СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНЫХ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПОЛОС Российский патент 2009 года по МПК B21B1/22 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства из непрерывно литых слябов стальных холоднокатаных полос с обрезными боковыми кромками.

Известен способ производства стальных холоднокатаных полос, включающий непрерывную разливку стали в слябы, их горячую прокатку, травление с подрезкой кромок, холодную прокатку, отжиг, дрессировку и повторную обрезку кромок до получения заданной ширины полосы [1].

При таком способе в результате двукратной обрезки кромок полос увеличивается удельный расход металла. Кроме того, для него характерна низкая производительность процесса непрерывной разливки.

Известен также способ производства стальных холоднокатаных полос, по которому производят непрерывную разливку слябов, горячую прокатку с натяжениями на непрерывном широкополосном стане в полосу регламентированной ширины, солянокислотное травление горячекатаной полосы с подрезкой кромок, холодную прокатку травленой полосы с суммарным обжатием 42-75%, отжиг, дрессировку и порезку на заданные размеры [2].

Недостатки известного способа состоят в повышенном расходном коэффициенте металла, возникающем в результате двукратной обрезки полос на заданную ширину, а также низкой производительности процесса непрерывной разливки стали в слябы.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства стальных холоднокатаных полос. Способ включает разливку стали на МНЛЗ в непрерывно литые слябы, их нагрев и горячую прокатку в полосы с натяжением между клетями стана, травление полос в растворе кислоты с обрезкой боковых кромок, холодную прокатку с регламентированным суммарным обжатием, рекристаллизационный отжиг, дрессировку, обрезку полос на заданную ширину [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что для него необходима подрезка боковых кромок увеличенной ширины у горячекатаных полос (для снятия разноширинности и дефектов, образующихся при непрерывной разливке и горячей прокатке), а также холоднокатаных (для получения заданной ширины полосы и удаления кромочных дефектов в виде трещин, краевой волнистости, замятости, уменьшенной толщины), что увеличивает расходный коэффициент металла. Одновременно с этим непрерывная разливка слябов однократной ширины (по отношению к ширине готовой полосы) характеризуется низкой производительностью.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении расходного коэффициента металла при одновременном повышении производительности процесса непрерывной разливки.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства стальных холоднокатаных полос, включающем непрерывную разливку слябов, их горячую прокатку с натяжением в полосы, травление, холодную прокатку, отжиг, дрессировку и обрезку полос на заданную ширину, согласно предложению сляб разрезают вдоль на две половины, ширина каждой из которых в 1,05-1,21 раз превышает заданную ширину, горячую прокатку ведут в полосы шириной, превышающей заданную ширину в 1,01-1,09 раза, а холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием не более 83%. Кроме того, горячую прокатку осуществляют с удельными натяжениями, не превышающими 0,3 от предела текучести полосы.

Сущность изобретения состоит в следующем. При непрерывной разливке стали на боковых кромках сляба не исключено образование мелких дефектов в виде трещин и надрывов с окисленной поверхностью, не устраняемых при последующей горячей прокатке. Кроме того, в процессе самой горячей прокатки полоса под действием натяжений утягивается и приобретает разноширинность. Поэтому в линии травильного агрегата вынужденно проводят первую подрезку дефектных боковых кромок шириной до 45 мм. При последующей холодной прокатке имеет место утонение кромок полосы с образованием надрывов. Поэтому обрезку отожженной и дрессированной полосы на заданную ширину ведут также с увеличенной боковой обрезью для гарантированного исключения кромочных дефектов.

Таким образом, применение сляба однократной ширины с пораженными дефектами обеими кромками и необходимость обрезки кромок как горячекатаных, так и холоднокатаных полос приводит к увеличению расходного коэффициента металла при одновременном снижении производительности процесса.

В случае использования сляба двукратной ширины увеличивается производительность процесса разливки. При разрезании сляба вдоль на две половины, ширина каждой из которых в 1,05-1,21 раз превышает заданную ширину, по месту разреза на обеих половинах формируются новые бездефектные кромки. Горячая прокатка с удельными натяжениями, не превышающими 0,3 от предела текучести полосы, позволяет уменьшить утяжку ширины, а возможность использования боковых обжатий слябов, ширина которых в 1,05-1,21 раза превышает заданную ширину полосы - дополнительно провести калибровку ширины полос и снизить их разноширинность. За счет этого исключается необходимость обрезки кромок горячекатаных полос.

Холодная прокатка горячекатаных полос с необрезной кромкой при суммарном обжатии не более 83% протекает без образования трещин и разрывов. При этом превышение ширины горячекатаной полосы в 1,01-1,09 раза ширины холоднокатаной полосы обеспечит обрезку только утоненных прикромочных участков холоднокатаных полос, благодаря чему минимизируется ширина боковой обрези при обрезке холоднокатаных полос на заданную ширину

Экспериментально установлено, что если ширина каждой из половин разрезанного вдоль сляба будет превышать заданную ширину холоднокатаной полосы менее чем в 1,05 раза, то бокового обжатия при горячей прокатке недостаточно для снятия поперечной разнотолщинности горячекатаных полос, что приведет к необходимости дополнительной подрезки кромок. Увеличение этого соотношения более чем в 1,21 раза, приведет к получению горячекатаных и холоднокатаных полос повышенной ширины и потребует увеличения боковой обрези для обеспечения заданной ширины полос.

Если ширина горячекатаной полосы будет превышать заданную ширину менее чем в 1,01 раза, то боковые кромки холоднокатаных полос будут утонены, что потребует увеличения ширины обрези для устранения этого утонения и не позволит получить заданную ширину готовых полос. Увеличение этого соотношения более чем в 1,09 раза, потребует нерационального увеличения ширины обрезаемых кромок и увеличения расходного коэффициента металла.

Экспериментально установлено, что увеличение суммарного обжатия при холодной прокатке горячекатаной полосы с необрезной кромкой более 83% приводит к образованию трещин и разрывов по кромкам. Это требует увеличения ширины боковой обрези холоднокатаных полос и увеличивает расходный коэффициент металла.

Примеры реализации способа

Для производства холоднокатаной полосы заданной ширины В_з=760 мм, с толщиной 0,7 мм в кислородном конвертере производят выплавку малоуглеродистой стали марки 08 пс. Выплавленную сталь подвергают непрерывной разливке в слябы сечением 250×1730 мм. Отлитые слябы разрезают вдоль на две равные половины, ширина каждой из которых составляет В_с=860 мм, что превышает заданную ширину B_з в 1,13 раза, т.е.:

Полученные слябы нагревают до температуры 1250°С и прокатывают на непрерывном широкополосном стане 1700 в полосы толщиной h_г=2,3 мм и шириной B_г=798 мм, что превышает заданную ширину В_з в 1,05 раза, т.е.:

Ширину полосы в процессе горячей прокатки регулируют боковым обжатием раската в вертикальных валках черновой группы клетей. Прокатку в непрерывной 6-клетевой группе осуществляют с межклетевыми натяжениями, удельные значения q которых составляют:

q=0,15·σ_т,

где σ_т - предел текучести материала полосы (сталь марки 08пс) при ее температуре в соответствующем межклетевом промежутке.

Значения σ_т для стали марки 08 пс при различных температурах определяются по известным экспериментальным зависимостям.

Горячекатаные полосы толщиной 2,3 мм сматывают в рулоны и после охлаждения подвергают солянокислотному травлению в линии непрерывного травильного агрегата для удаления окалины с их поверхностей. Подрезку кромок горячекатаных полос не производят.

Горячекатаные травленые полосы толщиной h_г=2,3 мм прокатывают на непрерывном 4-клетевом стане 1700 до конечной толщины h_х=0,7 мм с суммарным относительным обжатием ε_Σ, равным:

Холоднокатаные полосы подвергают рекристаллизационному отжигу, дрессировке и порезке дисковыми ножницами с ширины В_г=798 мм на заданную ширину B_з=760 мм с обрезкой обеих боковых кромок шириной по 19 мм каждая. При обрезке кромок удаляются участки с уменьшенной толщиной и дефектами в виде неглубоких трещин, локальной краевой волнистости, замятости кромок.

Благодаря тому что для горячей прокатки использованы разрезанные вдоль слябы регламентированной ширины, горячая прокатка осуществлена с удельными натяжениями, не превышающими 0,3 от предела текучести полосы при оптимальной ее ширине, исключается необходимость обрезки ее кромок. В этом случае горячекатаная полоса с необрезными кромками в процессе холодной прокатки не склонна к образованию по кромкам глубоких трещин и разрывов в виде «пилы», поэтому после холодной прокатки, отжига и дрессировки требуется обрезка кромок минимальной ширины. В результате достигается снижение расходного коэффициента металла до величины R_Ме=37,2 кг/т (килограмм на тонну готового проката) при одновременном повышении производительности процесса разливки стали, т.к. при непрерывной разливке слябов удвоенной ширины производительность Р процесса разливки возрастает в 1,45 раза.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.

Таблица Режимы производства холоднокатаных полос и их эффективность № п/п K₁ K₂ q ε_Σ, % Удельн. расход металла R_Ме, кг/т Относительная производительность разливки, Р 1
2
3
4
5
6 (прототип) 1,04
1,05
1,13
1,21
1,22
- 1,00
1,01
1,05
1,09
1,10
1,15 0,05
0,10
0,15
0,30
0,31
0,2-0,5 42,5
54,9
69,6
83,0
85,1
55,0 53,1
37,6
37,2
37,8
56,6
62,1 1,40
1,45
1,45
1,45
1,38
1,00

Из данных, приведенных в таблице, следует, что реализация предложенного способа (варианты №2-4) обеспечивает снижение расходного коэффициента металла при одновременном увеличении производительности процесса разливки. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации способа-прототипа (вариант №6) имеет место увеличение расходного коэффициента металла и снижение производительности процесса разливки.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что при его реализации, во-первых, исключается необходимость обрезки кромок горячекатаной полосы, т.к. она не имеет разноширинности и дефектов по кромкам, и, во-вторых, ширина обрезаемых кромок холоднокатаной полосы минимальна. Благодаря этому расходный коэффициент металла снижается на 24,3-24,9 кг/т в сравнении со способом-прототипом. Одновременно с этим достигается повышение производительности процесса непрерывной разливки слябов на 45% за счет того, что слябы отливают удвоенной ширины.

В качестве базового объекта при определении экономической эффективности предложенного способа принят способ-прототип. Применение предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства стальных холоднокатаных полос на 10-12%.

Источники информации

1. Заявка Японии №63-72828, МПК C21D 9/48, C21D 8/04, 1987 г.

2. С.С.Гусева и др. Непрерывная термическая обработка автолистовой стали. М., Металлургия, 1979 г., с.7-28.

3. М.А.Беняковский и др. Производство автомобильного листа. М., Металлургия, 1979 г., с.21, 47, 92, 117-119, 157, 178-187 - прототип.

Изобретение предназначено для снижения расходного коэффициента металла и повышения производительности непрерывной разливки при производстве из непрерывно литых слябов стальных холоднокатаных полос с обрезными боковыми кромками. Способ включает непрерывную разливку слябов, их горячую прокатку с натяжением в полосы, травление, холодную прокатку, отжиг, дрессировку и обрезку полос на заданную ширину. Формирование бездефектных кромок, сокращение утяжки обеспечивается за счет того, что сляб разрезают вдоль на две половины, ширина каждой из которых в 1,05-1,21 раз превышает заданную ширину, горячую прокатку ведут в полосы шириной, превышающей заданную ширину в 1,01-1,09 раза, а холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием не более 83%, причем горячую прокатку осуществляют с удельными натяжениями, не превышающими 0,3 от предела текучести полосы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства стальных холоднокатаных полос, включающий непрерывную отливку слябов, их горячую прокатку с натяжением в полосы, травление, холодную прокатку, отжиг, дрессировку и обрезку полос на заданную ширину, отличающийся тем, что отлитый сляб разрезают вдоль на две половины, ширина каждой из которых в 1,05-1,21 раз превышает заданную ширину полосы, горячую прокатку ведут в полосы шириной, превышающей заданную ширину в 1,01-1,09 раза, а холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием не более 83%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячую прокатку осуществляют с удельными натяжениями, не превышающими 0,3 от предела текучести полосы.