Низкоуглеродистая холоднокатаная листовая сталь для глубокой штамповки изделий бытового назначения

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству холоднокатаной листовой стали для глубокой штамповки изделий бытового назначения. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, хром, никель, медь, азот, алюминий, титан, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,008÷0,01, марганец 0,15÷0,25, кремний≤0,03, сера≤0,013, фосфор≤0,015, хром≤0,04, никель≤0,06, медь≤0,06, азот≤0,008, алюминий 0,02÷0,07, 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. Сталь имеет временное сопротивление σ_в=270÷370 Н/мм, предел текучести σ_т≤240 Н/мм², относительное удлинение δ₄≥34% и коэффициент пластической анизотропии r₉₀≥1,1. Улучшаются потребительские свойства стали.

 

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

Такая сталь содержит относительно малое количество углерода и другие элементы, в том числе - титан и ниобий. Эта сталь должна иметь требуемые прочностные свойства и способность к глубокой вытяжке при штамповке без образования дефектов типа линий текучести (линий Людерса). Указанная низкоуглеродистая сталь обычно соответствует требованиям ГОСТ 1050, но в последнее время для изготовления бытового назначения (корпусов холодильников, газовых плит, СВЧ-печей и т.д.) используется супернизкоуглеродистая сталь с содержанием углерода менее 0,01%, что обуславливает получение высоких пластических характеристик, например, заданной величины коэффициента пластической анизотропии (r₉₀) - 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 ударноабразивном изнашивании, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, азот и железо, причем содержание углерода в ней составляет 0,8…1,0 мас.%. (см. а.с. СССР №969779, Кл. С22С 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 низкоуглеродистой холоднокатаной листовой стали, используемой для изготовления изделий бытового назначения путем глубокой штамповки.

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

углерод	0,008÷0,01
марганец	0,15÷0,25
кремний	≤0,03
сера	≤0,013
фосфор	≤0,015
хром	≤0,04
никель	≤0,06
медь	≤0,06,
азот	≤0,008
алюминий	0,02÷0,07
Ti=(2,4S+3,43N)÷(2,4S+3,43N)+0,03
[Nb]=7,75C÷7,75C+0,02
железо	остальное,

где (S), (N), (С) - содержание в стали серы, азота и углерода, и имеет временное сопротивление σ_в=270…370Н/мм², предел текучести σ_т≤240H/мм², относительное удлинение δ₄≥34% и коэффициент пластической анизотропии r₉₀≥1,1.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации химсостава низкоуглеродистой холоднокатаной тонколистовой стали, а также ее механических свойств (σ_в и σ_т) и показателей пластических характеристик (δ₄, r₉₀) этой стали, обеспечивающих выход качественных изделий при глубокой штамповке. Наличие в стали титана и ниобия (их содержание определяется количеством соответственно серы, азота и углерода) не только повышает ее прочность, но и улучшает штампуемость.

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 прокатки оставляли неизменными, фиксируя на готовом листовом прокате его механические и пластические характеристики. Результаты опытов оценивали по выходу качественной листовой стали (категорий вытяжек ВГ и Г по ГОСТ 9045) толщиной 0,5…2,5 мм. Например, каждое увеличение содержания С на 0,01% повышало значение предела прочности отожженных холоднокатаных листов на ~6,0 Н/мм² с одновременным увеличением предела текучести и уменьшением удлинения. При повышении содержания Si, Р, S и Сr в стали возрастали величины σ_в и σ_т с одновременным снижением величины δ₄, что уменьшало и величину r₉₀, в результате чего выход листов категории ВГ не превысил 98,0%. Ni обеспечивает показатель анизотропии, повышение его содержания и содержания Сu более 0,06% приводило к увеличению количества дисперсного перлита, что ухудшало пластические свойства стали. Увеличение содержания Мn, которое вводится для связывания серы, на 0,1% повышало прочность на ~5,0 Н/мм² с ухудшением пластических свойств, при соотношении Mn/S≤10 ухудшались условия горячей прокатки из-за образования на боковых кромках трещин. Уменьшение же в стали содержания ее компонентов ухудшало как прочностные свойства, так и пластичность металла (появление линий Людерса) с увеличением его отбраковки.

Наилучшие результаты (выход листов категории ВГ - 99,9%, остальное - Г) получены с использованием настоящего изобретения. Отклонения от рекомендуемых параметров заявляемой стали ухудшали достигнутые показатели. Например, при повышении содержания упомянутых компонентов в стали возрастали величины σ_в и σ_т с одновременным снижением величины δ₄, что уменьшало и величину r₉₀, в результате чего выход листов категории ВГ не превысил 98,0%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения в ОАО «ММК» позволит повысить выход качественной низкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой штамповки изделий бытового назначения не менее чем на 3% при соответствующем росте прибыли от реализации листового металла с улучшенными характеристиками.

Пример конкретного выполнения

Низкоуглеродистая холоднокатаная листовая сталь толщиной 1,5 мм, содержащая компоненты в следующем соотношении: С=0,008 мас.%, Mn=0,2%, Si=0,02%, S=0,01%, P=0,012%, Cr=0,03%, Ni=0,045%, Cu=0,05%, N=0,005%, Аl=0,05%, остальное - титан, ниобий и железо, причем содержание [Ti]=2,4S+3,43N+0,015=2,4·0,01+3,43·0,005+0,015≈0,06 мас.% и [Nb]=7,75C+0,01=7,75·0,008+0,01≈0,07 мас.%, выплавлялась конверторным способом, прокатывалась на широкополосном стане горячей прокатки при Тк.п=820-850°С, Тсм=660-680°С. Холодная прокатка производилась на 4-клетевом стане 2500 с подката 3,2 мм (обжатие - 53%), отжигалась в колпаковых печах с азотоводородной защитной атмосферой, дрессировалась с обжатием 0,9±0,1%.

Механические свойства х/к металлопроката: σ_В=320 Н/мм², σ_Т=210 Н/мм², δ₄=37%, r₉₀=1,5.

Низкоуглеродистая холоднокатаная листовая сталь для глубокой штамповки изделий бытового назначения, 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	0,008÷0,01
марганец	0,15÷0,25
кремний	≤0,03
сера	≤0,013
фосфор	≤0,015
хром	≤0,04
никель	≤0,06
медь	≤0,06
азот	≤0,008
алюминий	0,02÷0,07
титан	(2,4S+3,43N)÷(2,4S+3,43N)+0,03
ниобий	7,75C÷7,75C+0,02
железо	остальное,

где S, N и С - содержание в стали серы, азота и углерода, и имеет временное сопротивление σ_в=270÷370 Н/мм², предел текучести σ_т≤240 Н/мм², относительное удлинение δ₄≥34% и коэффициент пластической анизотропии r₉₀≥1,1.