СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОНЧАЙШЕЙ ЖЕСТИ Российский патент 2014 года по МПК C21D8/02 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении жести толщиной 0,05-0,16 мм из низкоуглеродистой стали в наклепанном состоянии с заданной категорий твердости HR30T.

Известен способ производства жести, включающий горячую прокатку полос из низкоуглеродистой стали марки 08пс с температурой смотки в рулоны 710-730°С, последующую холодную прокатку до толщины 0,20 мм, рекристаллизационный отжиг рулонов в колпаковой печи при температуре 760°С и дрессировку полос [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что жесть имеет низкую и неравномерную твердость. Это снижает выход годного.

Известен способ производства жести с заданной твердостью из низкоуглеродистой стали, включающий горячую прокатку полос с температурой конца прокатки 880-920°С и температурой смотки 560-620°С, травление, холодную прокатку, непрерывный отжиг при температуре 735-755°С и дрессировку с удлинением полосы на 1,4-2,2% [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что при холодной прокатке тончайшей жести за один передел полосы готовые полосы имеют повышенные неплоскостность и разнотолщинность. Это приводит к снижению выхода годного.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства жести с заданной твердостью, включающий горячую прокатку полос из низкоуглеродистой стали 08пс с температурой смотки от 665 и до 695°С, травление, холодную прокатку до толщины 0,20 мм, многоступенчатый рекристаллизационный отжиг рулонов в колпаковой печи при температуре 640-670°С и последующую дрессировку с относительным обжатием 0,3-1,1% [3].

Недостатки известного способа состоят в том, что при его использовании для получения тончайшей жести (толщиной 0,05-0,16 мм) возрастает неплоскостность, разнотолщинность и неравномерность твердости по длине полос. Это приводит к снижению выхода годного.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении выхода годного.

Для решения технической задачи в известном способе производства тончайшей жести с заданной твердостью, включающем горячую прокатку полос из низкоуглеродистой стали с регламентированными температурами конца прокатки и смотки, холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг, согласно изобретению после отжига производят вторую холодную прокатку до заданной толщины жести, горячую прокатку ведут с температурой конца прокатки 860-890°С и смотки 670-690°С до толщины полосы, определяемой по соотношению:

где Н₀ - толщина полосы после первой холодной прокатки;

Н₁ - заданная толщина жести;

ε=10,98+0,0028·HR30T²-0,35·HR30T - относительное обжатие при второй холодной прокатке;

HR30T - заданная твердость тончайшей жести.

В варианте реализации способа рекристаллизационный отжиг проводят в агрегате непрерывного отжига (АНО) при температуре 670-690°С.

Сущность изобретения состоит в следующем. При холодной прокатке горячекатаных полос из низкоуглеродистой стали происходит интенсивный наклеп деформируемого металла, что сопровождается его упрочнением и потерей технологической пластичности. Это приводит к образованию трещин по кромкам, повышенной неплоскостности и разнотолщинности тончайшей жести. Рекристаллизационный отжиг холоднокатаных полос в промежуточной толщине обеспечивает снятие наклепа и повышение пластических свойств низкоуглеродистой стали.

Поэтому при последующей повторной прокатке отожженных полос до конечной толщины 0,05-9,16 мм их разнотолщинность, неплоскостность и неравномерность твердости по длине снижаются.

После рекристаллизационного отжига низкоуглеродистая сталь наследует микроструктуру и свойства, приобретенные ей в процессе предшествующей горячей и холодной прокаток. Исходя из этого по результатам экспериментов были дополнительно определены оптимальные температуры конца прокатки Т_кп=860-890° и смотки в рулон Т_см=670-690°С. При указанных температурах горячей прокатки и заданной толщине тончайшей жести Н₁, по эмпирически определенным в экспериментах математическим зависимостям: и ε=10,98+0,0028·HR30T²-0,35·HR30T, оказалось возможным точно и однозначно определить промежуточную толщину холоднокатаной полосы Н₀ после первой холодной прокатки, при которой полоса после второй холодной прокатки приобретет заданную потребителем твердость HR30T.

Неравномерность нагрева внутренних и внешних витков в процессе отжига рулонов в колпаковой печи приводит к разбросу значений твердости HR30T по длине полос, не выходящих за допустимые значения. Тем не менее определено, что для снижения разброса твердости рекристаллизационный отжиг следует вести в АНО при температуре нагрева полосы промежуточной толщины 670-690°С.

Экспериментально установлено, что при температуре конца прокатки ниже 860°С или температуре смотки выше 690°С происходит формирование разнородной микроструктуры, что приводит к увеличению разброса твердости тончайшей жести. При температуре конца прокатки выше 890°С на границах ферритных зерен образуются участки перлита, снижается пластичность стали, при холодной прокатке образуются трещины на кромках полос. При температуре смотки ниже 670°С в полосе, смотанной в рулон, замедляются диффузионные процессы, увеличивается неравномерность механических свойств. Во всех случаях имеет место снижение выхода годной тончайшей жести.

При относительном обжатии ε>10,98+0,0028·HR30T²-0,35·HR30T твердость тончайшей жести вследствие наклепа будет выше заданной, а при ε<10,98+0,0028·HR30T²-0,35·HR30T ее твердость будет недостаточна. Это снижает выход годного.

Если толщина полосы после первой холодной прокатки будет , то фактическая твердость тончайшей жести HR30T требуемой толщины будет ниже заданной, а при фактическая твердость тончайшей жести HR30T требуемой толщины будет выше заданной. И в том и в другом случае снизится выход годного.

Также экспериментально установлено, что при температуре рекристаллизационного отжига, проводимого в АНО, ниже 670°С, снижаются пластические свойства полосы промежуточной толщины. Это ведет к увеличению неплоскостности и разнотолщинности при второй холодной прокатке, снижению выхода годного. При увеличении температуры отжига выше 690° возрастает нестабильность микроструктуры и механических свойств тончайшей жести, возрастает вероятность порывов полосы в линии АНО. Все это увеличивает отбраковку металлопродукции и снижает выход годного.

Примеры реализации способа

1. Для изготовления электролитически луженой белой жести для крышек консервных банок необходима нагартованная черная жесть толщиной Н₁=0,16 мм с твердостью HR30T=73±2 ед. при испытании на приборе Супер-Роквелл со стальным столиком.

Слябы из низкоуглеродистой стали марки 08пс нагревают до температуры 1250°С и подвергают горячей прокатке на непрерывном широкополосном стане 1700 в полосы толщиной 2,2 мм, шириной 1050 мм с температурой конца прокатки Т_кп=875°С. Прокатанные полосы на отводящем рольганге охлаждают водой до температуры смотки Т_см=680°С, после чего сматывают в рулоны. После охлаждения рулонов полосы подвергают солянокислотному травлению для удаления окалины с подрезкой боковых кромок.

Затем определяют относительное обжатие полос при второй холодной прокатке:

ε=10,98+0,0028·HR30T²-0,35·HR30T=10,98+0,0028·73²-0,35·73=0,35.

Исходя из относительного обжатия, которое обеспечит заданное номинальное значение твердости при заданной конечной толщине жести Н₁=0,16 мм, определяют промежуточную толщину холоднокатаной полосы:

Травленые горячекатаные полосы подвергают первой холодной прокатке на непрерывном 6-клетевом стане кварто с толщины 2,2 мм до толщины Н₀=0,246 мм. В качестве технологической смазки при прокатке используют пальмовое масло.

Рулоны холоднокатаных полос загружают в садочную муфельную печь и производят их рекристаллизационный отжиг по стандартному режиму путем нагрева до температуры 650°С с выдержкой при температуре отжига в течение 6 ч.

Отожженные полосы подвергают повторной холодной прокатке на двухклетевом прокатно-дрессировочном стане кварто 1400 с промежуточной толщины Н₀=0,246 мм до заданной толщины 0,16 мм. Затем производят измерение твердости жести на приборе Супер-Роквелл. Готовая холоднакатаная нагартованная черная жесть имеет твердость в пределах HR30T=72-74, что удовлетворяет предъявляемым требованиям. Выход годного при производстве тончайшей жести составляет Q=97,3%.

Варианты реализации предложенного способа по примеру 1 приведены в табл.1.

Таблица 1 Режимы производства жести толщиной 0,16 мм и выход годного № п/п Т_кп, °С Т_см, °С Н₀, мм HR30T, ед. Q, % 1. 850 660 H₀>H₁/1-ε 73-78 55,1 2. 860 670 Н₀=Н₁/1-ε 73-75 97,1 3. 875 680 H₀=H₁/1-ε 72-74 97,3 4. 890 690 H₀=H₁/1-ε 71-73 97,2 5. 900 700 H₀<H₁/1-ε 65-71 43,8

Из данных, приведенных в табл.1, следует, что при реализации предложенного способа по примеру 1 (варианты №2-4) достигается максимальный выход годной нагартованной жести толщиной 0,16 мм. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) выход годного снижается.

2. Для изготовления электролитически луженой белой жести, используемой при получении одноразовых форм выпечки кексов, необходима нагартованная черная жесть толщиной Н₁=0,05 мм с твердостью HR30T=76±1 ед.

Вначале определяют относительное обжатие полос при второй холодной прокатке:

ε=10,98+0,0028·HR30T²-0,35·HR30T=10,98+0,0028·76²-0,35·76=0,55.

Исходя из относительного обжатия, которое обеспечит заданное номинальное значение твердости при заданной конечной толщине жести Н₁=0,05 мм, определяют промежуточную толщину холоднокатаной полосы:

Затем производят все те же операции, что и в примере №1, только первую холодную прокатку горячекатаных травленых полос ведут на промежуточную толщину Н₀=0,11 мм.

Полученные холоднокатаные полосы подвергают скоростному рекристаллизационному отжигу в линии АНО в процессе их пропускания через секции печи. Температуру полосы в секции выдержки поддерживают равной t_p=680°С, время выдержки при температуре отжига τ=16-20 с (в зависимости от скорости транспортирования полос).

Отожженные полосы сматывают в рулоны, после чего подвергают повторной холодной прокатке на двухклетевом прокатно-дрессировочном стане кварто 1400 с промежуточной толщины Н₀=0,11 мм до заданной толщины Н₁=0,05 мм и производят измерение твердости нагартованной жести на приборе Супер-Роквелл.

Готовая холоднакатаная нагартованная черная жесть имеет твердость в пределах HR3QT=76-77 ед., что удовлетворяет предъявляемым требованиям. Выход годного при производстве тончайшей жести составляет Q=98,8%.

Варианты реализации предложенного способа по примеру 2 приведены в табл.1.

Таблица 2 Режимы производства жести толщиной 0,05 мм и выход годного № п/п Т_кп, °С Т_см, °С Н₀, мм t_p, °С HR30T, ед. Q, % 1. 850 660 Н₀>Н₁/1-ε 660 73-78 73,5 2. 860 670 Н₀=Н₁/1-ε 670 73-75 98,7 3. 875 680 H₀=H₁/1-ε 680 72-74 98,8 4. 890 690 Н₀=Н₁/1-ε 690 71-73 98,7 5. 900 700 H₀<H₁/1-ε 700 65-71 72,3

Из данных, представленных в табл.2, следует, что при реализации предложенного способа по примеру 2 (варианты №2-4) достигается максимальный выход тончайшей годной нагартованной жести толщиной 0,05 мм. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) выход годного снижается.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что горячая прокатка полос из низкоуглеродистой стали с Т_кп=860-890°С и Т_см=670-690°С, последующая первая холодная прокатка травленных горячекатаных полос до промежуточной толщины, определяемой по предложенным формулам, исходя из заданной твердости и толщины готовой тончайшей полосы, рекристаллизационный отжиг и вторая холодная прокатка обеспечивают стабильное получение высококачественной тончайшей нагартованной жести. В результате повышается выход годного. Дополнительное повышение стабильности твердости и выхода годного достигается при проведении рекристаллизационного отжига в АНО при температуре 670-690°С.

В качестве базового объекта принят известный способ [3]. Применение предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства тончайшей нагартованной жести на 20-25%.

Литературные источники

1. Патент Российской Федерации №2165465, МПК C21D 9/48, C21D 8/04, C21D 11/00, 2001 г.

2. Патент Российской Федерации №2382111, МПК С22С 38/14, C21D 8/02, C21D 8/04, 2010 г.

3. Патент Российской Федерации №2371486, МПК C21D 8/04, C21D 9/48 C21D 9/663, 2009 г.

Изобретение предназначено для повышения выхода годного при получении жести толщиной 0,05-0,16 мм из низкоуглеродистой стали в наклепанном состоянии заданной категории твердости HR30T. Способ включает горячую прокатку полос из низкоуглеродистой стали с регламентированными температурами конца прокатки и смотки, холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг. Снижение разнотолщинности, неплоскостности и неравномерности твердости по длине полосы обеспечивается за счет того, что после отжига производят вторую холодную прокатку до заданной толщины жести, горячую прокатку ведут с температурой конца прокатки 860-890°С и смотки 670-690°С до толщины полосы, определяемой математической зависимостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства тончайшей жести толщиной 0,05-0,16 мм из низкоуглеродистой стали с заданной твердостью, включающий горячую прокатку полос с регламентированными температурами конца прокатки и смотки, холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что после отжига производят вторую холодную прокатку до заданной толщины жести, горячую прокатку ведут с температурой конца прокатки 860-890°С и смотки 670-690°С до толщины полосы, определяемой по соотношению:

где Н₀ - толщина полосы после первой холодной прокатки;
Н₁ - заданная толщина жести;
ε=10,98+0,0028·(HR30T)²-0,35·HR30T - относительное обжатие при второй холодной прокатке;
HR30T - заданная твердость тончайшей жести.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рекристаллизационный отжиг проводят в агрегате непрерывного отжига при температуре 670-690°С.