Для производства проката, обрабатываемого в линии агрегата непрерывного отжига, служат малоуглеродистые стали О8Ю, О8пс (ГОСТ 9045-80), О8пс (ГОСТ 16523-70), а также низколегированные конструкционные стали.
Отжигу в агрегате непрерывного отжига подвергается холоднокатаный металл толщиной 0,35−2,0 мм, шириной 900−1500 мм. Холоднокатаная полоса должна отвечать многим требованиям в отношении химического состава, качества поверхности и точности размеров полосы, микроструктуры, механических свойств.
Способность стали к вытяжке оценивается глубиной сферической лунки (по Эриксену). Для листов толщиной 0,4−2,0 мм глубина лунки равна соответственно: весьма глубокой вытяжки (ВГ) − 8,6−12,1 мм; сложной вытяжки (СВ) − 8,8−12,2 мм; особо сложной вытяжки (ОСВ) − 9,0−12,4 мм; весьма особо сложной (ВОСВ) − 9,3−12,5. При этом: твердость листов HBR 48−46; предел текучести s т = 206−186 МПа (для категорий СВ-ВОСВ); нижний предел для предела прочности s в = 255 МПа, верхний – снижается по категориям ВГ-ВОСВ от 363 до 323 МПа. Величина относительного удлинения s у при этом для минимальной толщины листа 0,5−1,5 мм составляет от 34 до 40%, для максимальной толщины 2−3 мм составляет 38−42%.
Помимо механических свойств, ГОСТ 9045 содержит требования к микроструктуре, детализованные по категориям вытяжки (величина ферритного зерна, балл цементита). Но на практике реальная структура холоднокатаного отожженного металла все более отдаляется от установленных показателей. После непрерывного отжига сталь О8Ю имеет ферритную основу с равноосными зернами, вместо структурно-свободного цементита образуются в основном участки высокодисперсного перлита. Микроструктура малоуглеродистых листов для глубокой вытяжки состоит в основном из феррита и цементита; равномерное распределение цементита в основной ферритной составляющей обеспечивает хорошую склонность стали к вытяжке. Лучше всего, когда ферритные зерна в металле имеют вытянутую форму, что достигается в сталях для глубокой вытяжки, успокоенных алюминием. Зерна такой формы обеспечивает большее сопротивление металла уменьшению толщины материала штамповки, что способствует достижению более значительной степени деформации.
Необходимо учитывать требования к качеству поверхности. Поверхность листов должна быть ровной, гладкой и чистой, без больших поверхностных дефектов, которые ухудшают качество поверхности штамповки, и влияя как надрез, снижают прочность материала. Поверхность полосы должна быть блестящей или матовой, но на ней не должны быть плены, трещины, закатанная окалина, отпечатки и надавы от валков, пузыри, раковины, складки, порезы и различные несплошности материала, а также неметаллические включения.
Химический состав сталей О8ПС, О8Ю приведен в таблице и соответствует ГОСТ 9045-80.
Таблица 2
Химический состав сталей О8ПС, О8Ю (ГОСТ 9045-80)
| Способ-ность к вытяжке | Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||||
| С, не более | Mn | Al | Si | S | P | Cr | Ni | Cu | N2 | ||||
| не более | |||||||||||||
| ВОСВ | О8Ю | 0,04 | 0,15-0,22 | 0,03-0,06 | 0,02 | 0,018 | 0,02 | 0,03 | 0,06 | 0,06 | 0,004 | ||
| ОСВ | О8Ю | 0,05 | 0,15-0,22 | 0,03-0,06 | 0,02 | 0,020 | 0,02 | 0,03 | 0,06 | 0,06 | 0,005 | ||
| СВ | О8Ю | 0,07 | 0,15-0,35 | 0,03-0,06 | 0,03 | 0,025 | 0,02 | 0,04 | 0,10 | 0,15 | 0,006 | ||
| ВГ | О8Ю | 0,07 | 0,15-0,25 | 0,03-0,06 | 0,03 | 0,025 | 0,02 | 0,04 | 0,10 | 0,15 | 0,006 | ||
| ВГ | О8ПС | 0,09 | 0,15-0,35 | 0,025-0,07 | 0,04 | 0,030 | 0,025 | 0,10 | 0,10 | 0,15 | 0,006 | ||
Влияние углерода. Углерод − это основной легирующий элемент, оказывающий влияние на свойства стали, прежде всего механические, так как углерод оказывает упрочняющие действие на сталь, то для достижения оптимальных прочных и пластических свойств, удовлетворяющих штамповке с различной категорией вытяжки, его содержание ограничивают.
Влияние марганца. Марганец увеличивает прочностные свойства материала, поэтому его присутствие в сталях необходимо для связи серы в пластически деформируемые соединения марганца. Марганец увеличивает способность к глубокой вытяжке, однако не следует превышать верхнюю границу содержания марганца, иначе повышается прочность материала, что нежелательно.
Влияние алюминия. Алюминий вводится с цель, чтобы имеющийся азот был связан в нитриды. Увеличение содержания алюминия в стали О8Ю от 0,02 до 0,07% приводит к увеличению прочностных свойств и измельчению зерна феррита.
Все остальные элементы, присутствующие в стали О8Ю в небольших количествах, попадают в основном из скрапа. Хром и никель в малых количествах не оказывают влияние на свойства стали и являются примесями. Нежелательно содержание меди выше допустимых пределов, так как в стали присутствует определенное количество олова, которое, взаимодействуя с медью, отрицательно влияет на качество поверхности материала при прокатке.
Сера и фосфор являются вредными примесями, их содержание строго нормируется. Сернистые включения сильно ухудшают механические свойства, особенно вязкость и пластичность, ухудшают свариваемость коррозийную стойкость. Фосфор увеличивает прочность и ухудшает способность стали к вытяжке. Из газов наиболее вредное влияние оказывает азот, который влияет на старение стали и образует неметаллические включения. Содержание азота в стали О8Ю не должно превышать 0,008%.
Механические свойства стали О8Ю представлены в таблице 3.
Таблица 3
Механические свойства стали О8Ю
| ГОСТ | Состояние поставки | s 0,2 | s 6 | s 4 | НRB | ||
| МПа, не более | %, не менее | ||||||
| 9045-80 | Лист термообработанный для сложной вытяжки (СВ) | 205 | 255−350 | 34−38 | 48 | ||
| Для особо сложной вытяжки (ОСВ) | 195 | 255−320 | 36 | 46 | |||
| Для весьма особо сложной вытяжки (ВОСВ) | 185 | 255−320 | 40 | 46 | |||
Технологические свойства. Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850. Свариваемость − сваривается без ограничений. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газозащитной, КТС, АрДС. Флокеночувствительность − не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости − не склонна.
Непрерывный отжиг листового проката имеет большие технологические преимущества в отношении производительности процесса, качества поверхности и однородности свойств металла. В основе технологии непрерывной термообработки тонкого листа лежат процессы нагрева и охлаждения полосы, позволяющие изменять температурно-кинетические параметры несравненно шире, чем при колпаковом отжиге. Это обеспечивает большую гибкость управления структурой в условиях различных режимов разупрочняющей и упрочняющей обработки для получения широких пределов свойств, зачастую недостижимых при отжиге листа в садке. Термообработка полосы в колпаковых печах является самой длительной операцией. Кроме того, очистку поверхности и следующие за термообработкой дрессировку и контроль качества полосы выполняют отдельно, что требует дополнительного времени, больших производственных площадей, операций по размотке и смотке полосы, а также транспортировке рулонов от одного технологического участка к другому. Длительность всего процесса − подготовки поверхности полосы, термической обработки, дрессировки и контроля составляет около десяти суток, причем примерно половина этого времени расходуется на термическую обработку. Агрегат непрерывного отжига совмещает все операции, применяемые на после холодной прокатки. К тому же значительно сокращается длительность термической обработки, которая равна десяти минутам. Проведение отжига в колпаковых печах требует огромные производственные площади, большой штат обслуживающего персонала, а также громоздкое транспортное оборудование. Агрегат непрерывного отжига занимает почти вполовину меньше площади, у него ниже расход электроэнергии. Вместо отделения отжига конструкционного листа с 200−300 стендами колпаковых печей можно установить 2−3 линии непрерывной термической обработки. Производственная мощность линии непрерывной термической обработки равна 500000 т в год. Готовая продукция отличается большой равномерностью свойств по длине и ширине полосы, высокими механическими свойствами, чистотой поверхности.