×
27.08.2013
216.012.6478

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, конкретно к листопрокатному производству, и может быть использовано при получении высокопрочных холоднокатаных листов для глубокой вытяжки. Для повышения прочностных и пластических свойств листовой стали получают горячекатаную полосу, подвергают ее травлению, холодной прокатке, а затем термической обработке путем нагрева до температуры 710-850°С с последующим охлаждением со скоростью 60-80°С/с, повторного нагрева до температуры 260-350°С и выдержкой не менее 20 с. Горячекатаную полосу изготавливают из стали следующего химического состава, мас.%: 0,06-0,11 С, 0,4-3,5 Мn, 0,001-0,03 Si, 0,01-0,49 Cr, 0,01-0,05 Al, 0,001-0,012 N, не более 0,1 Ni, не более 0,1 Сu, остальное Fe. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к листопрокатному производству, и может быть использовано при получении высокопрочных холоднокатаных листов для глубокой вытяжки.

Известен способ производства листовой стали, используемой для изготовления деталей кузова автомобиля методом глубокой вытяжки. Способ включает изготовление горячекатаной полосы из стали марки 08Ю по ГОСТ 9045-93 следующего химического состава, мас.%:

Углерод не более 0,07
Марганец 0,20-0,35
Алюминий 0,02-0,07
Кремний не более 0,04
Медь не более 0,06
Сера не более 0,025
Фосфор не более 0,020
Железо Остальное.

Горячекатаную полосу подвергают травлению, холодной прокатке до конечной толщины и термической обработке - рекристаллизационному отжигу при температуре 720°C в колпаковой садочной печи [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что отожженная листовая сталь имеет низкие прочностные свойства, что требует увеличения толщины изделий, получаемых из листа глубокой вытяжкой.

Известен также способ производства листовой стали, включающий получение горячекатаной полосы из стали следующего состава, мас.%:

Углерод не более 0,02
Кремний не более 0,5
Марганец не более 2,5
Алюминий 1-5
Фосфор не более 0,10
Сера не более 0,05
Азот не более 0,03
Цирконий 0,01-0,040
Железо Остальное.

Горячекатаную полосу подвергают травлению, холодной прокатке и рекристаллизационному отжигу [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что листовая сталь имеет низкие пластические и прочностные свойства.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства высокопрочных стальных листов, способных к глубокой вытяжке. Способ включает изготовление горячекатаной полосы из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод не более 0,10
Кремний не более 0,06
Марганец не более 0,5
Фосфор менее 0,08
Сера менее 0,03
Алюминий менее 0,15
Железо Остальное.

Горячекатаные полосы подвергают травлению, холодной прокатке с суммарным относительным обжатием 80-95%, термической обработке - рекристаллизационному отжигу [3].

Недостаток известного способа состоит в том, что листовая сталь в отожженном состоянии не обладает одновременно высокими прочностными и пластическими свойствами.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в одновременном повышении прочностных и пластических свойств.

Для решения технической задачи в известном способе производства листовой стали, включающем изготовление горячекатаной полосы, травление, холодную прокатку и термическую обработку, согласно изобретению термическую обработку проводят путем нагрева до температуры 710-850°C с последующим охлаждением со скоростью 60-80°C/с, повторного нагрева до температуры 260-350°C и выдержкой не менее 20 с. Кроме того, что горячекатаная полоса может быть изготовлена из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод 0,06-0,11
Марганец 0,4-3,5
Кремний 0,001-0,03
Хром 0,01-0,49
Алюминий 0,01-0,05
Азот 0,001-0,012
Никель не более 0,01
Медь не более 0,
Железо Остальное.

Сущность изобретения состоит в следующем. Для одновременного обеспечения высоких прочностных и пластических свойств в листовой стали необходимо сформировать ферритную матрицу, способную к глубокой вытяжке без образования разрывов, и равномерно распределенные по ее объему мелкодисперсные частицы мартенсита, которые, затормаживают движение дислокаций и повышают тем самым прочность стали.

Нагрев холоднокатаной стали до температуры 710-850°C переводит ее в двухфазное аустенитно-ферритное состояние, причем включения аустенита равномерно распределены в ферритной матрице. Последующее охлаждение со скоростью 60-80°C/с, как показали эксперименты, приводит к переохлаждению аустенитной фазы, которая претерпевает аллотропное превращение в мартенсит с реечной морфологией. Ферритная фаза после термической обработки сохраняется. Повторный нагрев до температуры 260-350°C и выдержка при этой температуре в течение не менее 20 с обеспечивает низкий отпуск мартенсита, снятие термических и фазовых напряжений, а также разупрочнение быстроохлажденного (закаленного) феррита, что повышает его пластичность. Полученный композиционный двухфазный ферритно-мартенситный листовой материал сочетает высокие прочностные и пластические свойства.

Экспериментально установлено, что при нагреве холоднокатаной листовой стали ниже 710°C количества остаточного аустенита, который трансформируется в мартенсит, недостаточно для упрочнения, сталь имеет низкую прочность. Увеличение температуры нагрева выше 850°C приводит к росту зерен микроструктуры стали, снижению прочности и пластичности.

Охлаждение со скоростью менее 60°C/с уменьшает количество мартенситных включений, приводит к появлению в стали нежелательной перлитной фазы, снижению прочности и пластичности. Увеличение скорости охлаждения более 80°C/с приводит к формированию игольчатого феррита (феррита закалки), снижению пластических свойств листовой стали.

При температуре повторного нагрева ниже 260°C или выдержки менее 20 с процессы низкого отпуска не завершаются, листовая сталь имеет недостаточную пластичность. Увеличение температуры повторного нагрева сверх 350°C приводит к снижению прочности, что недопустимо.

Наиболее высокое сочетание прочностных и пластических свойств, как показали исследования авторов, имеет место при содержании в холоднокатаной листовой стали доли мартенситной фазы в 18-22%, распределенной по объему феррита. Такая доля мартенситной фазы гарантированно достигается в случае использования горячекатаных полос из стали предложенного состава.

Углерод является упрочняющим элементом. При содержании углерода менее 0,06% снижается прочность термообработанной стали, а при содержании более 0,11% падает ее пластичность.

Марганец, помимо раскисления стали, способствует ее аустенитизации при нагреве до 710-850°C, а также упрочняет ферритную матрицу. При содержании марганца менее 0,4% в процессе охлаждения в холоднокатаной стали формируется пластинчатый перлит, ее прочность и пластичность снижаются. Увеличение содержания марганца более 3,5% приводит к переупрочнению стали и потере пластических свойств.

При содержании кремния менее 0,001% сталь после отпуска имеет недостаточную прочность. Увеличение содержания кремния более 0,03% приводит к увеличению в ней неметаллических включений, снижению пластичности.

Хром, связывая углерод в карбиды, упрочняет сталь. При содержании хрома менее 0,01% прочность холоднокатаной листовой стали недостаточна. Увеличение содержания хрома более 0,49% приводит к снижению пластичности.

Алюминий стабилизирует сталь, что исключает ее старение. При содержании алюминия менее 0,01% или более 0,05% снижается пластичность стали данного химического состава.

Азот, образуя нитриды, повышает прочность. Снижение концентрации азота менее 0,001% приводит к снижению прочности стали и резко удорожает ее производство. Увеличение содержания азота более 0,012% способствует старению листовой стали, т.е. деградации ее свойств: снижению пластичности и увеличению прочности, что недопустимо.

Никель и медь упрочняют сталь, и в количестве не более 0,1% каждого из них не приводят к ухудшению пластичности. Увеличение содержания никеля более 0,1% или меди более 0,1% снижает пластические свойства данной стали после ее нагрева, ускоренного охлаждения и низкого отпуска.

Примеры реализации способа

Пример 1.

Слябы из стали марки 08Ю имеют следующий химический состав, мас.%:

C Mn Al Si Cu S P Fe
0,05 0,25 0,04 0,03 0,05 0,012 0,010 Остальное

Слябы нагревают до температуры 1250°C и прокатывают на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 3,7 мм с температурой конца прокатки 830°C, подвергают ускоренному охлаждению водой до температуры 620°C и сматывают в рулоны.

Горячекатаные полосы подвергают солянокислотному травлению для удаления окалины в линии непрерывного травильного агрегата. Затем травленые полосы подвергают холодной прокатке на непрерывном 5-клетевом стане кварто 1700 до конечной толщины h=0,7 мм.

Очередную холоднокатаную полосу, смотанную в рулон, устанавливают на разматывателе непрерывного (проходного) агрегата термообработки. В процессе транспортирования полосы через секцию нагрева производят ее нагрев до температуры Tз=770°C. На выходе из секции нагрева полосу интенсивно охлаждают со скоростью V=68°C/с струями азота до температуры 120°C. При этом аустенитные составляющие структуры трансформируется в мелкодисперсные мартенситные включения, упрочняющие ферритную матрицу. Затем полосу транспортируют через секцию вторичного нагрева, где производят ее нагрев до температуры Tпн=310°C с выдержкой при этой температуре в течение времени τ=25 с. При этом происходит отпуск мартенситной и ферритной фаз. Термообработанную полосу сматывают в рулон и подвергают испытанию механических свойств.

Варианты реализации предложенного способа, а также показатели прочности σт и пластичности δ5 холоднокатаной листовой термоообработанной стали приведены в табл.1.

Из данных, представленных в табл.1, следует, что реализация предложенного способа (варианты №2-4) обеспечивает повышение прочностных и пластических свойств холоднокатаной листовой стали марки 08Ю. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации известного способа [3] (вариант 6) пластические и прочностные свойства листовой стали снижаются.

Таблица 1.
Режимы производства и механические свойства листовой стали марки 08Ю
№ п/п Tз, °С V, °С/с Tпн, °C τ, с σт, МПа δ5, %
1. 700 50 250 18 220 24
2. 710 60 260 20 295 38
3. 770 68 310 25 300 40
4. 850 80 350 26 295 39
5. 860 85 360 28 200 25
6. 700 не регл. - - 210 23

Пример 2.

В кислородном конвертере выплавляют стали следующих химических составов (табл.2).

Таблица 2.
Химический состав сталей
№ состава Содержание химических элементов, мас.%
C Mn Si Cr Al N Ni Cu Fe
1. 0,05 0,3 0,0009 0,009 0,009 0,0009 0,03 0,04 Остальн.
2. 0,06 0,4 0,001 0,01 0,01 0,001 0,04 0,03 -:-
3. 0,08 1,9 0,020 0,25 0,03 0,006 0,05 0,07 -:-
4. 0,11 3,5 0,030 0,49 0,05 0,012 0,10 0,10 -:-
5. 0,12 3,6 0,035 0,50 0,06 0,013 0,12 0,11 -:-

Выплавленные стали подвергают непрерывной разливке и горячей прокатке в полосы толщиной 3,7 мм. Горячекатаные полосы подвергают олянокислотному травлению и холодной прокатке на непрерывном 5-клетевом стане кварто до толщины h=0,7 мм.

Полученные холоднокатаные полосы подвергают термообработке в непрерывном агрегате. В секции нагрева агрегата полосы нагревают до температуры Tз=780°C, после чего в секции закалки охлаждают со скоростью V=70°C/с. Затем в секции повторного нагрева полосы нагревают до температуры нагрева Tпн=305°C и выдерживают при этой температуре в течение τ=22 с.

В табл.3 приведены прочностные и пластические свойства сталей различного состава после термической обработки.

Таблица 3.
Механические свойства листовых сталей различного состава
№ варианта № состава σт, МПа δ5, %
1. 1. 290 25
2. 2. 380 40
3. 3. 390 40
4. 4. 390 39
5. 5. 290 26
6. [3] 202 24

Результаты испытания механических свойств (табл.3) показывают, что сталь предложенного состава (варианты №2-4) после термической обработки по предложенному режиму обеспечивает наибольшее повышение прочностных и пластических свойств холоднокатаной листовой стали. При запредельных значениях содержания химических элементов (варианты №1 и №5), а также при использовании стали известного состава [3] имеет место снижение прочностных и пластических свойств листовой стали.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что нагрев холоднокатаной листовой стали до 710-850°C и последующее интенсивное охлаждение со скоростью 60-80°C/с обеспечивает превращение аустенита в мелкодисперсный мартенсит, упрочняющий ферритную матрицу. Отпуск двухфазной мартенситно-ферритной стали при 260-350°C в течение не менее 20 с несколько повышает прочность мартенситной фазы и одновременно повышает пластичность ферритной матрицы.

В варианте реализации способа при использовании стали предложенного состава после нагрева холоднокатаной полосы до 710-850°C и последующего охлаждения со скоростью 60-80°C/с объемная доля мартенситной фазы в феррите достигает оптимальной величины 18-22%, благодаря чему одновременно достигается еще большее повышение прочности и пластичности.

В качестве базового объекта при определении технико-экономической эффективности предложенного способа принят известный способ [1]. Использование предложенного способа обеспечивает повышение рентабельности производства холоднокатаной листовой стали для глубокой вытяжки на 15-20%.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения:

1. Беняковский М.А. и др. Производство автомобильного листа - М.: Металлургия, 1979, с.12, 78, 107, 186.

2. Заявка №1136575 (Европатент), МПК C21D 9/46, C22C 38/00, 2001.

3. Заявка №59-38336, Япония. МПК C21D 9/48, C21D 8/04, 1984.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 268.
10.01.2013
№216.012.17c8

Способ производства тонкой горячекатаной листовой стали

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления листовой стали толщиной 0,6-2,0 мм на непрерывных широкополосных станах. Способ включает нагрев слябов, черновую прокатку, непрерывную многопроходную чистовую прокатку в полосу конечной толщины при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471580
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.17c9

Листопрокатная клеть кварто

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в конструкциях многовалковых клетей для прокатки листового металла с регулированием формы межвалкового зазора. Листопрокатная клеть кварто содержит станины с нижними поперечинами, опорные валки с подушками, нижние из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471581
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18ee

Способ удаления титана из высокохромистых расплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода. В способе производят выпуск металла из печи в ковш, наводят на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471874
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18ef

Способ производства горячекатаной листовой стали

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении на непрерывном широкополосном стане горячекатаной листовой стали. Для повышения прочностных свойств полосы и одновременно скорости прокатного стана проводят многопроходное обжатие полосы в чистовой группе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471875
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bca

Способ обработки канала алмазной вставки сопла

Изобретение относится к способу изготовления алмазных сопел, в частности к обработке струеформирующего канала алмазной вставки сопла для газо- и гидроабразивных устройств. Канал вставки сопла подвергают черновому шлифованию крупнозернистым алмазным микропорошком. Затем проводят окончательную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472608
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f25

Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы

Изобретение относится к способу варки стекла и стекловаренной печи с барботированием слоя стекломассы. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, стабилизация физических свойств стекломассы, интенсификация процессов силикатообразования, осветления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473474
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.23a1

Способ производства высокопрочной листовой стали мартенситного класса и деформационно-термический комплекс для его осуществления

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству высокопрочной толстолистовой стали для машиностроения и бронезащитных конструкций. Для повышения комплекса механических свойств и плоскостности высокопрочной листовой стали способ включает аустенитизирующий нагрев заготовок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474623
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b43

Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком. Устройство содержит открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав, емкость, в которой установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476602
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b48

Способ обработки железорудных окатышей

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для упрочнения железорудных окатышей. Сформированные путем окомкования влажной шихты в окомкователях окатыши упрочняют обжигом. После обжига окатыши обрабатывают в импульсном магнитном поле прямоугольной формы, число импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476607
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e15

Способ переработки низкосортных молибденитовых концентратов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки и разложения низкосортных молибденитовых концентратов с получением молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена. Способ включает двустадийную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477328
Дата охранного документа: 10.03.2013
Показаны записи 1-10 из 296.
10.01.2013
№216.012.17c8

Способ производства тонкой горячекатаной листовой стали

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления листовой стали толщиной 0,6-2,0 мм на непрерывных широкополосных станах. Способ включает нагрев слябов, черновую прокатку, непрерывную многопроходную чистовую прокатку в полосу конечной толщины при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471580
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.17c9

Листопрокатная клеть кварто

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в конструкциях многовалковых клетей для прокатки листового металла с регулированием формы межвалкового зазора. Листопрокатная клеть кварто содержит станины с нижними поперечинами, опорные валки с подушками, нижние из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471581
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18ee

Способ удаления титана из высокохромистых расплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода. В способе производят выпуск металла из печи в ковш, наводят на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471874
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bca

Способ обработки канала алмазной вставки сопла

Изобретение относится к способу изготовления алмазных сопел, в частности к обработке струеформирующего канала алмазной вставки сопла для газо- и гидроабразивных устройств. Канал вставки сопла подвергают черновому шлифованию крупнозернистым алмазным микропорошком. Затем проводят окончательную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472608
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f25

Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы

Изобретение относится к способу варки стекла и стекловаренной печи с барботированием слоя стекломассы. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, стабилизация физических свойств стекломассы, интенсификация процессов силикатообразования, осветления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473474
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2b43

Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком. Устройство содержит открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав, емкость, в которой установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476602
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b48

Способ обработки железорудных окатышей

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для упрочнения железорудных окатышей. Сформированные путем окомкования влажной шихты в окомкователях окатыши упрочняют обжигом. После обжига окатыши обрабатывают в импульсном магнитном поле прямоугольной формы, число импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476607
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e15

Способ переработки низкосортных молибденитовых концентратов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки и разложения низкосортных молибденитовых концентратов с получением молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена. Способ включает двустадийную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477328
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30c6

Комбинированный алмазный инструмент для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к алмазным инструментам, предназначенным для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой на входной части отверстия путем его отклонения от оси сверления. Инструмент содержит хвостовик и рабочую головку, установленную на конце...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478024
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.312d

Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд. Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд включает рудоподготовку руды дроблением, классификацией и сортировкой, биодеструкцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478127
Дата охранного документа: 27.03.2013
+ добавить свой РИД