ХОЛОДНОКАТАНАЯ ПОЛОСА ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ 08Ю ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ Российский патент 2009 года по МПК C21D7/00 C21D8/02 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении низкоуглеродистой холоднокатаной полосовой стали.

Такая сталь прокатывается на непрерывных (в частности - широкополосных) станах в рулонах и наиболее часто используется при штамповке различных изделий. Химический состав этой стали оговаривается в ГОСТ 1050, а сортамент, механические свойства и состояние поверхности стали - в ГОСТ 16523. Основные характеристики холоднокатаной листовой (полосовой) стали приведены, например, в книге С.П.Ефименко «Вальцовщик листопрокатных станов». - М.: Металлургия, 1970, с.302-304.

Наиболее важными характеристиками тонколистовой стали, используемой в штамповочном производстве, являются ее разнотолщинность (в том числе - клиновидность, т.е. разность толщин противоположных боковых кромок полосы 0 и состояние поверхности (шероховатость), которые влияют не только на качество штампуемых изделий, но и на стойкость штамповочного инструмента (длительность его работы).

Известна углеродистая полосовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний и другие элементы в заданных количествах, которая характеризуется тем, что суммарное содержание (в вес.%) марганца, фосфора и серы в стали должно находиться в определенных пределах (см. пат. РФ №2114208, кл. С22С 38/20, опубл. в БИ 18, 1998 г.).

Недостатком этой полосовой стали является неопределенность ее геометрических характеристик (например, клиновидность), а также состояние поверхности, что затрудняет использование стали для конкретных условий штамповки.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является малоуглеродистая холоднокатаная сталь для холодной штамповки по ГОСТ 9045 «Сталь тонколистовая холоднокатаная малоуглеродистая качественная для холодной штамповки», которая в части сортамента подчиняется ГОСТ 19904 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент».

Эта листовая (полосовая) сталь с заданным содержанием углерода, с заданной формой поперечного сечения полосы толщиной h и шириной В и с заданной шероховатостью ее поверхности характеризуется тем, что предельные отклонения по толщине проката при h=0,6…2,5 мм и В=1…2 м должны быть (в зависимости от точности прокатки конкретных h и В) в пределах ±0,04…±0,20 мм, разнотолщинность проката в одном поперечном сечении - не более полусуммы предельных отклонений по толщине, а в случае матовой поверхности листов их шероховатость R_a=0,8…1,6 мкм.

Известная полосовая сталь, как показали опыты (см. ниже), не обеспечивает выход при штамповке проката категории ОСВ и СВ (по ГОСТ 9045) более 93%.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств листового проката за счет улучшения его штампуемости.

Для решения этой задачи холоднокатаная полоса из малоуглеродистой стали 08Ю для холодной штамповки отличается тем, что она имеет толщину h=0,6…2,5 мм, ширину В=1000…1200 мм, шероховатость поверхности R_a=0,6…1,4 мкм, разность толщин средней по ширине части полосы и ее кромок в одном сечении в пределах (0,018…0,022)·10^-3·В, мм, клиновидность полосы в одном сечении h₁-h₂≤0,015·10^-3·В, мм, где h₁ и h₂ - толщины противоположных боковых кромок полосы, мм.

Сущность заявляемого технического решения заключается в регламентировании для полосовой стали конкретного сортамента, во-первых, чечевицеобразности ее поперечного сечения (т.е. разности толщин середины полосы и ее кромок); во-вторых, клиновидности этого сечения и, в-третьих, уменьшения шероховатости поверхности полосы (по сравнению с известной полосовой сталью - в среднем, на 17%). В результате этого улучшается штампуемость стали (один из основных показателей которой - выход листов категорий ОСВ и СВ по ГОСТ 9045), т.е. повышаются потребительские свойства проката.

При реализации настоящего изобретения выбираются такие параметры технологии производства предлагаемой холоднокатаной стали, которые обеспечивают вышеуказанные ее показатели.

Опытную проверку заявляемого объекта осуществляли в листопрокатном цехе №5 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью сравнивали соответствие категориям вытяжек ОСВ и СВ предлагаемой холоднокатаной полосовой стали и стали тех же размеров и химсостава, но имевшей большую разность толщин средней по ширине части полосы (h_cp) и ее кромок (h_k), а также большую клиновидность (т.е. h₁-h₂>0,015 В) и шероховатость поверхности R_a≠0,6…1,4 мкм. Наилучшие результаты (выход при штамповке листового проката категории ОСВ в пределах 98,5…99,0% и категории СВ - 99,1…99,8%) получены для малоуглеродистой стали с заявляемыми параметрами. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, при h_cp-h_к>0,022 В, мм и h₁-h₂>0,015 В, мм выход при штамповке листового проката категории ОСВ не превысил 94%, а категории СВ - 95%. Аналогичным образом, при R_a≠0,6…1,4 мкм выход проката категории ОСВ был не более 94,5%, а категории СВ - 94,8%. Полученные результаты можно объяснить тем, что увеличение разнотолщинности и клиновидности листового металла в одном его сечении повышают неравномерность деформации при вытяжке (штамповке) стали, а изменение шероховатости поверхности листов изменяет и коэффициент трения между штампуемым металлом и инструментом, и чем дальше значение этого показателя от оптимальной его величины - тем хуже качество штампуемых изделий.

Полосовая сталь, выбранная в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовалась из-за неопределенности тех ее параметров, которые нормируются у предлагаемой стали. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономический анализ, проведенный в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показал, что использование предлагаемой малоуглеродистой холоднокатаной полосовой стали для изготовления различных изделий методом холодной штамповки повышает выход деталей сложной и особо сложной вытяжки ориентировочно на 5% с соответствующим снижением производственных затрат у потребителей этой стали.

Пример конкретного выполнения

Холоднокатаная полоса из малоуглеродистой стали 08Ю содержит 0,06 об.% углерода и имеет толщину h=1,5 мм и ширину В=1,2 м.

Разность толщин средней по ширине части полосы и ее кромок в одном сечении составляет:

h_cp-h_к=0,02В=0,02·1,2=0,024 мм.

Клиновидность полосы (также в одном сечении):

h₁-h₂=0,01 В=0,01·1,2=0,012 мм.

Шероховатость поверхности полосы R_a=1,0 мкм.

Малоуглеродистая полосовая сталь 08Ю для холодной штамповки прокатывается на широкополосном стане (например, четырехклетевом стане 2500) из горячекатаной заготовки, толщина которой для холоднокатаных полос с h=0,6…2,5 мм составляет соответственно 2…5 мм. Суммарное относительное обжатие ε=70…50%, а величины обжатий по клетям: ε₁=20…15%, ε₂=33,1…17,0%, ε₃=29,9…16,4%, ε₄=20,0…15,2% (первые цифры - для h=0,6 мм).

Величины удельных межклетевых натяжений: б₁=(0,42…0,45)б_т1, б₂=(0,28…0,30)б_т2, б₃=(0,23…0,25)б_т3, где б_т1÷3 - условные пределы текучести металла полосы в этих промежутках с учетом упрочнения при прокатке.

Отжиг рулонных полос - в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой с максимальной температурой по стендовой термопаре - 710°С и с температурой ядра - 690°С, с продолжительностью окончательной выдержки садки - 20 час.

Дрессировка полос после рекристаллизационного отжига с ε=0,8…1,1%.

Выход штампованных изделий особо сложной вытяжки при использовании этой стали составляет 99%, а сложной вытяжки - 99,8%.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к получению холоднокатаных полос из малоуглеродистой стали 08Ю для последующей холодной штамповки. Полоса выполнена с толщиной h=0,6…2,5, мм, шириной В=1000…1200, мм, шероховатостью поверхности R_a=0,6…1,4, мкм, разностью толщин средней по ширине части полосы и ее кромок в одном сечении в пределах (0,018…0,022)·10^-3·В, мм, клиновидностью полосы в одном сечении h₁-h₂≤0,015·10^-3·В, мм, где h₁ и h₂ - толщины противоположных боковых кромок полосы, мм. Улучшается последующая штампуемость полос и, как следствие, повышается выход годного при штамповке листового проката категорий сложной и особо сложной вытяжек.

Холоднокатаная полоса из малоуглеродистой стали 08Ю для холодной штамповки, отличающаяся тем, что она имеет толщину h=0,6…2,5, мм, ширину В=1000…1200, мм, шероховатость поверхности R_a=0,6…1,4, мкм, разность толщин средней по ширине части полосы и ее кромок в одном сечении в пределах (0,018…0,022)·10^-3·В, мм, клиновидность полосы в одном сечении h₁-h₂≤0,015·10^-3·В, мм, где h₁ и h₂ - толщины противоположных боковых кромок полосы, мм.