Способ отжига оцинкованной тонкой стальной полосы

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к технологии получения диффузионных защитных покрытий на тонкой стальной полосе. Технический результат - повышение коррозионной стойкости железоцинкового покрытия, полученного отжигом оцинкованной полосы. Холоднокатаный прокат толщиной 0,8 мм подвергают горячему цинкованию с получением покрытия 12-15 мкм. Диффузионный отжиг оцинкованной полосы проводят при 540-660^oC с регламентированным временем выдержки исходя из уравнения = 0,01(1500-2T), где: T - температура отжига. Кроме того регламентируют соотношение длительности нагрева с длительностью изотермической выдержки: 0,3-0,4 при отжиге на воздухе и 0,5-0,6 в среде защитного газа. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к технологии производства стальных листов с покрытием для глубокой вытяжки. Подобный материал находит широкое применение в автомобилестроении, в особенности, для деталей наружной обшивки, подверженных атмосферной коррозии. В последние время для защиты от коррозии все чаще используется железоцинковое покрытие типа "гальванил" (Виткин А.И. Тейндл И.И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали. М. Металлургия, 1971), получаемое путем цинкования с последующим диффузионным отжигом.

Преимуществом этого покрытия по сравнению с цинковым является лучшая способность к сварке и окраске, а также повышенная прочность к ударам камней и царапанию. (Шмиту Х. Боде Р. Эммерих Г. Черные металлы, 1989, с. 4-10).

Известен способ получения железоцинкового покрытия в одной линии с горячим цинкованием, включающий диффузионный отжиг оцинкованной полосы при 540-600^oC в течении 10 с и последующую термообработку при 150-330^oC 5-120 с для выделения углерода. Однако, как показали эксперименты, указанный режим отжига не обеспечивает необходимой полноты превращения слоя цинка на поверхности. Кроме того, полученные листы характеризуются относительно невысокой способностью к вытяжке. Наконец, совмещение трех процессов, горячего цинкования и двух последующих отжигов, в одной установке создает значительные технологические трудности и затрудняет реализацию технологии (Заявка Японии N 57-70269, C 21 D 9/46, 1982).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ, в котором требуемые характеристики покрытия достигаются отжигом в агрегате непрерывного действия при 600-660^oC в течение 10-60 с.

Однако, получаемое таким путем железоцинковое покрытие состоит преимущественно, из соединений, богатых железом (20-30%) и потому не обладает необходимыми показателями пластичности и коррозионной стойкости. Дело в том, что указанный способ-прототип направлен на получение высокопрочной стали, не подверженной в готовом состоянии пластической деформации. Поэтому ни к металлу, ни к покрытию не предъявлялись требования по пластичности (авт. св. СССР N 1482961, C 21 D 8/00, 1989).

В заявляемом способе технический результат, получение железоцинкового покрытия с высокими показателями пластичности и коррозионной стойкости, достигается регламентацией температурно-временных параметров отжига с привязкой их к атмосфере печи.

1. Общая продолжительность отжига устанавливается в зависимости от температуры Т в интервале 540-660^oC.

= 0,01(1500-2T), мин 2. Отношение времени нагрева к времени изотермической выдержки зависит от атмосферы отжига и составляет 0,3-0,4 на воздухе и 0,5-0,6 в среде защитного газа.

Указанные зависимости установлены опытным путем и основываются на фазовых превращениях в поверхностном слое оцинкованной стали. Высокие адгезия, пластичность и сопротивление коррозии термодиффузионного железоцинкового слоя обеспечиваются -фазой (FeZn₇), содержащей 7-12% Fe. Эта фаза образуется при кратковременном нагреве в относительно узком температурном интервале. Повышение температуры или удлинение выдержки приводит к увеличению в поверхностном слое доли Т-фазы (Fe₅Zn₂₁), отличающейся низкой адгезией и повышенной хрупкостью. Снижение температуры и/или сокращение выдержки не обеспечивает полноты превращения цинка.

С учетом высказанных соображений в предлагаемом способе оптимальным температурным интервалом отжига при использовании непрерывных протяжных печей является 540-660^oC. Этот параметр служит общим признаком известного и заявляемого способов.

Отличительными признаками являются приведенные выше зависимости выдержки от температуры и соотношение времени нагрева и выдержки при отжиге в различных атмосферах. В основе последней закономерности лежит замедление взаимодействия цинка с железом в присутствии кислорода воздуха.

Совокупность известных и отличительных признаков предлагаемого технического решения обеспечивает получение покрытия с высокой адгезией, пластичностью и коррозионной стойкостью, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критериям изобретения "новизна", "положительный эффект", "существенные отличия".

Проверку разработанной технологии осуществляли в лабораторных и полупромышленных условиях из стали 08Ю, предназначенной для сложной особо сложной вытяжки по ГОСТ 9045-80. Холоднокатаный прокат толщиной 0,8 мм подвергали горячему цинкованию в агрегате непрерывного горячего цинкования Череповецкого меткомбината по существующей технологии с получением покрытия толщиной 12-15 мкм. Диффузионный отжиг оцинкованной полосы с варьированием температурно-временных режимов осуществляли в лабораторных камерных и цеховых протяжных печах.

Ускоренные коррозионные испытания обработанного металла проводили в растворе 50 г/л NaCl с добавкой H₂O₂ по ГОСТ 8.021-74 до появления продуктов коррозии железа. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, оптимизация длительности отжига оцинкованного проката в диапазоне температур 540-660^oC и регламентация отношения времени нагрева и времени изотермической выдержки обеспечивают уменьшение скорости коррозии в 2-3 раза.

Одновременно полученное по предлагаемому способу покрытие не отслаивается при штамповке, хорошо сваривается и окрашивается, что позволит успешно применять листы с таким покрытием в автомобилестроении. Предлагаемый способ не требует специального оборудования и может быть осуществим в любом листопрокатном цехе, имеющем протяжные печи.

Формула изобретения

Способ отжига оцинкованной тонкой стальной полосы, включающий нагрев до 540 660^oС с заданной продолжительностью нагрева и изотермической выдержкой, отличающийся тем, что продолжительность нагрева и выдержки устанавливают исходя из выражения = 0,01(1500-2T), где -- продолжительность нагрева и выдержки; Т температура нагрева; а отношение времени нагрева и длительности изотермической выдержки зависит от атмосферы и составляет 0,3 0,4 на воздухе и 0,5 0,6 в среде защитного газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1