Влияние частиц сульфида марганца и нитрида алюминия на показатели штампуемости холоднокатаной низкоуглеродистой стали

• Автор: Жиленко, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Основные требования к высокоштампуемому холоднокатаному прокату 8 и технологическая схема производства
1.2 Влияние режимов рекристаллизационного отжига на свойства ] ]
холоднокатаного проката из низкоуглеродистой стали
1.3 Основные требования к химическому составу стали 08Ю 1 g
1А Закономерности формирования частиц A1N на разных этапах производства 24 низкоуглеродистой стали
1.5 Влияние параметров сквозной технологии на формирование частиц 31 сульфида марганца
1.6 Постановка цели и задач работы 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материал для исследования
2.2 Методики исследования
2.2.1 Методика металлографического исследования микроструктуры
2.2.2 Определение концентраций углерода и азота в твердом растворе 45 методом внутреннего трения
2.2.3 Электронномикроскопическое исследование микроструктуры
2.2.4 Методика проведения механических испытаний
2.2.5 Термодинамический анализ областей существования фаз в сталях 51 типа 08Ю
2.2.6 Методики статистического анализа
2.2.6.1 Описательная статистика
2.2.6.2 Сравнение средних
2.2.6.3 Корреляционный анализ 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ В ЧИСТОВОЙ ГРУППЕ КЛЕТЕЙ НЕПРЕРЫВНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО ОТЖИГА НА ФОРМИРОВАНИЕ ЧАСТИЦ НИТРИДА АЛЮМИНИЯ, СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ 08Ю С СОДЕРЖАНИЕМ АЗОТА 0,004-0,006 %
3.1 Исследование влияния технологии горячей прокатки в чистовой группе
клетей, ускоренного охлаждения и смотки горячекатаных полос в рулоны

на показатели штампуемости стали 08Ю
3.2 Влияние режимов рекристаллизационного отжига в колпаковых печах
на комплекс механических характеристик стали 08Ю ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ В ЧЕРНОВОЙ ГРУППЕ КЛЕТЕЙ И
ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ РОЛЬГАНГЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЧАСТИЦ СУЛЬФИДА МАРГАНЦА, СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ 08Ю ГЛАВА 5 КЛЮЧЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ВИД, КОЛИЧЕСТВО 85 И РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ ИЗБЫТОЧНЫХ ФАЗ, СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ 08Ю
5.1 Анализ выделения МпБ и уточнение рекомендаций по химическому составу 86 и параметрам технологии, оптимальным для обеспечения благоприятной морфологии частиц и высокого уровня свойств
5.2 Анализ условий образования нитрида алюминия и уточнение рекомендаций 92 по оптимальным химическому составу и параметрам технологии
для обеспечения благоприятной морфологии частиц и высокого уровня свойств
5.2.1 Термодинамические условия образования нитрида алюминия в 92 стали 08Ю модельных составов
5.2.2 Термодинамический анализ условий образования нитрида 95 алюминия для реальных составов стали 08Ю
ГЛАВА 6 РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО
ОПТИМАЛЬНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
Актуальность проблемы. Одним из основных направлений повышения потребительских свойств холоднокатаного проката из автолистовых сталей является обеспечение все более высоких показателей штампуемости. Несмотря на освоение производства сверхнизкоуглеродистых сталей, основной маркой высокоштампуемых сталей по-прежнему остается низкоуглеродистая сталь типа 08Ю. Она находит широкое применение для изготовления лицевых деталей кузова автомобиля, таких как крылья, панель капота, панель крышки багажника, передняя и задняя панель, панель пола, боковина.
За последние 20-30 лет, благодаря проведению ряда научных и технологических работ, удалось существенно повысить уровень показателей штампуемости холоднокатаного проката из стали 08Ю, освоить производство проката наиболее высоких категорий вытяжки с низким пределом текучести. В то же время, в первом десятилетии двадцать первого века в отдельные периоды стали возникать проблемы, связанные с резким снижением показателей штампуемости отдельных партий проката, в частности, с получением более высоких значений предела текучести и более низких значений относительного удлинения, чем требуемые для стали высших категорий вытяжки ВОСВ и ВОСВ-Т.
Наблюдаемые отклонения свойств могут быть связаны с коренными изменениями металлургических технологий, которые привели к снижению содержания азота и серы в стали. Эти изменения могут оказывать влияние на условия образования, количество и морфологию выделений избыточных фаз - нитрида алюминия и сульфида марганца -основного фактора структурообразования в рассматриваемых сталях. Этим определяется актуальность работы, направленной на исследование закономерностей формирования структуры и свойств проката из низкоуглеродистых сталей, а также оптимизация технологических параметров производства для повышения показателей штампуемости стали с различным содержанием серы и азота.
Целью настоящей работы являлось установление закономерностей формирования структуры и свойств холоднокатаного проката из низкоуглеродистых автолистовых сталей, определяемых, в частности, кинетикой выделения нитрида алюминия и сульфида марганца, а также оптимизация технологических параметров производства для повышения показателей штампуемости на современном этапе развития металлургических технологий - при снижении содержания в стали серы и азота.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Для электротехнической стали было необходимо разработать технологические приемы, позволяющие добиться выделения сульфидов марганца в мелкодисперсном виде. В [89] показано, что термодинамические условия формирования MnS определяются концентрациями марганца, серы и углерода. Причем влияние углерода увеличивается по мере снижения температуры, то есть по мере возрастания степени переохлаждения раствора. В работе [104] изучали кинетику выделения MnS. Были получены только качественные характеристики, которые не позволили определенно ответить на вопросы о том, при каких температурах начинается распад пересыщенного раствора серы и марганца и в каком диапазоне температур происходит формирование частиц MnS.
Авторы [105] исследовали образование MnS в металле, переведенном в состояние пересыщенного раствора без промежуточного охлаждения до комнатной температуры. Образцы железокремниевого сплава (3 % Si), содержавшего 0,08 % (по массе) Мп, 0,022 % S и 0,032 % С, нагревали до 1400 °С. При этом, как следует из рис. 1.12, обеспечивалось полное растворение сульфидной фазы. Затем образцы охлаждали со скоростями 60 и 300°С/мин до различных температур в интервале 900-1250 °С, выдерживали и затем закаливали в воде. Температуру начала выделения определяли по появлению частиц сульфидной фазы методом электронной микроскопии. После закалки с 1400 °С и 1250 °С сульфидные включения не наблюдались. В образцах, закаленных с 1200 °С и с более низких температур, фиксировали большую плотность сульфидных частиц. Это дало снование сделать вывод о том, что температура начала интенсивного образования сульфида марганца находится в диапазоне 1200-1250 -С. В интервале 1200-900 °С выделение и одновременно коалесценция протекали с большой скоростью. Так как для изученного в работе [104] состава Тр
1325 °С, то полученный результат означает, что для начала реакции необходимо переохлаждение в 75-125 °С.
В работе [106] изучали кинетику выделения MnS в электротехнической стали, содержавшей 0,047 % С, 0,093 % Мп и 0,018 % S, после другого вида обработки. Образцы закаливали с 1320 °С, подвергали холодной прокатке, отжигали в изотермических условиях в интервале 900-1250 С и опять закаливали в воде. Затем проводили анализ на содержание сульфида марганца.
Из полученных данных следует, что распад пересыщенного твердого раствора серы и марганца в кремнистом железе начинается между 1300 и 1250 °С и протекает с большой скоростью в узком интервале 1100-1200 »С. При 1250 °С инкубационный период для начала выделения составляет примерно 50 с, а при 1300°С авторы работы [106] не наблюдали распада. Тр для исследуемой составляет 1357°С. Таким образом, реакция началась при переохлаждении в 100°С, что согласуется с результатами работы [104].