Способ производства горячеоцинкованного проката для холодной штамповки

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является получение прочностных характеристик стали, склонности к ВН-эффекту при отсутствии площадки текучести. Технический результат достигается тем, что в способе производства горячеоцинкованного проката для холодной штамповки, включающем выплавку стали, разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг с нанесением цинкового покрытия и дрессировку, выплавляют сталь, содержащую, мас %: углерод 0,002-0,006, кремний не более 0,04, марганец 0,20-0,75, сера не более 0,015, алюминий не более 0,070, фосфор 0,015-0,070, азот не более 0,005, титан 0,010-0,030, ниобий 0,010-0,030, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом содержание свободного углерода в твердом растворе находится в диапазоне 0,0005%≤Сэф≤0,0040%, нагрев слябов ведут при температуре 1200-1270°С в течение 3,5-5,5 ч, прокатку металла при температуре 1100-1150°С ведут в течение не менее 50 сек, смотку полос ведут при температуре 580-760°С. Кроме того, рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°С, а дрессировку горячеоцинкованного проката производят с обжатием 0,8-1,8%. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способу производства горячеоцинкованного проката с дополнительным упрочнением при сушке лакокрасочного покрытия на штампованном изделии (ВН-эффектом). Горячеоцинкованный прокат предназначен для изготовления изделий автомобиля методом штамповки.

В прокате с ВН-эффектом сочетаются высокие пластические свойства в состоянии поставки и высокие прочностные характеристики после штамповки и сушки. Высокопрочный прокат с ВН-эффектом устойчив к вмятинам, что позволяет уменьшить толщину листового проката, а значит, приводит к экономии топлива. ВН-эффект в прокате обусловлен искусственным старением, связанным с наличием свободных атомов углерода в твердом растворе феррита, которые образуют облака Котрелла - тончайшие выделения карбидов. Эти карбиды закрепляют подвижные дислокации в феррите при повышенной температуре, что приводит к упрочнению штампованных деталей при сушке.

Сложность получения проката с ВН-эффектом связана с тем, что необходимо соблюдение определенной доли свободного углерода в твердом растворе, чтобы прокат имел достаточно высокий ВН-эффект, но не стал излишне склонным к старению и не проявилась площадка текучести. При наличии площадки текучести во время штамповки образуется дефект «Излом», что недопустимо для лицевых деталей автомобиля. Согласно требованиям автопроизводителей для исключения данного дефекта площадка текучести должна быть не более 0,2%.

Известен способ производства стального листа с высокой способностью к упрочнению при сушке, характеризующийся содержанием в стали следующих компонентов, мас. %:

Углерод 0,0001-0,2
Кремний ≤2,0
Марганец ≤3,0
Фосфор ≤0,15
Сера ≤0,015
Хром ≤2,5
Никель + Медь 0,001-1,0
Алюминий ≤0,1
Азот 0,001-0,1
Титан 0,0001-0,1
Ниобий 0,001-0,03
Железо и неизбежные примеси остальное

включающий непрерывную разливку слябов, нагрев слябов при температуре 1200°С и выше, горячую прокатку, которую заканчивают при температуре не ниже 600°С, охлаждение водой, смотку в рулоны при температуре 550°С или ниже, холодную прокатку с суммарным обжатием 95% или ниже, рекристаллизацинный отжиг при температуре 600-1100°С, нанесение цинкового покрытия и дрессировку полос с обжатием 3% или менее (ЕР №1306456 А1, C21D 9/46, 02.05.2003 г.).

Недостатком известной стали и способа производства является низкая прочность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства стальной полосы, включающий выплавку стали, содержащую следующие компоненты, мас. %:

Углерод 0,001-0,015
Кремний 0,001-0,50
Марганец 0,05-1,0
Фосфор не более 0,12
Сера не более 0,025
Хром не более 0,30
Никель не более 0,30
Медь не более 0,19
Алюминий от более 0,02 до 0,15
Азот не более 0,010
Железо и неизбежные примеси,
в том числе титан и ниобий остальное

при этом выполняется соотношение [Mn]/[S]≥4,8 и сумма содержания титана и ниобия составляет не более 0,012 мас. %, нагрев слябов при температуре от 1060 до менее 1200°С, горячую прокатку с температурой конца прокатки 800-930°С, охлаждение водой, смотку полос в рулоны при температуре от более 550 до 730°С, травление, холодную прокатку с суммарным обжатием 40-95%, рекристаллизационный отжиг в проходных печах при температуре 750-900°С, нанесение цинкового покрытия и дрессировку (патент РФ №2478729, МПК С22С 38/42, C21D 8/02, C21D 9/46).

Указанный способ обеспечивает требуемый уровень предела текучести и величины ВН-эффекта. Недостатком известного способа производства является наличие площадки текучести более 0,20%, что в свою очередь приводит к появлению дефекта излом при штамповке.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является оптимизация химического состава стали и технологических параметров производства с обеспечением технического результата в виде сохранения прочностных характеристик, склонности к ВН-эффекту при условии отсутствия площадки текучести.

Технический результат достигается тем, что в способе производства горячеоцинкованного проката для холодной штамповки, включающем выплавку стали, разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг с нанесением цинкового покрытия и дрессировку, согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую, масс %:

Углерод 0,002-0,006
Кремний не более 0,04
Марганец 0,20-0,75
Сера не более 0,015
Алюминий не более 0,070
Фосфор 0,015-0,070
Азот не более 0,005
Титан 0,010-0,030
Ниобий 0,010-0,030
Железо и неизбежные примеси остальное

при этом содержание свободного углерода в твердом растворе находится в диапазоне 0,0005%≤Сэф≤0,0040%, нагрев слябов ведут при температуре 1200-1270°С в течение 3,5-5,5 ч, горячую прокатку при температуре 1100-1150°С ведут в течение не менее 50 сек, смотку полос ведут при температуре 580-760°С. Кроме того, рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°С, а дрессировку горячеоцинкованного проката производят с обжатием 0,8-1,8%.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для обеспечения требуемого уровня предела текучести и ВН-эффекта в сочетании с отсутствием площадки текучести необходимо обеспечить содержание свободного углерода в твердом растворе в диапазоне 0,0005%≤СЭф≤0,0040%, что достигается корректировкой технологических параметров производства и химического состава стали.

Углерод - один из упрочняющих элементов. Увеличение содержания углерода более 0,006% приводит к снижению пластичности стали, появлению площадки текучести. При содержании углерода менее 0,002% наблюдается снижение предела текучести и ВН-эффекта.

Кремний специально в сталь не вводится по причине ухудшения адгезии покрытия к металлооснове с ростом содержания кремния, поэтому технологически его содержание ограничено не более 0,04%.

Марганец введен в сталь для связывания серы и упрочнения стали. Увеличение содержания марганца более 0,75% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность. Содержание марганца менее 0,20% может привести к неполному связыванию серы и образованию частиц Ti(S), при этом содержание свободного углерода в твердом растворе будет за пределами заявленного диапазона, что в свою очередь приведет к возникновению площадки текучести более 0,2%

Увеличение содержания серы более 0,015% приведет к образованию сульфидов титана и неполному связыванию азота, что в свою очередь приведет к возникновению площадки текучести более 0,2%

Алюминий введен в сталь как раскислитель. Увеличение содержания алюминия более 0,07% приводит к ухудшению комплекса механических свойств.

Упрочнение стали создает фосфор, который повышает твердость феррита и усиливает выделение дисперсных карбидный включений. Одновременно фосфор улучшает пластичность и штампуемость стали. При содержании фосфора более 0,070% ухудшается пластичность стали, при содержании фосфора менее 0,015% ухудшается прочность.

Азот упрочняет сталь. При содержании азота более 0,005% сталь становится склонной к старению, проявляется площадка текучести.

Титан и ниобий введены в химический состав стали для снижения площадки текучести за счет связывания углерода и азота и формирования прочностных характеристик. При содержании титана и ниобия более 0,030% наблюдается чрезмерное упрочнение стали, ухудшение пластичности, отсутствие ВН эффекта. При содержании титана и ниобия менее 0,010% не происходит необходимого связывания части углерода, что в свою очередь приводит к возникновению площадки текучести более 0,2%.

Содержание свободного углерода в твердом растворе рассчитывают по формуле:

где С, Ti, N, Nb - содержание С, Ti, N и Nb в стали, %;

3,43; 4; 7,75 - эмпирические коэффициенты.

Содержание свободного углерода в твердом растворе в диапазоне 0,0005%≤СЭф≤0,0040% обеспечивает требуемый ВН-эффект без проявления площадки текучести. Однако при нагреве сляба в печах перед горячей прокаткой частицы Ti(C,N), Nb(C,N) постепенно растворяются, и поэтому необходимо контролировать температуру прокатки для гарантированного формирования достаточного числа частиц Ti(C,N), Nb(C,N) с целью обеспечения фактического содержания свободного углерода в твердом растворе в расчетной величине, что в свою очередь гарантирует получение площадки текучести менее 0,2%. По этой причине необходимо ограничивать температуру нагрева в диапазоне 1200-1270°С и время нагрева в диапазоне 3,5-5,5 ч.

После охлаждения сляба до определенной температуры и деформации начинается обратный процесс - выделение частиц Ti(C,N), Nb(C,N). Горячая прокатка металла при температуре 1100-1150°С в течение не менее 50 сек гарантирует полноту выделения частиц Ti(C,N), Nb(C,N) и соответствие содержания фактического свободного углерода расчетной величине, что в свою очередь гарантирует получение площадки текучести менее 0,2%.

Смотка полос при температуре 580-760°С обеспечивает формирование требуемых механических свойств. При смотке полос за пределами заявленного диапазона технический результат не достигается.

Кроме того, рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°С. Отжиг при температуре ниже 790°С приводит к снижению величины ВН-эффекта. Отжиг при температуре выше 850°С не обеспечивает необходимый уровень механических свойств, что в свою очередь приводит к появлению площадки текучести.

Окончательные механические свойства формируются при дрессировке. Дрессировка полос с обжатием 0,8-1,8% обеспечивает оптимальный уровень механических свойств. Обжатие менее 0,8% приводит к появлению площадки текучести. Дрессировка с обжатием более 1,8% приводит к снижению ВН-эффекта.

Примеры реализации способа. В кислородном конвертере выплавили стали, химический состав которых приведен в таблице 1. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками до температуры 1250°С и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,3-5,0 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали солянокислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-клетевом стане до толщины 0,60-1,75 мм. Холоднокатаные полосы отжигали в проходной печи с нанесением цинкового покрытия и дрессировали с заданным удлинением. Варианты реализации способа производства горячеоцинкованного проката представлены в таблице 2. Механические свойства приведены в таблице 3.

Из приведенных данных видно, что предлагаемый способ производства горячеоцинкованного проката с ВН-эффектом позволяет получить требуемый уровень прочностных характеристик в сочетании с отсутствием площадки текучести и величиной ВН-эффекта не ниже требований стандартов (варианты 1-3). При запредельных значениях заявленных параметров (варианты 4-6) получаем отклонения по механическим свойствам от норм стандартов.

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

1. Способ производства горячеоцинкованного проката для холодной штамповки, включающий выплавку стали, разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг с нанесением цинкового покрытия и дрессировку, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас %:

углерод 0,002-0,006
кремний не более 0,04
марганец 0,20-0,75
сера не более 0,015
алюминий не более 0,070
фосфор 0,015-0,070
азот не более 0,005
титан 0,010-0,030
ниобий 0,010-0,030
железо и
неизбежные примеси остальное

при этом содержание свободного углерода в твердом растворе находится в диапазоне 0,0005%≤Cэф≤0,0040%, нагрев слябов ведут при температуре 1200-1270°C в течение 3,5-5,5 ч, прокатку металла при температуре 1100-1150°C осуществляют в течение не менее 50 сек, а смотку полос ведут при температуре 580-760°C.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°C.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дрессировку горячеоцинкованного проката производят с обжатием 0,8-1,8%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения коррозионной стойкости детали способ её изготовления включает стадии холодной прокатки подложки (3) с использованием рабочих валков, рабочая поверхность которых имеет шероховатость Ra2.5 меньшую или равную 3,6 мкм; нанесения металлического покрытия (7) по меньшей мере на одной поверхности (5) отожженной подложки (5) с помощью электролитического осаждения с образованием металлического листа (1); деформирования отрезанного металлического листа (1) с формированием деталей, при этом внешняя поверхность (21) металлического покрытия (7) после проведения стадии деформирования имеет волнистость Wa0,8 меньшую или равную 0,5 мкм.

Изобретение относится к изделию, которое содержит упаковочный контейнер или его часть, имеющие металлическую основу; композицию покрытия, расположенную, по меньшей мере, на части основы, при этом композиция покрытия содержит простой полиэфирный полимер, который содержит, по меньшей мере, 25 мас.% арильных или гетероарильных групп и является по существу свободным от связанного бисфенольного мономера или его диэпоксида и содержит один или более сегментов приведенной ниже Формулы (II): где Н означает атом водорода, если присутствует, каждый R1, если присутствует, независимо выбран из органической группы, серосодержащей группы или азотсодержащей группы, имеющих атомную массу, по меньшей мере, 15 Да, v означает от 0 до 4, и где две или более группы R1 могут объединяться с образованием одной или более циклических групп.

Изобретение относится к металлургии. Легированный, гальванизированный погружением стальной лист содержит в мас.%: C 0,10-0,4, Si 0,01-0,5, Mn 1,0-3,0, О 0,006 или менее, P 0,04 или менее, S 0,01 или менее, Al 0,1-3,0, N 0,01 или менее, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к способу получения упаковочной стали из холоднокатаной листовой стали, изготовленной из нелегированной или низколегированной стали с содержанием углерода менее 0,1%.

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшения отрывной силы крышки жестяной банки при постоянной толщине её стенки по ослабленной линии крышку для жестяной банки получают из нелегированной или низколегированной листовой стали с содержанием углерода менее 0,1 мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному гальванизированному погружением стальному листу, используемому в автомобилестроении. Стальной лист содержит базовый стальной лист и сформированный на его поверхности гальванизацией погружением слой покрытия с обеспечением толщины листа, равной от 0,6 до 5,0 мм.

Изобретение относится к металлургии. Устройство содержит тигель и систему охлаждения.

Изобретение относится к металлургии. Гальванизированный горячим погружением стальной лист содержит в мас.%: С 0,10-0,4, Si 0,01-0,5, Mn 1,0-3,0, О 0,006 или менее, Р 0,04 или менее, S 0,01 или менее, Al 0,1-3,0, N 0,01 или менее, Fe и неизбежные загрязняющие примеси - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному гальванизированному погружением стальному листу, используемому в автомобилестроении. Лист содержит базовый стальной лист толщиной от 0,6 до 5,0 мм и сформированный на его поверхности гальванизацией погружением слой покрытия.

Изобретение относится к способу покрытия погружением движущейся стальной полосы (16) путем ее перемещения в жидкой ванне (9) металла, такого как цинк или металлический сплав, а также установку для его осуществления.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали с изоляционным покрытием с превосходными штампуемостью и адгезионными свойствами. Электротехническая листовая сталь с изоляционным покрытием содержит электротехническую листовую сталь и изоляционное покрытие, сформированное на электротехнической листовой стали.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству листового проката для использования при строительстве морских сооружений, транспортном и тяжелом машиностроении и для работы в арктических условиях.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения повышенной деформационной способности стального листа толщиной 15-40 мм с пределом текучести свыше 480 МПа, используемого при производстве электросварных труб, сляб из стали, содержащей, мас.

Изобретение относится к листу из текстурированной электротехнической стали и может быть использовано в качестве материала сердечника электрических трансформаторов, генераторов и т.п.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при производстве толстолистового штрипса из низколегированной стали толщиной от 10 до 15 мм.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве горячекатаного листа толщиной 48-100 мм из низколегированной стали для изготовления конструкций ответственного назначения, работающих под давлением при температуре до -70°C.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения прочности и пластичности листовую заготовку получают из стали, содержащей в мас.%: С от 0,15 до 0,5, Si от 0,2 до 3, Mn от 0,5 до 3, Р 0,05 или менее, S 0,05 или менее, Al от 0,01 до 1,В от 0,0002 до 0,01,N от 0,001 до 0,01 Ti в количестве, равном или более 3,4[N]+0,01 и равном или менее 3,4[N]+0,1, где [N] - содержание (мас.%) N в стали, железо и неизбежные примеси – остальное, причем средний диаметр эквивалентной окружности Ti-содержащих выделившихся включений, имеющих диаметр эквивалентной окружности 30 нм или менее, составляет 6 нм или менее, а количество Ti во включениях и общее количество Ti в стали удовлетворяет предписанному соотношению, нагревают заготовку до температуры от 900 до 1100°С, штампуют в пресс-форме, при этом в процессе формования её охлаждают со средней скоростью охлаждения 20ºС/с или более до температуры, равной или ниже на 100ºС температуры Bs начала бейнитного превращения и равной или большей, чем температура Ms начала мартенситного превращения, а после завершения формования полученное изделие охлаждают со средней скоростью охлаждения менее 20°С/с до температуры 200°С или менее.

Изобретение относится к области термомеханической обработки стального листа путем резания. Для предотвращения замедленного разрушения на поверхности среза листа и получения точности размера при изготовлении изделия из листа способ горячей режущей обработки с измельчением зерен поверхностного слоя включает стадии, в которых: нагревают и выдерживают стальной лист в диапазоне температур от Ас3 до 1400°С для получения аустенитной структуры стального листа, затем проводят режущую обработку стального листа при размещении стального листа на матрице и закаливают быстрым охлаждением подвергнутого режущей обработке стального листа, причем начальную температуру режущей обработки регулируют в диапазоне от Ar3 + 30°С до Ar3 + 140°С.

Изобретение относится к области черной металлургии. Для получения изделий сложной формы и обеспечения высоких показателей временного сопротивления, предела текучести, хладостойкости, коррозионной стойкости, высокой пластичности и свариваемости отожженный холоднокатаный стальной лист нагревают до температуры 890-950°C со скоростью не менее 6°C/с, выдерживают при упомянутой температуре в течение 4-5 минут, затем подвергают горячей штамповке и охлаждают в штампе со скоростью 30-80°C/с для получения изделия, имеющего временное сопротивление до 2200 Н/мм2.

Изобретение относится к области черной металлургии. Для изготовления изделий сложной формы разной категорией прочности с высокими показателями временного сопротивления, предела текучести, хладостойкости, коррозионной стойкости, высокой пластичности и свариваемости горячекатаный стальной лист нагревают до 900-960°C со скоростью не более 7°C/с, выдерживают в течение 4-5 мин, штампуют и охлаждают в штампе со скоростью 30-80°C/с для получения горячештампованого изделия, имеющего временное сопротивление до 2200 Н/мм2, при этом стальной лист получают из борсодержащей стали, легированной Si-Mn-Cr и микролегированной Ti-Nb-V или построенной по принципу низкоуглеродистой мартенситной стали, легированной Si-Mn-Cr-Ni и микролегированной Mo-Ti-Nb-V.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства холоднокатаного проката повышенной прочности из микролегированной стали, предназначенного для изготовления деталей автомобиля методом штамповки.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является получение прочностных характеристик стали, склонности к ВН-эффекту при отсутствии площадки текучести. Технический результат достигается тем, что в способе производства горячеоцинкованного проката для холодной штамповки, включающем выплавку стали, разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг с нанесением цинкового покрытия и дрессировку, выплавляют сталь, содержащую, мас : углерод 0,002-0,006, кремний не более 0,04, марганец 0,20-0,75, сера не более 0,015, алюминий не более 0,070, фосфор 0,015-0,070, азот не более 0,005, титан 0,010-0,030, ниобий 0,010-0,030, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом содержание свободного углерода в твердом растворе находится в диапазоне 0,0005≤Сэф≤0,0040, нагрев слябов ведут при температуре 1200-1270°С в течение 3,5-5,5 ч, прокатку металла при температуре 1100-1150°С ведут в течение не менее 50 сек, смотку полос ведут при температуре 580-760°С. Кроме того, рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°С, а дрессировку горячеоцинкованного проката производят с обжатием 0,8-1,8. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Наверх