Способ обезуглероживающего отжига низкоуглеродистой холоднокатаной стали

 

Использование: производство холоднокатаной тонколистовой стали с низким содержанием углерода, предназначенной для эмалирования. Сущность изобретения: сталь нагревают в газовой атмосфере до температур отжига в три этапа: сначала до 500°С со скоростью 15-25°С/с, затем до температуры Тн, определяемой по соотношению Тн(920-3 103% С) ±20°С, где С - исходное содержание углерода, со скоростью 5-10°С/с, далее произвольно. После выдержки при температуре отжига сталь охлаждают . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 3/04,9/46

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

: Е(ЦЯНМ . :." Т% - ХЕХННЧЕг"! "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4884764/02 (22) 26.11.90 (46) 07.01,93;Бюл.М 1 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) А.M.Öåéòëèí, О.Б.Бухвалов, В.В.Аксенов, Л.П.Пустовойт, В,П.Захарова, В.Д.Боронков, В.А.Мирко, В.И.Сидоркин, В.М.Кавтрев и С.Б.Фишман (56) Заявка Японии М 50-811, кл. C 21 D 9/48, 1975, (54) СПОСОБ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАЮЩЕГО

ОТЖИГА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ХОЛОД-

НОКАТАНОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к металлургии, вчастности к производству холоднокатаной тонколистовой стали с особо низким содер.. жанием углерода; предназначенной пре.имущественнс для эмалирования без предварительного формоизменения (штамповки). Требования, предьявляемые к эмалированной полосе: отсутствие дефектов эмали (пузыри, раковины, поры, "рыбья чешуя"), минимальное коробление при обжиге, хорошая адгезия. Один из основных факторов, обеспечивающих выполнение указанных требований — достаточно низкий (à <0,010 ) углерод перед эмалированием.

При повышенном содержании углерода в стали на границе раздела эмаль-металл образуются газообразные продукты — СН4, Нъ

СО; СОг, являющиеся причиной дефектов эмали. Кроме того, углерод понижает температуру g - а- превращения, в результате чего при температуре обжига эмали выше

800 С, в структуре стали появляется аусте,,!Ы,, 1786129 А1 (57) Использование: производство холоднокатаной тонколистовой стали с низким содержанием углерода, предназначенной для эмалирования. Сущность изобретения: сталь нагревают в газовой атмосфере до температур отжига в три этапа: сначала до

500 С со скоростью 15-250С/с, затем до температуры Тн, опреуеляемой по соотношению Т =(920-3 10 $ С) 4-20 С, где С— исходное содержание углерода, со скоростью 5-10 С/с, далее произвольно. После выдержки при температуре отжига сталь охлаждают. 1 табл. нит. Поскольку растворимость водорода в аустените выше, чем в феррите, возрастает Б опасность возникновения "рыбьей чешуи".

С другой стороны, при последующем охлаждении протекает у- а — превращение, сопровождающееся обьемными изменениями, вызывающими коробление. QO

Получить особо низкий углерод в стали О возможно двумя принципиально разлйчными путями — обезуглероживанием в жидком Я состоянии, при выплавке, либо при отжиге 0 горячекатаной или холоднокатаной полосы.

Первый путь требует специальных мер, препятствующих обогащению металла кислородом, что усложняет технологический

Ъ процесс. Кроме того. ухудшаются структурно-текстурные характеристики листа вслед- .;: ствие проведения горячей прокатки в однофазной области. Второй путь лишен указанных недостатков; Подавляющее большинство относящихся к нему способов включают обезуглероживающий отжиг ру1786129 лонов в печах периодического действия, с медленными нагревом и охлаждением и, длительной выдержкой. Как правило, температура такого отжигэ составляет 700 С, атмосфера — азотный газ с 18-20%Нг и 5 окислительным потенциалом Рн о/Рн 0,2.

При высоком исходном содержании углерода — 0,12-0,20 — обезуглероживание рекомендуется проводить в температурной области между критическими точками А1 и 10

А3, чтобы до начала обезуглероживания в структуре присутствовало не менее 30 аустенита -для получения достаточно крупного зерна в отожженной стали.

Недостатком перечйсленных и им подобных способов, помимо низкой производительности, является значительная неоднородность структуры и механических свойств по длине и ширине полосы, а также укрупнение зерна. Указанных недостатков 20 лишен обезуглероживающий отжиг полосы в непрерывном агрегате, с кратковременным (до 10 мин) пребыванием при повышенных температурах. В патенте холоднокатэную полосу для теневых масок 25 кинескопа толщиной 0,2 мм рекомендуется обезуглероживэть при температуре 650850 С, Однако для стали большей толщины (0,35-0,50 мм) указанный режим не обеспечивает глубокого обезуглероживания (0,01%) 30 за время менее 10 мин. Как показали эксперименты, основным недостатком указанного способа является то, что в нем не регламентируется скорость нагрева.

Наиболее близким по поставленной це- 35 ли и ее техническому осуществлению к предлагаемому изобретению является способ обезуглероживающего отжига в непрерывной печи, включающий нагрев и выдержку при температуре между 650 С и 40

Аз в течение 20-300 с. В иллюстрирующих способ примерах полоса толщиной 0,5 мм нагревалась 60 с при температуре 900-.

920 С, т.е. с достаточно высокой скоростью, хотя последняя в патенте не реглэментиру- 45 ется. Способ распространяется на низкоуглеродистые (» 0,08 С) стали с добавкой

0,02-0,07 Al. При использовании его для обработки стали без алюминия с 0,04-0,05$

С была получена крупнозернистая неравно- 50 мерная структура (4-й номер зерна феррита), в стали же с более вйсоким углеродом (0,06-0,09 ) при крупном поверхностном зерне не было достигнуто глубокого (» 0,01 С) обезуглероживания, Как показали экспери- 55 менты, основной причиной роста зерна в беэалюминистой стали является скоростной нагрев. В стали с алюминием образуются дисперсные частицы АИЧ, тормозящие (до определенной температуры) процессы собирательной рекристаллизации, Цель изобретения — глубокое (< 0,01%) обезуглероживание с сохранением достаточно мелкого (5-7-й номер) однородного зерна феррита при кратковременном (< 10 мин) отжиге — достигается эа счет замедления до 5-10 С/с нагрева в области протекания рекристаллизации — от 500 С до температуры Т, определяемой в зависимости от исходного содержания С по уравнению Т =(920-3 10 С) + 20 С, Нагрев до

500 С ведется с достаточно высокой скоростью — 15-25 С/с. Непосредственный процесс обезуглероживания осуществляется при температуре 800 ": 20 С. От Тн до этой температуры полоса нагревается с произвольной скоростью.

Таким образом, основным отличием предлагаемого способа от способа-прототипа является проведение обеэуглероживающего отжига со ступенчатым нагревом, замедле н н ым в области ре кристаллизации, от 500 С до температуры Т, зависящей от исходного углерода.

Общими признаками известного и заявляемого решений являются;

1) проведение обезуглероживающего, отжига в непрерывном агрегате с кратковременным нагревом и выдержкой;

2) температура .обезуглероживающего отжига в интервале между 650ОС и точкой

Аз, Совокупность известных и отличительных признаков предлагаемого технического решения обеспечивает получение положительного эффекта, указанного в цели изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям изобретения "новизна", положительный эффект и "существенные отличия".

Установленный режим основывается на следующих физических предпосылках. При достаточно быстром нагреве стали в межкритическую область, между точками А1 и Аз (как это предусмотрено в способе-прототипе), обезуглероживание начинается одновременно с рекристаллизацией и при отсутствии в стали Al сопровождается появ- . лением столбчатых зерен за счет врастания . феррита в аустенит. Формирование крупных поверхностных зерен ухудшает качество эмали, а наличие большого количества аустенитныхучастков(при исходном углероде более 0,057) тормозит процесс обезуглероживания, Замедление нагрева позволяет избежать этих нежелательных эффектов. До начала обезуглероживания успевают пройти процессы рекристаллизации феррита и

1786129

Си

А(М плавки

0.07

0,09

0,30

0,35

0,01

0,02

0,05

0,04

0,010

0,018

0,015

0,015

0,04

0,06

0,005

0,007 частичного растворения в нем цементита, в результате чего при дальнейшем нагреве в межкритической области образуется меньше аустенита и интенсифицируется определяющая удаление углерода диффузия, 5

Верхняя граница рекомендуемого интервала скоростей нагрева выше 500 С-10 С/c— . как раз и определяется возможностью достаточно полного протекания указанных процессов. Существование нижней грани- 10 цы — 5 С/c — связано с опасностью снижения производительности печи.

Высокая скорость нагрева до 500 С 1525 С/с связана с необходимостью подавления процессов возврата и полигонизации, 15 тормозящих последующую рекристаллизацию. Поскольку с повышением исходного содержания углерода двухфазная область расширяется и увеличивается количество аустенита при данной температуре нагрева, 20 для обеспечения полноты обезуглероживания последнюю необходимо понижать.

Уменьшение количества аустенита и частичное протекание обезуглероживания в ферритной области способствует также 25

06е плавки выплавлялись в конвертере, прокатывались на слябинге и стане

2300/1700 на полосу толщиной 2,5 мм при температурах конца прокатки 840880 Си смотки 650-680 С, 30

После холодной прокатки на толщину

0,5 и 0,35 мм стали подвергали обезуглероживающему отжигу в горизонтальной печи при температурах в камере выдержки 35

800 С, а в камере нагрева — TH, устанавливаемой в зависимости от содержания в стали углерода согласно изобретению, Регламентирование скоростей нагрева (Ч вЂ” до 500 С и Vz — от 500 С до Т ) осуществляли подбо- 40 ром скорости транспортировки с учетом толщины обрабатываемой полосы. От Т до

800 С полоса нагревалась с произвольной скоростью. Опробовались также режимы, отклоняющиеся от предлагаемого способа, 45 и соответствующие способу-прототипу. Состав атмосферы — 20 Нг+80 Мг, точка росы+30 С.

Условия отжига и полученные результаты представлены в таблице. 50

Как видно из представленных результатов, изготовленная по предлагаемому формированию более мелкого зерна в обезуглероженной стали — из-за менее выраженного процесса врастания зерен феррита в аустенит. Кроме того, образующиеся при медленном нагреве рекристаллизованные зерна феррита отличаются меньшей склонностью к росту;

Выбор температуры обезуглероживаю-, щего отжига (выдержки) — 800 С обусловлен, с одной стороны, необходимостью достаточно высокой скорости диффузии, а с другой — предотвращением роста зерна.

Настоящее изобретение распространяется на низкоуглеродистые стали с 0,040,10%С, кипящие, полуспокойные или раскисленные алюминием, изготовляемые горячей и холодной прокаткой в виде рулонов и листов для эмалирования или для использования в кинескопах, Предлагаемый способ и способ-прототип были опробованы на сталях двух промышленных плавок следующего химического состава (%); способу сталь отличается в обеих исследованных толщинах низким содержанием углерода и относительно мелким однородным по сечению зерном, тогда как обработка по способу-прототипу и по режимам, несколько отклоненным от настоящего предложения, не обеспечивает выполнения поставленной цели.

Предлагаемый способ может быть реализован в существующих агрегатах непрерывного отжига башенного или горизонтального типа, Формула изобретения

Способ обезуглероживающего отжига низкоуглеродистой холоднокатаной стали, преимущественно для эмалирования, вклю- чающий регулируемый нагрев в газовой атмосфере до заданной температуры, выдержку и охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс я тем; что, с целью интенсификации обезуглероживания и получения мелкозернистой структуры, нагрев ведут в три этапа; сначала до 500 С со скоростью 15-25 С/с, затем до температуры Тн, определяемой по соотношению Т =(920-3 10 C) ч= 20 С, где % С вЂ” исходное содержание углерода, со скоростью 5-10 С/с, далее произвольно.

1786129 мый

720

760

0,35

760

0,5

78Р

740

0,35

690

780

740

Прототип

ЭОО

680

Пе регламентируется

Пе регламентируется

4/6

4/6

5/7

5/8

4/6 4/6

5/7

5/7

6

6

6

7

12

7

11.

8

8

7

8

0,35

Прототип

0,5

1г

700

О, 06фС О, 5

0,06 С 0,5

Предлагае- 740 мый

720

С отклоне- 690 ниеи

С отклонением

П редлагае- мый

25 25

25.

2о

lO

lO

lO

5 l0

5.

lO

5

lO

7

6

6

7

6.

6

5

4

8

Э . 9

lO

9

7

8

6

6

6

6

6

5

6

5

6

5/7

5/7

5/7

6/7

5/T

6/8

5/7

5/7

5/7

5/7

6/8

6/8

4/6

5/7

4/6

4/6

5/7

4/6

1786129

Продолжение таблицы

J т

10 г

15 .25

0,35 Предлагае- 680 мый

660

700!

О

10 г

1О

5 !

О

25 !

0,5 С отклоне- 640 нием

720 ббб

1О 10

15 5

0,35

á4o

С отклонением

25 !

Пе

5 регламентируется

720

660

0 5

Прототип

900

0,35 Прототип

Ю Ю знаменателе " в центральных участках

° М

8 числителе - в поверхностном слое, в в е ю еаееевФ

Редактор

Заказ 230 Тираж ПодпиСное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

7

5

5

5

12

11

11

12

12

11

12

11

1О

12

9

11

13

1О

12

Составитель А.Цейтлин

Техред М.Моргентал. Корректор Л.Пилипенко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

6

5

6

6

6/8

6/8

5/8

6/8

5/7

6/8i б/8

6/9

6/8

6/8

5/8

5/9

5/7

5/7

5/7

5/8 б/8

5/7

5/8

6/8

6/9

7/9

5/8

6/8

6/8.

6/9