ХОЛОДНОКАТАНАЯ ПОЛОСА ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ 08Ю ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
COLD-ROLLED STRIP FROM LOW-CARBON STEEL 08Ю FOR COLD FORMING

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении низкоуглеродистой холоднокатаной полосовой стали.
Такая сталь прокатывается на непрерывных (в частности - широкополосных) станах в рулонах и наиболее часто используется при штамповке различных изделий. Химический состав этой стали оговаривается в ГОСТ 1050, а сортамент, механические свойства и состояние поверхности стали - в ГОСТ 16523. Основные характеристики холоднокатаной листовой (полосовой) стали приведены, например, в книге С.П.Ефименко «Вальцовщик листопрокатных станов». - М.: Металлургия, 1970, с.302-304.
Наиболее важными характеристиками тонколистовой стали, используемой в штамповочном производстве, являются ее разнотолщинность (в том числе - клиновидность, т.е. разность толщин противоположных боковых кромок полосы 0 и состояние поверхности (шероховатость), которые влияют не только на качество штампуемых изделий, но и на стойкость штамповочного инструмента (длительность его работы).
Известна углеродистая полосовая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний и другие элементы в заданных количествах, которая характеризуется тем, что суммарное содержание (в вес.%) марганца, фосфора и серы в стали должно находиться в определенных пределах (см. пат. РФ №2114208, кл. С22С 38/20, опубл. в БИ 18, 1998 г.).
Недостатком этой полосовой стали является неопределенность ее геометрических характеристик (например, клиновидность), а также состояние поверхности, что затрудняет использование стали для конкретных условий штамповки.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является малоуглеродистая холоднокатаная сталь для холодной штамповки по ГОСТ 9045 «Сталь тонколистовая холоднокатаная малоуглеродистая качественная для холодной штамповки», которая в части сортамента подчиняется ГОСТ 19904 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент».
a
Эта листовая (полосовая) сталь с заданным содержанием углерода, с заданной формой поперечного сечения полосы толщиной h и шириной В и с заданной шероховатостью ее поверхности характеризуется тем, что предельные отклонения по толщине проката при h=0,6…2,5 мм и В=1…2 м должны быть (в зависимости от точности прокатки конкретных h и В) в пределах ±0,04…±0,20 мм, разнотолщинность проката в одном поперечном сечении - не более полусуммы предельных отклонений по толщине, а в случае матовой поверхности листов их шероховатость R=0,8…1,6 мкм.
Известная полосовая сталь, как показали опыты (см. ниже), не обеспечивает выход при штамповке проката категории ОСВ и СВ (по ГОСТ 9045) более 93%.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств листового проката за счет улучшения его штампуемости.
a
1
2
1
2
-3
-3
Для решения этой задачи холоднокатаная полоса из малоуглеродистой стали 08Ю для холодной штамповки отличается тем, что она имеет толщину h=0,6…2,5 мм, ширину В=1000…1200 мм, шероховатость поверхности R=0,6…1,4 мкм, разность толщин средней по ширине части полосы и ее кромок в одном сечении в пределах (0,018…0,022)·10·В, мм, клиновидность полосы в одном сечении h-h≤0,015·10·В, мм, где h и h - толщины противоположных боковых кромок полосы, мм.
Сущность заявляемого технического решения заключается в регламентировании для полосовой стали конкретного сортамента, во-первых, чечевицеобразности ее поперечного сечения (т.е. разности толщин середины полосы и ее кромок); во-вторых, клиновидности этого сечения и, в-третьих, уменьшения шероховатости поверхности полосы (по сравнению с известной полосовой сталью - в среднем, на 17%). В результате этого улучшается штампуемость стали (один из основных показателей которой - выход листов категорий ОСВ и СВ по ГОСТ 9045), т.е. повышаются потребительские свойства проката.
При реализации настоящего изобретения выбираются такие параметры технологии производства предлагаемой холоднокатаной стали, которые обеспечивают вышеуказанные ее показатели.
Опытную проверку заявляемого объекта осуществляли в листопрокатном цехе №5 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
cp
k
1
2
a
С этой целью сравнивали соответствие категориям вытяжек ОСВ и СВ предлагаемой холоднокатаной полосовой стали и стали тех же размеров и химсостава, но имевшей большую разность толщин средней по ширине части полосы (h) и ее кромок (h), а также большую клиновидность (т.е. h-h>0,015 В) и шероховатость поверхности R≠0,6…1,4 мкм. Наилучшие результаты (выход при штамповке листового проката категории ОСВ в пределах 98,5…99,0% и категории СВ - 99,1…99,8%) получены для малоуглеродистой стали с заявляемыми параметрами. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.
cp
к
1
2
a
Так, при h-h>0,022 В, мм и h-h>0,015 В, мм выход при штамповке листового проката категории ОСВ не превысил 94%, а категории СВ - 95%. Аналогичным образом, при R≠0,6…1,4 мкм выход проката категории ОСВ был не более 94,5%, а категории СВ - 94,8%. Полученные результаты можно объяснить тем, что увеличение разнотолщинности и клиновидности листового металла в одном его сечении повышают неравномерность деформации при вытяжке (штамповке) стали, а изменение шероховатости поверхности листов изменяет и коэффициент трения между штампуемым металлом и инструментом, и чем дальше значение этого показателя от оптимальной его величины - тем хуже качество штампуемых изделий.
Полосовая сталь, выбранная в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовалась из-за неопределенности тех ее параметров, которые нормируются у предлагаемой стали. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономический анализ, проведенный в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показал, что использование предлагаемой малоуглеродистой холоднокатаной полосовой стали для изготовления различных изделий методом холодной штамповки повышает выход деталей сложной и особо сложной вытяжки ориентировочно на 5% с соответствующим снижением производственных затрат у потребителей этой стали.
Пример конкретного выполнения
Холоднокатаная полоса из малоуглеродистой стали 08Ю содержит 0,06 об.% углерода и имеет толщину h=1,5 мм и ширину В=1,2 м.
Разность толщин средней по ширине части полосы и ее кромок в одном сечении составляет:
cp
к
h-h=0,02В=0,02·1,2=0,024 мм.
Клиновидность полосы (также в одном сечении):
1
2
h-h=0,01 В=0,01·1,2=0,012 мм.
a
Шероховатость поверхности полосы R=1,0 мкм.
1
2
3
4
Малоуглеродистая полосовая сталь 08Ю для холодной штамповки прокатывается на широкополосном стане (например, четырехклетевом стане 2500) из горячекатаной заготовки, толщина которой для холоднокатаных полос с h=0,6…2,5 мм составляет соответственно 2…5 мм. Суммарное относительное обжатие ε=70…50%, а величины обжатий по клетям: ε=20…15%, ε=33,1…17,0%, ε=29,9…16,4%, ε=20,0…15,2% (первые цифры - для h=0,6 мм).
1
т1
2
т2
3
т3
т1÷3
Величины удельных межклетевых натяжений: б=(0,42…0,45)б, б=(0,28…0,30)б, б=(0,23…0,25)б, где б - условные пределы текучести металла полосы в этих промежутках с учетом упрочнения при прокатке.
Отжиг рулонных полос - в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой с максимальной температурой по стендовой термопаре - 710°С и с температурой ядра - 690°С, с продолжительностью окончательной выдержки садки - 20 час.
Дрессировка полос после рекристаллизационного отжига с ε=0,8…1,1%.
Выход штампованных изделий особо сложной вытяжки при использовании этой стали составляет 99%, а сложной вытяжки - 99,8%.