PL186657B1

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)186657
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(21) Numer zgłoszenia:
(22) Data zgłoszenia:
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
( 5
(30)
4
)
B1
186657
PL
19.06.1998
(51) IntCl7
B22D 11/06
B22D 11/22
C22C 38/04
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
19.06.1998, PCT/IT98/00168
(87) Data i numer publikacji zgłoszenia
międzynarodowego:
23.12.1998, W098/57767,
PCT Gazette nr 51/98
Taśma ze stali niskowęglowej
i sposób odlewania ciągłego taśmy ze stali niskowęglowej
Pierwszeństwo:
19.06.1997,IT.RM97A000367
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
28.08.2000 BUP 17/00
(45)
(13) B1
337500
o udzieleniu patentu ogłoszono:
27.02.2004 WUP 02/04
(57)1. Sposób odlewania ciągłego taśmy ze stali
niskowęglowej, w którym odlewa się stal w krystalizatorze pomiędzy jego dwoma walcami, następnie
chłodzi się taśmę, po czym odkształca się na gorąco
taśmę odlanej za pomocą walców ciągnących do
wymaganej grubości i nawija się tak otrzymaną
taśmę na rolkę nawijającą, znamienny tym, że
odlewa się taśmę o grubości zawartej pomiędzy 1
i 8 mm i mającą mikrostrukturę gruboziarnistego
austenitu ze stali...
2. Taśma ze stali niskowęglowej, znamienna tym, że zawiera w procentach wagowych całej
wagi: C 0,02-010%; Mn 0,1-0,6%; Si 0,02-0,35%;
Al 0,01-0,05%; S<0,015%; P<0,02%; Cr 0,050,35%; Ni 0,05-0,3%; N 0,003-0,012% i opcjonalnie
Ti<0,03%; V<0,10%; Nb< 0,035%, pozostałą część
stanowi zasadniczo Fe, przy czym taśma ma mieszaną
mikrostrukturę zawierającą perlit i gruboziarnisty
ferryt równoosiowy, iglasty ferryt i/lub bainit i ma
niski stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości
na rozciąganie, korzystnie nie większy niż 0,8,
i przebieg krzywej naprężenie/rozciąganie typu ciągłego, jak również dobrą spawalność po wytrawianiu.
(73)
Uprawniony z patentu:
ACCIAI SPECIALI TERNI S.P.A., Terni, IT
VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU
GmbH, Linz, AT
(72)
Twórcy wynalazku:
Antonio Mascanzoni, Rzym, IT
Ettore Anelli, Rzym, IT
(74)
Pełnomocnik:
Słomińska-Dziubek Anna, POLSERVICE
Fig.1
Taśma ze stali niskowęglowej i sposób odlewania ciągłego
taśmy ze stali niskowęglowej
Zastrzeżenia
patentowe
1. Sposób odlewania ciągłego taśmy ze stali niskowęglowej, w którym odlewa się stal
w krystalizatorze pomiędzy jego dwoma walcami, następnie chłodzi się taśmę, po czym odkształca się na gorąco taśmę odlanej za pomocą walców ciągnących do wymaganej grubości
i nawija się tak otrzymaną taśmę na rolkę nawijającą, znamienny tym, że odlewa się taśmę
o grubości zawartej pomiędzy 1 i 8mm i mającą mikrostrukturę gruboziarnistego austenitu ze
stali mającej następujący skład w procentach wagowych całej wagi: C 0,02-010%; Mn 0,10,6%; Si 0,02-0,35%; Al 0,01-0,05%; S<0,015%; P<0,02%; Cr 0,05-0,35%; Ni 0,05-0,3%;
N 0,003-0,012% i opcjonalnie T i0,03% ; V O ,10%; N b0,035% , pozostałą część stanowi
zasadniczo Fe i odkształca się na gorąco taśmę przez walce ciągnące (3) w temperaturze zawartej pomiędzy 1000 i 1300°C do zmniejszenia jej grubości o mniej niż 15% i do zamknięcia rzadzizn odlewniczych przy pozostawieniu grubego ziarna austenitu, a po odkształceniu
i przed nawijaniem chłodzi się taśmę z szybkością pomiędzy 5 i 80°C/s do temperatury nawijania (Tnaw) wynoszącej od 500 do 850°C.
2. Taśma ze stali niskowęglowej, znamienna tym, że zawiera w procentach wagowych
całej wagi: C 0,02-010%; Mn 0,1-0,6%; Si 0,02-0,35%; Al 0,01-0,05%; S 0,015% ; P O ,02%;
Cr 0,05-0,35%; Ni 0,05-0,3%; N 0,003-0,012% i opcjonalnie Ti0,03% ; V 0,10% ; Nb< 0,035%,
pozostałą część stanowi zasadniczo Fe, przy czym taśma ma mieszaną mikrostrukturę zawierającą perlit i gruboziarnisty ferryt równoosiowy, iglasty ferryt i/lub bainit i ma niski stosunek
granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie, korzystnie nie większy niż 0,8,
i przebieg krzywej naprężenie/rozciąganie typu ciągłego, jak również dobrą spawalność po
wytrawianiu.
3. Taśma według zastrz. 2, znamienna tym, że ma następującą końcową mikrostrukturę
i właściwości mechaniczne:
ferryt iglasty i/lub bainit: < 20% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: >70% objętościowo
perlit: 2-10% objętościowo
granica plastyczności: Re = 180-250 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm ≥ 280 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,75
całkowite wydłużenie: > 30%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: > 12mm
4. Taśma według zastrz. 2, znamienna tym, że ma następującą końcową mikrostrukturę
i właściwości mechaniczne:
ferryt iglasty i/lub bainit: 20-50% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: < 80% objętościowo
perlit: < 2% objętościowo
granica plastyczności: Re = 200-300 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm ≥ 300 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,75
całkowite wydłużenie: > 28%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: > 11 mm
5. Taśma według zastrz. 2, znamienna tym, że ma następującą końcową mikrostrukturę
i właściwości mechaniczne:
ferryt iglasty i/lub bainit: > 50% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: < 50% objętościowo
perlit: < 2% objętościowo
granica plastyczności: Re = 210-320 MPa
186 657
3
wytrzymałość na rozciąganie: Rm ≥ 330 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,8
całkowite wydłużenie : >
22%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: ≥ 10 mm
* * *
Przedmiotem wynalazku jest taśma ze stali niskowęglowej i sposób odlewania ciągłego
taśmy ze stali niskowęglowej.
Znane są różne sposoby wytwarzania taśm ze stali niskowęglowej za pomocą urządzeń
do odlewania ciągłego z dwiema rolkami. Te sposoby zapewniają wytwarzanie taśm ze stali
niskowęglowej o dobrych właściwościach wytrzymałości i plastyczności.
W szczególności, w opisie patentowym EP 0707908 Al jest pokazane urządzenie do
ciągłego odlewania sposobem, który obejmuje odlewanie stali w krystalizatorze pomiędzy
jego dwoma walcami, następnie chłodzenie taśmy, po czym odkształcanie na gorąco taśmy
odlanej za pomocą walców ciągnących do wymaganej grubości i nawijanie tak otrzymanej
taśmy na rolkę nawijającą. Taśma ze stali niskowęglowej jest odprowadzana na znajdującą się
za nim poniżej linię do walcowania na gorąco z redukcją grubości 50-70% i następnie chłodzona. Cienki, płaski produkt tak otrzymany ma dobre właściwości wytrzymałościowe i plastyczne dzięki zmniejszeniu rozmiaru ziarna wskutek walcowania na gorąco.
Z publikacji WO 95/13155 znany jest sposób ciągłej obróbki cieplnej taśm ze stali węglowych mający na celu zmianę mikrostruktury taśmy. W szczególności, odlana taśma jest
chłodzona poniżej temperatury, w której następuje przemiana austenitu w ferryt i następnie
jest ogrzewana dopóki materiał ponownie uzyska strukturę austenityczną (na linii normalizacyjnej). W ten sposób, wskutek podwójnej przemiany fazowej w fazie stałej, ziarna austenitu
stają się drobniejsze, a poprzez regulację warunków końcowego chłodzenia i chłodzenia taśmy, jest możliwe wytworzenie całkiem drobnej struktury mającej dobrą wytrzymałość i plastyczność.
Jednak, powyżej omówione procesy wymagają dodatkowych instalacji i dużego zużycia
energii (na przykład linii walcowniczych, pieca do natychmiastowego ogrzewania, i tak dalej)
i zwykle wymagają dużej przestrzeni i w związku z tym jest mniejsza zwartość całej instalacji
od maszyny odlewniczej do szpuli nawijającej. Ponadto, celem procesów jest uzyskanie danej
struktury taśmy, jak najbardziej zbliżonej do struktury taśmy walcowanej na gorąco
w typowym cyklu, i nie ujawniają one, jak uzyskać produkt o żądanych właściwościach mechanicznych i technologicznych poprzez wykorzystywanie cech przemian fazowych dla stali
odlewanych z dużym ziarnem austenitu (zwykle 150-400 μm).
Sposób wytwarzania taśmy ze stali niskowęglowej, według wynalazku polegający na
tym, że odlewa się stal w krystalizatorze pomiędzy jego dwoma walcami, następnie chłodzi
się taśmę, po czym odkształca się na gorąco taśmę odlanej za pomocą walców ciągnących do
wymaganej grubości i nawija się tak otrzymaną taśmę na rolkę nawijająca, charakteryzuje się
tym, że odlewa się taśmę o grubości zawartej pomiędzy 1 i 8 mm i mającą mikrostrukturę
gruboziarnistego austenitu ze stali mającej następujący skład w procentach wagowych całej
wagi: C 0,02-010%; Mn 0,1-0,6%; Si 0,02-0,35%; Al 0,01-0,05%; S<0,015%; P<0,02%;
Cr 0,05-0,35%; Ni 0,05-0,3%; N 0,003-0,012% i opcjonalnie Ti<0,03%; V<0,10%; Nb< 0,035%,
pozostałą część stanowi zasadniczo Fe i odkształca się na gorąco taśmę przez walce ciągnące
w temperaturze zawartej pomiędzy 1000 i 1300°C do zmniejszenia jej grubości o mniej niż 15%
i do zamknięcia rzadzizn odlewniczych przy pozostawieniu grubego ziarna austenitu, a po
odkształceniu i przed nawijaniem chłodzi się taśmę z szybkością pomiędzy 5 i 80°C/s do
temperatury nawijania (Tnaw) wynoszącej od 500 do 850°C.
Taśma ze stali niskowęglowej, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera
w procentach wagowych całej wagi: C 0,02-010%; Mn 0,1-0,6%; Si 0,02-0,35%; Al 0,01-0,05%;
S<0,015%; P<0,02%; Cr 0,05-0,35%; Ni 0,05-0,3%; N 0,003-0,012% i opcjonalnie Ti<0,03%;
V<0,10%; Nb< 0,035%, pozostałą część stanowi zasadniczo Fe, przy czym taśma ma mieszaną
4
186 657
mikrostrukturę zawierającą perlit i gruboziarnisty ferryt równoosiowy, iglasty ferryt i/lub bainit i ma niski stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie, korzystnie nie
większy niż 0,8, i przebieg krzywej naprężenie/rozciąganie typu ciągłego, jak również dobrą
spawalność po wytrawianiu.
Korzystnie, taśma ze stali niskowęglowej ma następującą końcową mikrostrukturę
i właściwości mechaniczne:
ferryt iglasty i/lub bainit: < 20% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: ≥70% objętościowo
perlit: 2-10% objętościowo
granica plastyczności: R e-180-250 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm ≥ 280 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,75
całkowite wydłużenie : ≤ 30%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: ≥ 12 mm
W innym wariancie wynalazku, taśma ze stali niskowęglowej ma następującą końcową
mikrostrukturę i właściwości mechaniczne:
ferryt iglasty i/lub bainit: 20-50% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: < 80% objętościowo
perlit: < 2% objętościowo
granica plastyczności: Re = 200-300 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm ≥ 300 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,75
całkowite wydłużenie : ≥ 28%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: ≥ 11 mm
W kolejnym wariancie wynalazku, taśma ze stali niskowęglowej ma następującą końcową mikrostrukturę i właściwości mechaniczne:
ferryt iglasty i/lub bainit: >50% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: < 50% objętościowo
perlit: < 2% objętościowo
granica plastyczności: Re = 210-320 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm > 330 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,8
całkowite wydłużenie : ≥ 22%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: ≥ 10 mm
Sposób wytwarzania taśmy ze stali niskowęglowej według wynalazku zapewnia taśmę
ze stali niskowęglowych mającą po odlaniu dobrą kombinację wytrzymałości i plastyczności
i dobrą spawalność bez poddawania jej walcowaniu i/lub etapom obróbki cieplnej.
Taśma ze stali węglowej ma, po odlaniu, polepszone właściwości mechaniczne,
w szczególności stosunkowo niski stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie i ciągły przebieg krzywej rozciągania. Dzięki temu jest szczególnie przydatna do
kształtowania na zimno takiego jak gięcie i ciągnienie.
Taśma odznacza się także dobrą spawalnościąpo trawieniu.
W procesie według obecnego wynalazku, cechy przemiany fazowej gruboziarnistego
austenitu, który tworzy się podczas ciągłego procesu odlewania, są wykorzystywane, bez
przeprowadzania walcowania na gorąco i/lub normalizowania ciągłego, do wytwarzania poprzez regulowane chłodzenie i nawijanie, wydzieleń o określonej wcześniej objętości składników mikrostruktury w materiale po odlaniu w stalach o niskowęglowych. Te końcowe mikrostruktury, zawierające oprócz perlitu równoosiowy ferryt, iglasty ferryt i/lub bainit zapewniają
dla materiału typowy wykres krzywej rozciągania o ciągłym przebiegu, a także polepszoną
odkształcalność, co czyni taśmę szczególnie przydatną do zastosowań w kształtowaniu na zimno.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest uproszczonym schematem urządzenia do wytwarzania ciągłego cienkich taśm,
zawierającego obszar regulowanego chłodzenia taśm, według obecnego wynalazku; fig. 2 jest
schematycznym wykresem cyklu chłodzenia odlanych taśm; fig. 3 jest obrazem fotografii
186 657
5
z mikroskopu optycznego mikrostruktury pierwszego typu odlanej stalowej taśmy, chłodzonej
według obecnego wynalazku; fig. 4 jest obrazem fotografii z mikroskopu optycznego mikrostruktury drugiego typu odlanej stalowej taśmy, chłodzonej według obecnego wynalazku; fig. 5
jest obrazem fotografii z mikroskopu optycznego mikrostruktury trzeciego typu odlanej stalowej taśmy, chłodzonej według obecnego wynalazku; fig. 6(a) jest obrazem fotografii z mikroskopu optycznego mikrostruktury ferrytu typu iglastego w szczególności uzyskanego
w taśmie według obecnego wynalazku; fig. 6(b) jest obrazem fotografii z mikroskopu elektronowego mikrostruktury ferrytu typu iglastego w szczególności uzyskanego w taśmie według
obecnego wynalazku; fig. 7 jest obrazem fotografii z mikroskopu optycznego mikrostruktury
drugiego typu odlanej stalowej taśmy, chłodzonej według obecnego wynalazku; fig. 8 jest
obrazem fotografii z mikroskopu optycznego mikrostruktury trzeciego typu odlanej stalowej
taśmy, chłodzonej według obecnego wynalazku; fig. 9 jest obrazem fotografii z mikroskopu
optycznego mikrostruktury czwartego typu odlanej stalowej taśmy, chłodzonej według obecnego wynalazku; fig. 10 jest wykresem krzywej rozciągania taśmy stalowej; fig. 11 jest obrazem fotografii z mikroskopu optycznego mikrostruktury odlanej stalowej taśmy, wytworzonej
w procesie według obecnego wynalazku; fig. 12 jest wykresem krzywej rozciągania odlanej
taśmy stalowej uzyskanej zgodnie z procesem według obecnego wynalazku; fig. 13(a) wykresami 13(b) są wykresami przedstawiającymi spawalność dwóch typów wytrawionych taśm
stalowych uzyskanych według procesu obecnego wynalazku; i fig. 14 jest wykresem przedstawiającym spawalność dwóch typów wytrawionych taśm ze stali niskowęglowej uzyskanych
w typowym cyklu.
Jak pokazano na fig. 1, w procesie według obecnego wynalazku stosuje się dwuwalcowy krystalizator 1 do odlewania ciągłego. Tuż za walcami krystalizatora 1 są umieszczone
dwa urządzenia chłodzące 2a i 2b do regulowanego chłodzenia odlewu taśmy ciągle przesuwającego się pomiędzy nimi.
Następnie za powyżej wymienionymi urządzeniami chłodzącymi 2a i 2b są umieszczone
walce ciągnące 3 o znanej konstrukcji.
Na wylocie walców ciągnących 3 jest umieszczone końcowe modułowe urządzenie
chłodzące 4, przez które przechodzi taśma zanim dotrze do urządzenia nawijającego 5.
Podczas krzepnięcia i wyciągania z krystalizatora 1 do ciągłego odlewania, taśmę poddaje się odpowiedniemu regulowanemu naciskowi poprzez oddziaływanie na obracające się
w przeciwnych kierunkach dwa walce krystalizatora 1 tak, że ogranicza się tworzenie się rza
dzizn. Następnie, odlaną taśmę poddaje się chłodzeniu wodą lub chłodzeniu mieszaniną wo
da-gaz po obu stronach aby spowolnić wzrost wielkości zarówno ziarna austenitu jak
i warstewki powierzchniowej tlenków. Poprzez zastosowanie walców ciągnących 3, zmniejsza się grubość o mniej niż 15% w temperaturze zmieniającej się od 1000 i 1300°C w celu
zmniejszenia porów spowodowanych skurczem do akceptowanych rozmiarów.
Cykle chłodzenia odlanych taśm stalowych są ustalane poprzez oddziaływanie na prędkość odlewania, przepływy wody i liczbę obszarów aktywnego chłodzenia. Końcowy cykl
chłodzenia, za walcami ciągnącymi 3, jest określany na podstawie cech przemiany fazowej
stali, które zależą głównie od wymiarów początkowego ziarna austenitu i od zawartości C,
Mn i Cr, dla uzyskania wymaganych struktur.
Przeprowadzono wiele prób laboratoryjnych i na skalę przemysłową przy zastosowaniu
stali, których skład był określony następująco: C 0,02-0,10%; Mn 0,1-0,6%; Si 0,02-0,35%;
Al 0,01-0,05%; S<0,015%; P<0,02%; Cr 0,05-0,35%; Ni 0,05-0,3%; N 0,003-0,012%;
Ti<0,03%; V<0,10%; Nb< 0,035%, pozostałą część stanowiło zasadniczo Fe.
Z tych prób wynika, że poprzez regulację składu chemicznego stali i sposobu chłodzenia
na linii jest możliwe uzyskanie odpowiedniej końcowej mikrostruktury charakteryzującej się
określonymi udziałami objętościowymi równoosiowego ferrytu i ferrytu iglastego i/lub bainitu. Tak uzyskany różny rozkład składników mikrostruktury nadaje odlanym taśmom korzystne
kombinacje właściwości wytrzymałości, plastyczności i podatności na kształtowanie na zimno, które są określone na podstawie wyznaczonej granicy plastyczności Re, wytrzymałości na
rozciąganie Rm, wydłużenia względnego A określanych w statycznej próbie rozciągania na
podstawie krzywej rozciągania i wskaźnika próby tłoczności Erichsena (IE). Próba tłoczności
6
186 657
Erichsena polega na umocowaniu między matrycą a pierścieniem próbki taśmy i wciskaniu
w tę próbkę stempla o powierzchni kulistej aż do momentu pierwszego pęknięcia. Miarą
tłoczności, to jest wskaźnikiem Erichsena, jest głębokość wejścia stempla podana w milimetrach.
W szczególności, oceniono właściwości związane z tworzeniem się struktury ferrytu
iglastego lub bainitu, które charakteryzują się dużą gęstością dyslokacji w porównaniu z tradycyjnymi strukturami poligonalnego drobnego ziarna ferrytu.
Zgodnie ze sposobem według wynalazku, w odlanej taśmie ze stali niskowęglowej uzyskuje się różne typy struktury i właściwości zależnie od dokładnego składu stali. Dla każdego
typu stali uzyskuje się następujące właściwości (następujące duże litery oznaczają różne typy
stali węglowych):
A) Przewaga ferrytu równoosiowego
ferryt iglasty i/lub bainit: <20% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: ≥ 70% objętościowo
perlit: 2-10% objętościowo
granica plastyczności: Re = 180-250 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm ≥ 280 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,75
całkowite wydłużenie: ≥ 30%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: ≥ 12 mm
B) Mieszana struktura ferrytu równoosiowego i iglastego ferryt iglasty i/lub bainit:
20-50% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: < 80% objętościowo
perlit: < 2% objętościowo
granica plastyczności: Re = 200-300 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm ≥ 300 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,75
całkowite wydłużenie: ≥ 28%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: > 11 mm
C) Przewaga ferrytu iglastego - bainitu
ferryt iglastego i/lub bainit: > 50% objętościowo
gruboziarnisty ferryt równoosiowy: < 50% objętościowo
perlit: < 2% objętościowo
granica plastyczności: Re = 210-320 MPa
wytrzymałość na rozciąganie: Rm > 330 MPa
stosunek Re/Rm ≤ 0,8
całkowite wydłużenie : ≥ 22%
wskaźnik próby tłoczności Erichsena: ≥ 10 mm
Stwierdzono, że C, Mn i Cr przy stężeniach wagowych określonych w zakresie obecnego wynalazku i ziarna austenitu, których wymiary są większe niż 150 μm, jak również szybkość chłodzenia >10°C/s w przedziale temperatury 750-480°C, sprzyja tworzeniu się ferrytu
nierównoosiowego.
Dalsze próby prowadzone zgodnie ze sposobem opisanym w obecnym wynalazku pokazują że jest możliwe uzyskanie lepszego rozkładu i jednorodności stężenia składników stopowych w odlanych taśmach przy wysokiej prędkości krzepnięcia (małej segregacji), w celu
homogenizacji rozłożenia mikrostruktury i uniknięcia tworzenia się niepożądanej struktury
typu martenzytycznego, która obniża plastyczność i odkształcalność materiału.
Ponadto, chłodzenie odlanej taśmy jest efektywne dla otrzymania powierzchniowej łuski tlenków, której grubość i postać są takie, że mogą być usunięte za pomocą tradycyjnych
procesów wytrawiania. Poprzez próby punktowego spawania próbek wytrawionych taśm
otrzymanych w procesie według wynalazku potwierdzono, że na spawalność materiałów, co
jest dobrze znane, silnie wpływa stan powierzchni blachy stalowej.
Ponadto, stwierdzono, że dodatek pierwiastków takich jak wanad i niob zwiększa twardość austenitu i opóźnia tworzenie się równoosiowego ferrytu, ułatwiając rozwój iglastego
ferrytu i bainitu. Ponadto, niob i tytan, tworząc azotki, zapobiega wzrostowi wielkości ziaren
186 657
7
austenitu podczas ogrzewania w wysokiej temperaturze, zapewniając, na przykład, lepszą plastyczność w termicznie zmiennych obszarach spawania.
Obecne przykładowe i porównywalne przykłady mikrostruktury i właściwości taśm uzyskanych za pomocą sposobu według obecnego wynalazku i sposobami tradycyjnymi będą
opisane poniżej jako nieograniczające przykłady. Dla przejrzystości, tabele przywołane
w następujących przykładach są zilustrowane razem po ostatnim przykładzie (Przykład 4).
Przykład 1
Kilka odlanych taśm mających grubość zawartą pomiędzy 2,2 i 2,4 mm otrzymano sposobem według wynalazku przy użyciu stali typu A (jak powyżej już opisano), której skład
chemiczny jest podany w Tabeli 1.
Ciekłą stal odlano w pionowym urządzeniu do ciągłego odlewania z dwiema rolkami
(fig. 1) i przy zastosowaniu średniego nacisku oddzielającego 40 t/m. Taśmy były chłodzone
na wylocie krystalizatora dopóki nie osiągnęły temperatury 1210-1170°C w pobliżu walców
ciągnących 3. W tych temperaturach grubość była zmniejszona o około 10%, Następnie, chłodzenie było modulowane, jak schematycznie pokazano na fig. 2, dla dostosowania szybkości
chłodzenia do pomiędzy 10 i 40°C/s w przedziałach zawartych pomiędzy 950°C i temperaturą
nawijania. Nawijanie było wykonywane w temperaturach Tnaw zmieniających się od 780
do 580°C. Główne chłodzenie i warunki chłodzenia są pokazane w Tabeli 2, razem
z niektórymi cechami mikrostruktury wytworzonych taśm. Właściwości mechaniczne taśm
dotyczące granicy plastyczności określanej jako Re lub R0,2 (zależnie od tego czy naprężenie
jest ciągłe czy nieciągłe), wytrzymałość na rozciąganie Rm, stosunek Re/Rm i R0,2/Rm, całkowite wydłużenie A% i wskaźnik próby tłoczności Erichsena (I.E.), pomiar odkształcalności
na zimno materiałów są podane w Tabeli 3.
Na fig. 3-5 są pokazane typowe mikrostruktury taśm nawiniętych odpowiednio w temperaturze Tnaw wynoszącej 760-730°C (taśmy 9 i 4) i w 580°C (taśma 5), obserwowanych
przez mikroskop optyczny.
Można zaobserwować, że przy wzroście temperatury nawijania i wzroście średniej
szybkości chłodzenia taśmy, perlit praktycznie znika i rozwija się struktura ferrytu iglastego
i/lub bainitu, których szczegóły są pokazane na fig. 6. Taśmy o wspomnianych mikrostrukturach odznaczają się płynięciem typu ciągłego (Tabela 3).
Przykład 2
Inne taśmy mające grubość 2,2 - 2,5 mm otrzymano zgodnie ze sposobem według wynalazku przy użyciu stali typów B i C z Tabeli 1, mających większą zawartość węgla (odpowiednio 0,052% i 0,09%).
Główne chłodzenie i warunki chłodzenia są pokazane w Tabeli 4, razem z niektórymi
cechami mikrostruktury wytwarzanych taśm. Właściwości mechaniczne taśm i wskaźnik próby tłoczności Erichsena, pomiar odkształcalności na zimno materiałów są podane w Tabeli 5.
Na fig. 7 i 8 są pokazane typowe mikrostruktury taśm nawiniętych odpowiednio 7 (stal B)
i 14 (stal C), obserwowanych przez mikroskop optyczny.
Również w tym przypadku, poprzez wykorzystanie cech przemian fazowych stali
o gruboziarnistym austenicie, jest możliwe uzyskanie mieszanej struktury zawierającej ferryt
równoosiowy i także ferryt iglasty i bainit. Wartości wytrzymałości są wyższe niż te pokazane
w Przykładzie 1, odnośnie stali mającej 0,035% C, a granica plastyczności i odkształcalność
na zimno pozostaje na dobrym poziomie.
Przykład3
W tym przykładzie do porównania, mikrostruktura i mechaniczne właściwości taśmy
mającej grubość 2 mm i otrzymanej ze stali typu D (Tabela 1) wytworzono w tradycyjnym
cyklu i porównano z tymi taśmami odlanymi o tym samym składzie chemicznym wytworzonymi sposobem według wynalazku. Mikrostruktura tradycyjnej taśmy jest zbudowana z drobnych ziaren ferrytu poligonalnego (fig. 9) o wykresie krzywej rozciągania typu nieciągłego
(fig. 10). Typowe właściwości mechaniczne typowej taśmy są pokazane w Tabeli 6. Zastosowanie stosunkowo niskich temperatur nawijania (Tabela 7) w sposobie według obecnego wynalazku umożliwia zastosowanie materiałów o strukturze iglastej typu pokazanego na fig. 11,
które charakteryzują się podobnymi wartościami wytrzymałości na rozciąganie, wykresem
8
186 657
krzywej rozciągania typu ciągłego (fig. 12) i dlatego niskim stosunkiem granicy plastyczności
do wytrzymałości na rozciąganie (Tabela 8).
Przykład 4
Kilka taśm otrzymanych sposobem według wynalazku, wykonanych ze stali typów A
i B poddano wytrawianiu i próbom spawania. Próby spawania punktowego były dokonane za
pomocą elektrod mających średnice 8 mm, przy nacisku 650 kg i przy zmiennym prądzie. Na
fig. 13a i 13b pokazano wykresy, na których w układzie „liczba cykli - natężenie prądu”
przedstawiono zakresy, w których spawalność taśm stalowych jest dobra. Porównanie z wytrawionymi blachami stalowymi mającymi tę samą grubość ze stali nisko węglowych uzyskanych w tradycyjnym cyklu produkcyjnym (fig. 14), pokazuje, że taśmy uzyskane sposobem
według wynalazku utrzymują dobre właściwości spawalnicze, co potwierdza akceptowany
stan powierzchni.
Tabela 1
Skład chemiczny stali stosowanych w Przykładach
C
Mn
Si
Cr
Ni
S
P
Al
N
A
0,038
0,48
0,16
0,31
0,13
0,008
0,016
0,044
0,01
B
0,052
0,45
0,16
0,22
0,08
0,004
0,008
0,021
0,0086
C
0,090
0,59
0,31
0,09
0,07
0,014
0.008
0,010
0,0088
D
0,034
0,22
0,02
0,05
0,06
0,003
0,008
0,035
0,0080
Stal
Tabela 2
Warunki chłodzenia i końcowe mikrostruktury odlanych taśm ze stali typu A stosowanych w przykładach
Mikrostruktura (% obj.)
Vr
(°C/s)
Tnaw
(°C)
Ferryt
równoosiowy
Ferryt
iglasty + bainit
Perlit
9
15
760
56
40
4
4
34
730
40
58
2
3
30
680
50
50
2
11
15
620
50
50
1
5
26
580
10
90
0
Taśma
Nr próby
Tabela 3
Właściwości mechaniczne taśm odlanych ze stali typu A stosowanych w przykładach
Re.
R 0,2
Rm
RM
I.E.
(%)
(mm)
0,71
30
12,7
351
0,75
28
12,5
250
338
0,74
28
12,6
251
355
0,70
28
11,4
306
384
0,79
22
11,0
Taśma
Vr
Tnaw
Nr próby
(°C/s)
(°C/s)
9
15
760
250
351
4
34
730
264
3
30
680
11
15
620
5
26
580
(MPa)
-
-
(MPa)
(MPa)
R0,2/Rm
9
186 657
Tabela 4
Warunki chłodzenia i końcowe mikrostruktury odlanych taśm ze stali typu B i C stosowanych w przykładach
Mikrostruktura (%obj.)
Typ stali/taśma
Vr
(°C/s)
Tnaw
(°C)
Ferryt
równoosiowy
Ferryt iglasty
+ bainit
Perlit
B/8
20
860
67
27
4
B/6
20
610
40
59
2
B/7
25
500
20
80
2
C/l 3
20
820
80
15
1
C/14
25
620
30
70
0
Tabela 5
Właściwości mechaniczne taśm odlanych ze stali typu B i C
Typ stali/
taśma
Vr
(°C/s)
Tnaw
(°C)
Re
(MPa)
R 0,2
(MPa)
Rm
(MPa)
Re/Rm
R0,2/Rm
A
(%)
I.E.
(mm)
B/8
20
860
258
-
343
0,75
26
12,5
B/6
20
610
-
267
353
0,76
24
12,4
B/7
25
500
-
320
406
0,79
22
12,2
C/13
20
820
202
-
310
0,65
30
11,4
C/14
25
620
-
253
344
0,73
22
10,3
Tabela 6
Właściwości mechaniczne taśm z tradycyjnego cyklu dla stali D
Typ stali/
taśma
Grubość
(mm)
Vr
(°C/s)
Tnaw
(°C)
Re
(MPa)
Rm
(MPa)
R e /R m
A
(%)
I.E.
(mm)
D/7
2
30
640
323
383
0,84
30
13,3
D/8
4
20
650
372
372
0,81
35
-
Tabela 7
Warunki chłodzenia i końcowe mikrostruktury odlanych taśm ze stali typu D o grubości 2 i 4mm
Mikrostruktura (% obj.)
Typ stali/
taśma
Grubość
(mm)
Vr
(°C/s)
Tnaw
(°C)
Ferryt
równoosiowy
Ferryt iglasty
+ bainit
Perlit
D/3
2
50
720
30
70
0
D/5
2
80
720
40
60
0
D/2
2
15
620
50
50
0
186 657
10
D/4
2
80
620
25
75
0
D/6
4
50
620
40
60
0
Tabela 8
Vr(°C/s)
Właściwości mechaniczne taśm odlanych w typowym cyklu ze stali typu D
Tnaw
(°C)
Re.
(MPa)
R 0,2
(MPa)
Rm
(MPa)
Re/Rm
R0,2/Rm
(%)
I.E.
(mm)
50
720
287
-
390
0,74
26
-
D/5
80
720
-
238
356
0,67
31
-
D/2
15
620
-
223
366
0,61
27
-
D/4
80
620
-
259
380
0,68
25
13,0
D/6
50
620
-
196
338
0,58
38
-
Typ stali/
taśma
D/3
A
FIG.2
186 657
186 657
Fig.3
FIG. 4
FIG.5
186 657
FIG.6A
FIG. 6B
186 657
186 657
F1G.7
FIG.8
186 657
FIG.9
FIG. 10
186 657
186 657
FIG. 11
FIQ.12
186 657
186 657
FIG.1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.
Cena 4,00 zł.