Способ пакетной прокатки листов Российский патент 2025 года по МПК B21B1/38 B21B1/26 B21B37/16 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению листов путем пакетной прокатки.

Известен способ пакетной прокатки включающий укладку заготовок одинаковой толщины и твердости, имеющих между собой разделительный слой, в герметизирующую рамку, при этом прокатку ведут по поперечной схеме при линейной скорости прокатки в первых двух-трех проходах не более 0,5-0,8 м/с, а толщину пакета выбирают равной 0,12-0,23 диаметра валка черновой клети, при этом отношение толщины плиты оболочки пакета к суммарной толщине закладываемых в него заготовок больше единицы в пределах 1,22-1,25 [SU 1817710, МПК B21B1/38, 1993].

Недостатком данного способа является высокая разнотолщинность получаемого проката из-за неравномерной деформации заготовок внутри пакета.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ пакетной прокатки тонких листов, включающий сборку пакета, нанесение разделительного слоя между слоями заготовок, обварку пакета и последующую прокатку с обрезкой кромок, при этом разделительный слой наносят под давлением 0,2-0,5 атм в открытый торец пакета [SU 512807, МПК B21B1/38, 1976].

Недостатком данного способа является высокие риски расслоения пакета при прокатке и с получением повышенной непланшетности листов.

Технический результат изобретения – разработка технологии производства листов одинаковой, по сути, толщины методом пакетной прокатки из, по сути, одинаковых по толщине заготовок (с учетом допусков) при одновременном обеспечении их планшетности и комплекса механических свойств.

Заявляемый способ направлен на получение проката (листов) со следующими свойствами:

- планшетность: не более 12 мм на 1 метр.

- предел прочности не менее 430 Н/мм², предел текучести не менее 265 Н/мм², относительное удлинение не менее 21%.

Технический результат достигается тем, что в способе пакетной прокатки, включающем сборку пакета, нанесение разделительного слоя между слоями заготовок, обварку пакета по периметру разделки и последующую прокатку с обрезкой кромок и разделением по толщине на два листа, согласно изобретению осуществляют сборку пакета из заготовок толщиной 20-250 мм, горячую пакетную прокатку начинают при температуре не менее 950°С, заканчивают при температуре 750-900°С, при этом во время первого прохода горячей пакетной прокатки величину относительного обжатия устанавливают не более 10%, а в последующих проходах - не более 20%.

После горячей пакетной прокатки прокат охлаждают со скоростью не менее 10°С/сек до температуры 50-250°С, производят его отпуск при температуре 580-680°С, осуществляют его охлаждение на воздухе и далее выполняют обрезку кромок и разделение по толщине на два листа.

На контактные поверхности металла основного слоя наносится разделительный слой огнеупорной смеси на основе жидкого стекла или магнезитового порошка или электрокорунда.

В углах сварного шва разделки выполняют сквозные отверстия до контакта с разделительным слоем.

Коэффициент вытяжки чистового этапа проката задают величиной более или равной трех толщин конечного проката.

Дробность деформации чистового этапа прокатки задают величиной ΣΔh ≥ 8Δh.

Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.

Сборку пакета осуществляют из заготовок толщиной 20-250 мм. При использовании заготовок толщиной менее 20 мм величина степени деформации будет недостаточна для проработки микроструктуры проката, что не позволит достигнуть требуемого комплекса механических свойств. А также невозможно будет получить геометрические параметры проката вследствие ограничений габаритов исходных заготовок. Использование заготовок толщиной более 315 мм невозможно в связи с ограничением оборудования, а именно превышением веса собранного пакета для транспортировки.

Для проведения полной рекристаллизации зерен и равномерной проработки структуры от поверхности к центру раската требуется обеспечение температуры начала горячей пакетной прокатки не менее 950°С.

Горячую пакетную прокатку (чистовая стадия) заканчивают при температуре 750-900°С. Заданный температурный диапазон позволяет получить целевую феррито-бейнитную микроструктуру с размером зерна не крупнее 7 балла и соотношением структурных составляющих феррита и бейнита (Ф+Б) в объемах от 10% до 90%, а также требуемый комплекс механических свойств: предел прочности не менее 430 Н/мм², предел текучести не менее 265 Н/мм², относительное удлинение не менее 21%.

Величину относительного обжатия на первом проходе устанавливают не более 10%. Это связано с необходимостью снижения нагрузки на сварные швы во избежание расслоения пакета.

Последующие проходы производятся с величиной относительного обжатия не более 20%. Это необходимо для «проработки» структуры проката и получения требуемого комплекса механических свойств. Превышение величины относительного обжатия за проход более 20% недопустимо для исключения превышения энергосиловых параметров оборудования стана горячей прокатки.

После горячей прокатки, при необходимости, осуществляют термообработку проката (листов). Охлаждение проката со скоростью более 10°С/сек до температуры 50-250°С с отпуском при температуре 580-680°С и последующим охлаждением на воздухе необходимо для получения равномерной целевой микроструктуры (феррито-бейнитной) по всей толщине проката (листов) и для обеспечения заданного комплекса механических свойств. Выход за пределы заявляемых параметров термообработки приводит к снижению комплекса механических свойств проката (листов), а также к получению неудовлетворительной планшетности проката.

Нанесение на контактные поверхности металла разделительного слоя огнеупорной смеси необходимо для последующего разделения заготовок.

Отверстия в углах сварного шва, выполненные до контакта с разделительным слоем, необходимы для выхода газов из разделительного слоя во время прокатки.

Коэффициент вытяжки чистового этапа проката задают величиной более или равной трех толщин конечного проката. Это необходимо для равномерной проработки структуры проката и получения заданного комплекса механических свойств. Коэффициент вытяжки определяется, как отношение общей толщины пакета к итоговой толщине полученного раската (конечная толщина двух листов).

Дробность деформации чистового этапа прокатки задают величиной:

ΣΔh ≥ 8Δh,

где: ΣΔh – дробность деформации (количество результативных обжатий),

Δh – абсолютная деформация за один проход.

Данный параметр характеризует требуемое минимальное значение количества обжатий на чистовой стадии прокатки, что требуется для получения целевой микроструктуры с высоким баллом зерна (не крупнее 7 балла) и требуемого комплекса механических свойств с обеспечением планшетности.

Пример

Для получения горячекатаных гомогенных листов, согласно заявленному способу, собирали, по сути, симметричные пакеты из заготовок одинаковой толщины (с учетом допусков). Производили обварку пакетов по периметру разделки, осуществляли горячую прокатку с обрезкой кромок и разделением по толщине на два листа, с проведением, при необходимости, последующей термообработки.

Результаты экспериментов приведены в табл. 1. Как можно видеть, осуществление заявленного технического решения позволяет получать листы одинаковой, по сути, толщины методом пакетной прокатки из, по сути, одинаковых по толщине заготовок (с учетом допусков) при одновременном обеспечении их планшетности и комплекса механических свойств.

Таблица 1

Контролируемые параметры

№ экспери-мента Толщина заготовок (каждой из 2-х штук), мм Конечная толщина листов (каждого из 2-х штук), мм Т_н.п., °С Т_к.п., °С Величина обжатия при первом проходе (черн. стад), % Величина обжатий (относительных) в последующих проходах, % Коэффициент вытяжки чистового этапа/дробность деформации Скорость охлаждения, °С/сек Т_к.охл., °С Т_отп.,°С Предел прочности,
МПа Предел текучести,
МПа Относи-тельное удлинение,
% Планшет-ность,
мм 1 250 9 985 850 10 Черновая стадия: 9/8,8/8,4/7,9
Чистовая стадия: 19,7/19/18/17,8/16,9/17,4/17,5/17/19,9/17,2/17/15,9/16,2/16,1/15,4/13,6/5,3 27/18 18 95 645 510 320 28,0 8 2 100 7 985 805 9 Черновая стадия: 10/10/9,3
Чистовая стадия: 19/18,4/20/18,8/19,2/19/19,6/19,5/18,2/18,5/18,2/18,5/18,2/16,7/6,7 14/13 15 200 600 565 387 24,0 9 3 50 5 950 780 8 Черновая стадия: 10/10/9,9
Чистовая стадия: 19,2/18,5/18,5/18,6/19/18,8/19,2/19/17,6/17,9/13 10/11 - - - 605 411 21,5 10

Изобретение относится к способу пакетной прокатки листов. Осуществляют сборку пакета из заготовок толщиной 20-250 мм, нанесение разделительного слоя между слоями заготовок, обварку пакета по периметру разделки и последующую горячую прокатку с обрезкой кромок и разделением по толщине на два листа. Горячую пакетную прокатку начинают при температуре не менее 950°С, а заканчивают при температуре 750-900°С. Во время первого прохода горячей пакетной прокатки величину относительного обжатия устанавливают не более 10%, а в последующих проходах - не более 20%. В результате обеспечивается планшетность прокатанных листов. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ пакетной прокатки листов, включающий сборку пакета, нанесение разделительного слоя между слоями заготовок, обварку пакета по периметру разделки и последующую горячую прокатку с обрезкой кромок и разделением по толщине на два листа, отличающийся тем, что осуществляют сборку пакета из заготовок толщиной 20-250 мм, горячую пакетную прокатку начинают при температуре не менее 950°С, заканчивают при температуре 750-900°С, при этом во время первого прохода горячей пакетной прокатки величину относительного обжатия устанавливают не более 10%, а в последующих проходах - не более 20%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после горячей пакетной прокатки прокат охлаждают со скоростью не менее 10°С/сек до температуры 50-250°С, производят его отпуск при температуре 580-680°С, осуществляют его охлаждение на воздухе и далее выполняют обрезку кромок и разделение по толщине на два листа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на контактные поверхности металла основного слоя наносят разделительный слой огнеупорной смеси на основе жидкого стекла, или магнезитового порошка, или электрокорунда.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в углах сварного шва разделки выполняют сквозные отверстия до контакта с разделительным слоем.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент вытяжки чистового этапа проката задают более или равным величине трех толщин конечного проката.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дробность деформации чистового этапа прокатки задают величиной ΣΔh ≥ 8Δh, где Δh - абсолютная деформация за один проход.