СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРМООБРАБОТАННОГО СТАЛЬНОГО ЛИСТА
METHOD OF PRODUCING HEAT-TREATED STEEL SHEET

target
Настоящее изобретение относится к способу производства термообработанного стального листа, имеющего на линии термообработки химический состав стали и микроструктуру m, содержащую от 0 до 100% по меньшей мере одной фазы, выбранной из феррита, мартенсита, бейнита, перлита, цементита и аустенита. Изобретение, в частности, является подходящим для производства автомобилей.
Известно использование покрытых или не содержащих покрытия стальных листов для изготовления автомобилей. Для производства транспортного средства используют целый ряд групп стали. Выбор группы (типа) стали зависит от конечного применения стальной детали. Например, IF-стали (стали без атомов внедрения) могут быть произведены для деталей, которые подвергаются воздействию внешней среды, TRIP-стали (стали с пластичностью, наведенной превращением), могут быть произведены для изготовления поперечин для сиденья и пола кузова или передних стоек кузова, и DP-стали (двухфазные стали) могут быть произведены для задних рельсовых направляющих или  обвязочного бруса крыши.
В процессе производства указанных групп сталей осуществляют крайне необходимые процессы обработки стали, чтобы получить желаемую деталь, имеющую подходящие механические свойства для одного конкретного случая применения. Такими операциями обработки могут быть, например, непрерывный отжиг перед осаждением металлического покрытия или обработка путем закалки и разделения. Обычно обработку для достижения результата выбирают из числа известных видов обработки, при этом вид обработки выбирают в зависимости от группы стали.
Патентный документ WO2010/049600 относится к способу работы установки для термообработки непрерывно движущейся стальной полосы, включающему стадии: выбора скорости охлаждения стальной полосы в зависимости, в том числе, от металлургических свойств стальной полосы на входе и металлургических свойств, необходимых на выходе установки; ввод геометрических характеристик полосы; расчет режима передачи тепловой энергии вдоль пути движения полосы с учетом скорости её движения на линии термообработки; определение желаемых величин регулируемых параметров на участке охлаждения и регулирование передачи тепла в охлаждающих устройствах участка охлаждения в соответствии с указанными непрерывно контролируемыми величинами.
Однако этот известный способ основан только на выборе и применении хорошо известных циклов охлаждения. Это означает, что для одной группы сталей, например, для TRIP-сталей существует нежелательная ситуация применения одинакового цикла охлаждения к любому типу листовой стали, даже если каждая TRIP-сталь имеет свои собственные характеристики, включающие химический состав, микроструктуру, свойства, текстуру поверхности и т.д. Следовательно, рассмотренный известный способ не учитывает реальные характеристики стали и не обеспечивает индивидуальную термообработку различных типов стали.
Соответственно, такая термообработка не приспособлена к одной конкретной стали, и, следовательно, в конце термообработки требуемые свойства не получают. Кроме того, после обработки сталь может иметь большой разброс значений механических свойств. Наконец, даже если может быть произведена широкая номенклатура типов стали, качество обработанной стали является низким.
target
В связи с изложенным задача изобретения заключается в устранении отмеченных выше недостатков за счет обеспечения способа производства термообработанной листовой стали, имеющей определенный химический состав стали и определенную микроструктуру m, получаемую на линии термообработки. В частности, задача заключается в термообработке, индивидуальной для каждого стального листа, причем такую обработку рассчитывают очень точно и в самый короткий промежуток времени, возможный для получения стального листа с ожидаемыми допустимыми свойствами, которые имеют минимальный возможный разброс величин.
Поставленная задача решается посредством способа в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. Способ может также включать любые признаки пунктов 2-18 формулы.
Другая задача решается путем обеспечения рулона из листовой стали в соответствии с пунктом 19 формулы. Способ может также включать признаки пунктов 20 или 21 формулы.
Следующая задача решается путем обеспечения линии термообработки в соответствии с пунктом 22 формулы.
Наконец, задача решается за счет обеспечения компьютерного программного продукта в соответствии с пунктом 23 формулы.
Другие характерные особенности и преимущества настоящего изобретения будут понятными из нижеследующего подробного описания изобретения.
Для иллюстрации изобретения будут рассмотрены различные воплощения и не ограничивающие примеры, в частности, со ссылками на следующие кратко описанные чертежи.
Фиг. 1 – иллюстрация примера способа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 - иллюстрация непрерывного отжига стального листа, включающего стадию нагревания, стадию выдержки, стадию охлаждения и стадию перестаривания.
Фиг. 3 – иллюстрация предпочтительного воплощения в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 – иллюстрация одного примера в соответствии с изобретением, в котором осуществляют непрерывный отжиг стального листа перед осаждением покрытия погружением в горячий расплав.
Фиг. 5 – иллюстрация примера, в котором осуществляют обработку стального листа, включающую закалку и разделение (с перераспределением углерода).
Ниже даны определения следующим обозначениям:
- СС: химический состав в массовых процентах,
target
- m: заданная целевая микроструктура,
standard
- m: микроструктура выбранного продукта,
target
- P: заданная величина механического свойства,
i
- m: начальная микроструктура листовой стали,
- X: доля фазы в массовых процентах,
- T: температура в градусах Цельсия (°С),
- t: время (сек),
- s: секунды,
- UTS: предел прочности (МПа),
- YS: предел текучести (МПа),
- металлическое покрытие на основе цинка означает металлическое покрытие, содержащее более 50% цинка,
- металлическое покрытие на основе алюминия означает металлическое покрытие, содержащее более 50% алюминия, и
standard
target
x
xint
- тепловой режим TР, TP, TPи TPвключает время, температуру термообработки и по меньшей мере одну скорость, выбранную из скорости охлаждения, скорости нагревания или быстроты протекания изотермической выдержки. Процесс изотермической выдержки характеризуется постоянной температурой.
Название «сталь» или «листовая сталь» означает стальной лист, рулон, толстый стальной лист, имеющий состав стали, позволяющий получить деталь с пределом прочности вплоть до 2500 МПа и более предпочтительно до 2000 МПа. Например, предел прочности составляет 500 МПа или более, предпочтительно составляет 1000 МПа или более, подходящий предел прочности - 1500 МПа или более. Используется широкий диапазон химического состава, поскольку способ в соответствии с изобретением может быть применен к любой марке стали.
target
Настоящее изобретение относится к способу производства термообработанного стального листа, имеющего на линии термообработки химический состав стали и микроструктуру m, содержащую от 0 до 100% по меньшей мере одной фазы из феррита, мартенсита, бейнита, перлита, цементита и аустенита, способ включает:
А. подготовительный этап, включающий
target
standard
target
standard
standard
1) субэтап выбора, на котором сравнивают химический состав и микроструктуру m с перечнем предварительно определенных продуктов, микроструктура которых содержит предварительно заданные доли фаз, для выбора продукта, имеющего микроструктуру m в максимальной степени близкую к m, и предварительно определенного режима TР для получения микроструктуры m.
х
x
х
х
standard
i
target
2) субэтап расчета, на котором производят расчет по меньшей мере двух тепловых режимов TP, каждый из которых TP соответствует микроструктуре m, полученной в конце TP, при этом расчет производят, исходя из выбранного продукта на этапе А.1) и TР и m, для получения m.
target
target
target
x
х
target
3) субэтап выбора, на котором выбирают один тепловой режим TP для получения микроструктуры m, при этом режим TP выбирают из TP и выбирают так, чтобы микроструктура m была получена в максимальной степени близкой к m.
target
В. этап термообработки, на котором на стальном листе реализуется режим TP
target
i
Безотносительно к какой-либо теории представляется, что при использовании способа в соответствии с настоящим изобретением можно обеспечить индивидуальную термообработку каждого стального листа, которая сопровождается коротким промежутком времени расчета. Способ в соответствии с настоящим изобретением, безусловно, обеспечивает точную и строго определенную термообработку, которая учитывает микроструктуру m, в частности, доли всех фаз в процессе термообработки, m (включая дисперсию микроструктуры вдоль стального листа) и отклонение. Следует отметить, что способ в соответствии с настоящим изобретением принимает во внимание расчет термодинамически стабильных фаз, т.е. феррита, аустенита, цементита и перлита, и термодинамически метастабильных фаз, т.е. бейнита и мартенсита. В результате может быть получен стальной лист, имеющий ожидаемые свойства с минимумом возможной дисперсии свойств.
target
Предпочтительно целевая микроструктура m включает:
- 100% аустенита,
- от 5 до 95% мартенсита, от 4 до 65% бейнита, остальное – феррит,
- от 8 до 30% остаточного аустенита, от 0,6 до 1,5% углерода в твердом растворе, остальное – феррит, мартенсит, бейнит, перлит и/или цементит,
- от 1 до 30% феррита и от 1 до 30% бейнита, от 5 до 25% аустенита, остальное – мартенсит,
- от 5 до 20% остаточного аустенита, остальное – мартенсит,
- феррит и остаточный аустенит,
- остаточный аустенит и интерметаллические фазы,
- от 80 до 100% мартенсита и от 0 до 20% остаточного аустенита,
- 100% мартенсита,
- от 5 до 100% перлита и от 0 до 95% феррита и
- по меньшей мере, 75% равноосного феррита, от 5 до 20% мартенсита и бейнит в количестве, соответствующем 10% или менее.
target
Предпочтительно при проведении субэтапа А.1) химический состав и m сравнивают с перечнем предварительно заданных продуктов. Предварительно заданными продуктами может быть любой тип стали. Например, это может быть DP-сталь (двухфазная сталь), TRIP - сталь (сталь с пластичностью, наведенной превращением), Q&P-сталь (подвергнутая термической обработке, включающей закалку и стадию разделения (с перераспределением углерода)), TWIP-сталь (с пластичностью, обусловленной двойникованием), CFB-сталь (с безуглеродистой бейнитной структурой), PHS-сталь (закаленная под прессом), TRIPLEX-сталь, DUPLEX-сталь и DP HD-сталь (двухфазная сталь с высокой пластичностью).
Химический состав зависит от листовой стали каждого типа. Например, химический состав DP-стали может включать:
0,05 < C < 0,3%,
0,5 ≤ Mn < 3,0%,
S ≤ 0,008%,
P ≤ 0,080%,
N ≤ 0,1%,
Si ≤ 1,0%,
остальное - железо и неизбежные примеси в результате этой обработки.
standard
x
target
standard
standard
target
standard
standard
target
standard
target
Каждый предварительно заданный продукт имеет микроструктуру, содержащую предварительно заданные фазы и доли фаз. Предпочтительно предварительно заданные фазы на этапе А.1) определяются по меньшей мере одним параметром, выбранным из размера, формы и химического состава. Так, например, m включает предварительно определенную фазу в дополнение к предварительно определенным долям фаз. Предпочтительно микроструктуры mi, m, m включают фазы, предопределенные по меньшей мере одним параметром из размера, формы и химического состава. В соответствии с изобретением для получения m выбирают предварительно заданный продукт, имеющий микроструктуру m, в наибольшей степени близкую к m, а также тепловой режим TP. При этом микроструктура m содержит такие же фазы, что и m. Предпочтительно m содержит также такие же доли фаз, что и m.
target
target
target
Фиг. 1 иллюстрирует пример, соответствующий изобретению, в котором обрабатываемый стальной лист имеет следующий химический состав СС: С – 0,2 мас.%, Mn – 1,7 мас.%, Si – 1,2 мас.% и Al - 0,04 мас.%. Микроструктура m содержит 15% остаточного аустенита, 40% бейнита и 45% феррита и от 1,2% углерода в твердом растворе в аустенитной фазе. Согласно изобретению СС и m выбирают и сравнивают с перечнем предварительно заданных продуктов, выбранных из числа продуктов от 1 до 4. При этом СС и m соответствуют продукту 3 или 4, и таким продуктом является TRIP-сталь.
3
3
Продукт 3 имеет следующий химический состав СС: С – 0,25 мас.%, Mn – 2,2 мас.%, Si – 1,5 мас.% и Al - 0,04 мас.%. Микроструктура m содержит 12% остаточного аустенита, 20% бейнита, 68% феррита и от 1,3% углерода в твердом растворе в аустенитной фазе.
4
4
target
target
Продукт 4 имеет следующий химический состав СС: С – 0,19 мас.%, Mn – 1,8 мас.%, Si – 1,2 мас.% и Al - 0,04 мас.%. Микроструктура m содержит 12% остаточного аустенита, 45% бейнита, 43% феррита и от 1,1% углерода в твердом растворе в аустенитной фазе. При этом продукт 4 имеет микроструктуру наиболее приближенную к m, поскольку содержит такие же фазы, что и m, и в таких же пропорциях.
1
1'
Как показано на фиг. 1, два предварительно заданных продукта могут иметь одинаковый химический состав СС и различные микроструктуры. При этом Продукт 1 и Продукт 1' представляют собой стали DP600 (двухфазная сталь с UTS равным 600 МПа). Одно отличие заключается в том, что Продукт 1 имеет микроструктуру m, а Продукт 1' имеет иную микроструктуру m. Другое отличие заключается в том, что Продукт 1 имеет величину YS равную 360 MPa, а Продукт 1' имеет величину YS равную 420 MPa. Таким образом, можно получить стальные листы, имеющие различные подходящие UTS/YS для одного вида стали.
x
i
target
x
4
target
4
4
4
standard
standard
При осуществлении субэтапа А.2) производят расчет по меньшей мере двух тепловых режимов TP, исходя из выбранного продукта на стадии А.1) и m для получения m. Расчет режима TPучитывает тепловые свойства и металлургические свойства стального листа, по сравнению с традиционными способами, в которых принимают во внимание только тепловые характеристики. В Примере на фиг. 1 выбирают продукт 4, поскольку микроструктура m ближе всего к m, и выбирают TP, при этом микроструктура m и режим TPсоответствуют m и TP.
x
target
x
Фиг. 2 иллюстрирует процесс непрерывного отжига листовой стали, включающий стадию нагревания, стадию выдержки, стадию охлаждения и стадию перестаривания. Рассчитывают большое количество TP для получения микроструктуры m,что показано на фиг. 2 только для стадии нагревания. В этом примере путем расчета определяют режим TPдля всего непрерывного отжига (не показано).
X
x
Предпочтительно рассчитывают по меньшей мере 10 ТP, более предпочтительно по меньшей мере 50, приемлемо по меньшей мере 100 и более предпочтительно по меньшей мере 1000. Например, количество полученных расчетом режимов ТP находится в интервале от 2 до 10000, предпочтительно от 100 до 10000, более предпочтительно от 1000 до 10000.
target
target
target
x
x
target
.
target
x
target
x
На этапе А.3) выбирают один режим TP для получения m, при этом TP выбирают из TP, причем выбирают так, что микроструктура m приближается к m в максимальной степениТак, на фиг. 1 TP выбирают из множества TP. Предпочтительно, разность между долями фаз, присутствующих в m и m, составляет ±3%.
i
target
На этапе А.2) энтальпию H, выделившуюся в промежутке между структурами m и m, предпочтительно рассчитывают так, что:
х
ferrite
ferrite
martensite
martensite
bainite
bainite
pearlite
pearlite
cementite
cementite
austenite
austenite
H = (X * H) + (X * H) + (X * H) + (X * H) + (H + X) + (H + X)
X - доля фазы.
Без привязки к какой-либо теории следует отметить, что Н представляет собой энергию, которая выделяется при фазовом превращении на протяжении всего теплового цикла. Считают, что некоторые фазовые превращения являются экзотермическими и некоторые – эндотермическими. Например, превращение феррита в аустенит в режиме нагревания является эндотермическим процессом, в то время как превращение аустенита в перлит в режиме охлаждения – экзотермический процесс.
x
В предпочтительном воплощении на этапе А.2) производят расчет всего теплового цикла ТP так, что:
ре
р
х
-1
-1
-3
-1
где С - удельная теплоёмкость фазы (Дж⋅кг⋅К), ρ: плотность стали (г⋅м), Е: толщина стали (м), ϕ: тепловой поток (конвективный и радиационный, Вт), H (Дж⋅кг), T: температура (°C) и t: время (с).
xint
xint
xint
X
xint
x
xint
х
xint
xint
Предпочтительно на этапе А.2) путем расчета определяют по меньшей мере одну промежуточную микроструктуру m стали, соответствующую промежуточному тепловому режиму ТP и энтальпии H В этом случае ТP определяют путем расчета большого числа ТP. Таким образом, предпочтительно ТP представляет собой итог всех ТP, а H- суммарную величину всех H. В этом предпочтительном воплощении периодически производят расчет режима ТP. Например,этот режим рассчитывают каждые 0,5 секунды, предпочтительно каждые 0,1 секунды или менее.
int1
int2
xint1
xint2
xint1
xint2
x
х
Фиг. 3 иллюстрирует предпочтительное воплощение, в котором на этапе А.2) производят расчет микроструктур m и m и соответствующих режимов ТPи ТP, а также Hи H. При этом для расчета ТPопределяют величину H при осуществлении всего теплового цикла.
target
target
target
В предпочтительном воплощении перед проведением этапа А.1) выбирают по меньшей мере одно заданное механической свойство P из предела текучести YS, предела прочности UTS, относительного удлинения при разрыве, раздачи отверстия и способности к деформации. В рассматриваемом воплощении микроструктуру mрассчитывают, исходя из P.
x
Безотносительно к какой-либо теории предполагается, что указанные заданные характеристики листовой стали определяются технологическими параметрами, применяемыми в процессе производства стали. В связи с этим на этапе А.2) при расчете ТP принимаются во внимание технологические параметры, примененные к листовой стали перед поступлением на линию термообработки. Например, технологические параметры включают по меньшей мере один, выбранный из конечной температуры прокатки, режима охлаждения выходного рольганга, температуры сматывания полосы в рулон, интенсивности охлаждения рулона и степени обжатия при холодной прокатке.
x
В другом воплощении при расчете ТP принимаются во внимание технологические параметры, которые будут применены при обработке листовой стали на линии термообработки. Например, указанные технологические параметры включают по меньшей мере один из скорости движения стального листа на линии, расчетной температуры горячей листовой стали, нагревательной способности участков нагревания, температуры нагревания и температуры выдержки, охлаждающей способности участков охлаждения, температуры охлаждения и температуры перестаривания.
x
xint
standard
target
Предпочтительно тепловой режим ТP, ТP, TP или ТP включает по меньшей мере один вид обработки, выбранный из нагревания, изотермической выдержки или охлаждения. Например, тепловым режимом может быть рекристаллизационный отжиг, закалка под прессом, восстановление после деформации, неполный или полный отжиг аустенитной стали, режим выдержки или разделения, изотермический режим или режим закалки.
Предпочтительно осуществляют рекристаллизационный отжиг. Рекристаллизационный отжиг включает, при необходимости, стадию предварительного нагревания, стадию нагревания, стадию выдержки, стадию охлаждения и, при необходимости, стадию выравнивания температуры. В этом случае процесс осуществляется в печи непрерывного отжига, содержащей, при необходимости, секцию предварительного нагревания, секция нагревания, секцию выдержки, секцию охлаждения и, при необходимости, секцию выравнивания температуры. Безотносительно к какой-либо теории предполагается, что рекристаллизационный отжиг является тепловым режимом, более сложным для осуществления, поскольку он включает совокупность стадий, которые необходимо принимать в расчет, включая стадии охлаждение и нагревания.
target
Каждый раз, когда на линию термообработки поступает новый стальной лист, автоматически осуществляется новый этап А.2) расчета на основе предварительно проведенного этапа А.1) выбора При этом способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет приводить тепловой режим ТP в соответствие с каждым стальным листом, даже если на линию термообработки поступает одинаковый тип стали, поскольку действительные характеристики каждого типа стали во многих случаях отличаются. Новый стальной лист может быть подвергнут контролю, при этом измеряют и предварительно выбирают новые характеристики стального листа. Например, датчик контролирует качество сварного соединения между двумя рулонами.
Предпочтительно при поступлении стального листа на линию термообработки адаптация теплового режима осуществляется на первых метрах листа для того, чтобы избежать значительного изменения технологического процесса.
target
x
i
target
xint1
xint6
xint1
xint6,
xint1
xint6
х
x
target
x
Фиг. 4 иллюстрирует один пример в соответствии с изобретением, в котором осуществляют непрерывный отжиг стального листа перед осаждением покрытия путем погружения в расплав. При использовании способа в соответствии с настоящим изобретением после выбора предварительно определенного продукта, имеющего микроструктуру в максимальной степени близкую к ТP (не показано), посредством расчета определяют режим TP, исходя из m, выбранного продукта и m. В рассматриваемом примере производят расчеты промежуточных тепловых режимов от ТP до ТP, соответствующих микроструктурам от m до mи энтальпиям от H до H. Определяют H для получения режима ТP. На фиг. 4 режим TP выбран из большого числа ТP.
target
target
q
4
target
target
В соответствии с настоящим изобретением m может быть ожидаемой микроструктурой в любое время термообработки. Другими словами, m может быть ожидаемой микроструктурой в конце термообработки, как показано на фиг. 4, или в определенный момент времени термообработки, как показано на фиг. 5. Например, для листовой стали типа Q&P важным параметром Q&P – обработки является температура T, соответствующая T’на фиг. 5, которая является температурой закалки. Таким образом, рассматриваемая микроструктура может m’. В этом случае после применения к стальному листу режима TP’ можно применить предварительно заданную обработку.
target
При использовании способа в соответствии с настоящим изобретением возможно получение рулона, выполненного из листовой стали, относящейся к указанным выше типам стали, а именно, DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX и DP HD, Полученный рулон характеризуется стандартным отклонением механических свойств между двумя любыми точками вдоль рулона, составляющим 25 МПа или менее, предпочтительно 15 МПа или менее, более предпочтительно 9 МПа или менее. В этой связи, безотносительно к какой-либо теории, можно полагать, что способ, включающий этап В.1) расчета, учитывает дисперсию микроструктуры стального листа вдоль рулона. Таким образом, примененный к листовой стали на этапе В) режим TP обеспечивает однородность микроструктуры и, кроме того, механических свойств.
target
Предпочтительно механические свойства выбирают из предела текучести YS, предела прочности UTS или относительного удлинения при разрыве. Низкая величина стандартного отклонения обусловлена точностью расчетного режима TP.
Предпочтительно рулон покрывают металлическим покрытием на основе цинка или на основе алюминия.
Предпочтительно в промышленном производстве стандартное отклонение механических свойств между двумя рулонами, изготовленными из листовой стали, относящейся к указанным выше типам стали, включающим стали типа DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX и DP HD, составляет 25 МПа или менее, предпочтительно 15 МПа или менее, более предпочтительно 9 МПа или менее.
target
Для реализации режима TP используется линия термообработки, которая осуществляет способ в соответствии с настоящим изобретением. Например, линия термообработки содержит печь непрерывного отжига, печь для закалки под прессом, камерную печь для отжига или линию закалки.
target
Настоящее изобретение относится, наконец, к компьютерному программному продукту, содержащему по меньшей мере металлургический модуль, модуль оптимизации и тепловой модуль, которые взаимодействуют для определения режима TP,при этом модули содержат команды, которые затем реализуются посредством компьютера, осуществляя способ в соответствии с настоящим изобретением.
x
target
Металлургический модуль прогнозирует микроструктуру (m, m, включая метастабильные фазы: бейнит и мартенсит, и стабильные фазы: феррит, аустенит, цементит и перлит), точнее говоря, доли фаз вдоль всей линии термообработки и прогнозирует кинетику превращения фаз.
Тепловой модуль прогнозирует температуру листовой стали в зависимости от оборудования, используемого для термообработки (представляющего собой, например, печь непрерывного отжига), геометрических характеристик полосы и параметров технологического процесса, включающих охлаждающую способность, нагревательную способность или энергетическую эффективность изотермического процесса выдержки, а также энтальпию H, отведенную или затраченную в тепловом режиме при фазовых превращениях.
target
target
Модуль оптимизации определяет наилучший тепловой режим для получения микроструктуры m, т.е. режим TP согласно способу, соответствующему настоящему изобретению, используя при этом металлургический и тепловой модули.
Изобретение ниже будет раскрыто в результатах испытаний, проведенных исключительно для предоставления информации. Эти результаты испытаний не следует рассматривать как ограничивающие изобретение.
Примеры
В приведенных ниже примерах была выбрана двухфазная сталь марки DP780GI, имеющая следующий химический состав:
C (%)
Mn (%)
Si (%)
Cr (%)
Mo (%)
P (%)
Cu (%)
Ti (%)
N (%)
0 ,145
1,8
0,2
0,2
0,0025
0,015
0,02
0,025
0,06
Холодная прокатка обеспечила степень обжатия 50% с получением толщины листа 1 мм.
target
target
cooling
Целевая микроструктура m содержала 13% мартенсита, 45% феррита и 42% бейнита, что соответствует следующим параметрам P: YS – 500 MPa и UTS – 780 MPa. Была также достигнута необходимая температура охлаждения T равная 460°C для осуществления покрытия погружением в расплав с использованием ванны с цинковым расплавом. Такая температура была реализована с точностью +/- 2°C, чтобы гарантировать хорошую способность к покрытию в ванне с расплавом цинка.
standard
target
Прежде всего, полученную листовую сталь сравнили с перечнем предварительно определенных продуктов, для того чтобы получить выбранный продукт, имеющий микроструктуру m в наибольшей степени близкую к m. Выбранным продуктом была сталь марки DP780GI, имеющая следующий химический состав:
C (%)
Mn (%)
Si (%)
0,150
1,900
0,2
standard
standard
Микроструктура стали DP780GI, т.е. m, содержит 10% мартенсита, 50% феррита и 40% бейнита. Соответствующий режим TP термообработки включает:
- стадию предварительного нагревания, на которой стальной лист в течение 35 секунд нагревают от температуры окружающей среды до 680°С.
- стадию нагревания, на которой стальной лист в течение 38 секунд нагревают от 680°С до 780°С,
soaking
- стадию выдержки, на которой стальной лист в течение 22 секунд выдерживают при температуре T равной 780°С,
x
- стадию охлаждения, на которой стальной лист охлаждают с помощью 11 охлаждающих струй, распыляющих HN, характеристики которых представлены ниже в таблице
Номер струи
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Скорость охлаждения (°C/с)
13
10
12
7
10
14
41
26
25
16
18
Время (с)
1,76
1,76
1,76
1,76
1,57
1,68
1,68
1,52
1,52
1,52
1,52
T(°C)
748
730
709
697
681
658
590
550
513
489
462
Охлаждающая способность (%)
0
0
0
0
0
0
58
100
100
100
100
- стадию нанесения покрытия методом погружения в ванну с расплавом цинка при температуре 460°C,
- охлаждение стального листа до достижения верхним валком температуры 300°С в течение 24,6 секунды, и
- охлаждение стального листа при температуре окружающей среды.
x
standard
i
target.
Затем было рассчитано множество тепловых режимов ТP, исходя из выбранного продукта - стали DP780 и режима TP и микроструктуры mсталиDP780для получения m
x
target
target
target
x
x
target
target1
После расчета TP для получения m был выбран один режим TP, при этом упомянутый режим TP был выбран из числа режимов TP так, что микроструктура m в максимальной степени соответствовала m. Тепловой режим TPвключает следующие стадии:
- стадию предварительного нагревания, на которой стальной лист нагревают от температуры окружающей среды до 680°С в течение 35 секунд,
- стадию нагревания, на которой стальной лист в течение 38 секунд нагревают от 680°С до 780°С,
soaking
- стадию выдержки, на которой стальной лист выдерживают в нагретом состоянии при температуре выдержки T равной 780°С в течение 22 секунд,
x
- стадию охлаждения, на которой стальной лист охлаждают с помощью 11 охлаждающих струй, распыляющих HN, характеристики которых представлены ниже в таблице
Номера струй
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Скорость охлаждения(°C/с)
18
11
12
7
38
27
48
19
3
7
6
Время (с)
1,76
1,76
1,76
1,76
1,57
1,68
1,68
1,52
1,52
1,52
1,52
T(°C)
748
729
709
697
637
592
511
483
479
468
458
Охлаждающая способность (%)
0
0
0
0
40
20
100
100
20
20
20
- нанесение покрытия методом погружения в ванну с расплавом цинка при температуре 460°C,
- охлаждение стального листа до достижения верхним валком температуры 300°С в течение 24,6 секунды, и
- охлаждение стального листа при температуре окружающей среды.
standard
target
В таблице 1 приведены характеристики, полученные при осуществлении на стальном листе режимов ТР и TP
TP<sub>standard</sub>
TP<sub>target</sub>
Ожидаемыехарактеристики
Полученная T<sub>cooling</sub> (°C)
462
458,09
460
Микроструктура, полученная в конце теплового режима
X<sub>martensite</sub>: 12,83%X<sub>ferrite</sub>: 53,85%X<sub>bainite</sub>: 33,31%
X<sub>martensite</sub>: 12,86%X<sub>ferrite</sub>: 47,33%X<sub>bainite</sub>: 39,82%
X<sub>martensite</sub>: 13%X<sub>ferrite</sub>: 45%X<sub>bainite</sub>: 42%
Отклонениемикроструктуры относительно m<sub>target</sub>
X<sub>martensite</sub>: 0,17%X<sub>ferrite</sub>: 8,85%X<sub>bainite</sub>: 8,69%
X<sub>martensite</sub>: 0,14%X<sub>ferrite</sub>: 2,33%X<sub>bainite</sub>: 2,18%
-
YS (МПа)
434
494
500
Отклонение YS относительно P<sub>target </sub>(МПа)
66
6
-
UTS (МПа)
786
792
780
Отклонение UTS относительно P<sub>target </sub>(МПа)
14
8
-
target
standard
Из таблицы 1 видно, что при использовании способа, соответствующего настоящему изобретению, можно получить стальной лист, обладающий желаемыми необходимыми свойствами, поскольку тепловой режим TP приспособлен к каждому стальному листу. Напротив, в случае применения традиционного теплового режима TP необходимых характеристик не получают.