Egységes technikai és technológiai megoldás többes fázisú, ultrafinom szemcseméretű acélszalagok előállítására egy szabadalmi bejelentés története és tartalma Verő Balázs, Bereczki Péter, Csepeli Zsolt, Sebő Sándor Workshop Dunaújváros, 2014.02.25.
Vázlat Az MP-, a TRIP és a CP acél fogalma A szabadalmi bejelentés kapcsolata az I/5 altémával A szabadalmi bejelentés szakmai előzményei A szabadalmi bejelentés tartalmának lényege A THERMOCALC és a JMatPro szoftverekkel végzett számítások A bejelentés szerinti technikai elrendezés és technológia bevezetésének lehetősége
Definíciók MP acél (Multiphase Steel): Nagy szilárdságú és jól alakítható acél, melynek szövetét 80% ferrit és 20% martenzit alkotja. Korábban ezt az acéltípust DP acélnak (dual phase) nevezték. TRIP acél (Transformation Induced Plasticiti): Nagy szilárdságú, jól alakítható acéltípus, melynek szövetét 50% ferrit, 35% bénit és 15% maradék ausztenit alkotja. CP acél (Complex phase): Olyan nagy szilárdságú és jól alakítható MP vagy TRIP acél, amelynek egyes fázisaiban kiválások is jelen vannak. Mindhárom acéltípus meghatározó szerepet játszik a járműiparban.
A szabadalmi bejelentés lényege Az MP- és TRIP-acélok gyártástechnológiájának kritikus, megkerülhetetlen lépése az adott ausztenit/ferrit arányú szövet kialakítása. A találmány lényege az a felismerés, hogy a kellő mennyiségű ferrit kialakulásának feltételeit (hőmérséklet és idő) legkedvezőbben a szalag feltekercselt állapotában biztosíthatjuk.
Az interkritikus hőkezelésen alapuló technológiák hőmérséklet-idő diagramjai T Többesfázisú (MP-) acélok hőkezelése T A 3 A 3 A 1 A 1 T M S M S t TRIP-acélok hőkezelése T t A 3 A 3 A 1 A 1 B S B S B F B F t t
A melegen hengerelt MP- és TRIPszalag előállításának szokásos menete Meleghengerlés Szabályozott fázisátalakulás H ő m é r s é k l e t DP-acél Ferrit Bénit TRIP-acél Idő
A szélesszalag hengerművek szokásos elrendezése Előlemez-tekercselő Előlemezvégvágó olló Hatállványos készsor Kifutó görgősor Szalaghűtő berendezés I. Számú csévélőberendezés II. Számú csévélőberendezés
Egy MP- vagy TRIP-acél előállítására alkalmas acél izotermikus C-görbéjének ferrit-perlites átalakulására vonatkozó részlete
Az átalakulási diagram részlete, az új megoldás hőmérséklet-idő diagramjával és a Fe-Fe 3 C egyensúlyi fázisdiagram megfelelő részlete
A megfelelő mennyiségű ferrit megjelenéséhez szükséges interkritikus hőmérsékletek meghatározása a Fe-Fe 3 C egyensúlyi fázisdiagram ferrit-perlites átalakulásra vonatkozó részletének segítségével Hőmérséklet, C Hőmérséklet, C MP-acél TRIP-acél 1000 DP01 Egyensúlyi ferrittartalom 1000 TRIP ALP Egyensúlyi ferrittartalom 900 900 800 C=0,1 % F=85% A=15% 800 C=0,2 % F=50% A=50% 700 700 600 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 C, tömeg% 50 Ferrit, tf% 600 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 C, tömeg% 50 Ferrit, tf%
Kifejezetten MP- és/vagy TRIP-acél gyártására telepített szélesszalag hengersor
Egy DP acél interkritikus hőmérsékleten egyensúlyt tartó fázisösszetételének meghatározása THERMOCALC szoftverrel (Kaptay György, Dezső András) Fe Al Si C O Mn Nb Ti P S N 97,2 0,0443 0,494 0,152 0,002 1,85 0,0104 0,0618 0,009 6 0,014 9 0,0152 Számolt fázisarányok és fázisösszetételek T = 964,0 K hőmérsékleten és 1 bar nyomáson a fenti táblázatban megadott átlag összetételre Fázis BCC FCC-1 CEM FCC-4 MNS ALN FCC-2 COR V-arány 0,79637 0,19933 1,98/-3 1,12/-3 5,05/-4 3,99/-4 1,72/-4 1,13/-4 m-arány 0,79595 0,20059 1,95/-3 7,51/-4 4,19/-4 1,70/-4 1,53/-4 4,25/-5 Fe 98,2705 94,5625 82,0859 3,65/-4 5,05/-4 0,00 0,29642 2,7/-10 Al 0,03573 0,01219 4,9/-8 4,4/-11 0,00 65,827 3,0/-11 52,926 Si 0,51696 0,41144 4,7/-11 4,6/-11 0,00 0,00 2,03/-8 0,00 C 9,33/-3 0,61196 6,7018 8,9637 0,00 0,00 13,3809 0,00 O 8,6/-11 2,9/-11 0,00 1,01/-8 0,00 0,00 1,8/-11 47,07 Mn 1,1559 4,4001 11,21 4,57/-3 63,144 0,00 0,1181 1,0/-10 Nb 7,8/-6 1,3/-5 1,5/-4 0,0485 0,00 0,00 67,607 0,00 Ti 4,6/-7 3,7/-6 0,00 78,4716 0,00 0,00 18,588 4,20/-6 P 0,0116 1,76/-3 0,00 5,1/-11 0,00 0,00 3,5/-11 0,00 S 1,88/-8 4,41/-9 0,00 5,3/-11 36,856 0,00 3,6/-11 0,00 N 3,44/-7 8,74/-6 2,50/-8 12,511 0,00 34,173 9,91/-3 0,00
Egy DP acél interkritikus hőmérsékleten egyensúlyt tartó fázisösszetételének meghatározása THERMOCALC szoftverrel (Kaptay György, Dezső András) Fázisarány diagram (térfogathányadban) csak a ferrit (bcc) és az ausztenit (fcc) fázisok figyelembe vételével
Egy DP acél átalakulási diagramjának meghatározása JMatPro szoftverrel Átlagos összetételre vonatkozóan Ausztenit összetételére vonatkozóan (20% ausztenit + 80% ferrit)
Egy TRIP acél interkritikus hőmérsékleten egyensúlyt tartó fázisösszetételének meghatározása THERMOCALC szoftverrel (Kaptay György, Dezső András) Fázisarány diagram (térfogathányadban) csak a ferrit (bcc) és az ausztenit (fcc) fázisok figyelembe vételével Fázis Fe Al Si C Mn Nb Ti P Cr N S átlag 95,536 0,0038 2,00 0,183 2,33 0,0110 0,0333 0,0107 0,0332 0,0235 0,0154 ferrit 96,368 1,5/-5 2,179 0,00950 1,398 2,9/-5 7,4/-9 0,0165 0,0262 0,00219 6,7/-8 ausztenit 94,359 7,6/-6 1,789 0,3912 3,396 1,5/-7 6,8/-9 0,00373 0,0407 0,0200 2,0/-8
Egy TRIP acél interkritikus hőmérsékleten egyensúlyt tartó fázisösszetételének meghatározása THERMOCALC szoftverrel (Kaptay György, Dezső András) Az adott összetételű TRIP acél 1026,2 K = 753,0 C hőmérsékleten tartalmaz 55:45 térfogat hányadban ferrit és ausztenit fázisokat. Ezen fázisok azonban csak az acél 99,8 térfogat %-át adják ki, míg a maradék kb. 0,2 térfogat %-on további 4 fázis osztozik (AlN, MnS és két köbös fázis, az egyikben a Ti, a másikban a Nb a fő komponens). Ezen a hőmérsékleten a kb. 55 térfogat %-ban jelen lévő ferrit fázis 96,368Fe + 2,179Si + 1,398Mn + 0,0262Cr + 0,0165P + 0,0095C + 0,00219 N (tömeg%) összetételű. Ezen a hőmérsékleten, egyensúlyban ezzel a ferrit fázissal, a kb. 45 térfogat %-ban jelen lévő ausztenit fázis egyensúlyi összetétele (tömeg%): 94,359Fe + 3,396Mn + 1,789 Si + 0,3912C + 0,0407Cr + 0,0200P.
Egy TRIP acél átalakulási diagramjának meghatározása JMatPro szoftverrel Átlagos összetételre vonatkozóan Ausztenit összetételére vonatkozóan (45% ausztenit + 55% ferrit)
Összefoglalás 1. Az innovációs folyamatban mindig szükség van egy invencióra is ahhoz, hogy az újdonság kritériumát teljesítsük. 2. Ma már rendelkezünk mindazokkal a szoftverekkel (HSMM, JMatPro, Thermocalc, Comsol) amelyek segítségével a nagy teljesítőképességű acélok fejlesztése hatékonyan támogatható. 3. Ma már rendelkezünk azokkal a vizsgáló (SEM, EDS, EBSD stb.) és fizikai szimulációs (Gleeble 3800 termomechanikus szimulátor) berendezésekkel, amelyekkel a technológiai fejlesztési tevékenység magas színvonalon művelhető. 4. A találmányi bejelentés szerinti megoldás alkalmas lehet már meglévő meleghengerművek átalakítására, vagy új meleghengerművek telepítési koncepciójának kidolgozására.
Köszönöm a figyelmet!