Патент на изобретение №2361930
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНОГО ПРОКАТА ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства горячекатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали, предназначенного для изготовления деталей автомобиля методом штамповки. Для повышения прочностных характеристик стали при сохранении штампуемости и получения горячекатаного проката требуемого класса прочности производят выплавку стали, содержащей, мас.%: углерод 0,045-0,12, кремний не более 0,50, марганец 0,35-1,15, алюминий 0,01-0,09, азот не более 0,010, ниобий и/или титан – 0,01-0,08, железо и неизбежные примеси – остальное, разливку, горячую прокатку с температурой конца в диапазоне 830-880°С, охлаждение водой, смотку полос в рулоны в диапазоне 510-640°С. Сталь дополнительно содержит, мас.%: ванадий 0,01-0,08, кальций 0,0005-0,010, при этом суммарное содержание ниобия, титана и ванадия не должно превышать 0,117 мас.%. 6 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства горячекатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали, предназначенного для изготовления деталей автомобиля методом штамповки. Одним из определяющих качеств автолиста является его способность к вытяжке при штамповке деталей автомобиля. Горячекатаные полосы с повышенной прочностью и высокой способностью к вытяжке в зависимости от класса прочности должны соответствовать определенному комплексу механических свойств, например, согласно требованиям европейского стандарта EN 10149 (таблица 1):
Известен способ производства горячекатаных полос из стали с содержанием углерода до 0,1 вес.%, в котором при горячей прокатке температуру конца прокатки принимают равной 860-890°С, душирование полос начинают через 7-9 с после конца прокатки, а температуру смотки принимают равной 640-700°С, при этом дрессировку полос для получения их матовой поверхности осуществляют в валках с высотой микронеровностей бочек Ra=2,2-2,7 мкм и для получения шероховатостей поверхности – с Ra=2,9-4,0 мкм [Патент РФ Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств проката классов прочности от 315 до 500. Известен способ производства горячекатаных полос из стали с содержанием углерода в пределах 0,01-0,1%, в котором при горячей прокатке температуру конца прокатки принимают равной 780-800°С, охлаждение до температуры смотки ведут со скоростью 9-13 град/с, травление ведут при 60-80°С, а дрессировку проводят с относительным обжатием 0,5-1,0% [Патент РФ Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств классов прочности от 315 до 500. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства горячекатаных полос, включающий выплавку сверхнизкоуглеродистой стали с примесями серы и азота, легированной титаном с содержанием элементов, удовлетворяющим соотношению Ti/(4·C+3,43·N+1,5·S)=1÷1,5, при котором горячую прокатку завершают при температуре 885-915°С, охлаждение ведут до температуры 685-715°С, затем полосы подвергают дрессировке с обжатием 0,8-1,2% [Патент РФ Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств проката классов прочности от 315 до 500. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочностных характеристик стали при сохранении штампуемости, а также получение горячекатаного проката требуемого класса прочности. Технический результат достигается тем, что в способе производства горячекатаного проката повышенной прочности, включающем выплавку низколегированной стали, разливку, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую углерод 0,045-0,12%, кремний – не более 0,50%, марганец – 0,35-1,15%, алюминий – 0,01-0,09%, азот – не более 0,010%; ниобий и/или титан – 0,01-0,08% каждого, железо и неизбежные примеси – остальное, при этом температуру конца прокатки поддерживают в диапазоне 830-880°С, а температуру смотки – в диапазоне 510-640°С. Сталь может дополнительно содержать ванадий в количестве 0,01-0,08%, а также кальций в количестве 0,0005-0,010%, при этом суммарное содержание ниобия, титана и ванадия не должно превышать 0,117 мас.%. Согласно изобретению содержание углерода, марганца и суммарное содержание ниобия, титана и ванадия связаны с требуемым классом прочности соотношениями:
где [С] – содержание углерода в стали, %; [Mn] – содержание марганца в стали, %; [Nb+Ti+V] – суммарное содержание ниобия, титана, ванадия, %; 0,0002, 0,002, 0,0022, 0,15, 0,013 – эмпирические коэффициенты, %; Кпр – безразмерный показатель, численно равный требуемому минимальному пределу текучести. Сущность изобретения состоит в следующем. На механические свойства холоднокатаной листовой стали влияют как химический состав стали, так и режимы деформационно-термической обработки. Углерод – один из упрочняющих элементов. При содержании углерода менее 0,045% прочностные свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,12% приводит к снижению пластичности стали, что недопустимо. Кремний в стали применен как раскислитель и легирующий элемент. При содержании кремния в стали более 0,50% резко снижается пластичность, имеет место охрупчивание стали. Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств. При содержании марганца менее 0,35% прочность стали ниже допустимой. Увеличение содержания марганца более 1,15% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность. Алюминий введен в сталь как раскислитель. При содержании алюминия менее 0,01% снижается пластичность стали, сталь становится склонной к старению. Увеличение содержания алюминия более 0,09% приводит к ухудшению комплекса механических свойств. Азот упрочняет сталь. При содержании азота более 0,010% сталь становится склонной к старению. Ниобий, титан и ванадий применены как легирующие элементы и обеспечивают получение необходимых прочностных свойств. При содержании ниобия, титана, ванадия менее 0,01% не удается получить требуемый уровень прочности. Увеличение содержания ниобия, титана или ванадия более 0,08% нецелесообразно вследствие чрезмерного упрочнения стали и ухудшения пластичности. Кальций применен в пределах 0,0005-0,010% как высокоактивный элемент для усиливающего раскисляющего действия алюминия и удаления из расплава в шлак фосфора, серы, кислорода, что приводит к изменению фазового состава и улучшения формы (глобулязации) оксидных включений, а также уменьшению их количества. Горячая прокатка с температурами конца прокатки 830-880°С и смотки 510-640°С обеспечивает формирование оптимальной текстуры металла с преобладающей кристаллографической ориентировкой <111>, а также микроструктуры с высокой стабильностью и равномерностью. Ниже и выше заявленных температурных пределов технический результат не достигался, а именно сталь приобретала структуру с неблагоприятной для холодной штамповки текстурой и неравномерную микроструктуру ферритной матрицы. Экспериментально установлено, что верхний предел суммарного содержания ниобия, титана и ванадия ограничен значением 0,117%. При увеличении суммарного содержания [Nb+Ti+V] более 0,117% ухудшается пластичность проката из-за чрезмерного упрочнения стали. Экспериментально установлено, что для получения требуемого класса прочности содержание углерода, марганца, а также суммарного содержания ниобия, титана и ванадия должно быть регламентировано в соответствии с зависимостями: [С]=(0,0002·Кпр+0,002)±0,02, %; [Мn]=(0,0022·Кпр-0,15)±0,20, %; [Nb+Ti+V]=(0,0002·Кпр-0,013)±0,03, %. Примеры реализации способа В кислородном конвертере выплавляли низколегированные стали, химический состав которых приведен в таблице 2. Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы сечением 250×1280 мм. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками до температуры 1250°С в течение 2,5-3,5 часов и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,5-3,5 мм. Температура полос на выходе из последней клети стана регламентирована. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой до определенных температур и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали солянокислотному травлению в непрерывном травильном агрегате.
В таблице 3 приведены варианты реализации способа производства горячекатаного проката, а также показатели механических свойств.
В таблицах 4-6 указано необходимое содержание углерода, марганца и [Nb+Ti+V] согласно зависимостям (1), (2), (3).
Из таблиц 2-6 видно, что в случае реализации предложенного способа (составы Из проката изготавливали штамповкой высоконагруженные детали автомобиля, замечаний к штамповке у потребителя не было.
Формула изобретения
1. Способ производства горячекатаного проката повышенной прочности, включающий выплавку низколегированной стали, разливку, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую компоненты в следующем соотношении, мас.%:
при этом температуру конца прокатки поддерживают в диапазоне 830-880°С, а температуру смотки – в диапазоне 510-640°С. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит ванадий в количестве 0,01-0,08 мас.%. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что суммарное содержание ниобия, титана и ванадия не превышает 0,117 мас.%. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит кальций в количестве 0,0005-0,010 мас.%. 5. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: 6. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что содержание марганца связано с требуемым классом прочности зависимостью: 7. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что суммарное содержание ниобия, титана и ванадия связано с требуемым классом прочности зависимостью:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
S0
2255990, МПК С21D 8/04, 10.07.2005 г.].
т (ReH), Н/мм2
80, (А), %