 0,025; Mn 0,25; P 0,013; S 0,05; Al 0,054; N 0,0032; Ti 0,02, разливают слябы толщиной 210 мм. Нагревают до 1250°С и раскатывают до толщины 3 мм, наматывают и охлаждают до комнатной температуры. После травления ленты лист подвергают холодной прокатке со степенью 10-89% до толщины тонкого листа и наматывают. Отжиг ведут при 700°С, дрессировку и смотку при 520-1000°С. Стальной лист имеет рекристаллизационную структуру с размером зерен феррита меньше, чем А ТМ 7 при содержании титана 0,01%, и меньше, чем А ТМ9 при содержании титана от 0,015 до 0,004 мас.%. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области изготовления ленты или листа.

Для глубокой вытяжки вращательно-симметричных стальных частей применяют по возможности нетекстурованную холоднокатаную ленту или лист, чтобы была возможна квазиизотропная обработка давлением и тянутая деталь не имела фестонов. Под этим подразумевается, чтобы, например, цилиндрическая глубокотянутая деталь не имела волнообразной закраины.

Полное отсутствие фестонов можно получить только от изотропного материала без зейгерований, неметаллических включений, осаждений цементита в форме гранулообразных прожилок и при свободной от рап-саке структуре. Поэтому в нижеследующем описании для свободного от фестонов по уровню техники листа применяют только понятие бедный фестонами. Материал без фестонов можно получить только нормализованной холоднокатаной лентой при непрерывном отжиге при температуре около 1000^оС, причем листы в конечном состоянии достигают размера зерен А ТМ 8 при относительной высоте фестона около от 0,3 до 0,4% и Дельта около ± 0,1.

Для подвергнутой нормализации ленты бедное фестонами состояние можно получить только благодаря компромиссам в технологическом режиме при изготовлении листового материала. При этом конечные температуры прокатки должны составлять около 750^оС и степень холодной прокатки должна быть или ниже 25% или выше 80%, а температурами рекристаллизации должна быть выше 600^оC, которая считается неблагоприятной для образования фестонов.

Нормализация может происходить не в бунте, а только в непрерывном отжиге, так как при высоких температурах ленты могут склеиваться между собой. При применении температур слябов, отжига, прокатки и моталки по изобретению для стали отжиг с рекристаллизацией бунта в колпаковой печи достаточен, чтобы придавать стальной ленте или изготовленному стальному листу отличные свойства глубокой вытяжки, особенно крайне низкое наличие фестонов.

Достигнутые обычно при уровне техники для стали St4 N 7 или RSt14 нормализованной величины размера зерен в лучшем случае АSTM8 соответственно 490 мкм² можно уменьшить способом по изобретению благодаря отжигу с рекристаллизацией, причем можно сохранять дополнительно низкие величины предела текучести при растяжении в результате выбора соответствующих степеней холодной прокатки в зависимости от содержания титана. Это дает то преимущество, что можно отказаться от высоких капиталовложений в непрерывный отжиг для обработки нормализацией.

Изменением легирования титана в указанных пределах можно регулировать практически любую требуемую степень холодной прокатки для изготовления свободного от фестонов материала и/или регулировать также предел текучести при растяжении между 175 и 450 Н/мм² при пределах прочности при растяжении от 310 до 520 H/мм².

Одну из причин для благоприятных свойств изготовленного листа можно видеть в преждевременном образовании нитрида титана, так что не может возникнуть рап-саке-структуры во время отжига с рекристаллизацией благодаря осаждениям нитрида алюминия.

Выбором низких температур моталки около 520^оС достигали неожиданно таких качеств горячепрокатной ленты, которые после холодной прокатки гарантировали материал без фестонов и содействовали дополнительному уменьшению размера зерен.

Особое преимущество изготовленной таким путем горячепрокатной ленты заключается в том, что не существует никакого ограничения относительно последующей холодной прокатки, поскольку степень холодной прокатки составляет минимальное около 5%, т.е. остается выше известной критической слабой деформации в холодном состоянии, которая при рекристаллизационном отжиге приводит к крупному зерну. До сих пор изготовление приблизительно свободной от фестонов холоднопрокатной ленты не было связано с определенными степенями холодной прокатки, поскольку не должны были осуществлять нормализацию.

Хотя определенное содержание титана в стальном сплаве необходимо для осуществления предлагаемого способа, но эти технологические параметры по крайней мере относительно степени холодной прокатки применимы в том случае, если к стальному сплаву добавляют повышающий прочность элемент имобий.

Изменение степени холодной прокатки в зависимости от количества легированного титана при одновременном легировании ниобия в указанных пределах ограничена степенями холодной прокатки от 45 до 85%.

Легирование ниобия не препятствует преждевременному образованию нитрида титана, так что при этом легировании стали не может возникнуть рап-сако-структуры во время рекристаллизирующего отжига.

Веское техническое и экономическое значение заключается в применении тонкого листа для вращательно-симметричных глубокотянутых частей, как сепараторы игольчатых подшипников, половины ременных шкивов и т.д. Лист по изобретению можно применять в этих случаях без существенной доработки, как обрубка фестонов. Отсутствие фестонов препятствует при глубокой вытяжке также образованию секторных ослаблений стенок, так что вытянутые части при вращении не имеют неуравновешенности.

П р и м е р. Из расплавов по изобретению А-D и из сравнительных расплавов Е-F (табл. 1) разливают слябы толщиной 210 мм в мотке. После нагревания в методической печи до 1250^оС сляб раскатывали в горячепрокатную ленту толщиной 3 мм, наматывали и охлаждали до комнатной температуры. Конечные температуры прокатки и температуры наматывания показаны в табл. 2. После травления ленты холодной прокаткой в различных стадиях от 10 до 80% уменьшали до толщины тонкого листа и снова наматывали. Бунт нагревали в колпаковой печи для отжига конструкции фирмы Людвиг до 700^оС, с пропускной способностью от 1,1 до 1,9 т/ч, подвергали рекристаллизационному отжигу и охлаждали в печи до 120^оС. После дрессирования со степенями деформации 1-1,2% из ленты изготовляли листовые пластины.

Листовые круглые заготовки диаметром 90 или 180 мм при помощи протяжных штампов диаметром 50 или 100 мм при фиксирующих усилиях 50 кН подвергали глубокой вытяжке до полых заготовок.

Намотанная при 710^оС сталь Е только при степенях холодной прокатки около 25% не имеет фестонов и в области 30-50% степени холодной прокатки также может быть обозначена как бедная фестонами. Для сравнительной стали Г, которую наматывали согласно уровню техники при 500^оС, было установлено образование фестонов при степенях холодной прокатки более 30%.

При применении прокатанных и подвергнутых отжигу сталей А и D по изобретению фестоны в зависимости от содержания титана при различных степенях холодной прокатки показывали различный результат глубокой вытяжки: Сталь А с 0,01 мас.% Тi.

Полые заготовки при степенях холодной прокатки с имсилон = 30-50% совершенно не имели фестонов, в то время как степени холодной прокатки 20 или 60% давали вытяжку полых заготовок только с небольшим количеством фестонов. Сталь В с 0,02 мас.% Тi: Без фестонов при имсилон = 10 и 50-80%. С небольшим количеством фестонов при имсилон = 20, 40%. Стали С1/С2 с 0,03 мас.% Ti, причем С1 наматывали с 500^оС и С2 с 450^оС. Без фестонов при имсилон = 10-20 и 60-80% . С небольшим количеством фестонов при ипсилон = 30, 50%. Сталь D с 0,04мас.% Тi. Без фестонов при имсилон = 60-70 или 20%. С небольшим количеством фестонов при имсилон = 15, 25, 55, 80%.

Из сравнения для сталей А - D можно сделать вывод о тенденциях, которые можно ожидать для промежуточных величин легирующего элемента титана например 0,025 мас.% Тi исходя из стали В - вытяжка полых заготовок без фестонов при степенях холодной прокатки до 15% или 20% и до 85%, т.е. смещение кривых направо; при величинах между 0,01 и 0,02 мас.%, напротив, смещение степеней холодной прокатки без фестонов и более низким коэффициентам деформации.

П р и м е р. Сталь В. а) отсутствие фестонов при степени холодной прокатки 10-15%; уровень предела текучести при растяжении Rр_0,2 = 400-350 Н/мм² ; уровень предела прочности при растяжении R_m = 450-400 Н/мм²; б) отсутствие фестонов при степени холодной прокатки 30% = Rр_0,2 = 180 Н/мм² и R_m = 320 Н/мм²; с) отсутствие фестонов при степени холодной прокатки 50-80%; Rр_0,2 = 250-280 Н/мм² и R_m = 360-370 Н/мм².

Это открытие обеспечивает подходящий, с точки зрения элемента конструкции или функции, выбор прочности для одного и того же элемента конструкции изменением параметров содержания титана и степени холодной прокатки.

Табл. 2 показывает достигнутый по изобретению размер зерен в А ТМ - единицах; достигаемое уменьшение размера зерен в противоположность сталям без добавки титана по уровню техники значительное и доходит до АSTM 11.

Самого крупного размера зерен достигали при небольшой добавке титана и небольшой степени холодной прокатки (АSTM 7).

Для стали С (варианты С3-С5) были проведены опыты с изменяемой температурой моталки ТL и с производительностью отжига Рg (табл. 3). В то время как колебания в расходе колпаковой печи для отжига 1,1-1,9 т/ч не оказывали отрицательного влияния как на размер зерен, так и на плоскую анизотропию дельта r, повышение температур моталки до 710^оС при одинаковых приблизительно конечных температурах прокатки приводило к укрупнению зерен и ухудшению плоской анизотропии.

В табл. 1 приведены анализы расплавов применяемой по способу изобретения стали G с 0,01 мас.% титана, Н с 0,02 мас.% титана и 1 с 0,03 мас.% титана при добавке ниобия 0,05 мас.% или 0,06 мас.%, для чего была приведена сравнительная сталь К с добавкой ниобия 0,05 мас.%, но без содержания титана. Из расплавов по изобретению G - 1, а также из сравнительного расплава К отливали слябы толщиной 220 мм в мотке. После нагревания в методической печи до 1250^оС сляб раскатывали до горячепрокатной ленты толщиной 4 мм и наматывали, охлаждали до комнатной температуры. Конечная температура прокатки составляла 880^оС и температура моталки составляла 510^оС. После травления ленты холодной прокаткой в различных стадиях от 10 до 80% снижали до толщины тонкого листа и снова наматывали. После наматывания прочно намотанный бунт нагревали в колпаковой печи для отжига конструкции фирмы Людвиг до 700^оС и при расходах 1,1 т или 1,8 т в час подвергали рекристаллизационному отжигу, затем охлаждали в колпаковой печи для отжига до 120^оС. После дроссилирования со степенью деформации 1,1% из ленты изготовляли листовые пластины. Листовые круглые заготовки диаметром 90 мм подвергали глубоковой вытяжке при помощи штампов для вытяжки диаметром 50 мм до полых заготовок.

Для сравнительной стали К, которая в сплаве не содержит титана, в остальном принадлежит к родовой марке стали, при этом ни при одной из испытанных степеней холодной прокатки не была возможна вытяжка без фестонов.

При применении прокатанных и отклоненных по изобретению сталей G - 1 заготовки в зависимости от содержания титана при различных степенях холодной прокатки показали незначительно отличающийся результат глубокой вытяжки: Сталь G - с 0,01 мас.% титана.

После заготовки при степенях холодной прокатки имсилон = 45-85% были в категории бедных фестонами и при степенях холодной прокатки около 60-80% даже в категории без фестонов. Сталь Н с 0,02 мас.% титана: Мало фестонов в области имсилон = 55-85%, почти без фестонов в области 60-75%. Сталь 1 с 0,03 мас.% титана: Мало фестонов в области 60-70% степеней холодной прокатки.

У изготовленных по изобретению сталей при содержании титана 0,01 мас.% на готовом после глубокой вытяжки листе можно было установить величины пределов текучести при растяжении и прочности при растяжении, которые лежали более чем на 50/мм² выше параметров материала, легированного только титана.

Приведенные в табл. 1 расплавы по изобретению L или М с содержаниями фосфора на верхнем пределе анализа обрабатывали как стали А-F. Температура моталки составляла 510 или 500^оС. При степени холодной прокатки 68% постоянство результатов проверяли по всей длине ленты, чтобы подтвердить эффективность отжига бунта.

Формула изобретения

1. Способ изготовления холоднокатаной ленты или листа, включающий получение сляба из стали с содержанием углерода менее 0,2%, марганца менее 2,0% , кремния менее 0,5%, титана менее 0,1%, нагрев сляба, горячую прокатку, смотку, холодную прокатку, отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения листа или ленты с хорошей квазиизотропной деформируемостью для изготовления глубокой вытяжкой изделий с малыми фестонами, сляб получают из стали следующего состава, мас.%: Углерод 0,03 - 0,08 Кремний макс. 0,4 Марганец 0,1 - 1,0 Фосфор макс.0,08
Сера макс. 0,02
Азот макс. 0,009
Алюминий 0,015 0,08
Титан 0,01 - 0,04
Один или несколько элементов из группы, состоящей из меди, ванадия,
никеля, макс. 0,15%
Железо и неизбежные загрязнения Остальное
нагрев осуществляют до температуры выше 1120^oС, прокатку заканчивают при температуре выше Ar₃, а смотку ведут при 520 ± 100^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зависимости от содержания титана холодную прокатку проводят со следующими степенями деформации:
Около 0,01% титана - ε = 20-60%, предпочтительно 30 - 50%
Около 0,02% титана - ε = 5-20% , предпочтительно 10 - 15%, или ε = 40-85%, предпочтительно 50 - 80%
Около 0,03% титана - ε = 5-25% , предпочтительно 10 - 20% или ε = 50-85% , предпочтительно 60 - 80%
Около 0,04% титана - ε = 15-25%, предпочтительно 20% или ε = 55-80%, предпочтительно 60 - 70%
проводят рекристаллизационный отжиг при температуре ниже Ac₁, а затем осуществляют дрессировку со степенью ≈ 1% .

3. Способ изготовления холоднокатаной ленты или листа, включающий получение сляба из стали с содержанием углерода менее 02%, марганца менее 2,0%, кремния менее 0,5%, титана и ниобия менее 0,1%, нагрев сляба, горячую прокатку, смотку, холодную прокатку, отжиг, отличающийся тем, что получают сляб из стали следующего состава, мас.%:
Углерод 0,03 - 0,08
Кремний макс. 0,40
Марганец 0,1 - 1,0
Фосфор макс. 0,08
Сера макс. 0,02
Азот макс. 0,009
Алюминий 0,015 - 0,08
Титан 0,01 - 0,04
Ниобий 0,01 - 0,06
Один или несколько элементов из группы, состоящей из меди, ванадия,
никеля макс. 0,15%
Железо и неизбежные загрязнения Остальное
нагрев ведут до температуры выше 1120^oС, прокатку заканчивают при температуре выше Ac₃, смотку ведут при 520 ± 100^oС, холодную деформацию проводят в зависимости от содержания титана со следующими степенями деформации:
Около 0,01 % титана - ε = 45-85%
Около 0,02% титана - ε = 55-85%
Около 0,03% титана - ε = 60-70%
после рекристаллизационного отжига проводят дрессировку со степенью 1%.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что отжиг ведут в прочном бунте.

5. Стальной лист, отличающийся тем, что лист изготовлен по пп. 1 - 4 и имеет рекристаллизованную структуру с размером зерен феррита меньше, чем ASTM7, при содержании титана 0,01% и меньше, чем ASTM9, при содержании титана 0,015 - 0,04%.

Приоритет по пунктам:
29.01.88 по пп.1,2,4 - 7;
22.12.88 по п.3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2