Способ получения оцинкованной стальной полосы

 

Сущность изобретения: способ включает холодную прокатку, химическую очистку, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг, охлаждение, горячее цинкование , охлаждение, двухстадийный отжиг, дрессировку, причем двухстадийный отжиг проводят в защитной или восстановительной атмосфере сначала при 300-340°С в течение 0,5-1 ч, затем при 370-400°С в течение 0,5-2 ч, а дрессировку проводят при комнатной температуре. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 21 0 8/02

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4880498/02 (22) 31.07.90 . (46) 30.11.92. Бюл. hh 44 (71) Фрунзенский политехнический институт (72) У.К. Осмонов (73) У.К. Осмонов (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1457407, кл. С 21 D 8/04, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве оцинкованной стальной полосы для глубокой вытяжки.

Известен способ получения оцинкованной стальной полосы, включающий холодную прокатку, химическую очистку, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг, охлаждение, горячее цинкование, охлаждение, низкотемпературный отжиг при 410-500 С в течение времени обеспечивающем содержание железа в покрытии 20 — 357» и дрессировку.

Недостатком данного способа является то, что после горячего цинкования полосы . на поверхности образуются наплывы (утол. щение покрытия на некоторых участках) и при последующем термодиффуэионном отжиге оцинкованной стальной полосы (410500 С) за счет интенсивной взаимной диффузии Fe Zn формируется неравномерное покры"ие из желеэоцинкового сплава с большой шероховатостью. которую при

„„ Ц„„1779267 АЗ (57) Сущность изобретения: способ включает холодную прокатку, химическую очистку, предварительный нагрев, рекристаллиэацион- ный отжиг, охлаждение. горячее цинкование. охлаждение, двухстадийный отжиг, дрессировку, причем двухстадийный отжиг проводят в защитной или восстановительной атмосфере сначала при 300 — 340 С в течение 0;5 — 1 ч, затем при 370 — 400 С в течение 0,5 — 2 ч, а дрессировку проводят при комнатной температуре. 1 табл. последующей дрессировке за один проход невозможно снизить до требуемой величины.

Наиболее близким по достигаемому техническому эффекту является способ производства оцинкованной стальной полосы а для глубокой вытяжки включающий холодную прокатку, химическую очистку, предварительный нагрев, рекристаллиэационный отжиг, охлаждение, горячее цинкование, охлаждение, низкотемпературный отжиг проводят сначала при 410-500 С в течение 1-4 0 ч., затем при 340-360 С в течение 2-5 ч„а дрессировку производят при 100-3000С.

В связи с тем, что первая ступень термообработки оцинкованной стальной полосы производятся при высоких температурах (410-500 С), где происходят интенсивная взаимная диффузия недостатки предыдущего способа (неравномерность покрытия) не устраняются.

В условиях процесса дрессировки оцинкованной полосы при 100-300 С (перепад температур наружных и внутренних витков

1779267

30 дрессировку, двухстадийный низкотемпе-. 35 ратурный отжиг оцинкованной полосы про40

55 плотносмотанн ых рулонов оцинкованной стальной полосы) вызывает резкое увеличение нестабильности профиля рабочих валков, затрудняет управление профилем и может увеличить отсортировку металла по неплоскостности, Дрессировка оцинкованной полосы при

100 — 300 С приводит к интенсификации процесса старения и снижаются пластические свойства оцинкованной полосы. . После низкотемпературного отжига (после распаковки оцинкованных рулонов с колпаковой печи при 100-300 С) образуется окислы ZnO и AbOg, которые в виде порошка прилипает к поверхности полосы и при дальнейшей дрессировке вызывают дефекты поверхности, Общее время выдержки термодиффузионного отжига оцинкованной стальной полосы в колпаковой печи от 3 до 9 часов снижает производительность обработки, Целью изобретения является повышение качества поверхности эа счет равномерности покрытия и отсутствия окисной пленки, пластичности, прочности сцепления покрь тия с основой и сокращения продолжительностии обработки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства оцинкованной стальной полосы, включающий холодную прокатку, химическую очистку, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг, охлаждение, горячее цинкование, охлаждение двухстадийный отжиг и водят в защитной или восстановительной атмосфере сначала при 300-340 С в течение 0,5-1 ч., затем при 370-400 С в течение

0,5 — 2ч, а дрессировку проводят при комнатной температуре.

Предлагаемый способ получения оцинкованной стальной полосы осуществляется следующим образом. Холоднокатаная стальная полоса подвергается химической очистке на агрегате непрерывного горячего цинкования, в котором происходит удаление с поверхности стали жировых и других загрязнений, тонких окисных пленок, После этого стальная полоса подвергается предварительному нагреву в окислительной или беэокислительной атмосфере, затем рекристаллизационному отжигу в проходной печи в защитной или восстановительной атмосфере при 800 — 880 С, далее, проводят охлаждение и на полосу наносится цинковое покрытие (погружение в расплавленный цинк или его сплавы), Оцинкованная стальная полоса йодвергается двухстадийному низкотемператур5

25 ному отжигу в колпаковой печи в защитной или восстановительной атмосфере сначала при 300 — 340 С в течение 0,5 — 1 ч, затем при

370-400 С в течение 0.5 —.2 ч. В процессе низкотемпературного отжига оцинкованной стальной полосы при 300 — 340 С в течение 0,5 — 1 ч, в стальной основе происходит распад неравновесного твердого раствора углерода карбидных частиц, в цинковом покрытии устраняются наплывы поверхности за счет упорядочения структуры покрытия, слой железоцинкового соединения становится более однородным и обеспечивается равномерность покрытия.

При температуре менее 300 С с выдержкой менее 0,5 ч не происходит обеднение феррита углеродом; т. е. не выделяется карбид в высокодисперсной форме.

При температуре отжига более 340 С с выдержкой более 1 ч происходит взаимная диффузия Fe Zn и во второй стадии отжига резко увеличится содержания железа в покрытии и формируется двухфазное д1+ Г железоцинковое соединение, что приводит к снижению прочности сцепления покрытия с основой при последующей пластической деформации.

При температуре отжига 370 — 400 С о течение 0 5 — 2 ч в цинковом покрытии .в ре"Ф эультате взаимной диффузии Fe Zn, а также более интенсивной рекристаллиэацией железоцинковых фаз формируется железо- цинковое соединение, состоящее иэ тонкой однородной мелкокристаллической 81-фазы с содержанием железа в покрытии. 719%, Благодаря мелким кристаллам желеэоцинкового покрытия из д1-фазы обеспечивается высокая прочность сцепления покрытия со стальной основой при последующей штамповке,. гибке, вытяжке.

Кроме того, отжиг при 370 — 400 С способствует максимальному выделению углерода из твердого-а-раствора в стальной основе и вследствие этого повышается пластичность оцинкованной полосы, При температуре отжига оцинкованной стальной полосы менее 370 С с выдержкой 1 менее 0,5 ч не образуется однородное железоцинковое покрытие состоящее иэ о1-фазы обеспечивающее высокую пластичность и окрашиваемость покрытия, При температуре отжига более 400 С с выдержкой более 2 ч в цинковом покрытии образуется двухфазное железоцинковое соединение из 6> + Г фазы и снижается пластичность покрытия при последующей пластической деформации.

1779267

После низкотемпературного отжига при

370 — 400 С оцинкованную стальную полосу охлаждают до цеховой (комнатной) температуры и подвергают дрессировке с обжатием 0,5 — 1,0%, Для низкотемпературного отжига оцинкованной стальной полосы в колпаковых печах может применяться защитная атмосфера из азотно-водородной смеси или восстановительная атмосфера (100% Нг).

При отжиге оцинкованной стальной полосы в высококонвективной колпаковой печи с использованием водорода в качестве рабочей атмосферы с применением азотноводородных атмосфер (95% Иг+ 4-5 Нг).

Пример 1. Холоднокатаную полосу толщиной 0,8 мм из стали марки 08Ю с химическим составом, %: С 0,04; Si 0,02; Мп

0,20; S 0,018; P 0,005; Cr 0,02; Nl 0,03; Си

0,04; Al 0,047; N 0,004, подвергают химической очистке, предварительному нагреву в безокислительной атмосфере до 650 С, рекристаллизационному отжигу при 830 С в защитной атмосфере, охлаждению до температуры горячего цинковэния. После горячего цинкования стальная полоса подвергалась низкотемпературному отжигу в колпаковой печи в защитной атмосфере (95% йг + 4-5% Нг) сначала при 300 С в течение 1 ч, затем при 370 С,в течение 2 ч, после чего охлаждали до цеховой (комнатной) температуры и производили дрессировку с обжатием 0,5%, Механические свбйства оцинкованной стальной полосы: ов = 181.Н/ммг; оЬ = 307 Н/Mì; д4= 42%, глубины. лунки по Эриксену 11 мм„HRB =

42 ед., толщина покрытия — 8 мкм, содержание железа в покрытии — 12%.

Пример 2, Холоднокатаную полосу толщиной 0,8 мм из стали марки 08Ю с химическим составом, %: С 0,03; Sl 0,01; Мп

0,21; S 0,015; P 0,005; Cr 0,02; % 0,03; Си

0,04; А1 0,04; Al 0,045; N 0,004, подвергают химической очистке, предварительному нагреву в беэокислительной атмосфере до

650 С, рекристаллизационному отжигу при

850 С в защитной атмосфере, охлаждению до температуры горячего цинкования и нанесению цинкового покрытия, После горячего цинкования полоса подвергалась. низкотемпературному отжигу в колпаковой печи в восстановительной атмосфере (100

Нг) сначала при 340 С в течение 1 ч., затем при 400 С в течение 2 часов, после чего охлаждали до цеховой (комнатной) температуры и производили дрессировку с обжатием 1%. Механические свойства оцинкованной стальной полосы: о; = 170

Н/ммг; ОЬ 300 Нlммг; 4 =44%, глубина

10 лунки по Эриксену — 11,2 мм; HRB = 38 ед„ толщина цинкового покрытия 9 мкм, прочность сцепления покрытия с основой корошая (загиб на 180 ), содержание железа в покрытии 15%, Пример 3. Холоднокатаную полосу толщиной 0,8 мм из стали марки 08Ю с химическим составом, %: С 0,05; Sl 0,01; Мп

0,23; Я 0,011; P 0,005; Cr 0,02; Ni 0,02; Си

0,03; Al 0,045; N 0,004, подвергают химической очистке, предварительному нагреву в безокислительной атмосфере до 650 С, рекристиллизационному отжигу при 800 С в защитной атмосфере, охлаждение до температуры горячего цинкования. После горячеro цинкования оцинкованная стальная полоса подвергалэсь низкотемпературному отжигу в колпаковой печи в защитной атмосфере (95 Nz + 4-5 Нг) сначала при

20 290 С в течение 25 мин., затем при 410 С в течение 2,5 ч., после чего охлаждали до цеховой температуры и производили дрессировку с обжатием 1%. Механические свойства оцинкованной стальной полосы:

25 o = 190 Н/мм; оЬ = 315 Н/мм; д4 = 40%; глубина лунки по Эриксену — 10,6 мм; HRB

= 44 ед. толщина покрытия 9 мкм, содержание железа в покрытии — 25, Пример 4, Холоднокатаную полосу

30 толщиной 0,8 мм из стали марки 08Ю с химическим составом, : С 0,03; Sl 0,01; Мп

0,24; S 0,015; Р 0,05; Cr 0,02; Ni 0,03; Си 0,04;

AI 0,045, подвергают химической очистке, предварительному нагреву в безокисли35 тельной атмосфере до 650 С, рекристиллизационному отжигу при 800 С в защитной атмосфере, охлаждению до температуры горячего цинкования. После горячего цинковэния стальная полоса подвергалась

40 ниэкотемпературному отжигу в колпаковой печи в восстановительной атмосфере (100% Нг) сначала при 340 С в течение 0,5 ч„ затем при 370 С в течение 0,5 ч., после чего охлаждали до цеховой температуры и про45 изводили дрессировку, с обжатием 0,5%, .Механические свойства оцинкованной стальной полосы, as = 183 Н/мм; oh = 309

Н/мм; д4 = 40%; глубина лунки по Эриксег, ну 10,8, HRB = 43 ед., толщина покрытия—

50 10 мкм; содержание железа в покрытии—

11%.

Пример 5. Холоднокатаную полосу толщиной 0,8 мм из стали марКи 08Ю подвергают химической очистке, предварительному нагреву в беэокислительной атмосфере до 650 С, рекристаллизэционному отжигу при 830 С в защитной атмосфере, охлаждению до температуры горячего цинкования и нанесению цинкового покрытия, 1779267

Использование предлагаемого способа получения оцинкованной стальной полосы обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие пре5 имущества: повышается пластичность оцинкованной стальной полосы при последующей штамповке за счет максимального выделения углерода из твердого а-раствора; повышается прочность сцепления с ос10 новой при последующей штамповке за счет формирования мелкозернистой структуры железоцинкового соединения на базе д1фазы, улучшается качество поверхности оцинкованной стальной полосы при низко15 температурном отжиге,(первичной термообработке при 300-340 С устраняются наплывы поверхности, обеспечивается равномерность покрытия).

Формула изобретения

20 Способ получения оцинкованной стальной полосы, включающий холодную прокатку, химическую очистку, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг и дрессировку, о т. л и ч а ю шийся тем, что, 25 с целью повышения качества поверхности за счет повышения равномерности покры. тия и отсутствия окисной пленки, пластичности, прочности сцепления покрытия с основой и сокращения продолжительности

30 обработки, двухстадийный низкотемпературный отжиг проводят в защитной или восстановительной атмосфере сначала при

300-340 С в течение 0,5 — 1,0 ч, затем при

370 — 400 С в течение 0,5 — 2,0 ч, а дрессиров35 ку проводят при комнатной температуре. соба по достижению положительного эффекта

После горячего цинкования полоса подвергалась низкотемпературному отжигу в колпаковой печи в защитной атмосфере (95%

Nz+ 4 — 5 Н ) сначала при 300 С в течение 0,5 ч., затем при 400 С в течение 0,5 ч, после чего охлаждение до цеховой температуры и производили дрессировку с обжатием 0,8%. Механические свойства оцинкованной стальной полосы; сг, = 182 Н/мм; ob = 308

2.

Н/мм; да=41% глубина лунки по Эриксену

11 мм„НВВ = 42 ед., толщина покрытия — 9 мкм, содержание железа в покрытии — 13%.

Пример 6, Холоднокатаную полосу толщиной 0,8 мм из стали марки 08Ю подвергают химической очистке, предварительному нагреву в безокислительной атмосфере до 650 С, рекристаллизационному отжигу при 830 С в защитной атмосфере, охлаждению до температуры горячего цинкования. После горячего цинкования стальная полоса подвергалась низкотемпературному отжигу в.колпаковой печи в восстановительной атмосфере (100% Hz) сначала при 300 С в течение 1 ч„затем при

400 С в течение 2 ч„после чего охлаждали до цеховой (комнатной) температуры и производили дрессировку с обжатием 0,5%.

Механические свойства оцинкованной стальной полосы: с = 172 Нlмм; crb = 301 г, Н/мм; ä4 =43%, глубина лунки по Эриксену — 11,1 мм; HRB = 39 ед., толщина цинкового покрытия — 9 мкм„содержание железа в покрытии — 14%, прочность сцепления с основой хорошая (загиб на 180 ).

Сопоставленный анализ известного спо

Известный способ

Показатели

П едлагаемый способ

Термообработка оцинкованной стальной полосы при 410в

500 С в течение 1 — 4 ч, затем при 340 — 360 С в течение 2-5 ч и теплая дрессировка при

100 — 300 С

190-196

160 †1.

300-335

38-40

Г-фаза

290 — 310

42 — 46 д -фаза

20 — 35

7 — 19

Есть

Нет

2 — 3

Удовлетворительная (появляются незначительные трещины в пок ытии

Предел текучески, Н/мм

Временное сопротивление разрыву, Н/мм

Относительное удлинение, %

Фазовый состав покрытия .

Содержание железа в покрытии, %

Наличие окисной пленки на поверхности (Zn, AlzOg)

Разнотолщинности покрытия. мкм

Прочность сцепления покрытия при последующей пластической е о ма ии

Термообработка оцинкованной стальной полосы сначала при 300 — 340 Ñ в течение 0,1—

1 ч, затем при 370 — 400 С в течение 0,5 — 2 ч и дрессировка и икомнатной темпе ат ы

Высокая (сплошность покрытия не нарушена)