CZ6999A3

CZ6999A3 - Ocelový pás válcovaný za tepla a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ6999A3
Application number: CZ9969A
Authority: CZ
Inventors: Manfred Dr. Espenhahn; Thomas Heller; Jürgen Esdohr
Original assignee: Thyssen Stahl Ag
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-10-13
Also published as: ATE278811T1; EP0910675B1; BR9710285A; HUP9903306A2; ES2230613T3; PL331212A1; HUP9903306A3; US6284063B1; HU220900B1; CN1089811C; CA2260231A1; PL185228B1; WO1998002589A1; EP0910675A1; CN1225141A; TR199900053T2

Description

Ocelový pás válcovaný za tepla a způsob jeho výroby

Oblast techniky

Vynález se týká nejvýše 5 mm silného ocelového pásu válcovaného za tepla z oceli o vysoké pevnosti a způsobu jeho výroby.

Dosavadní stav techniky

Podle současného stavu techniky jsou ocelové pásy válcované za tepla vyráběny jen do pevnosti asi 800 N/mm². Přitom se jedná o termomechanicky válcované mikrolegované ocele. V případech, kdy jsou požadovány vyšší hodnoty pevnosti, vezme se měkký ocelový pás a požadované výsledné pevnosti je pak dosaženo následným tepelným zpracováním. Pro rozsah tlouštěk pod 2,0 mm je obvykle zapotřebí přídavné válcování za studená, aby bylo dosaženo požadované tloušťky. Požadované pevnosti je tomto případě rovněž dosaženo vhodným tepelným zpracováním.

Z patentového spisu US 4 406 713 je známá vysocepevná a vysokotažná ocel s dobrou obrobitelností, která obsahuje 0,005 až 0,3 % C, 0,3 až 2,5 % Mn, až 1,5 % Si a nejméně jeden prvek ze skupiny Nb, V, Ti a Zr v množstvích až 0,1 %, až 0,15 %, až 0,3 % a 0,3 %, sloužící ke vzniku karbidu. Tato ocel je po austenitizaci zakalena tak, že ·· ·· obsahuje 5 až 65 % feritu, zbytek martenzit. Užívá se zejména při výrobě drátů a tyčí.

Z patentového spisu GB 2 195 658 jsou známé výkovky z oceli obsahující 0,01 až 0,20 % C, až 1,0 % Si, 0,5 až 2,25 % Mn, až 1,5 % Cr, až 0,05 % Ti, až 0,10 % Nb, 0,005 % N a až 0,06 % Al. Ochlazení oceli z oblasti austenitu je řízeno tak, že struktura je zcela martenzitická. Zřejmé jsou ovšem pouze příklady s obsahem uhlíku pod 0,10 % a s obsahem křemíku nad 0,17 %. Obsah síry je s hodnotou nad

0,01 % relativně vysoký.

Také z patentového spisu EP 0 072 867 Al jsou známé ocele s obsahem uhlíku pod 0,10 % a s obsahem křemíku nad 0,15 %. Ocelový pás má po lomeném ochlazení dvoufázovou strukturu z polygonálního feritu a směsi z perlitu a bainitu.

Rovněž ocelový pás známý z patentového spisu DE 3 007 560 Al je po válcování za tepla ochlazen rychlostí 1 K/s nebo rychleji, za účelem získání dvoufázové struktury z ferituu a martenzitu. S ohledem na uspokojující vlastnosti duktility a svařitelnosti se doporučují obsahy uhlíku od 0,02 do 0,09 %. Doporučovaná hodnota obsahu křemíku, a to 1,0 %, je poměrně vysoká.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol navrhnout ocelový pás válcovaný za tepla s hodnotou pevnosti v tahu více než 800 N/mm² a současně s dobrou tvářitelností za studená v oblasti tlouštěk < 5 mm.

.β:

• · ·

9

9 9

Κ řešení této úlohy je podle vynálezu navržen ocelový pás válcovaný za tepla s tloušťkou pod 5 mm, zejména pod 2 mm, vykazující pevnost v tahu 800 až 1400 N/mm², z oceli následujícího složení v % hmotnostních:

0,08 až 0,25 % uhlíku,

1,20 až 2,0 % manganu,

0,02 až 0,05 % hliníku, méně než 0,07 % křemíku, zbytek železo a nezbytné nečistoty, včetně až 0,015 % fosforu a až 0,003 % síry, a s martnezitickou strukturou s méně než 5 % ostatních strukturních složek.

Ocel může dále obsahovat prvků v % hmotnostních:

nejméně jeden z následujících

až	1,0	O. Ό
až	0,1	O O
až	0,5	O 0
až	0,1	0 o
až	0,009

chrómu, mědi, molybdenu, niklu, % dusíku.

Uhlík může být výhodně 0,15 %, mangan 1,75 až 1,90 dusík 0,005 až 0,009 %.

obsažen v %, chrom množství 0,08 až 0,5 až 0,6 % a

Titan může být stechiometrické vazbě (Ti = 3,4 % N), aby 0,0025 % B na dusík, prokalitelnosti.

přidán v množství postačujícím ke s dusíkem obsaženým v oceli bylo zabráněno vazbě přídavku až čímž dochází ke zvýšení pevnosti a • ·

Ohraničení obsahu křemíku pod 0,04 % přispívá ke zlepšení kvality povrchu.

Způsob výroby ocelového pásu válcovaného za tepla o konečné tloušťce méně než 5 mm, zejména méně než 2 mm z oceli nárokovaného složení s hodnotami pevnosti nad 800 N/mm²zahrnuje následující opatření: brama je zahřáta na 1 000 až 1 300° C, v teplotním rozsahu 950 až 1 150° C je předválcována a válcování je dokončeno při konečné válcovací teplotě nad Ar3, přičemž takto vyrobený ocelový pás je ochlazen na navíjecí teplotu v rozsahu od 20° C až pod martenzitickou startovací teplotu k přeměně na martenzitickou strukturu s celkovým množstvím ostatních strukturních částic méně než 5 %, a navinut.

S výhodou má být dosaženo ochlazení z konečné válcovací teploty na navíjecí teplotu v čase t 8/5 menším než 10 s.(t 8/5 = doba ochlazení z 800° C na 500° C).

Teplota Ar3 může být odhadnuta z následující rovnice:

Ar3=910-310x(%C)-80x(%Mn)-20x(%Cu)-15x(%Cr)-55x(%Ni)-80x(%Mo)

Martenzitická startovací teplota může být odhadnuta z následující rovnice:

Ms=500-300x(%C)-33x(%Mn)-22x(%Cr)-17x(%Ni)-llx(%Si)-llx(%Mo)

S výhodou se pohybuje pevnost v tahu ocelového pásu na hodnotách v rozmezí 800 až 1 400 N/mm² vhodnou volbou navíjecí teploty uvnitř dříve zmíněného teplotního rozmezí.

····

Ocelový pás může být za účelem zvýšení odolnosti proti korozi žárově zinkován. Vysoce pevné, pozinkované plechy, dobře tvárné za studená, jsou s výhodou používány pro součásti v automobilovém průmyslu s vysokým mechanickým zatížením, jako například nosníky a nárazníky.

Ocel podle vynálezu dosahuje vysoké pevnosti bez drahých legujících přísad a bez zpracování žíháním na rozdíl od známých ocelí.

Příklady provedení vynálezu

Vynález je blíže osvětlen pomocí následujících příkladů.

Příklady 1

Ocel o složení 0,15 % C, 0,01 % Si, 1,77 % Mn,

0,014 % P, 0,003 % S, 0,028 % Al, 0,0043 % N, 0,526 % Cr, 0,017 % Cu, 0,003 % Mo, 0,027 % Ni, zbytek železo, je odlita do bramy. Brama je ohřátá na 1 250° C, při 1 120° C je předválcována a s konečnou teplotou 840° C je vyválcována na konečnou tloušťku 2 mm, potom je ochlazena a při teplotě 50° C je navinuta. Přitom dochází ke vzniku martenzitické struktury ve více než 95 %.

Mez průtažnosti dosahuje hodnoty 1 120 N/mm² a pevnost v tahu hodnoty 1 350 N/mm² při hodnotách průtažnosti A₈₀ až

11,1 %.

Příklad 2

Ocel stejného složení jako v příkladu 1 je zpracovávána na 3,5 mm silný ocelový pás. Údaje jsou uvedeny v tabulce 1. Hodnota pevnosti je zřetelně vyšší, když místo nad 400° C dochází k navíjení při 95° C. Ocelový pás může být před válcováním za studená do konečné podoby žárově pozinkován. Prostřednictvím tepelných pochodů při zinkování dochází k popouštění martenzitu. U výchozího ocelového pásu s pevností v tahu v rozmezí 1 200-1 400 N/mm² leží hodnoty pevnosti v tahu po tepelných pochodech během zinkování mezi 800 až 1 100 N/mm².

Příklad 3

Ocelové pásy o tloušťce 2,0 a 1,6 mm byly pozinkovány. Následující tabulka 2 uvádí ve srovnání jejich vlastnosti po vyválcování a po pozinkování.

Příklad 4

Ocelový pás o tloušťce 1,6 a 1,8 mm byl vyroben způsobem popsaným v příkladu 1. Výrobní parametry jakož i získané pevnostní vlastnosti jsou uvedeny v tabulce 3, která uvádí rovněi chemické ^ložení zkoumaných materiálů. _

Příklad 5

V tabulce 4 jsou uvedena příslušná data pro pás o tloušťce 1,4 mm.

·· ····

• · · · ·

Tabulka 1

Zkouška	Konečná válcovací teplota °C	Navíjecí teplota °C	Rp0,2 N/mnf	Rm N/mm^!
1	845	95	940	1243
2	845	95	997	1305
3	845	95	983	1199
4*	850	420	742	803
5*	850	420	691	793
6*	850	420	641	741
7	845	95	916	1089
8	845	95	1037	1293
9	845	95	1073	1328
10*	835	455	672	768
11*	835	455	643	760
12*	835	455	676	778

Srovnávací příklady

Tabulka 2

	Vyválcování	Po pozinkování
Tloušťka	Re	Rm	A80	Re	Rm	A80
mm	N/mm⁵	%	N/mm²	%
1,6	1052	1393	5,7	1065	1095	7
1,6	1048	1387	7,6	1040	1082	5,5
2,0	1098	1361	6,6	1058	1082	5,9

'.g ·· ·*·· • · co

Tabulka

	2	0,027
	Mo	0,003
	u	0,017
	Cr	0,526
	2	0,0042
	<	0,028
	O0	0,003
(%)
složeni	Ph	0,014
.φ
Λί 0 •r\| e
s 43 CJ	c	r- Γ_
	Č/5	»—1 O_ o“
	u	0,15

Tahová zkouška: napříč	X O c oo E < es	Xf xr 00 Ό	o 00 o	5877	cn Cs Cs
5 s	ΤΓ CN	cs*	vn	CS- cn
O co VO < C	<X	CN ř*·	vn r-	r-*
CN O* C C- c es cs	r* Γ“; O*	cn ó	O r-ζ o*	so r*- o
ΓΜ f= E 1 ed 2	CN N m	CN cn so	Ό O cn	Cs Cs cn
% Š Cd 2	ΓΊ ΓΊ o	cs m	vn c\ CS	cn so o
Tahová zkouška: podél	X O P < *	TT c\ OG	ΤΓ \o o o	o ΤΓ es Γ-	CN vn cn oo
« g	cn	vn 00*	C> CN	TT cn
O x-s 5 ££ x^z	wn so	CS- vn*	r-_ υη	o so
(N o C C- c cs &	r* Γ*ζ o	r- 6	Ό o*	Tř r-- o*
r* E E £ cd 2	so r* cn	cn cn sO	cn Cs cn	CN Cs cn
° 1 cd 2	Tf vn o	vn 00	CN tn o	CN O
Válcovací podmínky Ί	~ o	o o CN	o o *3 = O =	o	O O 3 o ------
fe u	Vn Tf 00	O <n 00	vo tt 00	o 00
E V	o o es	vn cn o	o o Cs	o CN o
£ o o	vn CN	o	o cn	o T*-«
Tloušťka mm		00	* ©3	so	\o

') Srovnávací příklady ··. Σ9 •φ ΦΦΦΦ

Tabulka

ιί Chemické složení (%) S	2	0,027
O s	0,003
a U	0,017
v- o	0,526
2	0,0042
<	0,028
co	0,003
Cm	o_ o
____c_ _ 2	'1 1.7,7 I\|
co	10*0
u	0,15

Claims

1. Ocelový pás válcovaný za tepla s tloušťkou pod 5 mm, zejména pod 2 mm, vykazující pevnost v tahu 800 až 1 400 N/mm² z oceli obsahující v % hmotnostních:

0,08 až 0,25 % uhlíku,

1,20 až 2,0 % manganu,

0,02 až 0,05 % hliníku, méně než 0,07 % křemíku, zbytek železo a nezbytné nečistoty, včetně až 0,015 % fosforu a až 0,003 % síry, a s martenzifickou strukturou s méně než 5 % ostatních strukturních složek.

2. Ocelový pás podle bodu 1, u něhož ocel obsahuje 0,12 až 0,25 % uhlíku.

3. Ocelový pás podle bodu 1 vyznačující se tím, že ocel dále obsahuje nejméně jeden z následujících prvků v % hmotnostních:

až 1,0 % chrómu, až 0,1 % mědi, až 0,5 % molybdenu, ............... ...........

až 0,1 % niklu, až 0,009 % dusíku.

4. Ocelový pás z oceli podle bodu 3 vyznačující se tím, že obsahuje 0,08 až 0,15 % uhlíku, 1,75 až 1,90 % manganu, 0,5 až 0,6 % chrómu a 0,005 až 0,009 % dusíku.

00 0

0 0

10000 0 · 0 ·

5. Ocelový pás oceli podle bodu 3 vyznačující se tím, že obsahuje titan v množství postačujícím ke stechiometrické vazbě s dusíkem obsaženým v oceli (Ti = 3,4 % N) a dále až 0,0025 % B.

6. Ocelový pás podle bodu 1 nebo 2 vyznačující se tím, že obsah křemíku je ohraničen na méně než 0,04 %.

7. Způsob výroby ocelového pásu válcovaného za tepla o konečné tloušťce méně než 5 mm, zejména méně než 2 mm, z oceli o složení podle jednoho z bodů 1 až 6, s hodnotami pevnosti nad 800 N/mm², vyznačující se tím,

- brama je ohřátá na 1 000 až 1 300° C,

- je předválcována v teplotním rozsahu 950 až 1 150° C,

- při konečné válcovací teplotě nad Ar3 je dokončeno válcování,

- takto vyrobený ocelový pás je ochlazen na navíjecí teplotu v rozsahu od 20° C až pod martenzitickou startovací teplotu a navinut, čímž je dosaženo struktury s více než 95 % martenzitu.

θ · Způsob podle bodu 7 _ _ v y z na _τ č u j i c i _ s e ,.₌tím, že ochlazení z konečné válcovací teploty na navíjecí teplotu je dosaženo v čase t

8/5 menším než 10 s.

9. Způsob podle bodu 7 nebo 8 vyznačující se tím, že volbou navíjecí teploty uvnitř teplotního rozmezí zmíněného v bodě 7 je »· · ·· <··»· • · r · * « · · » · · · .· ·· ·· určována pevnost v tahu ocelového pásu v rozmezí 800 až 1 4 00 N/mm² .

10. Ocelový pás podle jednoho z bodů vyznačující se tím, že je pozinkován.

až 6 žárově

11. Použití žárově pozinkovaného ocelového pásu válcovaného za tepla z oceli podle jednoho z bodů 1 až 6 vyrobeného způsobem podle bodů 7 až 9 pro vysoce mechanicky namáhané součásti v automobilovém průmyslu, například nosníky a nárazníky.