Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННОГО ПРОКАТА

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячеоцинкованного проката, используемого для изготовления кузовных деталей автомобиля методом холодной штамповки с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.

Известен способ дрессировки тонколистовой холоднокатаной оцинкованной стали, заключающийся в том, что валками дрессировочного стана осуществляют обжатие полос толщиной 0,4-0,6 мм из стали, содержащей 0,04-0,08% углерода, 0,24-0,39% марганца, 0,01-0,03% кремния, 0,013-0,09% серы, 0,001-0,017% фосфора, до 0,1% хрома и никеля, а для обеспечения оцинкованной стали с шероховатостью Ra=0,3-0,6 мкм усилие обжатия полос определяют из зависимости Р_др=2470,64-1,38σ_тг+2,31σ_вг-1915,18С_э (кН), степень обжатия при этом принимают равной ε_др=0,51-0,0005σ_тг+0,069С_э, (%), где σ_тг и σ_вг - соответственно предел текучести и временное сопротивление оцинкованных полос, С_э - углеродный эквивалент, равный Сэ=[C]+[Mn]/9+[Si]/3, где [С], [Μn], [Si] - содержание в стали соответственно углерода, марганца и кремния, вес. % (Патент РФ №2455090, В21В 1/28, опубл. 10.07.2012 г.).

Недостатком известного способа является невозможность получения горячеоцинкованного проката с шероховатостью Ra=1,1-1,6 мкм и плотностью пиков 50-80 1/см, обеспечивающих отсутствие шелушения цинкового покрытия при холодной штамповке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения оцинкованной полосовой стали для последующего нанесения высококачественных лакокрасочных покрытий, включающий холодную прокатку полос с величиной шероховатости (Ra), равной 1,1-1,5 мкм, и плотностью пиков (RPc) 80-160 на см, химическую очистку поверхности полосы, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг, горячее цинкование, влажную дрессировку с величиной обжатия 0,5-0,8% на валках с шероховатостью, равной 2,5-3,0 мкм, плотностью пиков, равной 150-200 на 1 см после предварительной обкатки их в дрессировочной клети без полосы с удельным усилием 100-200 Н/мм² в течение 0,1-0,3 ч, при дрессировке и обкатке осуществляют очистку рабочей поверхности бочек валков. Кроме этого, дрессировку производят с подачей водяного тумана (аэрозоли) дистиллированной водой одновременно на оба валка, верхнюю и нижнюю поверхность полосы на входе в клеть (Патент РФ №2149717, В21В 1/28, опубл. 27.05.2000 г.).

Недостатками известного способа являются:

1. Невозможность получения горячеоцинкованного проката с шероховатостью Ra=1,1-1,6 мкм и плотностью пиков 50-80 1/см, обеспечивающих отсутствие шелушения при штамповке.

2. Нестабильный коэффициент отпечатываемости при обжатии 0,5-0,8%. В зависимости от химического состава (высокопрочная сталь, сверхнизкоуглеродистая IF сталь) при одинаковом обжатии усилие прокатки будет различным, соответственно коэффициент отпечатываемости не будет постоянным.

3. Невозможность проведения операции предварительной обкатки валков в дрессировочной клети без полосы. Производство стальных полос с цинковым покрытием осуществляется на непрерывных (бесконечных) агрегатах оцинкования, т.е. полоса всегда находится в агрегате. Предварительная обкатка валков в дрессировочной клети без полосы нарушает технологический процесс производства готовой продукции.

Технической задачей изобретения является обеспечение требуемой микрогеометрии поверхности горячеоцинкованного проката и повышение потребительских свойств готовых окрашенных деталей кузова автомобиля за счет равномерной деформации холоднокатаного горячеоцинкованного проката во время холодной штамповки, а также уменьшения количества готовых отштампованных деталей с неравномерной вытяжкой или повреждением поверхности.

Для решения технической задачи в известном способе производства горячеоцинкованного проката, включающем холодную прокатку, химическую очистку поверхности полосы, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг, горячее цинкование, влажную дрессировку, согласно изобретению влажную дрессировку производят с удельным усилием 150-250 т/м на валках с шероховатостью 2,2-2,6 мкм и плотностью пиков 100-120 1/см, при этом используют эмульсию с концентрацией 0,5-1,5%. Кроме того, получение заданной шероховатости и плотности пиков на валках осуществляют путем подготовки валков на установке электроразрядного текстурирования с применением бронзовых электродов, а после влажной дрессировки на оцинкованную полосу наносят консервационно-штамповочное масло в количестве 1,0-2,0 г/м² на сторону.

Сущность изобретения заключается в следующем. В результате исследований причин ухудшения качества отштампованных деталей было установлено, что в условиях высоких давлений во время холодной штамповки происходит налипание частиц цинка на поверхность штампа с последующим их постепенным накоплением до критических размеров. Наличие скоплений частиц цинка на поверхности штампа приводит к неравномерной вытяжке металла или повреждению поверхности, это в свою очередь приводит к ухудшению качества готовых деталей. Для устранения дефектов штамповки отштампованные детали отправляют на последующую доработку - ретуширование. Экспериментально установлено, что наиболее важными параметрами, влияющими на отсутствие налипаний частиц цинка при штамповке, являются характеристики микрогеометрии поверхности горячеоцинкованного проката. Поэтому для устранения шелушения цинка при штамповке и налипания его на поверхность штампа, параметры микрогеометрии поверхности холоднокатаной горячеоцинкованной полосы должны составлять: шероховатость Ra=1,1-1,6 мкм и плотность пиков RPc=50-80 1/см.

Для обеспечения указанных параметров микрогеометрии требуется нормирование параметров шероховатости рабочих валков и технологических параметров дрессировки, обеспечивающих постоянство коэффициента отпечатываемости - коэффициента, характеризующего перенос шероховатости с рабочих валков на полосу. Коэффициент отпечатываемости зависит от величины удельного усилия при дрессировке и концентрации эмульсии. Нормирование величины удельного усилия при дрессировке в диапазоне 150-250 т/м и концентрации эмульсии 0,5-1,5% позволяет получить коэффициент отпечатываемости в диапазоне 0,50-0,60. При величине удельного усилия и концентрации эмульсии за пределами заявленного диапазона значения коэффициента отпечатываемости выходят из диапазона 0,50-0,60, следовательно, и микрогеометрия поверхности готовой горячеоцинкованной полосы не соответствует заявленным требованиям, что в свою очередь приведет к шелушению цинка при штамповке.

С учетом требований к микротопографии готового проката и коэффициента отпечатываемости подобраны параметры рабочих валков: шероховатость Ra=2,2-2,6 мкм и плотностью пиков не более 100-120 1/см. Несоответствие заявленных требований по этим параметрам приведет к отклонению микрогеометрии поверхности готового проката и, как следствие, к шелушению цинка при последующей холодной штамповке.

Кроме того, получение заданной шероховатости и плотности пиков на валках осуществляют путем подговтовки валков на установке электроразрядного текстурирования с применением бронзовых электродов. Использование бронзовых электродов, например, по сравнению с медно-графитовыми, позволяет обеспечить требуемое количество пиков в диапазоне 100-120 1/см с шероховатостью Ra=2,2-2,6 мкм.

Для последующей защиты от коррозии горячеоцинкованного проката во время транспортировки и последующей штамповки, после влажной дрессировки на оцинкованную полосу наносят консервационно-штамповочное масло в количестве 1,0-2,0 г/м² на одну сторону. Указанный объем промасливания обусловлен следующими причинами: при нанесении масла в количестве менее 1 г/м² невозможно обеспечить надежную защиту от коррозии в связи с формированием тонкого защитного слоя, нанесение консервационно-штамповочного масла в количестве более 2 г/м² экономически нецелесообразно.

Пример реализации

Прокат марки стали DX54D прокатали на 5-клетевом стане холодной прокатки с суммарным относительным обжатием 79%. Оцинкование холоднокатаных рулонов производили на агрегате непрерывного горячего цинкования. Для дрессировки оцинкованных полос в дрессировочную клеть заваливали валки, подготовленные на установке электроразрядного текстурирования с применением бронзовых электродов. Технологические параметры обработки полосы представлены в таблице 1.

Полученный таким способом оцинкованный прокат отгружали потребителю для холодной штамповки. Результаты опытных штамповок показали, что разработанная технология позволяет улучшить качество готовых отштампованных деталей и снизить количество деталей, отправляемых на ретуширование.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известной технологией.