Горячекатаных листов предварительным протравливанием

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 18.09.2024

В зависимости от толщины листовую сталь условно разделяют на тонколистовую (толщиной 0,2-3,9 мм) и толстолистовую (толщиной 4,0-160 мм).

Листовые стали классифицируют по категориям по уровню механических свойств и видам механических испытаний и по группам в зависимости от способности к вытяжке (Г-глубокая, Н- нормальная, ВГ- весьма глубокая, СВ- сложная, ОСВ- особо сложная и ВОСВ- весьма особо сложная).

Листовой прокат обычно используют в состоянии поставки, без дополнительной термообработки.

К листу предъявляются требования по механическим свойствам: временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение, ударная вязкость после механического старения и при различных температурах (от +20 до -70 0 С), по штампуемости, а также требования по микроструктуре (величине и неравномерности зерна, наличию и распределению структурно-свободного цементита, глубине обезуглероженного слоя).

Листовой прокат производится согласно стандартов по требованию заказчиков. Если требуемые свойства отличаются от свойств, получаемых непосредственно после прокатки, возникает необходимость в термической обработке. Такая термообработка осуществляется на заключительных стадиях производства и является заключительной. Может применяться и промежуточная термообработка, которая выполняется после холодной или горячей прокатки для облегчения последующей холодной деформации.

Применяют следующие виды термообработки листового проката:

Рекристаллизационный отжиг (для тонколистовой холоднокатаной качественной стали для холодной штамповки). Может использоваться на промежуточных стадиях изготовления листа для повышения пластических свойств стали и облегчения последующей прокатки.

Отжиг- для горячекатаных листов, свойства которых не соответствуют требованиям стандартов;

Нормализация (иногда с высоким отпуском)- с целью измельчения зерна и повышения его однородности, устранения полосчатости структуры, уменьшения склонности к деформационному старению, улучшения штампуемости.

Закалка с высоким отпуском (улучшение)- для обеспечения требуемых высоких механических свойств.

Режимы термообработки выполняют с учетом химического состава и исходной структуры стали, а также требуемых свойств после термической обработки. Температурно-временные параметры выполнения различных операций должны быть установлены с учетом состава и назначения стали, предварительной обработки, геометрии полосы, массы садки, теплотехнических характеристик нагревательных печей.

В последнее время широкое распространения для изготовления и термоупрочнения тонкого листового проката получила контролируемая прокатка.

Контролируемая прокатка, являясь разновидностью ВТМО, представляет собой эффективный способ повышения прочности, пластичности и вязкости низколегированных сталей. Основная идея этого вида обработки заключается в подборе режимов прокатки и охлаждения после прокатки, что обеспечивает получение мелкого и однородного зерна в готовом прокате.

Рисунок 2.4- Схема контролируемой прокатки

Наиболее успешно это достигается понижением температуры прокатки в последних трех — пяти проходах до 780. 850 °С при увеличении степени деформации до 15. 20% и выше за проход.

Контролируемая прокатка является разновидностью процесса пластической обработки стали и сплавов, характеризующейся регламентированными условиями нагрева металла, строго определенными температурными и деформационными параметрами процесса в зависимости от химического состава и заданными режимами меж- и последеформационного охлаждения металла на различных стадиях обработки. Результатом этого является получение заданной структуры и специального типа строения субструктуры и упрочняющих фаз, при котором увеличиваются одновременно прочность и вязкость или металл придаются специальные свойства.

Основной принцип контролируемой прокатки заключается в измельчении аустенитного, а соответственно и ферритного зерна, что приводит к одновременному повышению прочности и вязкости стали. Сущность этого процесса заключается в том, что низколегированную сталь, содержащую карбонитриды ванадия и ниобия, прокатывают со значительными степенями деформации и заканчивают прокатку в двухфазной области. При нагреве до 1150 С корбонитриды ванадия переходят в твердый раствор, а их влияние при последующем понижении температуры, стимулирование деформации, приводит к упрочнению, тогда как не перешедшие в раствор карбонитриды ниобия препятствуют росту зерна.

Основное различие между обычной и контролируемой прокаткой состоит в том, что при контролируемой прокатке деформационные полосы разделяют аустенитные зерна на несколько блоков. Граница каждого блока является источником зарождения ферритных зерен. В результате из аустенитного зерна образуются более мелкие ферритные зерна, чем при обычной прокатке, когда зарождение ферритных зерен происходит на границах аустенита. Кроме того, увеличение числа активных центров зарождения феррита ускоряет процесс -превращения, в результате чего снижается вероятность выделения бейнитной структуры, придающей низкую вязкость стали.

Контролируемую прокатку осуществляют на толстолистовых реверсивных и непрерывных широкополосных станах:

1. При контролируемой прокатке листов большие обжатия производят преимущественно в области низких температур (800 0 С);

2. Заканчивают при температурах ниже 700 0 С.

Влияние модифицирующих элементов (ниобия, ванадия) на дисперсионное твердение стали зависит от условий охлаждения единичных листов или полос.

Для осуществления контролируемой прокатки требуется сооружение специализированных прокатных станов, позволяющих выдерживать большие усилия прокатки при деформации металла с пониженной температурой. Возможны технологические варианты контролируемой прокатки листовой стали и сортового проката.

Термообработка листового проката из углеродистой стали

Тонколистовая сталь

Обычно тонколистовые стали применяют для холодной штамповки. Для этой цели используют низкоуглеродистые кипящие и спокойные стали. Для предотвращения склонности к старению вводят алюминий, ванадий, титан.

Термическая обработка холоднокатаного листа регулирует конечную структуру и свойства стали с целью ее разупрочнения и обеспечения хорошей штампуемости.

Для производства проката холоднокатаного листа для глубокой и особо сложной вытяжки рекомендуют следующие режимы:

Степень обжатия в последней клети стана горячей прокатки должна быть выше критической и составлять 15-20 %;

Температура конца прокатки для углеродистых сталей (08кп, 08пс, 08Ю) должна находиться в пределах 860-920 0 С, что соответствует аустенитному состоянию стали и приводит после охлаждения к получению мелкого ферритного зерна;

Охлаждение в интервале 750-550 0 С после выхода полосы из последней клети стана горячей прокатки перед смоткой должно быть быстрым, чтобы обеспечить благоприятную форму цементитных включений;

Температура смотки полосы в рулон зависит от марки стали и должна составлять 550-650 0 С. При более высокой температуре смотки возникает неравномерность зерен феррита, происходит коалисценция перлита и образование грубой сетки цементита.

Температуру рекристаллизационного отжига назначают в пределах от 640 0 С до Ас₁.

Большую часть листового металла для глубокой вытяжки отжигают в рулонах в колпаковых печах с принудительной циркуляцией защитной атмосферы.

Отжиг в колпаковых печах. Рулоны собирают в стопы на стенде печи. Параметры термообработки: Скорость нагрева: нагрев проводят медленно- 10-50 0 С/ч. Можно применять ступенчатый нагрев с выдержкой до 550 0 С в течение 10-19ч.

Температура нагрева: для кипящих сталей назначают температуру в пределах 680-700 0 С, для спокойных- в пределах 700-720 0 С.

Время нагрева и выдержки: назначают из условия получения допустимого перепада температуры по сечению рулона. В колпаковых печах первичная рекристаллизация стали проходит в процессе медленного нагрева садки до температуры отжига. Собирательная рекристаллизация развивается медленно, поэтому удовлетворительную структуру и свойств стали можно получить после кратковременных выдержек при 680-720 0 С. Для спокойных сталей с целью обеспечения их устойчивости к деформационному старению изхотермическую выдержку назначают в пределах 5-15ч. Для сталей с алюминием и до 20 ч. Для сталей с ванадием.

Скорость охлаждении: Скорость охлаждения влияет на свойства стали в связи с переменной растворимостью и выделением азота и углерода из феррита. Растворимость углерода значительна в интервале 720-400 0 С, азота- в интервале 600-300 0 С. Охлаждение должно быть медленным для предотвращения склонности стали к старению (не выше 40 0 С/мин).

Непрерывный отжиг листового проката проводят в горизонтальных протяжных и вертикальных печах башенного типа с конвекционным нагревом и с нагревом в жидких теплоносителях.

Рекомендуется использовать сталь с исходным крупным зерном; назначать при холодной прокатке степень обжатия, обеспечивающую интенсивный рост ферритных зерен при рекристаллизации; применять низкоуглеродистые стали (0,05-0,06%С), с титаном (0,1%), не склонные к старению даже при ускоренном охлаждении после отжига без использования перестаривания.

Рисунок 2.5- График режимов термообработке холоднокатаной стали толщиной 0,4-2,0 мм и шириной 900-1550 мм на агрегате непрерывного отжига

При производстве горячекатаной листовой стали рекомендуются те же температурные режимы прокатки, охлаждения и смотки, что и для подката холоднокатаных листов. При необходимости, в качестве окончательной термообработки применяют нормализацию в проходных роликовых печах или отжиг, выполняемый в проходных или садочных печах.

Толстолистовая сталь

Толстолистовую горячекатаную сталь производят в виде листов, рулонов, полосы с широким диапазоном свойств. Сталь может быть поставлена как без термической обработки, так и после смягчающей или упрочняющей термической обработки. Для регулирования механических свойств в качестве окончательной термообработки используют отжиг, нормализацию (иногда с высоким отпуском) и закалку с высоким отпуском.

Термическую обработку проводят в проходных роликовых печах, при этом для травленных полос используют защитные атмосферы.

Нормализацию (с высоким отпуском) применяют для повышения пластичности стали толщиной не более 15 мм, предназначенной для холодной штамповки.

Закалка с высоким отпуском позволяет уменьшить склонность сталей к деформационному и термическому старению и повысить характеристики прочности. Температура нормализации и закалки для углеродистых сталей выбирается в пределах 780-940 0 С.

Охлаждение при закалке проводят в закалочных устройствах (прессы, душирующие установки, роликовые закалочные машины).

Отпуск осуществляют в проходных (реже садочных) печах при 600-700 0 С. Время нагрева при отпуске в проходных печах определяют из расчета 1,5-4,0 мин/мм, охлаждение - на воздухе или распыленной водой.

Термообработка листового проката из легированных сталей

Прокат из легированных сталей поставляется тонко- и толстолистовым термически обработанным или без термообработки. Для этих сталей применяют: отжиг, нормализацию, нормализацию с высоким отпуском, закалку с высоким отпуском.

Для листов из низколегированных сталей в основном используют нормализацию или закалку с высоким отпуском. Закалка с отпуском в 1,5-1,8 раза повышает характеристики прочности стали при сохранении достаточно высокой пластичности и хладостойкости, снижает склонность к деформационному старению. Нормализация позволяет повысить в основном ударную вязкость стали.

Листы из легированных конструкционных сталей подвергают отжигу, отпуску, нормализации или улучшению.

Высоколегированные стали аустенитного и аустенито-ферритного классов закаливают, а ферритного и мартенситного- отжигают или подвергают высокому отпуску.

Термическую обработку (нормализацию, закалку, отпуск) листов толщиной до 50 мм проводят в проходных роликовых печах, более толстых- в печах садочного типа (камерных с выдвижным подом). Температура нагрева выбирается обоснованно, индивидуально, с учетом справочных данных.

Время нагрева и выдержки назначают с учетом теплотехнических характеристик печей (для проходных роликовых печей продолжительность нагрева может быть ориентировочно определена из расчета 1,0-2,0 мин/мм для нормализации и закалки, 3,0-6,0 мин/мм - для отпуска).

Охлаждение листов при закалке осуществляется в прессах или в роликовых закалочных машинах.

При использовании садочных печей, листы охлаждают в баках с водой, перемешиваемой воздухом.

Охлаждение при нормализации низколегированных сталей и отпуске проводят на воздухе (на открытом рольганге) или ускоренно (распыление водой).

Для отжига листов и рулонов чаще используют садочные печи. Охлаждение при отжиге легированных конструкционных сталей проводят в стопах или на рольганге со скоростью 30-60 0 С/ч приблизительно до 500 0 С, далее на воздухе.

Для предотвращения обезуглероживания и окисления холоднокатаную и горячекатаную травленую листовую сталь нагревают в защитных атмосферах. После отжига холоднокатаные листы охлаждают в защитной атмосфере до 160-180 0 С.

Термообработка листового проката из мартенсито-ферритных сталей

Мартенсито-ферритные стали содержат 0,06-0,13%С; 1-2% Mn; 0,25-1,5% Si; 0,5% Cr; 0,1 %V или 0,1-0,3% Mo.

Двухфазную структуру, состоящую из зерен феррита, окруженных участками мартенсита или бейнита (5-15%) получают закалкой при нагреве до температур двухфазного интервала с резким охлаждением со скоростью 10-200 0 С/с. Легирующие элементы повышают устойчивость аустенита и предотвращают его распад при охлаждении из межкритического интервала. Наличие в структуре феррита служит основной причиной хорошей штампуемости стали.

При изготовлении деталей штамповкой после деформации проводят кратковременный отпуск при 200-400 0 С. При отпуске развивается деформационное старение, повышающее предел текучести сталей.

Для термической обработки используют агрегаты непрерывного отжига. Конкретные температурно- временные параметры термической обработки назначают с учетом фактического состава стали, критических точек и требуемых свойств. Можно использовать перестаривающий отпуск, что повышает предел текучести стали.

Термообработка листов с прокатного нагрева

Термообработка с прокатного нагрева имеет ряд преимуществ.

Для листов из углеродистых и низколегированных сталей применяют:

Нормализацию с использованием тепла прокатного нагрева, осуществляемую путем принудительного охлаждения листов после прокатки до 680-600 0 С с последующим охлаждением на воздухе до 550 0 С и передачей листов к печам для нормализации.

Одинарную термическую обработку- ускоренное регулируемое охлаждение листов после прокатки до 700-650 0 С, что частично предотвращает процессы собирательной рекристаллизации и сохраняет мелкозернистую структуру, повышая характеристики прочности стали.

Двойная упрочняющая термическая обработка- ускоренное охлаждение листов до 600-300 0 С с последующим ускоренным отпуском при 620-680 0 С в печах, предназначенных для нормализации. В результате после отпуска получается мелкое зерно феррита с равномерно распределенными тонкодисперсными карбидами. Предпочтительным является двустороннее охлаждение листов. Для охлаждения верхней поверхности листов вода подается цилиндрическими струями или сплошной плоской струей из щелевых баков. Нижняя поверхность листов охлаждается водой через коллекторы с соплами, установленными в промежутках между роликами рольганга.

На протяжении нескольких десятилетий листовой горячекатанный металлопрокат пользуется большим спросом на рынке. Это связано с тем, что огромный сортамент горячекатаных листов позволяет использовать его в тысяче различных сфер деятельности, начиная производством декоративных элементов декорирования, и заканчивая строительством космических станций и военных ракет.

Особенности горячекатаных листов и их достоинства

Широкий выбор размера и веса горячекатаных листов позволяет использовать их и как самостоятельную техническую единицу, и как сырье на производстве.

Для того, чтобы понять какой горячекатаный лист лучше, нужно понимать в каких он условиях будет работать. Физические и механические характеристики будут изменяться в зависимости от используемого материала.

Если необходим материал, который будет долгое время работать в условиях повышенной нагрузки, то лучше выбрать сталь, если будет присутствовать контакт с водой, то идеально подойдет медь, широкий выбор позволяет подобрать идеальный вариант для каждого отдельного случая.

Плакирование. Происходит нанесение тонкого слоя алюминия, что повышает коррозийную стойкость поверхности;
Нагартовка. Процесс увеличения прочности и твердости, но снижения пластичности. Осуществляется путем деформационных манипуляций со сплавом, не нагретым до состояния рекристаллизации;
Искусственное и естественное старение. Процедура повышает прочность и устойчивость к статической нагрузке.

Существует множество видов обработки, но кроме нее можно использовать также и легирование. Это процесс, при котором в сталь добавляются различные элементы, такие как минералы или другие металлы.

Марганец;
Никель;
Хром;
Ванадий;
Кремний.

Каждая добавка, в зависимости от ее концентрации в сплаве будет придавать ему необходимые характеристики. Часто легирование проводят двумя и более добавками.

Производство

Особенностью производства горячекатаного листа является наличие высоких температур на протяжении всего технологического процесса.

Недопустимо, чтобы одни элементы, соприкасающиеся с заготовкой, отличались от нее по температуре, это может вызвать нежелательные качества будущего изделия, такие как ломкость и различие в состоянии сплава.

Сложными моментами при производстве являются большие энергетические затраты и необходимость обработки и удаления образовавшейся на поверхности окалины.

Конечно, стальные листы прочны и используются в ответственных узлах, но из-за того, что заготовке приходится остывать, материал может в процессе иметь неоднородную толщину. Это приводит к тому, что горячекатаный лист уступает холоднокатаному в прочности.

Маркировка

Тонколистовыми – толщина не превышает 4 мм;
Толстолистовыми – толщина больше 4 мм, самый толстый лист может достигать 16 см.

А – повышенная точность, следовательно качество выше;
Б – Нормальная.

Прокат первого класса – более качественный прокат, поверхность которого однородна;
Прокат второго класса – На поверхности могут находиться царапины и неровности.

Фото горячекатаного листа

Читайте здесь! Как подобрать сварочную проволоку - обзор видов и подбор лучших сварочных проволок для полуавтомата

В данный момент, практически весь металлопрокат завязан на листовом выпуске. Существует горячий и холодный прокат. В данный момент речь пойдёт именно о стальном горячекатаном листе.

Содержание

Особенности производства

Чаще всего, горячий прокат применяется именно в производстве стальных листов. Более подробно об области применения стальных листов, сделанных по технологии горячего проката будет сказано чуть ниже.

Данный блок сделан с целью ознакомить вас с особенностями этого материала, которые позволяют ему оставаться на вершине рынка металлопроизводства. Техника изготовления горячекатаного листа хоть и выглядит какой-то сложной и замороченной, но на самом деле таковой не является.

Весь процесс начинается с установки специальных станков на нужной высоте. Далее идёт активация нагревательных элементов и когда они достигнуть нужной температуры, начинается прокатка. В прокатке участвуют специальные металлические заготовки.

Путём нескольких прогонов и общей термической обработки, заготовки доводятся до нужных агрегатных кондиций, после чего они отправляются застывать в специальные камеры. Это нужно, чтобы они как можно сильнее застыли и сохранили свою форму на долгое время.

Существует несколько разновидностей металлического горячекатанного листа. В основном, они различаются по размеру. Чаще всего, производят экземпляры от 2 до 4 миллиметров в толщину. Такая разница объясняется широким применением металлических листов. От мелкого производства электроприборов до масштабного строительства.

Достоинства материала

Металлические горячекатаные листы — это крайне необычный, но в то же время, популярный в строительстве материал. И свою популярность и признание он получил не просто так.

Сначала стоит выделить все главные преимущества такого материала, как горячекатаный лист:

Минусы горячекатаных листов

Но нет такого материала, в котором было бы всё хорошо и горячекатаные листы не являются исключением в этом вопросе. Следует уделить время и тому, чтобы поговорить о недостатках этого материала. Да, их немного, но не выпускайте их из виду, чтобы не получить кучу проблем впоследствии.

И так, вот следующие пункты, о которых нужно обязательно помнить при покупке такого материала, как горячекатаный лист:

Размеры. Да, как уже можно было догадаться, горячекатаные листы производят в крайне масштабных условиях, что говорит об их внушительном размере. Поэтому, если вы затеяли небольшой ремонт, то такие листы — это явно не то что вам нужно. К тому же, размеры экземпляров могут создать некоторые проблемы при транспортировке этого материала. Вам, скорее всего, не обойтись без специальной грузовой машины. Если у вас нет своей, то можно заказать погрузку и транспортировку в любой строительной компании вашего города.
Малый выбор цветов. Хоть и выше было сказано, что ассортимент горячекатаных листов довольно богат, но что касается цветов, то тут особо разгуляться не получится. Не все металлы обладают такими физическими и химическими свойствами, чтобы выдержать все этапы термической и производственной обработки. Те экземпляры, которые допускаются к изготовлению заготовок для горячекатаных листов, обладают одним, ярко выраженным цветом. Чаще всего, это смесь серебряного и серого.

Если вам уж сильно хочется добавить внешнему виду горячекатаного листа какой-либо изыск, то можете использовать специальные лакокрасочные материалы. Найти их не составляет особого труда, они могут даже продаваться в комплекте с самими листами.

Благодаря тому, что эти материалы не привередливы с химической точки зрения, можно использовать практически все дополнительные обрабатывающие средства, практически не знакомясь с их составом.

Можете быть уверены, что при обработке горячекатаных листов у вас не случится каких-либо вредоносных химических реакций и выделений, которые могут плохо повлиять на здоровье людей.

Особенности выбора

Прежде чем вы начнёте всерьёз выбирать конкретные горячекатаные листы, ознакомьтесь с несколькими полезными советами:

Лист горячекатаный травленый – является подвидом стального металлопроката, который имеет прямоугольно сечение и производится горчекатаным способом.

Для достижение наиболее гладкости поверхности листа, он подвергается травлению, от чего и получил название – горячекатаного травленого листа.

Под действием травления поверхность листа освобождается от окалины, которая обязательно появляется при производстве листа, и тем самым делает поверхность горячекатаного листа уже поверхностью горячекатаного травлёного листа.

Листовой прокат данного вида производится сортаментом по ГОСТ19903-90 из низкоуглеродистых.

Для производства горячекатаного травленого листа из углеродистых, качественных, и низколегированных и легированных сталей определено по ГОСТ16523-97, ГОСТ19281-89, ГОСТ14637-89, ГОСТ1577-93 и ГОСТ5520-79.

Применение горячекатаного травленого листа

Данный вид листового проката применяется в большей части отрасли промышленности, наиболее он востребован, где для производства выдвигаются повышенные требования к чистоте поверхностей, с последующим нанесением защитных покрытий, к примеру, цинкованию.

Так же горячекатаный травленный листа используется в качестве сырья для производства холоднокатаного листового проката, производства электросварных труб и фасонного металлопроката (швеллера, гнутые уголки итд).

Так же высокий спрос на данный вид листа в строительной сфере в частности для строительства лестниц, ограждений, мостов, каркас, быстровозводимых строений.

Во многом популярность данного вида листового проката обусловлено податливостью его всем видам металлообработки.

Читайте также: