CC BY
6УДК 621.78-977
Д.В. Копылов, В.А. Белоусов
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ОЦИНКОВАННОГО ПРОКАТА МАРКИ DX57D, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В данной статье произведен анализ корректировки технологии производства оцинкованного проката марки DX57D, влияние изменения химического состава стальной основы и температурного режима отжига на механические свойства и параметры микроструктуры проката.
Ключевые слова: оцинкованный прокат, IF-сталь, химический состав, механические свойства, температурный режим отжига, микроструктура.
1. Введение
Оцинкованный высокопластичный прокат марки DX57D, производимый по европейскому стандарту DIN EN 10346:2015 на основе IF-стали, предназначен для изготовления деталей кузова автомобилей методами штамповки или гибки. Для повышения эффективности производства данного вида продукции на ПАО «НЛМК» проведена работа по корректировки технологии, включающая в себя:
- разработку нового химического состава стальной основы IF-стали;
- разработку температурного режима отжига полосы.
2. Корректировка технологии
Оцинкованный прокат марки DX57D, производимый по существующей ранее технологии (схема № 1), обладал рядом недостатков:
- повышенная себестоимость выплавки стали;
- недостаточный уровень стабильности механических свойств;
- проблемы у конечного потребителя при переработке проката (повышенная деформация, разрывы при штамповке).
В связи с вышеуказанными недостатками было решено разработать новый химический состав стальной основы IF-стали со сниженным на порядка 0,05% (по массе) содержанием упрочняющих твердый раствор химических элементов и одновременным выполнением условия эффективности легирования IF-стали:
Ti - 1,5 • S - 3,43 • N --^ 1,5,
4 • C
где Ti, S, N, C - процентное содержание соответствующих химических элементов (по массе) в стальной основе.
Параметры горячей прокатки непрерывно разлитых на УНРС слябов не претерпели изменений. Температура конца горячей прокатки составляла порядка 910 оС, температура смотки - порядка 725 оС.
Для стабилизации механических свойств и получения более пластичного оцинкованного проката на агрегате непрерывного горячего цинкования № 1 (далее АНГЦ-1) ПАО «НЛМК» с вертикальной компоновкой печного оборудования был разработан новый температурный режим отжига полосы. На рис. 1 представлено сравнение температурных режимов отжига полосы до (схема № 1) и после (схема № 2) корректировки технологии. В таблице 1 представлены названия камер печи отжига АНГЦ-1.
Название зон печи отжига АНГЦ-1
Таблица 1
Камера 1 Камера 2 Камера 3 Камера 4 Камера 5
Камера безокислительного нагрева Камера нагрева с радиантными трубами Камера выдержки/камера медленного охлаждения1) Камера Быстрого охлаждения Выходная камера
1)1 После реконструкции АНГЦ-1 камера медленного охлаждения была перестроена в камеру выдержки
© Копылов Д.В., Белоусов В.А., 2016.
Рис. 1. Сравнение температурных режимов отжига полосы
Из рис. 1 видно, что в процессе корректировки температурного режима отжига была использована схема с выдержкой полосы при сравнимых температурах в камерах 2 и 3. Данная корректировка температурного режима отжига, в том числе, была связана с реконструкцией печной части АНГЦ-1 путем замены камеры медленного охлаждения на камеру выдержки, позволила снизить температуры нагрева в зоне 1 на порядка 60 оС и пиковую температуру отжига на порядка 55 оС. Данное снижение температуры отжига полосы было достигнуто, за счет выдержки полосы при сравнимых температурах в камерах 2 и 3, что позволяет пройти процессам рекристаллизации структуры стальной основы в полном объеме при меньших температурах и одновременно приводит к экономии энергоресурсов при производстве оцинкованного проката. Появление выдержки, также позволяет одновременно повысить однородность структуры стальной основы.
3. Производство опытной партии
В период проведения данной работы было произведено 290 т оцинкованного проката марки DX57D по европейскому стандарту DIN EN 10346:2015 толщиной 0,7 мм на основе IF-стали с новым химическим составом.
В процессе опытной работы проводились мероприятия по подбору оптимальных температурно -скоростных режимов отжига и режимов дрессировки и правки с целью получения требуемых механических свойств и микрогеометрии поверхности. На каждом рулоне контролировали качество поверхности оцинкованного проката, проводили оперативные испытания механических свойств.
Весь объем данного оцинкованного проката марки DX57D, соответствовал требованиям DIN EN 10346:2015 по механическим свойствам, значение которых в сравнении с механическими свойствами проката, произведенного по существовавшей ранее технологии, представлены на рис. 2. В таблице 2 приведены требования к механическим свойствам оцинкованного проката марки DX57D толщиной 0,7 мм в соответствии с DIN EN 10346:2015.
Таблица 2
Требования к механическим свойствам
Марка Оцинкованного проката Предел текучести, МПа Временное сопротивление разрыву, МПа Относительное удлинение, % Коэффициент пластической анизотропии Показатель деформационного упрочнения
DX57D 120-170 260-350 > 41 > 2,1 > 0,22
170 168 166 164 162 160 158 166 154 152 150 148 146 144
Предел текучести
Временное сопротивление разрыву
-Г-
□
_L
□
т
Схема № 1 Схема № 2
а)
□ Меап
□ Меап±! 288 X Min-Ma
Схема № 1 Схема № 2 б)
□ Меап - □ Mean±SD X Min-Max
Схема № 1 Схема № 2
д)
Рис. 2. Сравнение механических свойств: а - предел текучести; б - временное сопротивление разрыву; в - относительное удлинение; г - коэффициент пластической анизотропии; д - показатель деформационного упрочнения
Из рис. 2 видно, что комплекс механических свойств проката, произведенного по схеме № 2, обладает большей пластичностью. Отмечено снижение значений предела текучести и повышение относительного удлинения оцинкованного проката, при сравнимых значениях коэффициента пластической анизотропии и показателя деформационного упрочнения, что должно благоприятно сказаться на процессах штамповки при переработке у конечного потребителя.
После производства опытного металла на АНГЦ-1 образцы оцинкованного проката от отдельных партий сдавались на металлографические исследования. В ходе которых определялись параметры микроструктуры стальной основы №-стали: средний размер зерна фор), коэффициент вытянутости (Квыт). Микроструктура всех исследованных образцов однофазная и представлена зерном феррита зерно: Dор=10,5-11,2 мкм, Квыт=1,20-1,26 (рис. 3).
Рис. 3. микроструктура стальной основы опытного проката
Сравнение параметров микроструктуры оцинкованного проката марки DX57D произведенного до (схема № 1) и после (схема № 2) корректировок технологии производства, а также оцинкованного проката одного из ведущих европейских производителей, являющегося эталонным, приведено в таблице 3.
Таблица 3
Сравнение параметров микроструктуры
№ схемы Dq,, мкм Квыт
Схема № 1 13,0-14,4 1,28-1,40
Схема № 2 10,5-11,2 1,20-1,26
«Эталон» 10,0-12,0 1,16-1,28
Из таблицы 2 видно, средний размер зерна фор) проката, произведенного по схеме № 2, на 2,5-3,0 мкм меньше, структура более однородна и в пределах погрешности соответствует параметрам «эталонного» проката европейского производителя, что позволяет получать более пластичный оцинкованный прокат. Также отмечено более низкое значение коэффициента вытянутости (Квыт) зерен, что должно повысить параметры штампуемости оцинкованного проката.
4. Выводы
4.1 Произведена корректировка технологии производства оцинкованного проката марки DX57D по европейскому стандарту DIN EN 10346:2015, включающая в себя разработки нового химического состава стальной основы IF-стали и температурного режима отжига полосы.
4.2 В процессе опытного производства получено 290 т оцинкованного проката, который соответствуют требованиям DIN EN 10346:2015 по механическим свойствам.
4.3 Комплекс механических свойств проката, произведенного по скорректированной технологии (схема № 2), обладает большей пластичностью.
4.4 Параметры микроструктуры стальной основы проката, произведенного по скорректированной технологии (схема № 2), являются более однородными и в пределах погрешности соответствуют параметрам «эталонного» проката.
Библиографический список
1. Проскуркие Е.В. Цинкование: Справочник. М.: Металлургия, 1988. 528 с.
2. Солнцев Ю.П. Материаловедение: учебник для вузов. 4-е изд., перераб и доп. СПб: ХИМИЗДАТ, 2007.
784 с.
КОПЫЛОВ ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ - магистрант кафедры системного инжиниринга МФТИ, ВШСИ МФТИ, Россия.
БЕЛОУСОВ ВЛАДИСЛАВ АЛЕКСАНДРОВИЧ - кандидат физико-математических наук, кафедра системного инжиниринга МФТИ, ВШСИ МФТИ, Россия.
