Вилита стрічка з низьковуглецевої сталі і спосіб її виготовлення

1 Спосіб виготовлення вилитої стрічки з низьковуглецевої сталі, який складається з таких стадій - виливання у двовалковій установці для безперервного розливання (1), що обладнана обтискними валками (3), стрічки товщиною від 1 мм до 8 мм, що має такий склад у мас % С - від 0,02% до 0,10%, Мп - від 0 , 1 % до 0,6%, Si - від 0,02% до 0,35%, АІ - від 0,01% до 0,05%, S - до 0,015%, Р - до 0,02%, Сг - від 0,05% до 0,35%, Ni - від 0,05% до 0,3%, N - від 0,003% до 0,012%, і необов'язково Ті - до 0,03%, V - до 0,10%, Nb - до 0,035%, решта - здебільшого Fe, - охолодження стрічки на ДІЛЯНЦІ МІЖ ливарними валками і обтискними валками (3), - гаряче деформування вилитої стрічки за допомогою зазначених обтискних валків (3) при температурі в межах від 1000°С до 1300°С до досягнення зменшення товщини не менше ніж 15%, для сприяння змиканню усадкових пор, - охолодження стрічки зі швидкістю в межах від 5°С/с до 80°С/с до температури (Т a w ) в межах від 500°С до 850°С, і - змотування одержаної таким чином стрічки у рулон (5) 2 Вилита стрічка з низьковуглецевої сталі, яка відрізняється тим, що вона одержана способом за п 1 і має мікроструктури, що забезпечують низьке зна чення відношення межі текучості до межі МІЦНОСТІ і плавну криву напруження-деформація, а також добру зварюваність після декапірування 3 Стрічка за п 2, яка відрізняється тим, що має такі кінцеву мікроструктуру і механічні властивості голчастий ферит та/або бейніт - менше 20% об'ємних, грубозернистий рівновісний ферит - не менше 70% об'ємних, перліт - 2-10% об'ємних, межа текучості - ат= 180-250 МПа, Цей винахід стосується способу виготовлення стрічок з низьковуглецевої сталі, яка у вилитому стані характеризується ефективним поєднанням МІЦНОСТІ Й холодної формівності ВІДОМІ різноманітні способи виготовлення стрічок межа МІЦНОСТІ - ав ^ 280 МПа, відношення ат/ав^0,75, загальне подовження - більше 30%, проба Еріксена - не менше 12 мм 4 Стрічка за п 2, яка відрізняється тим, що має такі кінцеву мікроструктуру і механічні властивості голчастий ферит та/або бейніт - 20-50% об'ємних, грубозернистий рівновісний ферит - до 80% об'ємних, перліт - менше 2% об'ємних, межа текучості - ат=200-300 МПа, О межа МІЦНОСТІ - ав ^ 300 МПа, відношення ат/ав^0,75, загальне подовження - не менше 28%, проба Еріксена - не менше 11мм 5 Стрічка за п 2, яка відрізняється тим, що має такі кінцеву мікроструктуру і механічні властивості голчастий ферит та/або бейнгг - більше 50% об'ємних, грубозернистий рівновісний ферит - менше 50% об'ємних, перліт - менше 2% об'ємних, межа текучості - ат=210-350МПа, межа МІЦНОСТІ - ав> ЗЗОМПа, відношення загальне подовження — не менше 22%, проба Еріксена — не менше 10мм (О 61113 із вуглецевої сталі з використанням двовалкових установок для безперервного розливання Метою цих способів є виготовлення стрічок із вуглецевої сталі з високими характеристиками МІЦНОСТІ та пластичності Зокрема, у публікації ЄПВ ЕР 0 707 908 А1 описано двовалкову установку для безперервного розливання, на якій виливають стрічку з вуглецевої сталі, яку потім піддають гарячому прокатуванню зі зменшенням товщини на 5-50% із наступним охолодженням Виготовлена таким способом тонка стрічка має високі характеристики МІЦНОСТІ та пластичності завдяки зменшенню розміру зерен, що досягається завдяки гарячому прокатуванню У документі WO 95/13155 описано потокову термічну обробку вилитих стрічок із вуглецевої сталі з метою регулювання мікроструктури вилитої стрічки Конкретніше, вилиту стрічку охолоджують нижче температури, при якій відбувається перетворення аустеніту в ферит, а потім нагрівають до повторної аустенізацм (потокова нормалізація) Таким способом, внаслідок впливу подвійного твердофазного перетворення, аустенітні зерна зменшуються, а завдяки регулюванню умов остаточного охолодження та змотування у рулони стає можливим одержати досить тонкі структури, які мають високі характеристики МІЦНОСТІ та пластичності Проте вищезгадані способи потребують додаткового устаткування і підвищених витрат енергії (наприклад, прокатних ЛІНІЙ, печей для проміжного нагрівання тощо), а також, як правило, вимагають більших робочих площ і, отже, характеризуються зниженим ступенем єдиності установки в цілому, починаючи з ливарної машини і до змотувального барабана Крім того, ці способи спрямовані на досягнення певної кінцевої структури стрічки, а саме, намагаються забезпечити її якнайбільшу подібність до структури стрічки, виготовленої гарячим прокатуванням у звичайному виробничому циклі, і не розкривають, як саме можна одержати продукцію з бажаними механічними й технологічними властивостями шляхом використання особливостей фазового перетворення литих сталей, які мають грубу аустенггну зернистість (звичайно 150-400мкм) Таким чином, метою цього винаходу є надання способу виготовлення стрічки з низьковуглецевої сталі, яка у вилитому стані характеризується оптимальним поєднанням МІЦНОСТІ та пластичності, а також доброю зварюваністю, без прокатування та/або термічної обробки Іншою метою цього винаходу є надання вилитої стрічки з вуглецевої сталі, яка має поліпшені механічні властивості, зокрема, відносно низьке значення відношення межі текучості до межі МІЦНОСТІ і плавну криву напруження-деформація, з метою забезпечення особливої придатності матеріалу для холодного формування, наприклад, згинання та витяжки Тому предметом цього винаходу є спосіб виготовлення стрічки з низьковуглецевої сталі, яка у вилитому стані характеризується оптимальним поєднанням МІЦНОСТІ й формівності, а також доброю зварюваністю після травлення звичайними способами, який включає такі стадії - виливання у двовалковій установці для безперервного розливання, що обладнана обтискними валками, стрічки товщиною від 1мм до 8мм, що має такий склад, у % (мас ) С - від 0,02% до 0,10%, Мп - від 0,1% до 0,6%, Si - від 0,02% до 0,35%, АІ - від 0,01% до 0,05%, S - до 0,015%, Р - до 0,02%, Сг - від 0,05% до 0,35%, Ni - від 0,05% до 0,3%, N - від 0,003% до 0,012%, і необов'язково Ті - до 0,03%, V- до 0,10%, Nb - до 0,035%, решта - здебільшого Fe, - охолодження стрічки на ДІЛЯНЦІ МІЖ ливарними валками і обтискними валками, - гаряче деформування вилитої стрічки за допомогою зазначених обтискних валків при температурі в межах від 1000°С до 1300°С до досягнення зменшення товщини на менш ніж 15%, для сприяння змиканню усадкових пор, - охолодження стрічки зі швидкістю в межах від 5°С/с до 80°С/с до температури в межах від 500°С до 850°С, і - змотування одержаної таким чином стрічки в рулон У способі згідно з цим винаходом особливості фазового перетворення грубозернистого аустеніту, утвореного при здійсненні процесу безперервного розливання без застосування гарячого прокатування та/або потокової нормалізації, використовують для досягнення, шляхом регульованого охолодження та змотування, певних об'ємних співвідношень мікроструктурних складових литої низьковуглецевої сталі Ці кінцеві мікроструктури, що складаються з рівновісного фериту, голчастого фериту та/або бейніту, забезпечують плавну криву напруження-деформація, характерну для матеріалу, що має поліпшену формівність, так що стрічка стає особливо придатною для її холодного формування Іншим предметом цього винаходу є стрічка з низьковуглецевої сталі, одержана вищезазначеним способом Такі стрічки можуть забезпечити низьке значення відношення межі текучості до межі МІЦНОСТІ та плавну криву напруження-деформація для даного матеріалу, а також добру зварюваність після декапірування Цей винахід описано нижче згідно із представленим варіантом його здійснення, наведеним як приклад, що не має обмежувального характеру, з посиланнями на прикладені графічні фігури фіг1 являє собою спрощену схему двовалкової машини для безперервного виливання тонких стрічок і ділянок регульованого охолодження стрічки, ВІДПОВІДНО до даного винаходу, фіг 2 являє собою схематичну діаграму циклів потокового охолодження, що їх зазнають вилиті стрічки, на фіг 3 подано фотографічне зображення мікроструктури першого типу вилитої сталевої стрічки, охолодженої згідно з цим винаходом, одержане за допомогою оптичного мікроскопа, на фіг 4 подано фотографічне зображення мікроструктури другого типу вилитої сталевої стрічки, охолодженої згідно з цим винаходом, одержане за допомогою оптичного мікроскопа, на фіг 5 подано фотографічне зображення мікроструктури третього типу вилитої сталевої стрічки, охолодженої згідно з цим винаходом, одержане за допомогою оптичного мікроскопа, фігбА являє собою фотографічне зображення фериту голчастого типу, утвореного у стрічці згідно з цим винаходом, одержане за допомогою оптичного 61113 мікроскопа, фігбВ являє собою фотографічне зображення частинки фериту голчастого типу, утвореного у стрічці згідно з цим винаходом, одержане за допомогою електронного мікроскопа, фіг 7 являє собою фотографічне зображення мікроструктури другого типу вилитої сталевої стрічки, охолодженої згідно з цим винаходом, одержане за допомогою оптичного мікроскопа, фіг 8 являє собою фотографічне зображення мікроструктури третього типу вилитої сталевої стрічки, охолодженої згідно з цим винаходом, одержане за допомогою оптичного мікроскопа, фіг 9 являє собою фотографічне зображення мікроструктури четвертого типу вилитої сталевої стрічки, виготовленої за традиційною технологією, одержане за допомогою оптичного мікроскопа, фіг 10 являє собою діаграму напруженнядеформація для стрічки зі сталі певного типу, виготовленої з використанням традиційної технологи, фіг 11 являє собою фотографічне зображення мікроструктури вилитої сталевої стрічки, виготовленої за способом згідно з цим винаходом, одержане за допомогою оптичного мікроскопа, фіг 12 ілюструє плавну форму діаграми напруження-деформація для вилитої сталевої стрічки, виготовленої за способом згідно з цим винаходом, фіг 13А і фіг 13В являють собою діаграми, що ілюструють характеристики зварюваності двох типів декапірованих сталевих стрічок, виготовлених за способом згідно з цим винаходом, фіг 14 являє собою діаграму, що ілюструє характеристики зварюваності декапірованої стрічки з низьковуглецевої сталі, виготовленої з використанням традиційної технології Звернемось до фіг 1, запропонований цим винаходом спосіб передбачає застосування двовалкової установки 1 для безперервного розливання Безпосередньо після валків 1 розташовані два охолоджувальні пристрої 2а і 2Ь для регульованого охолодження стрічки, яка безперервно проходить між ними Після ЦИХ ДВОХ охолоджувальних пристроїв (в напрямі руху стрічки) встановлені обтискні валки З відомої конструкції На виході обтискних валків 3 розташовано охолоджувальний пристрій 4 для модульованого завершувального охолодження, через який стрічка проходить перед надходженням на змотувальний пристрій 5 Під час твердіння і виходу з розливального пристрою 1 стрічка внаслідок дії двох валків, що обертаються у протилежних напрямках назустріч один одному, зазнає тиску, регульованого таким чином, щоб обмежити усадкову пористість Потім вилиту стрічку піддають водяному або змішаному газоводяному охолодженню з обох сторін, щоб уповільнити зростання як аустенітних зерен, так і поверхневих окиснених шарів За допомогою обтискних валків товщину стрічки зменшують на менш ніж 15% при температурі, що знаходиться у межах від 1000°С до 1300°С, щоб одержати усадкову пористість прийнятних розмірів Параметри циклів охолодження вилитої сталевої стрічки встановлюють шляхом змінювання швидкості розливання, подавання води та КІЛЬКОСТІ ДІЛЯНОК активного охолодження Кінцевий цикл охолодження після проходження обтискних валків 3 визначають таким чином, щоб досягти бажаної структури, з урахуванням особливостей фазового перетворення даних сталей, які залежать у більшості випадків від початкових розмірів аустенітних зерен і від вмісту С, МпіСг Були здійснені різноманітні лабораторні та повномасштабні випробування способу з використанням сталей такого складу, у % (мас) С - від 0,02% до 0,10%, Мп - від 0,1% до 0,6%, Si - від 0,02% до 0,35%, АІ - від 0,01% до 0,05%, S - до 0,015%, Р - до 0,02%, Сг - від 0,05% до 0,35%, Ni - від 0,05% до 0,3%, N - від 0,003% до 0,012%, Ті - до 0,03%, V- до 0,10%, Nb - до 0,035%, решта - здебільшого Fe Результати цих випробувань свідчать, що шляхом регулювання ХІМІЧНОГО складу сталі та режиму потокового охолодження можна одержувати прийнятні кінцеві мікроструктури, які Пизько вризуються певними значеннями об'ємних часток рівновісного фериту та голчастого фериту і/або бейніту РІЗНІ співвідношення складових мікроструктури, отримані таким чином, зумовлюють різні комбінації МІЦНОСТІ, пластичності та холодної формівності вилитих стрічок, які можна оцінити за допомогою випробувань МІЦНОСТІ та проби Еріксена Зокрема, винахідники оцінювали властивості, пов'язані з утворенням голчасто-феритних або бейнггних структур, які характеризуються високою густиною дислокацій, у порівнянні із традиційними структурами полігонального дрібнозернистого фериту Згідно ЗІ способом за цим винаходом, можна одержати різні типи структур та властивостей вилитих стрічок із Пизько вуглецевою сталі, і ці Пизьтивості для кожного з типів можна коротко описати так (великими літерами позначені різні типи вуглецевих сталей) A) Переважання рівновісного фериту Голчастий ферит та/або бейніт менше ніж 20% (об'ємних) Грубозернистий рівновісний ферит не менше ніж 70% (об'ємних) Перліт 2-10% (об'ємних) Межа текучості ат=180-250МПа Межа МІЦНОСТІ ав>280МПа Відношення ат/ав330МПа Відношення ат/ав