Тонкий стальной лист с прекрасными состоянием поверхности, формуемостью и обрабатываемостью и способ его производства
Изобретение относится к производству тонкого листа из низкоуглеродистой стали. Для предотвращения коалесценции и роста включений в стали, поверхностных дефектов и трещин в процессе штамповки получают тонкий лист из низкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, содержащей в мас.%: 0,0003≤С≤0,003, Si≤0,01, Mn≤0,1, Р≤0,02, S≤0,01, 0,0005≤N≤0,0025, 0,01≤кислоторастворимый Ti≤0,07, кислоторастворимый Al≤0,003, 0,002≤La+Ce+Nd≤0,02, остальное железо и неизбежные примеси, причем стальной лист содержит по меньшей мере оксисульфид церия, оксисульфид лантана и оксисульфид неодима. Способ производства листа включает нагрев стальной заготовки, горячую прокатку и намотку ее, в результате чего получают горячекатаную стальную полосу, холодную прокатку полосы со степенью обжатия 70% или более и последующий непрерывный рекристаллизационный отжиг при 600-900°С. В процессе непрерывного отжига включения тонко диспергируются в стальном листе, благодаря чему промотируют рост рекристаллизованных зерен с обеспечением r (r≥2,0) и полное относительное удлинение ≥50%. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники
Настоящее изобретение относится к тонкому листу сверхнизкоуглеродистой стали, обладающему прекрасной обрабатываемостью и формуемостью, хорошим состоянием поверхности и пригодному в качестве стального листа, используемого в операциях штамповки для автомобилей, бытовых электрических приборов и т.д., и к способу его производства.
Уровень техники
Обычно для автомобилей, бытовых электрических приборов и другой техники, требующей высокой обрабатываемости, как, например, раскрыто в японской патентной публикации №42-12348В и японской патентной публикации №54-12883В, широко используют сверхнизкоуглеродистую сталь с концентрацией С 0,015 мас.% или ниже, и включающую Ti, Nb и другие элементы, образующие прочные карбиды. До настоящего времени делались попытки еще больше улучшить обрабатываемость за счет улучшения способа производства. Далее, в японской патентной публикации №3-170618А и японской патентной публикации №4-52229А предложен стальной лист с прекрасной способностью к глубокой вытяжке, деформируемостью при растяжении и другими категориями обрабатываемости, обусловленными увеличенной толщиной листа при конечной горячей прокатке или повышенной температурой намотки горячекатаного листа. Однако возникает проблема, состоящая в том, что возрастающая жесткость условий горячей прокатки повышает нагрузку на нагревательную печь и машину горячей прокатки.
В упомянутой выше сверхнизкоуглеродистой стали, включающей Ti или Nb, присутствуют мелкодисперсные карбиды, в результате чего рекристаллизация в значительной степени подавляется. По этой причине становится необходимым высокотемпературный отжиг. При этом существуют также такие проблемы как появление тепловых прогибов или ломки листа при прокатке и увеличение объема потребляемой энергии. В отличие от этого, как показано в японской патентной публикации №6-212354А и японской патентной публикации №6-271978А, стальной лист с низкой температурой рекристаллизации был получен путем введения подходящих количеств Mn и Р в сверхнизкоуглеродистую сталь, не содержащую Nb или Ti, и изменения условий горячей прокатки. Однако в этих изобретениях Mn или Р добавляются в больших количествах, в результате чего себестоимость сплава возрастает и, следовательно, получение стального листа для сверхглубокой вытяжки при полном относительном удлинении 50% или выше и числа Лэнкфорда (величины r), равного 2,0 или более, является затруднительным.
Далее, лист сверхнизкоуглеродистой стали обычно получают раскислением с помощью Al еще не раскисленной расплавленной стали, обезуглероженной до сверхнизких пределов содержания углерода в вакуумной дегазационной системе (RH), и т.д., то есть получают «погашенную алюминием сталь», в результате чего расплавленная сталь содержит большое количество включений оксида алюминия. Эти включения оксида алюминия легко коалесцируют и соединяются между собой в расплавленной стали, оставаясь в отлитой плите в виде крупных кластеров оксида алюминия во время горячей и холодной прокатки и являясь причиной поверхностных дефектов. При этом, когда кластеры оксида алюминия остаются внутри стального листа, они становятся причиной трещин, дефектов и других повреждений в процессе штамповки. Вследствие этого резко ухудшается формуемость.
В частности, если обрабатываемость сверхнизкоуглеродистой стали улучшается, чувствительность стали к поверхностным дефектам или трещинам возрастает, и даже в том случае, когда речь идет о трудности получения стального листа с прекрасной обрабатываемостью, достигаемый выход продукта низок и повышается себестоимость. С целью преодоления этих проблем, сопровождающих алюминиевое раскисление, как, например, показано в японской патентной публикации №61-2767556А и японской патентной публикации №58-185752А, разработан способ обработки расплавленной стали кальцием с целью превращения кластеров оксида алюминия в низкоплавкий алюминат кальция и последующего его удаления путем флотации. Однако превращение кластеров оксида алюминия требует большого количества Са. Известно, что Са реагирует с S в стали с образованием CaS и становится причиной ржавления. Помимо этого, как показано в японской патентной публикации №10-226843А, был также разработан способ добавления небольших количеств Al и Ti для раскисления и перевода включений в расплавленной стали в композиции включений с хорошей дробимостью, содержащих главным образом оксиды Ti, оксиды Mn, оксиды Si и оксид алюминия.
Однако расплавленная сталь содержит растворенный алюминий, поэтому, если расплавленную сталь подвергнуть реокислению шлаком или воздухом, состав включений на основе оксида титана, обусловленный раскислением Ti, сдвинется в сторону высокой концентрации оксида алюминия, что приводит к агрегации и укрупнению. Таким образом, это не является фундаментальным решением проблем поверхностных дефектов и штамповочных дефектов. Кроме того, оксиды Mn, оксиды Si и оксиды Ti должны образовывать комплекс, а верхнее предельное значение количества добавляемого Ti является низким, в связи с чем возникла проблема, состоящая в том, что материал с высокой способностью к обработке не всегда может быть получен.
Раскрытие изобретения
Таким образом, настоящее изобретение имеет целью решение сразу всех названных выше проблем и предлагает лист сверхнизкоуглеродистой стали, не растрескивающийся при штамповке и не имеющий поверхностных повреждений, обусловленных включениями, обладающий высокой величиной r (r≥2,0) и высоким относительным удлинением (полное относительное удлинение ≥50%) и позволяющий выполнять качественные сталеплавильные операции, а также способ производства названного стального листа.
Более конкретно, целью настоящего изобретения является лист сверхнизкоуглеродистой стали, изготовленный не с помощью раскисления алюминием, а с помощью раскисления титаном, чтобы предотвратить проблемы, связанные с включениями на основе оксида алюминия и осадками на основе Al, и с помощью добавления подходящего количества La, Се и Nd, чтобы предотвратить коалесценцию включений на основе оксида титана при раскислении титаном, уменьшить количество осадков на основе Ti и предотвратить закупорку сталеразливочного стакана при выплавке стали и, таким образом, получить указанные выше свойства.
Настоящее изобретение было выполнено для решения названных выше проблем и сущность его состоит в следующем:
(1) Тонкий лист сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, содержащей (в мас.%) 0,0003%≤С≤0,003%, Si≤0,01%, Mn≤0,1%, Р≤0,02%, S≤0,01%, 0,0005%≤N≤0,0025%, 0,01%≤кислоторастворимый Ti≤0,07%, кислоторастворимый Al≤0,003% и 0,002%≤La+Ce+Nd≤0,02% и остальное железо и неизбежные примеси, причем этот стальной лист отличается тем, что содержит, по меньшей мере, оксисульфид церия, оксисульфид лантана и оксисульфид неодима.
(2) Тонкий лист сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, содержащей (в мас.%) 0,0003%≤С≤0,003%, Si≤0,01%, Mn≤0,1%, Р≤0,02%, S≤0,01%, 0,0005%≤N≤0,0025%, 0,01%≤кислоторастворимый Ti≤0,07%, кислоторастворимый Al≤0,003% и 0,002%≤La+Ce+Nd≤0,02% и остальное железо и неизбежные примеси, причем этот стальной лист отличается тем, что средний размер зерна рекристаллизованных зерен равен 15 мкм или более, а среднее значение ширины к толщине рекристаллизованных зерен равно 2,0 или меньше.
(3) Тонкий лист сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, как указано в (1) и (2), отличающийся тем, что указанный тонкий лист сверхнизкоуглеродистой калиброванной стали дополнительно содержит (в мас.%) 0,0004% Nb≤0,005%.
(4) Тонкий лист сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, как указано в (1)-(3), отличающийся тем, что указанный тонкий лист сверхнизкоуглеродистой калиброванной стали дополнительно содержит (в мас.%) 0,0004% В≤0,005%.
(5) Способ производства тонкого листа сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, состоящий в отливке стали, содержащей (в мас.%) 0,0003%≤С≤0,003%, Si≤0,01%, Mn≤0,1%, P≤0,02%, S≤0,01%, 0,0005%≤N≤0,0025%, 0,01 ≤кислоторастворимый Ti≤0,07%, кислоторастворимый Al≤0,003% и 0,002%≤La+Ce+Nd≤0,02% и остальное железо и неизбежные примеси, нагревании полученной стальной заготовки, горячей прокатке и намотке ее, в результате чего получают горячекатаную стальную полосу, холодной прокатке полосы со степенью обжатия 70% или более и последующем непрерывном отжиге, в процессе которого происходит рекристаллизация при 600-900°С.
(6) Способ производства тонкого листа сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, как указано в (5), отличающийся тем, что указанная расплавленная сталь дополнительно содержит (в мас.%) 0,0004% Nb≤0,005%.
(7) Способ производства тонкого листа сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, как указано в (5) или (6), отличающийся тем, что указанная расплавленная сталь дополнительно содержит (в мас.%) 0,0004% В≤0,005%.
Наилучший способ осуществления изобретения
Далее настоящее изобретение описывается в деталях.
Изобретателями было предпринято подробное исследование и анализ, где было уделено внимание поведению мелкодисперсных осадков и способу промотирования развития рекристаллизации в процессе отжига титансодержащей сверхнизкоуглеродистой стали с целью дальнейшего улучшения обрабатываемости, в результате чего было установлено, что целесообразно ограничивать концентрацию растворенного Al (при анализе концентрации кислоторастворимого Al, "концентрация кислоторастворимого Al" означает измеренное количество Al, растворенного в какой-либо кислоте, причем в этом методе анализа используется тот факт, что растворенный Al растворится в какой-либо кислоте, в то время как Al2О3 в кислоте не растворится) до заданного значения или ниже и связывать S с помощью, по меньшей мере, одного из La, Се и Nd. В данном случае «по меньшей мере, одного из La, Се и Nd» означает один или более элементов La, Се и Nd.
В стали, содержащей большое количество растворенного Al, образуется мелкодисперсный AlN. Этот AlN ингибирует рост рекристаллизованных зерен в процессе непрерывного отжига, в результате чего ограничение концентрации кислоторастворимого Al до заданного значения или ниже предотвращает осаждение AlN.
Далее, относительно S, при добавлении к расплавленной стали La, Се или Nd и фиксировании стали при относительно большом размере зерна (например, несколько мкм или более) включений оксисульфида лантана, сульфида лантана, оксисульфида церия, оксисульфида неодима и сульфида неодима концентрация растворенной в отлитой заготовке серы снижается. Снижением растворенной в отлитой заготовке серы можно предотвратить осаждение S в процессе горячей прокатки в виде мелкодисперсного TiS (диаметр несколько десятков нм) и заставить его осаждаться в виде Ti4C2S2 (диаметр несколько сотен нм) с большим размером зерна, чем у TiS.
Далее, перед намоткой горячего прокатанного листа С в стальном листе также связывается в виде Ti4C2S2, в результате чего количество осажденных мелкодисперсных карбидов (диаметр несколько десятков нм), осаждающихся во время намотки, может быть значительно уменьшено. Иными словами, путем добавления, по меньшей мере, одного из La, Се или Nd можно увеличить размер зерна осадков титансодержащей сверхнизкоуглеродистой стали, а также можно уменьшить и их количество. Сила сцепления уменьшается и рост кристаллического зерна в процессе непрерывного отжига усиливается. Как следствие этого, может быть получен стальной лист с прекрасной обрабатываемостью с большой величиной r и большим значением относительного удлинения.
С другой стороны, изобретателями было подробно изучено поведение включений в расплавленной стали указанного выше состава при замене агента раскисления преимущественно на Ti с последующим тонким диспергированием включений и предотвращением поверхностных дефектов и трещин во время штамповки и т.д. Для обеспечения качества материала концентрация кислоторастворимого Al должна быть ограниченной заданным или более низким значением и должно быть зафиксировано состояние, при котором расплавленная сталь по существу не содержит растворенного Al. В связи с этим изобретатели пришли к мысли, что раскисление титаном является весьма существенным для качества. Обычно расплавленная сталь, обезуглероженная в конвертере или в емкости для вакуумной обработки, содержит большое количество растворенного кислорода. Этот растворенный кислород обычно почти полностью удаляется при добавлении Al (реагирует в соответствии с приведенной ниже формулой (1)), в результате чего образуется большое количество включений Al2О3.
Эти включения коалесцируют и объединяются друг с другом непосредственно после раскисления с образованием больших кластеров оксида алюминия размером в несколько сотен мкм или более и приводят к поверхностным дефектам и трещинам в процессе формования. Позднее, в процессе непрерывного литья эти кластеры оксида алюминия оседают на погружном сталеразливочном стакане. В неблагоприятных случаях сталеразливочный стакан в конце концов полностью закупоривается. Однако в настоящем изобретении расплавленная сталь в основном раскисляется с помощью Ti, благодаря чему приводящие к дефектам кластеры оксида алюминия могут быть сведены к чрезвычайно низкому пределу и вследствие этого поверхностные дефекты и трещины во время формирования могут быть предотвращены и может быть предотвращена закупорка погружного сталеразливочного стакана. Кроме того, даже если будет захвачен шлак или воздух и т.д., что приведет к реоксидации расплавленной стали из-за существенного отсутствия растворенного Al, образования новых включений оксида алюминия происходить не будет.
В настоящем изобретении нет необходимости удалять весь растворенный кислород после обезуглероживания только одним Ti. Возможно также вначале провести предварительное раскисление алюминием до такой степени, когда практически не остается растворенного Al, после чего перемешать расплав, заставляя всплыть включения на основе оксида алюминия в виде скоалесцированных кластеров с целью их удаления до тех пор, пока они не смогут оказывать никакого эффекта, и затем удалить оставшийся в расплавленной стали кислород с помощью Ti. После этого расплавленную сталь в основном раскисляют с помощью Ti, в результате чего включениями в расплавленной стали окажутся в основном оксиды титана. При непрерывной разливке такой расплавленной стали металл с высокой концентрацией оксида Ti отлагается на внутренних стенках стакана разливочного ковша. В неблагоприятных случаях стакан разливочного ковша в конце концов полностью закупоривается. Изобретателями установлено, что при добавлении подходящих количеств La, Се и Nd включения на основе Ti в расплавленной стали превращаются в комплексные включения, по меньшей мере, одного из оксидов La, оксидов Се и оксидов Nd с оксидами Ti (оксид La-оксид Ti-оксид La-оксид Се-оксид Ti и т.д.), становятся тонко диспергированными и образуют, по меньшей мере, один из оксисульфида лантана, оксисульфида церия и оксисульфида неодима, что предотвращает закупорку стакана разливочного ковша и что, если увеличить количества добавленных La, Се и N, оксисульфиды превращаются в сульфиды и, напротив, закупорка разливочного стакана ковша усиливается.
Таким образом, путем уменьшения концентрации растворенного Al ниже заданного значения, раскисления расплавленной стали преимущественно титаном и совместного добавления к расплавленной стали подходящих количеств La, Се и Nd с целью превращения оксидов Ti в комплексные оксиды с оксидами La, оксидами Се и оксидами Nd и тонкого диспергирования их, в результате чего образуются, по меньшей мере, оксисульфид лантана, оксисульфид церия и оксисульфид неодима для связывания растворенной S, можно предотвратить закупорку погружного сталеразливочного стакана и стакана разливочного ковша и обеспечить производство тонкого листа стали с прекрасными состоянием поверхности, формуемостью и обрабатываемостью.
Количества химических ингредиентов в настоящем изобретении были ограничены по объясненным ниже причинам. Заметим, что в приведенном ниже объяснении все количества ингредиентов даны по массе.
0,002≤La+Ce+Nd≤0,02%: La, Се и Nd в стали способны улучшать обрабатываемость и превращение с завершающим диспергированием включений. При La+Ce+Nd<0,002% невозможно превратить и в конечном итоге диспергировать оксиды Ti и, кроме того, невозможно связать S в расплавленной стали в виде оксисульфидов. Далее, при La+Ce+Nd>0,02% имеется возможность образовать сульфиды и связать S, но стакан разливочного ковша закупоривается. Следовательно, необходимо добавлять La, Се и Nd в расплавленную сталь в пределах 0,002≤La+Ce+Nd≤0,02%.
Концентрация кислоторастворимого Al≤0,003%: если концентрация кислоторастворимого Al велика, рост рекристаллизованных зерен при непрерывном отжиге падает и в расплавленной стали образуется большое количество кластеров оксида алюминия, приводя к поверхностным дефектам и трещинам во время штамповки. Поэтому устанавливают уровень, при котором, как предполагают, растворенный Al в значительной степени отсутствует, т.е. концентрация кислоторастворимого Al≤0,003%. При этом значение нижнего предела концентрации кислоторастворимого Al включает 0%.
0,0003%≤С≤0,003%: если в стали присутствует большое количество С, даже при осуществлении настоящего изобретения в процессе намотки выпадает в осадок большое количество мелкодисперсных карбидов и возрастает сила сцепления, в результате чего рост кристаллических зерен ингибируется и обрабатываемость в конце концов падает. По этой причине предпочтительно по возможности снижать концентрацию С, но если, например, снижать концентрацию С ниже 0,0003%, сильно возрастет себестоимость вакуумной дегазации. Таким образом, в настоящем изобретении целесообразно стремиться к тому, чтобы верхний предел концентрации С был равен 0,003%, обеспечивая тем самым величину r≥2,0 и полное относительное удлинение ≥50%, и чтобы нижний предел концентрации С был равен 0,0003%, ниже которого сильно повышается себестоимость вакуумной дегазации.
Si≤0,01%: Si является элементом, полезным для повышения прочности стали, но, в то же время, если добавленное количество повышается, относительное удлинение и другие характеристики обрабатываемости ухудшаются. Следовательно, полное относительное удлинение в настоящем изобретении ≥50% возможно при верхнем пределе концентрации Si 0,01%. Значение нижнего предела концентрации Si включает 0%.
Mn≤0,1%: если концентрация Mn становится высокой, обрабатываемость ухудшается. Следовательно, чтобы ожидать хорошую обрабатываемость, в частности величину r≥2,0 и полное относительное удлинение ≥50%, значение верхнего предела концентрации Mn делают равным 0,1%. Значение нижнего предела концентрации Mn включает 0%.
Р≤0,02: если Р превышает 0,02%, это отрицательно влияет на обрабатываемость и ожидать в настоящем изобретении величину r≥2,0 и полное относительное удлинение ≥50% будет уже нельзя. По этой причине значение верхнего предела делают равным 0,02%. Значение нижнего предела концентрации Р включает 0%.
S≤0,01%: если S слишком много, даже при добавлении Се или La, сера не сможет быть в достаточной степени связанной, в результате чего выпадает в осадок мелкодисперсный TiS и рост рекристаллизованных зерен затормаживается. По этой причине значение верхнего предела S делают равным 0,01%. Значение нижнего предела концентрации S включает 0%.
0,0005≤N≤0,0025%: если N присутствует подобно С в растворенном состоянии, обрабатываемость стального листа нарушается. По этой причине количество N по возможности уменьшают, но снижение концентрации N, например, ниже 0,0005% привело бы к падению производительности или к значительному повышению затрат на очистку, по причине чего значение нижнего предела N делают равным 0,0005%. Далее, если концентрация N высока, следует добавлять большое количество Ti. Вместе с этим, мелкодисперсный TiS выпадает вне зависимости от добавления La или Се, по причине чего значение верхнего предела N делают равным 0,0025%.
0,01%≤кислоторастворимый Ti≤0,07%: Ti является одним из наиболее важных элементов в настоящем изобретении. Ti следует добавлять в количестве, необходимом для раскисления расплавленной стали, и в количестве, требуемом для поддержания кислоторастворимого Ti в указанных выше пределах. Ti добавляют с целью связывания С и N, ухудшающих обрабатываемость и раскисляющих расплавленную сталь, а потому Ti должен присутствовать в расплавленной стали в растворенном виде (при анализе концентрации кислоторастворимого Ti, «концентрация кислоторастворимого Ti» означает измеренное количество Ti, растворенного в какой-либо кислоте, причем в этом методе анализа используется тот факт, что растворенный Ti растворится в какой-либо кислоте, в то время как Ti2O3 в кислоте не растворится). Если концентрация кислоторастворимого Ti превышает 0,07%, даже при добавлении La и Се, выпадает в осадок мелкодисперсный TiS, в то время как, если концентрация кислоторастворимого Ti становится ниже 0,01%, С и N в стальном листе не могут быть в достаточной степени связаны и растворенный в расплавленной стали кислород также не снизится. По этой причине концентрацию Ti берут в пределах 0,01%≤кислоторастворимый Ti.
0,004%≤Nb≤0,05%: Nb улучшает обрабатываемость и поэтому его добавляют для связывания С и N. Если добавленное количество меньше 0,004%, эффект улучшения обрабатываемости снижается, в то время как, если добавленное количество больше 0,05%, присутствие растворенного Nb, напротив, вызывает быстрое ухудшение обрабатываемости. По этой причине концентрацию Nb берут преимущественно в пределах 0,004%≤Nb≤0,05%.
0,0004%≤В≤0,005%: В является элементом, способным предотвращать хрупкость, называемую «вторичной хрупкостью», часто наблюдаемую, когда на границах кристаллических зерен больше не остается растворенного С. Бор добавляют в тех случаях, когда стальной лист настоящего изобретения используется для деталей, которые подвергаются экстремальному растяжению и т.п. Если количество добавленного В меньше 0,0004%, эффект предупреждения вторичной хрупкости снижается, в то время как при превышении 0,005% температура рекристаллизации повышается, что создает другие проблемы. По этой причине количество добавленного В преимущественно делают равным 0,0004%≤В≤0,005%.
Далее будут объяснены причины ограничений условий получения. Отливаемая непрерывным способом заготовка (сляб), получаемая из названных выше ингредиентов, может быть однократно охлаждена, вновь нагрета и затем подвергнута горячей прокатке или же она может быть подвергнута горячей прокатке непосредственно без охлаждения. Температура горячей прокатки, которая бы осадила как можно большее количество Ti4C2S2, не должна быть выше 1250°С, предпочтительно не выше 1200°С. В настоящем изобретении С почти полностью заканчивает осаждение перед намоткой горячекатаного листа - это означает, что температура намотки не оказывает влияния на количество осажденных мелкодисперсных карбидов. Лист следует, как правило, наматывать при температуре в пределах от комнатной до 800°С. Намотка при температуре более низкой, чем комнатная, не только приводит к избыточному оборудованию, но и не дает какого-либо особого эффекта улучшения. В то же время, если температура намотки превышает 800°С, становится толстой окалина, что приводит к увеличению затрат на травление.
Далее, степень обжатия при холодной прокатке (называемая «коэффициентом холодной прокатки») должна быть, по крайней мере, 70% с точки зрения сохранения обрабатываемости. Если коэффициент холодной прокатки ниже 70%, величина r=2,0 или более обеспечена быть не сможет.
Холоднокатаный стальной лист, получаемый после операции прокатки, непрерывно отжигают. Непрерывный отжиг проводят при температуре от 600 до 900°С. Если температура ниже 600°С, сталь не рекристаллизуется и коэффициент холодной прокатки ухудшается, по причине чего 600°С выбирают в качестве нижнего предела. Если же температура выше 900°С, стальной лист утрачивает высокотемпературную прочность и возникают проблемы, связанные с разрушением листа в печи непрерывного отжига, по причине чего 900°С выбирают в качестве верхнего предела. После этого может быть произведена дрессировка и вслед за ней в целях защиты от коррозии на лист может быть также нанесено гальваническое покрытие. Непрерывный отжиг можно проводить на линии оцинковывания методом погружения. Возможно также осуществлять металлизацию листа методом погружения непосредственно после отжига, получая в результате этого лист, оцинкованный методом горячего погружения, лист, легированный цинком с помощью метода горячего погружения и т.п.
Изобретателями были детально изучены рекристаллизованные зерна полученного таким образом обладающего высокой обрабатываемостью стального листа, в результате чего было установлено, что имеется возможность получать стальной лист со средним эквивалентным диаметром рекристаллизованных зерен 15 мкм или более и средним значением отношения большой оси к малой оси (отношение ширины к толщине) рекристаллизованных зерен равным 2,0 или менее. Именно поэтому уменьшается количество мелкодисперсного осадка, что способствует росту рекристаллизованных зерен.
Когда средний эквивалентный диаметр рекристаллизованных зерен стального листа равен 15 мкм или больше, полное относительное удлинение увеличивается до 50% или выше. Верхний предел строго не определен.
Далее, когда среднее значение отношения большой оси к малой оси (отношение ширины к толщине) рекристаллизованных зерен равно 2,0 или менее, форма рекристаллизованных зерен приближается к сферической, а величина r повышается до 2,0 или выше. При этом нижний предел строго не определен, но чем ближе форма рекристаллизованных зерен к сферической, тем меньше анизотропия, в результате чего предпочтительно, чтобы коэффициент пропорциональности был как можно ближе к 1.
Примеры
Расплавленную сталь сразу же после выгрузки из конвертера обезуглероживают с помощью системы вакуумной дегазации, после чего добавляют заданные ингредиенты так, чтобы расплавленная сталь содержала каждый из ингредиентов составов таблицы 1. Каждую из расплавленных сталей разливают непрерывным методом, получая отлитую заготовку (сляб), которую нагревают до 1150°С, подвергают окончательной горячей прокатке при 930°С и сматывают в рулон при 700°С, получая горячекатаный лист толщиной 4 мм. Полученный горячекатаный лист охлаждают со степенью обжатия (степень обжатия = (исходная толщина листа - конечная толщина листа)/исходная толщина листа × 100), после чего непрерывно отжигают при 780°С и затем подвергают дрессировке при степени обжатия 0,7%, получая готовый лист. Полученный готовый лист подвергают тесту на растяжение и проводят измерения, необходимые для определения величины r, с использованием испытательного образца №5, описанного в JIS Z2201. Величину r рассчитывают по измеренным значениям в направлении прокатки (L-направлении), направлении, перпендикулярном к направлению прокатки (С-направлении), и направлении под углом 45° к направлению прокатки (D-направлении) и получают среднее значение из следующего уравнения:
R=(rL+2rD+rC)/4
Каждый из готовых листов отполировывают на поперечном срезе, перпендикулярном к направлению прокатки, и исследуют на включения с помощью вторичного электронного изображения на сканирующем электронном микроскопе. Для анализа состава приблизительно 50 произвольно отобранных включений использовали энергодисперсионную спектроскопию (EDX) с целью определения основного состава включений. Кроме того, в готовом листе измеряли средний эквивалентный диаметр и среднее отношение ширины к толщине рекристаллизованных зерен с использованием ниталя (раствора азотной кислоты в метиловом или этиловом спирте), вызывающего коррозию поперечного среза стального листа в направлении прокатки, получая оптическую микрографию от 500Х до 100Х и затем анализируя изображение. Качество оценивалось путем визуального осмотра линии контроля после холодной прокатки и определения числа поверхностных дефектов в расчете на один виток.
Результаты оценки полученных таким образом стальных листов приведены в таблице 2. Как явствует из таблицы 2, стальные листы примеров изобретения, удовлетворяющие требованиям настоящего изобретения (№№ стали 1-5), являются стальными листами, у которых растворенная S связана в виде включений, по меньшей мере, оксисульфида лантана, оксисульфида церия и сульфида неодима, имеют средние размеры рекристаллизованных зерен 15 мкм или больше и отношения ширины к толщине, равные 2,0 или меньше, характеризуясь при этом чрезвычайно хорошим ростом зерен, имея высокие значения величины r (r≥2,0), хорошие значения полного относительного удлинения (полное относительное удлинение ≥50%), и обладают улучшенной обрабатываемостью. Помимо этого установлено, что состояние поверхности в примерах изобретения (№№ стали 1-5) также является исключительно хорошим, поскольку поверхностные дефекты почти не образуются. В примерах изобретения (№№ стали 1-5) оксиды Ti в расплавленной стали превращаются в комплексные оксиды, по меньшей мере, оксидов La, Се и Nb с оксидами Ti, благодаря чему отсутствует также и закупорка сливного стакана ковша или погружного разливочного стакана, благодаря чему условия работы при непрерывной разливке являются исключительно хорошими.
Напротив, в стальных листах сравнительных примеров (№№ стали 6-10), поскольку La, Се и Nb не добавлялись, включения оксисульфида лантана, оксисульфида церия и сульфида неодима не образовывались вообще, остается большое количество растворенной S и получают стальные листы, имеющие средние размеры рекристаллизованных зерен меньше 15 мкм и отношения ширины к толщине выше 2,0 и характеризующиеся плохим ростом зерен, в результате чего значения величины r (r<2,0) и полного относительного удлинения (полное относительное удлинение <50%) являются низкими и обрабатываемость не улучшается. Что также касается состояния поверхности в сравнительных примерах (№№ стали 6-9), то поскольку включениями является оксид алюминия, образуются поверхностные дефекты. Кроме того, в сравнительных примерах (№№ стали 6-9) оксид алюминия появляется в отложениях из расплавленной стали на погружном сталеразливочном стакане и стакане разливочного ковша. В одном из сравнительных примеров (сталь №10) оксиды Ti осадились на стакане разливочного ковша и разливка была приостановлена.
| Таблица 1 | ||||||||||||
| Сталь № | Ингредиенты (мас.%) | |||||||||||
| С | Si | Mn | Р | S | N | Nb | В | Кислоторастворимый Ti | Кислоторастворимый Al | La+Ce+Nd | Примечания | |
| 1 | 0,0025 | 0,008 | 0,09 | 0,018 | 0,009 | 0,0018 | 0,03 | 0,001 | 0,0025 | Пример из-ия | ||
| 2 | 0,0028 | 0,005 | 0,08 | 0,017 | 0,007 | 0,0024 | 0,012 | 0,05 | 0,0015 | 0,01 | Пример из-ия | |
| 3 | 0,0018 | 0,009 | 0,05 | 0,012 | 0,005 | 0,002 | 0,0003 | 0,015 | 0,0025 | 0,018 | Пример из-ия | |
| 4 | 0,0008 | 0,004 | 0,07 | 0,014 | 0,008 | 0,0022 | 0,025 | 0,0003 | 0,06 | 0,002 | 0,008 | Пример из-ия |
| 5 | 0,0012 | 0,003 | 0,05 | 0,008 | 0,009 | 0,0015 | 0,02 | 0,001 | 0,005 | Пример из-ия | ||
| 6 | 0,0025 | 0,008 | 0,09 | 0,018 | 0,009 | 0,0018 | 0,03 | 0,038 | следы | Сравн. пример | ||
| 7 | 0,0028 | 0,005 | 0,08 | 0,017 | 0,007 | 0,0024 | 0,012 | 0,05 | 0,04 | следы | Сравн. пример | |
| 8 | 0,0018 | 0,009 | 0,05 | 0,012 | 0,005 | 0,002 | 0,0003 | 0,015 | 0,035 | следы | Сравн. пример | |
| 9 | 0,0008 | 0,004 | 0,07 | 0,014 | 0,008 | 0,0022 | 0,025 | 0,0003 | 0,06 | 0,04 | следы | Сравн. пример |
| 10 | 0,0012 | 0,003 | 0,05 | 0,008 | 0,009 | 0,0015 | 0,02 | 0,001 | следы | Сравн. пример |
| Таблица 2 | |||||||
| Сталь № | величина r | Полное относительное удлинение (%) | Средний размер рекристаллизованных зерен (мкм) | Среднее отношение ширины к толщине | Состав включений | Количество поверхностных дефектов на виток | Примечания |
| 1 | 2,2 | 52 | 19 | 1,7 | Комплексные включения оксидов La, Се и Nd и оксидов Ti Оксисульфиды La, Се и Nd | 0 | Пример из-ия |
| 2 | 2,1 | 51 | 17 | 1,9 | Комплексные включения оксидов La, Се и Nd и оксидов Ti Оксисульфиды La, Се и Nd | 0 | Пример из-ия |
| 3 | 2,4 | 54 | 20 | 1,6 | Комплексные включения оксидов La, Се и Nd и оксидов Ti Оксисульфиды La, Се и Nd | 0 | Пример из-ия |
| 4 | 2,5 | 56 | 22 | 1,4 | Комплексные включения оксидов La, Се и Nd и оксидов Ti Оксисульфиды La, Се и Nd | 0 | Пример из-ия |
| 5 | 2,4 | 55 | 21 | 1,5 | Комплексные включения оксидов La, Се и Nd и оксидов Ti Оксисульфиды La, Се и Nd | 0 | Пример из-ия |
| 6 | 1,7 | 45 | 9 | 2,4 | Включения на основе оксида алюминия | 5,2 | Сравн. пример |
| 7 | 1,6 | 44 | 8 | 2,5 | Включения на основе оксида алюминия | 7,3 | Сравн. пример |
| 8 | 1,8 | 46 | 10 | 2,3 | Включения на основе оксида алюминия | 6,2 | Сравн. пример |
| 9 | 1,9 | 48 | 14 | 2,1 | Включения на основе оксида алюминия | 5,6 | Сравн. пример |
| 10 | 1,8 | 47 | 13 | 2,1 | Включения на основе оксида алюминия | 0 | Сравн. пример |
Применимость в промышленности
Согласно настоящему изобретению, включения в расплавленной стали могут быть тонко диспергированы, что устраняет закупорку погружного сталеразливочного стакана и стакана разливочного ковша, поверхностные дефекты и трещины в процессе штамповки могут быть предотвращены и может быть также промотирован рост рекристаллизованных зерен в процессе непрерывного отжига, благодаря чему может быть получен тонкий лист низкоуглеродистой стали, обладающей прекрасными обрабатываемостью и формуемостью.
1. Тонкий лист из сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, характеризующийся тем, что сталь содержит, мас.%:
0,0003≤С≤0,003,
Si≤0,01,
Mn≤0,1,
P≤0,02,
S≤0,01,
0,0005≤N≤0,0025,
0,01≤кислоторастворимый Ti≤0,07,
кислоторастворимый Al≤0,003,
0,002≤La+Ce+Nd≤0,02,
по меньшей мере, оксисульфид церия, оксисульфид лантана, оксисульфид неодима железо и неизбежные примеси - остальное.
2. Тонкий лист по п.1, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, мас.%: 0,0004≤Nb≤0,05.
3. Тонкий лист по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, мас.%: 0,0004≤В≤0,005.
4. Тонкий лист из сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, характеризующийся тем, что сталь содержит, мас.%:
0,0003≤С≤0,003,
Si≤0,01,
Mn≤0,1,
P≤0,02,
S≤0,01,
0,0005≤N≤0,0025,
0,01≤кислоторастворимый Ti≤0,07,
кислоторастворимый Al≤0,003,
0,002≤La+Ce+Nd≤0,02,
железо и неизбежные примеси - остальное,
средний размер рекристаллизованных зерен, равный 15 мкм или более, и среднее значение ширины к толщине рекристаллизованных зерен, равное 2,0 или меньше.
5. Тонкий лист по п.4, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, мас.%: 0,0004≤Nb≤0,05.
6. Тонкий лист по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, мас.%: 0,0004≤В≤0,005.
7. Способ производства тонкого листа из сверхнизкоуглеродистой стали с прекрасными поверхностными свойствами, формуемостью и обрабатываемостью, включающий отливку заготовки из стали, содержащей, мас.%:
0,0003≤С≤0,003,
Si≤0,01,
Mn≤0,1,
P≤0,02,
S≤0,01,
0,0005≤N≤0,0025,
0,01≤кислоторастворимый Ti≤0,07,
кислоторастворимый Al≤0,003,
0,002≤La+Ce+Nd≤0,02,
железо и неизбежные примеси - остальное,
нагрев полученной стальной заготовки, горячую прокатку с получением горячекатаной полосы, намотку ее, холодную прокатку полосы со степенью обжатия 70% или более и последующий непрерывный отжиг при 600-900°С, в процессе которого происходит рекристаллизация.
8. Способ производства тонкого листа по п.7, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, мас.%: 0,0004≤Nb≤0,05.
9. Способ производства тонкого листа по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, мас.%: 0,0004≤В≤0,005.
