Способ производства алюминированной полосовой стали Советский патент 1991 года по МПК B23K20/04 

Изобретение относится к производству металлических полос с покрытиями и может быть использовано в прокатном производстве для изготовления коррозионно-стойкой стали.

Целью изобретения является повышение качества полосы за счет улучшения чистоты поверхности.

Способ стали включает нагрев стальной полосы, нанесение алюминиевого слоя на ее поверхность и последующую прокатку, температуру прокатки выдерживают 800-850°С, а прокатку осуществляют в несколько проходов, принимая степень деформации в первом проходе 40-60%, а в остальных проходах - в пределах 20-30%, при этом

толщину наносимого алюминиевого слоя выбирают из соотношения

у (0,006-0,008) А,,

где у - толщина наносимого алюминиевого

слоя, мм;

h - толщина алюминированной полосовой стали после прокатки в первом проходе, мм.

В предлагаемом способе конкретизированы температура прокатки, количество проходов, степень деформации в первом и последующих проходах при прокатке, а также приведена полученная эмпирическим путем аналитическая зависимость для определения толщины наносимого перед прокаткой алюминиевого слоя.

О5 Ю N5

С5

Для формирования качественной связи между алюминиевым слоем и сталью необходимо протекание процессов диффузии, в результате которых образуется промежуточный диффузорный слой. Диффузия атомов алюминия происходит наиболее эффективно в том случае, когда температура стали достаточно высока, а алюминиевый слой находится в жидкофазном состоянии.

Температура прокатки 800-850°С обеспечивает требуемую скорость диффузии, расплавление алюминиевого слоя и поддержание его на протяжении всего процесса прокатки при температуре, близкой к температуре плавления (667°С). При температуре прокатки менее 800°С диффузионный слой не образуется, а при температуре выше 850°С происходит интенсивный процесс налипания алюминия на прокатные валки при прокатке и нарушается сплошность покрытия.

Пластическая деформация может ускорять диффузионные процессы вследствие образования большого количества дефектов кристаллической решетки, которые являются путями ускоренной диффузии. В зависимости от свойств материалов, условий протекания процессов (температуры, времени контакта и других) величина степени деформации, при которой становится заметным эффект ее влияния, в каждом случае различна.

Вследствие малого времени контакта жидкого алюминия и стали (после выхода полосы из валков алюминиевый слой на ее поверхности быстро остывает) диффузионный слой не образуется даже при высоких температурах (800-1200°С), если прокатка осуществляется со степенью деформации менее 20%.

Оптимальным сочетанием технологических параметров для образования сплошного равномерного по толщине диффузионного слоя является степень деформации в первом проходе 40-60% при температуре прокатки 800-850°С. При степени деформации менее 40% образующийся диффузионный слой не является сплошным, что снижает коррозионную стойкость покрытия, а при степени деформации более 60% диффузионный слой приобретает характерное язы- кообразное строение, что существенно снижает его механические характеристики и при дальнейшей обработке алюминированной полосы приводит к нарушению его сплошности и снижению коррозионной стойкости покрытия.

Однако для достижения поставленной цели недостаточно использование только указанных признаков (/ 800-850°С; 60%), поскольку температура прокатки превышает температуру плавления алюминия и одновременно с образованием диффузионного слоя на поверхности полосы присутствует алюминиевое покрытие, которое, оплавляясь, ухудшает качество поверхности и сни-- жает коррозионную стойкость алюминированной стали.

В указанных интервалах для степени деформации и температуры прокатки сущест- вует определенная толщина нанесенного алюминиевого слоя, при которой происходит полная диффузия алюминия в сталь в первом проходе с образованием только диффузионного слоя, который имеет высокую

коррозионную стойкость. При этом алюминий в чистом виде на поверхности полосы отсутствует. В результате этого после выхода из валков и прокатки в последующих проходах ухудшения качества поверхности не происходит, так как интерметал- лидное соединение FesAI, из которого состоит диффузионный слой, имеет более высокую температуру плавления, чем температура прокатки.

В результате обработки эксперименталь0 ных данных получают эмпирическую зависимость для определения толщины алюминиевого слоя, полностью диффундирующего в сталь при прокатке:

25

{/(0,006-0,008) AI,

где у - толщина алюминиевого слоя, мм; h - толщина алюминированной стали после - прокатки в первом проходе, мм.

0 Если толщина алюминиевого слоя больше, чем 0,008 hi, то на поверхности полосы после прокатки остается алюминий, который,оплавляясь, снижает качество поверхности и коррозионную стойкость покрытия.

5 Если толщина наносимого алюминиевого слоя меньше 0,006 А, то после прокатки в первом проходе образовывается диффузионный слой с нарушениями сплошности, что ведет к снижению коррозионной стойкости алюминированной стали.

0 После прокатки со степенью деформации 40-60% в первом проходе и образования сплошного диффузионного слоя на поверхности стальной полосы осуществляется прокатка в последующих проходах. При сте-.

5 пени деформации в этих проходах менее 20% происходит недопустимое уменьшение толщины диффузионного слоя за счет его пластической деформации, а в местах наиболее сильного утонения происходит его разрушение, что снижает коррозионную стой0 кость алюминированной стали. Диффузионные процессы в поверхностном слое практически не идут.

При степени деформации более 30% происходит увеличение толщины диффузионного слоя за счет повторного развития про5 цессов диффузии, что приводит к появлению в поверхностном слое других соединений алюминия с железом, обладающих более низкими коррозионными свойствами.

Кроме этого, чрезмерное возрастание толщины диффузионного слоя увеличивает вероятность его хрупкого разрушения в дальнейшем.

При степени деформации в пределах 20-30% происходит утонение диффузионного слоя, однако диффузионные процессы, которые начинают развиваться при прокатке со степенью деформации в указанном интервале, компенсируют происходящее утонение и обеспечивают выравнивание диффузионного слоя по толщине за счет поперечной диффузии. Указанные особенности приводят к тому, что прокатка в последующих проходах (после первого) при 800- 850°С со степенью деформации 20-30% спо- собствует получению качественного, однородного по толщине диффузионного слоя, обладающего высокой коррозионной стойкостью.

Таким образом, прокатка при температуре 800-850°С в несколько проходов при степени деформации в первом проходе 40- 60%, а в остальных 20-30% способствует образованию на поверхности полосовой стали чисто диффузионного слоя равномерной толщины, обладающего высокой коррозиен- ной стойкостью.

Предлагаемый способ осуществляют в условиях лабораторного прокатного стана 250. Нагрев стальных образцов осуществляют в муфельной печи типа СНОЛ. Далее образцы задают в прокатные валки, проходя через устройство для очистки окалины, ко торая осуществляется вращающейся ме таллической щеткой. После очистки поверхности перед входом в очаг деформации на поверхность образца напыляется металлическая (алюминиевая) пудра для образо- вания алюминиевого слоя требуемой толщины. После прокатки изготавливают микрошлифы поперечного сечения образцов, по которым изучают микроструктуру и геометрию поверхностного слоя.

Пример I. Температуру прокатки устанавливают 800°С, степень деформации в первом проходе , а в остальных проходах . Толщина стальной полосы перед первым проходом мм.

Толщина полосы после первого прохода равна

(l+efj 5,7 мм,

а толщина наносимого алюминиевого слоя мкм.

Далее на нагретую полосу наносят слой алюминиевой пудры 40 мкм и прокатывают в первом проходе со степенью деформации 40%, при этом величина абсолютного обжатия составляет ,3 мм.

После прокатки алюминиевый слой на по- верхности образца отсутствует вследствие полной диффузии алюминия в сталь за время прокатки.

Принимают количество последующих проходов, равное двум. Толщина полосы после второго прохода равна

,(1+0,2)4,7 мм, а после третьего прохода равна

( 1+0,2)3,9 мм.

Анализ микроструктуры поверхностного слоя показывает, что при указанных режимах образуется диффузионный слой толщиной около 10 мкм. Нарушений сплошности слоя при этом не наблюдается.

Пример 2. Способ осуществляют в условиях примера 1, при следующих режимах и параметрах операций предлагаемого способа: г 850°С; е,60%; Л0 8мм. Толщина полосы после первого прохода мм; толщина алюминиевого слоя мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 1.

Толщина полосы после второго прохода ,8 мм. Толщина образующегося диффузионного слоя составляет около 13,5 мкм, алюминиевого слоя на поверхности не наблюдается, нарушений сплошности диффузионного слоя нет.

Если при этом же режиме толщину алю- мичиевого слоя принимают мкм, то толщина диффузионного слоя получаеюя около 8 мкм, алюминий на поверхности также отсутствует, однако сплошность диффузионного слоя составляет 80% (определяется отношением длин участков с зионным слоем к длине участков без диффузионного слоя).

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но параметры и режимы операции принимают следующие: t 830°С; е,50%; мм. Толщина полосы после первого прохода ,3 мм; толщина наносимого алюминиевого слоя мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 1. Толщина полосы после второго прохода ,2 мм. Толщина образовавшегося диффузионного слоя составляет 12 мкм без нарушений его сплошности и наличия на поверхности остатков алюминия.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1 со следующими параметрами: 870°С; е,70%; Л0 8 мм. Толщина полосы после первого прохода ,7 мм; толщина алюминиевого слоя мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 1. Толщина полосы после второго прохода ,4 мм. Образовавшийся диффузионный слой имеет ярко выраженную неравномерность по толщине, которая колеблется в пределах от 5 до 20 мкм, на

поверхности полосы наблюдают остатки оплавившегося алюминиевого покрытия.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1 со следующими параметрами: / 780°С; е,30%; Лв

Использование изобретения позволяет осуществить проиводство алюминированной стали в потоке действующих станов горячей прокатки полосы, так как предлагаемые режимы прокатки находятся в пределах

8 мм. Толщина полосы после первого 5 режимов, которые используются на этих ста- прохода мм, толщина алюминиевогонах. Кроме того, отсутствие на поверхносслоя мкм.

Количество проходов после первого принимают равным 2. Толщина полосы после

ти полосы непосредственного покрытия из чистого алюминия позволяет значительно расширить и упростить режимы охлаждения

второго прохода ,5 мм, а толщина по- полосы и ее отделки, снизить затраты на

ее упаковку (алюминированная поверхность «не боится оплавления, царапин, других механических повреждений). Вследствие этого повышается качество поверхности алюминированной стали, ее коррозионная стойлосы после третьего прохода мм. Диффузионный слой не образуется, на поверхности полосы оплавившееся алюминиевое покрытие.

Пример 6. Способ осуществляют аналогично примеру 1, при следующих парамет- 15 кость. Кроме того, снижаются капитальные pax: / 830°С; g,30%; Н0 затраты, связанные с внедрением предла- 8 мм. Толщина полосы после первого про-гаемого способа.

хода ,l мм, толщина алюминиевого слоя мкм.Формула изобретения

20

Количество проходов после первого при-Спосо„б производства алюминированнои

1 1«шчсл. iiKw А „„„„., „„,,,„полосовой стали, включающий нагрев стальнимают равным 1. Толщина полосы послено„ пшю нанесение алюминиеЈого слоя второго прохода ,7 мм. 1олщина ооразевавшегося диффузионного слоя 5-7 мкм, ана ее поверхность и последующую прокат- сплошность его 60%. На поверхности при-. КУ отличающийся тем, что, с целью по- сутствуют остатки оплавившегося алюми-25 вышения качества полосы за счет улучше- чистоты поверхности температуру про- НИеТеГм0пеСрЛа0тЯура прокатки 800-850°С, кото-« ки выдерживают в диапазоне 800- рую ведут вУР несколько проходов, причем850 С а прокатку осуществляют в нескольГ а ГГГЛ&та зо -рвГ оде°40 иНТо4е0 вМГ1льВ

bU/o, 3 В ОСТаЛЬНЫХ Проходах Z.) OU/0, Л 30 HK1Y nnnvnnav nnu атг,™ T-nni,,Huv

ных проходах, при этом толщину наносимого алюминиевого слоя выбирают из соотношения

у (0,006-0,008) А,

также выбор толщины наносимого алюминиевого слоя в пределах (0,006-0,008)/м, (hi - толщина алюминированной стальной полосы после первого прохода), обеспечивают повышение качества поверхности и коррозионной стойкости алюминированной поло- 35 где г/-толщина наносимого алюминиевого совой стали, так как предлагаемый способслоя, мм;

обеспечивает образование сплошного, равно-h-толщина алюминированной полосомерного диффузионного слоя из соедине-вой стали после прокатки в первом

ний железа с алюминием.проходе, мм.

Использование изобретения позволяет осуществить проиводство алюминированной стали в потоке действующих станов горячей прокатки полосы, так как предлагаемые режимы прокатки находятся в пределах

режимов, которые используются на этих ста- нах. Кроме того, отсутствие на поверхности полосы непосредственного покрытия из чистого алюминия позволяет значительно расширить и упростить режимы охлаждения

полосы и ее отделки, снизить затраты на

ее упаковку (алюминированная поверхность «не боится оплавления, царапин, других механических повреждений). Вследствие этого повышается качество поверхности алюминированной стали, ее коррозионная стойкость. Кроме того, снижаются капитальные затраты, связанные с внедрением предла- гаемого способа.

-рвГ оде°40 иНТо4е0 вМГ1льВ

HK1Y nnnvnnav nnu атг,™ T-nni,,Huv

ных проходах, при этом толщину наносимого алюминиевого слоя выбирают из соотношения

где г/-толщина наносимого алюминиевого слоя, мм;

у (0,006-0,008) А,

ина наносимого алю мм;

Изобретение относится к производству изделий с покрытиями и может быть использовано в прокатном производстве для изготовления коррозионно-стойкой стали. Цель изобретения - повышение качества поверхности и коррозионной стойкости алю- минированной полосовой стали. В предлагаемом способе стальную полосу нагревают до 800-850°С. Затем наносят алюминиевый слой на поверхность стальной полосы. Затем осуществляют прокатку в несколько проходов. Причем в первом проходе степень деформации принимают 40-60%. В последующих проходах степень деформации 20- 30%. Толщину (у) наносимого алюминиевого слоя определяют из соотношения г/ (0,006-0,008)/ii, где AI -толщина алю,- минированной полосы после прокатки в первом проходе, мм. Предлагаемый способ обеспечивает образование сплошного равномерного диффузионного слоя из соединений железа с алюминием. Отсутствие на поверхности полосы покрытия из чистого алюминия позволяет значительно расширить и упростить режимы охлаждения полосы и ее отделки, снизить затраты на упаковку Поверхность стали не боится оплавления, царапин и других механических повреждений. SS (Л