ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА СОРТАМЕНТ И СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА М.И. Румянцев, профессор, д-р техн. наук Магнитогорск, 2020 СОРТАМЕНТ ПРОКАТА ПО ФОРМЕ СЕЧЕНИЯ Сортовой Long products Листовой Flat rolled products Трубы Tubes Специальные профили Special rolled products Трубы сварные Welded pipe СТАНДАРТЫ СОРТАМЕНТА (Definition of steel products, Dimensions) ПО НАЗНАЧЕНИЮ (ПРИМЕРЫ) Общего назначения General purpose rolled products Конструкционный Structural rolled products Для судостроения Rolled Steel for Shipbuilding Для холодной штамповки Steel flat products for cold forming Для холодной высадки Rolled Steel for cold upsetting Для армирования железобетонных конструкций Hot-rolled steel for reinforcement of ferroconcrete structures ... СТАНДАРТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ (Technical delivery conditions, Specifications) ФОРМЫ ПОСТАВКИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ЛИСТ Sheet, Plate ПОЛОСА , ЛЕНТА (РУЛОН) Streep (Coil) 𝑏 ℎ ℎ 𝑏 Формы поставки и разновидности Полоса /Streep, Wide strip Лист 𝑙 ℎ, мм 𝑏, мм 0,35-12 / 0,35-14 Не менее 500/600 Тонкий / Sheet Не более 3,9/3,0 Толстый / Plate 4,0 / 3,0 и более Лента */ Streep, Narrow Streep 0,05-4,0 / 0,1-10 * - может быть получена продольной резкой широких полос Не менее 500/600 Не более 450 / 40-600 СОСТОЯНИЯ ПОСТАВКИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ГОРЯЧЕКАТАНЫЙ (Hot rolled) ХОЛОДНОКАТАНЫЙ (Cold rolled) Контролируемая прокатка Controlled Rolling Отожженный Annealed Термическая обработка Heat treatment Нагартованый Cold-worked Термомеханическая обработка Thermomechanicaly Rolling С покрытием Сoated Без регламентации Conventional Condition Без покрытия Uncoated НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ ГОРЯЧЕКАТАНОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ПРОКАТ ТОНКОЛИСТОВОЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ КАЧЕСТВЕННОЙ И ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ (ГОСТ 16523-89) ПРОКАТ ИЗ СТАЛИ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ (ГОСТ 19281-89) ПРОКАТ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ ДЛЯ МОСТОСТРОЕНИЯ (ГОСТ 6713-91) ПРОКАТ ТОЛСТОЛИСТОВОЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА (ГОСТ 14637-89). ПРОКАТ СТАЛЬНОЙ ДЛЯ СУДОСТРОЕНИЯ (ГОСТ 5521-93) ПРОКАТ ЛИСТОВОЙ ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННЫЙ (ГОСТ Р 52246) НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ ХОЛОДНОКАТАННОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ПРОКАТ ТОНКОЛИСТОВОЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ КАЧЕСТВЕННОЙ И ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ (ГОСТ 16523-89) СТАЛЬ ТОНКОЛИСТОВАЯ ОЦИНКОВАННАЯ С НЕПРЕРЫВНЫХ ЛИНИЙ (ГОСТ 14918-69) Жесть (ГОСТ 13345-85) ПРОКАТ ТОНКОЛИСТОВОЙ ХОЛОДНОКАТАНЫЙ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ КАЧЕСТВЕННОЙ СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ (ГОСТ 9045) ПРОКАТ ЛИСТОВОЙ ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННЫЙ (ГОСТ Р 52246) ЖЕСТЬ ХОЛОДНОКАТАННАЯ ЧЕРНАЯ И БЕЛАЯ (ГОСТ Р 52204-2004) ДИАПАЗОН РАЗМЕРОВ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА Нормативный документ ГОСТ 19903 ГОСТ 82-70 ГОСТ 19904 ГОСТ 13345 ГОСТ P 52204 ГОСТ P 52146 Вид поставки Толщина, мм Ширина, мм Длина, мм Листы 0,5 160 600 3800 1200 12000 Полосы 1,2 12 500 2200 - Листы 6 60 200 1050 5000 12000 Листы 0,35 5,0 500 2300 1000 4500 Полосы 0,5 3,0 500 2300 - Листы Полосы Листы Полосы Листы Полосы 0,18 0,36 0,14 0,38 0,3 4,5 712 1024 712 1024 512 910 512 910 - 700 1800 1000 4500 500 1800 - УКРУПНЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРОКАТА КАЧЕСТВО ПРОКАТА Геометрические параметры Эксплуатационные свойства Качество поверхности Технологические свойства Химсостав Свойства по требованию ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КАЧЕСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ Характеристики сечения Продольного Поперечного Номинальные размеры Допустимые отклонения размеров Допустимые несоответствия формы Отклонения формы поперечного сечения Отклонения от плоскостности Отклонения от прямолинейности Отклонения от перпендикулярности Отклонения формы рулона КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА Длительная прочность Ползучесть Порог хладноломкости Ударная вязкость При динамическом Жаропрочность нагружении Твердость Временное сопротивление Предел текучести Относительное сужение Относительное удлинение При статическом нагружении Износостойкость При циклическом нагружении Предел выносливости Прочность Пластичность ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Единичные Комплексные Глубина сферической лунки Перегиб Изгиб Двойной кровельный замок Коэффициент анизотропии Показатель упрочнения Штампуемость Свариваемость ПРОДОЛЬНАЯ РАЗНОТОЛЩИННОСТЬ Отклонение формы, характеризующееся неравномерностью толщины металлопродукции по длине Плюсовой допуск Верхняя граница допуска SU hн h 𝑈𝑆𝐿 h S L hн h 𝐿𝑆𝐿 L Минусовый допуск Номинальная толщина Нижняя граница допуска Поле допуска max h min h h Допустимая продольная разнотолщинность h h 2 ПОПЕРЕЧНАЯ РАЗНОТОЛЩИННОСТЬ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПРОФИЛИ ВЫПУКЛЫЙ Отклонение формы, характеризующееся неравномерностью толщины металлопродукции по ширине hн hл hп hср 40 мм 40 мм ВОГНУТЫЙ b/2 b КЛИНОВИДНЫЙ h ВЫПУКЛОСТЬ КЛИНОВИДНОСТЬ hл hп hcp 2 h hл hп ДЕФЕКТЫ ПЛОСКОСТНОСТИ Неплоскостность (Flatness) - отклонение формы, при котором не все точки, лежащие на поверхности листа, одинаково удалены от горизонтальной плоскости. а в д б г е а-краевая волна (edge waves); б-односторонняя краевая волна (side edge waves); в-коробоватость (center buckle); г-продольный изгиб (longitudinal curvature); д-поперечный изгиб (transverse curvature); е-волнистость (waves) НОРМЫ НЕПЛОСКОСТНОСТИ ГОСТ 19904 и ГОСТ Р 52204 Не более 5 мм для ЖК Не более 10 мм для ЖР ℎ, мм Требования DIN EN 10051 (г/к) 𝐻 для категорий (мм,не более) Ширина, A B C D мм Норм. Спец. 𝑏 ≤ 1200 ≤ 2 1200 < 𝑏 ≤ 1500 𝑏 > 1500 2 𝑏 ≤ 1200 - 1200 < b ≤ 1500 25 𝑏 > 1500 18 20 25 15 18 23 9 10 13 8 9 12 18 23 28 18 23 28 23 30 38 23 30 38 По согласованию Требования ГОСТ 19903 H, мм (не более) Группа при толщине плоскос4,0 и тности 0,5-1,4 1,5-3,9 более ПО 8 8 5 ПВ 10 10 8 ПУ 15 12 10 ПН 20 15 12 Требования ГОСТ 19904 H, мм (не более) Группа при ширине плоскос До 1000 1501 Св. т-ности 1000 1800 вкл. 1500 1800 ПО 4 5 6 8 ПВ 8 8 10 10 ПУ 10 12 15 15 ПН 12 15 18 20 A: 𝑅𝑝 ≤ 300 МПа; B, C, D: 300 < 𝑅𝑝 ≤ 900 МПа Требования DIN EN 10131 (х/к) 𝐻 (мм, не более) Допуск Ширина, мм ℎ < 0,7 0,7 ≤ ℎ < 12 ℎ ≥ 12 𝑏 < 600 7/6/5/600 ≤ 𝑏 <1200 10 / 13 8 / 10 7/8 Норм. 1200 ≤ 𝑏 <1500 12 / 15 10 / 13 8 / 11 𝑏 ≥ 1500 17 / 20 15 / 19 13 / 17 𝑏 < 600 4/3/2/600 ≤ 𝑏 <1200 5/8 4/6 3/5 Спец. 1200 ≤ 𝑏 <1500 6 / 9 5/8 4/6 𝑏 ≥ 1500 8 / 12 7 / 10 6/9 Числитель: 𝑅𝑝 ≤ 260 МПа; Знаменатель: 260 < 𝑅𝑝 ≤ 340 МПа ТЕЛЕСКОПИЧНОСТЬ РУЛОНА НОРМЫ ТЕЛЕСКОПИЧНОСТИ НД ГОСТ 19904 ГОСТ 19903 Толщи на полосы мм Ширина полосы, мм До 800 вкл. Свыш е 800 До 2,5 вкл. 40 30 Свыш е 2,5 75 50 До 2,5 вкл. 50 35 Свыш е 2,5 100 70 Отклонение формы рулона в виде выступов витков на средней или внутренней части рулона. Телескопичность ШЕРОХОВАТОСТЬ (Roughness) Cовокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделяемая в пределах участка, на котором исключено влияние неровностей поверхности других видов (волнистости, нелинейности и т.д.) ГОСТ 2789. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики 𝑙Σ 3 𝑙 (𝑙𝑟) = 𝜆𝑐 1 𝑙 (𝑙𝑟) = 𝜆𝑐 2 1 - номинальный профиль; 2 – профиль волнистости (waviness profiles); 3 – профиль шероховатости (roughness profile); 𝑙 - базовая длина / отсечка шага (𝜆𝑐 фильтр / cat-off) ; 𝑙Σ - общая длина участка ПАРАМЕТРЫ ШЕРОХОВАТОСТИ ГОСТ Р ИСО 4287-2014 (DIN EN ISO 4287) ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗДЕЛИЙ (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности 𝑙𝑟 P1 Pm P2 Pi 𝑙𝑟 𝑅𝑎 = 𝑛1 𝑛 𝑖=1 1 𝑅𝑆𝑚 = 𝑚 𝑅𝑃𝑐 = ( arithmetical mean deviation (среднее арифметическое отклонение профиля) 𝑍𝑖 𝑚 𝑖=1 𝑋𝑠𝑖 𝑚 𝑖=1 𝑃𝑖 mean width of the profile elements (средний шаг неровностей профиля 𝑆𝑚) )/𝑙𝑟 standardized number of peaks (число пиков профиля 𝑘𝑃 ) Базовая длина (отсечка шага неровностей другого вида). Стандартизованные значения 0,08; 0,25; 0,8; 2,5 и 8,0 мм. Для измерения шероховатости листовой стали рекомендуется 0,8 мм НОРМЫ ШЕРОХОВАТОСТИ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ Таблица 3.3 ПО ГОСТ 16523 И ГОСТ 9045 Требования к шероховатости поверхности группы отделки I Состояние поверхности Глянцевая Матовая Шероховатая Требования к шерох оватости Ra 0,6 мкм Ra = 0,8-1,6 мкм; Sm 0,2 мм; тип и направление неровностей – произвольное Ra > 1,6 мкм Для черной жести рациональной является шероховатость Ra=0,40-0,63 мкм. НОРМЫ ШЕРОХОВАТОСТИ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ ПО EN 10130:2006 Исполнение Обозна поверхности чение Особенно гладкое Гладкое Матовое Шероховатое Ra, мкм (λc= 0,8 мм) b 0,4 g m r 0,9 0,6 …. 1,9 >1,6 При измерении шероховатости листового металла, применяемого в автомобильной промышленности, возможны также значения предельной длины волны λс=2,5 мм (см. EN 10049). В таком случае значения параметров шероховатости определяют при запросе и заказе. УКРУПНЕННЫЙ СОРТАМЕНТ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ СТАЛИ Широкополосная сталь Рулоны для переката Толстые листы 42% Рулоны для товарной продукции 28% Крупные листы 30% ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИСТОВ Трубы большого диаметра Корпуса судов Крупногабаритные детали и конструкции ПРИМЕРЫ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ СТАЛИ ТРАДИЦИОННАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИСТОВ Сляб Зачистка Нагрев Прокатка Охлаждение окончательное Правка горячая Охлаждение предварительное Разметка, резка, отбор проб Клеймение, маркировка Термообработка Осмотр, зачистка, сортировка Отгрузка Правка холодная СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ШИРОКОПОЛОСНОЙ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ СТАЛИ СЛЯБ ЗАЧИСТКА НАГРЕВ ЧЕРНОВАЯ ПРОКАТКА РЕЗКА ПОПЕРЕЧНАЯ РЕЗКА ПРОДОЛЬНАЯ СМОТКА ЛИСТЫ ЛЕНТЫ ОТГРУЗКА ПОЛОСЫ ПЕРЕДАЧА ЧИСТОВАЯ ПРОКАТКА РАСКАТА РЕГУЛИРУЕМОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СВОЙСТВАМ МЕТАЛЛА ДЛЯ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА И ДРУГИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Н/мм2 σт, Н/мм2 , % KCV-20 Дж/см2 DWTT-20 Х70 637 528 25 362 100 Х80 730 605 20 350 100 Х100 890 735 19 320 100 Х120 945 853 18 318 65 Категория прочности σв, СЛЯБ СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИСТОВ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ НАГРЕВ ИНТЕНСИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ЗАМЕДЛЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ОБРЕЗКА КРОМОК УДАЛЕНИЕ ОКАЛИНЫ УСКОРЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ОСМОТР, ЗАЧИСТКА ПОПЕРЕЧНАЯ РЕЗКА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОКАТКА ПРАВКА ГОРЯЧАЯ УЗК КОНТРОЛЬ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРАВКА ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ВОЗДУШНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ОБРЕЗКА КОНЦОВ МАРКИРОВКА ПРАВКА ХОЛОДНАЯ ПРИМЕРНАЯ СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА В РОССИИ (2011 г.) Горячекатаный 5 3 Холоднокатаный 13 Оцинкованный 17 62 С полимерным покрытием Жесть СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА КОНСТРУКЦИОННОЙ ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛИ БЕЗ ПОКРЫТИЯ ПРИМЕНЕНИЕ ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННОГО ПРОКАТА ПОДКАТ СТАЛЬНАЯ ОСНОВА УДАЛЕНИЕ ОКАЛИНЫ ПОДГОТОВКА ПОЛОСЫ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА НА КОНЕЧНУЮ ТОЛЩИНУ РЕЗКА ПОПЕРЕЧНАЯ ПАССИВАЦИЯ ПОКРЫТИЯ ДЕФОРМЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ОЦИНКОВАННЫЙ ПРОКАТ ЛИСТЫ ПОЛОСЫ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЖЕСТИ ОДНОКРАТНОЙ ПРОКАТКИ В ОАО «ММК» Подкат Удаление окалины (ЛПЦ-5) Прокатка на стане 1200 Продольная резка (ЛПЦ-3) Электролитическое лужение ЭЖК, ЭЖР Обезжиривание и очистка Отжиг в колпаковых печах Отжиг в АНО Поперечная резка Горячее лужение Дрессировка Подготовка полосы ЧЖК, ЧЖР Отгрузка ГЖК, ГЖР УКРУПНЕННАЯ СТРУКТУРА ПОТРЕБЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОЙ ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛИ Автомобилестроение ~87% Производство бытовой техники ~12% ГОСТ 19904 (геометрические размеры и форма) ГОСТ 9045, ГОСТ 16523 (технические требования) Полосы толщина 0,35-3,0 мм ширина 500-2300 мм Строительство, гнутые профили, трубы ~1% Листы толщина 0,35-5,0 мм ширина 500-2300 мм длина 1000-4500 мм Автомобильная сталь стальной прокат для кузовов, колес, подвесок, топливных баков и пр., т. е. который перерабатывается в изделия на автомобильном или смежном заводе. Сталь, входящая в состав двигателя, узлов трансмиссии и покупных изделий (подшипников, метизов и др.), относится к машиностроительной. Прокат для автомобилестроения -11% 1.129 Mt Листовой прокат для автомобилестроения Сортовой прокат для автомобилестроения Прокат конструкционный Прокат для машиностроения Прокат транспортный Прокат для нефте-газового комплекса Прокат другого назначенияr СОВРЕМЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ СТАЛИ ПО ПРОЧНОСТИ ТРАДИЦИОННЫЕ (HSS) ПРОГРЕССИВНЫЕ (AHSS) Mild мягкая углеродистая сталь DP двухфазная IF повышенной штампуемости CP многофазная IS изотропная BH термоупрочненная CMn марганцовистая HSLA низколегированная повышенной прочности ОБЩЕЕ ПРАВИЛО ОБОЗНАЧЕНИЯ ХХ ааа/bbb, ХХ – тип стали; ааа – минимальный предел текучести (σт), МПа; bbb – минимальное временное сопротивление (σв), МПа TRIP трансформируемая повышенной пластичности Mart мартенситная ГРУППЫ ПРОЧНОСТИ LSS - низкой прочности т < 210 МПа HSS - высокой прочности т = 210-550 МПа UHSS - особо высокой прочности т > 550 МПа ПРИМЕРНЫЙ ХИМСОСТАВ И СВОЙСТВА ЗАРУБЕЖНЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПОНИЖЕННОЙ ПРОЧНОСТИ (Mild Steel) по EN 10130:2006 02, в, , % r n 270410 >28 - - 140240 270370 >34 >1,3 - <0,030 140210 270330 >38 >1,6 > 0,10 <0,025 <0,025 140180 270330 >40 >1,9 > 0,20 <0,020 <0,020 120180 270330 >38 >1,8 > 0,22 Марка С Mn P S DC01 CQ <0,12 <0,60 <0,045 DC03 DQ <0,10 <0,45 DC04 DDQ <0,08 DC05 EDDQ DC06 SDDQ МПа МПа <0,045 140230 <0,035 <0,035 <0,40 <0,030 <0,06 <0,35 <0,02 <0,25 ПОКАЗАТЕЛИ АНИЗОТРОПИИ И УПРОЧНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ ПЛАСТИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ Образец Направление прокатки r0 r90 2r45 r 4 1 b ln b0 b1 ln l1 l0 r 1 h ln h0 h1 ln b0 b1 Для обеспечения высокой штампуемости рекомендуют r = 1,4 - 1,8. В Т ПОКАЗАТЕЛЬ УПРОЧНЕНИЯ C n Чем больше n, тем больше однородная деформация перед разрушением, тем равномернее распределены деформации по детали, тем меньше израсходован запас пластичности при штамповке и, следовательно, тем более высокую динамическую прочность будет иметь деталь при эксплуатации. Для стали с хорошей штампуемостью n > 0,23. СМЫСЛ ОБОЗНАЧЕНИЙ МАРОК ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА ПОНИЖЕННОЙ ПРОЧНОСТИ (Mild Steel) И ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ АНАЛОГИ CQ (Commercial Quality) сталь коммерческого качества (08пс, ВГ)* DQ (Drawing Quality) сталь для вытяжки (08пс, СВ)* DDQ (Deep Drawing Quality) сталь для глубокой вытяжки (08Ю, ОСВ)* EDDQ (Extra Deep Drawing Quality) сталь для особоглубокой вытяжки (08Ю, ВОСВ)* SDDQ - особонизкоуглеродистые ферритные стали (IF Steel) с пониженным содержанием элементов внедрения (С<0,01%, N2<0,007%), которое обеспечивается при выплавке и разливке стали в ККЦ, а также микролегированием Ti и Nb *ГОСТ 9045 «Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки» ГОСТ 16523 НОРМЫ СВОЙСТВ ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛИ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ ВЫТЯЖКИ (ГОСТ 16523, ГОСТ 9045) Категория вытяжки в, МПа От 0,5 до Св. 1,5 до Св. 2,0 до Глубина лунки2, HRB, 1,5 вкл. 2,0 вкл. 3,0 вкл. (не более) мм (Не более) Н - (Не менее) 380-5001 26 26 29 - 7,4 – 11,8 380-5001 26 26 29 - 7,2 – 11,9 265-363 28 29 30 - 8,5 – 12,1 СВ 206 255-353 34 38 - 48 8,7 – 12,2 ОСВ 196 255-323 36 40 - 46 9,1 – 12,4 ВОСВ 186 255-323 40 42 - 46 9,3 – 12,6 Г ВГ ГОСТ 9045 Т, МПа , % при толщине, мм - Примечания: 1.В зависимости от группы прочности по ГОСТ 16523. 2.В зависимости от толщины и группы прочности Глубина лунки (не менее), мм НОРМЫ ГЛУБИНЫ СФЕРИЧЕСКОЙ ЛУНКИ ДЛЯ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ ВЫТЯЖКИ 13,0 12,5 12,0 11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 5 6 7 8 4 3 2 1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 Толщина, мм 1,7 1,9 2,1 1 и 2 - Н и Г для групп прочности К310В, К330В, К350В; 3 и 4 – Н и Г для групп прочности К260В, К270В; 5–ВГ; 6 – СВ; 7 – ОСВ; 8 – ВОСВ. ЕВРОПЕЙСКИЕ СТАНДАРТЫ НА ЛИСТОВОЙ ПРОКАТ 1. EN10268:2006.Холоднокатаный листовой прокат из стали с высоким пределом текучести для холодного деформирования. 2. EN 10292:2007 Горячеоцинкованные листы и полосы из стали с высоким пределом текучести для холодного деформирования 3. EN 10326:2004. Горячеоцинкованные листы и полосы из конструкционной стали 4. EN 10142:2000. Горячеоцинкованные листы и полосы из малоуглеродистой стали для холодного деформирования. 5. EN 10336:2007. Горячеоцинкованные и электролитически оцинкованные листы и полосы из многофазных сталей для холодного деформирования 6. EN 10338:2015 Горячекатаная и холоднокатаная продукция из многофазных сталей без покрытия для холодного деформирования 7. EN 10025-2 : 2004 - Изделия горячекатаные из нелегированной конструкционной стали 8.. EN 10149-2:95 Горячекатаная продукция, изготовленная из сталей с высоким пределом текучести для холодного деформирования, прокатанных термомеханическим способом. IF-СТАЛИ IF-стали (Interstitial Free steels) изначально разрабатывались как стали без атомов внедрения. Содержат сверхнизкое количество углерода (<0,005%), а также микродобавки титана или/и ниобия, которые способствуют связыванию углерода и азота в карбиды, нитриды и карбо-нитриды. Мягкие IF-стали появились в 1975 г. Для них характерны следующие значения механических свойств: Т=110-220 МПа, В=270 МПа, >30-40%. Применяются для не требующих высокой прочности деталей автомобилей, получаемых при существенных вытяжках. Высокопрочные HS (High Strength) IF-стали разработаны В 90-х гг. прошлого столетия с целью повышения сопротивления смятию лицевых деталей автомобилей. Более высокая, чем у мягких IF-сталей, прочность достигается в готовых изделиях за счет упрочнения как в результате деформации (Work Hardening, WH–эффект), так и при нагреве (Bake Hardening, BH-эффект). Эффект упрочнения позволяет сочетать исходно низкий предел текучести (что необходимо для улучшения штампуемости листов) с существенным упрочнением, способным предотвратить появление вмятин на внешних панелях кузова при нормальных условиях эксплуатации СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ВН-ЭФФЕКТА И ЕГО ОЦЕНКИ ПРИ ИСПЫТАНИИ НА РАСТЯЖЕНИЕ Механизм ВН - эффекта основан на том, что атомы углерода закрепляют подвижные дислокации в феррите, некоторое количество которых возникло во время дрессировки полосы, прошедшей рекристаллизационный отжиг, а также в процессе вытяжной операции (штамповки). Результатом закрепления дислокаций является повышение прочностных свойств стали. Количество дислокаций в стальной основе нарастает во время штамповки панели кузова; в результате увеличения плотности дислокаций имеет место деформационное упрочнение WH (Work Hardening - процесс упрочнения) Во время повышения температуры детали кузова развивается процесс закрепления дислокаций непрерывно смещающимися атомами углерода ВН - эффект зависит в первую очередь от содержания углерода в твердом растворе (феррите). 0,2 : исходный предел текучести Упрочнение в результате сушки лакокрасочного покрытия Деформационное упрочнение 170оС, 20 мин ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПРОЧНОЙ IF-СТАЛИ КРЫШКА БАГАЖНИКА HC180B Рекомендации относительно химсостава IF-стали по EN 10268 -2006 ОбознаС Si Mn P S Al Ti Nb чение HC180Y 0,01 0,3 0,7 0,06 0,025 0,01 0,12 HC180B 0,05 0,5 0,7 0,06 0,025 0,015 HC220Y 0,01 0,3 0,9 0,08 0,025 0,01 0,12 HC220B 0,06 0,5 0,7 0,08 0,025 0,015 HC260Y 0,01 0,3 1,6 0,1 0,025 0,01 0,12 HC260B 0,08 0,5 0,7 0,1 0,025 0,015 HC300B 0,10 0,5 0,7 0,12 0,025 0,015 - ДВЕРЬ HC260B БАЛКА БАМПЕРА HC300B Нормы механических свойств IF-стали по EN 10268 -2006 BH2 ОбознаRр0,2 Rm А80, % r n МПа чение МПа МПа Не менее HC180Y 180-230 340-400 1,7 0,19 36 HC180B 180-230 300-360 35 34 1,6 0,17 HC220Y 220-270 350-420 - 34 1,6 0,18 HC220B 220-270 320-400 35 32 1,5 0,16 HC260Y 260-320 380-440 - 32 1,4 0,17 HC260B 260-320 360-440 35 29 - - HC300B 300-360 400-480 35 26 - - HSLA (High-strength Low-Alloy Steel) Качественная углеродистая сталь, обладающая улучшенным комплексом служебных свойств за счет микролегирования Особенности химических композиций HSLA-стали C Mn Si Cr P S Ni Cu V Ti Nb Mo 0,100,26 0,501,65 0,150,90 0,250,90 0,0250,040 0,0350,050 0,250,50 0,0200,050 0,020,15 0,05 (max) 0,020,04 0,0050,010 В целом низкоуглеродистая сталь типа HSLA упруга, хорошо сопротивляется образованию локальных вмятин и характеризуется высокой вязкостью разрушения. Однако в связи с более высоким, чем у обычных низкоуглеродистых сталей, отношением 𝜎𝑇 𝜎𝐵 она обладает меньшей способностью к поглощению энергии при деформации. Имеет высокие показатели сопротивления усталостным повреждениям. НОРМЫ ХИМСОСТАВА И СЛУЖЕБНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ МАРОК HSLA-СТАЛИ Марка стали Cодержание элементов, % Mn P S Al Макс. макс. макс. Мин. 0,60 0,030 0,025 0,015 Н260LA С макс. 0,12 Si макс. 0,50 Н300LA 0,11 0,50 1,00 0,030 0,025 Н340LA 0,11 0,50 1,00 0,030 Н380LA 0,11 0,50 1,40 Н420LA 0,11 0,50 1,40 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Энергопоглощающие элементы конструкции: усилители дверей, рамы, конструктивные элементы кузова, бамперы Детали, работающие на усталость: диски колес, лонжероны Стандарт Ti макс. 0,12 Nb макс. 0,09 0,015 0,15 0,09 0,025 0,015 0,15 0,09 0,030 0,025 0,015 0,15 0,09 0,030 0,025 0,015 0,15 0,09 Марка стали HC340LA EN 10268-06 HC380LA HC420LA S315MS S355MC S420MS EN 10149-2 S460MC S500MC S550MC σ02 σB МПа МПа δmin , % (t<3 / t>3 мм) Холоднокатаный прокат 340-420 410-510 21 380-480 440-560 19 420-520 470-590 17 Горячекатаный прокат 315 390-510 20 / 24 355 430-550 19 / 23 420 480-620 16 / 19 460 520-670 14 / 17 500 550-700 12 /14 550 600-760 12 / 14 Изгиб на 180° 1t 1t 1t 1t 1,5t 1,5t ДВУХФАЗНАЯ СТАЛЬ (DP-Dual Phase steel). Предназначена для холодного формования с упрочнением. Микроструктура состоит из мягкой и пластичной ферритной фазы, которая определяет относительно невысокий предел текучести, и твердой мартенситной фазы, которая обеспечивает необходимую прочность. Возможно также наличие бейнитной составляющей и следов остаточного аустенита Количественное соотношение фаз выбирают с учетом требований потребителя к свойствам стали. Для обеспечения наилучшей формуемости содержание мартенсита ограничивают в пределах от 5 до 15 %, а для достижения максимальной прочности доля мартенситной фазы может быть повышена до 70%. Таким образом, сталь типа DP, по сравнению с автомобильными сталями других типов, позволяет обеспечивать самый широкий диапазон прочностных характеристик. Марки стали DP600, DP800 и DP1000 в состоянии поставки характеризуются следующими соотношениями предела текучести и временного сопротивления: 350/600, 450/800 и 700/1000 МПа. Основными преимуществами сталей DP являются высокие показатели технологической формуемости, способность к поглощению значительной энергии, высокая циклическая прочность. При температурах сушки готовых деталей предел текучести двухфазной стали возрастает на 35-70 МПа, т.е. проявляется отчетливо выраженный BH-эффект. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХФАЗНЫХ СТАЛЕЙ Краткое % по массе обозначение С Si Mn P S Alобщ. Сr+Mo Nb+Ti V B а макс. макс. макс макс. макс. макс. макс. макс. макс. стали . Стали DP HCT450X 0,14 2 HCT500X HCT600X 0,17 2,2 0,8 0,08 0,02 <= 2,00 1 0,15 0,2 0,005 HDT580X HCT780X 0,18 2,5 HCT980X 0,23 а Н - плоский прокат из высокопрочных сталей для холодного деформирования; С – холоднокатаный прокат; D – горячекатаный прокат; T(n)nnn – минимальное значение (округленное) предела прочности при растяжении R m в МПа. Последний знак в кратком обозначении стали Х – двухфазная сталь. Марка стали Условный Временное Относительное Показатель Показатель предел сопротивле удлинение при деформационн упрочнения текучести ние разрыву разрыве А80, % ого при нагреве а Rp0,2, мин. упрочнения, Rm, Мпа BH2, Мпаа, а n10-UE мин. МПа мин. мин. HCT450X 260 – 340 HCT500X 300 – 380 HDT580X 330 – 460 HCT600X 340 – 420 HCT780X 450 – 560 HCT980X 600 – 750 a 1 МПа = 1 Н/мм2 450 500 580 600 780 980 Стали DP 27 23 19 20 14 10 0,16 0,15 0,13 0,14 - 30 30 30 30 30 30 СООТНОШЕНИЕ ЗАТРАТ НА ПРОИЗВОДСТВО РАЗЛИЧНЫХ ЛИСТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ Горячекатаная сталь 0,8 Холоднокатаная сталь 1,0 Сталь с ВН-эффектом 1,10 Сталь горячего цинкования 1,12 Сталь типа HSLA 1,15 Алюминированная сталь 1,21 Сталь электрооцинкованная 1,35 Двухфазная сталь 1,40 Мартенситная сталь 1,50 Ферритная нержавеющая сталь 2,6 Мартенситная нержавеющая 2,8 Алюминиевый лист 4,8 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОГО ПРОКАТА В период 2011-2014 г. ежегодно выпускалось от 57,4 до 58,8 млн. т проката, а в перспективе до 2030 г. объем производства должен увеличиться до 71,7 - 77,7 млн. т . При этом прогнозируется рост доли листового проката от 43,7% в 2014 г. до 46,9-53,4% в 2030 г. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОГО ПРОКАТА Интересной является тенденция, состоящая в том, что при увеличении доли проката с покрытием относительно общего выпуска листового проката доля холоднокатаного металла, потребляемого при этом будет снижаться. ПРОГНОЗ ОТРЕБЛЕНИЯ ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ РФ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Салганик В.М., Румянцев М.И. Технология производства листовой стали: Учебное пособие. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2007. - 320 с. 2. Румянцев М.И., Локотунина Н.М., Моллер А.Б. Обработка металлов давлением и характеристики качества продукции: Учебное пособие. – Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2013. – 270 с. 3. Беняковский М.А. Масленников В.А. Автомобильная сталь и тонкий лист: Череповец. Издательский Дом 'Череповец", 2007. - 636 с 4. Advanced High Strength Steel (AHSS) Application Guidelines: Prepared by International Iron & Steel Institute. Committee on Automotive Applications. 2006. Online at www.worldautosteel.org 5. Advanced High-Strength Steels Application Guidelines. World Auto Steel. 2014.
