Способ производства сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой вытяжки и последующего однослойного эмалирования

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству cверхнизкоуглеродистых холоднокатаных сталей для глубокой вытяжки изделий и последующего однослойного эмалирования и может быть использовано при изготовлении деталей бытовой техники, посуды, санитарно-гигиенических приборов, в химической промышленности, в строительстве и др. Способ производства cверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой вытяжки и последующего однослойного эмалирования включает выплавку стали, содержащую, мас.%: С не более 0,007, Si не более 0,03, Mn 0,15-0,30, Ti (4С+3,43N+1,5S+0,02) - 0,17, где С, N и S - содержание углерода, азота и серы, мас.%, S 0,03-0,06, P не более 0,03, N не более 0,007, Al 0,01-0,06, Cr не более 0,04, Ni не более 0,04, Cu не более 0,04, Fe и неизбежные примеси - остальное, разливку, горячую прокатку, смотку, травление, холодную прокатку, отжиг и дрессировку. Нагрев слябов под прокатку осуществляют до температуры 1150-1250°C, прокатку заканчивают при температуре 880-960°C, смотку осуществляют при температуре 700-750°C. Холодную прокатку ведут с суммарным обжатием 70-90%. Отжиг осуществляют при температуре 700-750°C. Технический результат заключается в получении сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали, пригодной для однослойного эмалирования, с высокой стойкостью к образованию дефекта "рыбья чешуя" и высоким комплексом механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой вытяжки и последующего однослойного эмалирования, и может быть использовано при изготовлении деталей бытовой техники, посуды, санитарно-гигиенических приборов, в химической промышленности, в строительстве и др.

К сталям для эмалирования, в соответствии со стандартом EN 10209, помимо обеспечения комплекса механических свойств, предъявляются и другие требования. Сталь не должна быть склонна к образованию дефекта "рыбья чешуя". При высокотемпературном обжиге ≈850°C нанесенного на изделие эмалевого шликера на границе раздела "металл-эмаль" протекают неизбежные массообменные процессы. Обжиг изделий ведется в атмосфере с высокой относительной влажностью, особенно при условии "мокрого" нанесения эмали. После эмалирования стального изделия (листа), в нем с течением времени, или сразу, может возникнуть такой опасный дефект, как "рыбья чешуя". Причиной возникновения этого дефекта является выделение молекулярного водорода из стали на границе раздела "металл-эмаль". Для подавления возникновения данного явления в стали необходимо создавать необратимые водородные ловушки. Сталь для однослойного эмалирования должна быть обезуглерожена, поэтому применение обычных низкоуглеродистых сталей (типа 08Ю) является невозможным. Использование типичных автолистовых сталей типа IF для эмалирования также затруднительно, в силу того, что количества необратимых водородных ловушек в них недостаточно для обеспечения стойкости стали к образованию дефекта "рыбья чешуя". О наличии стойкости стали к образованию данного дефекта можно судить по коэффициенту наводораживания. Так, по требованию потребителя, сталь, пригодная для однослойного эмалирования, должна иметь коэффициент наводораживания не менее 50% для проката толщиной 0,5-0,9 мм, не менее 55% для проката толщиной 1,0-1,5 мм и не менее 60% для проката толщиной 1,6-2,5 мм.

Известен способ производства холоднокатаных полос для эмалирования из стали с содержанием, мас.%: углерода не более 0,04, алюминия не более 0,05, бора 0,001÷0,003 и никеля 0,05÷0,08, включающий горячую прокатку, смотку полос в рулон, холодную прокатку и дрессировку, характеризующийся тем, что температуру конца горячей прокатки выдерживают в диапазоне 860-900°C, смотку горячекатаной полосы в рулон производят в диапазоне температур 700-730°C, затем травят горячекатаные полосы в кислотных растворах и подвергают их холодной прокатке, после чего полосы обезжиривают в щелочных растворах, подвергают рекристаллизационному отжигу при температуре 600°C с выдержкой 4 ч и дрессируют их с относительным обжатием 1,0-1,5% в хромированных валках с шероховатостью поверхности Ra=1,0-2,0 мкм (Патент РФ №2392072, МПК B21B 1/22, опубл. 20.06.2010).

Недостаток известного способа состоит в том, что получаемая сталь является непригодной для технологии однослойного эмалирования из-за высокого содержания углерода в ней и характеризуется низким комплексом механических свойств.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ производства низкоуглеродистой холоднокатаной стали для штамповки и последующего эмалирования, включающий выплавку стали, разливку, горячую прокатку, смотку, травление окалины, холодную прокатку, отжиг и дрессировку, согласно которому выплавляют сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,04-0,08, кремний 0,01-0,05, марганец 0,1-0,3, сера до 0,025, фосфор до 0,03, хром до 0,06, бор до 0,005, никель до 0,06, медь до 0,06, алюминий 0,01-0,04, железо и неизбежные примеси - остальное, горячую прокатку заканчивают в области температур Ас1+90°C - Ас3-20°C, а смотку горячекатаного рулона ведут при температуре не более чем на 30°C ниже температуры Ас1, холодную прокатку проводят со степенью деформации 50-70%, нагрев до температуры отжига осуществляют после холодной прокатки со скоростью в пределах 10-50°/ч (Патент РФ №2159820, МПК C21D 8/04, C21D 9/46, опубл. 27.11.2000 - прототип).

Недостаток известного способа состоит в том, что получаемая сталь является непригодной для технологии однослойного эмалирования из-за высокого содержания углерода.

Технический результат изобретения заключается в получении сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали, пригодной для однослойного эмалирования, с высокой стойкостью к образованию дефекта "рыбья чешуя" и высоким комплексом механических свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой вытяжки и последующего однослойного эмалирования, включающем выплавку стали, разливку, горячую прокатку, смотку, травление, холодную прокатку, отжиг и дрессировку, согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую, мас.%:

C не более 0,007
Si не более 0,03
Mn 0,15-0,30
Ti (4С+3,43N+1,5S+0,02) - 0,17
S 0,03-0,06
P не более 0,03
N не более 0,007
Al 0,01-0,06
Cr не более 0,04
Ni не более 0,04
Cu не более 0,04
Fe и неизбежные примеси остальное

Нагрев слябов ведут до температуры 1150-1250°C, горячую прокатку заканчивают при температуре 880-960°C, смотку осуществляют при температуре 700-750°C, холодную прокатку ведут с суммарным обжатием 70-90%, а отжиг осуществляют при температуре 700-750°C. Кроме того, дрессировку проката проводят со степенью обжатия 0,3-1,0%.

Сущность изобретения заключается в следующем.

За счет химического состава, а также обеспечения оптимальных значений технологических параметров производства получаемая сталь характеризуется высоким комплексом механических свойств, а также высоким показателем коэффициента наводораживания. Создание большого количества необратимых водородных ловушек, образованных деформацией частиц избыточных фаз (в основном сульфидов титана), обеспечивает высокую стойкость стали к образованию дефекта "рыбья чешуя". Сверхнизкое содержание углерода в стали и связанные титаном примеси внедрения обеспечивают высокий комплекс механический свойств.

Содержание титана должно отвечать условию 4С+3,43N+1,5S+0,02≤Ti≤0,17%. Выбор содержания титана в зависимости от содержаний углерода, азота и серы обусловлен необходимостью связывания этих примесей в соединения TiC, TiN, TiCxNy, TixSy и др., в противном случае сталь не будет являться IF-сталью (interstitial free - свободное междоузлие), и в получаемой кристаллической решетке стали будут присутствовать атомы внедрения. Кроме того, титан и сера являются неразделимыми составляющими в образовании достаточного количества частиц сульфидов и титана, которые, после фрагментации, при холодной прокатке металла являются основными необратимыми ловушками водорода и обеспечивают стали высокую стойкость к образованию дефекта "рыбья чешуя". Коэффициенты перед углеродом, азотом и серой - 4, 3,43 и 1,5 соответственно, являются стехиометрическими, то есть представляют собой отношение атомной массы титана к каждому из перечисленных элементов. Эмпирический коэффициент 0,02 получен опытным путем и является необходимым избытком титана для гарантированного связывания вышеперечисленных примесей в соединения. Ограничение верхнего предела титана определено, исходя из расчета по приведенной формуле (4С+3,43N+1,5S+0,02), при максимальных значениях содержаний углерода, азота и серы.

Содержание серы в диапазоне 0,03-0,06% обеспечивает достаточное количество частиц избыточных фаз, необходимое для получения высокого значения коэффициента наводораживания и, соответственно, удовлетворительной стойкости стали к образованию дефекта "рыбья чешуя". Содержание серы менее 0,03% приведет к неудовлетворительному показателю коэффициента наводораживания, более 0,06% - к неудовлетворительным показателям механических свойств.

Легирование стали марганцем необходимо для обеспечения отсутствия красноломкости стали во время ее непрерывной разливки, нагрева под прокатку и последующей термодеформационной обработки. При содержании марганца менее 0,15% сталь может быть красноломкой, при содержании более 0,3% - возможно получение неудовлетворительных показателей механических свойств.

Кремний, фосфор, хром, никель и медь являются твердорастворными упрочнителями стали, поэтому их содержание ограничено. Увеличение содержания каждого элемента выше заявленного предела приводит к понижению относительного удлинения, увеличению предела прочности и пластичности.

Алюминий введен для раскисления стали и связывания азота в нитриды. Нитриды алюминия упрочняют холоднокатаную сталь. При снижении содержания алюминия менее 0,01% недостаточное образование нитридов. Увеличение содержания алюминия более 0,06% приводит к снижению пластичности.

Углерод и азот напрямую отвечают за пластические свойства стали. Увеличение содержания каждого из них выше 0,007% приводит к понижению относительного удлинения и повышению предела текучести.

Нагрев слябов осуществляется до температуры 1150-1250°C, смотку осуществляют при температуре 700-750°C, а холодную прокатку ведут с суммарным обжатием 70-90%. Невыполнение хотя бы одного из условий приводит к получению низкого значения коэффициента наводораживания.

Горячую прокатку заканчивают при температуре 880-960°C, отжиг осуществляют при температуре 700-750°C. Невыполнение этих условий отрицательно сказывается на комплексе механических свойств проката (снижается относительное удлинение, повышается предел текучести).

Кроме того, дрессировку отожженного проката осуществляют со степенью обжатия 0,3-1,0%. Невыполнение этого условия приводит к повышению предела текучести.

Примеры реализации изобретения

В кислородном конвертере выплавили стали, химический состав которых приведен в таблице 1. Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы. Слябы нагревали в нагревательной печи и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 4 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой до определенных температур и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали солянокислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-клетевом стане до толщины 1,0 мм. Холоднокатаные полосы отжигали в колпаковых печах и дрессировали с заданным обжатием.

Таблица 1
Химический состав стали
Вариант № Содержание элементов, мас.%
C Si Mn P S Al N Ti Cr Ni Cu Fe и неизбежные примеси
1 0,0045 0,02 0,2 0,008 0,037 0,036 0,0035 0,13 0,035 0,032 0,029 остальное
2 0,0047 0,02 0,2 0,008 0,041 0,036 0,0041 0,14 0,032 0,035 0,030 остальное
3 0,006 0,02 0,2 0,008 0,037 0,036 0,0044 0,13 0,030 0,028 0,032 остальное
4 0,005 0,02 0,2 0,008 0,041 0,036 0,0041 0,14 0,028 0,030 0,035 остальное
5 0,011 0,017 0,23 0,006 0,035 0,032 0,0038 0,11 0,032 0,029 0,036 остальное
6 0,012 0,015 0,28 0,006 0,035 0,032 0,004 0,12 0,035 0,030 0,029 остальное
7 0,009 0,017 0,28 0,006 0,035 0,032 0,005 0,11 0,032 0,029 0,035 остальное

Технологические параметры производства представлены в таблице 3. Результаты испытания холоднокатаного проката представлены в таблице 3.

Таблица 2
Технологические параметры производства
Вариант № Тсляба на выходе из печи, °C Ткп, °C Тсм, °C Обжатие при холодной прокатке, % Тотжига и выдержка при ней, °C/час Степень обжатия при дрессировке, %
1 1201 909 724 75 720/27 0,5
2 1222 911 705 75 715/22 0,5
3 1230 926 730 75 715/22 0,5
4 1240 912 713 75 715/22 0,9
5 1215 888 719 75 730/22 0,5
6 1205 872 700 75 720/15 0,5
7 1200 877 675 75 730/22 0,9
Таблица 3
Результаты испытаний готового проката
Вариант № Предел текучести, Н/мм2 Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 Относительное удлинение, % Зерно феррита, номер Коэффициент наводораживания Н, %
1 134 302 48 8 63
2 150 303 44 8-7 56
3 149 303 45 8-7 67
4 140 295 42 8-7 56
5 185 320 37 8-9 49
6 203 320 36 9,8 42
7 162 320 37 9,8 44
Предъявляемые требования Не более 210 270-350 Не менее 38 Не крупнее 6 Не менее 55

Из данных, приведенных в таблице 3, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №1-№4) достигаются механические свойства и коэффициент наводораживания, соответствующие предъявляемым требованиям. В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты №5-№7) из-за низкого комплекса механических свойств, а также коэффициента наводораживания холоднокатаный прокат для однослойного эмалирования получить не удалось.

Таким образом, из представленных материалов следует, что совокупность признаков заявленного способа обеспечивает достижение указанного технического результата - получение сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали, пригодной для однослойного эмалирования, с высокой стойкостью к образованию дефекта "рыбья чешуя" и высоким комплексом механических свойств.

1. Способ производства сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой вытяжки и последующего однослойного эмалирования, включающий выплавку стали, разливку на слябы, горячую прокатку, смотку, травление, холодную прокатку полосы, отжиг и дрессировку, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас.%: С не более 0,007, Si не более 0,03, Мn 0,15-0,30, Ti (4С+3,43N+1,5S+0,02) - 0,17, где С, N и S - содержание углерода, азота и серы, мас.%, S 0,03-0,06, Р не более 0,03, N не более 0,007, Al 0,01-0,06, Сr не более 0,04, Ni не более 0,04, Cu не более 0,04, Fe и неизбежные примеси - остальное, нагрев слябов осуществляют до температуры 1150-1250°C, горячую прокатку заканчивают при температуре 880-960°C, смотку осуществляют при температуре 700-750°C, холодную прокатку полосы ведут с суммарным обжатием 70-90%, а отжиг полосы - при температуре 700-750°C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дрессировку полосы осуществляют со степенью обжатия 0,3-1,0%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, применяемым для изготовления износостойких деталей. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, ванадий, кальций, алюминий, ниобий, титан, редкоземельные металлы (РЗМ), железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,25-0,60, кремний 0,10-1,50, марганец 0,20-1,30, хром 0,30-1,90, никель 0,70-2,0, медь не более 0,45, молибден 0,10-0,90, ванадий 0,001-0,40, кальций 0,0001-0,01, алюминий 0,005-0,1, ниобий 0,001-0,20, титан 0,001-0,20, РЗМ 0,0001-0,005, железо и неизбежные примеси остальное.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении высокопрочной листовой стали толщиной 8,0-40,0 мм для изготовления платформ грузовых автомобилей, работающих в условиях Крайнего Севера.

Высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности холоднокатаный стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованный стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованный погружением стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности отожженный оцинкованный погружением стальной лист, способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности холоднокатаного стального листа, способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованного погружением стального листа и способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности отожженного оцинкованного погружением стального листа // 2531216
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному стальному листу, имеющему отношение предела текучести к пределу прочности 0,6 или более. Лист выполнен из стали следующего состава, в мас.%: 0,03-0,20% С, 1,0% или менее Si, от более 1,5 до 3,0% Mn, 0,10% или меньше Р, 0,05% или менее S, 0,10% или менее Аl, 0,010% или менее N, один или несколько видов элементов, выбранных из Ti, Nb и V, общее содержание которых составляет 0,010-1,000%, 0,001-0,01 Ta, остальное Fe и неизбежные примеси.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, используемым для производства магистральных труб. Сталь содержит, мас.%: углерод от 0,11 до менее 0,15, кремний от 0,40 до менее 0,50, марганец 1,30-1,60, хром не более 0,30, никель 0,06-0,20, медь не более 0,30, алюминий не более 0,05, титан не более 0,03, азот не более 0,008, сера не более 0,040, фосфор 0,015-0,030, железо остальное.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения высокопрочной теплостойкой проволоки различных типоразмеров и листового материала.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к фольге из нержавеющей стали, используемой в носителе катализатора устройства очистки выхлопного газа автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным низкоуглеродистым мартенситным свариваемым сталям, закаливающимся на воздухе, используемым для изготовления термически упрочненных сварных конструкций, крупногабаритных изделий, а также строительных конструкций и деталей нефтяного машиностроения.
Сталь // 2502821
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам низкоуглеродистых сталей, используемых для изготовления гильз патронов автоматического стрелкового оружия калибра 7,62 мм, покрытых сплавом латуни (томпаком) или лаком.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к низкоуглеродистым сталям для производства проката, используемого для изготовления сварных нефте- и газопроводов, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению водоохлаждаемых изложниц для производства центробежно-литых труб. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,16-0,25, кремний 0,10-0,60, марганец 0,60-1,20, хром 1,5-2,50, никель 0,60-1,50, молибден 0,18-0,75, ванадий 0,08-0,15, алюминий 0,001-0,008, медь ≤0,30, сера ≤0,006, фосфор ≤0,008, азот 0,005-0,02, цирконий 0,001-0,004, кальций 0,005-0,02, церий 0,005-0,03, железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии. В настоящем изобретении предложен стальной лист, полученный методом горячей прокатки, который имеет улучшенное свойство удлинения при сохранении удовлетворительно высокой прочности, составляющей по меньшей мере 590 МПа.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству оцинкованного полосы под полимерное покрытие, преимущественно лакокрасочное с массой цинкового покрытия не более 300 г/м2.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения коррозионной стойкости стального листового изделия и обеспечения хорошей свариваемости осуществляют предварительное покрытие стальной полосы или листа алюминием, или алюминиевым сплавом, резку указанной стального листа или полосы с предварительным покрытием для получения стальной заготовки с предварительным покрытием, нагрев заготовки в предварительно нагретой печи до температуры и в течение времени согласно диаграмме в соответствии с толщиной заготовки при средней скорости нагрева Vc в температурном диапазоне от 20 до 700°C, составляющей от 4 до 12°C/с и при скорости нагрева Vc' в температурном диапазоне от 500 до 700°C, составляющей от 1,5 до 6°C/с, затем перемещение указанной нагретой заготовки к штамповочному прессу, горячую штамповку нагретой заготовки в штамповочном прессе для получения горячештампованного стального листового изделия, охлаждение нагретой заготовки от температуры на выходе из печи до температуры 400°C при средней скорости охлаждения, по меньшей мере, 30°C/с.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству холоднокатаной полосы с высокими вытяжными свойствами для холодной штамповки, применяемой в автомобилестроении.

Изобретение относится к области металлургии, в частности получению стального компонента с металлическим покрытием, который используют в качестве материала для кузовов транспортных средств.
Изобретение относится к области металлургии, именно к производству низкоуглеродистой холоднокатаной стали, применяемой для изготовления деталей особо сложной формы.
Изобретение относится к прокатному производству, в частности к изготовлению тонколистовой низкоуглеродистой холоднокатаной стали для штамповки. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению деталей для автомобилестроения термомеханической обработкой горячекатаных и/или холоднокатаных стальных полос или листов, снабженных слоем покрытия из цинкового сплава.

Изобретение относится к прокатному производству. .

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве тонколистового горячекатаного проката для холодной штамповки. Способ включает горячую прокатку полос, их охлаждение до температуры смотки, смотку, травление и дрессировку.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству cверхнизкоуглеродистых холоднокатаных сталей для глубокой вытяжки изделий и последующего однослойного эмалирования и может быть использовано при изготовлении деталей бытовой техники, посуды, санитарно-гигиенических приборов, в химической промышленности, в строительстве и др. Способ производства cверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой вытяжки и последующего однослойного эмалирования включает выплавку стали, содержащую, мас.: С не более 0,007, Si не более 0,03, Mn 0,15-0,30, Ti - 0,17, где С, N и S - содержание углерода, азота и серы, мас., S 0,03-0,06, P не более 0,03, N не более 0,007, Al 0,01-0,06, Cr не более 0,04, Ni не более 0,04, Cu не более 0,04, Fe и неизбежные примеси - остальное, разливку, горячую прокатку, смотку, травление, холодную прокатку, отжиг и дрессировку. Нагрев слябов под прокатку осуществляют до температуры 1150-1250°C, прокатку заканчивают при температуре 880-960°C, смотку осуществляют при температуре 700-750°C. Холодную прокатку ведут с суммарным обжатием 70-90. Отжиг осуществляют при температуре 700-750°C. Технический результат заключается в получении сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали, пригодной для однослойного эмалирования, с высокой стойкостью к образованию дефекта рыбья чешуя и высоким комплексом механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Наверх