RU2638477C2 - Method for producing cold-rolled product for automotive engineering - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes steel melting, casting, hot rolling, cooling with water, winding of strips into rolls, cold rolling, recrystallisation annealing in a bell furnace and temper rolling. Melted steel contains, wt %: carbon 0.06-0.12, silicon not less than 0.40, manganese - 1.10-1.50, chromium not less than 0.10, the rest are iron and unavoidable impurities, recrystallisation annealing is carried out to final temperature T=-1.1239×ε+665.42, where 1.1239 is the empirical factor, ε the degree of compression during cold rolling, %, 665.42 is the empirical factor. After that it is kept under a heating bell with switched odd burners for not more than 4 hours, then at a temperature of at least 580°C, the accelerated cooling is carried out under the muffle at 25-35°C/hr rate. In addition, the unpacking of the charge is carried out at temperature not exceeding 90°C, and temper rolling is carried out with reduction of 0.8-1.6%.

EFFECT: increased strength properties while maintaining stamping formability and producing physical-mechanical properties uniform along the length and cross-section of the strip.

3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства холоднокатаного проката повышенной прочности из микролегированной стали, предназначенного для изготовления деталей автомобиля методом штамповки.The invention relates to the field of metallurgy, and specifically to a technology for the production of high-strength cold-rolled steel from microalloy steel, intended for the manufacture of automobile parts by stamping.

Известен способ отжига рулонов холоднокатаной низкоуглеродистой стали, включающий нагрев рулонов до температуры рекристаллизационного отжига, заданной по стендовой термопаре, выдержку при этой температуре, выдержку под колпаком с потушенными горелками и охлаждение согласно которому, температуру рекристаллизационного отжига под колпаком печи устанавливают 820°C по зональной термопаре, при этом температура по окончании нагрева рулона по стендовой термопаре составляет 670°C при температуре ядра рулона 650°C, а охлаждение рулонов до температуры 600°C по стендовой термопаре ведут со скоростью 16°С/ч, далее выдерживают рулоны под колпаком с потушенными горелками в течение 5 ч, затем от температуры 280°C по стендовой термопаре производят окончательное охлаждение водой (Патент РФ №2458153, C21D 1/26, C21D 9/67, опубл. 10.08.2012 г.).A known method of annealing rolls of cold-rolled low-carbon steel, including heating the rolls to a temperature of recrystallization annealing given by a bench thermocouple, holding at this temperature, holding under a hood with extinguished burners and cooling according to which, the temperature of recrystallization annealing under a hood of a furnace, sets the temperature range to 820 ° C for the zone the temperature at the end of heating the coil by bench thermocouple is 670 ° C at a core temperature of coil 650 ° C, and the cooling of the rolls to tempera 600 ° C rounds of a bench thermocouple are conducted at a speed of 16 ° C / h, then the rolls are kept under a hood with an extinguished burner for 5 hours, then from a temperature of 280 ° C a bench thermocouple is finally cooled with water (RF Patent No. 2458153, C21D 1 / 26, C21D 9/67, published on 08/10/2012).

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств холоднокатаного высокопрочного проката.The disadvantage of this method is that it does not provide the required level of mechanical properties of cold-rolled high-strength steel.

Известен способ рекристаллизационного отжига рулонов из стальных холоднокатаных полос по одностадийному режиму в колпаковой печи с защитной атмосферой, включающий нагрев стопы рулонов от температуры 190-210°C 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 которому нагрев стопы рулонов от 190-210°C ведут со скоростью 25-80°C/ч до температуры начала отжига 610-670°C, осуществляют выдержку продолжительностью 7-36 ч при понижении температуры до температуры конца отжига 580-640°C, при этом температура начала отжига на 20-40°C выше температуры конца отжига, затем с температуры не более 550°C осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем с продувкой его холодным защитным газом, распаковку производят при температуре не более 120°C. Кроме того, после отключения нагрева охлаждение стопы рулонов осуществляют под нагревательным колпаком не более 13 ч (Патент РФ №2445382, C21D 9/48, C21D 9/663, опубл. 20.03.2012 г.).A known method of recrystallization annealing of coils from steel cold-rolled strips in a single-stage mode in a bell furnace with a protective atmosphere, including heating the stack of bales from a temperature of 190-210 ° C to the temperature of the annealing, holding at lower temperatures to the temperature of the end of annealing, turning off heating, removing the heating cap , cooling under the muffle, unpacking and subsequent cooling in air, according to which the heating of the stack of rolls from 190-210 ° C is carried out at a speed of 25-80 ° C / h to the annealing temperature of 610-670 ° C, hold for 7-36 hours while lowering the temperature to annealing end temperature of 580-640 ° C, while the annealing start temperature is 20-40 ° C higher than the annealing end temperature, then accelerated cooling is performed under a muffle with a temperature of not more than 550 ° C blowing it with cold protective gas, unpacking is carried out at a temperature of not more than 120 ° C. In addition, after turning off the heating, the cooling of the stack of rolls is carried out under a heating cap for no more than 13 hours (RF Patent No. 2445382, C21D 9/48, C21D 9/663, publ. March 20, 2012).

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает получение высококачественного холоднокатаного проката для автомобилестроения высоких категорий прочности на толщинах более 1, 0 мм.The disadvantage of this method is that it does not provide high-quality cold-rolled steel for the automotive industry with high strength categories at thicknesses greater than 1.0 mm.

Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик холоднокатаного проката при сохранении штампуемости, а также в получении физико-механических свойств, равномерных по длине и сечению полосы.The technical result of the invention is to increase the strength characteristics of cold-rolled steel while maintaining stampability, as well as to obtain physico-mechanical properties that are uniform in length and cross section of the strip.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства холоднокатаного проката для автомобилестроения, включающем выплавку стали, разливку, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи и дрессировку, согласно которому рекристаллизационный отжиг осуществляют до конечной температуры T=-1,1239×ε+665,42, где 1,1239 - эмпирический коэффициент, ε - степень обжатия при холодной прокатке, %, 665,42 - эмпирический коэффициент, после чего выдерживают под нагревательным колпаком с отключенными горелками не более 4 часов, затем с температуры не менее 580°C осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем со скоростью 25-35°C/час, при этом выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %:The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing cold rolled steel for automotive industry, including steelmaking, casting, hot rolling, water cooling, strip winding, cold rolling, recrystallization annealing in a bell furnace and tempering, according to which recrystallization annealing is carried out to the final temperature T = -1.1239 × ε + 665.42, where 1.1239 is the empirical coefficient, ε is the degree of compression during cold rolling,%, 665.42 is the empirical coefficient, and then kept under heating with a cap with burners turned off for no more than 4 hours, then from a temperature of at least 580 ° C, accelerated cooling under the muffle is carried out at a rate of 25-35 ° C / hour, while steel of the following chemical composition is melted, wt. %:

углеродcarbon 0,06-0,120.06-0.12 кремнийsilicon не менее 0,40not less than 0.40 марганецmanganese 1,10-1,501.10-1.50 хром не менееchrome no less 0,100.10 железо и неизбежные примесиiron and inevitable impurities остальноеrest

Кроме того, распаковку садки производят при температуре не более 90°C, а дрессировку осуществляют с обжатием 0,8-1,6%.In addition, the cages are unpacked at a temperature of not more than 90 ° C, and training is carried out with a compression of 0.8-1.6%.

Сущность изобретения заключается в следующем. На механические свойства холоднокатаного проката влияют как химический состав стали, так и режимы деформационно-термической обработки.The invention consists in the following. The mechanical properties of cold-rolled steel are affected by both the chemical composition of steel and the modes of deformation-heat treatment.

Углерод - один из упрочняющих элементов, При содержании углерода менее 0,06% прочностные свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,12% приводит к снижению пластичности стали, что недопустимо ввиду образования разрывов при штамповке.Carbon is one of the reinforcing elements. When the carbon content is less than 0.06%, the strength properties of steel are below an acceptable level. An increase in carbon content of more than 0.12% leads to a decrease in the ductility of steel, which is unacceptable due to the formation of gaps during stamping.

Кремний применен как легирующий элемент, при содержании кремния менее 0,40% снижаются прочностные характеристики.Silicon is used as an alloying element, when the silicon content is less than 0.40%, the strength characteristics are reduced.

Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств. При содержании марганца менее 1,10% прочность стали ниже допустимой. Увеличение содержания марганца более 1,50% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность.Manganese provides the desired mechanical properties. When the manganese content is less than 1.10%, the strength of the steel is below acceptable. An increase in the manganese content of more than 1.50% overly strengthens the steel, worsens its ductility.

Хром применен в стали как легирующий элемент, достаточное содержание которого обеспечивает в сталях при всех температурах легированного феррита. Легирование феррита сопровождается его упрочнением. Причем чем мельче зерно феррита, тем выше его прочность.Chromium is used in steel as an alloying element, the sufficient content of which provides in steels at all temperatures of alloyed ferrite. Doping of ferrite is accompanied by its hardening. Moreover, the finer the grain of ferrite, the higher its strength.

Хром входит в твердый раствор феррита и упрочняет его, образует устойчивые карбиды. Карбидообразующие элементы препятствуют росту зерна аустенита при нагреве. Сталь, легированная хромом, при одинаковой температуре сохраняет более высокую дисперсность карбидных частиц и соответственно большую прочность. При содержании хроме менее 0,10% невозможно обеспечить требуемый уровень прочности.Chromium enters the solid solution of ferrite and strengthens it, forms stable carbides. Carbide-forming elements inhibit the growth of austenite grain during heating. Steel alloyed with chromium at the same temperature maintains a higher dispersion of carbide particles and, accordingly, greater strength. With a chromium content of less than 0.10%, it is not possible to provide the required level of strength.

Математическая зависимость, связывающая температуру отжига с суммарным обжатием при холодной прокатке - эмпирическая и получена при обработке опытных данных. Данная зависимость позволяет рассчитать оптимальную температуру отжига, достаточную для полного протекания первичной рекристаллизации, но не достаточную для собирательной рекристаллизации. За счет этого обеспечивается равномерная по сечению микроструктура отожженного проката.The mathematical relationship between the annealing temperature and the total compression during cold rolling is empirical and obtained by processing the experimental data. This dependence allows us to calculate the optimal annealing temperature, sufficient for the complete course of primary recrystallization, but not sufficient for collective recrystallization. This ensures a uniform cross-sectional microstructure of the annealed steel.

Выдержка под нагревательным колпаком с отключенными горелками не более 4 часов позволяет получить равномерную структуру по длине и сечению полосы при отжиге в колпаковых печах. Равномерная микроструктура позволяет получить максимальное относительное удлинение при сохранении высокой прочности.Exposure under the heating hood with burners off for no more than 4 hours allows you to get a uniform structure along the length and cross section of the strip during annealing in bell furnaces. Uniform microstructure allows to obtain maximum elongation while maintaining high strength.

Ускоренное охлаждение под муфелем с температуры не менее 580°C позволяет зафиксировать полученную оптимальную микроструктуру проката. При отклонении от данной температуры в структуре проката наблюдается существенная разнобалльность, и снижается относительное удлинение, а также есть вероятность получения дефекта поверхности «сварка».Accelerated cooling under the muffle from a temperature of at least 580 ° C allows you to fix the resulting optimal microstructure of the car. With a deviation from this temperature, a significant variability is observed in the structure of the rental, and the relative elongation decreases, and there is also the likelihood of a “welding” surface defect.

Скорость охлаждения 25-35°C/час обусловлена получением требуемых свойств по длине и сечению полосы. При запредельных значениях скорости охлаждения растет вероятность получения неравномерной структуры, что, в свою очередь, приведет к разбросу значений механических свойств по длине и сечению полосы.The cooling rate of 25-35 ° C / hour due to the receipt of the required properties along the length and cross section of the strip. With exorbitant values of the cooling rate, the probability of obtaining an uneven structure increases, which, in turn, will lead to a spread in the values of mechanical properties along the length and cross section of the strip.

Максимальная температура распаковки 90°C выбрана из условия отсутствия окисления поверхности холоднокатаного проката при его дальнейшем охлаждении.The maximum unpacking temperature of 90 ° C is selected from the condition that there is no oxidation of the surface of the cold-rolled steel during its further cooling.

Дрессировка холоднокатаного проката с обжатием 0,8-1,6% обеспечивает оптимальный уровень механических свойств. Дрессировка с обжатием менее 0,8% приводит к появлению площадки текучести на диаграмме растяжения при испытании на разрыв, а значит к старению металла. Дрессировка с обжатием более 1,6% не обеспечивает необходимый уровень относительного удлинения.The training of cold-rolled steel with compression of 0.8-1.6% provides the optimal level of mechanical properties. Training with a compression of less than 0.8% leads to the appearance of a yield point on the tensile diagram during a tensile test, which means aging of the metal. Training with compression of more than 1.6% does not provide the necessary level of elongation.

Примеры реализации способа. Examples of the method.

В кислородном конвертере выплавили стали, химический состав которых приведен в таблице 1. Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой до определенных температур и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали соляно-кислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-клетевом стане. Холоднокатаные полосы отжигали в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой. Распаковку садки производили при температуре 85°C. Отожженные полосы дрессировали с обжатием 1,2%. Технологические параметры и механические свойства холоднокатаного проката приведены в таблицах 2, 3. Механические свойства проката определяли на продольных образцах.Steel was smelted in an oxygen converter, the chemical composition of which is given in Table 1. The smelted steel was cast in slabs on a continuous casting machine. The slabs were heated in a walking-beam heating furnace and rolled on a continuous broadband mill 2000. The hot-rolled strips on the discharge roller were cooled with water to certain temperatures and coiled. Chilled rolls were subjected to hydrochloric acid etching in a continuous pickling unit. Then the etched strips were rolled on a 5-stand mill. Cold rolled strips were annealed in bell-type furnaces with a hydrogen protective atmosphere. Unpacking the cages was carried out at a temperature of 85 ° C. Annealed strips were trained with compression of 1.2%. The technological parameters and mechanical properties of cold-rolled steel are given in tables 2, 3. The mechanical properties of the rolled products were determined on longitudinal samples.

Из таблиц 1-3 видно, что в случае реализации предложенного способа (плавки №№ 1-3) на холоднокатаном прокате достигаются механические свойства, соответствующие классу прочности 420 МПа. При запредельных значениях заявленных параметров механические свойства проката класса прочности 420 получить не удалось.From tables 1-3 it is seen that in the case of the implementation of the proposed method (melting No. 1-3) on the cold-rolled steel, mechanical properties are achieved corresponding to the strength class 420 MPa. With exorbitant values of the declared parameters, the mechanical properties of rolled steel of strength class 420 could not be obtained.

Claims (5)

1. Способ производства холоднокатаного проката, включающий выплавку стали, разливку, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи и дрессировку, отличающийся тем, что выплавляют сталь следующего химического состава, мас.%:1. Method for the production of cold-rolled steel, including steelmaking, casting, hot rolling, water cooling, winding strips into coils, cold rolling, recrystallization annealing in a bell furnace and tempering, characterized in that steel of the following chemical composition is melted, wt.%: углеродcarbon 0,06-0,120.06-0.12 кремнийsilicon не менее 0,40not less than 0.40 марганецmanganese 1,10-1,501.10-1.50 хромchromium не менее 0,10not less than 0.10 железо и неизбежные примесиiron and inevitable impurities остальное,rest, при этом рекристаллизационный отжиг осуществляют путем нагрева рулонов до температуры Т=-1,1239×ε+665,42, где 1,1239 - эмпирический коэффициент, ε - степень обжатия при холодной прокатке, %, 665,42 - эмпирический коэффициент, выдерживают под нагревательным колпаком с отключенными горелками не более 4 часов, затем с температуры не менее 580°С осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем со скоростью 25-35°С/час.the recrystallization annealing is carried out by heating the rolls to a temperature of T = -1.1239 × ε + 665.42, where 1.1239 is the empirical coefficient, ε is the degree of compression during cold rolling,%, 665.42 is the empirical coefficient, maintained at heating cap with burners turned off for no more than 4 hours, then from a temperature of at least 580 ° C, accelerated cooling under the muffle is carried out at a speed of 25-35 ° C / hour. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распаковку рулонов производят при температуре не более 90°С.2. The method according to p. 1, characterized in that the unpacking of the rolls is carried out at a temperature of not more than 90 ° C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дрессировку осуществляют с обжатием 0,8-1,6%.3. The method according to p. 1, characterized in that the training is carried out with compression of 0.8-1.6%.