Способ производства холоднокатаной листовой сверхнизкоуглеродистой стали


 


Владельцы патента RU 2452777:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении холоднокатаного упрочняемого автомобильного листа с ВН-эффектом (Bake hardening effect). Задачей изобретения является повышение ВН-эффекта и выхода годного. Способ включает изготовление горячекатаного подката, холодную прокатку полос, рекристаллизационный отжиг с выдержкой при температуре 720-760°С и дрессировку, при этом холодную прокатку ведут с суммарным относительным обжатием 70-85%, продолжительность выдержки при температуре рекристаллизационного отжига устанавливают равной 22-25 ч, а дрессировку ведут с относительным обжатием 0,7-1,5% в валках с шероховатостью поверхности Ra=1,8-4,7 мкм. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении холоднокатаного упрочняемого автомобильного листа, обладающего ВН-эффектом.

Известен способ производства холоднокатаной листовой сверхнизкоуглеродистой стали, включающий получение горячекатаного подката, травление, холодную прокатку, отжиг при температуре 700°С и дрессировку (Патент РФ №2233905, МПК С22С 38/14, 2004 г.).

Недостатками известного способа являются отсутствие ВН-эффекта у холоднокатаной стали, а также низкий выход годного из-за недостаточных прочностных свойств.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаной листовой сверхнизкоуглеродистой стали, включающий изготовление горячекатаного подката, холодную прокатку полос, трехступенчатый рекристаллизационный отжиг рулонов при температуре 720-730°С в колпаковой печи с регламентированными скоростями нагрева на ступенях и последующую дрессировку (Патент РФ №2313584, МПК C21D 8/04, С22С 38/16, 2007 г.).

Недостатки известного способа состоят в том, что готовая листовая сталь имеет низкий ВН-эффект и низкий выход годного. Обусловлено это тем, что различные витки рулонов по толщине намотки при колпаковом отжиге нагреваются и охлаждаются с различными скоростями, вследствие чего механические свойства и показатель ВН-эффекта низкие и неравномерные. Кроме того, сочетание обжатия при дрессировке и последующей деформации при штамповке (или растяжения образцов при имитации штамповки), а также шероховатости поверхности валков, определяющие конечную текстуру и ВН-эффект готовой металлопродукции, не оптимально.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении ВН-эффекта и выхода годного.

Для решения технической задачи в известном способе производства холоднокатаной листовой сверхнизкоуглеродистой стали, включающем изготовление горячекатаного подката, холодную прокатку полос, рекристаллизационный отжиг с выдержкой при температуре 720-760°С и дрессировку, согласно изобретению холодную прокатку ведут с суммарным относительным обжатием 70-85%, продолжительность выдержки при температуре рекристаллизационного отжига устанавливают равной 22-25 ч, а дрессировку ведут с относительным обжатием 0,7-1,5% в валках с шероховатостью поверхности 1,8-4,7 мкм Ra.

Сущность изобретения состоит в следующем. Холоднокатаные листовые стали с ВН-эффектом (Bake Hardening effect) характеризуются тем, что в состоянии поставки они обладают низкой прочностью и высокой штампуемостью, а после окраски отштампованных изделий и сушки при температуре 160-180°С достигается повышение прочностных свойств стали. Обусловлено это тем, что дислокации в сверхнизкоуглеродистой стали затормаживаются атомами углерода (атомами внедрения), находящимися в ферритной матрице, а также границами преобладающих ориентировок кристаллов α-железа.

Необходимая концентрация атомов внедрения обеспечивается классом стали: в сверхнизкоуглеродистых сталях она составляет от 5 до 20 ppm (частей на миллион) в зависимости от интенсивности их выпадения, зависящей от суммарного обжатия при холодной прокатке, температуры отжига, обжатия при дрессировке и степени деформации при растяжении, имитирующем деформацию при штамповке, а также характера течения металла по толщине, определяемого шероховатостью рабочих валков дрессировочного стана.

Экспериментально установлено, что холодная прокатка с суммарным относительным обжатием 70-85% и последующий отжиг при 720-760°С способствуют формированию наиболее благоприятной с точки зрения штампуемости кристаллографической ориентировки {111}. Выдержка при температуре отжига 720-760°С в течение 22-25 ч способствует полному выравниванию температуры по сечению рулонов садки, завершению процессов рекристаллизации, выравниванию механических свойств по длине отожженных полос в результате диффузии растворенного углерода.

Обжатие при дрессировке 0,7-1,5% в валках с шероховатостью 1,8-4,7 мкм Ra обеспечивает интенсификацию пластического течения центральных (по толщине) слоев металла, устранение площадки текучести на диаграмме растяжения стали, стимулирует более полное выделение и равномерное распределение атомов внедрения в процессах последующей штамповки (или имитирующего штамповку растяжения образца) и сушки окрашенных изделий при 160-180°С. Это повышает ВН-эффект сверхнизкоуглеродистой стали и выход годной металлопродукции.

Экспериментально установлено, что при суммарном относительном обжатии при холодной прокатке менее 70% имеет место снижение энергии активации деформированных зерен феррита, что ведет к формированию неравномерной зеренной структуры, снижению пластических свойств и ВН-эффекта. Увеличение суммарного относительного обжатия более 85% способствует измельчению микроструктуры феррита, уменьшению ВН-эффекта.

Рекристаллизационный отжиг при температуре ниже 720°С снижает штампуемость стали. Увеличение этой температуры более 760° приводит к коагуляции углерода вследствие повышенной диффузионной подвижности атомов углерода, что ухудшает ВН-эффект.

При продолжительности рекристаллизационного отжига менее 22 ч не достигается завершение процессов рекристаллизации и диффузионных процессов, особенно в отстающих по нагреву участках рулонов холоднокатаных полос. Увеличение продолжительности выдержки более 25 ч никак не сказывается на величине ВН-эффекта и выходе годного, а лишь удлиняет технологический цикл и увеличивает энергозатраты, что нецелесообразно.

При обжатии в процессе дрессировки менее 0,7% или шероховатости поверхности валков менее 1,8 мкм Ra снижается ВН-эффект и выход годного. Увеличение обжатия более 1,5% или шероховатости поверхности валков более 4,7 мкм Ra приводит к потере пластичности, снижению ВН-эффекта и ухудшению качества поверхности холоднокатаных листов, снижению выхода годного.

Примеры реализации способа

Горячекатаные травленые полосы толщиной Н0=3,2 мм из сверхнизкоуглеродистой стали марки 01ЮПД, содержащей 0,002% углерода, подвергают холодной прокатке на непрерывном 5-клетевом стане 1700 в полосы толщиной Н1=0,7 мм и сматывают в рулоны. Суммарное относительное обжатие при этом составляет:

Рулоны холоднокатаных полос загружают в одностопную водородную муфельную печь с газовым обогревом, после чего нагревают до температуры отжига Т0=740°С. Нагретые рулоны выдерживают при температуре отжига Т0=740°С в течение времени τ=23 ч. За время выдержки достигается выравнивание температурного поля витков полос всех рулонов садки и полностью завершаются процессы диффузии и рекристаллизации ферритной матрицы холоднокатаной сверхнизкоуглеродистой стали.

Отожженные холоднокатаные полосы подвергают дрессировке на одноклетевом дрессировочном стане кварто 1700, бочки рабочих валков которого насечены на машине электроразрядного текстурирования до шероховатости Ra=3,3 мкм. Обжатие при дрессировке поддерживают равным ε=1,2%.

После дрессировки от холоднокатаных полос отбирают пробы для определения механических свойств путем испытания на разрыв по стандартной методике.

Для оценки ВН-эффекта образцы листовой стали, дрессированной с обжатием 0,7-1,5%, подвергают дополнительной пластической деформации растяжением на величину 2%, имитирующим деформирование при штамповке, с фиксацией напряжения σ2. Таким образом, при дрессировке с обжатием 0,7-1,5% и имитирующем деформировании образцы стали претерпевают оптимальную суммарную (накопленную) пластическую деформацию 2,7-3,5%. После этого образцы нагревают до температуры t=170°С, при которой выдерживают 20 мин, имитируя сушку окрашенных изделий. Полученные образцы с выделившимися в результате пластической деформации и нагрева атомами внедрения подвергают испытанию на растяжение по стандартной методике с определением предела текучести σт. Величину ВН-эффекта определяют как разность: ВН=σт2.

По результатам испытаний полосы, для которых значение ВН<60 Н/мм2, отсортировывают и направляют на заказы менее ответственного назначения.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности представлены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение ВН-эффекта и стабильность механических свойств холоднокатаной листовой стали. Это, в свою очередь, обеспечивает повышение выхода годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации известного способа (наиболее близкого аналога, вариант №6) имеет место снижение ВН-эффекта, возрастает неравномерность механических свойств и снижается выход годного.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что холодная прокатка с суммарным относительным обжатием 70-85% подготавливает деформированную микроструктуру сверхнизкоуглеродистой стали к рекристаллизационному отжигу. Рекристаллизационный отжиг при 720-760°С с выдержкой 22-25 ч обеспечивает полное выравнивание

Таблица
Режимы производства холоднокатаной листовой сверхнизкоуглеродистой стали и показатели их эффективности
№ п/п εΣ, % Т0, °С τ, ч εдр, % Ra, мкм σв, Н/мм2 σт, Н/мм2 δ4, % r n ВН, Н/мм2 Выход годного,%
1. 65 710 21 0,6 1,7 330-360 230-250 32-36 2,0-2,2 0,20-0,22 57-60 65,5
2. 70 720 22 0,7 1,8 340 210 47 2,4 0,24 70 99,7
3. 78 740 23 1,2 3,3 330 200 48 2,5 0,25 70 99,8
4. 85 760 25 1,5 4,7 330 200 48 2,4 0,24 75 99,7
5. 87 780 25 1,6 4,9 315-340 200-215 39-42 2,1-2,2 0,22 58-62 66,2
6. 68 700 не регл. 1,7 0,7 310-345 200-220 38-45 2,0-2,1 0,21-0,22 45-60 65,4
Примечания: r - коэффициент нормальной пластической анизотропии;
n - показатель деформационного упрочнения.

механических свойств и микроструктуры стали по длине полос, равномерное распределение растворенного углерода в результате диффузионных процессов по объему ферритной матрицы. Дрессировка с относительным обжатием 0,7-1,5% в валках с шероховатостью поверхности 1,8-4,7 мкм Ra является наиболее предпочтительной, так как эта деформация суммируется с имитирующим растяжением на 2%, благодаря чему генерируется наибольшее число атомов внедрения при температуре сушки 160-180°С. В результате достигается повышение ВН-эффекта и увеличение выхода годной металлопродукции.

В качестве базового объекта принят наиболее близкий аналог. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства холоднокатаной листовой сверхнизкоуглеродистой стали на 15-23%.

Способ производства холоднокатаной листовой сверхнизкоуглеродистой стали, включающий изготовление горячекатаного подката, холодную прокатку полос, рекристаллизационный отжиг с выдержкой при температуре 720-760°С и дрессировку, отличающийся тем, что холодную прокатку полос ведут с суммарным относительным обжатием 70-85%, продолжительность выдержки при температуре рекристаллизационного отжига устанавливают равной 22-25 ч, а дрессировку ведут с относительным обжатием 0,7-1,5% в валках с шероховатостью поверхности Ra 1,8-4,7 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос толщиной 4,0÷9,0 мм из низколегированных марок стали, предназначенных для последующего изготовления силовых элементов автомобиля методом штамповки (балки, перекладины, рамы грузовых автомобилей).

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства горячеоцинкованной полосы повышенной прочности, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки.

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства холоднокатаной полосы, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к производству холоднокатаных полос, предназначенных для изготовления кузовных деталей автомобилей штамповкой.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству низкоуглеродистой холоднокатаной стали, применяемой для изготовления деталей особо сложной формы.

Изобретение относится к изготовлению горячекатаных или холоднокатаных деталей. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству листов из высокопрочной стали, применяемых в автомобильной промышленности. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству горячекатаных и холоднокатаных листов из аустенитной стали, применяемых в автомобильной промышленности.
Изобретение относится к прокатному производству, в частности к изготовлению тонколистовой низкоуглеродистой холоднокатаной стали для штамповки
Изобретение относится к области металлургии, именно к производству низкоуглеродистой холоднокатаной стали, применяемой для изготовления деталей особо сложной формы

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты, применяемой, например, для холодной вырубки
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты из низкоуглеродистых марок стали, применяемой для холодной вырубки, преимущественно для изготовления монетной заготовки

Изобретение относится к термомеханической обработке и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты для изготовления монетной заготовки
Изобретение относится к изготовлению тонколистовой холоднокатаной трубной стали, используемой для трубок амортизаторов автомобилей

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты из низкоуглеродистых марок стали, применяемой для холодной вырубки
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к листопрокатному производству, и может быть использовано при получении высокопрочных холоднокатаных листов для глубокой вытяжки
Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению горячекатаной полосы из свободной от превращений ферритной стали. Для создания в горячекатаной полосе мелкозернистой структуры расплав, полученный из стали, содержащей, мас.%: <1,5 С, <30 Cr, >2 Al, <30 Mn, <5 Si, остальное железо и неизбежные примеси разливают в горизонтальной установке для непрерывной разливки с успокоенным течением и без изгибов в полосовую заготовку толщиной 6-20 мм, а затем осуществляют прокатку заготовки в горячекатаную полосу со степенью деформации, по меньшей мере, 50%. 2 н. и 14 з.п. ф-лы.
Наверх