Cambiamenti nella microstruttura durante il processo di laminazione a freddo
Dopo la laminazione a freddo, il nastro di acciaio viene appiattito, allungato e il suo reticolo viene distorto e rotto, con conseguente riduzione della plasticità e aumento di resistenza e durezza. Questo fenomeno è chiamato incrudimento del lavoro.
Dopo la laminazione a freddo, i grani delle bobine di acciaio vengono schiacciati e allungati, accompagnati da una grave distorsione del reticolo. Ciò porta ad un aumento della durezza e ad una diminuzione della plasticità e della tenacità dell'acciaio, ovvero delfenomeno dell’incrudimento del lavoro.
Quando l'acciaio viene riscaldato a una temperatura superiore alla temperatura di ricristallizzazione ma inferiore alla temperatura di austenitizzazione, seguito da un periodo di conservazione del calore, gli atomi instabili ai bordi del grano si riorganizzano tramite movimento termico. Attraverso l'intero processo di nucleazione e crescita del grano, vengono generati nuovi grani equiassici, definiti comefenomeno della ricristallizzazione.
Di conseguenza, la resistenza e la durezza dell'acciaio diminuiscono, mentre la sua plasticità e tenacità migliorano, conferendo al nastro d'acciaio eccellenti proprietà di lavorazione e di servizio.
La ricristallizzazione richiede condizioni specifiche di temperatura e tempo di mantenimento. Tuttavia, una temperatura di riscaldamento eccessivamente elevata o un tempo di permanenza eccessivamente prolungato causeranno la fusione dei bordi tra i grani equiassici appena formati, innescando una crescita anomala continua dei grani. Questo processo a sua volta deteriorerà tutte le proprietà meccaniche dell'acciaio.
Di conseguenza, la ricottura di ricristallizzazione può essere riassunta come segue: tramite il riscaldamento controllato e la conservazione del calore, il processo indurrà completamente la ricristallizzazione nell'acciaio laminato a freddo- e nel frattempo limiterà rigorosamente la crescita eccessiva del grano.
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I principali fattori che influenzano la dimensione del grano dopo la ricristallizzazione durante il processo di ricottura sono la temperatura di ricottura e il tempo di mantenimento. In determinate condizioni di deformazione a freddo, la dimensione del grano dopo la ricristallizzazione varia con la temperatura di ricottura e il tempo di mantenimento. Più alta è la temperatura e più lungo è il tempo di mantenimento, più grossi saranno i chicchi.
Ragioni per la ricottura
Dopo la deformazione per laminazione a freddo, la microstruttura interna dell'acciaio presenta grani allungati e fratturati, insieme ad un massiccio accumulo di difetti cristallini. Ciò aumenta l'energia libera interna del metallo, ponendolo in uno stato termodinamico instabile. Il materiale tende intrinsecamente a ritornare spontaneamente ad una microstruttura completa e ordinata con bassa energia libera ed elevata stabilità.
A temperatura ambiente, gli atomi possiedono una bassa energia cinetica, una debole capacità di diffusione e una velocità di diffusione estremamente lenta. Di conseguenza, questo recupero strutturale spontaneo non può avvenire da solo. È quindi necessaria energia di attivazione esterna. Questa attivazione si ottiene riscaldando l'acciaio a una temperatura specificata, che fornisce agli atomi sufficiente energia cinetica di diffusione, elimina la distorsione del reticolo e induce trasformazioni favorevoli sia nella microstruttura che nelle proprietà meccaniche.
Per i motivi sopra indicati, tutti i prodotti in acciaio laminati a freddo- devono essere sottoposti a trattamento termico di ricottura.
Scopi e funzioni della ricottura
La ricottura si riferisce al processo tecnologico in cui il nastro di acciaio viene riscaldato a una temperatura specifica, mantenuto a quella temperatura e quindi raffreddato.
La ricottura delle lamiere laminate a freddo- è una delle procedure di trattamento termico più critiche nella produzione di nastri di acciaio-laminati a freddo. In base ai diversi gradi di acciaio, i processi di ricottura per nastri di acciaio laminati a freddo- sono classificati in ricottura primaria, ricottura intermedia e ricottura del prodotto finito. La ricottura del prodotto finito è il processo più ampiamente adottato. I suoi obiettivi principali sono eliminare lo stress interno e l'incrudimento indotti dalla laminazione a freddo e consentire alle lamiere di acciaio di soddisfare i requisiti specifici di proprietà meccaniche, proprietà tecnologiche e microstrutture. Questo tipo di trattamento termico viene generalmente definito ricottura di ricristallizzazione.
Differenze comparative tra linee di ricottura batch e linee di ricottura continua
•Ricottura batch: Presenta un ciclo produttivo estremamente lungo (decine di ore). È organizzato separatamente dalla linea di decapaggio e dalla linea di livellamento, ma integrato in un processo completo di produzione di nastri a freddo. Lo sgrassaggio e il decapaggio possono essere eseguiti facoltativamente e l'impatto dei tipi e delle specifiche dell'acciaio sulla produzione complessiva è minimo. Supporta la produzione organizzata e flessibile di piccoli lotti- con funzionamento a-forno singolo. Il numero dei forni può essere adeguato in qualsiasi momento in base alla produttività e ai cambiamenti nella varietà dei prodotti. Esistono buffer di inventario tra i processi intermedi, conferendogli una forte adattabilità alla produzione e alla varietà dei prodotti. È ideale per la produzione multi-varietà, piccoli-lotti e la produzione sperimentale.
•Ricottura continua: Vanta un ciclo produttivo breve (alcuni minuti). Sgrassaggio/decapaggio, ricottura e livellamento sono integrati in un'unica linea di produzione unificata, garantendo un'elevata efficienza produttiva. Tuttavia, comporta costi elevati a causa delle chiusure causate dalla pianificazione della produzione e dal cambiamento di specifiche e varietà. Non è adatto per una copertura eccessivamente ampia delle specifiche del prodotto o per un rendimento eccessivamente basso. È ottimizzato per la produzione di-volumi elevati e di varietà singole-.
•Ricottura batchLe velocità di riscaldamento e raffreddamento della ricottura in forno a campana- sono lente, il che fornisce tempo sufficiente per la precipitazione del carburo e la crescita del grano. Questo metodo di ricottura di ricristallizzazione favorisce la formazione di grani pancake che migliorano le prestazioni di imbutitura profonda e possono raggiungere eccellenti valori n-e valori r-. Consente un comodo controllo delle proprietà nella produzione di qualità di acciaio per imbutitura profonda-e ultra-profonda-e possiede distinte superiorità in questo campo.
•Ricottura continuaPresenta velocità di riscaldamento e raffreddamento rapide e tempi di mantenimento brevi. Per ottenere una ricristallizzazione sufficiente e una formabilità favorevole, impone requisiti rigorosi sulla composizione chimica e sul programma di ricottura. Rispetto ai prodotti ricotti-in batch, i prodotti in acciaio a basso-carbonio ottenuti tramite ricottura continua presentano una maggiore durezza, una maggiore resistenza e una minore plasticità. Questo processo è più adatto alla produzione di acciaio automobilistico ad alta-resistenza.
•Ricottura batchQuesto processo esegue la ricottura su intere bobine di acciaio. La distribuzione non uniforme della temperatura tra gli strati interno ed esterno della bobina porta facilmente all'incollamento della bobina. L'olio residuo sulla superficie del nastro viene volatilizzato tramite riscaldamento; una volatilizzazione inadeguata comporterà una scarsa pulizia della superficie (sono disponibili processi opzionali di sgrassaggio e pulizia). Non è adatto per la produzione di specifiche di prodotto ultra-sottili, ma non prevede limitazioni di produzione su prodotti di spessore medio e spesso.
•Ricottura continuaLa striscia viene sottoposta a pre-sgrassaggio e pulizia per ottenere una superficie pulita. Durante lo svolgimento e il riscaldamento, il nastro di acciaio mantiene una distribuzione uniforme della temperatura, garantendo planarità e forma del nastro eccellenti. Questo processo è adatto per la fabbricazione di prodotti con severi requisiti di qualità della superficie e prodotti in acciaio a scartamento sottile-.
