Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ТОНКОЛИСТОВОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к области металлургии, именно к производству низкоуглеродистой холоднокатаной стали, применяемой для изготовления деталей особо сложной формы.

Известен способ производства стального листа для эмалирования с содержанием углерода и алюминия не более 0,05% каждого и 0,05-0,08% никеля, в котором температуру конца горячей прокатки принимают равной 760-800°C и температуру смотки 680-700°C, при холодной прокатке суммарное относительное обжатие делают не менее 65%, а при дрессировке в пределах 0,4-0,6% (патент РФ №2165809, B21B 1/22).

Данная технология не позволяет получить низкоуглеродистую холоднокатаную сталь для эмалирования с категорией вытяжки ОСВ (особо сложной вытяжки).

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ производства низкоуглеродистой тонколистовой холоднокатаной стали для штамповки и последующего эмалирования.

Этот способ включает холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг стали для эмалирования способности к вытяжке «ОСВ» с нагревом до промежуточной температуры, равной 580°C, выдержку при этой температуре в течение времени τ=0÷X затем ведут нагрев до температуры t=470+110·τ/X, в течение времени τ=X÷2X, и выдерживают при этой температуре в течение времени τ=2X÷7X, где X=0,1m+b/350, где m - масса рулона, т, b - ширина полосы, мм, τ - время, час, при этом общая продолжительность отжига составляет 36-64 час, и проводят дрессировку со степенью деформации 0,9±0,1% (патент РФ №2424328).

Данная технология не обеспечивает конкретные требуемые механические свойства низкоуглеродистой холоднокатаной стали марки 08ЮР, пригодной для эмалирования с категорией вытяжки ОСВ.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств и получение низкоуглеродистой холоднокатаной стали марки 08ЮР толщиной 1,0…1,50 мм, пригодной для эмалирования с категорией вытяжки ОСВ, удовлетворяющей требованиям предел текучести σ_T=180-200 Н/мм², временное сопротивление разрыву σ_B=310-350 Н/мм², относительное удлинение δ₄ не менее 36% и шероховатость поверхности полосы Ra 0,6-1,2 мкм.

Для решения этой задачи в предлагаемом способе производства холоднокатаного тонколистового проката из низкоуглеродистой стали толщиной 1,0-1,5 мм, преимущественно марки 08ЮР, включающем холодную прокатку, нагрев до температуры отжига, выдержку при этой температуре, охлаждение под колпаком и на воздухе, дрессировку, в отличие от ближайшего аналога холоднокатаные рулоны подвергают нагреву со скоростью 65-80°C/час без промежуточных выдержек до температуры 700°C по стендовой термопаре, продолжительность выдержки при этой температуре составляет время, в течение которого температура в точке, находящейся на ¹/₂ толщины намотки нижнего рулона, достигает 690°C, и составляет 10-25 часов в зависимости от массы нижнего рулона в садке, по окончанию нагрева рулоны подвергают охлаждению под нагревательным колпаком в течение времени, составляющего 0,25-0,6 от продолжительности выдержки при температуре по стендовой термопаре 700°C, затем нагревательный колпак снимают и охлаждают рулоны до температуры 110°C в отстающей по охлаждению области садки рулонов, дрессировку производят на рабочих валках с исходной шероховатостью Ra 2,0-3,5 мкм при величине обжатия ε_Д 0,9±0,1%.

Приведенные параметры технологического процесса получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации режимов рекристаллизационного отжига и величины относительного обжатия при дрессировке, обеспечивающих высокие потребительские свойства холоднокатаного тонколистового проката из низкоуглеродистой стали, пригодного для эмалирования с категорией вытяжки ОСВ: заданные механические свойства и обеспечение необходимой микрогеометрии поверхности полосы (параметр шероховатости Ra).

Опытную проверку предлагаемой технологии осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при изготовлении листовой стали указанного сортамента варьировали параметры режимов отжига и величину обжатия при дрессировке.

Результаты опытов оценивали по выходу годных качественных листов, пригодных для эмалирования с категорией вытяжки ОСВ (особо сложной вытяжки).

Наилучшие результаты с выходом проката требуемого качества в пределах 98,8…99,6% получены при реализации заявляемого способа. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.

Ухудшались свойства стали при отжиге в иной (чем водородная) защитной атмосфере колпаковых печей. Уменьшение скорости нагрева ниже 65°C/час нецелесообразно, при этом уменьшалась производительность колпаковой печи. При увеличении скорости нагрева выше 80°C/час возникает сложность при достижении оптимальной температуры отжига из-за ограничения времени нагрева. Температура отжига металла составляет 700°C. При нагреве выше 700°C происходит сваривание витков рулонов, что приводит в процессе последующей дрессировки к появлению дефекта «излом», снижению цены и рентабельности производства.

При нагреве ниже 700°C не обеспечивается получение требуемых механических характеристик металла, при этом получается σ_Т более 200 Н/мм², временное сопротивление разрыву σ_В более 350 Н/мм², относительное удлинение δ₄ менее 36%, что приводит к переводу металла в категории вытяжки ниже «ОСВ» и не соответствует запросам потребителей.

Охлаждение рулонов металла под нагревательным колпаком в течение времени менее 0,25 от продолжительности выдержки при температуре по стендовой термопаре 700°C увеличивает температурные напряжения в рулонах, что приводит к свариванию витков и появлению дефекта «излом».

Охлаждение под нагревательным колпаком садки рулонов металла в течение времени более 0,6 от продолжительности выдержки при температуре по стендовой термопаре 700°C снизит производительность колпаковой печи, следовательно, рентабельность производства.

Охлаждение под муфелем отжигаемого металла до температуры в самой медленно охлаждаемой области садки рулонов менее 110°C снижает производительность и рентабельность производства, а охлаждение под муфелем до температуры выше 110°C в самой медленно охлаждаемой области садки рулонов приводит к появлению дефекта «цвета побежалости» и переводу металла в III группу отделки поверхности, что снижает рентабельность производства.

Дрессировка после отжига с относительным обжатием менее 0,8% снижала прочностные характеристики проката, при этом предел прочности имел значения менее 310 Н/мм², а обжатия величиной более 1,0% ухудшали штампуемость стали, т.е. повышался предел текучести выше 200 Н/мм².

Снижение шероховатости поверхности бочки рабочих валков Ra менее 2,0 мкм и повышение шероховатости поверхности бочки рабочих валков Ra более 3,5 мкм не позволяет получить требуемую шероховатость полосы Ra с учетом коэффициента отпечатываемости.

Таким образом, опытная проверка доказала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения в ОАО «ММК» при производстве вышеуказанной холоднокатаной листовой стали позволит повысить выход высококачественного проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 3 абс.% с соответствующим увеличением прибыли от ее реализации.

Пример конкретного выполнения

Низкоуглеродистая тонколистовая сталь марки 08ЮР толщиной h=1,2 мм и шириной 1250 мм массой садки 108 т после холодной прокатки ожигают в одностопной колпаковой печи с водородной защитной атмосферой.

Нагрев до температуры 700°C осуществляют со скоростью 70°C/час. Выдерживают при этой температуре 23,5 час. Охлаждают под нагревательным колпаком в течение 6 час. Охлаждают до температуры 110°C в отстающей по охлаждению области садки рулонов.

Дрессировку отожженных рулонных полос осуществляют с величиной относительного обжатия, равной 1%.

Необходимое качество поверхности готовых листов (микрогеометрия с Ra=0,6-1,2 мкм) достигают только при дрессировке в рабочих валках с шероховатостью поверхности их бочек Ra=2,0-3,5 мкм.

Получены механические свойства: σ_Т=190 Н/мм², временное сопротивление разрыву σ_В=340 Н/мм², относительное удлинение δ₄=38% и шероховатость поверхности полосы Ra=0,7-1,1 мкм.