Способ непрерывного отжига низкоуглеродистой стали для консервной жести

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к термообработке низкоуглеродистой стали. Сущность: кипящую или полуспокойную сталь нагревают со скоростью 80°С/с до 500°С, а затем со скоростью 15°С/с до 660°С, выдерживают при этой температуре 12 с, охлаждают со скоростью 15°С/с до 400°С, выдерживают 40 с, быстро охлаждают до комнатной температуры. Изобретение обеспечивает повышение пластичности листами. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке низкоуглеродистой стали для консервной жести.

В настоящее время такая сталь в больших количествах используется для изготовления консервных банок. Процесс ее получения включает в себя как одну из основных операцию непрерывного отжига на заключительной стадии.

Известен способ непрерывного отжига консервной жести (ТИ-101-11-ХЛЗ-283-85), включающий нагрев до 630-690^оС, выдержку в течение 8-20 с при этой температуре и регулируемое охлаждение от этой температуры до 480^оС. Общий цикл обработки составляет 120-180 с. Однако этот способ не обеспечивает твердость металла, соответствующую высшей категории качества (47-51 HR30T).

Наиболее близким к предлагаемому является способ непрерывного отжига консервной жести (прототип) (способ непрерывной термической обработки. Патент Бельгии N 2392122), включающий нагрев до 650-750^оС, выдержку в течение более одной секунды при этой температуре, а операция охлаждения состоит из не менее чем одной закалки при длительности меньше 12 с в ванне с водой, имеющей температуру выше 75^оС, предпочтительно кипящей, и устанавливающей температуру металла после закалки ниже 550^оС, способствующей перестариванию, и выдерживается в этом интервале температур более 4 с. Однако этот способ также не обеспечивает твердость ниже 51-52 ед. HR30T.

Целью изобретения является повышение пластичности металла за счет снижения твердости, снижение энергоемкости процесса.

Цель достигается тем, что в способе непрерывного отжига низкоуглеродистой стали для консервной жести, включающем нагрев до 650-750^оС, выдержку при этой температуре более 1 с, охлаждение до 550-350^оС, выдержку и последующее охлаждение до комнатной температуры, нагрев осуществляют в два этапа: со скоростью 40-150^оС/c до 450-550^оС, а затем со скоростью 2-30^оС/с, а охлаждение до выдержки проводят со скоростью 10-30^оС/с.

Сущность способа заключается в том, чтобы обеспечить выход в область температур рекристаллизации металла с максимально возможным сохранением запасенной энергии деформации и максимальное время пребывания в этой области. В результате достигается структурное состояние с повышенной пластичностью.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывают, что предлагаемый способ отличается от известного нагревом со скоростью 40-150^оС/с до 450-550^оС, последующим нагревом до 650-750^оС со скоростью 2-30^оС/с и регулируемым охлаждением от этой температуры до 350-550^оС со скоростью 10-30^оС/с. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Это решение разработано на основе полученных авторами данных о характере структурообразования при рекристаллизации холоднокатаной низкоуглеродистой стали в условиях скоростного нагрева и влияния получаемой при нагреве структуры на формирование свойств при различных режимах последующего регулируемого охлаждения. Такие данные и, в частности, сведения о необходимости замедления скорости нагрева в области температур 450-550^оС (ниже температурного интервала рекристаллизации) для кипящих и полуспокойных низкоуглеродистых сталей в литературе отсутствуют. Известно замедление скорости нагрева, начиная с области температур 540-590^оС, для раскисленных алюминием низкоуглеродистых сталей. Однако нагрев при этом предусмотрен до температур межкритического интервала температур, то есть кроме рекристаллизации в материале протекает фазовое α->>γ-превращение. Поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия".

Область температур замедления скорости нагрева 450-550^оС выбрана по следующим причинам. Ниже 450^оС медленная скорость нагрева (ниже 40^оС/с) приводит к заметному развитию дорекристализационных процессов, таких как возврат и полигонизация, что затрудняет последующее протекание первичной рекристаллизации.

Выше 550^оС при скоростях нагрева 40-150^оС/с начальные стадии рекристаллизации осуществляются с образованием очень мелкозернистой структуры с повышенным уровнем внутренних напряжений.

Скорость нагрева больше 150^оС/с приводит к наличию в материале повышенного уровня внутренних напряжений, что не дает возможности получить требуемые низкие значения твердости (пластичности). Выше указанного интервала температур требуется замедление скорости нагрева для достаточно полного развития рекристал- лизационных разупрочняющих процессов. Именно с этим связано ограничение скорости нагрева не более 30^оС/с. Нижняя граница интервала скоростей нагрева в области температур рекристаллизации (не менее 2^оС/с) связана с требованием не допустить заметного повышения содержания углерода в ферритной матрице, что возможно из-за повышения растворимости углерода при нагреве.

Скорость охлаждения от 650-750^оС до 350-550^оС должна быть равна 10-30^оС/с с тем, чтобы обеспечить необходимые условия выделения избыточного углерода из твердого раствора. При скорости охлаждения, превышающей 30^оС/с, выделяющийся избыточный углерод будет образовывать сравнительно мелкодисперсные частицы углеродсодержащей фазы. Благоприятными местами для выделения атомов углерода в этом случае являются также скопления дислокаций и отдельные дислокации. Как первое, так и второе приводит к упрочнению матрицы в результате наличия достаточного количества препятствий для движения дислокаций и уменьшению ее пластичности. Скорость охлаждения меньше 10^оС/с обуславливает достаточно высокий уровень выделения углерода до достижения оптимального температурного интервала перестаривания.

Предлагаемый способ термообработки реализуют следующим образом.

Кипящую или полуспокойную сталь с содержанием углерода 0,04-0,10% 0,03-0,4% Mn, 0,03-0,12% Si, 0,05-0,12% P нагревают со скоростью 30, 40, 80, 150, 180^оС/с до 425, 450, 500, 550, 580^оС, а затем со скоростью 1, 2, 15, 30, 40^оС/с до 660^оС, выдерживают при этой температуре 12 с, охлаждают со скоростью 5, 10, 15, 30, 40^оС/с до 400^оС, выдерживают 40 с и осуществляют быстрое охлаждение до комнатной температуры. Одновременно проводили термообработку по способу-прототипу. Определяли твердость стали и сравнивали с требованиями ГОСТ. Полученные результаты представлены в таблице. Из данных таблицы следует, что предлагаемый способ обеспечивает уровень твердости, который соответствует высшей категории качества консервной жести и превышает уровень, достигаемый при обработке по способу-прототипу.

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ОТЖИГА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ДЛЯ КОНСЕРВНОЙ ЖЕСТИ, включающий нагрев в две стадии с заданной скоростью до температуры отжига, выдержку при этой температуре, охлаждение с заданной скоростью и последующее охлаждение до комнатной температуры, отличающийся тем, что нагрев осуществляют со скоростью 40 150^oС/с до 450-550^oС, а затем со скоростью 2 - 30^oС/с до 551 750^oС, охлаждение ведут до 350 550^oС со скоростью 10 30^oС/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1