способ производства холоднокатаного проката для эмалирования
Классы МПК: | C21D8/04 для глубокой вытяжки C21D9/48 листы глубокой вытяжки C22C38/08 содержащие никель |
Автор(ы): | Мальцев Андрей Борисович (RU), Мишнев Петр Александрович (RU), Шурыгина Марина Викторовна (RU), Щелкунов Игорь Николаевич (RU), Чистяков Алексей Николаевич (RU), Савиных Анатолий Федорович (RU), Палигин Роман Борисович (RU), Павлов Сергей Игоревич (RU), Жиленко Сергей Владимирович (RU), Струнина Людмила Михайловна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-12-22 публикация патента:
20.01.2010 |
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства холоднокатаного проката, предназначенного для эмалирования. Техническим результатом изобретения является повышение качества и увеличение выхода годного из-за отсутствия склонности к появлению дефектов «апельсиновая корка» при штамповке и «рыбья чешуя» на поверхности эмалированного изделия. Для достижения технического результата в процессе горячей прокатки температура раската в черновой группе клетей составляет не менее 1050°С, а температура конца прокатки - 845-900°С. Охлаждение горячекатаных полос производят с подачей воды сверху и снизу по ходу движения полосы, при этом время прохождения полосы от последней клети стана до начала охлаждения составляет 3-8 с, затем производят смотку полос при 700-750°С, травление, дрессировку со степенью обжатия при 0,7-1,2%, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи при 680-720°С. Полосу получают из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,05-0,08, кремний 0,01-0,15, марганец 0,15-0,40, серу - не более 0,020, фосфор - не более 0,020, никель - не более 0,05, алюминий 0,01-0,06, азот - не более 0,012, железо и неизбежные примеси - остальное. Сталь может дополнительно содержать бор в количестве 0,0008-0,005 мас.%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.
![способ производства холоднокатаного проката для эмалирования, патент № 2379361](/images/patents/84/2379361/2379361-2.jpg)
![способ производства холоднокатаного проката для эмалирования, патент № 2379361](/images/patents/84/2379361/2379361-3.jpg)
Формула изобретения
1. Способ производства холоднокатаного проката для эмалирования, включающий выплавку, разливку стали, горячую прокатку, охлаждение полос водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи, дрессировку, отличающийся тем, что горячую прокатку осуществляют с температурой раската в черновой группе клетей не менее 1050°С, заканчивают горячую прокатку при температуре 845-900°С, охлаждение полос после горячей прокатки производят с подачей воды сверху и снизу по ходу движения полосы, при этом время прохождения полосы от последней клети стана до начала душирования составляет 3-8 с, смотку полос производят при температуре 700-750°С, отжиг в колпаковой печи осуществляют при температуре 680-720°С, а степень обжатия при дрессировке устанавливают в пределах 0,7-1,2%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод | 0,05-0,08 |
кремний | 0,01-0,15 |
марганец | 0,15-0,40 |
сера | не более 0,020 |
фосфор | не более 0,020 |
никель | не более 0,05 |
алюминий | 0,01-0,06 |
азот | не более 0,012 |
железо и | ![]() |
неизбежные примеси | остальное |
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит бор в количестве 0,0008-0,005 мас.%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства холоднокатаного проката, предназначенного для эмалирования.
Холоднокатаный прокат для эмалирования должен обладать хорошей штампуемостью, а изделия, изготовленные из этого проката, должны иметь высокую стойкость против образования таких дефектов, как «апельсиновая корка» и «рыбья чешуя». Дефект «апельсиновая корка» образуется при штамповке изделия, причиной образования которого является наличие аномально крупных зерен феррита 2-5 балла в поверхностных слоях проката, которые приводят к неровностям рельефа поверхности изделия при штамповке. Дефект «рыбья чешуя» образуется на эмалированном изделии в результате откола эмали и вызван выделением водорода из металла. Обеспечение хорошей штампуемости, отсутствие дефектов «апельсиновая корка» и «рыбья чешуя» - это сложная задача при производстве холоднокатаного проката для эмалирования.
Известен способ производства горячекатаных полос из малоуглеродистых сталей, включающий их горячую прокатку с температурой конца прокатки 870-900°С, охлаждение в горизонтальном положении водой до температуры смотки 720-750°С и последующую смотку в рулоны, причем охлаждение производят за время 15-25 с подачей воды к нижней стороне полос (Патент РФ № 2177042, МПК C21D 8/04, C21D 9/46, C21D 9/5, C21D 1/02, В21В 45/02, опубл. 20.12.2001 г.).
Недостаток известного способа состоит в том, что способ производства не исключает возможность образования дефектов «апельсиновая корка» при штамповке и «рыбья чешуя» в эмалированном изделии, кроме того, на поверхности проката образуются перегибы.
Известен способ производства полос из малоуглеродистых сталей, предусматривающий их горячую прокатку с температурой конца прокатки 870-900°С, включение расположенных в ряд охлаждающих секций и охлаждение движущихся полос водой до температуры смотки средней части полос 710-750°С, а концевые участки полос длиной 5-20 м охлаждают до температуры смотки 760-800°С, при этом включение охлаждающих секций производят последовательно против направления движения полос, начиная с последней секции (Патент РФ № 2177043, МПК C21D 8/04, C21D 9/48, C21D 9/46, C21D 9/5, C21D 1/02, В21В 45/02, опубл. 20.12.2001 г.).
Недостаток известного способа состоит в том, что способ производства не исключает возможность образования дефектов «апельсиновая корка» при штамповке и «рыбья чешуя» в эмалированном изделии.
Известен способ горячей прокатки полосовой стали для эмалирования на непрерывном широкополосном стане с заданными температурами смотки полос в зависимости от толщины металла. Температуру смотки tсм стали, содержащей бор и алюминий, варьируют также от времени прохождения раската от последней клети стана до моталок и от его конечной толщины h, принимая tсм=720-750°С для h=2,0-2,2 мм и tсм=710-740°C для h=2,4-2,8 мм при
7 с, а при
>7 с и h=3,0-4,2 мм принимают tсм=700-730°C (Патент РФ № 2307174, МПК C21D 8/04, В21В 1/26, опубл. 27.09.2007 г.).
Недостаток известного способа состоит в том, что способ производства не исключает возможность образования дефектов «апельсиновая корка» при штамповке и «рыбья чешуя» в эмалированном изделии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаной стали для штамповки и эмалирования, включающий выплавку, разливку стали, 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 |
Никель | до 0,06 |
Медь | до 0,06 |
Бор | до 0,005 |
Алюминий | 0,01-0,04 |
Железо и неизбежные примеси | Остальное |
Горячую прокатку заканчивают в области температур от Ac1+90°C до Ас3 -20°С, смотку горячекатаной полосы проводят при температуре не более чем на 10-30°С ниже Ac1. Холодную прокатку проводят со степенью деформации 50-70%. После холодной прокатки нагрев до температуры отжига осуществляют со скоростью 10-50°С/ч (Патент РФ № 2159820, МПК C21D 8/04, C21D 9/46, опубл. 27/11/2000 г. - прототип).
Недостаток известного способа состоит в том, что при штамповке изделий на их поверхности образуется дефект «апельсиновая корка» из-за наличия крупных зерен в поверхностных слоях полос, хотя склонность к образованию дефекта «рыбья чешуя» значительно меньше.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение издержек за счет повышения качества и увеличения выхода годного при изготовлении эмалированных изделий из холоднокатаного проката из-за отсутствия склонности к появлению дефектов «апельсиновая корка» при штамповке и «рыбья чешуя» на поверхности эмалированного изделия.
Технический результат достигается тем, что в способе производства холоднокатаного проката для эмалирования, включающем выплавку стали, разливку, горячую прокатку, охлаждение полос водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи и дрессировку, согласно изобретению температура раската в черновой группе клетей при горячей прокатке должна быть не менее 1050°С, а температура конца прокатки составляет 845-900°С. Охлаждение горячекатаных полос производят с подачей воды сверху и снизу по ходу движения полосы, при этом время прохождения полосы от последней клети стана до начала душирования составляет 3-8 с. Смотку полос производят при температуре 700-750°С, отжиг в колпаковой печи осуществляют при температуре 680-720°С, а степень обжатия при дрессировке устанавливают в пределах 0,7-1,2%. Согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую (мас.%): углерод 0,05-0,08, кремний 0,01-0,15, марганец 0,15-0,40, серу - не более 0,020, фосфор - не более 0,020, никель - не более 0,05, алюминий 0,01-0,06, азот - не более 0,012, железо и неизбежные примеси - остальное. Сталь может дополнительно содержать бор в количестве 0,0008-0,005 мас.%.
Сущность изобретения состоит в следующем. Прокат для эмалирования должен быть прочным, пластичным и способным к эмалируемости (без склонности к образованию дефекта «апельсиновая корка» при штамповке и дефекта «рыбья чешуя» на эмалированном изделии). Оптимальный комплекс механических свойств и микроструктуры зависит от режимов деформационно-термической обработки и химического состава стали. Для исключения дефекта «апельсиновая корка» при штамповке необходимо обеспечить равномерную микроструктуру феррита на горячекатаном прокате, а значит и на холоднокатаном прокате (учитывая эффект наследственности микроструктуры). Для увеличения стойкости эмалевого покрытия и исключения дефекта «рыбья чешуя» необходимо создавать «ловушки» для водорода, которые задерживают его в металле. Склонность к образованию отколов эмали оценивают по водородному показателю (Н).
Горячая прокатка с температурой раската более 1050°С приводит к снижению скорости охлаждения раската и проведению деформации в последних клетях чистовой группы стана в критической области, за счет чего формируется однородная микроструктура. Это приводит к улучшению штампуемости и исключению образования дефекта «апельсиновая корка».
Экспериментально установлено, что охлаждение полос после горячей прокатки с временем прохождения полосы от последней клети стана до начала душирования =3-8 с приводит к формированию равномерного ферритного зерна, без крупных зерен на поверхности полосы, что исключает образование дефекта «апельсиновая корка» при штамповке, а также улучшает штампуемость проката. При времени
<3 с формируется неоднородная микроструктура с аномально крупными зернами в поверхностных слоях полосы, при
>8 с ухудшается штампуемость проката. На фиг.1-2 приведена микроструктура холоднокатаного проката с различным временем прохождения полосы от последней клети стана до начала душирования (фиг.1 -
=1,5 с, микроструктура имеет аномально крупные зерна в поверхностных слоях полосы; фиг.2 -
=5,5 с, микроструктура имеет равномерное зерно по всей толщине полосы).
Охлаждение полос после горячей прокатки с подачей воды сверху и снизу по ходу движения полосы исключает образование перегибов на поверхности полосы.
Горячая прокатка с температурами конца прокатки 845-900°С и смотки 700-750°С обеспечивает формирование оптимальной текстуры металла с преобладающей кристаллографической ориентировкой <111>, а также микроструктуры с высокой стабильностью и равномерностью. При температуре конца прокатки ниже 845°С прокатка будет осуществляться в двухфазной области, что приведет к формированию разнобальной микроструктуры, что приведет к ухудшению штампуемости и образованию дефекта «апельсиновая корка». При температуре конца прокатки выше 900°С из-за высокой скорости охлаждения (для обеспечения требуемой температуры смотки 700-750°С) формируется мелкозернистая микроструктура и мелкий цементит, что приведет к ухудшению штампуемости и образованию дефекта «рыбья чешуя». При температуре смотки ниже 700°С формируется мелкий цементит, который приведет к ухудшению штампуемости и образованию дефекта «рыбья чешуя». При температуре смотки выше 750°С образуется значительная эллипсность рулонов, что в дальнейшем затрудняет технологическую переработку такого металла.
В результате рекристаллизационного отжига при температурах отжига 680-720°С формируется однородная микроструктура с зерном не крупнее 6 баллов (в пределах трех смежных) и цементитом не крупнее 3 баллов. Уменьшение температуры отжига ниже 680°С не обеспечивает необходимый уровень механических свойств. Увеличение температуры отжига выше заявленных параметров образуется неравномерная микроструктура, что приводит к образованию дефекта «апельсиновая корка».
Окончательно механические свойства формируются при дрессировке. Дрессировка полос с обжатием 0,7-1,2% обеспечивает оптимальный уровень механических свойств. Обжатие менее 0,7% приводит к появлению площадки текучести на диаграмме растяжения при испытании на разрыв, а значит к старению металла. Дрессировка с обжатием более 1,2% приводит к ухудшению механических свойств проката.
Содержание углерода и азота в заявленных пределах является оптимальным для обеспечения хорошей штампуемости проката и получения однородной микроструктуры, не ухудшающей сцепления эмалевого покрытия с металлом. Углерод и азот упрочняют структуру и измельчают зерно феррита за счет выделения карбидов, нитридов, карбонитридов, что улучшает стойкость и качество эмалирования. В случае микролегирования бором в твердом растворе образуются карбоборидные фазы типа FemB nCxNy, которые дополнительно измельчают зерно феррита. Образующиеся включения служат «ловушками» для водорода, проникающего в сталь при эмалировании, тем самым уменьшается его выделение в процессе формирования эмалиевого покрытия, за счет чего достигается высокий водородный показатель и исключается образование дефекта «рыбья чешуя».
Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств и микроструктуры. При содержании марганца менее 0,15% микроструктура имеет неравномерную величину зерна, что отрицательно сказывается на качестве эмалевого покрытия, а также может образовываться дефект «рваная кромка» на полосе. Увеличение содержания марганца более 0,40% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность.
Кремний в стали применен как раскислитель. При содержании кремния менее 0,01% ухудшается раскисленность, микроструктура имеет неравномерную величину зерна, ухудшается качество эмалевого покрытия. При содержании кремния более 0,15% резко снижается пластичность, имеет место охрупчивание стали.
Алюминий введен в сталь как раскислитель. При содержании алюминия менее 0,01% увеличивается разнозернистость стали, сталь становится склонной к старению, ухудшается качество эмалевого покрытия. Увеличение содержания алюминия более 0,06% приводит к ухудшению комплекса механических свойств.
Примеры реализации способа.
В кислородном конвертере выплавили 6 плавок стали, химический состав которых приведен в таблице 1.
Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы сечением 250×1280-1320 мм. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками до температуры 1250-1260°С в течение 2,5-3,5 часа и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,2-5,5 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-ти клетевом стане до толщины 0,5-2,0 мм. Холоднокатаные полосы отжигали в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой. Отожженные полосы дрессировали. Технологические параметры на прокатных переделах, водородный показатель и отсортировка по дефектам приведены в таблице 2.
Из таблиц 1-2 видно, что в случае реализации предложенного способа (составы № 2-5) достигается водородный показатель 68-73%, отсортировка по дефектам «рыбья чешуя» и «апельсиновая корка» отсутствует. При запредельных значениях заявленных параметров (составы № 1 и № 6) достигнут более низкий водородный показатель и составляет 30-45%, отсортировка по «рыбьей чешуе» составляет 1,5-2,3%, по «апельсиновой корке» - 3,1-3,4%.
Таблица 1 Химический состав опытных плавок | ||||||||||
№ состава | Содержание элементов, мас.% | |||||||||
С | Si | Mn | S | Р | Ni | А1 | N | В | Fe и неизбежные примеси | |
1 | 0,04 | 0,005 | 0,10 | 0,006 | 0,008 | 0,02 | 0,01 | 0,003 | 0,0002 | Остальное |
2 | 0,05 | 0,01 | 0,15 | 0,006 | 0,009 | 0,04 | 0,01 | 0,003 | 0,0003 | Остальное |
3 | 0,06 | 0,07 | 0,20 | 0,0015 | 0,011 | 0,03 | 0,03 | 0,004 | 0,0006 | Остальное |
4 | 0,07 | 0,10 | 0,30 | 0,010 | 0,015 | 0,04 | 0,04 | 0,008 | 0,0008 | Остальное |
5 | 0,08 | 0,15 | 0,40 | 0,020 | 0,020 | 0,05 | 0,06 | 0,012 | 0,005 | Остальное |
6 | 0,09 | 0,20 | 0,45 | 0,025 | 0,025 | 0,10 | 0,09 | 0,015 | 0,0055 | Остальное |
7 (прототип пример 1) | 0,046 | 0,03 | 0,25 | 0,021 | 0,018 | 0,04 | 0,036 | - | 0,001 | Остальное |
8 (прототип пример 2) | 0,062 | 0,02 | 0,10 | 0,015 | 0,008 | 0,02 | 0,024 | - | 0,003 | Остальное |
Примечание: 1. Составы 2-5 - согласно предлагаемого изобретения. 2. Составы 1 и 6 - запредельные. 3. Составы 7 и 8 - прототип, состав № 7 дополнительно содержит 0,05 мас.% хрома; 0,06 мас.% меди, состав № 8 дополнительно содержит 0,02 мас.% хрома; 0,03 мас.% меди. |
Класс C21D8/04 для глубокой вытяжки
Класс C21D9/48 листы глубокой вытяжки
Класс C22C38/08 содержащие никель