Способ производства оцинкованного или оцинкованного и отожженного стального листа путем регулирования пламенной печи прямого действия


 


Владельцы патента RU 2430190:

АРСЕЛОРМИТТАЛЬ ФРАНС (FR)

Изобретение относится к производству оцинкованного стального листа, обладающего TRIP-микроструктурой. Способ включает подготовку стального листа, имеющего состав, вес.%: 0,01≤С≤0,22, 0,50≤Мn≤2,0, 0,2≤Si≤2,0, 0,005≤Аl≤2,0, Мо<1,0, Сr≤1,0, Р<0,02, Ti≤0,20, V≤0,40, Ni≤1,0, Nb≤0,20 и остальное железо и поступающие при плавке неизбежные примеси, окисление стального листа в пламенной печи прямого действия, атмосфера которой содержит воздух и топливо при отношении воздуха к топливу от 0,80 до 0,95 для образования слоя оксида железа толщиной от 0,05 до 0,2 мкм и внутреннего оксида Si и/или Мn и/или Аl, восстановление стального листа со скоростью восстановления от 0,001 до 0,010 мкм/сек для нарастания внутреннего оксида по глубине и достижения полного восстановления слоя оксида железа, цинкование методом горячего погружения восстановленного стального листа с образованием стального листа с покрытием на основе цинка и при необходимости проведение операции легирования указанного стального листа с покрытием на основе цинка с образованием оцинкованного и отожженного стального листа. Способ позволяет получить оцинкованный стальной лист с высокими механическими характеристиками, хорошей смачиваемостью поверхности, хорошей адгезией, при отсутствии непокрытых участков и с сохранением TRIP-эффекта. 16 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к способу производства оцинкованного методом горячего погружения или оцинкованного методом горячего погружения и отожженного стального листа, обладающего TRIP-микроструктурой.

Известно, что с целью удовлетворения потребности в облегчении конструкций наземных механизированных транспортных средств используют TRIP-стали (термин ТRIР обозначает пластичность, наведенную превращением), которые соединяют в себе очень высокую механическую прочность и возможность очень высоких уровней деформации. TRIP-стали обладают микроструктурой, содержащей феррит, остаточный аустенит и, возможно, мартенсит и/или бейнит, которая обеспечивает сталям достижение прочности на растяжение от 600 до 1000 МПа. Этот тип стали широко используется для производства энергопоглощающих деталей, таких, например, как конструкционные детали и детали, обеспечивающие безопасность, типа продольных элементов и армирующих средств.

Перед отправкой к автопроизводителям стальные листы с целью повышения их стойкости к коррозии покрывают покрытием на основе цинка, обычно используя для этого цинкование методом горячего погружения. После выхода из цинковой ванны оцинкованные стальные листы часто подвергают отжигу, который способствует легированию цинкового покрытия железом стали (так называемое цинкование с отжигом). Такой тип покрытия, выполненного из сплава цинк-железо, улучшает способность к сварке по сравнению с цинковым покрытием.

Большую часть листов из TRIP-стали получают, добавляя к стали большое количество кремния. Кремний стабилизирует феррит и аустенит при комнатной температуре и предотвращает разложение остаточного аустенита с образованием карбида. Однако листы из TRIP-стали, содержащие больше 0,2 вес.% кремния, оцинковываются с трудом, поскольку во время отжига непосредственно перед нанесением покрытия на поверхность стального листа образуются оксиды кремния. Эти оксиды кремния характеризуются плохой смачиваемостью расплавленным цинком и ухудшают способность стального листа к нанесению на него покрытия.

Известным решением названной выше проблемы является использование TRIP-стали с низким содержанием кремния (менее 0,2 вес.%). Однако здесь есть и очень большой недостаток: высокий уровень предела прочности на растяжение, а именно примерно 800 МПа, может быть достигнут только тогда, когда повышено содержание углерода. Однако последний снижает механическую прочность сваренных точек.

С другой стороны, скорость легирования во время операции цинкования с отжигом сильно замедляется вне зависимости от состава TRIP-стали из-за внешнего селективного окисления, действующего как барьер для диффузии железа, по причине чего температура цинкования с отжигом должна быть повышена. Повышение температуры цинкования с отжигом играет негативную роль в отношении сохранения TRIP-эффекта из-за разложения остаточного аустенита при высокой температуре. Для сохранения TRIP-эффекта к стали необходимо добавлять большое количество молибдена (более 0,15 вес.%), благодаря чему выделение карбида может быть замедлено. Однако это оказывает влияние на себестоимость стального листа.

Действительно, TRIP-эффект наблюдается тогда, когда лист TRIP-стали претерпевает деформацию, так как под действием деформации остаточный аустенит превращается в мартенсит, в результате чего прочность листа из TRIP-стали повышается.

С учетом сказанного выше задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа для цинкования методом горячего погружения или цинкования методом горячего погружения с отжигом стального листа, содержащего кремний (более 0,2 вес.%) и имеющего TRIP-микроструктуру, обладающую высокими механическими характеристиками, что гарантирует хорошую смачиваемость поверхности стального листа и отсутствие непокрытых участков, гарантируя при этом хорошую адгезию и прекрасный внешний вид поверхности покрытия цинкового сплава на стальном листе, что сохраняет TRIP-эффект.

Предметом изобретения является способ производства оцинкованного методом горячего погружения или оцинкованного методом горячего погружения и отожженного стального листа, обладающего TRIP-микроструктурой, включающей в себя феррит, остаточный аустенит и, возможно, мартенсит и/или бейнит, причем этот способ включает в себя стадии, состоящие в:

- подготовке стального листа, состав которого включает, по весу:

0,01≤С≤0,22%

0,50≤Mn≤2,0%

0,2≤Si≤2,0%

0,005≤Al≤2,0%

Мо≤1,0%

Cr≤1,0%

P≤0,02%

Ti≤0,20%

V≤0,40%

Ni≤1,0%

Nb≤0,20%

и остальное железо и поступающие при плавке неизбежные примеси,

- окислении указанного стального листа в пламенной печи прямого действия, атмосфера которой содержит воздух и топливо при отношении воздуха к топливу от 0,80 до 0,95, вследствие чего на поверхности стального листа образуется слой оксида железа толщиной от 0,05 до 0,2 мкм и образуется внутренний оксид по меньшей мере одного типа, выбранного из группы, состоящей из оксида Si, оксида Мn, оксида Al, комплексного оксида, содержащего Si и Mn, комплексного оксида Si и Al, комплексного оксида Mn и Al и комплексного оксида, содержащего Si, Mn и Al,

- восстановлении указанного стального листа со скоростью восстановления от 0,001 до 0,010 мкм/сек с целью полного восстановления слоя оксида железа,

- цинковании методом горячего погружения указанного восстановленного стального листа с образованием стального листа с покрытием на основе цинка и

- при необходимости проведении операции легирования указанного стального листа с покрытием на основе цинка с образованием оцинкованного и отожженного стального листа.

С целью получения оцинкованного методом горячего погружения или оцинкованного методом горячего погружения и легированного стального листа, обладающего TRIP-микроструктурой согласно изобретению, предлагается стальной лист, содержащий следующие элементы:

- Углерод в количестве от 0,01 до 0,22 вес.%. Этот элемент является незаменимым для получения хороших механических свойств, но он не должен присутствовать в слишком больших количествах, чтобы не нарушать свариваемость. Чтобы способствовать прокаливаемости и иметь хороший предел текучести Re, а также чтобы образовывался стабилизированный остаточный аустенит, количество углерода должно быть не менее 0,01 вес.%. Бейнитное превращение осуществляется из аустенитной микроструктуры, образующейся при высокой температуре, в результате чего образуются феррит/бейнитные ламели. По причине очень низкой растворимости углерода в феррите по сравнению с аустенитом углерод аустенита выдавливается в пространство между ламелями. Благодаря кремнию и марганцу выделение карбида очень мало. В результате этого межламельный аустенит постепенно обогащается углеродом без выделения каких-либо карбидов. Это обогащение таково, что аустенит стабилизируется или, иными словами, при охлаждении до комнатной температуры мартенситное превращение из этого аустенита не происходит.

- Марганец в количестве от 0,50 до 2,0 вес.%. Марганец усиливает прокаливаемость, позволяя получать высокий предел текучести Re. Марганец усиливает образование аустенита, способствует снижению начальной температуры мартенситного превращения (Ms) и стабилизации аустенита. Однако необходимо избегать стали, имеющей слишком высокое содержание марганца, чтобы предотвратить сегрегацию, которая может проявиться в процессе термообработки стального листа. Кроме того, чрезмерные добавки марганца приводят к образованию толстого внутреннего слоя оксида марганца, являющего причиной хрупкости и недостаточной адгезии покрытия на основе цинка.

- Кремний в количестве от 0,2 до 2,0 вес.%. Предпочтительно содержание кремния выше 0,5 вес.%. Кремний улучшает предел текучести стали (Re). Этот элемент стабилизирует феррит и остаточный аустенит при комнатной температуре. Кремний ингибирует выделение цементита из аустенита при охлаждении, значительно замедляя нарастание карбидов. Это происходит из-за того, что растворимость кремния в цементите очень низка, и того, что кремний повышает активность углерода в аустените. Таким образом, любой образовавшийся зародыш цементита окажется окруженным обогащенной кремнием аустенитной областью и будет вытеснен на поверхность раздела осадок-матрица. Этот обогащенный кремнием аустенит обогащен также и углеродом, а торможение нарастания цементита обусловлено пониженной диффузией из-за уменьшенного градиента активности углерода между цементитом и соседней аустенитной областью. Добавление кремния способствует, таким образом, стабилизации количества остаточного аустенита, достаточного для получения TRIP-эффекта. На стадии отжига, проводимой для улучшения смачиваемости стального листа, образуются и диспергируются под поверхностью листа внутренние оксиды кремния и комплексный оксид, содержащий кремний и марганец. Однако чрезмерное добавление кремния приводит к образованию толстого внутреннего слоя оксида кремния и, возможно, комплексного оксида, содержащего кремний и/или марганец и/или алюминий, который является причиной хрупкости и недостаточной адгезии покрытия на основе цинка.

- Алюминий в количестве от 0,005 до 2,0 вес.%. Так же, как и кремний, алюминий стабилизирует феррит и усиливает образование феррита по мере охлаждения стали. Он не очень растворим в цементите и может быть использован в связи с этим для предотвращения выделения цементита при выдерживании стали при температуре бейнитного превращения и для стабилизации остаточного аустенита. Однако минимальное количество алюминия необходимо для раскисления стали.

- Молибден в количестве менее 1,0 вес.%. Молибден способствует образованию мартенсита и повышает стойкость к коррозии. Однако избыток молибдена может усиливать явление холодного растрескивания в зонах сварки и понижать ударную вязкость стали.

При желании получить стальной лист, подвергнутый цинкованию методом горячего погружения с последующим отжигом, в традиционном способе необходимо добавление Мо, чтобы предотвратить выделение карбида во время повторного нагрева после цинкования. В этом случае благодаря внутреннему окислению кремния и марганца операция легирования оцинкованного стального листа может проводиться при температуре более низкой, чем в случае традиционного оцинкованного стального листа, не содержащего внутреннего оксида. Вследствие этого содержание молибдена может быть уменьшено и быть ниже 0,01 вес.%, поскольку нет необходимости тормозить бейнитное превращение, как это имеет место при операции легирования традиционного оцинкованного стального листа.

- Хром в количестве, не превышающем 1,0 вес.%. Содержание хрома необходимо ограничивать, чтобы избежать проблем с внешним видом поверхности при цинковании стали.

- Фосфор, содержащийся в количестве менее 0,02 вес.% и преимущественно менее 0,015 вес.%. Фосфор в сочетании с кремнием повышает стабильность остаточного аустенита, подавляя выделение карбидов.

- Титан в количестве, не превышающем 0,20 вес.%. Титан улучшает предел текучести Re, однако чтобы избежать ухудшения ударной вязкости, его содержание должно быть ограничено 0,20 вес.%.

- Ванадий в количестве, не превышающем 0,40 вес.%. Ванадий улучшает предел текучести Re благодаря измельчению зерен и улучшает свариваемость стали. Однако в количестве выше 0,40 вес.% ванадий ухудшает ударную вязкость стали и появляется риск появления трещин в зонах сварки.

- Никель в количестве, не превышающем 1,0 вес.%. Никель повышает предел текучести Re. Из-за высокой стоимости его содержание обычно ограничивают 1,0 вес.%.

- Ниобий в количестве, не превышающем 0,20 вес.%. Ниобий усиливает выделение карбонитридов, повышая тем самым предел текучести Re. Однако в количестве выше 0,20 вес.% ниобий ухудшает свариваемость и формуемость в горячем состоянии.

Остальное в составе стали составляют железо и другие обычно содержащееся элементы, а также примеси, поступающие в процессе выплавки стали, в пропорциях, которые не оказывают влияния на требуемые свойства.

Стальной лист, обладающий указанным выше составом, вначале подвергают окислению, после чего медленно восстанавливают и затем цинкуют методом горячего погружения в ванне с расплавленным цинком, вслед за чем при необходимости подвергают термообработке с образованием указанного выше оцинкованного и отожженного стального листа.

Задача состоит в образовании окисленного стального листа, имеющего внешний слой из оксида железа регулируемой толщины, который должен защищать сталь от селективного внешнего окисления кремния, алюминия и марганца, и при этом стальной лист отжигают перед цинкованием методом горячего погружения.

Упомянутое выше окисление стального листа осуществляют в пламенной печи прямого действия, атмосфера которой содержит воздух и топливо при отношении воздуха к топливу от 0,80 до 0,95 в условиях, которые обеспечивают образование на поверхности стального листа слоя оксида железа, имеющего толщину от 0,05 до 0,2 мкм и не содержащего на своей поверхности оксидов кремния и/или алюминия и/или марганца.

В указанных условиях под слоем железа будет протекать внутреннее селективное окисление кремния, алюминия и марганца, что приведет к образованию зоны, сильно истощенной по кремнию, алюминию и марганцу и снизит до минимума риск поверхностного селективного окисления. В результате этого в стальном листе образуется внутренний оксид по меньшей мере одного типа, выбранного из группы, состоящей из оксида Si, оксида Mn, оксида Al, комплексного оксида, содержащего Si и Mn, комплексного оксида Si и Al, комплексного оксида Mn и Al и комплексного оксида, содержащего Si, Mn и Al.

В процессе последующей стадии восстановления внутреннее селективное окисление кремния, алюминия и марганца продолжает происходить в глубине стального листа, в результате чего при переходе на последующую стадию восстановления внешний селективный оксид Si, Mn и Al будет отсутствовать.

Окисление преимущественно проводят путем нагрева указанного стального листа в пламенной печи прямого действия от температуры окружающей среды до температуры Т1, лежащей в пределах от 680 до 800°С.

Если температура Т1 выше 800°С, образованный на поверхности стального листа слой оксида железа будет содержать поступающий из стали марганец, в результате чего смачиваемость будет ухудшена. Если температура Т1 ниже 680°С, это не будет благоприятным для внутреннего окисления кремния и марганца и способность к цинкованию стального листа окажется недостаточной.

В случае атмосферы с отношением воздух/топливо ниже 0,80 толщина слоя оксида железа не достаточно защищает сталь от поверхностного окисления кремния, марганца и алюминия на стадии восстановления и риск образования поверхностного слоя оксидов кремния и/или алюминия и/или марганца, возможно в сочетании с оксидом железа, на стадии восстановления будет высоким. Однако при отношении воздух/топливо выше 0,95 слой оксида железа слишком толст и для полного восстановления слоя в зоне выдержки потребуется большее содержание водорода, что требует затрат. При этом в обоих случаях смачиваемость окажется ухудшенной.

Согласно изобретению, несмотря на малую толщину слоя оксида железа, поверхностного окисления кремния, алюминия и марганца не происходит, так как скорость восстановления этого оксида железа замедляется на стадии восстановления по сравнению с традиционным процессом, в котором скорость восстановления равна приблизительно 0,02 мкм/сек. Фактически, существенным является то, чтобы восстановление оксида железа осуществлялось со скоростью восстановления от 0,001 до 0,010 мкм/сек. Если скорость восстановления ниже 0,001 мкм/сек, время, необходимое для операции восстановления, не будет отвечать промышленным требованиям. Если же скорость восстановления выше 0,01 мкм/сек, поверхностное окисление кремния, алюминия и марганца устранено не будет. Протекание внутреннего селективного окисления кремния, алюминия и марганца осуществляют, таким образом, на глубину более 0,5 мкм от поверхности стального листа, в то время как в случае традиционного процесса внутреннее селективное окисление осуществляется на глубину не более 0,1 мкм от поверхности стального листа.

Выходящий из пламенной печи прямого действия, лист окисленной стали восстанавливается в условиях, позволяющих достигнуть восстановления оксида железа в железо. Эта операция восстановления может проводиться в печи с радиантными трубами или в печи сопротивления.

Согласно изобретению, указанный лист окисленной стали подвергают термообработке в атмосфере, содержащей от 2 до менее чем 15 об.% водорода и, предпочтительно, от 2 до менее чем 5 об.% водорода, и остальное азот и неизбежные примеси. Задача состоит в снижении скорости восстановления оксида железа в железо в такой степени, чтобы это способствовало протеканию глубокого внутреннего селективного окисления кремния, алюминия и марганца. Предпочтительно, чтобы атмосфера в печи с радиантными трубами или в печи сопротивления включала более 2 об.% водорода, чтобы избежать загрязнения атмосферы в том случае, когда в указанную печь поступает воздух.

Указанный лист окисленной стали нагревают от температуры нагрева Т1 до температуры выдержки Т2, затем выдерживают при этой температуре выдержки Т2 в течение времени выдержки t2 и, наконец, охлаждают от этой температуры выдержки Т2 до температуры охлаждения Т3, причем эту термообработку проводят в одной из указанных выше атмосфер.

Указанная температура выдержки Т2 лежит преимущественно между 770 и 850°С. Когда температура стального листа равна Т2, образуется двухфазная микроструктура, состоящая из феррита и аустенита. Когда Т2 выше 850°С, объемная доля аустенита слишком сильно возрастает, и на поверхности стали может происходить внешнее селективное окисление кремния, алюминия и марганца. Но когда Т2 ниже 770°С, время, необходимое для образования достаточной объемной доли аустенита, слишком велико.

Чтобы получить требуемый TRIP-эффект, на стадии выдержки должно быть образовано достаточное количество аустенита так, чтобы во время операции охлаждения поддерживалось достаточное количество остаточного аустенита. Выдержку осуществляют в течение времени t2, которое преимущественно составляет от 20 до 180 сек. Если время t2 больше 180 сек, аустенитные зерна укрупняются и предел текучести Re стали после формования будет ограничен. Кроме того, прокаливаемость стали является низкой. Однако если стальной лист выдерживается в течение времени t2 меньшем 20 сек, доля образованного аустенита окажется недостаточной и при охлаждении не будет происходить достаточного образования остаточного аустенита и бейнита.

Восстановленную сталь в заключение охлаждают до температуры охлаждения ТЗ близкой к температуре ванны расплавленного цинка для того, чтобы избежать охлаждения или повторного нагрева этой ванны. Т3 в этом случае составляет от 460 до 510°С. Таким образом может быть получено покрытие на основе цинка, имеющее гомогенную микроструктуру.

После охлаждения стального листа его погружают в ванну расплавленного цинка, температура которого преимущественно составляет от 450 до 500°С.

Если требуется стальной лист, оцинкованный методом горячего погружения, ванна расплавленного цинка преимущественно содержит от 0,14 до 0,3 вес % алюминия, остальное цинк и неизбежные примеси. Алюминий добавляют в ванну с целью ингибирования образования межфазных сплавов железа и цинка, которые являются хрупкими и вследствие этого не способны формоваться. Во время погружения на поверхности раздела стали и покрытия на основе цинка образуется тонкий слой Fe2Al3 (толщина менее 0,2 мкм). Этот слой обеспечивает хорошую адгезию цинка к стали и способен формоваться благодаря своей очень малой толщине. Однако когда содержание алюминия превышает 0,3 вес %, внешний вид поверхности выровненного покрытия ухудшен из-за слишком интенсивного нарастания на поверхности жидкого цинка оксида алюминия.

При выходе из ванны стальной лист выравнивают струей газа с целью доводки толщины покрытия на основе цинка. Эту толщину, которая обычно составляет от 3 до 20 мкм, определяют в соответствии с требуемой стойкостью к коррозии.

Если требуется стальной лист, оцинкованный методом горячего погружения и отожженный, ванна расплавленного цинка преимущественно содержит от 0,08 до 0,135 вес.% растворенного алюминия, остальное цинк и неизбежные примеси, в то время как содержание молибдена в стали может быть меньше 0,01 вес.%. Алюминий добавляют в ванну с целью раскисления расплавленного цинка и облегчения регулирования толщины покрытия на основе цинка. В этих условиях на поверхности раздела стали и покрытия на основе цинка индуцируется выделение дельта-фазы (FeZn7).

При выходе из ванны стальной лист выравнивают струей газа с целью доводки толщины покрытия на основе цинка. Эту толщину, которая обычно составляет от 3 до 10 мкм, определяют в соответствии с требуемой стойкостью к коррозии. Указанный стальной лист с покрытием на основе цинка подвергают в заключение термообработке, чтобы получить покрытие, выполненное из сплава цинк-железо, в результате диффузии железа из стали в цинк покрытия.

Эту операцию легирования можно проводить путем выдерживания стального листа при температуре Т4 от 460 до 510°С в течение времени выдержки t4 от 10 до 30 сек. Благодаря отсутствию внешнего селективного окисления кремния и марганца эта температура T4 ниже традиционных температур легирования. По этой причине для стали не требуется больших количеств молибдена и количество молибдена в стали может быть ограничено до менее чем 0,01 вес.%. Если температура T4 ниже 460°С, образование сплава железа с цинком невозможно. Если же температура T4 выше 510°С, образование устойчивого аустенита становится затруднительным из-за выделения нежелательного карбида, в результате чего TRIP-эффект не может быть получен. Время t4 устанавливают таким, чтобы среднее содержание железа в сплаве составляло от 8 до 12 вес.%, что является хорошим компромиссом между улучшением свариваемости покрытия и ограничением рассыпания при формовании.

Далее изобретение описывается с помощью примеров, которые не ограничивают изобретение.

Проведены испытания стальных листов А, В и С с толщиной 0,8 мм и шириной 1,8 м, изготовленных из стали, состав которой приведен в таблице I.

Таблица I: химический состав стали листов А, В и С, в вес.%, остальное железо и неизбежные примеси (образцы А и В).

Таблица I
С Mn Si Al Mo Cr P Ti V Ni Nb
0,20 1,73 1,73 0,01 0,005 0,02 0,01 0,005 0,005 0,01 0,005

Задача состоит в сравнении смачиваемости и адгезии цинкового покрытия к стальному листу, обработанному согласно изобретению, с листом, обработанным в условиях, которые не входят в объем изобретения.

Смачиваемость визуально контролируется оператором. Адгезия покрытия также контролируется визуально в соответствии с тестом на 180-градусный изгиб образцов.

Пример 1 согласно изобретению

Стальной лист А непрерывно вводят в пламенную печь прямого действия, в которой он вступает в контакт с атмосферой, содержащей воздух и топливо при отношении воздуха к топливу, равном 0,94, при температуре от комнатной (20°С) до 700°С, в результате чего образуется слой оксида железа, имеющий толщину 0,073 мкм. Далее лист непрерывно отжигают в печи с радиантными трубами, где лист нагревают от 700 до 850°С и затем выдерживают 40 сек при 850°С, после чего охлаждают до 460°С.

Атмосфера в печи с радиантными трубами содержит 4 об.% водорода, остальное азот и неизбежные примеси. Длина печи с радиантными трубами равна 60 м, скорость листа 90 м/мин и объемная скорость газа 250 нм3/ч. В этих условиях скорость восстановления слоя оксида железа равна 0,0024 мм/сек. Соответственно, восстановление слоя оксида железа происходит в течение времени пребывания листа в печи с радиантными трубами и на выходе из этой печи оксид железа оказывается полностью восстановленным. Не образуется никакого внешнего селективного оксида Al, Si и Mn, в то время как внутренний селективный оксид Al, Si и Mn, образованный в течение времени пребывания в пламенной печи прямого действия, образуется большей частью в глубине стального листа.

После охлаждения стальной лист цинкуют методом горячего погружения в ванне с расплавом на основе цинка, содержащим 0,2 вес.% алюминия и остальное цинк и неизбежные примеси. Температура этой ванны равна 460°С. После выравнивания азотом и охлаждения покрытия на основе цинка толщина покрытия на основе цинка равна 7 мкм. Как следует из наблюдений, смачиваемость очень высока, поскольку покрытие на основе цинка является сплошным и внешний вид поверхности очень хороший при хорошей адгезии.

Кроме того, авторы изобретения визуально убедились в том, что микроструктура стали представляет собой TRIP-микроструктуру, содержащую феррит, остаточный аустенит и мартенсит.

Сравнительный пример 1

Стальной лист В непрерывно вводят в пламенную печь прямого действия, в которой он вступает в контакт с атмосферой, содержащей воздух и топливо при отношении воздуха к топливу, равном 0,94, нагреваясь от комнатной температуры (20°С) до 700°С, в результате чего образуется слой оксида железа, имеющий толщину 0,073 мкм. Далее лист непрерывно отжигают в печи с радиантными трубами, где его нагревают от 700 до 850°С и затем выдерживают 40 сек при 850°С, после чего охлаждают до 460°С. Атмосфера в печи с радиантными трубами содержит 5 об.% водорода, остальное азот и неизбежные примеси. Длина печи с радиантными трубами равна 60 м, скорость листа 90 м/мин и объемная скорость газа 400 нм3/ч. В этих условиях скорость восстановления слоя оксида железа равна 0,014 мкм/сек. Соответственно, слой оксида железа полностью восстанавливается на первых 10 м печи с радиантными трубами, а на последних 50 м печи с радиантными трубами на стальном листе образуется слой внешнего селективного оксида Al, Mn and Si.

После охлаждения стальной лист В цинкуют методом горячего погружения в ванне с расплавом на основе цинка, содержащем 0,2 вес.% алюминия и остальное цинк и неизбежные примеси. Температура этой ванны равна 460°С. После выравнивания азотом и охлаждения покрытия на основе цинка толщина покрытия на основе цинка равна 7 мкм. Авторы изобретения визуально убедились в том, что микроструктура представляет собой TRIP-микроструктуру, содержащую феррит, остаточный аустенит и мартенсит. Однако они наблюдали при этом, что смачиваемость не идеальна, поскольку слой цинкового покрытия не является сплошным, внешний вид поверхности довольно плохой и адгезия низка.

Сравнительный пример 2

Стальной лист С непрерывно вводят в пламенную печь прямого действия, в которой он вступает в контакт с атмосферой, содержащей воздух и топливо при отношении воздуха к топливу, равном 0,94, нагреваясь от комнатной температуры (20°С) до 700°С, в результате чего образуется слой оксида железа, имеющий толщину 0,073 мкм.

После этого лист непрерывно отжигают в печи с радиантными трубами, где его нагревают при 700°С в течение 20 сек и в заключение охлаждают до 460°С. Атмосфера в печи с радиантными трубами содержит 5 об.% водорода, остальное азот и неизбежные примеси.

Длина печи с радиантными трубами равна 60 м, скорость листа 180 м/мин, объемная скорость газа 100 нм3/ч и скорость восстановления слоя оксида железа равна 0,0006 мкм/сек. В этих условиях скорость авторы изобретения наблюдали, что слой оксида железа в печи с радиантными трубами не восстанавливается.

После охлаждения стальной лист С цинкуют методом горячего погружения в ванну с расплавом на основе цинка, содержащем 0,2 вес.% алюминия и остальное цинк и неизбежные примеси. Температура этой ванны равна 460°С. После выравнивания азотом и охлаждения покрытия на основе цинка толщина покрытия на основе цинка равна 7 мкм.

Можно было визуально убедиться в том, что TRIP-микроструктура не получена. Кроме того, смачиваемость была неидеальной, поскольку слой цинкового покрытия не был сплошным, внешний вид поверхности был довольно плохим и адгезия низкой.

1. Способ производства оцинкованного методом горячего погружения или подвергнутого цинкованию с отжигом стального листа, обладающего TRIP-микроструктурой, включающей феррит, остаточный аустенит и, возможно, мартенсит и/или бейнит, включающий стадии, состоящие в:
подготовке стального листа, состав которого включает, вес.%:
0,01≤С≤0,22
0,50≤Mn≤2,0
0,2≤Si≤2,0
0,005≤Al≤2,0
Mo<1,0
Сr≤1,0
P<0,02
Ti≤0,20
V≤0,40
Ni≤1,0
Nb≤0,20
и остальное железо и неизбежные примеси, поступающие при плавке,
окислении указанного стального листа в пламенной печи прямого действия, атмосфера которой содержит воздух и топливо при отношении воздуха к топливу от 0,80 до 0,95, вследствие чего на поверхности стального листа образуется слой оксида железа толщиной от 0,05 до 0,2 мкм и образуется внутренний оксид, по меньшей мере, одного типа, выбранного из группы, состоящей из оксида Si, оксида Мn, оксида Аl, комплексного оксида Si и Мn, комплексного оксида Si и Аl, комплексного оксида Мn и Аl и комплексного оксида Si, Мn и Аl,
восстановлении указанного стального листа со скоростью восстановления от 0,001 до 0,010 мкм/с для нарастания внутреннего оксида по глубине и достижения полного восстановления слоя оксида железа,
цинковании методом горячего погружения указанного восстановленного стального листа с образованием стального листа с покрытием на основе цинка и
при необходимости проведении операции легирования указанного стального листа с покрытием на основе цинка с образованием оцинкованного и отожженного стального листа.

2. Способ по п.1, в котором стальной лист содержит Р<0,015 вес.%.

3. Способ по п.1 или 2, в котором указанный стальной лист содержит Мо≤0,01 вес.%.

4. Способ по п.1 или 2, в котором окисление стального листа осуществляют путем его нагрева от комнатной температуры до температуры нагрева Т1.

5. Способ по п.4, в котором температура Т1 лежит в пределах от 680 до 800°С.

6. Способ по п.1, в котором восстановление указанного окисленного стального листа состоит в термообработке, осуществляемой в печи, атмосфера которой содержит от 2 до менее чем 15 об.% водорода, остальное азот и неизбежные примеси.

7. Способ по п.6, в котором атмосфера содержит менее чем 5 об.% водорода.

8. Способ по п.6 или 7, в котором термообработка включает фазу нагрева от температуры нагрева Т1 до температуры выдержки Т2, фазу выдержки при указанной температуре выдержки Т2 в течение времени выдержки t2 и фазу охлаждения от указанной температуры выдержки Т2 до температуры охлаждения Т3.

9. Способ по п.8, в котором температура выдержки Т2 лежит в пределах от 770 до 850°С.

10. Способ по п.8, в котором время выдержки t2 и лежит в пределах от 20 до 180 с.

11. Способ по п.8, в котором указанная температура охлаждения Т3 лежит в пределах от 460 до 510°С.

12. Способ по п.8, в котором указанное восстановление проводят в печи с радиантными трубами или в печи сопротивления.

13. Способ по п.1, в котором для получения стального листа, оцинкованного методом горячего погружения, цинкование осуществляют путем горячего погружения указанного восстановленного стального листа в ванну с расплавом, содержащим 0,2 вес.% алюминия и остальное цинк и неизбежные примеси.

14. Способ по п.1, в котором для получения стального листа, оцинкованного методом горячего погружения и отожженного, цинкование осуществляют путем горячего погружения указанного восстановленного стального листа в ванну с расплавом, содержащим от 0,08 до 0,135 вес.% алюминия и остальное цинк и неизбежные примеси.

15. Способ по п.14, в котором содержание молибдена в указанном стальном листе меньше 0,01 вес.%.

16. Способ по п.14 или 15, в котором указанную операцию легирования осуществляют путем нагрева указанного стального листа с покрытием на основе цинка при температуре Т4 от 460 до 510°С и времени выдержки t4 от 10 до 30 с.

17. Способ по любому из пп.13-15, в котором температура указанной ванны с расплавом лежит в пределах от 450 до 500°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу нанесения покрытия на наружную поверхность выполненной из материала на основе железа гильзы цилиндра. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к антикоррозионным составам для холодного цинкования, и может быть использовано в различных областях техники для защиты стальных конструкций от коррозии.

Изобретение относится к получению высокопрочного горячеоцинкованного погружением стального листа и высокопрочного отожженного после цинкования стального листа надлежащего внешнего вида и с превосходной адгезией гальванопокрытия, формуемостью и стойкостью к коррозии.

Изобретение относится к получению стального материала с помощью горячего цинкования методом погружения. .

Изобретение относится к способу покрытия цинком и/или алюминием погружением в расплавленный металл изготовленного из высокопрочной, содержащей различные легирующие компоненты, в частности Mn, Al, Si и/или Cr, стали стального плоского проката, посредством которого в RTF-установке получают стальную ленту с оптимально облагороженной поверхностью.

Изобретение относится к производству горячеоцинкованного стального листа, обладающего улучшенной обрабатываемостью, выкрашиваемостью и скользкостью. .
Изобретение относится к сварной проволочной сетке для габионов для укрепления откосов или возведения стен. .

Изобретение относится к области нанесения покрытий погружением в расплав, а именно к стальной полосе с покрытием из цинкового сплава и способу ее получения. .

Изобретение относится к покрытому способом горячего окунания стальному материалу, используемому в строительных материалах, автомобилях и бытовых принадлежностях.
Изобретение относится к непрерывному отжигу и подготовке полосы из высокопрочной стали для нанесения покрытия путем окунания с подогревом в ванну с расплавом. .

Изобретение относится к способу покрытия цинком и/или алюминием погружением в расплавленный металл изготовленного из высокопрочной, содержащей различные легирующие компоненты, в частности Mn, Al, Si и/или Cr, стали стального плоского проката, посредством которого в RTF-установке получают стальную ленту с оптимально облагороженной поверхностью.

Изобретение относится к производству горячеоцинкованного стального листа, обладающего улучшенной обрабатываемостью, выкрашиваемостью и скользкостью. .

Изобретение относится к изготовлению устройств (21, 21') для использования при изготовлении ламп, несущих по меньшей мере один легкоплавкий сплав. .

Изобретение относится к непрерывному отжигу и нанесению покрытия методом горячего погружения кремнийсодержащего стального листа. .

Изобретение относится к нанесению покрытия из цинка и/или алюминия посредством погружения в расплавленный электролит ленты из высокопрочной стали с различными легирующими компонентами, в частности Mn, Al, Si и/или Сr, для получения ленты с облагороженной поверхностью.

Изобретение относится к нанесению покрытий на аустенитную сталь, содержащую железо, углерод и марганец, погружением в расплав цинка, содержащего алюминий, при этом полоса железо-углерод-марганцевой аустенитной стали содержит (мас.%): 0,30 С 1,05, 16 Мn 26, Si 1 и Аl 0,050.

Изобретение относится к области нанесения покрытий погружением в расплав и позволяет даже при неравномерностях в ходе процесса поддерживать в установке благоприятный газовый состав.

Изобретение относится к способу предотвращения испарения цинка при горячем покрытии стальной полосы цинком или цинковыми сплавами. .
Изобретение относится к способу горячего оцинкования и может быть использовано для производства оцинкованной стальной полосы, например стальной бронекабельной ленты
Наверх