Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТЖИГА В КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к технологий отжига в колпаковой печи рулонных холоднокатаных полос из низкоуглеродистой стали, предназначенных для изготовления деталей автомобиля методом штамповки.

Одним из определяющих качеств автолиста является его способность к вытяжке при штамповке деталей автомобиля. Холоднокатаные полосы с повышенной прочностью и высокой способностью к вытяжке в зависимости от класса прочности должны соответствовать определенному комплексу механических свойств, например, согласно требованиям европейских стандартов SEW 093-87 и EN 10268-06 (таблица 1).

Известен способ производства холоднокатаной полосы из низкоуглеродистой стали, включающий холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг рулонов с нагревом до промежуточной температуры 450-550°С и окончательным нагревом до температуры отжига 700-730°С, выдержкой и охлаждением, причем нагрев до промежуточной температуры проводят со средней скоростью 60-160°С/ч, после чего проводят нагрев со скоростью 7-9°С/ч до температуры 570-630°С, окончательный нагрев ведут со скоростью 30-50°С/ч, а продолжительность выдержки при температуре отжига устанавливают равной 12-18 часов [Патент РФ №2312906, МПК C21D 8/04, 20.12.2007].

Недостатками известного способа являются высокая температура отжига при двухступенчатом нагреве, что приводит к повышенному расходу энергоресурсов; высокая температура распаковки, что может вызвать окисление поверхности холоднокатаной полосы; способ не позволяет обеспечить уровень механических свойств с повышенным классом прочности от 260 до 420.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатом является способ производства листовой углеродистой стали, включающий рекристаллизационный отжиг стопы рулонов в колпаковой печи с нагревом стопы рулонов от температуры 190-210°С, который ведут со средней скоростью не выше 72°С/ч до температуры отжига 670-710°С и охлаждение до температуры 650-680°С за время 7-15 ч, по истечении которого охлаждение завершают с произвольной скоростью [Патент РФ №2309990, МПК C21D 8/04, C21D 1/26, 20.06.2007].

Недостатками известного способа являются высокая температура отжига, нерегламентированное время выдержки, что приводит к повышенному расходу энергоресурсов, кроме того, способ не позволяет обеспечить уровень механических свойств с повышенным классом прочности от 260 до 420.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении расхода энергоресурсов и гарантированном получении на холоднокатаном прокате требуемого комплекса механических свойств с повышенным классом прочности от 260 до 420.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе рекристаллизационного отжига рулонов из стальных холоднокатаных полос по одностадийному режиму в колпаковой печи с защитной атмосферой, включающем нагрев стопы рулонов от температуры 190-210°С до температуры начала отжига, выдержку при понижении температуры до температуры конца отжига, отключение нагрева, снятие нагревательного колпака, охлаждение под муфелем, распаковку и последующее охлаждение на воздухе, согласно изобретению нагрев стопы рулонов от температуры 190-210°С ведут со скоростью 25-80°С/ч до температуры начала отжига 610-670°С, осуществляют выдержку продолжительностью 7-36 часов при понижении температуры до температуры конца отжига 580-640°С, при этом температура начала отжига на 20-40°С выше температуры конца отжига, затем с температуры не более 550°С осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем с продувкой его холодным защитным газом, распаковку производят при температуре не более 120°С. Кроме того, что после отключения нагрева охлаждение стопы рулонов осуществляют под нагревательным колпаком в течение не более 13 часов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в использовании низкотемпературного отжига с высокой скоростью нагрева до температуры начала отжига при одностадийном режиме, причем при температуре начале отжига на 20-40°С выше температуры конца отжига, за счет этого нагрев рулонов более интенсивный, и это приводит к сокращению времени выдержки при отжиге, рулоны успевают прогреться по всему объему. В процессе выдержки количество включенных горелок минимизировано, что приводит к снижению расхода энергоресурсов.

Нагрев от 190-210°С со скоростью 25-80°С/ч до температуры начала отжига позволяет равномерно прогреть садку рулонов. При скорости нагрева менее 25°С удлиняется продолжительность цикла нагрева, увеличивается расход энергоресурсов. При скорости нагрева более 80°С возрастает неравномерность прогрева рулонов, формируется неравномерная микроструктура, пластические свойства на холоднокатаном прокате получаются ниже допустимого уровня.

Экспериментально установлено, что при температуре конца отжига от 580 до 640°С с выдержкой от 7 до 36 часов достигается на холоднокатаном прокате требуемый комплекс механических свойств с классом прочности от 260 до 420. При температуре отжига менее 580°С и выдержке менее 7 часов замедляются процессы рекристаллизации, пластические свойства на холоднокатаном прокате получаются ниже допустимого уровня. При температуре отжига выше 670°С прочностные свойства на прокате получаются ниже допустимого уровня. Выдержка при отжиге более 36 часов приводит к необоснованному расходу энергоресурсов.

Ускоренное охлаждение под муфелем производят при температуре не более 550°С. Замедленное охлаждение под муфелем до температуры не более 550°С позволяет полностью завершить первичную и собирательную рекристаллизацию ферритных зерен, позволяет получить необходимую равномерную микроструктуру и требуемый уровень механических свойств. При замедленном охлаждении под муфелем до температуры более 550°С не достигается получение заданных параметров микроструктуры и механических свойств проката.

При температуре распаковки не более 120°С отсутствует окисление поверхности холоднокатаного проката при его дальнейшем охлаждении, в противном случае поверхность проката окисляется.

При охлаждении рулонов под нагревательным колпаком с выключенными горелками не более 13 часов происходит выравнивание температуры по всему объему рулона, а также всей садки, устраняется перепад температур. На холоднокатаной полосе достигается необходимая пластичность при повышенной прочности. Увеличение времени более 13 часов приводит к необоснованному увеличению продолжительности охлаждения.

Примеры реализации способа

В таблице 2 приведены технологические режимы отжига в колпаковой печи и механические свойства опытных плавок.

Рулоны из холоднокатаных полос марки HC260LA устанавливают в стопу на стенд колпаковой муфельной печи с газовым отоплением. В подмуфельное пространство подают водородную защитную атмосферу, производят нагрев стопы рулонов при максимальной подаче топлива до температуры 200°С. Затем со скоростью нагрева 60°С/ч продолжают нагрев рулонов до температуры начала отжига 650°С. По достижении температуры начала отжига уменьшают подачу топлива за счет сокращения количества включенных горелок, при этом температура конца отжига достигает 620°С по истечении времени выдержки 18 часов. Отключают нагрев. Далее охлаждение производят под нагревательным колпаком в течение 8 часов. Снимают нагревательный колпак. Охлаждение под муфелем производят до 500°С, далее производят ускоренное охлаждение под муфелем с продувкой холодного защитного газа. Распаковку производят при температуре 90°С.

Применение изобретения позволяет получить на холоднокатаном прокате требуемый комплекс механических свойств с повышенным классом прочности от 260 до 420.