FI122143B - Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseksi sekä muotovalmiste - Google Patents
Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseksi sekä muotovalmiste Download PDFInfo
- Publication number
- FI122143B FI122143B FI20090387A FI20090387A FI122143B FI 122143 B FI122143 B FI 122143B FI 20090387 A FI20090387 A FI 20090387A FI 20090387 A FI20090387 A FI 20090387A FI 122143 B FI122143 B FI 122143B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- profile
- product
- profile product
- steel
- hot
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseen sekä muotovalmiste
Keksinnön tausta
Keksinnön kohteena on menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmis-5 tamiseen, jonka koostumus painoprosentteina on C: 0,04-0,10 %,
Si: <0,03 %
Mn: 0,3-1,2 % 10 Nb: 0,015-0,10%
Ti: <0,03% N: <0,01% P: <0,02% S: <0,02% 15 AI: 0,01 - 0,08% V: <0,05 %, lopun ollessa rautaa, väistämättömiä epäpuhtauksia ja jäännöspitoisuuksia.
Keksinnön kohteena on myös korkealujuuksinen muotovalmiste, jonka koostumus on 20 edellä mainittu ja se on erinomaisesti kuumasinkittävissä.
Esimerkiksi rakennus-, kuljetus ja nostovälineteollisuuden rakenneratkaisuissa on suuntauksena lujempien teräslaatujen käyttö, koska lujilla teräksillä voidaan saavuttaa rakenteen painonsäästöä ja siten muun muassa vähentää tuotteiden valmistus, polttoaine- ja ___ kuljetuskustannuksia. Lisäksi teräsrakenteet on suojattava korroosiolta, jolloin menetel- 0 25 mänä käytetään paljon kuumasinkitystä, koska se on tehokas ja taloudellinen tapa ai-g kaansaada teräksen pintaan korroosiolta suojaava sinkkipinnoite. Sinkkipinnoite suojaa i g terästä jopa satoja vuosia ympäristöstä ja kerroksen paksuudesta riippuen.
CC
Kuumasinkityksen käyttö lujien rakenneputkien pinnoittamisessa on kuitenkin ongelmal- co lista, johtuen erilaisista haurasilmiöistä, kuten sulametallihauraudesta kylmämuovattujen g 30 muotovalmisteiden nurkkakohdissa, joihin on jäänyt kylmämuovauksen jäljiltä jäännös-o «m jännityksiä. Kylmämuovatun muotovalmisteen altistuminen kuumaan sinkkipataan ai kaansaa perinteisissä lujissa teräsmuotovalmisteissa halkeaman taivutuksen sisänurk- 2 kaan. Taivutuksen jälkeinen takaisinjousto aikaansaa paikallisen vetojännityspiikin taivutuksen sisänurkkaan, mikä myös lisää sulametallihaurausriskiä.
Kylmämuovatun teräsmuotovalmisteen jäännösjännityksiä voidaan poistaa muovauksen jälkeisillä lämpökäsittelyillä tai pinnan modifioinnilla, mutta teollisen mittakaavan tuotan-5 nossa se ei ole edullista vaatien lisätyövaiheen.
Vaikuttavia asioita sulametallihaurauteen jäännösjännityksen lisäksi ovat sulan sinkkikyl-vyn koostumus sekä teräksen ominaisuudet. Pahimmillaan väärä teräksen koostumus aikaansaa kuumasinkitysvaiheessa repeämisen muotovalmisteen nurkkakohtiin. Näin ollen korkealujuuksisen sinkittävän teräsmuotovalmisteen valmistaminen on ollut ongel-10 mallista ja myötölujuudet ovat tavanomaisesti jääneet luokkaan 355 MPa.
Teräksen lujuutta voidaan tunnetusti nostaa hiili- tai seosainepitoisuuksia kasvattamalla, mutta hiilen tai seosainepitoisuustason kasvattaminen lisää teräksen sulametallihauraut-ta kuumasinkityksessä. Yksi keino arvioida teräksen kestävyyttä kuumasinkityksessä on laskea teräksen LME-indeksi: LME=201-370C-22Si-51Mn-35P+33S-28Cu-22Ni-87Cr-15 123Mo-275V-182Nb-82Ti-24AI+1700N-155000B, jossa pienempi indeksin arvo kertoo li sääntyneestä taipumuksesta sulametallihauraudelle. Indeksistä havaitaan korkean seostuksen lisäävän taipumusta sulametallihauraudelle. Edelleen teräksen korkea hiiliekviva-lentti lisää sulametallihaurautta.
Japanilainen patenttijulkaisu JP8232041 esittää teräksen koostumuksen paksuseinämäi-20 sen, lujan ja sinkityn rakenneputken muodostamiseen, jossa teräksen hiilipitoisuus C on 0.04 - 0.12 %, <0.05 % Si, 0.2-2.0 % Mn, sekä 2 tai useampi seuraavista seosaineista <0.08% Nb, <0.08% V ja <0.05% Ti. Julkaisun mukaan <0.05% Si parantaa kestävyyttä w haurausilmiöitä vastaan. Edelleen Euronormin 10025-2 mukaan piipitoisuudella 0,03 - o 0,05 % oleva teräs on huonosti sinkittävissä, sillä silloin liikutaan niin sanotulla Sandellin i c3 25 vyöhykkeellä, jossa sinkin kerrospaksuus kasvaa hallitsemattomasti. Viitejulkaisun mu- | kaisen sinkityn rakenneputken myötölujuus jää tasolle korkeintaan 460MPa ja tämän is. keksinnön mukaisiin korkeisiin lujuusluokkiin (yli 460MPa) ja korkeaan iskusitkeyteen ei 00 o JP8232041:n mukaisella opetuksella päästä. Edelleen julkaisu ei opeta hallitsemaan O) o sinkkikylvyn lisäainepitoisuuksia paremman sinkiitävyyden aikaansaamiseksi, jolloin ra- 30 kenneputken kuumasinkityksen onnistuminen on epävarmaa.
3
Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista kuumasinkittävä muotovalmiste myötölu-juuksiin 460 MPa - 600M Pa, joka kestää erinomaisesti kuumasinkityksen sulan metallin aiheuttaman rasitteen. Keksinnön toisena tarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä 5 korkealujuuksisen ja sinkityn teräsmuotovalmisteen valmistamiseen, jossa teräksessä ei tarvita lujuuden nostamiseen merkittäviä määriä sinkitystä haittaavia ja lisäksi kustannuksia nostavia seosaineita. Edelleen kylmämuovauksen jälkeisiä jännityksenpoistoheh-kutuksia tai muita jälkikäsittelyvaiheita ei välttämättä tarvitse tehdä.
Keksinnön mukaisesti on yllättävästi todettu, että suorasammuttamalla mainitun koostu-10 muksen mukainen teräs saavutetaan korkealujuuksinen sekä hyvät iskusitkeysominai-suudet omaava teräs, jonka kuumasinkitysominaisuudet ovat erinomaiset.
Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se mitä on mainittu itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisen menetelmän edulliset suoritusmuodot on esitetty patenttivaatimuksissa 2 - 7. Keksinnön 15 mukaiselle kuumasinkittävälle muotovalmisteelle on tunnusomaista se mitä on määritelty itsenäisen patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisen kuumasin-kittävän muotovalmisteen edulliset suoritusmuodot on esitetty patenttivaatimuksissa 9 - 16.
Keksinnön mukaisen menetelmän suurimmat edut ovat että se mahdollistaa kuumasinkit-20 tävän korkealujuuksisen teräksen, jonka iskusitkeys on erinomainen. Edelleen suo-rasammutus nopeuttaa tuotannon läpimenoa kun kelan jäähtymistä ei tarvitse odottaa.
5 Keksinnön mukaisen teräsmuotovalmisteen suurimmat edut ovat että sillä on korkea lu-
(M
to juus yhdistettynä hyvää iskusitkeyteen ja se voidaan erinomaisesti kuumasinkitä.
o i 00
Kuvioiden lyhyt selostus
CC
CL
25 Kuviossa on esitetty 1 keksinnön mukaisen menetelmän päävaiheet.
00 00 g Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen muotovalmiste, neliönmuotoinen ° rakenneputki.
4 kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen muotovalmisteen, joka on neliönmuotoinen rakenneputki; ja
Kuviossa 3 on esitetty toinen 1 keksinnön mukaisen muotovalmisteen, suorakaiteen muotoinen rakenneputki.
5
Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisesti keksinnön mukaisen menetelmän vaiheet, joista keksinnön kannalta oleelliset askeleet on esitetty kuviossa 1.
Austenointihehkutuksen jälkeen teräsaihio kuumavalssataan lämpötilassa 950 - 1280 °C 10 paksuuteen tyypillisesti 25 - 50 mm, josta se välittömästi siirretään nauhavalssaimeen, jossa se valssataan nauhaksi, jonka loppupaksuus on 2 - 14 mm. Suositeltavasti teräs-nauhan loppupaksuus on vähintään 4 mm. Suositeltavaa on myös, että loppupaksuus on enintään 12,5 mm.
Pistojen lukumäärä nauhavalssaimessa on tyypillisesti 5 - 7 kpl. Nauhavalssaimessa vii-15 meinen pisto suoritetaan lämpötila-alueella 760 - 960 °C, suositeltavasti lämpötila-alueella 850 - 920 °C, erityisesti jos nauhan on suhteellisen ohut, jolloin valssausvoimat pysyvät matalampana.
Viimeisen piston jälkeen teräsnauhan suorasammutus aloitetaan 15 sekunnin sisällä. Suorasammutuksen alkaessa teräsnauhan lämpötilan tulee olla vähintään 700 °C. Suo-20 rasammutus suoritetaan vesisammutuksena siten, että sammutusnopeus on 30-150 °C/s, suositeltavasti yläraja on enintään 120 °C/s. Suorasammutus suoritetaan lämpöti-^ laan enintään 300 °C, suositeltavasti enintään 100 °C. Välittömästi suorasammutuksen i o jälkeen teräsnauha kelataan. Kelauslämpötila voi siten tapahtua lämpötila-alueella 30 - cv 300 °C. Suositeltavasti kelauksen alkulämpötila on enintään 100 °C, koska kelattaessa | 25 terästä lämpötilassa yli 100 °C teräksen pintaan voi muodostua epäjatkuva höyrypatja, joka vaikeuttaa prosessia.
CO
o o Mainitun termomekaanisen käsittelyn tuloksena teräksen mikrorakenne on homogeeni- ^ nen ja muodostuu valtafaasista, joka suositeltavasti on niukkahiilistä ferriittiä ja/tai niuk- kahiilistä bainiittia. Valtafaasia on tyypillisesti yli 90 %. Runsashiilistä bainiittia ja/tai jään-30 nösausteniittia ja/tai martensiittia on siis hyvin vähän hyvin pieninä hiilirikkaina saarek- 5 keina. Olennaista on myös, että mikrorakenne ei ylipäätään sisällä suuria rakeita, minkä ansiosta teräksen sitkeysominaisuudet ovat erityisen hyvät kun otetaan huomioon teräksen lujuus.
Edullisesti suorasammutuksen nopeus on enintään 120 °C /s, koska tällöin teräkselle 5 saadaan sellainen mikrorakenne, joka antaa teräkselle erityisen hyvät mekaaniset ominaisuudet, mukaan luettuna hyvä iskusitkeys.
Edullisesti suorasammutuksen loppulämpötila on enintään 100 °C, koska tällöin sammutuksen jälkeen saadaan tasomainen nauha, jossa myös reunat ovat tasaiset ja tasomaiset.
10 Edullisesti teräsnauha suorasammutetaan suoraan kelauslämpötilaan ja kelataan.
Teräsnauhan käsittely on edullisesti termomekaanista, jolloin suorasammutuksen jälkeen ei suoriteta jälkilämpökäsittelyjä, kuten päästöä, jossa terästä lämmitetään ja annetaan sen jälkeen jäähtyä. Menetelmällä valmistetun terästuotteen mekaaniset ominaisuudet ovat hyviä ilman, että tuotteelle tarvitsee suorittaa kustannuksia lisäävää jälkilämpökäsit-15 telyjä. Päästöllä ei voida merkittävästi parantaa terästuotteen mekaanisia ominaisuuksia ja se monimutkaistaa prosessia.
Kelauksen jälkeen teräsnauha kylmämuovataan halutuksi muotovalmisteeksi. Tarvittaessa teräsnauha voidaan rainoittaa ja/tai leikata sopiviin mittoihin. Kylmämuovaus tapahtuu tunnetuin profiilin- ja/tai putkenvalmistusmenetelmin, edullisesti kylmämuovaus toteute-20 taan kuitenkin rullamuovaamalla vakiopoikkileikkauksista useamman valssiparin välissä.
Rullamuovausprosessissa muotovalmisteen muoto muovautuu jokaisessa valssiparin vaiheessa. Suljetun profiilin tapauksessa suoritetaan profiilin pituussaumahitsaus. Vii-^ meisenä vaiheena on tyypillisesti jatkuvan muotovalmisteen katkaiseminen haluttuun mit- i o taan. Vaihtoehtoisesti muotovalmiste voi olla särmäämällä kylmämuovattu kappale. Kyl- c3 25 mämuovauksen seurauksena muotovalmisteeseen jää jäännösjännityksiä.
X
CC
Kylmämuovauksen jälkeen ennen kuumasinkitystä teräkselle voidaan suorittaa tarvittavia oo välivaiheita, kuten puhdistamista sekä peittaamista onnistuneen sinkityksen aikaansaa-
O
o miseksi.
o
(M
Kuumasinkityksessä teräskappale nostetaan sinkkipataan, jonka sulan sinkin lämpötila 30 on noin 450°C. Keksinnön mukaisen sinkkikylvyn lisäainepitoisuuksia on edullisesti rajoi- 6 tettava lyijyn Pb<0,02%, tinan Sn<0,02% ja vismutin Bi osalta, sillä on havaittu niiden lisäävän taipumusta sulametallihauraudelle. Sinkki reagoi teräksen kanssa muodostaen korroosiolta suojaavan pinnoitteen. Riittävän pitoajan jälkeen korkealujuuksinen sinkitty muotovalmiste nostetaan pois padasta ja jäähdytetään.
5 Alan ammattilaiselle on selvää, että ainakin osa suorasammutuksen tuotteelle aikaansaamista eduista voidaan toteuttaa epäedullisesti myös ilman sammutuksen välitöntä yhteyttä nauhavalssaukseen. Näin ollen keksinnön mukaiselle tuotteelle on tunnusomaista se, mitä on määritelty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 8.
Seuraavassa kuvataan tarkemmin keksinnön mukaisen tuotteen geometriaa ja koostuit) musta.
15 Jäähtyminen voidaan toteuttaa tunnetuilla tavoilla esimerkiksi ilmassa.
Toisin sanoen kuumasinkityksessä 14 käytetään sinkkipadan lisäainepitoisuuksia lyijy Pb<0,02% ja tina Sn<0,02%.
Sinkittyjen muotovalmisteiden nurkkakohtia tutkittiin metallimikroskoopilla otetuista kuvis-ta ja havaittiin yllättävästi, että suorasammutuksella aikaansaatu lujuuden nousu teräk-^ 20 seen mahdollistaa korkealujuuksisten muotovalmisteiden kuumasinkityksen ilman nurk- § kamurtumia.
00
CM
x Seuraavassa taulukossa 1 on esitetty testiesimerkkejä (teräkset 1, 2) kylmämuovatusta cc “ rakenneputkista mitatuista lujuusarvoista sekä niiden geometriset parametrit. Kuviossa 2 °° ja 3 on esitetty graafisesti rakenneputkien muodot, o 05 o 25 ^___ CV ter®s Näytteen _T__B__H (B+H)/2T R/T RP02 RM A5 ChV-20 ChV-40 ChV-60 paikka __mm mm mm mm__mm MPa MPa % J/cm2 J/cm2 J/cm2__ _1__6 200 200 33.3 2.0 497 565 23.1 151 - 132 Sivu 1 | 6 | 2001 2001 33.3. 2.0 498 56θ| 23.θ| 164 - 118 Pohja 7 1 I 6 I Idol 1001 16.7 2.0 551 607| 16.81 - I - I 137 I Pohja _1__6 120 80 16.7 2.0 550 580 19.0 - 162 - Pohja _2__6 200 200 33.3 2.0 558 623 20.6 146 - 131 Sivu _2__6 200 200 33.3 2.0 563 624 20.3 158 - 146 Pohja _2__6 100 100 16.7 2.0 585 641 15.9 161 __-__Pohja _2__6 120 80 16.7 2.0 600 537 15.8 166 Pohja R1 _6 200 100 25.0 4.0 675 732 18.0 75 Pohja R1 _6 200 100 25.0 2.5 675 732 18.0 75 Pohja R1 _6 200 100 25.0 1.5 675 732 18.0 75 Pohja R2 _6 150 150 25.0 2.5 562 627 21.0 118 Pohja R2 6 I 15θ| 150 25.0 4.0 562 627\ 21.o| 118 - - Pohja~
Tau ukko 1. Kuumasinkityskokeiden terästen lujuus-ja sitkeysominaisuudet R1 ja R2 ovat referenssiesimerkkejä vastaavan lujuustason rakenneputkista, joiden lujuutta on nostettu seosaineiden avulla ilman suorasammuttamista 8. Referenssikokeet R1 ja R2 aikaansaivat visuaalisesti havaittavan särön rakenneputken sisänurkkakohtiin, 5 kun ne kuumasinkittiin.
Sinkityt rakenneputket (teräkset 1 ja 2) tutkittiin metallimikroskoopilla ja niiden nurkissa ei havaittu pienintäkään sulametallihaurauden aiheuttamaa säröä. Edelleen taulukosta havaitaan, että keksinnössä on aikaansaatu sinkittävä muotovalmiste, jonka lujuus on jopa 460 - 600 MPa ja iskusitkeys on vähintään 120 J/cm2 myös alhaisissa, -60°C lämpöti-10 loissa. Keksinnön mukaisen teräsmuotovalmisteen myötölujuusalue on edullisesti 460 -580 MPa.
Kuumasinkityskokeiden teräskoostumukset on esitetty seuraavassa taulukossa 2, jossa seosaineet jotka ovat jäännöspitoisuuksia, on merkitty katkoviivalla.
teräs C SI MN P S AL NB V CU CR Nl N MO Tl 1 0.06 0.01 0.73 0.008 0.008 0.021 0.026 0.01 0.035 0.041 0.049 0.0045 0.013 0.002 2 0.06 0.01 1.01 0.004 0.007 0.037 0.048 0.005 0.045 0.025 0.049 0.0044 0.006 0.001 3 0.05 0.01 0.50 0.008 0.003 0.03 0.039 0.01_______0.015 ^ R1 0.06 0.19 1.3 0.01 0.004 0.03 0.015 0.013 0.011 0.035 0.044 0.006 0.003 0.08 ^ R2 0.05 0.17 1.38 0.009 0.003 0.023 0.037 0.076 0.03 0.028 0.041 0.007 0.002 0.002~ g 15 Taulukko 2. Testattujen terästen koostumukset 00 ^ Taulukosta havaitaan, että keksinnössä tärkeitä seosaineita ovat C, Si, Μη, P, S, AI ja £ Nb. Lisäksi voidaan käyttää vanadiinia V<0,05 % tai titaaniseostusta Ti<0,03 % pitoi- i^. suuksina. Teräksen yleinen seosainepitoisuustaso on alhainen mikä edesauttaa kuu- 00 g masinkityksen onnistumista. Keksinnön mukaisen teräslaadun aikaansaamiseksi on eri- o 20 tyisesti piin Si, vanadiinin V ja mangaanin Mn pitoisuuksia laskettu merkittävästi.
CVJ
Teräksellä on alhainen hiilipitoisuus C 0,04 - 0,10 % mistä on hyötyä materiaalin iskusit-keyden, särmättävyyden sekä hitsattavuuden kannalta. Teräksen alhainen hiiliekvivalent- 8 ti (C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15) niin ikään vaikuttaa positiivisesti hyvään hitsattavuuteen.
Teräksen piipitoisuus valitaan alueelta Si ^0,03 %, jolloin teräs on niin sanottu alapii-teräs. Tällöin sinkkikerroksesta tulee ohut (<90pm) ja sillä on hyvä tarttuvuus. Edelleen 5 alapiin teräksillä saavutetaan kuumasinkittäessä hyvä kiilto sinkkipintaan sekä alhainen pii ehkäisee taipumusta sulametallihauraudelle. Alhainen piipitoisuus on siis omiaan parantamaan teräksen kuumasinkittävyyttä.
Mangaania Mn, käytetään 0,3 -1,2 %. 0,3 % tarvitaan vähintään jotta teräkselle voidaan aikaansaada tarvittava lujuus, liian korkean pitoisuuden on taas todettu heikentävän is-10 kusitkeyttä suorasammutettujen terästen tapauksessa. Iskusitkeyden varmistamiseksi mangaanipitoisuus on edullisesti 0,4 - 0,9 %.
Niobi Nb on tehokas lujuutta lisäävä seosaine ja sitä on seostettava 0,015-0,10 %. Edullisesti niobia Nb seostetaan korkeintaan 0,08%.
Vanadini V lisätään lujuutta lisäävänä seosaineena, mutta sen pitoisuutta on rajoitettava 15 V<0,05 % pitoisuuksiin, sillä vanadiinin on todettu heikentävän hitsattavuutta ja iskusitke- yttä.
Fosforin P pitoisuutta on rajoitettava P<0,02, jotta kuumasinkittävyys säilyy hyvänä. Edullisesti fosforipitoisuutta rajoitetaan yhdessä piin Si kanssa, jolloin edullisesti P(%)+Si(%)<0,04 %.
20 Rikkiä S esiintyy teräksessä vähäisinä pitoisuuksina ja sen pitoisuutta pyritään rajaa- maan haitallisten ominaisuuksiensa vuoksi S^0,02.
δ
CVJ
^ Alumiinia AI käytetään teräksen tiivistämiseen 0,01 - 0,08 % pitoisuuksina, o i c3 Kuparia Cu, kromia Cr, nikkeliä Ni ja molybdeenia Mo ei ole tarpeen seostaa keksinnön | mukaiseen teräkseen ja niiden pitoisuuden jäävät väistämättömiin jäännöspitoisuuksiin.
oo 25 Suorasammuttamalla on saavutettu suuri lujuus suhteessa seostukseen vaikka teräksen o o mikrorakenne on valtaosin niukkahiilistä ferriittiä ja/tai bainittia, sisältämättä merkittäviä ™ määriä hiilirikasta martensiittia tai hiilirikasta bainiittia. Suositeltavasti valtafaasi on ferriit tiä siten, että mikrorakenne on suositeltavasti lähes täysin ferriittinen, minkä lisäksi siinä 9 on pieniä määriä bainiittia ja/tai martensiittia ja/tai jäännösausteniittia hiilipitoisuudeltaan rikastuneina, hyvin pieninä saarekkeina.
Keksintö tarjoaa ratkaisun esimerkiksi kuvioiden 2 ja 3 mukaisten korkealujuuksisten sykittyjen rakenneputkien valmistamiseen, jotka ovat kuumasinkityksen yhteydessä taipu-5 vaisia sulametallihauraudelle nurkkakohdissa, joihin on merkitty nurkan ulkopyöristyssä-de R. Sulametallihaurausilmiöt esiintyvät erityisesti pienillä nurkan ulkopyöristyssäteillä R, jolloin R<5T, jossa T on muotovalmisteen aineenvahvuus. Sulametallihaurautta voi tapahtua myös kulman suuruuksilla >90°, mutta edullisesti kulman suuruuksilla <120°. Taulukosta 1 havaitaan keksinnön toimivan jopa R=2T nurkan ulkopyöristyssäteillä, joten 10 voidaan todeta että keksintö toimii korkeissa lujuuksissa myös R=2-4T nurkan ulkopyöristyssäteillä. Nurkan ulkopyöristyssäteet mitataan kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti profiilin ul-konurkasta.
Aineenvahvuuden T kasvattaminen voi lisätä muotovalmisteen 16, 18 muokkauslujittu-misastetta, mikä lisää sulametallihaurautta. Kantikkaiden rakenneputkien tapauksessa 15 muotovalmisteen muokkauslujittumisastetta voidaan arvioida kaavalla (B+H)/2T, jossa pienempi lukuarvo tarkoittaa suurempaa muokkauslujittumisastetta. Edelleen ainevah-vuuden kasvattaminen vaikeuttaa teräksen nopeaa sammuttamista suorasammuttami-sen yhteydessä, jolloin liian paksusta nauhasta ei saada tasaisesti lujaa ainetta sisuksen jäädessä pintaa pehmeämmäksi. Tämän vuoksi keksinnön mukaisen muotovalmisteen 20 aineenvahvuus on 2 - 14mm, edullisesti kuitenkin 4-12,5mm.
Keksinnön mukaisella muotovalmisteella 16,18 tarkoitetaan kylmämuovattua terästuotetta, johon on kylmämuovattu vähintään yksi nurkka. Edullisesti muotovalmiste käsittää ^ vähintään yhden nurkan, jonka ulkopyöristyssäde on <5T ja edullisesti lisäksi yhden tai C\| . useamman kulman jonka suuruus on <120°. Edullisesti keksinnön mukainen teräsmuoto-
CD
O
^ 25 valmiste on pitkänomainen muotovalmiste ja edullisimmin sillä tarkoitetaan suljettua pro-
CVJ
fiilia, kuten rakenneputkea.
CC
CL
h- Edellä keksintöä on havainnollistettu esimerkein. Sanotun johdosta on huomattava, että o keksintö voidaan yksityiskohdiltaan toteuttaa monella tavalla oheistettujen patenttivaati- o muksien puitteissa.
Claims (19)
10
1. Menetelmä korkealujuuksisen kuumasinkityn muotovalmisteen, jonka koostumus on C: 0,04-0,10 %
5 Si: <0,03 % Mn: 0,3-1,2 % Nb: 0,015-0,10% Ti: <0,03% N: <0,01%
10 P: <0,02% S: <0,02% AI: 0,01-0,08% V: <0,05 %, lopun ollessa rautaa, väistämättömiä epäpuhtauksia tai jäännöspitoisuuksia, 15 valmistamiseen, jossa teräsaihio kuumavalssataan nauhavalssaimessa niin, että aihion valssauslämpötila viimeisessä pistossa on 760-960 °C, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: - teräsnauha suorasammutetaan nauhavalssaimessa suoritetun viimeisen piston o jälkeen jäähdytysnopeudella 30-150 °C/s lämpötilaan enintään 300 °C, joka suorasam- ώ 20 mutus suoritetaan viimeistään 15s kuluttua viimeisestä pistosta; 0 00 «m - teräsnauha kelataan lämpötilassa 20-300 °C; CC - teräsnauhasta kylmämuovataan teräsmuotovalmiste; ja r-· 00 o - kylmämuovattu teräsmuotovalmiste kuumasinkitään. o o ^ 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suo- 25 rasammutuksen loppulämpötila on enintään 100 °C. 11
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teräs-nauhan käsittely on termomekaanista, jolloin suorasammutuksen jälkeen ei suoriteta päästöä.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kylmä-5 muovauksessa muovataan vähintään yhden nurkan ulkopyöristys arvoon R=2-4T, jossa R on pyöristyssäde ja T aineenvahvuus.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kylmä-muovausmenetelmänä käytetään rullamuovausta.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rulla-10 muovataan suljettu profiili, jossa profiilin sulkeminen aikaansaadaan pituusaumahitsa- uksella.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumasinkityksessä rajoitetaan sinkkipadan lisäainepitoisuuksia: - lyijy Pb <0,02% ja tina Sn <0,02%.
8. Kuumasinkittävä korkealujuuksinen muotovalmiste, jonka ainevahvuus on 2 - 14mm, jonka muotovalmisteen koostumus on painoprosentteina: C: 0,04-0,10 % Si: <0,03 % Mn: 0,3-1,2 %
20 Nb: 0,015-0,10% δ Ti: <0,03% (M O N: <0,01% 00 (M x P: <0,02% cc CL Is» S: <0,02% OO OO § 25 AI: 0,01-0,08% o (M V: <0,05 %, 12 lopun ollessa rautaa, väistämättömiä epäpuhtauksia tai jäännöspitoisuuksia, tunnettu siitä, että teräs on valmistettu suorasammuttamalla teräs nauhavalssauksesta, jolloin teräsmuotovalmisteen myötölujuus on 460-600 MPa ja iskusitkeys on vähintään 120J/cm2 (mitattuna Charpy V-60).
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo- tovalmiste on kuumasinkitty.
10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo-tovalmisteen myötölujuus on 460-580 Mpa.
11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo-10 tovalmisteessa yksi tai useampi nurkan ulkopyöristyksen arvo on R=2-4T, jossa R on pyöristyssäde ja T aineenvahvuus.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muotovalmisteessa on yksi tai useampi taivutettu kulma, jonka suuruus on <120°.
13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo-15 tovalmiste on suljettu profiili.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että suljettu profiili on neliön tai suorakaiteen muotoinen rakenneputki.
15. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että teräksen mikrorakenne on oleellisesti ferriittinen.
16. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muotovalmiste, tunnettu siitä, että muo- tovalmisteen paksuus on 4-12,5 mm. δ CM CD O OO CM X cc CL 00 00 o 05 O O CM 13
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20090387A FI122143B (fi) | 2009-10-23 | 2009-10-23 | Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseksi sekä muotovalmiste |
EP10824525.9A EP2491157A4 (en) | 2009-10-23 | 2010-10-22 | PROCESS FOR PRODUCTION OF HIGH-STRENGTH STEEL PRODUCT AND STEEL PRODUCT |
PCT/FI2010/050831 WO2011048274A1 (en) | 2009-10-23 | 2010-10-22 | Method for producing high-strength steel product and steel product |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20090387A FI122143B (fi) | 2009-10-23 | 2009-10-23 | Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseksi sekä muotovalmiste |
FI20090387 | 2009-10-23 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20090387A0 FI20090387A0 (fi) | 2009-10-23 |
FI20090387A FI20090387A (fi) | 2011-04-24 |
FI122143B true FI122143B (fi) | 2011-09-15 |
Family
ID=41263411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20090387A FI122143B (fi) | 2009-10-23 | 2009-10-23 | Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseksi sekä muotovalmiste |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2491157A4 (fi) |
FI (1) | FI122143B (fi) |
WO (1) | WO2011048274A1 (fi) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI122313B (fi) * | 2010-06-07 | 2011-11-30 | Rautaruukki Oyj | Menetelmä kuumavalssatun terästuotteen valmistamiseksi sekä kuumavalssattu teräs |
FI125290B (fi) * | 2011-06-23 | 2015-08-14 | Rautaruukki Oyj | Menetelmä teräsputken valmistamiseksi ja teräsputki |
EP2768989B1 (en) | 2011-09-13 | 2015-11-18 | Tata Steel IJmuiden BV | High strength hot dip galvanised steel strip |
CN104630623B (zh) * | 2015-01-30 | 2017-03-01 | 首钢总公司 | 具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢及其生产方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08232041A (ja) | 1995-02-27 | 1996-09-10 | Kawasaki Steel Corp | 耐Znめっき割れ性に優れた高靱性角鋼管用熱延鋼板及び高靱性角鋼管 |
JP3632182B2 (ja) * | 1995-05-10 | 2005-03-23 | Jfeスチール株式会社 | 耐側壁破断性の優れたdtr缶適合鋼板の製造方法 |
KR100375086B1 (ko) * | 1997-07-28 | 2003-03-28 | 닛폰 스틸 가부시키가이샤 | 초저온 인성이 탁월한 초고강도 용접성 강판 및 이의 제조방법 |
JPH11229077A (ja) * | 1998-02-12 | 1999-08-24 | Nippon Steel Corp | 多層盛溶接部のctod特性に優れた鋼板およびその製造方法 |
US6410163B1 (en) * | 1998-09-29 | 2002-06-25 | Kawasaki Steel Corporation | High strength thin steel sheet, high strength alloyed hot-dip zinc-coated steel sheet, and method for producing them |
DE10062919A1 (de) * | 2000-12-16 | 2002-06-27 | Thyssenkrupp Stahl Ag | Verfahren zum Herstellen von Warmband oder -blech aus einem mikrolegierten Stahl |
DE10161465C1 (de) * | 2001-12-13 | 2003-02-13 | Thyssenkrupp Stahl Ag | Verfahren zum Herstellen von Warmband |
FI114484B (fi) * | 2002-06-19 | 2004-10-29 | Rautaruukki Oyj | Kuumavalssattu nauhateräs ja sen valmistusmenetelmä |
JP4466619B2 (ja) * | 2006-07-05 | 2010-05-26 | Jfeスチール株式会社 | 自動車構造部材用高張力溶接鋼管およびその製造方法 |
JP5434212B2 (ja) * | 2008-04-11 | 2014-03-05 | Jfeスチール株式会社 | 高強度容器用鋼板およびその製造方法 |
-
2009
- 2009-10-23 FI FI20090387A patent/FI122143B/fi not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-10-22 WO PCT/FI2010/050831 patent/WO2011048274A1/en active Application Filing
- 2010-10-22 EP EP10824525.9A patent/EP2491157A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011048274A1 (en) | 2011-04-28 |
FI20090387A (fi) | 2011-04-24 |
EP2491157A4 (en) | 2014-08-20 |
FI20090387A0 (fi) | 2009-10-23 |
EP2491157A1 (en) | 2012-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101753016B1 (ko) | 핫 스탬프 성형체 및 그 제조 방법 | |
JP4555694B2 (ja) | 加工性に優れる焼付け硬化型熱延鋼板およびその製造方法 | |
CA3164285C (en) | Method for producing a ultra high strength coated or not coated steel sheet and obtained sheet | |
CA2810167C (en) | High-strength steel sheet having improved resistance to fracture and to hic | |
CA2956539C (en) | Method for producing a coated steel sheet having improved strength, ductility and formability | |
US11718888B2 (en) | Method for producing a high strength coated steel sheet having improved strength, formability and obtained sheet | |
KR20180095529A (ko) | 강도 및 성형성이 개선된 고강도 강 시트의 제조 방법 및 얻어진 고강도 강 시트 | |
KR20170027745A (ko) | 고강도 강 시트를 제조하기 위한 방법 및 얻어진 시트 | |
JP5846445B2 (ja) | 冷延鋼板およびその製造方法 | |
JP5817671B2 (ja) | 熱延鋼板およびその製造方法 | |
KR101885234B1 (ko) | 내변형 시효 특성 및 내hic 특성이 우수한 고변형능 라인 파이프용 강재 및 그 제조 방법 그리고 용접 강관 | |
JP2015190026A (ja) | ラインパイプ用厚肉高強度電縫鋼管およびその製造方法 | |
JP4291711B2 (ja) | 焼付け硬化性を有する高バーリング熱延鋼板およびその製造方法 | |
FI122143B (fi) | Menetelmä korkealujuuksisen sinkityn muotovalmisteen valmistamiseksi sekä muotovalmiste | |
JP2010001531A (ja) | 低降伏比型合金化溶融亜鉛メッキ高強度鋼板の製造方法 | |
CA3094517C (en) | A steel composition in accordance with api 5l psl-2 specification for x-65 grade having enhanced hydrogen induced cracking (hic) resistance, and method of manufacturing the steel thereof | |
WO2018030502A1 (ja) | 高強度鋼板およびその製造方法 | |
CA3085298C (en) | Hot-rolled steel sheet for coiled tubing and method for manufacturing the same | |
JP6892842B2 (ja) | 高強度冷延鋼板用の素材熱延鋼板およびその製造方法 | |
RU2735605C1 (ru) | Высокопрочная толстолистовая сталь для магистральных труб, стойких к воздействию высокосернистого нефтяного газа, и способ ее изготовления, и высокопрочная стальная труба, использующая высокопрочную толстолистовую сталь для магистральных труб, стойких к воздействию высокосернистого нефтяного газа | |
JP5903884B2 (ja) | 耐腰折れ性に優れた高強度薄鋼板の製造方法 | |
JP4854924B2 (ja) | プレス成形性に優れた高強度冷延鋼板およびその製造方法 | |
JP5814900B2 (ja) | 腐食環境における耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルト用鋼および高強度ボルト | |
US6645320B2 (en) | Steel sheet excellent in ductility and strength stability after heat treatment | |
JP5110965B2 (ja) | 伸びフランジ性に優れた高強度熱延鋼板とその製法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 122143 Country of ref document: FI |
|
MM | Patent lapsed |