Способ производства низкоуглеродистой холоднокатаной тонколистовой стали для глубокой штамповки

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии производства холоднокатаной тонкой полосы для глубокой штамповки. Для получения полосы категории весьма сложной вытяжки с заданной чистотой поверхности и шероховатостью осуществляют горячую и холодную прокатку, термообработку и дрессировку полос, при этом для получения полосы толщиной 0,63-1,2 мм категории весьма особо сложной вытяжки с микронеровностью поверхности в пределах Ra=0,7-l,2 мкм из стали, содержащей, мас.%: 0,02-0,04 углерода, 0,15-0,25 марганца, не более 0,01 кремния, не более 0,1 суммарного количества хрома, никеля и меди, а также серу, фосфор, азот и алюминий, горячую прокатку ведут с ускорением, равным не более 0,04 м/с², до толщины 2,0-2,8 мм с температурой в шестой клети непрерывного стана Т₆=1060-1100°С, заканчивают прокатку при температуре T_кп=865-895°C, смотку полос проводят при температуре T_cм=545-575°С, холодную прокатку - с суммарным обжатием в пределах 57-70%, отжиг рулонов осуществляют при температуре окончательной выдержки 710°С и без ее снижения, а дрессировку отожженных полос ведут в валках с шероховатостью их бочек Ra=2,5-3,0 мкм при относительном обжатии 0,9-1,1%.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в технологии производства листовой холоднокатаной стали для глубокой штамповки.

Обязательными технологическими операциями при производстве такой стали являются горячая и холодная прокатки, термообработка (обычно рекристаллизационный отжиг) и дрессировка полос. Параметры этих операций определяют конечные свойства готового листового проката, в частности, его пластичность и качество поверхности. Технология производства холоднокатаной тонколистовой стали достаточно подробно описана, например, в книге В.Б.Бахтинова «Прокатное производство». - М.: Металлургия, 1987, с.325-329, 337-339, 342-346. Параметры технологических процессов определяются прежде всего содержанием углерода в стали.

Известен способ производства холоднокатаных полос для переработки холодной формовкой из стали, содержащей 0,07% углерода при соотношении содержания марганца к сере не менее 7 и успокоенной алюминием, включающий горячую прокатку слябов и горячекатаных полос на стане холодной прокатки, после которой полосы подвергают рекристаллизационному отжигу (см. пат. США №3668016, кл. В22В 5/06, опубл, 06.06.72 г.). Однако этот способ не пригоден для производства низкоуглеродистой тонколистовой стали, идущей на глубокую штамповку.

Наиболее близким аналогом к заявляемой технологии является способ изготовления листа для особо сложной вытяжки из нестареющей кипящей стали по а.с. СССР №456007, кл. С2D 1/26, опубл. 05.03.75 г.

Этот способ изготовления листа, например, из ст.08Фкп, включает горячую и холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг и характеризуется тем, что после смотки производят отжиг подката при 720…740°С в течение 15…20 ч, нагрев под рекристаллизационный отжиг производят со скоростью 70…100 град/ч. Недостатком способа является отсутствие данных о температурном режиме горячей прокатки, величинах суммарных обжатий при холодной прокатке и дрессировке, что не позволяет использовать его для получения низкоуглеродистой тонколистовой стали для весьма особо сложной категории вытяжки и с заданной чистотой поверхности проката.

Технической задачей настоящего изобретения является получение указанной низкоуглеродистой тонколистовой стали.

Для решения этой задачи предлагаемый способ включает горячую и холодную прокатки, термообработку и дрессировку полос с заданными режимами процессов, и для получения листового проката толщиной 0,6…1,2 мм весьма особо сложной категории вытяжки с микронеровностью поверхности в пределах Ra=0,7…1,2 мкм из стали, содержащей 0,02…0,04 мас.% углерода, 0,15…0,25% марганца, не более 0,01% кремния, хром, никель и медь в суммарном количестве не более 0,1%, а также серу, фосфор, азот и алюминий, горячую прокатку полос до толщины 2,0…2,8 мм ведут с температурой в шестой клети непрерывного стана Т₆=1060…1100°С, заканчивают горячую прокатку при Т_кп=865…895°С, осуществляя смотку полос при температуре

Т_cм=545…575°С, а ускорение при этой прокатке принимают не более 0,04 м/с, холодную прокатку производят с суммарным обжатием в пределах 57…70%, отжиг рулонов осуществляют при температуре окончательной выдержки 710°С и без ее снижения, а дрессировку отожженных полос ведут в валках с шероховатостью их бочек Ra=2,5…3,0 мкм при величине относительного обжатия в пределах 0,9…1,1%.

Приведенные параметры способа получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации параметров технологии производства тонколистовой стали указанного химсостава, что делает ее применимой к весьма особо сложной вытяжке при штамповке с одновременным повышением качества поверхности проката.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при производстве листового проката толщиной 0,6…1,2 мм варьировали температурные режимы горячей прокатки и величину ускорения, величины суммарных обжатий при холодной прокатке, температуру окончательной выдержки (со снижением ее и без снижения) при отжиге рулонов в колпаковых печах с различной защитной атмосферой, а также величину обжатия при дрессировке отожженного металла в валках с различной микрогеометрией их бочек. Результаты опытов оценивали по выходу листового проката требуемых категории вытяжки и состояния его поверхности.

Наилучшие результаты (выход проката требуемого качества в пределах 99,1…99,7%) получены с использованием предлагаемого способа. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, снижение температур Т₆, Т_кп и Т_cм (соответственно менее 1060, 865 и 545°С) ухудшало способность проката к требуемой категории вытяжки, а при Т₆>1100°С, Т_кп>895°С и Т_cм>575°С при контрольной штамповке образцов готового проката на части его наблюдалось появление линий сдвига (Людерса), что приводило к отсортировке металла. Повышение ускорения (более 0,04 м/с²) при горячей прокатке приводило к дефектам поверхности металла, которые не исправлялись дальнейшими переделами. Увеличение суммарного обжатия при холодной прокатке (ε_Σ>70%) ухудшало пластические свойства металла, а при ε_Σ<57% на некоторых полосах наблюдались (при контрольной штамповке) линии сдвига.

Было установлено, что для получения листов требуемого качества необходим их отжиг в печах только с водородной или азотной атмосферой, а температура окончательной выдержки при отжиге должна быть равной t₀=710°С и без ее снижения. Необходимое качество поверхности готовых листов (микрогеометрия с Ra=0,7…1,2 мкм) достигалась только при дрессировке в валках с шероховатостью их бочек Ra=2,5…3,0 мкм и при величине относительного обжатия в пределах 0,9…1,1%.

Способ изготовления листов, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не использовался ввиду неопределенности его параметров. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономический анализ показал, что использование настоящего изобретения позволит повысить выход тонколистового холоднокатаного листа с повышенными потребительскими свойствами не менее чем на 10%, при соответствующем увеличении прибыли от реализации.

Пример конкретного выполнения

Сталь, содержащая 0,03 мас.% С, 0,2% Mn, 0,009% Si, 0,1% (Cr+Ni+Cu), 0,02% S, 0,015% P, 0,007% N и 0,04% Аl прокатывается на стане горячей прокатки на толщину 2,7 мм при Т₆=1080°С, Т_кп=880°С и Т_см=560°С с ускорением 0,03 м/с².

Холодная прокатка ведется на толщину полос 0,9 мм, т.е. при ε_Σ=66,7%. Отжиг рулонов - в колпаковых печах с азотной атмосферой при t₀=710°С и без ее снижения. Дрессировка - в валках с Ra=2,8 мкм при обжатии, равном 1,0%.

Выход листов требуемого качества 99,4%.

Способ производства холоднокатаного тонколистового проката из низкоуглеродистой стали для глубокой штамповки толщиной 0,6-1,2 мм с категорией весьма особо сложной вытяжки и микронеровностью поверхности в пределах Ra=0,7-1,2 мкм из стали, содержащей, мас.%: 0,02-0,04 углерода, 0,15-0,25 марганца, не более 0,01 кремния, не более 0,1 в суммарном количестве хрома, никеля и меди, а также серу, фосфор, азот и алюминий, включающий горячую прокатку полос с ускорением при прокатке не более 0,04 м/с² до толщины 2,0-2,8 мм при температуре в шестой клети непрерывного стана, равной Т₆=1060-1100°С, и температуре конца прокатки Т_кп=865-895°С, смотку полос при температуре T_cм=545-575°C, холодную прокатку с суммарным обжатием в пределах 57-70%, отжиг рулонов при температуре окончательной выдержки 710°С без ее снижения, дрессировку отожженных полос в валках с шероховатостью их бочек Ra=2,5-3,0 мкм при величине относительного обжатия в пределах 0,9-1,1%.