Способ отжига низкоуглеродистой тонколистовой стали в колпаковых печах

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке холоднокатаного низкоуглеродистого проката, предназначенного для сложной и весьма глубокой вытяжки (СВ и ВГ). Техническим результатом изобретения является получение полосы с высоким качеством отделки поверхности, комплексом механических свойств, а также повышение производительности колпаковой печи и сокращение производственных затрат. Для достижения технического результата осуществляют нагрев рулонов холоднокатаных полос в колпаковой печи с защитной атмосферой при заданной скорости нагрева до температуры рекристаллизационного отжига, выдержку при этой температуре и охлаждение, при этом нагрев от температуры 380°С до температуры на 150°С ниже температуры рекристаллизации осуществляют со скоростью 100°С/ч и проводят выдержку при этой температуре, причем время выдержки определяют по зависимости τ=0,088m+1,25b+4, где m - масса нижнего рулона в стопе, т, b - ширина полосы, мм. 1 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке холоднокатаного низкоуглеродистого проката, предназначенного для сложной и весьма глубокой вытяжки (СВ и ВГ).

Известен способ термообработки стальной холоднокатаной полосы с остатками прокатной смазки на поверхности полосы в рулонах, включающий загрузку рулонов в печь для термической обработки, подачу защитной атмосферы с содержанием водорода 4-10% и 90-96% азота, нагрев рулонов до температуры 620°С с одновременным контролем содержания метана в подмуфельном пространстве, увеличение содержания водорода до 15-18% для предотвращения выпадения сажи из метана, образовавшегося в процессе возгонки прокатной смазки с поверхности полосы, нагрев рулонов до 760°С, затем снижение содержания водорода до 4-10% (патент США №3531333).

Недостатком известного способа является сложность в реализации, так как для предотвращения образования сажи на поверхности отжигаемой полосы необходим контроль содержания метана в процессе отжига, а также необходимо использование защитных средств двух типов с содержанием водорода 4-10% и чистого водорода, для увеличения содержания водорода в подмуфельном пространстве до 15-18% в период нагрева металла от 620°С до 760°С. Кроме усложнения процесса отжига - ведение нагрева с двумя фиксированными содержаниями водорода 4-10% и 15-18% в различные периоды отжига, известный способ не обеспечивает также высокой производительности.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ отжига полосы из низкоуглеродистой стали для глубокой вытяжки, включающий нагрев рулонов холоднокатаных полос в колпаковой печи с защитной атмосферой при заданной скорости нагрева до заданной температуры, выдержку под муфелем и охлаждение (см. RU №2003706, C21D 9/48, 30.11.1993).

Эта технология не позволяет получить холоднокатаную низкоуглеродистую полосу с высоким качеством отделки поверхности (без дефектов «сажа», «излом», «пятна эмульсии», «отпечатки») и с высокими механическими свойствами (пластичность, прочность).

Технической задачей настоящего изобретения является получение холоднокатаной низкоуглеродистой полосы с высоким качеством отделки поверхности, комплексом механических свойств, а также повышение производительности колпаковой печи и сокращение производственных затрат.

Для решения этой задачи в способе отжига полосы из низкоуглеродистой стали для глубокой вытяжки, включающем нагрев рулонов холоднокатаных полос в колпаковой печи с защитной атмосферой при заданной скорости нагрева до температуры рекристаллизационного отжига, выдержку при этой температуре и охлаждение, в отличие от ближайшего аналога нагрев от температуры 380°С до температуры на 150°С ниже температуры рекристаллизации осуществляют со скоростью 100°С/ч и проводят выдержку при этой температуре, причем время выдержки определяют по зависимости τ=0,088m+1,25b+4, где m - масса нижнего рулона в стопе, т, b - ширина полосы, мм. Математическое выражение времени выдержки τ для температуры ниже на 150°С температуры рекристаллизации получено при обработке опытных данных и является эмпирическим.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации режимов отжига полосы из низкоуглеродистой полосовой стали, обеспечивающих повышение выхода качественного проката и поясняется чертежом, где дан график нагрева и выдержки.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли в ОАО «ММК». С этой целью при рекристаллизационном отжиге холоднокатаных рулонных полос в одностопных колпаковых печах с азотно-водородной защитной атмосферой варьировали параметры заявляемой технологии, оценивая результаты по производительности печей и качеству отжига.

Наилучшие результаты (максимальная производительность печей при требуемом качестве термообработанного проката) получены при реализации заявленного способа. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, увеличение температуры от Т=Трекр.-150°С приводит к сажеобразованию, излому, пятнам эмульсии на поверхности полосы.

Уменьшение температуры от Т=Трекр.-150°С приводит к ухудшению качества поверхности, образованию сажи. Уменьшение скорости нагрева менее чем 100°С/ч уменьшает производительность печей, снижает уровень механических характеристик (пластичность, прочность). Увеличение скорости более чем 100°С/ч приводит к сажеобразованию, т.к. при большой скорости не выпаривается эмульсия.

Технико-экономические исследования, выполненные в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показали, что использование настоящего изобретения при рекристаллизационном отжиге рулонной полосовой стали в колпаковых одностопных печах с азотно-водородной защитной атмосферой позволит повысить их производительность не менее чем на 20% при требуемом качестве отожженного металла и снижении производственных затрат, в среднем, на 14%, уменьшить отсортировку по дефектам «пятна эмульсии», «сажа», в среднем, на 20%, улучшить механические характеристики.

Пример конкретного выполнения

Предлагаемый способ реализуется в колпаковых печах для отжига рулонной полосовой стали.

В одностопной колпаковой печи с азотно-водородной защитной атмосферой производится рекристаллизационный отжиг рулонных полос стали марки 08Ю категории вытяжки СВ, шириной b=1000 мм, массой нижнего рулона (m)=22 т. Вес садки 105 т, садка состоит из 5 рулонов.

Для отжига рулоны полосовой стали установили в печи с азото-водородной атмосферой и провели рекристаллизационный отжиг до температуры 690°С по стендовой термопаре с промежуточными выдержками. Первую низкотемпературную выдержку провели при температуре 380°С по стендовой термопаре в течение 2 ч.

Температура начала рекристаллизации стали марки 08Ю составляет 600°С. Рулоны отожгли с замедлением подъема от 380°С по стендовой термопаре до температуры на 150°С ниже температуры начала рекристаллизации со скоростью V_н=100°С/ч. Выдержка при этой температуре составила τ=0,088m+1,25b+4=0,088×22+1,25×1000+4=7 ч, затем нагрели до 650°С по стендовой термопаре с выдержкой продолжительностью 10 ч, далее нагрели до 690°С по стендовой термопаре с выдержкой продолжительностью 18 ч. По окончании нагрева рулоны подвергали охлаждению под нагревательным колпаком с отключенными горелками в течение 4 ч, затем нагревательный колпак сняли и охлаждали рулоны под муфелем до температуры 110-130°С по стендовой термопаре в зависимости от группы отделки поверхности.

Выход качественного металла составил 99,8%.

Способ отжига полосы из низкоуглеродистой стали для глубокой вытяжки, включающий нагрев рулонов холоднокатаных полос в колпаковой печи с защитной атмосферой при заданной скорости нагрева до температуры рекристаллизационного отжига, выдержку при этой температуре и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев рулонов в интервале от температуры 380°С до температуры на 150°С ниже температуры рекристаллизации осуществляют со скоростью 100°С/ч и проводят выдержку при этой температуре, причем время выдержки определяют по зависимости τ=0,088m+1,25b+4,
где m - масса нижнего рулона в стопе, т;
b - ширина полосы, мм;
0,088, 1,25, 4 - эмпирические коэффициенты, полученные при обработке опытных данных.