ОТЖИГ ХОЛОДНОКАТАНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ Российский патент 2014 года по МПК C22F1/04 

Описание патента на изобретение RU2507299C2

Изобретение относится к области отжига алюминиевых полос.

Уровень техники заключается в отжиге холоднокатаных алюминиевых полос при 250-500°С. Целью является восстановление нормальной способности к формуемости.

Механизмами являются удаление дислокаций (частичный отжиг) и рекристаллизация (отжиг).

Процесс рекристаллизации, среди прочих, находится в зависимости от времени и температуры. Например, при 500°C рекристаллизация занимает несколько секунд, при 380°C - несколько минут и при 280°C - несколько часов. Другими факторами являются состав сплава и величина холодной обработки до отжига.

Частичный отжиг имеет место при 200-300°C в течение длительных периодов времени до 15 часов.

Для рулонов алюминиевых полос обычно используется камерная печь с выдвижным подом. Печь нагревают или электрическими элементами, или топливными нагревательными элементами. Для получения нормальной конвекции и температурной однородности в печи используются сильные вентиляторы для обеспечения циркуляции среды в печи. Камерная печь с выдвижным подом означает значительные затраты.

Метод прямого воздействия пламени (DFI), где множественные факелы пламени кислородотопливной горелки непосредственно встречают и нагревают движущуюся стальную полосу, является способом, ранее разработанным и запатентованным. В горелки (DFI) обычно подается топливо и окислитель с высоким содержанием кислорода. Предпочтительно использование окислителя, содержащего кислород, по меньшей мере, с массовой долей 80%. Использование горелки (DFI) обеспечивает высокую теплоотдачу от пламени к стальной полосе и, таким образом, очень высокую интенсивность нагревания.

Однако горелки (DFI), работающие с окислителем с высоким содержанием кислорода, дают очень высокую выходную мощность и высокую температуру пламени, такую как 2500°C.

Несмотря на этот факт, неожиданно было обнаружено, что является возможным нагревание алюминиевой полосы до заданной температуры очень быстро, причем без получения поверхностных повреждений, таких как локальное расплавление на поверхности полосы. У алюминия точка плавления составляет приблизительно 660°C.

В соответствии с известным уровнем техники существует проблема с отжигом. Известный уровень техники для отжига в рулонах является медленным процессом. Для него характерно неэффективное нагревание и низкая теплопроводность между слоями алюминиевой полосы в пределах рулона. Это приводит к затягиванию процесса по времени, низкой производительности и высокому потреблению энергии.

Вторая проблема заключается в опасности возможных взрывов в результате испарений смазочных материалов с поверхности рулонного материала, воспламеняемых со средой внутри печи.

Третья проблема состоит в изменении цвета на поверхности полосы вследствие реакций между технологической прокатной смазкой, металлом и средой.

Четвертая проблема состоит в том, что длительный по времени процесс может вызывать рост оксидного слоя на поверхности полосы, приводящего к снижению свойств пайки и другим отрицательным последствиям.

Пятая проблема состоит в том, что во время тепловой обработки возникают температурные градиенты в пределах рулона. При частичном отжиге в рулонах есть риск, что наружные слои рулона подвергаются тепловой обработке с различным по времени температурным профилем, чем внутренние слои, и это могло бы приводить к изменениям в механических свойствах.

Настоящим изобретением решаются все вышеупомянутые проблемы.

Настоящее изобретение относится, таким образом, к способу отжига холоднокатаных алюминиевых полос и отличается тем, что холоднокатаная полоса алюминия непрерывно транспортируется по маршруту транспортировки, где расположен горелочный мост с горелками 1 прямого воздействия пламени (DFI) для нагревания полосы, при этом упомянутый горелочный мост расположен перпендикулярно, или, по существу перпендикулярно к направлению движения полосы, а горелки (DFI) взаимно расположены так, чтобы полоса нагревалась по всей ширине до одинаковой или, по существу, почти до одинаковой температуры, при том, что скорость прохождения полосы у упомянутого горелочного моста и теплотворная способность упомянутых горелок отрегулированы для тепловой обработки полосы так, чтобы выполнялся отжиг полосы, и так, чтобы подвергнутая тепловой обработке полоса наматывалась в рулон 5.

Настоящее изобретение описано более подробно ниже, частично в связи с примерными вариантами осуществления, отображенными на приложенных чертежах, где:

фиг.1 иллюстрирует первый вариант осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 иллюстрирует второй вариант осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 иллюстрирует третий вариант осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 иллюстрирует четвертый вариант осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 иллюстрирует пятый вариант осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 иллюстрирует шестой вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг.1 иллюстрирует первый вариант осуществления настоящего способа для отжига холоднокатаных алюминиевых полос 3.

В соответствии с изобретением холоднокатаная полоса 3 из алюминия непрерывно транспортируется по транспортному маршруту, где расположен горелочный мост с горелками 1 прямого воздействия пламени (DFI) для нагревания полосы. Упомянутый горелочный мост расположен перпендикулярно, или, по существу перпендикулярно, к направлению движения полосы 3. Кроме того, горелки прямого воздействия пламени (DFI) взаимно расположены так, чтобы полоса нагревалась по всей ширине до одинаковой или, по существу, почти до одинаковой температуры. Скорость прохождения полосы 3 через упомянутый горелочный мост и теплотворная способность упомянутых горелок отрегулированы для тепловой обработки полосы так, чтобы выполнялся отжиг полосы, и так, чтобы подвергнутая тепловой обработке полоса наматывалась в рулон 5.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, скорость полосы 3, проходящей через упомянутый горелочный мост с горелками 1 и тепловая мощность упомянутых горелок отрегулированы для тепловой обработки полосы 3 так, чтобы выполнялась рекристаллизация полосы.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, по меньшей мере, один горелочный мост с горелками 1 находится выше, и, по меньшей мере, один горелочный мост с горелками 1 находится ниже упомянутого маршрута транспортировки упомянутой полосы 3.

Эксперименты выполнялись с холоднокатаной и намотанной в рулон алюминиевой полосой, имеющей толщину материала 1 мм. Полоса проходила один горелочный мост для горелок (DFI), расположенных выше полосы, и один горелочный мост для горелок, расположенных ниже полосы. Каждый горелочный мост имел четыре горелки. Полная тепловая мощность, произведенная горелками, составляла 200 кВт. Температура полосы достигала 400°C при прохождении полосы вдоль горелок со скоростью 24 м/сек. Температура достигала 365°C при скорости 30 м/сек. Какие-либо поверхностные повреждения не наблюдались.

Предполагалось, что настоящее изобретение предпочтительно используется для полос, имеющих толщину от 0,5 мм до максимальной толщины, с которой полосу можно наматывать в рулон.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предусмотрены две, или более, последовательно установленные горелочные мосты для горелок 1 (DFI), причем расположенные один после другого на маршруте транспортировки.

Предпочтительно, что горелочный мост или мосты расположены в печи. Однако в некоторых вариантах применения горелочного моста или мостов они могут быть установлены в раме без окружающего корпуса.

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения холоднокатаная алюминиевая полоса 3 направляется непосредственно от клети 6 к упомянутому маршруту транспортировки, (см. фиг.2). В соответствии с этим вариантом осуществления защитное ограждение 7 расположено между печью 2 (DFI) и клетью, потому что используемые смазочные материалы при прокатке могут быть воспламеняемыми.

В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, проиллюстрированным на фиг.З, подвергнутая тепловой обработке и намотанная в рулон 5 полоса помещается в нагревательную печь 8 для частичного отжига, то есть для удаления дислокаций. Нагревательная печь должна предпочтительно быть заполнена газообразным азотом для минимизирования наращивания пленки оксида.

В таком варианте в нагревательной печи поддерживается температура, которая соответствует температуре алюминиевой полосы, достигнутой в результате нагревания посредством упомянутых горелок (DFI). Таким образом, достигается, что отжиг алюминиевой рулонной полосы начинается немедленно в нагревательной печи по всему рулону.

Фиг.4 иллюстрирует, что холоднокатаная алюминиевая полоса 3 направляется непосредственно от прокатной клети к упомянутому маршруту транспортировки, то есть к печи (DFI), после чего она наматывается в рулон и помещается в нагревательную печь.

Фиг.5 иллюстрирует пятый вариант осуществления изобретения, где холодная алюминиевая полоса 3 разматывается из рулона 4, подвергается тепловой обработке в печи 2 (DFI) и направляется через печь 9 непрерывного нагревания, после чего она наматывается в рулон 10.

Фиг.6 иллюстрирует вариант осуществления, изображенный на фиг.5, но в котором холодная алюминиевая полоса 3 направляется непосредственно от клети 6 к упомянутому маршруту транспортировки, то есть печи 2, после чего она направляется через нагревательную печь 9 непрерывного действия, после чего она наматывается в рулон 10.

Настоящим изобретением решены все проблемы, упомянутые во вводной части. Кроме того, обеспечивается очень быстрый процесс, так как полоса нагревается в то время, когда она разматывается.

Выше описаны нескольких вариантов осуществления изобретения. Однако изобретение может быть изменено специалистом в этой области техники без отклонения от идеи изобретения.

Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами изобретения, но может быть изменено в рамках объема приложенной формулы изобретения.

Похожие патенты RU2507299C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НАГРЕВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 2008
  • Аксельссон Карл-Леннарт
  • Ритзен Ола
  • Лугнет Андерс
  • Экблом Маттиас
RU2453784C2
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТВЕРДОСТИ ЛИСТОВОГО ИЗДЕЛИЯ 2006
  • Гартц Матс
RU2375466C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ, А ТАКЖЕ УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 2012
  • Виснер, Клаус-Дитер
RU2568548C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОГО ПЛОСКОГО ПРОКАТА 2012
  • Блуменау, Марк
  • Брем, Оливер
  • Петерс, Михаель
  • Шёненберг, Рудольф
  • Вестерфельд, Андреас
  • Норден, Мартин
RU2573843C2
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ УДЛИНЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2007
  • Гартц Матс
RU2412256C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОСЫ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 1996
  • Синити Тераока
  • Тосиюки Суехиро
  • Еитироу Исимару
  • Такаси Араи
  • Хидеки Ока
  • Тецуроу Такесита
  • Синдзи Сода
  • Йосикацу Нохара
RU2128717C1
КОЛПАКОВАЯ ПЕЧЬ 1995
  • Аптерман В.Н.
  • Бахчеев Н.Ф.
  • Беленький А.М.
  • Бердышев В.Ф.
  • Бронников М.С.
  • Горбулин В.Н.
  • Гостев А.А.
  • Зайцев А.В.
  • Коростелев Г.П.
  • Мишин М.П.
  • Панфилов В.С.
  • Попутников А.Ф.
  • Сарычев В.Ф.
  • Стариков А.И.
  • Хребто В.Е.
RU2096710C1
КОЛПАКОВАЯ ПЕЧЬ 1995
  • Алиев Э.В.
  • Аптерман В.Н.
  • Беленький А.М.
  • Бердышев В.Ф.
  • Горбулин В.Н.
  • Коростелев Г.П.
  • Мишин М.П.
  • Панфилов В.С.
  • Попутников А.Ф.
  • Стекольщик М.И.
RU2078836C1
Электрогазовая колпаковая печь для отжига металла в рулонах 1989
  • Горшков Юрий Федорович
  • Усенко Юрий Иванович
  • Иванов Виктор Ильич
  • Скачков Виктор Алексеевич
  • Ермаков Александр Иванович
  • Ципер Виктор Михайлович
  • Мовшович Вилорд Соломонович
  • Морозов Вячеслав Дмитриевич
  • Скуднов Владимир Аркадьевич
  • Кругляк Андрей Евгеньевич
SU1735690A1
СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ И ТЕРМООБРАБОТКИ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ 2008
  • Олерт Йоахим
  • Шустер Инго
  • Зудау Петер
  • Зайдель Юрген
RU2429922C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 507 299 C2

Реферат патента 2014 года ОТЖИГ ХОЛОДНОКАТАНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ

Изобретение относится к области термообработки алюминиевых полос. Способ характеризуется тем, что холоднокатаная полоса из алюминия непрерывно транспортируется по маршруту транспортировки, где расположен, по меньшей мере, один горелочный мост с горелками прямого воздействия пламени (DFI) для нагревания полосы, причем горелочный мост расположен перпендикулярно к направлению движения полосы, горелки прямого воздействия пламени (DFI) взаимно расположены так, чтобы полоса нагревалась по всей ширине до одинаковой или, по существу, почти одинаковой температуры, при этом скорость прохождения полосы через горелочный мост и тепловую мощность горелок устанавливают такими, чтобы при тепловой обработке выполнялся отжиг полосы, и полоса могла наматываться в рулон. Изобретение позволяет сократить процесс термообработки алюминиевой полосы и одновременно повысить стабильность механических свойств и качество ее поверхности. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 507 299 C2

1. Способ отжига холоднокатаных алюминиевых полос, отличающийся тем, что холоднокатаную полосу (3) из алюминия непрерывно транспортируют по маршруту транспортировки, в котором расположен, по меньшей мере, один горелочный мост с горелками (1) прямого воздействия пламени (DFI) для нагревания полосы, причем упомянутый горелочный мост расположен перпендикулярно, или, по существу, перпендикулярно к направлению движения полосы (3), горелки (1) прямого воздействия пламени (DFI) взаимно расположены так, чтобы полоса (3) нагревалась по всей ширине до одинаковой или, по существу, почти одинаковой температуры, причем скорость прохождения полосы (3) через горелочный мост и тепловую мощность горелок (1) устанавливают такими, чтобы при тепловой обработке выполнялся отжиг полосы, и подвергнутая отжигу полоса наматывалась в рулон (5).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один горелочный мост расположен выше, а, по меньшей мере, один горелочный мост расположен ниже упомянутого маршрута транспортировки упомянутой полосы (3).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрены два, или более, последовательно расположенных горелочных моста для горелок (1) прямого воздействия пламени (DFI).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что горелочный мост или мосты расположены в печи (2).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодный рулон (4) алюминиевой полосы разматывается, причем размотанная полоса (3) подвергается тепловой обработке.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что холоднокатаная алюминиевая полоса (3) направляется непосредственно от прокатной клети (6) к упомянутому маршруту транспортировки.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвергнутую тепловой обработке и намотанную в рулон (5) полосу помещают в нагревательную печь (8) для частичного отжига, то есть для удаления дислокаций.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2507299C2

WO 2007006426 A3, 18.01.2007
JP 2004043938 A, 12.02.2004
СПОСОБ ОТЖИГА КАТАНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЛИ ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ ИЗ НИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2007
  • Дриц Александр Михайлович
  • Соседков Сергей Михайлович
  • Самонин Владимир Николаевич
  • Арышенский Владимир Юрьевич
RU2347006C2
US 5985058 A, 16.11.1999
WO 1991008319 A1, 13.06.1991
US 5634991 A, 03.06.1997.

RU 2 507 299 C2

Авторы

Грипенберг Хенрик

Рангмарк Леннарт

Ритзен Ола

Лодин Йоханнес

Виберг Серен

Даты

2014-02-20Публикация

2010-06-22Подача