СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
PRODUCTION METHOD OF THERMALLY TREATED SHEET STEEL

target
Настоящее изобретение относится к способу производства термически обработанной листовой стали, обладающего микроструктурой m, на агрегатной линии термической обработки. Изобретение, в частности, является применимым в области производства автомобильных транспортных средств.
Как известно, для производства автомобильных транспортных средств используется листовая сталь с открытой поверхностью или с покрытием. В производстве транспортных средств применяется множество марок стали. Выбор марки стали зависит от конечного применения стальной детали. Например, стали IF (не содержащие элементов внедрения) могут производиться для деталей, подверженных внешним воздействиям, TRIP-стали (с пластичностью, наведенной превращением) могут выпускаться для кресел и поперечных элементов пола или передних стоек и DP-стали (двухфазные) могут быть производиться для задних рельсовых направляющих или поперечных элементов крыши.
В ходе производства этих сталей для получения желаемых деталей, обладающих особыми механическими свойства для какого-либо конкретного применения, стали подвергаются очень важным видам обработки. Такие обработки могут быть, например, непрерывным отжигом перед осаждением металлического покрытия или закалкой с перераспределением углерода. При таких обработках важная роль отводится этапу охлаждения, поскольку микроструктура и механические свойства сталей главным образом зависят от выполнения охлаждающей обработки. Обычно предполагаемая для выполнения обработка, включая и этап охлаждения, выбирается из списка известных обработок при том, что такая обработка выбирается в зависимости от марки стали.
Патентная заявка WO2010/049600 относится к способу применения установки для термической обработки непрерывно движущейся стальной полосы, содержащему этапы выбора скорости охлаждения стальной полосы в зависимости от, среди прочего, металлургических показателей при входе и металлургических показателей, требуемых на выходе из установки; ввода геометрических характеристик полосы; расчета профиля передачи мощности; определения желаемых величин регулировочных параметров секции охлаждения и приведения передачи мощности охлаждающих устройств секции охлаждения в соответствие с указанными контрольными величинами.
Однако этот способ основывается только на выборе и применении известных циклов охлаждения. Это означает, что существует огромный риск того, что для какой-либо одной марки стали, например, TRIP-стали, будет применяться один и тот же цикл охлаждения даже в случаях наличия у каждой конкретной TRIP-стали своих собственных признаков, включая химическую композицию, микроструктуру, свойства, структуру поверхности и т.д. Таким образом, данный способ не учитывает реальные признаки стали. Это допускает неперсонифицированное охлаждение множества марок стали.
Следовательно, такая охлаждающаяся обработка не адаптирована к данной конкретной стали и поэтому в конце обработки желаемые свойства получены не будут. Кроме того, после обработки такая сталь может иметь большую дисперсию механических свойств. Наконец, даже в случае возможности производства широкого сортамента марок стали качество прошедшей охлаждение стали оказывается недостаточным.
target
Таким образом, цель данного изобретения состоит в преодолении указанных выше недостатков посредством предложения способа производства термически обработанной листовой стали, обладающего особой химической композицией стали и особой микроструктурой m, реализуемого на агрегатной линии термической обработки. Данная цель, в частности, подразумевает выполнение охлаждающей обработки, адаптированной к каждой листовой стали, при этом такая обработка рассчитывается очень точно в самое короткое возможное время с тем, чтобы обеспечить термически обработанную листовую сталь, обладающий исключительными качествами, такими как минимально возможный разброс свойств.
Эта цель достигается посредством предоставления способа по п. 1 формулы изобретения. Данный способ может также содержать любые признаки по п.п. 2 - 35.
Другая цель достигается посредством предоставления рулона по п. 36 формулы изобретения. Данный рулон может также включать признаки по п.п. 37 или 39.
Еще одна цель достигается посредством предоставления линии термической обработки по п. 40 формулы изобретения.
Наконец, данная цель достигается посредством предоставления компьютерного программного изделия по п. 41.
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из следующего подробного описания изобретения.
Для иллюстрирования изобретения будут описаны различные воплощения и испытания образцов из неограничивающих примеров, в частности, с обращением к следующим фигурам.
Фиг. 1 иллюстрирует один пример способа согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 демонстрирует пример, при котором выполняется непрерывный отжиг листовой стали, содержащей этап нагревания, этап выдержки, этап охлаждения и этап перестаривания.
Фиг. 3 иллюстрирует одно предпочтительное воплощение согласно изобретению.
Фиг. 4 отображает пример согласно изобретению, в котором выполняется непрерывный отжиг листовой стали перед нанесением покрытия способом горячего погружения.
Следующие термины определяются следующим образом:
- CC: химическая композиция в масс.%,
target
- m: целевой показатель микроструктуры,
standard
- m: микроструктура выбранного изделия,
target
- P: целевой показатель механического свойства,
i
- m: исходная микроструктура листовой стали,
- X: доля фазы в масс.%,
- T: температура в градусах Цельсия (°C),
- t: время (с),
- s: секунды,
- UTS: предельная прочность на разрыв (МПа),
- YS: предел текучести (МПа),
- металлическое покрытие на цинковой основе означает металлическое покрытие, содержащее более 50% цинка,
- металлическое покрытие на основе алюминия означает металлическое покрытие, содержащее более 50% алюминия и
- параметры процесса нагревания включают время, температуру и скорость нагревания,
- параметры процесса выдержки содержат время, температуру и длительность выполнения выдержки,
x
standard
target
- TP, TP и TP содержат время, температуру термообработки и по меньшей мере один элемент, выбираемый из: охлаждения, изотермы или скорости нагревания, величины изотермы, имеющей постоянную температуру,
x
xint
- CP и CP содержат время, температуру и скорость охлаждения, и
- нанофлюиды: жидкие среды, содержащие наночастицы.
Обозначение «сталь» или «листовая сталь» относится к листу, рулону, пластине, имеющим состав, позволяющую детали достигать прочности при растяжении вплоть до 2500 МПа и более предпочтительно вплоть до 2000 МПа. Например, прочность при растяжении равняется или превышает 500 МПа, предпочтительно равняется или превышает 1000 МПа, предпочтительно равняется или превышает 1500 МПа. Включается широкий диапазон химической композиции, так как способ согласно изобретению может быть применен к стали любого типа.
target
target
Данное изобретение относится к способу производства термически обработанной листовой стали, обладающей микроструктурой m, содержащей от 0 до 100% по меньшей мере одной фазы, выбираемой среди феррита, мартенсита, бейнита, перлита, цементита и аустенита, на агрегатной линии термической обработки, содержащей секцию нагревания, секцию выдержки и секцию охлаждения, включающую систему охлаждения, в котором реализуются термические параметры TP, при этом данный способ содержит:
A. этап приготовления, содержащий:
1) подэтап выбора, на котором:
target
standard
target
standard
standard
a. m и химическая композиция сравниваются с перечнем заранее определенных изделий, микроструктура которых включает заранее определенные фазы и заранее определенные доли содержания фаз с тем, чтобы выбрать изделие, имеющее микроструктуру m, наиболее близкую к m, и TP, содержащий по меньшей мере нагревание, выдержку и этап охлаждения для достижения m,
soaking
cooling
standard
b. режим нагревания, режим выдержки, включающий температуру выдержки T, при этом мощность охлаждения системы охлаждения и температура охлаждения T выбираются на основе TP и
x
standard
i
target
soaking
cooling
standard
x
x
x
x
2) подэтап вычислений, на котором посредством варьирования мощности охлаждения рассчитываются новые режимы охлаждения CP, исходя из выбранного на этапе A.1.a) изделия, а также TP, исходной микроструктуры m листовой стали для достижения m, режим нагревания и режим выдержки, содержащий T и T, при этом этап охлаждения TP рассчитывается повторно с использованием указанного CP с тем, чтобы получить новые тепловые режимы TP, среди которых каждый TP соответствует определенной микроструктуре m,
target
target
target
x
x
target
3) этап выбора, на котором выбирается один TP для достижения m, при этом TP выбирается из вычисленных тепловых режимов TP и выбирается так, чтобы m была бы наиболее близкой к m, и
target
B. этап термообработки, на котором на листовой стали реализуется TP.
target
i
standard
Безотносительно к какой-либо конкретной теории, по-видимому, при применении способа согласно настоящему изобретению оказывается возможным получение в короткое расчетное время персонифицированного термического, в частности, охлаждающего режима для каждого предназначаемого для выполнения обработки листа стали. Действительно, способ согласно настоящему изобретению делает возможным точный и определенный режим охлаждения, который учитывает m, в частности, долю содержания всех фаз в ходе процесса охлаждения и m (включая дисперсию микроструктуры по листу стали). Действительно, способ согласно настоящему изобретению при вычислениях принимает во внимание термодинамически устойчивые фазы, то есть феррит, аустенит, цементит и перлит, а также и термодинамические метастабильные фазы, то есть бейнит и мартенсит. Таким образом, оказывается возможным получение листовой стали, обладающей ожидаемыми качествами при минимальном разбросе свойств. Предпочтительно TP содержит, кроме того, этап предварительного нагрева.
standard
Предпочтительно TP, помимо этого, содержит этап нанесения горячего покрытия погружением, этап перестаривания и этап отпуска или этап образования смешанной структуры в ходе перераспределения углерода.
target
Предпочтительно желаемая для получения микроструктура m содержит:
- 100% аустенита,
- от 5 до 95% мартенсита, от 4 до 65% бейнита с остальным, являющимся ферритом,
- от 8 до 30% остаточного аустенита, от 0,6 до 1,5% углерода в твердом растворе с остальным, являющимся ферритом, мартенситом, бейнитом, перлитом и/или цементитом,
- от 1% до 30% феррита и от 1% до 30% бейнита, от 5 до 25% аустенита с остальным, являющимся мартенситом,
- от 5 до 20% остаточного аустенита с остальным, являющимся мартенситом,
- 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, меньшем или равном 10%.
target
Предпочтительно в ходе подэтапа A.1) выбора химическая композиция и m сравниваются со списком заранее определенных изделий. Заранее определенные изделия могут быть сталями любых марок. Например, они включают двухфазную сталь (DP), сталь с пластичностью, наведенной превращением (TRIP), сталь с закалкой и перераспределением (Q&P), сталь с пластичностью, обусловленной двойникованием (TWIP), бескарбидную бейнитную сталь (CFB), закаливаемую под прессом сталь (PHS), триплексную (TRIPLEX), дуплексную (DUPLEX) и высокопластичную двухфазную сталь (DP HD).
Химическая композиция зависит от каждой листовой стали. Например, химическая композиция DP-стали может содержать:
0,05 < C < 0,3%,
0,5 ≤ Mn ≤ 3,0%;
S ≤ 0,008%;
P ≤ 0,080%,
N ≤ 0,1%;
Si ≤ 1,0%,
остальное композиции представлено железом и неизбежными примесями, появляющимися при выработке.
standard
x
target
Каждое заранее определенное изделие имеет микроструктуру, включающую заранее заданные фазы и заранее заданное соотношение содержания фаз. Предпочтительно заранее заданные фазы на этапе A.1) ограничиваются по меньшей мере одним элементом, выбираемым из размера, формы и химической композиции. Таким образом, m включает заранее заданные фазы в дополнение к заранее определенным соотношениям фаз. Предпочтительно mi, m, m включают фазы, ограниченные по меньшей мере одним элементом, выбираемым из размера, формы и химической композиции.
standard
target
standard
standard
standard
target
standard
target
Согласно изобретению, выбирается заранее определенное изделие, имеющее микроструктуру m наиболее близкую к m, а также TP для достижения m. При этом m содержит такие же фазы, как и m. Предпочтительно m также содержит такие же соотношения фаз, как и m.
target
target
target
Фиг. 1 иллюстрирует пример согласно изобретению, в котором предназначаемая для обработки листовая сталь имеет следующую CC (химическая композиция) в массовых процентах: 0,2% C, 1,7% Mn, 1,2% Si и 0,04% Al. mсодержит 15% остаточного аустенита, 40% бейнита и 45% феррита, от 1,2% углерода в твердом растворе в фазе аустенита. Согласно изобретению, CC и m сравниваются со списком заранее определенных изделий, выбранных из числа изделий 1 - 4. CC и m соответствуют изделию 3 или 4, при этом такое изделие является TRIP-сталью.
3
3
3
Изделие 3 имеет следующую CC в выражении массовых процентов: 0,25% C, 2,2% Mn, 1,5% Si и 0,04% Al. m, соответствующая TP, содержит 12% остаточного аустенита, 68% феррита и 20% бейнита, от 1,3% углерода в твердом растворе в фазе аустенита.
4
4
4
Изделие 4 имеет следующую CC в выражении массовых процентов: 0,19% C, 1,8% Mn, 1,2% Si и 0,04% Al. m, соответствующая TP, содержит 12% остаточного аустенита, 45% бейнита и 43% феррита, от 1,1% углерода в твердом растворе в фазе аустенита.
4
target
target
1
1'
1
1
1'
1'
1
1'
Изделие 4 имеет микроструктуру m наиболее близкую к m, так как содержит те же фазы, что и m, и в тех же самых соотношениях. Как показано на фиг. 1, два заранее определенных изделия могут иметь одинаковую химическую композицию CC и различные микроструктуры. Действительно, Изделие  и Изделие оба являются сталями DP600 (двухфазная, имеющая UTS 600 МПа). Одно различие состоит в том, что Изделие  имеет микроструктуру m, а Изделие обладает отличной от нее микроструктурой m. Другое различие заключается в том, что Изделие  имеет показатель YS, равный 360 МПа, а Изделие имеет YS 420 МПа. Таким образом, оказывается возможным получение листовой стали, обладающей различным соотношением UTS/YS для одной марки стали.
standard
soaking
cooling
Затем, на основе TP выбираются мощность охлаждения системы охлаждения для обеспечения режима нагревания, режима выдержки, включая температуру выдержки T и температуру охлаждения T.
x
standard
i
target
soaking
cooling
standard
x
x
x
x
x
4
target
4
4
standard
standard
В ходе подэтапа A.2) вычислений, на котором при варьировании мощности охлаждения рассчитываются новые режимы охлаждения CP, исходя из выбранного на этапе A.1.a) изделия, а также TP, микроструктура m для достижения m, режим нагревания и режим выдержки, содержащий T и T, при этом этап охлаждения TP рассчитывается повторно с использованием указанного CP с тем, чтобы получить новые тепловые режимы TP, среди которых каждый TP соответствует определенной микроструктуре m. При вычислении CP принимается во внимание поведение при термическом воздействии и металлургические свойства листовой стали в отличие от стандартных способов, при которых рассматривается только поведение при термическом воздействии. В примере на фиг. 1 выбирается изделие 4, поскольку m является наиболее близкой к m, при этом m и TP отвечают, соответственно, m и TP.
x
x
target
Фиг. 2 иллюстрирует непрерывный отжиг листовой стали, содержащий этап нагревания, этап выдержки, этап охлаждения и этап перестаривания. Вычисляется множество CP так, чтобы получить новые тепловые режимы TP и, соответственно, один TP.
Предпочтительно на этапе A.2) охлаждающая способность системы охлаждения варьирует от минимума до максимальной величины. Охлаждающая способность может определяться скоростью потока охлаждающейся жидкости, температурой охлаждающей жидкости, природой охлаждающей жидкости и коэффициентом теплообмена, при этом такая жидкость может являться как жидкостью, так и газом.
В другом предпочтительном воплощении охлаждающая способность системы охлаждения варьирует от максимальной до минимальной величины.
x
2
2
Например, система охлаждения содержит по меньшей мере одно струйное охлаждение, по меньшей мере одно охлаждение распылением или по меньшей мере оба. Предпочтительно система охлаждения содержит по меньшей мере одно струйное охлаждение, при этом такое струйное охлаждение распыляет текучую среду, являющуюся газом, водосодержащей жидкостью или их смесью. Например, газ выбирается из воздуха, HN, H, N, Ar, He, водяного пара или их смеси. Водосодержащая жидкость выбираются, например, из воды или нанофлюидов.
3
3
3
3
Предпочтительно струйное охлаждение распыляет газ со скоростью потока между 0 и 350000 Нм/час. Количество охлаждающих форсунок, присутствующих в секции охлаждения, зависит от агрегатной линии термической обработки и может варьировать от 1 до 25, предпочтительно от 1 до 20, предпочтительно от 1 до 15 и более предпочтительно находится между 1 и 5. Скорость потока зависит от количества охлаждающих форсунок. Например, скорость потока одной охлаждающей форсунки составляет между 0 и 50000 Нм/час, предпочтительно между 0 и 40000 Нм/час, более предпочтительно между 0 и 20000 Нм/час.
3
3
В случае, когда секция охлаждения содержит охлаждающие форсунки, изменение мощности охлаждения основывается на скорости потока. Например, для одной охлаждающей струи 0 Нм/час соответствуют мощности охлаждения 0% и 40000 Нм/час соответствует мощности охлаждения 100%.
3
3
Таким образом, охлаждающая способность одной охлаждающе струи варьирует от 0 Нм/час, то есть 0%, до 40000 Нм/час, то есть 100%. Минимальная и максимальная величина охлаждающей способности может быть любой величиной, выбираемой в диапазоне от 0 до 100%. Такая минимальная величина отвечает, например, 0%, 10%, 15% или 25%. Например, максимальная величина равна 80%, 85%, 90% или 100%.
В случае, когда секция охлаждения содержит по меньшей мере 2 форсунки, охлаждающая способность каждой охлаждающей форсунки может быть одинаковой или различной. Это означает, что каждая охлаждающая струя может формироваться независимо от другой. Например, когда секция охлаждения содержит 11 охлаждающих форсунок, охлаждающая способность трех первых охлаждающих форсунок может отвечать 100%, охлаждающая способность следующих четырех может равняться 45% и охлаждающая способность последних четырех может быть 0%.
Изменение охлаждающей способности имеет приращение, например, между 5 и 50%, предпочтительно между 5 и 40%, более предпочтительно между 5 и 30% и предпочтительно между 5 и 20%. Приращение охлаждающей способности равняется, например, 10%, 15% или 25%.
В случае, когда секция охлаждения содержит по меньшей мере 2 форсунки, приращение мощности охлаждения на каждой форсунке может быть одинаковым или различающимся. Например, на этапе A.2) приращение охлаждающей способности может отвечать 5% на всех охлаждающих форсунках. В другом воплощении приращение охлаждающей способности может равняться 5% для трех первых форсунок, 20% для следующих четырех и 15% для последних четырех. Предпочтительно приращение охлаждающей способности у каждой охлаждающей форсунки различается, например, 5% для первой форсунки, 20% для второй форсунки, 0% для третьей форсунки, 10% для четвертой форсунки, 0% для пятой форсунки, 35% для шестой форсунки и т.д.
В одном предпочтительном воплощении системы охлаждения конфигурируются в зависимости от фазового превращения независимым друг от друга образом. Например, когда система охлаждения содержит 11 охлаждающих форсунок, охлаждающая способность трех первых охлаждающих форсунок может быть настроена для осуществления превращения, охлаждающая способность следующих четырех может конфигурироваться для обеспечения превращения аустенита в перлит и охлаждающая способность последних четырех может быть сконфигурирована для превращения аустенита в бейнит. В другом воплощении приращение охлаждающей способности может различаться для каждой охлаждающей форсунки.
soaking
soaking
Предпочтительно на этапе A.1.b) T является фиксированной величиной, выбираемой в диапазоне между 600 и 1000°C. Например, T в зависимости от листовой стали может равняться 700°C, 800°C или 900°C.
soaking
soaking
В другом предпочтительном воплощении, T варьирует от 600 до 1000°C. Например, T может, в зависимости от листовой стали, варьировать от 650 до 750°C или от 800°C до 900°C.
soaking
Предпочтительно, когда T изменяется после этапа A.2), дальнейший подэтап вычислений выполняется таким образом, чтобы:
soaking
с. T варьировала от величины в заранее определенном диапазоне, выбираемом от 600 до 1000°C, и
soaking
x
standard
i
standard
cooling
standard
x
x
x
x
d. для каждого изменения T вычисляются новые режимы охлаждения CP, исходя из выбранного на этапе A.1.a) изделия, и TP, исходной микроструктуры m листовой стали для достижения m и T, при этом этап охлаждения TP рассчитывается повторно с использованием указанного CP с целью получения новых термических режимов TP при том, что каждый TP соответствует микроструктуре m.
soaking
x.
x
Действительно, при способе согласно настоящему изобретению изменения T учитываются в ходе вычислений CPТаким образом, для каждой температуры выдержки рассчитывается множество новых режимов CP.
X
x
Предпочтительно рассчитывается по меньшей мере 10 CP, более предпочтительно по меньшей мере 50, предпочтительно по меньшей мере 100 и более предпочтительно по меньшей мере 1000. Например, количество рассчитанных CP составляет между 2 и 10000, предпочтительно между 100 и 10000, более предпочтительно между 1000 и 10000.
target
target
target
x
x
target
mtarget
x
На этапе A.3) выбирается один TP для достижения m, при этом TP выбирается среди вычисленных TP и выбирается так, чтобы m была бы наиболее близкой к m. Предпочтительно различия в соотношениях фаз, присутствующих в и m составляют ±3%.
x
x
target
Предпочтительно, когда по меньшей мере в двух TP имеются одинаковые m, выбирается TP, отличающийся минимальной необходимой охлаждающей способностью.
soaking
target
soaking
target
target
x
Предпочтительно, когда T является изменяемым, выбранный TP, кроме того, включает величину T для достижения m, при этом TP выбирается из TP.
i
target
Предпочтительно на этапе A.2) тепловая энтальпия H, высвобождаемая между m и m, вычисляется следующим образом:
высвобождаемая
феррит
феррит
мартенсит
мартенсит
бейнит
бейнит
перлит
перлит
цементит
цементит
аустенит
аустенит
H = (X * H) + (X * H) + (X * H) + (X * H) + (H + X)+ (H + X),
при этом X является фазовой фракцией.
Безотносительно к какой-либо конкретной теории, H представляет энергию, высвобождаемую в ходе всего термического процесса, когда выполняется фазовое превращение. Предполагается, что некоторые фазовые превращения являются экзотермическими, а некоторые из них являются эндотермическими. Например, превращение феррита в аустенит в ходе процесса нагревания является эндотермическим, тогда как превращение аустенита в перлит во время процесса охлаждения является экзотермическим.
x
В одном предпочтительном воплощении на этапе A.2) весь тепловой цикл CP рассчитывается как:
pe
realeased
-1
-1
-3
-1
где C – удельная теплоемкость фазы (Дж·кг·K), ρ – плотность стали (г·м), Ep – толщина стали (м), ϕ – тепловой поток (конвективный и излучающий в Вт), H (Дж·кг), T – температура (°C) и t – время (с).
xint
xint
x
xint
x
xint
released
xint
xint
Предпочтительно на этапе A.2) рассчитываются по меньшей мере одна промежуточная микроструктура m стали, соответствующая промежуточному тепловому режиму CP, и тепловая энтальпия. В этом случае результаты вычисления CP определяются из расчета множества CP. Таким образом, предпочтительно CP является суммой всех CP и H – суммой всех H. В этом предпочтительном воплощении CP вычисляется в периодическом режиме. Например, он вычисляется каждые 0,5 секунды, предпочтительно 0,1 секунды или менее.
int1
int2
xint1
xint2
xint1
xint2
released
x
xint
xint
xint
x
Фиг. 3 иллюстрирует одно предпочтительное воплощение, в котором на этапе A.2) вычисляются m и m, соответствующие, соответственно, CP и CP, а также H и H. В ходе реализации всего теплового режима определяется H для вычисления CP. В этом воплощении может быть вычислено множество, то есть более двух, CP, m и H для получения CP (не показано).
target
target
target
В одном предпочтительном воплощении перед этапом A.1) выбирается по меньшей мере одно целевое механическое свойство P, выбираемое из предела текучести YS, предельной прочности на разрыв UTS, удлинения, раздачи отверстия, формуемости. В этом воплощении предпочтительно вычисляется m на основе P.
x
Безотносительно к какой-либо конкретной теории, предполагается, что признаки листовой стали определяются технологическими параметрами, применяемыми в процессе производства стали. Таким образом, предпочтительно на этапе A.2) для вычисления CP принимаются во внимание технологические параметры способа обработки, которой подвергается стальной лист перед входом в линию термической обработки. Например, параметры способа содержат по меньшей мере один элемент, выбираемый из степени обжатия при холодной прокатке, температуры намотки в рулон, режима охлаждения на выходном рольганге, температуры охлаждения и скорости охлаждения рулона.
x
В другом воплощении при вычисленииCP учитываются технологические параметры, воздействию которых листовая сталь будет подвергаться на линии термической обработки. Такие параметры содержат, например, по меньшей мере один элемент, выбираемый из скорости линии, необходимой для достижения конкретным стальным листом температуры, тепловой мощности нагревательных секций, температуры нагревания и температуры выдержки, охлаждающей способности секций охлаждения, температуры охлаждения, температуры перестаривания.
cooling
В случае, когда за секцией охлаждения следует секция горячего нанесения покрытия, T предпочтительно является температурой ванны, содержащей расплав для окунания. Предпочтительно расплав в такой ванне основывается на алюминии или цинке.
В одном предпочтительном воплощении основывающаяся на алюминии ванна содержит менее 15% Si, менее 5,0% Fe, необязательно от 0,1 до 8,0% Mg и, не обязательно, от 0,1 до 30,0% Zn с остальным, являющимся Al.
В другом предпочтительном воплощении ванна, основанная на цинке, содержит 0,01 - 8,0% Al, необязательно 0,2 - 8,0% Mg с остальным, являющимся Zn.
Ванна с расплавом может также содержать неизбежные примеси и остаточные элементы, появляющиеся из загружаемых слитков или в результате прохождения листовой стали через ванну с расплавом. Необязательные примеси выбираются, например, из Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr или Bi, при этом массовое содержание каждого дополнительного элемента составляет менее 0,3 масс.%. Остаточные элементы из загружаемых слитков или появляющиеся в результате прохождения через ванну с расплавом листовой стали могут быть железом с содержанием вплоть до 5,0 масс.%, предпочтительно 3,0 масс.%.
cooling
q
В другом предпочтительном воплощении T является температурой закалки Tq. Действительно, для листовой Q&P-стали T является важным параметром закалки и перераспределения.
cooling
Предпочтительно T находится между 150 и 800°C.
Предпочтительно всякий раз, когда новый стальной лист входит в линию термической обработки, автоматически выполняется новый этап A.2) вычислений на основе этапа A.1) выбора, осуществляемого заранее. Действительно, способ согласно настоящему изобретению приспосабливает режим охлаждения для каждого листа стали, даже если в линию термической обработки поступает один и тот же сорт стали, так как фактические признаки каждой стали часто различаются. Новая листовая сталь может детектироваться и новые признаки листовой стали измеряются и заранее предустанавливаются.
target
x
i
target
xint1
xint3
xint1
xint3
xint1
xint3
realeased
x
x
target
Например, датчик обнаруживает сварку между двумя рулонами, Фигура 4 иллюстрирует пример согласно изобретению, в котором выполняется непрерывный отжиг листовой стали перед нанесением покрытия способом горячего погружения. При способе согласно настоящему изобретению после выбора заранее определенного изделия, имеющего микроструктуру, близкую к m (не показано), вычисляется CP на основе m, выбранного изделия и m. В этом примере вычисляются промежуточные тепловые режимы от CP до CP, соответствующие, соответственно, от m до m и от H до H. Определяется H с целью получения CP и, отсюда, TP. На этой Фигуре иллюстрируется TP.
target
С помощью способа согласно настоящему изобретению выполняется этап термической обработки, на котором на листе стали реализуется TP.
target
target
Таким образом, оказывается получен рулон, изготавливаемый из листовой стали, включающей указанные заранее определенные типы, включающие DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX, DP HD, при этом такой рулон, демонстрирует стандартное отклонение механических свойств между любыми двумя точками по рулону, равное или ниже 25 МПа, предпочтительно равное или ниже 15 МПа, более предпочтительно равное или ниже 9 МПа. Действительно, безотносительно к какой-либо конкретной теории, предполагается, что данный способ, включающий этап A.2) вычисления, учитывает дисперсию микроструктуры листовой стали по рулону. Таким образом, примененный на данном этапе к листовой стали TP делает возможной гомогенизацию микроструктуры, а также механических свойств. Предпочтительно такие механические свойства выбираются из YS, UTS или удлинения. Низкая величина стандартного отклонения обуславливается точностью TP.
Предпочтительно на рулон наносится металлическое покрытие на основе цинка или на основе алюминия.
Предпочтительно в промышленном производстве стандартное отклонение механических свойств между 2 рулонами, изготовленными из листовой стали, включающей указанные заранее определенные типы, включая DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX, DP HD, последовательно измеряемое на одной и той же линии, оказывается равным или менее 25 МПа, предпочтительно равным или менее 15 МПа, более предпочтительно равным или менее 9 МПа.
target
Применяется линия термической обработки для воплощения способа согласно настоящему изобретению с целью реализации TP. Например, такая линия термической обработки является печью непрерывного отжига.
target
Для определения TP применяется компьютерный программный продукт, содержащий взаимодействующие друг с другом по меньшей мере один металлургический модуль, тепловой модуль и модуль оптимизации, при этом такие модули содержат программные инструкции, которые при исполнении компьютером реализуют способ согласно настоящему изобретению.
x
target,
Металлургический модуль предсказывает микроструктуру (m, mвключая метастабильные фазы: бейнит и мартенсит и стабильные фазы: феррит, аустенит, цементит и перлит), и, более точно, доли содержания фаз на протяжении всего времени обработки, а также прогнозирует кинетику преобразования фаз.
Термический модуль предсказывает температуру листовой стали в зависимости от установки, применяемой для тепловой обработки, при этом такая установка является, например, печью непрерывного отжига, геометрические признаки полосы, параметры способа, включая мощность охлаждения, нагревания или величину изотермы, тепловую энтальпию H, высвобождаемую или потребляемую на протяжении всего времени реализации термического режима при выполнении фазового преобразования.
target
target
Модуль оптимизации определяет лучший термический режим для достижения m, то есть TP согласно способу настоящего изобретения с использованием металлургического и теплового модулей.
Далее изобретение поясняется с обращением к экспериментальным данным, приводимым исключительно в информационных целях. Ограничивающими они не являются.
Пример.
В этом примере была выбрана DP780GI, имеющая следующую химическую композицию:
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
Была применена холодная прокатка со степенью обжатия 50% для достижения толщины 1 мм.
target
target
cooling
Желаемая m содержит 13% мартенсита, 45% феррита и 42% бейнита, соответствуя следующему P:YS 500 МПа и UTS 780 МПа. Также должна быть достигнута температура охлаждения T, равная 460°C, чтобы выполнить нанесение покрытия погружением в расплав в цинковой ванне. Для обеспечения хорошей способности к восприятию покрытия в Zn ванне эта температура должна быть достигнута с точностью +/-2°C.
standard
target
Прежде всего данная листовая сталь была сравнена со списком заранее определенных изделий с тем, чтобы получить выбранное изделие, имеющее микроструктуру m, наиболее близкую к m. Выбранное изделие было также DP780GI, имеющее следующий химический состав:
C (%)
Mn (%)
Si (%)
0,15
1,9
0,2
standard
standard
Микроструктура DP780GI, то есть m, содержит 10% мартенсита, 50% феррита и 40% бейнита. Соответствующий термический режим TP является следующим:
- этап предварительного нагрева, на котором листовая сталь нагревается от температуры окружающей среды до 680°C в течение 35 секунд,
- этап нагревания, на котором листовая сталь нагревается от 680°C до 780°C в течение 38 секунд,
soaking
- этап выдержки, на котором листовая сталь нагревается при температуре выдержки T 780°C в течение 22 секунд,
x
- этап охлаждения, на котором листовая сталь охлаждается с помощью 11 охлаждающих форсунок, распыляющих HN, следующим образом:
Форсунки (№)
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
Мощность охлаждения (%)
0
0
0
0
0
0
58
100
100
100
100
- нанесение покрытия погружением в ванну с цинковым расплавом при 460°C,
- охлаждение листовой стали в течение 24,6 с при 300°C и
- охлаждение листовой стали при температуре окружающей среды.
x
standard
i
target
soaking
cooling
Далее было рассчитано множество режимов охлаждения CP, основывающихся на выбранном изделии DP780GI и относящимся к DP780 TP, m для достижения m, режима нагревания, режима выдержки, включающего T и T.
standard
x
x
x
target
target
target
x
x
target
target
Этап охлаждения TP был рассчитан повторно с использованием указанного CP для получения новых тепловых режимов TP. После вычисления TP был выбран один TP для достижения m, при этом TP выбирался среди вычисленных TP, и выбирался так, чтобы m была бы наиболее близкой к m, и TP являлся следующим:
- этап предварительного нагрева, на котором листовая сталь нагревается от температуры окружающей среды до 680°C в течение 35 секунд,
- этап нагревания, на котором листовая сталь нагревается от 680°C до 780°C в течение 38 с,
soaking
- этап выдержки, на котором листовая сталь нагревается при температуре выдержки T 780°C в течение 22 секунд,
x
- этап охлаждения CP, содержащий:
Форсунки (№)
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
Мощность охлаждения (%)
0
0
0
0
40
20
100
100
20
20
20
- нанесение покрытия погружением в ванну с цинковым расплавом при 460°C,
- охлаждение листовой стали в течение 24,6 с при 300°C и
- охлаждение листовой стали при температуре окружающей среды.
standard
target
Таблица 1 показывает свойства, полученные на листовой стали с TP и TP:
TP<sub>standard</sub>
TP<sub>target</sub>
Ожидаемые свойства
Полученная T<sub>cooling</sub>
458,09°C
Микроструктура, получаемая в конце теплового режима
X<sub>мартенсит</sub>: 12,83%X<sub>феррит</sub>: 53,85%X<sub>бейнит</sub>: 33,31%
X<sub>мартенсит</sub>: 12,86%X<sub>феррит</sub>: 47,33%X<sub>бейнит</sub>: 39,82%
X<sub>мартенсит</sub>: 13% X<sub>феррит</sub>: 45% X<sub>бейнит</sub>: 42%
Отклонение микроструктуры относительно m<sub>target</sub>
X<sub>мартенсит</sub>: 0,17%X<sub>феррит</sub>: 8,85%X<sub>бейнит</sub>: 8,69%
X<sub>мартенсит</sub>: 0,14%X<sub>феррит</sub>: 2,33%X<sub>бейнит</sub>: 2,18%
-
YS (МПа)
434
494
500
Отклонение YS относительно<sub></sub>P<sub>target </sub>(МПа)
66
6
-
UTS (МПа)
786
792
780
Отклонение UTS по отношению к P<sub>target </sub>(МПа)
14
8
-
target
standard
С помощью способа согласно настоящему изобретению оказывается возможным получение листовой стали, обладающей желательными ожидаемыми свойствами вследствие того, что тепловой режим TP приспосабливается к каждой листовой стали. Напротив, в случае применения стандартного теплового режима TP ожидаемые свойства получить не удается.