Низкоуглеродистая холоднокатаная листовая сталь для глубокой штамповки

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к холоднокатаной стали для глубокой штамповки изделий бытовой техники. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, хром, никель, медь, азот, алюминий, титан, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005÷0,007, марганец 0,15÷ 0,25, кремний≤0,02, сера≤0,013, фосфор≤0,015, хром≤0,03, никель≤0,03, медь≤0,05, азот≤0,007, алюминий 0,03÷0,06, титан (2,4S+3,43N)÷(2,4S+3,43N)+0,03, ниобий 7,75С÷7,75C+0,02, железо остальное, где (S), (N) и (С) - содержание в стали серы, азота и углерода. Сталь имеет временное сопротивление σ_В=270÷330 Н/мм², предел текучести σ_т≤180 Н/мм², относительное удлинение δ₄≥40%, коэффициент пластической анизотропии r₉₀≥1,7 и показатель деформационного упрочнения n₉₀≥0,2. Улучшаются потребительские свойства стали.

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали для глубокой штамповки изделий бытовой техники.

Такая сталь содержит относительно малое количество углерода и другие элементы, в том числе - титан и ниобий. Эта сталь должна сочетать в себе достаточные прочностные свойства и способность противостоять коррозии в агрессивных средах (например, при использовании ее для стиральных машин). Указанные низкоуглеродистые стали обычно соответствуют требованиям ГОСТ 1050, однако в последнее время для изготовления бытовой техники используют особонизкоуглеродистую сталь с содержанием углерода менее 0,01%, что обуславливает оговаривание для нее дополнительных требований, например определенной величины коэффициента пластической анизотропии (r₉₀) и показателя деформационного упрочнения (n₉₀) - см. обзорную информацию «Анализ современных методов оценки штампуемости низкоуглеродистой листовой стали», бюллетень ЦНИИТИ, серия «Прокатное производство», вып.3, М., 1989, с.11 и 13).

Известна сталь повышенной износостойкости при ударно-образивном изнашивании, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, азот и железо, причем содержание углерода в ней составляет 0,8…1,0 вес.%. (см. а.с. СССР№969779, Кл. C22C 38/38, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Такая сталь непригодна для глубокой штамповки.

Наиболее близким аналогом к заявляемой стали является тонколистовая холоднокатаная низкоуглеродистая сталь (DE 69612253 Т2, C21D 8/04, 18.10.2001).

Эта сталь с заданными механическими (промышленными) свойствами содержит углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, хром, алюминий, никель, медь, азот, титан и ниобий.

Однако эта сталь недостаточно пригодна для глубокой штамповки.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение потребительских свойств холоднокатаной листовой стали, используемой для изготовления бытовой техники путем глубокой штамповки.

Для решения этой задачи предлагаемая низкоуглеродистая холоднокатаная сталь для глубокой штамповки, содержащая углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, хром, никель, медь, азот, алюминий, титан, ниобий и железо, содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углерод	0,005÷0,007
марганец	0,15÷0,25
кремний	≤0,02
сера	≤0,013
фосфор	≤0,015
хром	≤0,03
никель	≤0,03
медь	≤0,05
азот	≤0,007
алюминий	0,03÷0,06
титан	(2,4S+3,43N)÷(2,4S+3,43N)+0,03
ниобий	7,75С÷7,75С+0,02
железо	остальное

где (S), (N) и (С) - содержание в стали серы, азота и углерода,

и имеет временное сопротивление σ_B=270…330 Н/мм², предел текучести σ_T≤180 Н/мм², относительное удлинение δ₄≥40%, коэффициент пластической анизотропии r₉₀≥1,7 и показатель деформационного упрочнения n₉₀≥0,2.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации химсостава супернизкоуглеродистой тонколистовой стали, а также ее механических свойств и показателей пластических характеристик этой стали, обеспечивающих выход качественных изделий при глубокой штамповке. Наличие в стали алюминия и титана повышает ее прочностные характеристики (твердость), а ниобий улучшает коррозионную стойкость, причем содержание в рекомендуемой стали Ti и Nb определяется содержанием, соответственно, серы, азота и углерода.

Опытную проверку предлагаемой холоднокатаной стали осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при выплавке стали варьировали содержание отдельных ее компонентов, а при горячей и холодной прокатке основные режимы процессов не изменяли, фиксируя на готовом листовом прокате его механические и пластические характеристики. Результаты опытов оценивали по выходу качественной листовой стали (категорий вытяжек ОСВ и СВ по ГОСТ 9045) толщиной 0,5…2,5 мм.

Наилучшие результаты (выход листов категории ОСВ 99,7%, остальное - СВ) получены при использовании настоящего изобретения. Отклонения от рекомендуемых параметров заявляемой стали ухудшали достигнутые показатели. Так, при повышении содержания углерода уменьшалась способность стали подвергаться особо сложной вытяжке и гибке, увеличение содержания марганца повышало вязкость стали, а повышенное содержание серы в стали приводило к разрывам при штамповке, повышение содержания кремния и фосфора повышало прочность стали σ_B с одновременным ростом величины σ_T, причем увеличивалось отношение σ_T/σ_B, а величина δ₄ снижалась, что уменьшало и величины r₉₀ и n₉₀, в результате чего выход листов категории ОСВ не превысил 98,1%. Снижение содержания в стали ее компонентов не только ухудшило прочностные свойства проката, но и привело к появлению при глубокой штамповке так называемых «линий текучести» (т.е. к отбраковке части металла), а снижение в стали ниобия ухудшило и ее антикоррозионные свойства.

Таким образом, опытная проверка показала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что внедрение настоящего изобретения в ОАО «ММК» позволит повысить выход качественной холоднокатаной низкоуглеродистой стали для изготовления бытовой техники не менее чем на 3% с соответствующим ростом прибыли от реализации.

Пример конкретного выполнения

Низкоуглеродистая холоднокатаная листовая сталь толщиной 1,0 мм, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: С=0,006, Mn=0,2, Si=0,015, S=0,01, P=0,01, Cr=0,02, Ni=0,015, Cu=0,03, N=0,005, Аl=0,04, а также Ti, Nb и железо, причем содержание [Ti]=2,4S+3,43N+0,015%=2,4·0,01+3,43·0,005+0,015≈0,055%, a [Nb]=7,75C+0,01%=7,75·0,006+0,01≈0,055%,

выплавлялась конверторным способом, прокатывалась на широкополосном стане горячей прокатки при Тк.п=870-900°С, Тсм=670-690°С. Холодная прокатка производилась на 4-клетевом стане 2500 с подката 2,8 мм (обжатие - 64%), отжигалась в колпаковых печах с азотоводородной защитной атмосферой, дрессировалась с обжатием 0,9±0,1%.

Мехсвойства стали (толщиной 1,0 мм): σ_в=300 Н/мм², σ_т=160 Н/мм², r₉₀=2,1, n₉₀=0,25, δ₄=43%.

Низкоуглеродистая холоднокатаная листовая сталь для глубокой штамповки, содержащая углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, хром, никель, медь, азот, алюминий, титан, ниобий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углерод	0,005÷0,007
марганец	0,15÷0,25
кремний	≤0,02
сера	≤0,013
фосфор	≤0,015
хром	≤0,03
никель	≤0,03
медь	≤0,05
азот	≤0,007
алюминий	0,03÷0,06
титан	(2,4S+3,43N)÷(2,4S+3,43N)+0,03
ниобий	7,75С÷7,75С+0,02
железо	остальное

где S, N и С - содержание в стали серы, азота и углерода, и имеет временное сопротивление σ_В=270÷330 Н/мм², предел текучести σ_Т≤180 Н/мм², относительное удлинение δ₄≥40%, коэффициент пластической анизотропии r₉₀≥1,7 и показатель деформационного упрочнения n₉₀≥0,2.