СТАЛЬНАЯ ЛЕНТА Российский патент 2000 года по МПК C21D8/02 C21D9/52 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении узкого полосового проката (ленты).

Стальная лента изготавливается (в зависимости от толщины) путем горячей или холодной прокатки на соответствующих станах и может подвергаться дополнительным отделочным операциям (например, термической обработке) с целью получения конкретных потребительских свойств. Ленту обычно изготавливают путем продольной резки широкой горяче- или холоднокатаной полосы, сортамент которой приведен, например, в ГОСТ 19903 и 19904, а технология производства таких полос достаточно подробно описана в книге под ред. П.И.Полухина "Технология процессов обработки металлов давлением", М.: Металлургия, 1988, с.169-204 и 213-245. Стальная лента нередко используется в качестве элемента упаковки листового проката (в рулонах или в пачках).

Известна холоднокатаная стальная полоса, обладающая высокой формуемостью, и содержащая до 0,05% углерода и 0,1 - 0,4% марганца, а также алюминий, никель и фосфор, причем, количество фосфора и азота в полосе удовлетворяют определенным соотношениям (см. пат. США N 4678522, кл. C 21 D 7/02, C 21 D 7/13 от 07.07.87). Известна также стальная полоса для штамповки, содержащая не более 0,004% углерода, 0,1% кремния, 0,5% марганца, а также фосфор и алюминий, предел прочности которой σ_в = 330 МПa, а удлинение δ > 40% (см.заявку Японии N 62-93341 от 21.10.85, N 60-23809, опуб. 28.04.87, кл. C 22 C 38/06, C 21 D 8/02).

Недостатком этих стальных полос является невозможность изготовления из них прочной ленты, пригодной для упаковки листового проката. Свойства такой (упаковочной) ленты оговариваются, например, в шведском стандарте SIS 21-21-28 "Холоднокатаная упаковочная лента из стали".

Известна cтальная лента, описанная в справочнике В.В.Лемпицкого и др. "Сортовые профили проката", М.: Металлургия, 1981, с. 238, рис. 14.

Эта лента изготавливается из горячекатаной углеродистой стали, имеет прямоугольное поперечное сечение и характеризуется наличием катаных боковых кромок, что повышает ее точность по ширине. Однако эта лента обладает сравнительно невысокими прочностными свойствами (σ_в < 640 МПa), что делает ее малопригодной для использования в качестве упаковочной ленты.

Наиболее близким аналогом к изобретению является известная стальная лента, изготовленная и углеродистой холоднокатаной стали, имеющая прямоугольное поперечное сечение (см. DE 1608163 B2, МПК6: C 21 D 9/52, 30.04.75).

Технической задачей изобретения является оптимизация свойств холоднокатаной углеродистой стальной ленты с целью использования ее для механизированной упаковки листового проката
Для решения указанной задачи у ленты с прямоугольным поперечным сечением, изготовленной из холоднокатаной стали толщиной h = 1,2 - 0,7 мм с содержанием углерода, равным 0,45 - 0,56%, ребра ее сечения закруглены радиусом R < 1,5h, при этом предел прочности ленты σ_в= 1050...1600 МПа величина относительного удлинения δ₅= 1010/(10C)^2,8,%, где C - содержание углерода в стали, %, а поверхность ленты выполнена оксидированной с покрытием сине-черного цвета.

Приведенные математические зависимости получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность найденного технического решения заключается в выборе таких свойств стальной ленты, которые позволяют использовать ее для плотной упаковки рулонов и пачек листового проката.

Упаковочная лента, прежде всего, должна обладать достаточной прочностью, которая обеспечивает надежность упаковки при транспортировке проката, а также предотвращение разрывов ленты при использовании ее в упаковочном устройстве (машине). Кроме того, эта лента должна иметь достаточный запас пластичности (относительного удлинения определенной величины), что также предотвращает преждевременный ее разрыв. Причем знание величины относительного удлинения ленты (эта величина зависит, в основном, от содержания углерода в стали), полезно при настройке упаковочной машины на конкретную толщину используемой ленты (это ускоряет процесс настройки). Конкретные величины механических свойств ленты ( σ_в и δ₅) могут достигаться соответствующей термообработкой.

Ребра поперечного сечения предлагаемой ленты предпочтительно иметь с закруглениями, что удлиняет рабочую компанию упаковочной машины и в большинстве случаев предохраняет упаковку от возможных повреждений и разрушения "острыми" гранями ленты. При этом, как показали опыты (см. ниже) для каждой толщины ленты существует предельная величина радиуса закругления ребер, превышение которой, во-первых, ослабляет сечение ленты и, во-вторых, уменьшает верхнюю и нижнюю контактные поверхности сечения, что отрицательно сказывается на износостойкости затяжного инструмента упаковочной машины.

Оксидированная поверхность заявляемой упаковочной ленты предотвращает ее коррозию (это особенно важно при транспортировке проката морским путем). Цвет же ленты должен быть таким, чтобы он контрастировал с цветом упаковки (она может выполняться из хромированной жести или оцинкованного металла определенных цветов), и чтобы лента хорошо просматривалась, например, из кабины подъемного крана.

Опытную проверку предлагаемой стальной ленты производили при упаковке металла в листопрокатных цехах ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат".

С этой целью холоднокатаная лента толщиной h = 0,7 - 1,2 мм и шириной 16 - 35 мм, изготовленная из сталей с различным содержанием углерода (от 0,20 до 0,72%), поперечное сечение которой было как без закруглений ребер (т.е. R= 0), так и с закруглениями (R < 3 h), использовалась для механизированной упаковки листового (полосового) проката.

Испытывалась лента с цинковым покрытием, оксидированная (различных оттенков - от голубого до черного), и без каких-либо покрытий. У каждой испытуемой ленты определенного химсостава предварительно определялись механические свойства: σ_в и δ₅. После упаковки рулоны и пачки проката подвергались силовым воздействиям на ленту. Проведены также испытания коррозионной стойкости ленты.

Наилучшие результаты - отсутствие повреждений упаковки и максимальное усиление затяжки упаковочным инструментом без разрывов ленты, а также наибольшую износостойкость этого инструмента показала предлагаемая стальная лента с вышеуказанными ее свойствами.

Прежде всего, было установлено, что при σ_в < 1050 МПа ленты выдерживали относительно небольшое усилие затяжки и часто разрывались при "задевании" их подъемным устройством (скобой), что делало упаковку недостаточно надежной. Слишком большая величина σ_в (более 1600 МПа), во-первых, снижала износостойкость упаковочного инструмента, и, во-вторых, усложняла (и несколько удорожала) процесс ее оксидирования (т.е. окисления поверхностных слоев материала ленты путем соответствующей химической обработки при высоких температурах) из-за ухудшения пластических свойств металла.

Величина δ₅ должна соответствовать предлагаемой эмпирической зависимости (см. выше), так как в противном случае не достигаются оптимальные величины δ_в = 1050...1600 МПа для сталей с содержанием углерода в указанных пределах.

Поверхность оцинкованной ленты, хотя и показала высокую коррозионную стойкость, но весьма часто травмировалась инструментом упаковочной машины и посторонними воздействиями (например, при укладке пачек упакованного металла в стопу). Неоксидированная же лента достаточно быстро корродировала, что приводило к "слипаниям" и последующему разрушению упаковочных замков.

Сравнительные испытания известной стальной ленты (Cσ_в < 640 МПа и с R ---> 0) и предлагаемой показали, что до 15% пачек (рулонов) проката, упакованного с использованием первой из них, либо имели недостаточную величину затяжки ленты (что приводило к деформации упаковки при внешних воздействиях на нее), либо эта лента разрывалась при подъемах и погрузке пачек (рулонов).

Опыты также показали, что предпочтительнее выполнять предлагаемую стальную ленту с закруглениями ее ребер, но слишком большие радиусы этих закруглений (R > 1,5 h) ослабляют сечение упаковочной ленты (а это, в ряде случаев, приводило к ее преждевременным разрывам) и отрицательно влияют на стойкость упаковочного инструмента. Было установлено, что, чем темнее лента, тем больше она контрастирует с упаковкой и тем меньше вероятность ее травмирования при погрузке проката с помощью мостовых кранов.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для реализации поставленной задачи и его преимущества перед известным объектом.

По данным АО "Уралинжиниринг" использование заявляемой стальной ленты при упаковке полосового проката повышает ее надежность, что позволит ориентировочно на 25...30% сократить претензии потребителей к качеству упаковки металла с соответствующим сокращением выплат по рекламациям. Кроме того, может быть получена прямая экономия металла за счет уменьшения расхода упаковочной ленты (уменьшение количества "обвязок" упаковки).

Пример конкретного исполнения
Стальная оксидированная лента прямоугольного поперечного сечения с темно-синей поверхностью изготовлена из холоднокатаной полосы толщиной h=1,0 мм, содержащей 0,5% углерода. Предел прочности ленты σ_в = 1320 МПа, а величина ее относительного удлинения:

Ребра ленты закруглены с R= 0,8 h=1,2 мм
Для упаковки рулона стальной полосы весом в 10 т достаточно использовать четыре (вместо шести - восьми) "обвязки" из этой ленты.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к холоднокатаным полосовым профилям проката. Техническим результатом является оптимизация свойств холоднокатаной углеродистой стальной ленты с целью использования ее для механизированной упаковки листового проката. Предлагаемая стальная лента с прямоугольным поперечным сечением из углеродистой стали отличается тем, что при изготовлении ленты из холоднокатаной стали толщиной h = 1,2 - 0,7 мм с содержанием углерода в пределах 0,45 - 0,56% ребра ее сечения закруглены радиусом R < 1,5h, при этом предел прочности ленты σ_в= 1050-1600 МПа, величина относительного удлинения δ_s= 1010/(10C)^2,8%, где С - содержание углерода в стали, %, а поверхность ленты выполнена оксидированной с покрытием сине-черного цвета. 1 з.п. ф-лы.

1. Стальная лента, преимущественно упаковочная, изготовленная из углеродистой холоднокатаной стали, имеющая прямоугольное поперечное сечение, отличающаяся тем, что лента изготовлена из стали с содержанием углерода 0,45 - 0,56%, толщиной h = 0,7 - 1,2 мм, пределом прочности σ_в= 1050-1600 МПа и величиной относительного удлинения δ_s= 1010/(10C)^2,8%, где С - содержание углерода в стали мас.%, а поверхность ленты выполнена оксидированной сине-черного цвета. 2. Лента по п.1, отличающаяся тем, что ребра ленты в поперечном сечении выполнены закругленными с радиусом R < 1,5h.