Способ изготовления высокопрочной оцинкованной стальной полосы Советский патент 1986 года по МПК C21D8/02 C21D9/46 

Изобретение относится к прокатному производству и может .быть использовано для получения высокопрочной оцинкованной стальной полосы.

Целью изобретения является повышение прочностных свойств полосы и качества покрытия.

Способ осуществляется следующим образом.

Холоднокатаные рулоны из низкоуглеродистой стали марок 08кп,-0,8пс 1кп, 1пс подвергаются на агрегате непрерывного горячего цинкования химической очистке, предварительному окислительному или.безокислитель- ному нагреву для подготов ки поверх- .ности рекристаллизационному от;кигу, i охлаждению до температуры горячего цинкования (440-460 С), нанесению цинкового покрытия,, охлаждению до . цеховой температуры и сматываются в рулоны. После этого оцинкованные рулоны подвергаются повторной холодной прокатке на непрерывном стане с сум- :марпым обжатием 40-60%.

При обжатии оцинкованной полосы менее 40% не достигается требуемый уровень временного сопротивления разрыву 11 твердости полосы (( 600 МПа IIRB 85 ед), а также высокая прочность сцепления покрытия с. основой.

Кроме того, при облсатии менее 40% очень трудно получить тонкое пкрытие толщиной менее 10 мкм. При обжатии более 60% увеличивается сопротивление деформации при холодной нро катке тонких оцинкованных полос (менее О,.5 мм) и затрудняется получение формы полосы требуемого качества.

I

В результате повторной холодной

прокатки оцинкованной полосы с суммарным обжатием 40-60% достигается высокш уровень прочностных свойств оцинкованной полосы, T.e.6 g 600

700 Ш1а, HRB 85-100 ед, а также заметно повышается прочность сцепления цинкового покрытия со стальной основой. Повьшение прочности сцепления покрытия с основой объясняется тем, что если в процессе холодной про катки оцинкованной полосы с. обжатием 5-10% в промежуточном диффузионном железоцинковом слое образуются микротрещины, то в случае холодной прокатки оцинкованной полосы с большими обжатиями 40-60% в очаге деформации (со схемой Всестороннего сжатия) при больших удельных давлениях пластич

5

0

5

0

5

0

5

0

ньй цинк впрессовывается в образующиеся микропустоты (трещины) диффузионного промежуточного слоя и происходит холодная сварка сжатием, вследствие чего пластичный слой покрытия непосредственно соединяется со стальной основой.

После повторной холодной прокатки с суммарным обясатием 40-60% нагар- тованную оцинкованную полосу подвергают повторному отжигу.

Повторный отжиг нагартованной оцинкованной полосы производят двумя путями: в печах периодического .действия (например, колпаковых) при 360- 400 С в течение 8-12 ч или в агрегатах непрерывного действия при 480- в течение 90-180 с. При этом в стальной основе снимаются остаточные напряжения -и формируется стабильная полигонизованная субструктура. В результате этого повышается пластичность нагартованной оцинкованной полосы, а высокий, уровень прочност- :ных свойств .сохраняется (dg. б ОО- 750 Mia). В цинковом покрытии в процессе отжига при 36р-400 С в течение 8-12 ч или при 480-540°С в течение 90-180 с увеличивается содержание железа 5-15% в результате вза имной диффузии железа из стальной основы и цинка из внешнего слоя -t - фазы и образуется на поверхности легированное железоцинковое соединение (слой) Fe - Zn. .

; После повторного отжига слой из железоцинкового соединения благодаря сильно развитой поверхности (Кд i 5 мкм), а также высокой твердости и повьш1енной температуре плавления обладает лучшей окрашиваемостью и свариваемостью.

При температурах отжига менее 360 С (в случае отжига -в колпачко- вых печах), или менее 480 с (в агрегатах непрерывного действия) не происходит взаимна:я диффузия железа из стальной основы и цинка из внешнего слоя f| -фазы покрытия и не образуется на поверхности железоцинковое соединение (слой) Fe - Zn.

При температурах отжига более (в случае отжига в колпачкевых печах) или. более 560°С (в агрегатах 5 непрерьшного действия) увеличивается Содержание железа в покрытии (более 15% Fe) и образуются более хрупкие соединения железоцинкового сплава и покрытие отслаивается при по- следующей пластической деформации. Кроме того, происходит снижение значений прочностных свойств (временное сопротивление разрыву, твердости полосы).

При вьщержке в процессе повторного отжига менее 8 ч (в колпаковых печах) или менее 90 с (в агрегатах непрерывного .г ействия) не снимаются полностью остаточные напряжения на- гартованной оцинкованной полосы и не достигается ресурс пластичности 4%), которьш необходим для осуществления пластической деформации (гибка, профилирование).

При вьщержке в процессе повторного отжига более 12 ч (в колпако- .вых печах) или более 180 с (в агрегатах непрерывного действия) увеличивается содержание железа в покрытии (более 15%) и образуются более хрупкие соединения железоцинкового сплава и покрытие отслаивается при последующей пластической деформации (гибка, профилирования).

Пример 1. Низкоуг теродистую сталь марки 1кп толщиной 1,8 мм и шириной 1050 мм в рулонах с химичес- ким составом,%: С 0,08, Si 0,01, Мп 0,32, S 0,017, Р 0,011, Сг 0,03, Ni 0,07, Си 0,07, подвергали холодной прокатке на непрерывном четырехклете вом стане до толщины 0,6 мм.

После холодной прокатки металл повергали оцинкованию на агрегате непрерывного горячего цинкования. Для удаления жировых и механических зя- грязнений стальную полосу подвергали химической очистке в горячих щелоч- ных растворах с последующей струйной промьшкой в горячей воде и сушке. Проводили предварительньш нагрев полосы до 380 С (выжигание или испарение остаточных жировых загрязнений), рекристаллизационный отжиг при 700 С охлаждение до температуры горячего цинкования (450 С), нанесение цинкового покрытия в горячем расплаве цинка (А1 0,16%, Рв 0,31%, Си 0,066%, Zn остальное), охлаждение до цеховой температуры.

После цинкования металл имеет следующие механические свойства: о-. 320 Ша,з g 350 Ша, 8 28%, твердость по HRB 52 ед, толщина цинкового покрытия 15 мкм.

Повторную холодную прокатку оцинкованной полосы осуществляли суммар

15

20

25

2243464

ным обжатием 40%, при толщине прокатанной полосы 0,36 мм, толщине цинкового покрытия 8 мкм, механических свойствах нагартованной дцинкованной полосы, б g 700 Ша, S 1,0%, HRB 100 ед.

Повторньш отжиг нагартованной оцинкованной полосы при в кол- паковой печи осуществляли при ско- fQ рости нагрева 50 град/ч, времени выдержки 8 ч, охлаждение - на воздухе.

Физико-механические свойства оцинкованной полосы после повторного отжига следующие: О. т 30 МПа,(э g 630 МПа, S 6%, HRB 86 ед., толщина покрытия 10 мкм, содержание железа в покрытии 12%, шероховатость поверхности R 3,0 мкм.

Повторный отжиг нагартованной ошшкованной полосы при 480 С в агрегатах непрерывного действия (протяжной печи осуществляли при скорости нагрева 50 град/с, времени выдержки 90 с, охлаждение - на воздухе.

Физико-механические свойства оцин- ;кованной полосы после :повторного Ьтжига .следующие: (з 640 МПа,6 680 Ша, § 4%, HRB 98 ед., толщина покрытия 10 мкм, содержание железа в покрытии 11%, шероховатость поверхности R 3,0 мкм.

Пример 2. Низкоуглеродистую сталь марки 08 кп толщиной 2,0мм и шириной 1000 мм в рулонах с химическим составом,%: С 0,09, Si 0,01, Мп 0,38, S 0,02, Р 0,014, Сг 0,03, Ni 0,07, Си 0,08, подвергали холодной прокатке на непрерывном стане до толщины 0,7 мм.

После холодной прокатки металл подвергали оцинкованию на агрегате непрерывного горячего цинкования, включающему химическую очистку поверхности (удаление жировых и механических загрязнений) в горячих щелочных растворах с последующей струйной промывкой в горячей воде и сушку, предварительный Hat peB полосы до 400 с (выжигание или испарение остаточных жировых загрязнений), ре- кристаллизационньй отжиг при 780 С, охлаждение до температуры горячего цинкования 450°С, нанесение цинко- -вого покрытия в горячем расплаве цинка состава,%: А1 0,16, Рв 0,31, 55 Си 0,066, Zn остальное, охлаждение до цеховой температуры.

После оцинкования металл имел следующие механические свойства:

30

35

40

45

50

5

310 МПа,э; j 370 МПа, сУ / 31%, твердость по HRB 49 ед,, толщина цинкового покрытия 16-мкм.

Повторную холодную прокатку оцинкованной полось1 осуществляли с суммарным обжатием 60%.при толщине про- катаннрй полосы 0,32 мм, толщине цинкового покрытия 7 мкм и механических свойствах нагартованной оцинкованной полосы:d

R

в 0,063%, HRB 100 (HR.

780 МПа, (и - 83 ед.),

1,2 мкм.

Повторный.отжиг нагартованной оцинкованной полосы при 400 с в кол- паковой печи осуществляли при скорости нагрева 70 град/ч, времени выдержки 12 ч, охлаждение - на воздухе . Физико-механические свойства оцинкованной полосы после повторного

отжига следующие: 6 600 МПа, 700 МПа, i 5%, HRB 96 едТ

( - -I /о, - f CM. ,

толщина покрытия 10 мкм; содержание железа в покрытии 1А% шероховатость поверхности R 3,5 мкм.

Повторньй отжиг нагартованной оцинкованной полосы при 540°С в агрегатах непрерьшного действия (в проходной печи) проводили при скорости нагрева 50 град/с, времени вьщерж- ки 180 с, охлаждение - на воздухе.

Физико-механические свойства оцинкованной полосы пос:ле повторного отжига следующие: v 600. Ша

g 710 МПа; 5%; HRB б ед.;

толщина цинкового покрытия 10 мкм} содержание железа в покрытии шероховатость поверхности R 3,4 мкм.