CS233388B1

CS233388B1 - A method of stationary annealing of high carbon soft steel strip steels

Info

Publication number: CS233388B1
Application number: CS731283A
Authority: CS
Inventors: Josef Boruta; Vladimir Dedek; Emerich Mistecky; Antonin Zamarsky
Original assignee: Josef Boruta; Vladimir Dedek; Emerich Mistecky; Antonin Zamarsky
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1985-03-14

Abstract

Úkolem vynálezu je vyvinout způsob stacionárního žíháni na měkko výšeuhlíkových pásových ocelí za účelem dosažení sferoidizace lamelárních karbidů, a to pásových oceli o kusové hmotnosti od 0,1 do 5 tun v jednosloupcových žihacíoh pecích, o hmotnosti sloupce svitků od 1 do 25 tun, a o chemickém složení v procentech podle hmotnosti uhlík od 0,3 až 1 % a dále jednotlivě nebo v kombinaci až do celkového obsahu 8 % legující prvky a to mangan od 0,1 do 2 %, křemík od 0,02 do 2 %, chrom od 0,02,. do 4 %, nikl od 0,02 do 3 %, molybden od 0,02 do 1 %, vanad od 0,02 do 0,3 %, wolfram i od 0,02 do 2 %, niob od 0,01 do 1 %, í titan od 0,01 do 1 % a zbytek železo a obvyklé příměsi. Po předchozí deformaci pásových ocelí za studená v rozmezí od 0 až 20 % se žíhají v rozmezí teplot 680 až 720 °C s výdrží na této teplotě 10 až 25 hodin a po předchozí deformací za studená nad 20 % v rozmezí teplot 640 až 720 °C s výdrží na této teplotě 5 až 20 hodin.The aim of the invention is to develop a method for stationary soft annealing of high-carbon strip steels in order to achieve spheroidization of lamellar carbides, namely strip steels with a unit weight of 0.1 to 5 tons in single-column annealing furnaces, with a column weight of coils of 1 to 25 tons, and with a chemical composition in percentages by weight of carbon from 0.3 to 1% and further individually or in combination up to a total content of 8% alloying elements, namely manganese from 0.1 to 2%, silicon from 0.02 to 2%, chromium from 0.02,. up to 4%, nickel from 0.02 to 3%, molybdenum from 0.02 to 1%, vanadium from 0.02 to 0.3%, tungsten from 0.02 to 2%, niobium from 0.01 to 1%, titanium from 0.01 to 1% and the rest iron and usual additives. After previous cold deformation of strip steels in the range of 0 to 20%, they are annealed in the temperature range of 680 to 720 °C with a holding time at this temperature of 10 to 25 hours and after previous cold deformation above 20% in the temperature range of 640 to 720 °C with a holding time at this temperature of 5 to 20 hours.

Description

Vynález se týká způsobu stacionárního žíhání na měkko ocelových pásů ve svitcích z ocelí s obsahem uhlíku od 0,3 do 1,0 % hmotnosti.The invention relates to a method for stationary annealing on soft steel strips in steel coils with a carbon content of 0.3 to 1.0% by weight.

Výšeuhlíkové nelegované a nízkolegované oceli, obsahující 0,3 až 1,0 % hmotnosti uhlíku, mají v nežíhaném stavu základní feritickou strukturu s karbidy s převažujícím lamelámím uspořádáním. V tomto stavu jsou tyto oceli tvrdé a křehké a zpravidla před následujícím tvářením za studená nebo po omezeně velké deformaci za studená vyžadují žíhání na měkko, při němž se dosáhne výrazné sferoidizace karbidů do globulámích tvarů, která způsobuje značný pokles pevnostních a vzrůst plastických vlastností ocelí.High carbon non-alloyed and low-alloy steels, containing 0.3 to 1.0% by weight of carbon, have, in the non-ignited state, a basic ferritic structure with carbides with a predominant lamella arrangement. In this state, these steels are hard and brittle and generally require soft annealing prior to subsequent cold forming or after limited cold deformation, which results in a significant spheroidization of carbides into globular shapes which causes a significant decrease in the strength and plastic properties of the steels.

Pro sferoidizační žíhání na měkko těchto ocelí se používá několikčzpůsobů. Z nich nej známější je dlouhodobé žíhání svitků stacionárním způsobem, pod teplotou Ac^ žíhaných ocelí, v poklopových, hrncových a podobných žíhacích pecích, přičemž z hlediska dosažení stejnoměrné struktury a mechanických, vlastností po žíhání je výhodné užívat jednosloupcového uspořádání svitků v peci.Several methods are used for the spheroidization annealing of these steels. The best known of these is the long-term annealing of coils in a stationary manner, below the temperature of the annealed steels, in cap, pot and similar annealing furnaces, and it is preferable to use a single-column arrangement of coils in the furnace.

Přitom se vsázka pozvolna ohřívá na žíhací teplotu s mnohahodinovou výdrží, za účelem docílení průběhu sferoidizace lameláraích karbidů a vyžíhaná vsázka se velmi pozvolna vychlazuje až do teplot kolem 150°C. Stacionární žíhání svitků těchto ocelí na měkko lze rovněž provádět v průběžných žíhacích pecích s pojízdnou válečkovou nístějí, přičemž hmotnost sloupce svitků dosahuje maximálně několika tun. V menší míře se tyto oceli žíhají na měkko také nad teplotou Ac^ s velmi krátkou dobou výdrží při žíhací teplotě a nezbytným velmi pomalým chlazením žíhané vsázky rychlostí menší než 20°C/h až do teploty minimálně Ar^ žíhané oceli, případně s izotermickou výdrží v průběhu ochlazování mezi teplotami Ar^ až Ar^· Tento způsob žíhání na měkkoIn this process, the batch is slowly heated to the annealing temperature with a multi-hour endurance to achieve the spheroidization of the lamellar carbides and the annealed batch is cooled very slowly up to temperatures of about 150 ° C. The stationary annealing of the rolls of these steels can also be carried out in continuous annealing furnaces with a rolling hearth, the weight of the coil column being at most several tons. To a lesser extent, these steels are also soft annealed above Ac ^ with a very short hold time at the annealing temperature and the necessary very slow cooling of the annealed charge at a temperature of less than 20 ° C / h up to at least Ar ^ annealed steel, possibly with isothermal holding. during cooling between temperatures Ar ^ to Ar ^ · This method of soft annealing

233 388 vyžaduje u uvedených ocelí možnost fcychlé regulace teploty žíhané vsázky, nebot neúměrné překročení dxby výdrže při teplotách na Acj. nebo vyšší ochlazovací rychlost z této teploty, způsobují výskyt nežádoucího hrubě lameláraího perlitu ve struktuře žíhaných ocelí a tím celkové zhoršení mechanicko-technologických vlastností, zvláště tvářitelnosti za studená.233,388 requires the possibility of rapid control of the annealed charge temperature for said steels, since disproportionately exceeding the dxby hold at temperatures at Ac1. or a higher cooling rate from this temperature causes the occurrence of an undesirable coarse lamellar perlite in the structure of the annealed steels and thus an overall deterioration of the mechanical-technological properties, especially cold formability.

Při dlouhodobém stacionárním žíhání výšeuhlíkových pásových ocelí pod teplotou Ac^, dosahuje se sferoidizace lameiárních karbidů a tím změkčení ocelí především účinkem žíhací teploty, jejíž stoupající hodnota směrem k Ac^ sferoidizaČní procea silně urychluje. Výrazného zrychlení sferoidizace karbidů lze rovněž docílit aplikací předchozí deformace za tepla válcovaných pásů za studená před žíháním, přičemž tento účinek roste s velikostí použité celkové deformace za studená. Dalším důležitýnj efektem pro tento proces je doba výdrže vsázky na žíhací teplotě a nakonec i pomalá rychlost náhřevu a ochlazování vsázky na a z žíhací teploty, v efektivním inteřvalu teplot pro sferoidizaci karbidů mezi 660° C až teplotou Ac^žíhané oceli·In the long-term stationary annealing of higher carbon strip steels below the temperature of Ac ^, spheroidization of the lamellar carbides and thereby softening of the steels is achieved mainly due to the annealing temperature, whose increasing value towards the Ac ^ spheroidization process strongly accelerates. Significant acceleration of carbide spheroidization can also be achieved by applying prior deformation of hot rolled strips prior to annealing, which effect increases with the amount of total cold deformation used. Another important effect for this process is the residence time of the charge at the annealing temperature and ultimately the slow heating and cooling rate of the charge to and from the annealing temperature, in the effective temperature range for carbide spheroidization between 660 ° C and the temperature of the annealed steel.

Proces sferoidizace karbidů při žíhání na měkko je rovněž ovlivňován chemickým složením žíhané oceli a výchozí disperzí lamelárně uspořádaných, karbidů v základní feritické struktuře·The process of carbide spheroidization during soft annealing is also influenced by the chemical composition of the annealed steel and the initial dispersion of lamellarly arranged carbides in the basic ferritic structure.

Neznalost celého komplexu uvedených účinků působících na proces sferoidizace při žíhání výšeuhlíkových ocelí na měkko, mnohdy v praxi způsobuje, žerna jedné straně jsou neúměrně prodlužovány používané žíhací postupy, například velmi pomalým prováděním náhřevu a ochlazováním vyžíhané vsázky nebo příliš dlouhými výdržemi vsázky na žíhací teplotě, což 'snižuje výkony žíhacích agregátů, zvyšuje celkové zpracovací náklady a energetic kou náročnost tohoto tepelného zpracování a snižuje produktivitu práce.Ignorance of the whole complex of these effects affecting the spheroidization process during soft annealing of higher carbon steels, often in practice, causes the black on one hand to disproportionately prolong the annealing processes used, for example by very slow heating and cooling of the annealed charge or too long It reduces the output of the annealing units, increases the overall processing costs and energy consumption of this heat treatment, and reduces labor productivity.

Při použití například nízkých pro sferoidizaci málo 'efektivních žíhacích teplot anebo příliš krátkých dob výdrží, je dosahováno nízkého stupně sferoidizace karbidů ve struktuře, zvýšení pevnostních a snížení plastických vlastností a tím celkového zhoršení technologické tváři telnosti těchto ocelí za studená.By using, for example, low spheroidization of low-efficiency annealing temperatures or too short hold times, a low degree of spheroidization of the carbides in the structure, an increase in strength and a decrease in plastic properties, and thus an overall deterioration of the technological cold formability of these steels are achieved.

Používání žíhacích teplot při tomto dlouhodobém žíhání v těsné blízkosti Ac-j. žíhané oceli způsobuje při následujícímThe use of annealing temperatures in this long-term annealing in close proximity to Ac-j. annealed steel causes the following

- 3 233 388 ochlazování žíhané vsázky výskyt nežádoucího.lamelamiho perlitu ve struktuře.- 3 233 388 cooling of the annealed charge occurrence of undesirable lamella perlite in the structure.

Uvedené nevýhody-dosud známých způsobů stacionárního žíhání na měkko výšeuhlíkových pásových ocelí se odstraní způsobem podle vynálezu, kde pásová ocel je ve svitcích o kusové hmotnosti 0,1 až 5 tun,v jednosloupových žíhacích pecích o hmotnosti sloupů svitků 1 až 25 tun, a v chemickém složení v procentech hmotnostních uhlík 0,3 až 1,0 %, dále jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci až do celkového obsahu 8 % hmotnostních legující prvky, to je mangan 0,1 až 2,0 %, křemík 0,^υ2 až 2,0 %, chrom 0,02 až 4,0 %, nikl 0,02 až 3,0 %, melybdén 0,02 až 1,0 %, vanad 0,02 až 0,3 %, wolfram 0,02 až 2,0 %, niob 0,01 až 1,0 %,a titan 0,01 až 1,0 %, zbytek železo a obvyklé příměsí,jehož podstata spořívá v tom, že po předchozí deformaci pásových ocelí za studená v rozmezích od 0 až 20 % se žíhají v rozme-zí teplot 680 až 720°C s výdrží na této teplotě 10 až 25 hodin a po předchozí deformaci za studená nad 20 % v rozmezí teplot 640 až 720°C‘s výdrží na této teplotě 5 až 20 hodin.These disadvantages of the previously known stationary annealing methods for soft carbon steel strip steels are eliminated by the method of the invention, wherein the strip steel is in coils of 0.1 to 5 tons, in single-column annealing furnaces with coil column weights of 1 to 25 tons, and chemical composition in percent by weight carbon 0.3 to 1.0%, individually or in combination with each other up to a total content of 8% by weight of alloying elements, ie manganese 0.1 to 2.0%, silicon 0, ^υ 2 to 2 0.02, chromium 0.02 to 4.0%, nickel 0.02 to 3.0%, melybdenum 0.02 to 1.0%, vanadium 0.02 to 0.3%, tungsten 0.02 to 2% , 0%, niobium 0.01 to 1.0%, and titanium 0.01 to 1.0%, the remainder iron and the usual admixture, the nature of which is that after the previous cold deformation of the strip steels in the range of 0 to 20% are annealed in the temperature range of 680 to 720 ° C with a hold at this temperature for 10 to 25 hours and after previous deformation cold above 2 0% in the temperature range of 640 to 720 ° C is maintained at this temperature for 5 to 20 hours.

Výhodou způsobu stacionárního žíhání na měkko výšeuhlíkových pásových ocelí podle vynálezu je to, že využívá kombinace předchozí deformace za studená, teploty a doby žíhání, dále, že zabezpečuje dosažení v praxi vyhovujících mechanických vlastností a tomu odpovídajícího minimálního stupně sferoidizace lamelárních karbidů ve struktuře vyčíhaných uvedených ocelí, a tím optimálního využívání žíhacích agregátů a zvýšení jejich výrobnosti při celkové úspoře zpracovacích nákladů.The advantage of the stationary annealing method of the soft carbon steel strips according to the invention is that it utilizes a combination of the previous cold deformation, temperature and annealing time, further ensuring the achievement of practical mechanical properties and corresponding minimum degree of spheroidization of lamellar carbides in the annealed steel structure. , thereby optimizing the use of annealing units and increasing their productivity while saving overall processing costs.

Způsob žíhání podle vynálezu je založen na tom, že žíhání umožní získat u uvedených ocelí v na měkko žíhaném stavu pevnosti Rm v rozmezích 400 až 830 MPa a tažnost Α^θ minimálně 12 %, přičemž se docílí minimálně 40 % sferoidizace lamelámích karbidů nebo při celkové· déformaci za studená před žíháním nad 20 % minimálně 50 % sferoidizace lamelárních karbidů ve struktuře₍a to v obou případech bez nutnosti následujícího zpomaleného řízeného vychlazování žíhané vsázky z žíhacích teplot.The annealing process according to the invention is based on annealing which makes it possible to obtain, in the soft-annealed state of the steels, a strength Rm in the range of 400 to 830 MPa and an elongation at break of at least 12% with at least 40% spheroidization of lamellar carbides or · Cold deformation before annealing above 20% at least 50% spheroidization of lamellar carbides in the structure ₍ in both cases without the need for the subsequent controlled controlled cooling of the annealed charge from annealing temperatures).

Způsob žíhání uvedených ocelí podle vynálezu je založen na zjištěných hodnotách přestupu tepla v objemu žíhané vsázky a znalostech struktury a mechanických vlastností uvedených ocelí v žíhaném stavu podle doporučeného postupu. Aplikace postupu žíháníThe method of annealing said steels according to the invention is based on the determined heat transfer values in the annealed charge volume and knowledge of the structure and mechanical properties of said annealed steels according to the recommended procedure. Application of annealing procedure

- 4 233 388 uvedených ocelí podle vynálezu v praxi znamená racionalizaci pňužívaných žíhacích postupů, především optimalizaci teplot a dob žíhání v návaznosti na velikost použité předchozí celkové deformace za studená bez následujícího velmi pomalého ochlazo* vání žíhané vsázky, Čímž se zkrátí celková doba žíhání vsázky, zvýší se výrobnost žíhacích agregátů, při dosažení struktury a mechanických vlastností po žíhání na měkko, vyhovujících pro následující tváření těchto materiálů za studená.In practice, the 4,233,388 of the steels of the present invention rationalize the annealing methods used, in particular optimizing temperatures and annealing times in relation to the amount of previous total cold deformation used without subsequent very slow annealing of the annealed charge, thereby reducing the total annealing time of the charge. the production of annealing aggregates will be increased, while achieving the structure and mechanical properties after soft annealing, suitable for subsequent cold forming of these materials.

Pro výrobu za studená válcovaných pásů o konečném rozměru průřezu 1,0 x 200 mm z výšeuhlíkové oceli o chemickém složení s množstvím prvků podle hmotnosti, uhlík 0,69 %, mangan 0,65 %, křemík 0,30 %, fosfor 0^2. síra 0,010 %, zbytek železo a obvyklé příměsí byly použity svitky za tepla válcovaných pásů o rozměru jbrůřezu 2,5 x 210 mm o kusové hmotnosti 1,5 tuny. Tyto po vymoření byly deformovány válcováním za studená 3θ % deformací na mezitlouš^tku 1,75 mm, dále ve svitcích žíhány v jednosloupcových poklopových pecích,o celkové hmotnosti sloupce dvanáct kusů svitků 18 tun, v rozmezí, žíhacích teplot 700 až 720°C.po dobu 10 hodin a po skončení žíhání dále volně ochlazovány do teploty 150°C pod ochranným poklopem. Ve struktuře vyžíhané oceli bylo dosaženo 90 % sferoidizace lamelámích karbidů, pevnosti 5S0 MPa a tažnosti Α^θ 21 %.For the production of cold-rolled strips with a final cross-sectional dimension of 1,0 x 200 mm of chemical-grade high carbon steel with a number of elements by weight, carbon 0,69%, manganese 0,65%, silicon 0,30%, phosphorus 0 ^ 2 . Sulfur 0.010%, the remainder iron and the usual admixtures were used coils of hot-rolled strip of 2.5 x 210 mm diameter with a piece weight of 1.5 tons. They were deformed by cold rolling by 3% deformation at an intermediate thickness of 1.75 mm after annealing, further annealed in coils in single-column hood furnaces, with a total column weight of twelve coils of 18 tonnes, in the annealing temperature range of 700 to 720 ° C. continue to freely cool to 150 ° C under a protective hood for 10 hours and at the end of the annealing. In the annealed steel structure, 90% spheroidization of lamellar carbides, 5S0 MPa strength and ductility Α ^ θ 21% were achieved.

Pro výrobu za studená válcovaných pásů o finálním rozměru v průřezu 1,5 x 200 mm, z nízkolegované výšeuhlíkové oceli o chemickém složení s množstvím prvků podle hmotnosti, uhlík 0,75 %» mangan 1,15 %, křemík 0,20 %, fosfor 0,620 %, síra 0,008 %,chrom 0,20 %, nikl 0,25 zbytek železo a obvyklé příměsi, se použilo svitků za tepla válcóvaných pásů s rozměrem průřezu 2,6 χ 210mm, o kusové hmotnosti 1 tuna. Tyto po vymoření se válcovaly za studená na tloušťku 2,5 mm, s 4 % deformací a po této deformaci žíhaly ve svitcích^ednosloupcové poklopové peci,o celkové hmotnos-. ti sloupce 13 kusů svitků 13 tun, v rozmezí' žíhacích teplot 700 až 720°C, s patnáctihodinovou výdrží a dále po ukončení žíhání volně ochlazovaly pod ochranným poklopem do teploty 180°C na vzduchu.For the production of cold rolled strips with a final dimension of 1.5 x 200 mm, of low alloyed high carbon steel with chemical composition with a number of elements by weight, carbon 0.75% »manganese 1.15%, silicon 0.20%, phosphorus 0.620%, sulfur 0.008%, chromium 0.20%, nickel 0.25 iron remainder and usual impurities were used coils of hot rolled strips with a cross-sectional dimension of 2.6 χ 210mm, with a piece weight of 1 ton. They were cold rolled to a thickness of 2.5 mm, with a 4% deformation after annealing, and after this deformation they were annealed in coils of a single column bell furnace with a total weight. Three columns of 13 pieces of 13 ton coils, in the annealing temperature range of 700 to 720 ° C, with a 15 hour holding time and further after cooling, freely cooled under a protective hood to 180 ° C in air.

Vyžíhaná ocel měla pevnost 705 MPa a tažnpst Α^θ 19 %, při dosaženém stupni sferoidizace lamelámích karbidů 80 %.Na měkkoThe annealed steel had a strength of 705 MPa and a tensile strength of Α ^ θ of 19%, at a achieved degree of spheroidization of lamellar carbides of 80%.

- 5 233 388 vyžíhaná ocel byla dále válcována za studená postupnými úběry tloušťky až na konečnou požadovanou tlouštku 1,5 mm, to je s celkovou 40 % deformací za studená a pak rekrystalizačně vyčíhána v rozmezích teplot 680 až 700°C se Čtyřhodinovou výdrží při-této teplotě.- 5,233,388 annealed steel was further cold rolled by successive thickness down to a final desired thickness of 1.5 mm, i.e. with a total cold deformation of 40% and then recrystallized annealed in the temperature range of 680-700 ° C with a 4 hour hold time. at this temperature.

Claims

Object of the invention

233 388

Method of stationary annealing of higher carbon carbon steels in coils, of a piece weight from 0.10 to 5 »0 tons, in single-column annealing furnaces with a coil column weight of 1.0 to 25.0 tons, _f with chemical composition and percentage content of elements carbon by weight 0.3 to 1.0% and further individually or in combination up to a total content of 8% alloying elements such as manganese 0.10 to 2.0%, silicon 0.02 to 2.0%, chromium 0, 02 to 4 »0%, n ^ kl 0.02 to 3» 0%, molybdenum 0.02 to 1.0%, vanadium 0.02 to 0.3%, tungsten 0.02 to 2.0%, niobium 0.01 to 1.0%, titanium 0 to 1.0%, the remainder iron and usually impurities, with a strength ranging from 400 to 830 MPa and an elongation at least 12% in the annealed state, characterized in that after previous deformation cold strip steels in the range of up to 20% are annealed in the temperature range of 680 to 720 ° C with a hold at this temperature for 10 to 25 hours and the previous cold deformation above 20% in the range temperatures of 640-720 ° C and kept at this temperature for 5-20 hours.

Printed by Moravian Printing Works, plant 12, Leninova 21, Olomouc