Способ производства оцинкованной полосы для последующего нанесения полимерного покрытия
Владельцы патента RU 2529323:
Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU)
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству оцинкованного полосы под полимерное покрытие, преимущественно лакокрасочное с массой цинкового покрытия не более 300 г/м2. Для увеличения прочности проката с полимерным покрытием при испытании на изгиб с 3 Т до 11/2 Т по ГОСТ Р 52146-2003 способ включает горячую прокатку стальной полосы из малоуглеродистой стали, содержащей, мас.%: углерод 0,02-0,05, кремний не более 0,04, марганец 0,12-0,25, сера не более 0,018, фосфор не более 0,020, хром не более 0,05, никель не более 0,06, медь не более 0,08, алюминий 0,025-0,070, азот не более 0,007, железо и неизбежные примеси - остальное, смотку полосы в рулон, травление, холодную прокатку, обезжиривание, непрерывный отжиг, нанесение цинкового покрытия массой не более 300 г/м2, охлаждение, дрессировку и смотку в рулон, при этом температуру конца горячей прокатки и смотки устанавливают 830-900°С и 670-720°С соответственно, непрерывный отжиг холоднокатаной полосы ведут при температуре 680-820°С, дрессировку ведут с обжатием 0,4-1,2% и правку оцинкованной полосы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству оцинкованного проката под полимерное покрытие, преимущественно лакокрасочное с массой цинкового покрытия не более 300 г/м2.
Для оценки прочности полимерного покрытия при изгибе от 0 Т и более ГОСТ P 52146-2003 предусматривает специальное испытание, основанное на изгибе образца на 180° до образования трещин. Если на поверхности покрытия отсутствуют трещины, то прочность при первом изгибе соответствует 0 Т. В случае наличия трещин испытания продолжают. При отсутствии трещин прочность полимерного покрытия при втором изгибе составляет ½Т. Образец изгибают до исчезновения трещин на поверхности покрытия.
В соответствии с ГОСТ Р 52146-2003 качественный показатель прочности при изгибе на 180° отсутствие трещин и повреждений для лакокрасочного покрытия не должен превышать 3T. Однако существует необходимость по требованию большого количества потребителей оцинкованного проката с лакокрасочным покрытием ограничить значение этого показателя до 11/2T.
Причиной образования трещин полимерного покрытия при изгибе, как правило, являются трещины цинкового покрытия, на которое оно нанесено. Трещины цинкового покрытия, в свою очередь, образуются из-за высокой степени деформации внешней поверхности изгиба.
Деформация поверхностного слоя листового проката при изгибе на 180° определяется соотношением:
где ε - деформация поверхностного слоя проката;
h - толщина проката;
D - наружный диаметр при испытании проката;
RH - наружный радиус изгиба при испытании проката.
Формула показывает, что деформация наружной поверхности изгиба зависит от его радиуса. Чем меньше радиус изгиба, тем больше степень деформации. Для показателя прочности 11/2Т степень деформации внешнего поверхностного слоя составляет 20%. Это относится к изгибу, выполненному точно по радиусу. Однако радиус в разных локальных точках поверхности изгиба может меняться. Это может произойти в результате образования излома стальной холоднокатаной основы образца в процессе испытания. В месте излома образуется угол с очень маленьким радиусом изгиба. В результате степень деформации согласно формуле возрастает в несколько раз и цинковое покрытие, которое могло выдержать деформацию в 20%, трескается.
Таким образом, положительное влияние на результаты испытаний прочности покрытия при Т-изгибе будут оказывать те параметры технологии, которые уменьшают вероятность образования излома стальной основы: химический состав стали, на которую нанесено защитное покрытие, режимы горячей прокатки, режим отжига в печи линии горячего цинкования и деформационная обработка оцинкованного проката.
Известен способ получения оцинкованной стальной полосы, включающий 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°C в течение 0,5-1,0 ч, затем при 370-400°C в течение 0,5-2,0 ч, а дрессировку проводят при комнатной температуре (авторское свидетельство СССР №1779267, C1D 8/02, Бюллетень изобретений №44, 30.11.1992).
Недостатком данного способа является то, что двухстадийный отжиг и дрессировка проводятся вне линии горячего цинкования. Для этого необходимо задействовать дополнительное оборудование цеха холодной прокатки, что связано с дополнительными расходами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения оцинкованной полосовой стали для последующего нанесения высококачественных лакокрасочных покрытий, включающий холодную прокатку полос с величиной шероховатости (Ra), равной 1,1-1,5 мкм, и плотностью пиков 80-160 на см, химическую очистку поверхности полосы, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг, горячее цинкование, влажную дрессировку с величиной обжатия 0,5-0,8% на валках с шероховатостью, равной 2,5-3,0 мкм, плотностью пиков, равной 150-200 на 1 см, после предварительной обкатки их в дрессировочной клети без полосы с удельным усилием 100-200 H/мм2 в течение 0,1-0,3 ч, при дрессировке и обкатке осуществляют очистку рабочей поверхности бочек валков.
При реализации данного способа улучшается адгезия лакокрасочного покрытия, однако при испытании проката с лакокрасочным покрытием на изгиб не исключается появление изломов оцинкованной полосы, что приведет к появлению трещин и уменьшению прочности лакокрасочного покрытия.
Техническим результатом данного изобретения является увеличение прочности проката с лакокрасочным покрытием при испытании на изгиб с 3 Т до 11/2Т по ГОСТ Р 52146-2003.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства оцинкованной полосы, преимущественно с массой цинкового покрытия не более 300 г/м2 , для последующего нанесения полимерного покрытия, включающем горячую прокатку стальной полосы из малоуглеродистой стали, смотку в рулон, травление, холодную прокатку, обезжиривание, непрерывный отжиг, нанесение цинкового покрытия, охлаждение, дрессировку и смотку в рулон, согласно предложенному техническому решению температуру конца горячей прокатки и смотки устанавливают 830-900°C и 670-720°C, соответственно, непрерывный отжиг холоднокатаной полосы ведут при температуре 680-820°C, дрессировку ведут с обжатием 0,4-1,2%, при этом сталь имеет следующий химический состав, мас.%:
Углерод | 0,02-0,05 |
Кремний | не более 0,04 |
Марганец | 0,12-0,25 |
Сера | не более 0,018 |
Фосфор | не более 0,020 |
Хром | не более 0,05 |
Никель | не более 0,06 |
Медь | не более 0,08 |
Алюминий | 0,025-0,070 |
Азот | не более 0,007 |
Железо и неизбежные примеси | остальное |
Кроме того, для улучшения плоскостности проката, в некоторых случаях целесообразно после дрессировки проводить правку полосы на изгибо-растяжной машине.
Сущность изобретения состоит в следующем. Углерод в количестве более 0,02% и марганец более 0,12% добавлены в химический состав для создания необходимых конструкционным сталям прочностных характеристик. Алюминий в количестве 0,025-0,070% связывает азот и уменьшает процесс старения стали. Сера и фосфор являются вредными примесями. При увеличении в составе стали содержания углерода выше 0,05%, азота выше 0,007%, а также таких элементов, как марганец выше 0,25%, кремний выше 0,04%, хром выше 0,05%, медь выше 0,08% и никель выше 0,06%, при снижении температуры конца горячей прокатки ниже 830°C и смотки ниже 670°C, а также температуры отжига в печи линии горячего цинкования ниже указанных пределов дрессировкой проката с обжатием менее 0,4% не удается устранить площадку текучести на диаграмме растяжения образцов в процессе определения их механических свойств. Такой металл при использовании в качестве основы для нанесения полимерных покрытий подвержен излому при испытании прочности покрытия при изгибе по ГОСТ Р 52146-2003. Увеличение степени обжатия при дрессировке выше 1,2% приведет к снижению пластических свойств оцинкованного проката и проката с полимерным покрытием.
В ряде случаев после дрессировки проводят правку оцинкованной полосы на изгиборастяжной машине с удлинением до 0,5%.
Примеры реализации способа.
Полосу из стали, химический состав которой приведен в таблице 1, прокатывали на стане горячей прокатки, сматывали в рулон, травили на непрерывной травильной линии, прокатали на стане холодной прокатки, химическую очистку, рекристаллизационный отжиг, нанесение цинкового покрытия, дрессировку и правку проводили на агрегате непрерывного горячего цинкования. Деформационно-термические режимы обработки полосы приведены в таблице 2.
Полученный таким образом оцинкованный прокат обрабатывали на линии нанесения полимерных покрытий. Прочность полимерного покрытия при изгибе на 180° определяли по ГОСТ 52146-2003. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 1 | |||||||||||
№ состава | C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Cu | Al | N | Железо и неизбежные примеси |
1 | 0,01 | 0,03 | 0,10 | 0,012 | 0,015 | 0,04 | 0,05 | 0,07 | 0,01 | 0,005 | Ост. |
2 | 0,02 | 0,03 | 0,15 | 0,012 | 0,015 | 0,04 | 0,05 | 0,07 | 0,04 | 0,005 | Ост. |
3 | 0,05 | 0,04 | 0,25 | 0,018 | 0,020 | 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,07 | 0,007 | Ост. |
4 | 0,04 | 0,02 | 0,12 | 0,014 | 0,012 | 0,04 | 0,03 | 0,05 | 0,06 | 0,006 | Ост. |
5 | 0,03 | 0,03 | 0,25 | 0,015 | 0,014 | 0,05 | 0,04 | 0,05 | 0,07 | 0,004 | Ост. |
6 | 0,08 | 0,08 | 0,30 | 0,020 | 0,021 | 0,06 | 0,07 | 0,09 | 0,09 | 0,008 | Ост. |
Таблица 2 | ||||||
Пример | Горячая прокатка | Температура отжига в АНГЦ, °С | Деформационная обработка в АНГЦ | Прочность проката с полимерным покрытием при изгибе на 180°, Т | ||
Температура конца прокатки, °C | Температура смотки, °C | Обжатия при дрессировке, % | Вытяжка при правке, % | |||
1 | 830 | 680 | 720 | 0,8 | 0,30 | 21/2T |
2 | 890 | 710 | 820 | 0,7 | 0,30 | l1/2Т |
3 | 870 | 690 | 740 | 1,0 | 0,50 | 11/2Т |
4 | 880 | 720 | 820 | 0,6 | 0,30 | 11/2Т |
5 | 910 | 730 | 630 | 0,3 | 0,60 | 31/2T |
6 | 890 | 710 | 820 | 0,7 | 0,30 | 3Т |
Из таблиц 1 и 2 видно, что в случае реализации предложенного способа (составы 2-4) прочность полимерного покрытия при изгибе на 180° составляет 11/2 T. При запредельных значениях заявленных параметров (составы 1, 5, 6) прочность полимерного покрытия составляет 21/2T, 31/2T и 3 T.
Применение предложенного способа позволяет получить прокат с полимерным покрытием, преимущественно с лакокрасочным, с более жесткими требованиями по прочности полимерного покрытия при изгибе на 180°.
1. Способ производства оцинкованной полосы, предназначенный для последующего нанесения полимерного покрытия массой цинкового покрытия, преимущественно не более 300 г/м2, включающий горячую прокатку стальной полосы из малоуглеродистой стали, смотку в рулон, травление, холодную прокатку, обезжиривание, непрерывный отжиг, нанесение цинкового покрытия, охлаждение, дрессировку и смотку в рулон, отличающийся тем, что температуру конца горячей прокатки и смотки устанавливают 830-900°С и 670-720°С соответственно, непрерывный отжиг холоднокатаной полосы ведут при температуре 680-820°С, дрессировку ведут с обжатием 0,4-1,2%, при этом сталь имеет следующий химический состав, мас.%:
углерод | 0,02-0,05 |
кремний | не более 0,04 |
марганец | 0,12-0,25 |
сера | не более 0,018 |
фосфор | не более 0,020 |
хром | не более 0,05 |
никель | не более 0,06 |
медь | не более 0,08 |
алюминий | 0,025-0,070 |
азот | не более 0,007 |
железо и | |
неизбежные примеси | остальное |
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после дрессировки дополнительно проводят правку оцинкованной полосы.