RU2645622C1 - Method for production of hot galvanised roll stock for cold die forming - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy. Technical result is achieved by the fact that in method for producing hot-dip galvanized mill products for cold die forming, including steel smelting, plate slab casting, heating, hot rolling, water cooling, strip grinding, etching, cold rolling, recrystallization annealing application with zinc coating and dressing, smelting steel, containing weight %: carbon – 0.002–0.006, silicon – not more than 0.04, manganese – 0.20–0.75, phosphorus – not more than 0.015, sulfur – not more than 0.070, aluminium – 0.015–0.070, nitrogen – not more than 0.005, titanium – 0.010–0.030, niobium 0.010–0.030, iron and unavoidable impurities making the rest, while the content of free carbon in the solid solution is in the range of 0.0005 % ≤ C_ef ≤ 0.0040 %, the heating of plate slabs is carried out at a temperature of 1200–1270 °C for 3.5–5.5 h, rolling the metal at a temperature of 1100–1150 °C lead for at least 50 seconds, stripping is carried out at a temperature of 580–760 °C. In addition, recrystallization annealing is carried out at a temperature of 790–850 °C, and the training of hot-dip galvanized steel is produced with cobbing of 0.8–1.8 %.

EFFECT: technical result of the invention is to obtain the steel strength characteristics, tendency to the VN effect in the absence of a yield pad.

3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способу производства горячеоцинкованного проката с дополнительным упрочнением при сушке лакокрасочного покрытия на штампованном изделии (ВН-эффектом). Горячеоцинкованный прокат предназначен для изготовления изделий автомобиля методом штамповки.The invention relates to the field of metallurgy, specifically to a method for the production of hot-dip galvanized steel with additional hardening when drying a paint coating on a stamped product (VN effect). Hot dip galvanized steel is intended for the manufacture of automobile products by stamping.

В прокате с ВН-эффектом сочетаются высокие пластические свойства в состоянии поставки и высокие прочностные характеристики после штамповки и сушки. Высокопрочный прокат с ВН-эффектом устойчив к вмятинам, что позволяет уменьшить толщину листового проката, а значит, приводит к экономии топлива. ВН-эффект в прокате обусловлен искусственным старением, связанным с наличием свободных атомов углерода в твердом растворе феррита, которые образуют облака Котрелла - тончайшие выделения карбидов. Эти карбиды закрепляют подвижные дислокации в феррите при повышенной температуре, что приводит к упрочнению штампованных деталей при сушке.High-temperature properties in the delivery state and high strength characteristics after stamping and drying are combined with high-frequency effect in the car. High-strength rolled products with the HV effect are resistant to dents, which allows reducing the thickness of sheet products, which means that it saves fuel. The BH effect at the box office is due to artificial aging associated with the presence of free carbon atoms in a solid solution of ferrite, which form Cotrell clouds - the thinnest carbide precipitates. These carbides fix mobile dislocations in ferrite at elevated temperature, which leads to hardening of stamped parts during drying.

Сложность получения проката с ВН-эффектом связана с тем, что необходимо соблюдение определенной доли свободного углерода в твердом растворе, чтобы прокат имел достаточно высокий ВН-эффект, но не стал излишне склонным к старению и не проявилась площадка текучести. При наличии площадки текучести во время штамповки образуется дефект «Излом», что недопустимо для лицевых деталей автомобиля. Согласно требованиям автопроизводителей для исключения данного дефекта площадка текучести должна быть не более 0,2%.The difficulty in obtaining rolled products with the HV effect is due to the fact that a certain proportion of free carbon in the solid solution must be observed so that the hire has a sufficiently high HV effect, but does not become excessively prone to aging and does not manifest a yield point. If there is a yield point during stamping, a “Kink” defect is formed, which is unacceptable for the front parts of a car. According to the requirements of car manufacturers, to eliminate this defect, the yield point should be no more than 0.2%.

Известен способ производства стального листа с высокой способностью к упрочнению при сушке, характеризующийся содержанием в стали следующих компонентов, мас. %:A known method of manufacturing a steel sheet with high ability to harden during drying, characterized by the content in steel of the following components, wt. %:

УглеродCarbon 0,0001-0,20.0001-0.2 КремнийSilicon ≤2,0≤2.0 МарганецManganese ≤3,0≤3.0 ФосфорPhosphorus ≤0,15≤0.15 СераSulfur ≤0,015≤0.015 ХромChromium ≤2,5≤2.5 Никель + МедьNickel + Copper 0,001-1,00.001-1.0 АлюминийAluminum ≤0,1≤0.1 АзотNitrogen 0,001-0,10.001-0.1 ТитанTitanium 0,0001-0,10.0001-0.1 НиобийNiobium 0,001-0,030.001-0.03 Железо и неизбежные примесиIron and inevitable impurities остальноеrest

включающий непрерывную разливку слябов, нагрев слябов при температуре 1200°С и выше, горячую прокатку, которую заканчивают при температуре не ниже 600°С, охлаждение водой, смотку в рулоны при температуре 550°С или ниже, холодную прокатку с суммарным обжатием 95% или ниже, рекристаллизацинный отжиг при температуре 600-1100°С, нанесение цинкового покрытия и дрессировку полос с обжатием 3% или менее (ЕР №1306456 А1, C21D 9/46, 02.05.2003 г.).including continuous casting of slabs, heating slabs at a temperature of 1200 ° C or higher, hot rolling, which is completed at a temperature not lower than 600 ° C, cooling with water, winding into coils at a temperature of 550 ° C or lower, cold rolling with a total compression of 95% or below, recrystallizacin annealing at a temperature of 600-1100 ° C, applying a zinc coating and training strips with compression of 3% or less (EP No. 1306456 A1, C21D 9/46, 05/02/2003).

Недостатком известной стали и способа производства является низкая прочность.A disadvantage of the known steel and method of production is low strength.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства стальной полосы, включающий выплавку стали, содержащую следующие компоненты, мас. %:The closest in technical essence to the proposed invention is a method for the production of a steel strip, comprising steelmaking, containing the following components, wt. %:

УглеродCarbon 0,001-0,0150.001-0.015 КремнийSilicon 0,001-0,500.001-0.50 МарганецManganese 0,05-1,00.05-1.0 ФосфорPhosphorus не более 0,12no more than 0.12 СераSulfur не более 0,025no more than 0,025 ХромChromium не более 0,30no more than 0.30 НикельNickel не более 0,30no more than 0.30 МедьCopper не более 0,19no more than 0,19 АлюминийAluminum от более 0,02 до 0,15from more than 0.02 to 0.15 АзотNitrogen не более 0,010no more than 0,010 Железо и неизбежные примеси,Iron and inevitable impurities, в том числе титан и ниобийincluding titanium and niobium остальноеrest

при этом выполняется соотношение [Mn]/[S]≥4,8 и сумма содержания титана и ниобия составляет не более 0,012 мас. %, нагрев слябов при температуре от 1060 до менее 1200°С, горячую прокатку с температурой конца прокатки 800-930°С, охлаждение водой, смотку полос в рулоны при температуре от более 550 до 730°С, травление, холодную прокатку с суммарным обжатием 40-95%, рекристаллизационный отжиг в проходных печах при температуре 750-900°С, нанесение цинкового покрытия и дрессировку (патент РФ №2478729, МПК С22С 38/42, C21D 8/02, C21D 9/46).while the ratio [Mn] / [S] ≥ 4.8 is satisfied and the sum of the titanium and niobium content is not more than 0.012 wt. %, heating of slabs at a temperature of 1060 to less than 1200 ° C, hot rolling with a temperature of the end of rolling 800-930 ° C, water cooling, winding strips into rolls at a temperature of more than 550 to 730 ° C, etching, cold rolling with a total compression 40-95%, recrystallization annealing in continuous furnaces at a temperature of 750-900 ° C, zinc coating and training (RF patent No. 2478729, IPC C22C 38/42, C21D 8/02, C21D 9/46).

Указанный способ обеспечивает требуемый уровень предела текучести и величины ВН-эффекта. Недостатком известного способа производства является наличие площадки текучести более 0,20%, что в свою очередь приводит к появлению дефекта излом при штамповке.The specified method provides the required level of yield strength and the magnitude of the VN effect. A disadvantage of the known production method is the presence of a yield point of more than 0.20%, which in turn leads to the appearance of a kink defect during stamping.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является оптимизация химического состава стали и технологических параметров производства с обеспечением технического результата в виде сохранения прочностных характеристик, склонности к ВН-эффекту при условии отсутствия площадки текучести.The problem to which the invention is directed, is to optimize the chemical composition of steel and technological parameters of production with providing a technical result in the form of maintaining strength characteristics, a tendency to the HV effect, provided there is no yield point.

Технический результат достигается тем, что в способе производства горячеоцинкованного проката для холодной штамповки, включающем выплавку стали, разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг с нанесением цинкового покрытия и дрессировку, согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую, масс %:The technical result is achieved in that in a method for the production of hot dip galvanized steel for cold stamping, including steelmaking, casting slabs, heating them, hot rolling, water cooling, winding strips into rolls, pickling, cold rolling, recrystallization annealing with zinc coating and tempering, according to the invention smelted steel containing, mass%:

УглеродCarbon 0,002-0,0060.002-0.006 КремнийSilicon не более 0,04no more than 0,04 МарганецManganese 0,20-0,750.20-0.75 СераSulfur не более 0,015no more than 0.015 АлюминийAluminum не более 0,070no more than 0,070 ФосфорPhosphorus 0,015-0,0700.015-0.070 АзотNitrogen не более 0,005no more than 0,005 ТитанTitanium 0,010-0,0300.010-0.030 НиобийNiobium 0,010-0,0300.010-0.030 Железо и неизбежные примеси Iron and inevitable impurities остальноеrest

при этом содержание свободного углерода в твердом растворе находится в диапазоне 0,0005%≤С_эф≤0,0040%, нагрев слябов ведут при температуре 1200-1270°С в течение 3,5-5,5 ч, горячую прокатку при температуре 1100-1150°С ведут в течение не менее 50 сек, смотку полос ведут при температуре 580-760°С. Кроме того, рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°С, а дрессировку горячеоцинкованного проката производят с обжатием 0,8-1,8%.the content of free carbon in the solid solution is in the range of 0.0005% ≤С _eff ≤0.0040%, the slabs are heated at a temperature of 1200-1270 ° С for 3.5-5.5 hours, hot rolling at a temperature of 1100 -1150 ° C are conducted for at least 50 seconds, the strip winding is carried out at a temperature of 580-760 ° C. In addition, recrystallization annealing is carried out at a temperature of 790-850 ° C, and the training of hot-dip galvanized steel is performed with compression of 0.8-1.8%.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для обеспечения требуемого уровня предела текучести и ВН-эффекта в сочетании с отсутствием площадки текучести необходимо обеспечить содержание свободного углерода в твердом растворе в диапазоне 0,0005%≤С_Эф≤0,0040%, что достигается корректировкой технологических параметров производства и химического состава стали.The invention consists in the following. To provide the desired level of yield strength and HV effect in combination with the lack of fluidity necessary to provide pad free carbon content in solid solution in the range of 0.0005% ≤S _Eph ≤0,0040%, which is achieved by adjusting process parameters of production and chemical composition of the steel.

Углерод - один из упрочняющих элементов. Увеличение содержания углерода более 0,006% приводит к снижению пластичности стали, появлению площадки текучести. При содержании углерода менее 0,002% наблюдается снижение предела текучести и ВН-эффекта.Carbon is one of the reinforcing elements. An increase in carbon content of more than 0.006% leads to a decrease in the ductility of steel, and the appearance of a yield point. When the carbon content is less than 0.002%, a decrease in yield strength and VN effect is observed.

Кремний специально в сталь не вводится по причине ухудшения адгезии покрытия к металлооснове с ростом содержания кремния, поэтому технологически его содержание ограничено не более 0,04%.Silicon is not specifically introduced into steel because of a deterioration in the adhesion of the coating to the metal base with an increase in the silicon content; therefore, its content is technologically limited to not more than 0.04%.

Марганец введен в сталь для связывания серы и упрочнения стали. Увеличение содержания марганца более 0,75% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность. Содержание марганца менее 0,20% может привести к неполному связыванию серы и образованию частиц Ti(S), при этом содержание свободного углерода в твердом растворе будет за пределами заявленного диапазона, что в свою очередь приведет к возникновению площадки текучести более 0,2%Manganese is introduced into steel to bind sulfur and harden steel. An increase in the manganese content of more than 0.75% overly strengthens the steel, worsens its ductility. A manganese content of less than 0.20% can lead to incomplete binding of sulfur and the formation of Ti (S) particles, while the content of free carbon in the solid solution will be outside the declared range, which in turn will lead to a yield point of more than 0.2%

Увеличение содержания серы более 0,015% приведет к образованию сульфидов титана и неполному связыванию азота, что в свою очередь приведет к возникновению площадки текучести более 0,2%An increase in sulfur content of more than 0.015% will lead to the formation of titanium sulfides and incomplete binding of nitrogen, which in turn will lead to the appearance of a yield point of more than 0.2%

Алюминий введен в сталь как раскислитель. Увеличение содержания алюминия более 0,07% приводит к ухудшению комплекса механических свойств.Aluminum is introduced into steel as a deoxidizer. An increase in aluminum content of more than 0.07% leads to a deterioration in the complex of mechanical properties.

Упрочнение стали создает фосфор, который повышает твердость феррита и усиливает выделение дисперсных карбидный включений. Одновременно фосфор улучшает пластичность и штампуемость стали. При содержании фосфора более 0,070% ухудшается пластичность стали, при содержании фосфора менее 0,015% ухудшается прочность.Steel hardening creates phosphorus, which increases the hardness of ferrite and enhances the precipitation of dispersed carbide inclusions. At the same time, phosphorus improves the ductility and formability of steel. With a phosphorus content of more than 0.070%, the ductility of the steel deteriorates, with a phosphorus content of less than 0.015%, the strength deteriorates.

Азот упрочняет сталь. При содержании азота более 0,005% сталь становится склонной к старению, проявляется площадка текучести.Nitrogen strengthens steel. When the nitrogen content is more than 0.005%, the steel becomes prone to aging, a yield point is manifested.

Титан и ниобий введены в химический состав стали для снижения площадки текучести за счет связывания углерода и азота и формирования прочностных характеристик. При содержании титана и ниобия более 0,030% наблюдается чрезмерное упрочнение стали, ухудшение пластичности, отсутствие ВН эффекта. При содержании титана и ниобия менее 0,010% не происходит необходимого связывания части углерода, что в свою очередь приводит к возникновению площадки текучести более 0,2%.Titanium and niobium are introduced into the chemical composition of steel to reduce the yield point due to the binding of carbon and nitrogen and the formation of strength characteristics. When the content of titanium and niobium is more than 0.030%, excessive hardening of steel, deterioration in ductility, and the absence of the HV effect are observed. When the content of titanium and niobium is less than 0.010%, the necessary binding of part of the carbon does not occur, which in turn leads to the appearance of a yield point of more than 0.2%.

Содержание свободного углерода в твердом растворе рассчитывают по формуле:The content of free carbon in the solid solution is calculated by the formula:

где С, Ti, N, Nb - содержание С, Ti, N и Nb в стали, %;where C, Ti, N, Nb is the content of C, Ti, N and Nb in steel,%;

3,43; 4; 7,75 - эмпирические коэффициенты.3.43; four; 7.75 are empirical coefficients.

Содержание свободного углерода в твердом растворе в диапазоне 0,0005%≤С_Эф≤0,0040% обеспечивает требуемый ВН-эффект без проявления площадки текучести. Однако при нагреве сляба в печах перед горячей прокаткой частицы Ti(C,N), Nb(C,N) постепенно растворяются, и поэтому необходимо контролировать температуру прокатки для гарантированного формирования достаточного числа частиц Ti(C,N), Nb(C,N) с целью обеспечения фактического содержания свободного углерода в твердом растворе в расчетной величине, что в свою очередь гарантирует получение площадки текучести менее 0,2%. По этой причине необходимо ограничивать температуру нагрева в диапазоне 1200-1270°С и время нагрева в диапазоне 3,5-5,5 ч.The content of free carbon in the solid solution in the range of 0.0005% ≤С _Ef ≤0.0040% provides the required HF effect without the manifestation of a yield area. However, when a slab is heated in furnaces before hot rolling, Ti (C, N), Nb (C, N) particles gradually dissolve, and therefore it is necessary to control the rolling temperature to ensure the formation of a sufficient number of Ti (C, N), Nb (C, N ) in order to ensure the actual content of free carbon in the solid solution in the calculated value, which in turn guarantees a yield point of less than 0.2%. For this reason, it is necessary to limit the heating temperature in the range of 1200-1270 ° C and the heating time in the range of 3.5-5.5 hours

После охлаждения сляба до определенной температуры и деформации начинается обратный процесс - выделение частиц Ti(C,N), Nb(C,N). Горячая прокатка металла при температуре 1100-1150°С в течение не менее 50 сек гарантирует полноту выделения частиц Ti(C,N), Nb(C,N) и соответствие содержания фактического свободного углерода расчетной величине, что в свою очередь гарантирует получение площадки текучести менее 0,2%.After cooling the slab to a certain temperature and deformation, the reverse process begins - the release of particles of Ti (C, N), Nb (C, N). Hot rolling of metal at a temperature of 1100-1150 ° C for at least 50 seconds ensures the complete release of Ti (C, N), Nb (C, N) particles and the actual free carbon content corresponds to the calculated value, which in turn ensures a yield point less than 0.2%.

Смотка полос при температуре 580-760°С обеспечивает формирование требуемых механических свойств. При смотке полос за пределами заявленного диапазона технический результат не достигается.The strip winding at a temperature of 580-760 ° C provides the formation of the required mechanical properties. When winding strips outside the declared range, the technical result is not achieved.

Кроме того, рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°С. Отжиг при температуре ниже 790°С приводит к снижению величины ВН-эффекта. Отжиг при температуре выше 850°С не обеспечивает необходимый уровень механических свойств, что в свою очередь приводит к появлению площадки текучести.In addition, recrystallization annealing is carried out at a temperature of 790-850 ° C. Annealing at temperatures below 790 ° C leads to a decrease in the magnitude of the HV effect. Annealing at temperatures above 850 ° C does not provide the necessary level of mechanical properties, which in turn leads to the appearance of a yield point.

Окончательные механические свойства формируются при дрессировке. Дрессировка полос с обжатием 0,8-1,8% обеспечивает оптимальный уровень механических свойств. Обжатие менее 0,8% приводит к появлению площадки текучести. Дрессировка с обжатием более 1,8% приводит к снижению ВН-эффекта.The final mechanical properties are formed during training. Training of strips with compression of 0.8-1.8% provides an optimal level of mechanical properties. Compression of less than 0.8% leads to the appearance of a yield point. Training with compression of more than 1.8% leads to a decrease in the BH effect.

Примеры реализации способа. В кислородном конвертере выплавили стали, химический состав которых приведен в таблице 1. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками до температуры 1250°С и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,3-5,0 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали солянокислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-клетевом стане до толщины 0,60-1,75 мм. Холоднокатаные полосы отжигали в проходной печи с нанесением цинкового покрытия и дрессировали с заданным удлинением. Варианты реализации способа производства горячеоцинкованного проката представлены в таблице 2. Механические свойства приведены в таблице 3.Examples of the method. Steel was smelted in an oxygen converter, the chemical composition of which is given in Table 1. The slabs were heated in a heating furnace with walking beams to a temperature of 1250 ° C and rolled on a continuous broadband mill 2000 into strips 2.3–5.0 mm thick. Hot rolled strips on the discharge roller table were cooled with water and wound into rolls. Chilled rolls were subjected to hydrochloric acid etching in a continuous etching unit. Then, the etched strips were rolled on a 5-stand mill to a thickness of 0.60-1.75 mm. Cold-rolled strips were annealed in a continuous furnace with zinc coating and trained with a given elongation. Implementation options for the production of hot dip galvanized steel are presented in table 2. Mechanical properties are shown in table 3.

Из приведенных данных видно, что предлагаемый способ производства горячеоцинкованного проката с ВН-эффектом позволяет получить требуемый уровень прочностных характеристик в сочетании с отсутствием площадки текучести и величиной ВН-эффекта не ниже требований стандартов (варианты 1-3). При запредельных значениях заявленных параметров (варианты 4-6) получаем отклонения по механическим свойствам от норм стандартов.From the above data it is seen that the proposed method for the production of hot-dip galvanized steel with VN effect allows to obtain the required level of strength characteristics in combination with the absence of a yield point and the magnitude of the VN effect not lower than the requirements of the standards (options 1-3). With exorbitant values of the declared parameters (options 4-6), we obtain deviations in mechanical properties from the norms of standards.

Таким образом, опытная проверка доказала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным способом.Thus, the pilot test proved the acceptability of the technical solution found to achieve the goal and its advantage over the known method.

Claims (5)

1. Способ производства горячеоцинкованного проката для холодной штамповки, включающий выплавку стали, разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг с нанесением цинкового покрытия и дрессировку, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас %:1. A method of manufacturing hot dip galvanized steel for cold stamping, including steelmaking, casting slabs, heating them, hot rolling, water cooling, winding strips into coils, pickling, cold rolling, recrystallization annealing with zinc coating and tempering, characterized in that it is smelted steel containing, wt%: углеродcarbon 0,002-0,0060.002-0.006 кремнийsilicon не более 0,04no more than 0,04 марганецmanganese 0,20-0,750.20-0.75 сераsulfur не более 0,015no more than 0.015 алюминийaluminum не более 0,070no more than 0,070 фосфорphosphorus 0,015-0,0700.015-0.070 азотnitrogen не более 0,005no more than 0,005 титанtitanium 0,010-0,0300.010-0.030 ниобийniobium 0,010-0,0300.010-0.030 железо и iron and неизбежные примесиinevitable impurities остальноеrest при этом содержание свободного углерода в твердом растворе находится в диапазоне 0,0005%≤C_эф≤0,0040%, нагрев слябов ведут при температуре 1200-1270°C в течение 3,5-5,5 ч, прокатку металла при температуре 1100-1150°C осуществляют в течение не менее 50 сек, а смотку полос ведут при температуре 580-760°C.the free carbon content in the solid solution is in the range of 0.0005% ≤C _eff ≤0.0040%, the slabs are heated at a temperature of 1200-1270 ° C for 3.5-5.5 hours, the metal is rolled at a temperature of 1100 -1150 ° C is carried out for at least 50 seconds, and the strip winding is carried out at a temperature of 580-760 ° C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 790-850°C.2. The method according to p. 1, characterized in that the recrystallization annealing is carried out at a temperature of 790-850 ° C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дрессировку горячеоцинкованного проката производят с обжатием 0,8-1,8%.3. The method according to p. 1, characterized in that the training of hot-dip galvanized steel is performed with compression of 0.8-1.8%.