СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКОЛИСТОВОЙ ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК B21B1/28 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении тонколистовой (полосовой) холоднокатаной стали с заданной отделкой ее поверхности.

Технология производства холоднокатаной полосовой стали включает прокатку горячекатаной заготовки, отжиг (обычно в колпаковых печах с защитной атмосферой) и дрессировку отожженного металла. Особенности производства рулонной холоднокатаной стали достаточно подробно описаны, например, в книге под ред. В.И.Зюзина и А.В.Третьякова «Технология прокатного производства», кн.2, М., «Металлургия», 1991, с.19-32.

Известен способ производства низкоуглеродистой холоднокатаной полосовой стали, включающий холодную прокатку полос и обрезку их кромок, в котором поперечное смещение проката ограничивают вогнутой поверхностью валков, а обрезку кромок ведут на дисковых ножницах при заданных натяжении полос и перекрытии дисковых ножей (см. пат. РФ №2147943, кл. В21В 1/28, опубл. В БИ №12, 2000 г.).

Однако эта технология не оговаривает параметры отжига металла, а также состояние поверхности бочек валков станов, что делает невозможным получение листового проката с глянцевой поверхностью.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология производства холоднокатаной листовой стали, описанная в книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина «Холодная прокатка металла». М., «Металлургия», 1988, с.188-196.

Эта технология включает холодную прокатку, термообработку (отжиг) листовой стали с последующей ее дрессировкой и характеризуется тем, что отжиг осуществляют в колпаковых печах, а дрессировку после отжига производят в валках с заданной профилировкой и микрогеометрией их поверхности. Недостатком известной технологии является повышение потребительских свойств холоднокатаной стали за счет улучшения отделки ее поверхности.

Для решения этой задачи предлагаемый способ включает установку в клетях стана новых валков с заданной микрогеометрией их бочек, прокатку, отжиг и дрессировку полос, и при прокатке полосовой стали, содержащей 0,07…0,14 мас.% углерода, толщиной 2,0…2,5 мм с глянцевой поверхностью, ее прокатку начинают после получения 1000 т проката с неглянцевой поверхностью на новых рабочих валках последней катающей клети стана с высотой микронеровностей их бочек Ra=4,6…5,5 мкм, а в валках этой клети с Ra=4,0…4,5 мкм и Ra=3,0…3,5 мкм после прокатки, соответственно, 500 т и 350…400 т полос с неглянцевой поверхностью, отжиг рулонов после прокатки осуществляют в колпаковых печах с защитной водородной атмосферой, с разгоном температуры наиболее отстающей по нагреву точки рулона, с запуском водоохлаждения при температуре 300°С, с воздушным охлаждением без вентиляции и с продолжительностью выдержки под колпаком с выключенными горелками в течение двух часов, а дрессировку отожженных полос ведут в насеченных валках с Ra≤1 мкм.

Приведенные параметры способа получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации чистоты поверхности бочек рабочих валков последней катающей клети стана холодной прокатки, что достигается предварительной прокаткой определенного количества металла (в зависимости от начальной микрогеометрии поверхности валков), а также выбором некоторых конкретных параметров рекристаллизационного отжига и микрогеометрии поверхности рабочих валков дрессировочного стана. В результате этого обеспечивается получение глянцевой поверхности листового проката.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при производстве холоднокатаной листовой стали толщиной 2,0…2,5 мм, содержащей 0,07…0,14 мас.% углерода, варьировали рекомендуемые параметры настоящего способа, оценивая результаты по выходу листов с глянцевой поверхностью.

Наилучшие результаты (выход требуемого проката в пределах 99,0…99,5%) получены с использованием предлагаемой технологии. Отклонения от рекомендуемых ее параметров и изменения характера основных операций ухудшали достигнутые показатели.

Так например, при меньшем объеме предварительно прокатанного металла (т.е. менее 1000, 500 и 350 т), но в валках с оптимальной микрогеометрией (соответственно, с Ra=4,6…5,5 мкм, 4,0…4,5 мкм и 3,0…3,5 мкм), выход листов с глянцевой поверхностью не превысил 92%, что объясняется недостаточной «подшлифовкой» поверхности бочек валков. Увеличение же объема предварительной прокатки (более 1000, 500 и 350 т) в этой серии опытов повышало механический износ бочек валков последней клети с уменьшением выхода качественного проката.

Аналогичным образом при Ra>5,5 мкм, 4,5 мкм и 3,5 мкм выход глянцевых листов снижался, очевидно, из-за малой «подшлифовки» бочек валков, а при Ra<4,6 мкм, 4 мкм и 3 мкм (но при рекомендуемых объемах предварительного проката) повышался механический износ поверхности валков с вышеописанными отрицательными последствиями.

При отжиге холоднокатаных рулонов в колпаковых печах необходимой и достаточной оказалось наличие только водородной атмосферы, так как при азотно-водородной отмечены случаи насыщения азотом поверхности металла с ухудшением ее состояния. Также необходимой оказалось варьирование температур по всему объему нагреваемых рулонов (что достигалось разгоном температуры наиболее холодных точек рулонов). Запуск водоохлаждения металла при температурах меньше или больше 300°С, воздушное охлаждение рулонов с вентиляцией и выдержка металла под колпаком печи с выключенными горелками менее 2-х часов ухудшали рекристаллизационный отжиг стали (выдержка более 2-х часов не ухудшала структуру стали, но неоправданно удлиняла продолжительность отжига).

При дрессировке после отжига в насеченных валках с Ra>1 мкм выход глянцевых листов не превышал 89,5%.

Известная технология, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не проверялась ввиду заведомой ее непригодности для получения необходимых результатов. Таким образом, опытная проверка доказала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения при производстве листового проката с глянцевой поверхностью повышает его выход на 5…7%.

Пример конкретного выполнения

Производится полосовая сталь с глянцевой поверхностью толщиной 2,2 мм, содержащая 0,11 мас.% углерода.

Холодную прокатку полос осуществляли на 4-клетевом стане 2500, рабочие валки последней катающей клети стана выполнены с бочками, имеющими среднюю высоту микронеровностей Ra=4,3 мкм. Объем предварительной прокатки в этих валках - 500 т.

Отжиг холоднокатаных рулонов - в колпаковых печах с защитной водородной атмосферой и с разгоном температуры наиболее отстающей по нагреву точки рулона. Запуск водоохлаждения металла - при t=300°С; воздушное охлаждение рулонов - без вентиляции и с выдержкой под колпаком с выключенными горелками в течение двух часов.

Дрессировка отожженных полос - в насеченных валках с Ra=0,8 мкм.

Выход листов с глянцевой поверхностью - 99,3%.

Способ предназначен для повышения потребительских свойств холоднокатаной стали, содержащей 0,07…0,14 мас.% углерода, толщиной 2,0…2,5 мм с глянцевой поверхностью за счет улучшения качества ее поверхности. Способ включает установку в клетях стана новых валков с заданной микрогеометрией их бочек, прокатку, отжиг и дрессировку полос. Увеличение выхода кондиционной продукции с глянцевой поверхностью обеспечивается за счет того, что прокатку полосы начинают после получения 1000 т проката с неглянцевой поверхностью на новых рабочих валках последней катающей клети стана с высотой микронеровностей их бочек Ra=4,6…5,5 мкм, а в валках этой клети с Ra=4,0…4,5 мкм и Ra=3,0…3,5 мкм после прокатки соответственно 500 т и 350…400 т полос с неглянцевой поверхностью, отжиг рулонов после прокатки осуществляют в колпаковых печах с защитной водородной атмосферой, с разгоном температуры наиболее отстающей по нагреву точки рулона, с запуском водоохлаждения при температуре 300°С, с воздушным охлаждением без вентиляции и с продолжительностью выдержки под колпаком с выключенными горелками в течение двух часов, а дрессировку отожженных полос ведут в насеченных валках с Ra≤1 мкм.

Способ производства тонколистовой холоднокатаной полосовой стали, содержащей 0,07 - 0,14 мас.% углерода, толщиной 2,0 - 2,5 мм, включающий установку в клетях стана новых валков с заданной микрогеометрией их бочек, прокатку, отжиг рулонов полос и дрессировку отожженных полос, при этом прокатку полос с глянцевой поверхностью начинают после предварительной прокатки 1000 т полос с неглянцевой поверхностью в новых рабочих валках последней катающей клети стана с высотой микронеровностей их бочек Ra=4,6…5,5 мкм или 500 т полос с неглянцевой поверхностью в валках этой клети с Ra=4,0…4,5 мкм или 350 - 400 т полос с неглянцевой поверхностью в валках этой клети с Ra=3,0…3,5 мкм, причем отжиг рулонов полос после прокатки осуществляют в колпаковых печах с защитной водородной атмосферой, с подъемом температуры наиболее отстающей по нагреву точки рулона, с использованием водоохлаждения при температуре 300°С и воздушного охлаждения без вентиляции и продолжительностью выдержки под колпаком с выключенными горелками в течение двух часов, а дрессировку отожженных полос ведут в насеченных валках с Ra<1 мкм.