SK278650B6

SK278650B6 - Heat-treatment method for cold formed unalloyed and microalloyed low-carbon steel

Info

Publication number: SK278650B6
Application number: SK515790A
Authority: SK
Inventors: Vaclav Machek; Emilie Vilhelmova
Original assignee: Vaclav Machek; Emilie Vilhelmova
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1997-12-10
Also published as: CS515790A3; CZ278435B6

Abstract

The procedure described in this patent is related to the thermal processing of cool rolled band steel used in the production of the bond tape, while the above mentioned steel contains 0,35 weight percent of carbon, 1,3 weight percent of manganese, or titanium, aluminium, niobium, less than 0,5 weight percent and these elements represent micro alloy compound, iron and accompanying elements together with impurities represent the residual compounds. The basic principles of this procedure is related to that, the steel is being undertaken to the thermal processing, at the temperature of 300 up to 470 Celsius degrees, for 10 seconds up to 12 hours. The heating time for the appropriate heating temperature is given by the interval, the upper border of which is determined by the elongation growth and the upper one is related to the tenacity decrease under the reinforcement limit, created based on the cool shaping, and after that the material is being cooled quickly, it means with the velocity of 1 up to 900 Celsius degrees per minute.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu tepelného spracovania za studená tvarovaných nelegovaných a mikrolegovaných nízkouhlikových ocelí, najmä za studená valcovaných pásových ocelí na výrobu viazacej pásky.The invention relates to a method of heat treatment of cold-formed unalloyed and microalloyed low-carbon steels, in particular cold-rolled strip steels for the production of binder tape.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Na viazanie zvitkov, debien, kusového materiálu a podobne sa používa oceľová viazacia páska vyrábaná valcovaním za studená z nelegovanej nízkouhlíkovej ocele, obsahujúcej maximálne 0,35 % hmotnostných uhlíka, 1,3 % hmotnostných mangánu, prípadne 0,5 % hmotn. titánu, 0,5 % hmotn. hliníka, 0,5 % hmotn. nióbu, zvyšok železo a ostatné sprievodné prvky a nečistoty. Valcovaním za studená dochádza ku spevneniu materiálu, ktoré je spôsobené zvýšením hustoty dislokáciou a zablokovaním kĺzania. Navonok sa toto spevnenie prejaví nárastom pevnosti, tvrdosti, medze kĺzania a znížením ťažnosti a vrubovej húževnatosti. Pri výrobe oceľovej viazacej pásky sa tak dosiahne jej požadovaná pevnosť okolo 700 až 800 MPa, ale jej nevýhodou je nízka ťažnosť okolo 4 %, ktorá spôsobuje pri jej použití praskanie a obmedzuje jej použiteľnosť. Zvýšenie ťažnosti je možné vykonať rekryštalizačným žíhaním pri teplotách 550 až 700 °C. Nevýhodou tohto žíhania je skutočnosť, že s obnovením ťažnosti sa zároveň odstránia žiaduce spevnenia.For the binding of coils, crates, lump materials and the like, a steel binding tape produced by cold rolling of unalloyed low carbon steel containing a maximum of 0.35% by weight of carbon, 1.3% by weight of manganese or 0.5% by weight is used. % titanium, 0.5 wt. % aluminum, 0.5 wt. niobium, the rest of iron and other accompanying elements and impurities. Cold rolling results in material strengthening due to increased density by dislocation and blockage of sliding. Externally, this strengthening results in an increase in strength, hardness, slip limit and a reduction in ductility and notch toughness. Thus, in the manufacture of the steel tie, its required strength of about 700 to 800 MPa is achieved, but its disadvantage is the low elongation of about 4%, which causes cracking in its use and limits its usability. Increase in ductility can be accomplished by recrystallization annealing at temperatures of 550 to 700 ° C. The disadvantage of this annealing is the fact that with the resumption of ductility at the same time the desired strengthening is removed.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Túto nevýhodu odstraňuje spôsob tepelného spracovania za studená tvarovaných nelegovaných a mikrolegovaných nízkouhlikových ocelí podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že oceľ sa vystaví účinku teploty 300 až 470 °C počas 10 sekúnd až 12 hodín, pričom vždy pre jednotlivú teplotu ohrevu je čas ohrevu daný časovým intervalom, ktorého spodná medza je určená nárastom ťažnosti a horná medza poklesom pevnosti pod hranicu spevnenia získaného tvarovaním za studená, načo sa ochladzuje rýchlosťou 1 až 900 °C/min.This disadvantage is overcome by the method of heat treatment of the cold-formed unalloyed and microalloyed low carbon steels according to the invention, which consists in exposing the steel to a temperature of 300 to 470 ° C for 10 seconds to 12 hours, each time given by the time interval whose lower limit is determined by the increase in elongation and the upper limit by the decrease in strength below the limit of strength obtained by cold forming, and is then cooled at a rate of 1 to 900 ° C / min.

Výhoda spôsobu tepelného spracovania podľa vynálezu spočíva v tom, že dochádza tak ku zvýšeniu ťažnosti ocele, ako aj k udržaniu jej pevnosti, získanej predchádzajúcim tvarovaním za studená, prípadne aj ku zvýšeniu tejto pevnosti. Ťažnosť sa napríklad zvýši z 3 % na 8 %, čo je na účely použitia oceľovej viazacej pásky úplne postačujúce a pri optimálnej kombinácii teploty ohrevu a času, počas ktorého je oceľ vplyvu tejto teploty vystavená, sa zvýši aj pevnosť ocele z hodnoty zhruba 800 MPa, získanej predchádzajúcim valcovaním za studená až o 80 MPa. Spôsob tepelného spracovania podľa vynálezu je možné uskutočňovať tak v stacionárnych peciach, ako aj v priebežných peciach, pričom pri tepelnom spracovaní rozvinutých oceľových pásov v priebežných peciach sa toto robí počas času zo spodnej časti časového intervalu a pri tepelnom spracovaní oceľových pásov vo zvitkoch sa toto robí počas času z hornej časti časového intervalu. V prípade tepelného spracovania na vzduchu je sprievodným zjavom vznik oxidov, ktoré zvyšujú odolnosť ocelí proti korózii, pričom na povrchu pásky vzniká nábehová farba, ktorá je pomocným ukazovateľom dosiahnutia optimálneho vzťahu medzi teplotou a časom tepelného spracovania.An advantage of the heat treatment process according to the invention is that both the ductility of the steel is increased and the strength obtained by the previous cold forming is maintained, or the strength is increased. For example, the ductility will increase from 3% to 8%, which is quite sufficient for the use of a steel tie and, with an optimal combination of the heating temperature and the time the steel is exposed to this temperature, the steel strength will also increase from about 800 MPa. obtained by prior cold rolling up to 80 MPa. The heat treatment process according to the invention can be carried out in stationary furnaces as well as in continuous furnaces, whereby during the heat treatment of the developed steel strips in the continuous furnaces, this is done over time from the lower part of the time interval and over time from the top of the time interval. In the case of heat treatment in air, the concomitant appearance is the formation of oxides, which increase the corrosion resistance of the steels, with a lead-in paint on the tape surface, which is an indicator of achieving an optimal relationship between heat treatment time and time.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

V konkrétnych prípadoch optimálnej kombinácie teploty a času žíhania záleží na druhu materiálu, pri 5 priebežnom žíhaní rozvinutých pásov na hrúbke pásu, pri žíhaní vo zvitkoch na veľkosti vsádzky a ďalej na type pece, použitej atmosfére a pod. Nie je preto možné parametre žíhania, pri ktorých sa na jednej peci dosiahli úspešné výsledky, automaticky použiť na inú pec. Celý 10 proces tepelného spracovania prebieha v určitom intervale teplôt a časov, ktorý je tým užší, čím vyššia je použitá teplota. Preto je výhodné pri použití teplôt nad 400 °C uskutočňovať žíhanie priebežným spôsobom na rozvinutom páse.In particular cases, the optimum combination of temperature and annealing time depends on the type of material, 5 continuous annealing of the expanded strips at the strip thickness, the annealing in coils of batch size and the type of furnace, atmosphere used and the like. It is therefore not possible to automatically apply the annealing parameters at which one result in one furnace have been successful to another. The entire heat treatment process takes place within a certain temperature and time interval, which is the narrower the higher the temperature used. Therefore, it is advantageous to carry out annealing in a continuous manner on the developed strip at temperatures above 400 ° C.

Aby boli nájdené optimálne parametre, je potrebné postupovať nasledujúcim spôsobom. Z pásu pripraveného na tepelné spracovanie sa vyrobia skúšobné tyče, na ktorých sa ťahovou skúškou určia medze pevnosti a ťažnosti. Po vykonanom tepelnom spracovaní sa toto zopa20 kuje. Pokiaľ sa medza pevnosti nezmení alebo sa zmení len nepatrne a ťažnosť zostane na rovnakej výške alebo dokonca poklesne, bola použitá nízka teplota alebo krátky čas žíhania a je nutné teplotu alebo zadrž, prípadne obidvoje, zvýšiť. V prípade, že ťažnosť materiálu stúp25 ne, ale jeho pevnosť poklesne viac ako je žiaduce, boli teplota alebo čas žíhania príliš vysoké a je nutné alebo teplotu alebo čas žíhania, prípadne obidvoje, znížiť. Pokiaľ ťažnosť stúpne nad požadovanú hodnotu, ale pevnosť sa udrží na pôvodnej úrovni alebo stúpne či po30 klesne len na hodnotu, ktorá je ešte vyššia ako je požadované minimum na daný materiál, sú v tomto prípade dosiahnuté správne žíhacie parametre. Malé korekcie času alebo teploty žíhania sa môžu robiť len pre zdôraznenie hodnoty ťažnosti alebo pevnosti žíhaného materiálu.In order to find the optimal parameters, it is necessary to proceed as follows. Test strips are made from a strip ready for heat treatment and the tensile and elongation limits are determined by tensile testing. This heat treatment is forged after heat treatment. Unless the strength limits change or change only slightly and the ductility remains at the same height or even decreases, a low temperature or a short annealing time has been used and the temperature or the retention, or both, must be increased. If the ductility of the material rises, but its strength decreases more than desired, the temperature or annealing time has been too high and it is necessary to reduce or annealing the temperature or annealing time, or both. If the ductility rises above the desired value but the strength is maintained at its original level or rises or decreases after 30 only to a value that is even higher than the required minimum for a given material, the correct annealing parameters are achieved in this case. Small corrections to the annealing time or temperature can only be made to emphasize the ductility or strength of the annealed material.

Príklad 1Example 1

Podľa prvého príkladu uskutočnenia tepelného spracovania podľa vynálezu sa oceľ, obsahujúca (v hmotnostnom množstve) 0,24 % uhlíka, 0,24 % mangánu, 40 0,11 % fosforu a síry, zvyšok železo, nechala v stacionárnej poklopovej peci pri teplote 300 °C na vzduchu počas 8 hodín. Potom sa ochladzovala rýchlosťou 100 °C/hodina. Vo východiskovom stave po valcovaní za studená mal oceľový pás pevnosť Rm rovnajúcu sa 45 815 MPa a ťažnosť A5 rovnajúcu sa 3,5 %. Po tepelnom spracovaní podľa vynálezu došlo ku zvýšeniu ťažnosti A5 na hodnotu 7 % a súčasne ku zvýšeniu pevnosti Rm o 20 MPa, na hodnotu 835 MPa.According to a first embodiment of the heat treatment according to the invention, the steel containing (by weight) 0.24% carbon, 0.24% manganese, 40 0.11% phosphorus and sulfur, the remainder iron, was left in a stationary bell furnace at 300 ° C in air for 8 hours. It was then cooled at 100 ° C / hour. In the initial state after cold rolling, the steel strip had a strength Rm of 45,815 MPa and an elongation A5 of 3,5%. After the heat treatment according to the invention, the ductility A5 increased to 7% and at the same time the strength Rm increased by 20 MPa to 835 MPa.

Príklad 2Example 2

Podobný typ ocele, obsahujúci 0,19 % hmotn. uhlíka, 0,03 % hmotn. fosforu, 0,04 % hmotn. síry, zvyšok železo, mangán a kremík, sa nechal v priebežnej ohrievacej peci pri teplote 400 °C počas 4 minút v ochrannej atmosfére, 55 tvorenej 5 % obj. vodíka a 95 % obj. dusíka. Potom sa voľne ochladzoval rýchlosťou 400 °C/min. Oceľový pás, ktorý mal pred týmto tepelným spracovaním vo východiskovom stave po valcovaní za studená pevnosť Rm tiež rovnajúcu sa 815 MPa a ťažnosť A5 rovnajúcu sa 4 %, 60 mal po tepelnom spracovaní pri týchto podmienkach pevnosť Rm 855 MPa a ťažnosť A5 8 %.A similar type of steel containing 0.19 wt. % of carbon, 0.03 wt. % phosphorus, 0.04 wt. of sulfur, the remainder iron, manganese, and silicon were left in a continuous heating furnace at 400 ° C for 4 minutes under a protective atmosphere, 55 consisting of 5% v / v. hydrogen and 95 vol. nitrogen. It was then freely cooled at a rate of 400 ° C / min. A steel strip having a baseline strength of Rm of 815 MPa and an elongation of A5 equal to 4% prior to this heat treatment had a strength Rm of 855 MPa and an elongation of A5 of 8% after heat treatment under these conditions.

Príklad 3Example 3

Podobný typ ocele, obsahujúcej 0,19 % hmotn. uhlíka, 65 0,03 % hmotn. fosforu, 0,04 % hmotn. síry, zvyšok že2 lezo, mangán a kremík, sa nechal v priebežnej ohrievacej peci pri teplote 450 °C počas 20 sekúnd bez použitia ochrannej atmosféry. Potom sa ochladil na vzduchu počas 1 minúty na teplotu okolia. Oceľový pás, ktoiý mal pred týmto tepelným spracovaním vo východiskovom stave po valcovaní za studená pevnosť Rm rovnajúcu sa 815 MPa a ťažnosť A5 rovnajúcu sa 4,5 %, mal po tepelnom spracovaní pri týchto podmienkach pevnosť 820 MPa a ťažnosť A5 9 %.A similar type of steel containing 0.19 wt. % of carbon, 65 0.03 wt. % phosphorus, 0.04 wt. The sulfur, the remainder of lezo, manganese and silicon was left in a continuous heating furnace at 450 ° C for 20 seconds without the use of a protective atmosphere. It was then cooled in air for 1 minute to ambient temperature. A steel strip having a baseline Rm of 815 MPa and an elongation A5 equal to 4.5% prior to this heat treatment had a tensile strength of 820 MPa and an elongation A5 of 9% after the heat treatment under these conditions.

Príklad 4Example 4

Postupovalo sa ako v príklade 1 s tým rozdielom, že vsádzka bola 5 t ocele, obsahujúcej 0,21 % hmotn. uhlíka, 0,20 % hmotn. mangánu, 0,10 % hmotn. fosforu a síry, zvy šok železo a táto sa žíhala vo zvitkoch v stacionárnej poklopovej peci v ochrannej atmosfére dusíka pri teplote 380 °C počas 10 hodín. Potom sa zvitky ochladzovali priemernou rýchlosťou 50 °C/hod. Vo východiskovom stave po valcovaní za studená mal oceľový pás pevnosť Rm rovnajúcu sa 875 MPa a ťažnosť A5 rovnajúcu sa 3 %. Po tepelnom spracovaní došlo ku zvýšeniu ťažnosti A5 na 7 až 11 % pri udržaní pevnosti v rozmedzí 870 až 895 MPa.The procedure was as in Example 1 except that the charge was 5 t of steel containing 0.21 wt. % of carbon, 0.20 wt. % manganese, 0.10 wt. phosphorus and sulfur, the iron shock and it was annealed in coils in a stationary hood furnace under a nitrogen atmosphere at 380 ° C for 10 hours. Then the coils were cooled at an average rate of 50 ° C / hr. In the initial state after cold rolling, the steel strip had a strength Rm equal to 875 MPa and an elongation A5 of 3%. After heat treatment, the ductility A5 increased to 7 to 11% while maintaining a strength in the range of 870 to 895 MPa.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Spôsob tepelného spracovania podľa vynálezu je možné uplatniť aj pri ostatných výrobkoch z nelegovaných a mikrolegovaných nízkouhlíkových oceli, pri ktorých je požiadavka na zvýšenie ich úžitkových vlastností zlepšením mechanických hodnôt materiálu tak z hľadiska vysokej ťažnosti, ako aj vysokej pevnosti, získanej predchádzajúcim tvarovaním za studená.The heat treatment process according to the invention can also be applied to other products of unalloyed and microalloyed low carbon steels where the desire to increase their performance by improving the mechanical values of the material in terms of both high ductility and high strength obtained by prior cold forming.

Claims

PATENT CLAIMS

Process for heat treatment of cold-formed unalloyed and microalloyed low carbon steels, in particular cold-rolled strip steels for the production of a binder tape containing a maximum of 0.35 wt. % of carbon, 1.3 wt. % manganese, optionally titanium, aluminum and niobium up to 0.5 wt. microlegures, iron remainder and accompanying elements and impurities, characterized in that the steel is subjected to a temperature of 300 to 470 ° C for 10 seconds to 12 hours, each time for the individual heating temperature being a time interval with a lower limit being determined by the increase in ductility and the upper limit by the decrease in strength below the limit of strength obtained by cold forming, which is then cooled at a rate of 1 to 900 ° C / min.