Способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты


 


Владельцы патента RU 2529325:

Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к технологии прокатки и термической обработки металлов, и может быть использовано при производстве высокопрочной холоднокатаной полосы из углеродистой стали в нагартованном состоянии толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т для получения упаковочной ленты. Способ включает горячую прокатку, смотку полосы в рулоны, травление, холодную прокатку и термическую обработку. Температуру конца горячей прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 830-870°C и 470-540°C соответственно. Термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаного проката до температуры 370-440°С и выдержки при этой температуре в течении времени τ=(m+h)/K, где m - масса максимального рулона в стопе, т; h - толщина полосы, мм; К=0,80-1,10 - эмпирический коэффициент, полученный опытным путем. Кроме этого, сталь имеет следующий химический состав, мас.%: 0,10-0,18 С; 0,30-0,80 Si; 1,1-1,8 Mn; не более 0,020 Р; не более 0,015 S; не более 0,06 Al; не более 0,06 Сr; не более 0,01 N; Fe, неизбежные примеси - остальное. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к технологии прокатки и термической обработки металлов, и может быть использовано при производстве высокопрочной холоднокатаной полосы из углеродистой стали в нагартованном состоянии толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т для получения упаковочной ленты.

Упаковочная лента должна отвечать следующему комплексу свойств (табл.1):

Таблица 1
Механические свойства стальной упаковочной ленты
σв, Н/мм2 δ100, %
Не менее 960 не менее 4

Известен способ производства холоднокатаной полосы из углеродистой стали, включающий нагрев сляба, горячую прокатку, охлаждение и смотку полосы в рулон, травление и холодную прокатку, согласно которому сляб нагревают до температуры 1260-1320°С, горячую прокатку завершают при температуре 820-880°С, охлаждение полосы ведут до температуры 550-590°С, а холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием 60-73%. Кроме того, сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,30-0,45
Кремний 0,01-0,05
Марганец 0,85-1,35
Алюминий 0,01-0,04
Хром не более 0,10
Никель не более 0,05
Медь не более 0,10
Молибден не более 0,05
Сера не более 0,020
Фосфор не более 0,020
Железо остальное [1]

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемые свойства для упаковочной ленты в части относительного удлинения.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ обработки полосы из низкоуглеродистой стали, включающий горячую прокатку, смотку полосы, травление, холодную прокатку и отжиг, согласно которому горячую прокатку заканчивают при температуре 840-860°С, смотку полосы осуществляют при 550-650°С, а холодную прокатку производят с обжатием 25-50% с последующим отжигом при 350-450°С [2].

Предлагаемый способ обработки полосы используется для низкоуглеродистой стали марок 08кп-3кп (пс).

Недостаток известного способа состоит в том, что при его использовании для производства упаковочной ленты они имеют низкий комплекс механических свойств, особенно в части показателя предела прочности, что уменьшает выход годного.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в увеличении выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств.

Для решения технической задачи в известном способе производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т, включающем горячую прокатку полос из стали, их смотку в рулоны, травление, холодную прокатку и термическую обработку, согласно изобретению температуру горячей прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 830-870°С и 470-540°С соответственно, термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаных полос до температуры 370-440°С и выдержкой при этой температуре в течение времени τ=(m+h)/K, где m - масса максимального рулона в стопе, т, h - толщина полосы, мм, К=0,80-1,10 - эмпирический коэффициент, полученный опытным путем.

Кроме того, сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,10-0,18
Кремний 0,30-0,80
Марганец 1,10-1,80
Алюминий не более 0,06
Хром не более 0,06
Фосфор не более 0,020
Сера не более 0,015
Азот не более 0,01
Железо и неизбежные примеси остальное

Сущность изобретения состоит в следующем.

При регламентированных параметрах горячей прокатки (температурах конца прокатки Ткп=830-870°С и смотки Тсм=470-540°С) обеспечивается формирование оптимальных структурных составляющих фаз для получения высоких прочностных и пластических свойств. В результате полосовая сталь имеет высокую однородность структуры, зерно характеризуется мелким размером. Окончание горячей прокатки полос при температуре ниже 830°С, в двухфазной области, приводит к значительной разнозернистости структуры, что влечет за собой нестабильность механических свойств в горячекатаном, а затем и в холоднокатаном состоянии. Повышение температуры конца горячей прокатки свыше 870°С приводит к укрупнению зерна и понижению прочностных свойств горячекатаной стали. Смотка полос ниже 470°С очень сильно повышает прочность стали, однако значительно снижает пластичность. При температуре смотки выше 540°С пластичность стали повышается, однако это приводит к снижению ее прочности ниже допустимого уровня.

Термическая обработка стали при температурах 370-440°С, производимая после холодной прокатки, позволяет повысить пластические свойства стали, сохраняя при этом прочностные свойства на требуемом уровне. При температуре более 440°С идет резкое снижение прочностных свойств. При температуре ниже 370°С для получения оптимальной пластичности требуется более длительная выдержка металла, что влечет за собой больший расход энергии.

Для достижения удовлетворительного уровня пластичности стали необходима оптимальная выдержка металла при 370-440°С.

Экспериментально установлено, что если время выдержки при термической обработке менее рассчитанного по формуле τ=(m+h)/K, то пластичность не возрастает до требуемого уровня, нет выравнивания свойств. Увеличение времени выдержки свыше рассчитанного по формуле τ=(m+h)/K приводит к снижению прочностных свойств готовой ленты и выхода годного, увеличению затрат на производство. Также установлено, что значение коэффициента К зависит от массы рулона.

Углерод в предложенной стали является основным упрочняющим элементом. При содержании углерода менее 0,10% прочностные свойства холоднокатаной стали ниже допустимого уровня. Увеличение концентрации углерода сверх 0,18% приводит к увеличению прочностных характеристик нагартованной ленты, но при этом сильно снижается пластичность металла.

Кремний раскисляет и упрочняет сталь. Снижение содержания кремния менее 0,3% приводит к снижению прочностных свойств полосы. Увеличение содержания этого элемента более 0,80% приводит к потере пластичности и вязкости.

Марганец оказывает упрочняющее действие. При содержании марганца менее 1,1% прочностные свойства и твердость ниже допустимого уровня, а увеличение его содержания более 1,8% резко понижает показатель пластичности.

Фосфор и сера являются вредными примесями, и их содержание должно быть сведено к минимуму. При содержании фосфора более 0,02% повышается прочность и вызывается охрупчивание стали. Вместе с этим сильно снижается удлинение. Сера практически не влияет на прочность, но при содержании серы более 0,015% уменьшает пластичность. Общая пластичность понижается частицами MnS. Снижение общей пластичности проходит экспоненциально с увеличением объемной доли частиц второй фазы MnS.

Алюминий введен для раскисления стали и связывания азота в нитриды. Нитриды алюминия упрочняют холоднокатаную сталь. Увеличение содержания алюминия более 0,06% способствует графитизации стали, падению ее прочностных свойств и твердости.

Хром упрочняет сталь, но при концентрации более 0,06% имеет место падение пластичности нагартованной полосы ниже допустимого уровня.

Азот упрочняет сталь, но если его количество превышает 0,01%, сталь становится склонной к разрушению, уменьшается выход годной полосы.

Пример реализации способа. Производство холоднокатаных рулонов массой от 18 до 20 т, толщиной 1,0 мм, шириной 1000 мм.

В кислородном конвертере выплавили 6 опытных плавок стали, химический состав которых приведен в таблице 2:

Таблица 2
Химический состав сталей (ковшевая проба)
№ состава Содержание химических элементов, мас.%
С Si Mn Al Р S Cr N Fe и неизбежные примеси
1 0,080 0,23 1,10 0,030 0,014 0,005 0,55 0,006 Остальное
2 0,120 0,35 1,18 0,034 0,010 0,004 0,03 0,006 -:-
3 0,150 0,55 1,43 0,040 0,015 0,008 0,04 0,007 -:-
4 0,165 0,65 1,67 0,055 0,017 0,013 0,05 0,008 -:-
5 0,148 0,45 1.39 0,030 0,020 0,004 0,045 0,007 -:-
6 0,150 0,12 0,50 не регл. 0,010 0,020 0,10 0,006 -:-

Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы толщиной 250 мм. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,9 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой и сматывали в рулон. Охлажденные рулоны подвергали соляно-кислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-ти клетевом стане до конечной толщины 1 мм. Холоднокатаные рулоны подвергали термической обработке в колпаковых печах. После всех операций отбирали пробы и проводили испытания для определения механических свойств проката. Холоднокатаные полосы в виде рулонов, механические свойства которых удовлетворяют требованиям, приведенным в табл.1, отгружали потребителям для дальнейшей переработки (резке, пассивации, покрытию и др.). Благодаря применению данной технологии обеспечивается увеличение выхода годного до Q=100%.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице 3.

Таблица 3
Режимы производства и их эффективность
Режимы производства Механические свойства
№ состава m, т К Ткп, °C Тсм, °C Тотж, °C τ, час σв, H/мм2 δ100, % Q, %
1 18 0,83 830 470 420 23 877 5 -
2 18 0,83 830 470 370 23 1011 7 100
3 20 0,91 850 500 400 23 1000 8 100
4 20 0,91 870 540 430 23 1000 6 100
5 18 0,61 850 500 387 31 890 9 -
6 (прототип) 20 845 555 390 23 650 17 -

Из данных, приведенных в таблице 3, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-№4) достигается увеличение выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств.

В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также при реализации известного способа [2] (вариант №6) из-за низкого комплекса механических свойств холоднокатаный прокат для производства готовой упаковочной ленты получить не удалось.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что за счет одновременной оптимизации режимов горячей прокатки и термической обработки достигается повышение комплекса механических свойств стали в холоднокатаном отожженном состоянии.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2203965, МПК C21D 8/02, С22С 38/04, 2003 г.

2. Авторское свидетельство СССР №995925, МПК В21В 3/00, 1981 г.

1. Способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты толщиной 0,8-1,0 мм и массой рулона 17-26 т, включающий горячую прокатку, смотку полосы в рулоны, травление, холодную прокатку и термическую обработку, отличающийся тем, что горячую прокатку заканчивают при температуре 830-870°С, смотку полосы осуществляют при температуре 470-540°С, термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаного проката до температуры 370-440°С и выдержкой при этой температуре в течение времени τ=(m+h)/K,
где m - масса максимального рулона в стопе, т;
h - толщина полосы, мм;
К=0,80-1,10 - эмпирический коэффициент, полученный опытным путем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас.%:

Углерод 0,10-0,18
Кремний 0,30-0,80
Марганец 1,10-1,80
Алюминий не более 0,06
Хром не более 0,06
Фосфор не более 0,020
Сера не более 0,015
Азот не более 0,01
Железо и неизбежные примеси остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прокатному производству. Высокопрочный холоднокатаный стальной лист с высокой обрабатываемостью изготовлен из стального сляба с композицией, включающей в мас.%: С 0,05-0,12, включая 0,05 и 0,12, Si 0,5 или менее, Mn 1,8-4,0, включая 1,8 и 4,0, Ti 0,005-0,06, включая 0,005 и 0,06, Nb 0,005-0,1, включая 0,005 и 0,1, Al 0,1 или менее, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к способу и стану горячей прокатки сляба (1), в частности стального сляба, и может найти применение в металлургической промышленности. Сляб (1) подвергают по меньшей мере двум стадиям обработки давлением при разных температурах в стане (2) горячей прокатки.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения в горячекатаном стальном листе сопротивления усталости проводят черновую прокатку со степенью обжатия 80% или более и чистовую прокатку при температуре подачи чистовой прокатки в диапазоне 800-950°С стали, содержащей в мас.%: С 0,05-0,15, Si 0,2-1,2, Mn 1,0-2,0, Al 0,005-0,10, N 0,006 или менее, и по меньшей мере один элемент, выбранный из: Ti 0,03-0,13, Nb 0,02-0,10 и V 0,02-0,15, железо и неизбежные примеси - остальное.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию стального листа толщиной не более 3 мм, используемого при изготовлении конструкционных деталей автомобилей, элементов конструкций зданий, мебели, приборных щитов.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения хорошей формуемости листа при прессовании в производственных условиях получают холоднокатаный стальной лист, содержащий, мас.%: С 0,005 или менее, Si 0,1 или менее, Мn 0,5 или менее, Р 0,03 или менее, S 0,02 или менее, N 0,005 или менее, Аl 0,1 или менее, Ti от 0,020 до 0,1 (включая 0,020 и 0,l), Fe и случайные примеси - остальное, в котором размер частиц TiN не превышает 0,5 микрон, размер частиц сульфида Ti и/или карбосульфида Ti не превышает 0,5 микрон, диаметр частиц феррита не превышает 30 микрон, отношение интенсивностей рентгеновских дифракционных линий (111)//ND в произвольно ориентированном образце составляет по меньшей мере 3 и отношение интенсивностей рентгеновских дифракционных линий (100)//ND в произвольно ориентированном образце не превышает 1.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу конструкционной нержавеющей стали. Лист выполнен из стали, содержащей, в мас.%: от 0,01 до 0,03 С, от 0,01 до 0,03 N, от 0,10 до 0,40 Si, от 1,5 до 2,5 Мn, 0,04 или менее Р, 0,02 или менее S, от 0,05 до 0,15 Аl, от 10 до 13 Сr, от 0,5 до 1,0 Ni, 4×(C+N) или более и 0,3 или менее Ti, Fe и неизбежные примеси в качестве остального, при этом V, Сa и О регулируются в неизбежных примесях: 0,05 или менее V, 0,0030 или менее Сa и 0,0080 или менее О.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении электросварных труб для строительства газопроводов и нефтепроводов в северных районах и сейсмических зонах.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для упрочнения металла в процессе обработки. Для повышения прочностных характеристик производимой стали осуществляют нагрев заготовки выше температуры аустенизации стали, черновую прокатку, междеформационное охлаждение, чистовую прокатку в температурном диапазоне 950-770°C в течение не менее 60 с с обеспчением формирования наноразмерных выделений Nb-Nb, и/или Nb-Ti, и/или Nb-Mo, и/или Мо-Мо в матрице парамагнитного кубического гранецентрированного и/или объемноцентрированного железа и последующую термическую обработку в интервале 680-450°C в течение не менее 80 с, обеспечивающую формирование наноразмерных выделений Cu-Cu и/или Cu-Ni в матрице ферромагнитного кубического объемноцентрированного железа.

Изобретение относится к способу термомеханической обработки для получения толстого листа (1) из исходного материала с повышенной вязкостью, в частности низкотемпературной вязкостью.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству высокопрочного холоднокатаного стального листа. Лист выполнен из стали, содержащий в мас.%: 0,06-0,12 С, 0,4-0,8 Si, 1,6-2,0 Mn, 0,01-1,0 Cr, 0,001-0,1 V, 0,05 или менее Р, 0,01 или менее S, 0,01-0,5 растворимого алюминия (sol.

Изобретение предназначено для повышения производительности при производстве холоднокатаной широкополосной стали. Способ включает непрерывную прокатку на совмещенном агрегате непрерывного травления и стане непрерывной холодной прокатки при заданных режимах травления и прокатки.

Изобретение относится к области черной металлургии, к прокатному производству, и может быть использовано при получении упаковочной ленты, используемой для автоматизированной обвязки грузов.
Изобретение предназначено для снижения разнотолщинности тончайших полос и лент (толщиной не более 0,2 мм), получаемых холодной прокаткой из низкоуглеродистых сталей на непрерывных многовалковых станах.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокатке холоднокатаных полос из низкоуглеродистой стали на непрерывных станах с последующим отжигом в садочных печах.
Изобретение предназначено для снижения энергозатрат прокатного производства и может быть использовано при дрессировке стальных холоднокатаных отожженных полос в клети с по меньшей мере одним приводным валком.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаной полосы из листовой низкоуглеродистой стали, стабилизированной алюминием, для изготовления изделий методом глубокой вытяжки.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении горячекатаного травленого листового проката как в виде товарной продукции, так и заготовки для последующей холодной прокатки.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при холодной прокатке стальных полос на реверсивных и непрерывных станах. .
Изобретение относится к изготовлению тонколистовой холоднокатаной трубной стали, используемой для трубок амортизаторов автомобилей. .

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаной нагартованной полосы из листовой стали с покрытием или без него, для последующей обработки путем гибки или формовки, в частности кровельной металлочерепицы.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на многоклетевых непрерывных станах при холодной прокатке полосы из стали или сплавов цветных металлов из горячекатаного подката. Сущность изобретения: при холодной прокатке полосы необходимо выдерживать допуски на продольную и поперечную разнотолщинность, при этом требования к точности прокатанной полосы по продольной разнотолщинности и поперечному профилю и форме постоянно ужесточаются. Современные технологии предполагают использование систем автоматического регулирования толщины по длине полосы (САРТиН) и по поперечному профилю и форме полосы (САРПФ) с учетом единого допуска на отклонение толщины полосы от номинального значения по всей ее площади. Отличительной особенностью способа согласно изобретению является то, что прокатку ведут с установкой различных допусков в САРТиН на отклонение толщины от номинальной в продольном направлении и в САРПФ на отклонение толщины от номинальной в поперечном направлении в зависимости от единого допуска на отклонение толщины от номинального значения по всей площади полосы, указанные зависимости описаны математическими выражениями. При этом горячекатаный подкат получен прокаткой с установкой допуска на поперечную разнотолщинность, а указанный допуск устанавливают в зависимости от единого допуска на отклонение от номинальной толщины по всей площади готовой холоднокатаной полосы, эта зависимость также описана математическим выражением. При использовании изобретения становится возможным получать более точную полосу, в этом заключается технический результат изобретения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх