СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ПОЛОСЫ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК B21B1/36 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаной полосы из углеродистых марок стали на одноклетьевых реверсивных прокатных станах.

Известен способ изготовления холоднокатаной ленты из углеродистой стали с обжатием 30-60%, дополнительной холодной прокаткой с обжатием 5-20% и отжигом в две ступени с выдержками при температурах 350-400°C и 600-700°C [Патент РФ №2155645, МПК(7) B21B 3/00, опубл. 09.10.2000].

Недостатком известного способа является его малая универсальность и невозможность применения на одноклетьевом реверсивном стане при выполнении заказов на ленту толщиной 0,1-1,7 мм.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаных полос размером 0,2-2,5×500-1050 мм² из углеродистой стали на одноклетьевом реверсивном стане при суммарной деформации больше 75-80% [Коновалов Ю.В. и др. «Справочник прокатчика». // М.: «Металлургия», 1977, с.112-113].

Недостатком способа по прототипу является то, что его использование не обеспечит получение в полной мере комплекса механических свойств, необходимых для штамповки, в полосе, прошедшей после указанных деформаций только окончательный отжиг.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в улучшении потребительских свойств полосы (штампуемости) из углеродистой стали при реверсивной холодной прокатке на одноклетьевом стане.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе производства холоднокатаной полосы толщиной 0,1-1,7 мм из углеродистой стали с содержанием, углерода, мас.%, 0,05-0,14%, включающем прокатку в одноклетьевом реверсивном стане, отжиг и продольную порезку полосы режущими средствами, при этом холодную прокатку полосы толщиной до 1,7 мм производят с обжатием до 35-40% и промежуточным отжигом, последующую прокатку полосы толщиной до 0,45 мм - с обжатием 61-75% и промежуточным отжигом, последующую прокатку полосы толщиной до 0,22 мм - с обжатием 41-65% и промежуточным отжигом, последующую прокатку полосы толщиной 0,1 мм - с обжатием 50% и промежуточным отжигом, после прокатки полосы конечной толщины проводят окончательный отжиг, при этом обжатие между последним промежуточным и окончательным отжигами составляет 6-52%, а в качестве режущих средств используют дисковые ножницы, которые устанавливают с зазором между боковыми поверхностями ножей не более 0,02 мм и радиальным перекрытием δ=(0,2-0,51)×S, где S - толщина ленты.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации величин суммарного обжатия и режимов термообработки при холодной реверсивной прокатке полосы из углеродистой стали с содержанием углерода 0,05-0,14% (сталь марки типа 08кп, 08пс, 08, 08Ю, 10кп, 10пс, 10) на одноклетьевом стане в зависимости от ее толщины. В результате этого микроструктура получаемой ленты обеспечивает улучшение ее потребительских свойств, главное из которых - штампуемость, т.е. способность к локальной вытяжке и гибки без появления неустранимых дефектов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом на одном из нижеперечисленных двух-, четырех- или шестивалковых одноклетьевых реверсивных станов холодной прокатки, характеристика которых приведена в таблице 1.

Таблица 1 Показатели Станы 180/380×425 130/335×330 160/400×350 400×450 100/250×300 Диаметр валков, мм:
рабочих
опорных   130
335   400   180
380 160
400 100
250 Длина бочки валков, мм 425 330 350 450 300 Количество валков:
рабочих
опорных       2   2
4 2
6 2
6 2
6 Общая мощность привода, кВт 218,0 104,5 204,5 140,0 57,0 Скорость прокатки, м/мин:
рабочая
заправочная           80
30 60
30 60
30 50
30 50
30 Толщина прокатываемой полосы, мм 0,5-5,0 0,13-2,0 0,3-2,5 0,1-2,0 0,1-2,0 Размеры подката, мм² 2,5×110-250

Рулоны подката устанавливаются в разматыватель, заправляются в стан, закрепляются своим передним концом в моталку, расположенную на выходной стороне стана, начинается разгон валков до рабочей скорости и процесс прокатки с заданным обжатием.

В момент окончания прокатки в первом проходе стан замедляется до заправочной скорости, и когда длина заднего конца полосы, не вошедшего в створ валков, будет равна 300-500 мм, стан останавливается, производится реверс валков, устанавливается новый раствор между ними, задний конец полосы заправляется в моталку, расположенную перед станом и стан разгоняется до рабочей скорости. Процесс прокатки осуществляется за 5-16 проходов с суммарным обжатием 32-96%.

Из-за больших суммарных обжатий, особенно при прокатке полос конечной толщины 0,1-0,45 мм, необходимо проведение ряда промежуточных рекристаллизационных отжигов. Промежуточный и окончательный рекристаллизационный отжиги проводятся в колпаковой печи в среде защитного газа (4-6% H₂, остальное N₂) при температуре 640-690°C по стендовой термопаре.

Чередование прокатки с рекристаллизационными отжигами позволяет обеспечить оптимальную микроструктуру металла полосы и необходимые для прокатки пластические свойства.

Для достижения минимальной анизотропии механических свойств металла полосы после окончательного рекристаллизационного отжига, обжатия между промежуточным и окончательным отжигом установлены в пределах 6-52%, причем с уменьшением величины обжатий время, необходимое для проведения отжига, увеличивается.

Прокатка полосы конечной толщины 0,1-1,7 мм начинается по маршруту 2,5→2,2→2,0→1,8 с проведением рекристаллизационного отжига на размере 1,8 мм и далее по установленной схеме чередований прокатов и отжигов с выходом на конечную толщину.

После отжига рулоны охлаждают на складе до температуры ниже 40°C. Затем металл дрессируют с обжатием 0,5-2% (по согласованию с заказчиком), обрезают боковые кромки и осуществляют роспуск на дисковых ножницах на ленту шириной не менее 20 мм. Качество кромок ленты, отсутствие на них волнистости, заусенцев, подрезов и других дефектов зависит от настройки дисковых ножей, которые устанавливают с зазором между боковыми поверхностями ножей не более 0,02 мм и радиальным перекрытием δ=(0,2-0,51)×S, где δ - радиальное перекрытие дисковых ножей, мм; S - толщина ленты, мм.

Изготовление углеродистой ленты в соответствии с заявленным способом позволяет получить на ленте требуемый ГОСТ 503-81 комплекс механических свойств для ленты состояния М (мягкая) и ОМ (особомягкая). При этом получается лента необходимой точности размеров, в том числе и по ширине, с величиной зерна феррита 8-7 номеров по ГОСТ 5639-82, пригодная для переработки методами холодной штамповки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Были проведены промышленные испытания способа производства холоднокатаной ленты из углеродистой стали.

Пример 1. Прокатана лента 1,0×120 мм² из стали 08кп и 08пс (М - мягкая) по маршруту 2,5→2,2→2,0→1,8→1,3→1,1→1,0 с суммарным обжатием 60% и обжатием между промежуточным и окончательным отжигами 44%, отжигом на размере 1,8 мм (промежуточный) при температуре не более 650°C в течение 9,5 ч и на размере 1,0 мм (окончательный) при температуре не более 680°C в течение 9,5 ч и дрессировкой. Размер зерна феррита 8-7 номеров по ГОСТ 5639-82. На дисковых ножницах была произведена обрезка кромок по 5 мм с каждой стороны и продольная порезка на ширину 55 мм (2 ленты). Лента предназначалась для изготовления замков для соединения стальной строповочной ленты при обвязке пакетов труб.

Пример 2. Прокатана полоса 1,5×205 мм² из стали 08кп (ОМ - особомягкая) по маршруту 2,5→2,2→2,0→1,8→1,6→1,5 с суммарным обжатием 40% и обжатием между промежуточным и окончательным отжигами 17%, отжигом на размере 1,8 мм (промежуточный) при температуре не более 650°C в течение 9,5 ч и на размере 1,5 мм (окончательный) при температуре не более 650°C в течение 12 ч без дрессировки. Размер зерна феррита 8-7 номеров по ГОСТ 5639-82. На дисковых ножницах была произведена обрезка кромок по 10,5 мм с каждой стороны и продольная порезка на ширину 92 мм (2 ленты). Лента предназначалась для изготовления металлических корпусов комбинированных деталей к трубам нефтяного сортамента, в частности для колец к трубам НКВ диаметром 73 мм.

Пример 3. Прокатана лента 0,45×100 мм² из стали 10 (ОМ - особомягкая) по маршруту 2,5→2,2→2,0→1,8→1,3→1,05→0,9→0,6→0,5→0,45 с суммарным обжатием 82% и обжатием между дополнительным промежуточным и окончательным отжигами 50%, отжигом на размере 1,8 мм (промежуточный) при температуре не более 650°C в течение 9,5 ч и на размере 0,9 мм (дополнительный промежуточный) при температуре не более 650°C в течение 8 ч и на размере 0,45 мм (окончательный) при температуре не более 650°C в течение 11 ч с дрессировкой. Размер зерна феррита 8-7 номеров по ГОСТ 5639-82. На дисковых ножницах была произведена обрезка кромок по 4 мм с каждой стороны и продольная порезка на ширину 46 мм (2 ленты).

Механические свойства и геометрические размеры ленты указаны в таблице 2.

Таблица 2 №№ п/п Марка стали Ширина, мм Толщина, мм Механические свойства По ГОСТ 503-81 Факт. По ГОСТ 503-81 Факт. Предел прочности по ГОСТ 503-81, кгс/мм² Факт. Относит. удлинение по ГОСТ 503-82, % Факт. 1 08кп 55^-0,4 54,70 1^-0,09 0,996 32-45 34 Не менее 36           0,995     17   1 08пс 55^-0,4 54,70 1^-0,09 0,991 32-45 40 Не менее 26           0,987     17   2 08кп 92^-0,5 91,06 1,5^-0,05 1,494 28-42 36 Не менее 44           1,493     35   3 10 46^-0,5 45,60 0,45^-0,05 0,444 28-42 32 Не менее 40           0,442     35  

Выход годного по достигнутым механическим характеристикам и геометрическим размерам составляет 98-100% и позволяет использовать ленту в последующих пределах, связанных с гибкой, высадкой, штамповкой (гибка и формовка замков для соединения стальной строповочной ленты при обвязке пакетов труб, гибка металлических колец к комбинированным предохранительным деталям для труб нефтяного сортамента и др.) без разрывов, трещин и прочих неустранимых дефектов.

Способ предназначен для улучшения потребительских свойств полосы из углеродистой стали. Способ включает холодную прокатку полосы из стали с содержанием углерода, мас.%, 0,05-0,14% на конечную толщину 0,1-1,7 мм в одноклетьевом реверсивном стане, отжиг и продольную порезку полосы режущими средствами. Улучшение штампуемости полосы обеспечивается за счет того, что холодную прокатку полосы до толщины 1,7 мм производят с обжатием до 35-40% и промежуточным отжигом, прокатку полосы толщиной до 0,45 мм осуществляют с обжатием 61-75% и промежуточным отжигом, прокатку полосы толщиной до 0,22 мм - с обжатием 41-65% и промежуточным отжигом и прокатку полосы толщиной 0,1 мм - с обжатием 50% и промежуточным отжигом, а окончательный отжиг полосы всех размеров производят после прокатки с 6-52% обжатия после последнего отжига, при этом в качестве режущих средств используют дисковые ножницы, которые устанавливают с зазором между боковыми поверхностями ножей не более 0,02 мм и радиальным перекрытием δ=(0,2-0,51)×S, где S - толщина ленты, мм. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства холоднокатаной полосы толщиной 0,1-1,7 мм из углеродистой стали с содержанием углерода, мас.%: 0,05-0,14%, включающий холодную прокатку в одноклетьевом реверсивном стане, отжиг и продольную порезку полосы режущими средствами, при этом прокатку полосы толщиной до 1,7 мм производят с обжатием до 35-40% и промежуточным отжигом, последующую прокатку полосы толщиной до 0,45 мм - с обжатием 61-75% и промежуточным отжигом, последующую прокатку полосы толщиной до 0,22 мм - с обжатием 41-65% и промежуточным отжигом, последующую прокатку полосы толщиной 0,1 мм - с обжатием 50% и промежуточным отжигом, после прокатки полосы конечной толщины проводят окончательный отжиг, при этом обжатие между последним промежуточным и окончательным отжигами составляет 6-52%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве режущих средств используют дисковые ножницы, которые устанавливают с зазором между боковыми поверхностями ножей не более 0,02 мм и радиальным перекрытием δ=(0,2-0,51)×S, где S - толщина ленты, мм.