Промени в микроструктурата по време на процеса на студено валцуване
След студено валцуване стоманената лента е сплескана, удължена и нейната решетка е изкривена и счупена, което води до намалена пластичност и повишена якост и твърдост. Това явление се нарича работно втвърдяване.
След студено валцуване зърната на стоманените намотки се смачкват и удължават, придружено от силно изкривяване на решетката. Това води до увеличаване на твърдостта и намаляване на пластичността и якостта на стоманата, а именно нафеномен на закаляване при работа.
Когато стоманата се нагрее до температура над нейната температура на прекристализация, но под температурата на аустенизация, последвано от период на запазване на топлината, нестабилните атоми на границите на зърната се пренареждат чрез топлинно движение. Чрез целия процес на нуклеация и растеж на зърното се генерират нови равноосни зърна, което се определя катофеномен на рекристализация.
В резултат на това силата и твърдостта на стоманата намаляват, докато нейната пластичност и издръжливост се подобряват, придавайки на стоманената лента отлични свойства за обработка и експлоатация.
Рекристализацията изисква специфични условия на температура и време на задържане. Независимо от това, прекалено високата температура на нагряване или неоправдано удълженото време на задържане ще предизвика гранично сливане между новообразуваните равноосни зърна, предизвиквайки непрекъснат необичаен растеж на зърната. Този процес на свой ред ще влоши всички механични свойства на стоманата.
Съответно рекристализацията отгряване може да се обобщи по следния начин: чрез контролирано нагряване и запазване на топлината, процесът трябва напълно да предизвика рекристализация в студено{0}}валцована стомана и междувременно стриктно да ограничава прекомерния растеж на зърната.
.
Основните фактори, влияещи върху размера на зърното след рекристализация по време на процеса на отгряване, са температурата на отгряване и времето на задържане. При определени условия на студена деформация размерът на зърното след рекристализация варира в зависимост от температурата на отгряване и времето на задържане. Колкото по-висока е температурата и по-дълго време на задържане, толкова по-груби са зърната.
Причини за отгряване
След деформация при студено валцуване, вътрешната микроструктура на стоманата се отличава с удължени и счупени зърна, заедно с масивно натрупване на кристални дефекти. Това повишава вътрешната свободна енергия на метала, поставяйки го в нестабилно термодинамично състояние. Материалът по своята същност има тенденция спонтанно да се връща към пълна, подредена микроструктура с ниска свободна енергия и висока стабилност.
При стайна температура атомите притежават ниска кинетична енергия, слаба способност за дифузия и изключително бавни скорости на дифузия. В резултат на това това спонтанно структурно възстановяване не може да се случи само по себе си. Следователно е необходима външна енергия за активиране. Това активиране се постига чрез нагряване на стоманата до определена температура, което осигурява на атомите достатъчна дифузионна кинетична енергия, елиминира изкривяването на решетката и предизвиква благоприятни трансформации както в микроструктурата, така и в механичните свойства.
Поради горните причини всички студеновалцувани стоманени продукти трябва да бъдат подложени на топлинна обработка чрез отгряване.
Цели и функции на отгряването
Отгряването се отнася до технологичен процес, при който стоманената лента се нагрява до определена температура, поддържа се при тази температура и след това се охлажда.
Отгряването на студено{0}}валцувани листове е една от най-важните процедури за термична обработка в производството на студеновалцувани стоманени ленти. Въз основа на различните степени на стомана, процесите на отгряване за студеновалцувани стоманени ленти се класифицират на първично отгряване, междинно отгряване и отгряване на крайния продукт. Отгряването на готовия продукт е най-широко разпространеният процес. Основните му цели са да елиминира вътрешното напрежение и работното втвърдяване, предизвикано от студено валцуване, и да позволи на стоманените листове да отговарят на определените изисквания за механични свойства, технологични свойства и микроструктури. Този тип топлинна обработка обикновено се определя като рекристализация отгряване.
Сравнителни разлики между партидно отгряване и линии за непрекъснато отгряване
• Партидно отгряване: Отличава се с изключително дълъг производствен цикъл (десетки часове). Тя е разположена отделно от линията за ецване и линията за изравняване, но е интегрирана в цялостен процес на производство на студена лента. Обезмасляването и декапирането могат да се извършат по желание и влиянието на класовете стомана и спецификациите върху цялостното производство е минимално. Поддържа гъвкаво малко-партидно и организирано производство с работа в една-пещ. Броят на пещите може да се коригира по всяко време в зависимост от производството и промените в сорта на продукта. Между междинните процеси съществуват инвентарни буфери, които му придават силна адаптивност към продукцията и продуктовото разнообразие. Той е идеален за много-разнообразие, дребно-серийно производство и експериментално производство.
•Непрекъснато отгряване: Може да се похвали с кратък производствен цикъл (няколко минути). Обезмасляването/ецването, отгряването и изравняването са интегрирани в една унифицирана производствена линия, осигуряваща висока производствена ефективност. Това обаче води до високи разходи поради спирания, причинени от планиране на производството и смяна на спецификации и разновидности. Не е подходящ за прекалено широко покритие на продуктовите спецификации или прекалено ниска производителност. Оптимизиран е за голям-обем, едно-разновидно производство.
• Партидно отгряванеСкоростите на нагряване и охлаждане при отгряване в камбанови-тип пещи са бавни, което осигурява достатъчно време за утаяване на карбид и растеж на зърната. Този метод на рекристализация на отгряване е благоприятен за образуването на палачинкови зърна, които благоприятстват производителността на дълбоко изтегляне и могат да постигнат отлична n-стойност и r-стойност. Позволява удобен контрол на свойствата при производството на стомани за дълбоко-изтегляне и свръх-дълбоко-изтегляне и притежава ясни превъзходства в тази област.
•Непрекъснато отгряванеОтличава се с бързи скорости на нагряване и охлаждане, както и кратко време на задържане. За постигане на достатъчна рекристализация и благоприятна формоспособност, той налага строги изисквания към химичния състав и графика на отгряване. В сравнение с партидно-закалени продукти, продуктите от ниско-въглеродна стомана, произведени чрез непрекъснато отгряване, имат по-висока твърдост, по-висока якост и по-ниска пластичност. Този процес е по-подходящ за производство на -автомобилна стомана с висока якост.
• Партидно отгряванеТози процес извършва отгряване на цели стоманени рулони. Неравномерното разпределение на температурата между вътрешния и външния слой на намотката лесно води до залепване на намотката. Остатъчното масло върху повърхността на лентата се изпарява чрез нагряване; неадекватното изпаряване ще доведе до лоша чистота на повърхността (допълнителни процеси за обезмасляване и почистване са налични). Той е неподходящ за производство на свръх-тънки продуктови спецификации, но все пак няма производствени ограничения за средни и дебели продукти.
•Непрекъснато отгряванеЛентата преминава пред{0}}обезмасляване и почистване за постигане на чиста повърхност. По време на развиване и нагряване стоманената лента поддържа равномерно разпределение на температурата, осигурявайки отлична плоскост и форма на лентата. Този процес е подходящ за производство на продукти със строги изисквания за качество на повърхността и продукти от тънка-стомана.
