Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокатке холоднокатаной полос из низкоуглеродистой стали на непрерывных станах с последующим отжигом в садочных печах.

Известен способ производства холоднокатаной листовой стали, включающий прокатку полосы в насеченных валках с шероховатостью 0,7-1,2 мкм R_a, смотку в рулон и рекристаллизационный отжиг рулонов в колпаковой садочной печи [1].

Известен также способ производства листовой стали, включающий завалку в клеть реверсивного стана насеченных рабочих валков с шероховатостью 2÷3 мкм R_a, холодную прокатку полос, смотку в рулоны, рекристаллизационный отжиг рулонов в садочной печи [2].

Недостатки известных способов [1, 2] состоят в том, что в процессе прокатки происходит интенсивный износ шероховатости валков, что приводит к свариванию витков рулонов при рекристаллизационном отжиге, появлению дефектов типа «излом», порывам полосы, нестабильности шероховатости поверхности. Это ухудшает качество листовой стали.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаной листовой стали, включающий завалку насеченных рабочих валков с шероховатостью 3÷4,5 мкм R_a в последнюю клеть непрерывного стана, прокатку полос с регламентированным относительным обжатием в этой клети 30%, смотку полос в рулоны и последующий их рекристаллизационный отжиг в садочной колпаковой [3].

Недостатки данного способа состоят в том, что в процессе холодной прокатки в результате износа микрорельефа валков происходит непрерывное снижение шероховатости поверхностей полос. Это приводит к нестабильности шероховатости по длине полос, свариванию и слипанию витков рулонов при рекристаллизационном отжиге в садочной печи, образованию дефекта «излом». Все это ухудшает качество листовой стали.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в улучшении качества листовой стали.

Для решения технической задачи в известном способе производства холоднокатаной листовой стали, включающем завалку насеченных рабочих валков с шероховатостью 3÷5 мкм R_a в последнюю клеть непрерывного стана, прокатку полос с регламентированным обжатием в этой клети, смотку полос в рулоны и последующий их рекристаллизационный отжиг в садочной печи, согласно изобретению после завалки рабочих валков относительное обжатие в последней клети устанавливают равным 2÷5%, которое увеличивают к концу кампании до 18÷22% при одновременном соответствующем снижении обжатий в предыдущих клетях. Кроме того, обжатие в последней клети устанавливают исходя из соотношения:

ε=(2÷5)+0,106·L,

где L - суммарная длина прокатанных полос от начала кампании рабочих валков последней клети, км.

Сущность изобретения состоит в следующем. Для исключения сваривания и слипания витков при рекристаллизационном отжиге рулонов в последнюю клеть непрерывного стана заваливают рабочие валки с шероховатостью 3÷5 мкм R_a, которая переносится (отпечатывается) на полосе. Вследствие контактного скольжения металла по поверхности валка происходит износ микровыступов шероховатости, что приводит к нестабильности шероховатости полос, свариванию и слипанию витков рулонов при отжиге. Увеличение относительного обжатия в последней клети стана с 2-5% до 18-22% по мере износа шероховатости валков приводит к увеличению коэффициента отпечатываемости микровыступов валков на полосу, что компенсирует износ микровыступов. В результате в течение всей кампании валков последней клети на полосе формируется равномерная оптимальная шероховатость с величиной 1,4 мкм R_a.

Экспериментальные исследования показали, что полная компенсация износа микровыступов валков и получение заданной стабильной шероховатости полосы за счет увеличения обжатия в последней клети достигается в случае, когда относительное обжатие устанавливают прямо пропорционально длине прокатанных полос, что определяется эмпирической зависимостью ε=(2÷5)+0,106·L. При этом увеличение обжатия в последней клети для обеспечения заданной толщины полосы должно сопровождаться соответствующим снижением относительных обжатий в предыдущих клетях непрерывного стана.

В процессе экспериментов установлено, что при шероховатости рабочих валков последней клети менее 3 мкм R_a и величине относительного обжатия менее 2% ухудшается перенос шероховатости с валков на полосу, нагартованную в предыдущих клетях, что ведет к свариванию витков рулонов при отжиге, снижению качества листовой стали. Увеличение шероховатости более 5 мкм R_a или относительного обжатия более 5% ведет к росту шероховатости полосы и ее загрязненности технологической смазкой, которая полимеризуется при отжиге рулонов, что ухудшает чистоту поверхности и снижает качество листовой стали.

При увеличении относительного обжатия в последней клети к концу кампании менее чем на 18%, не достигается улучшения переноса микрорельефа валков на полосу. В результате имеет место сваривание витков рулонов при отжиге. В случае увеличения относительного обжатия в последней клети более чем на 22%, возрастает усилие прокатки и прогиб валков, что влечет за собой появление неплоскостности, снижение качества листовой стали.

Примеры реализации способа

Пару рабочих валков непрерывного четырехклетевого стана кварто 1700 подвергают насечке колотой чугунной дробью до шероховатости 4 мкм R_a. Насеченные рабочие валки заваливают в последнюю, 4-ю клеть.

Горячекатаную травленую полосу сечением 2,5×1500 мм из стали марки 08Ю, смотанную в рулон массой 24 т, устанавливают на разматывателе стана. Передний конец полосы задают в валки всех клетей и закрепляют на барабане моталки.

С помощью нажимных механизмов устанавливают следующие обжатия по клетям непрерывного стана 1700:

и осуществляют холодную прокатку полос толщиной 0,5 мм с подачей к валкам и полосе смазочно-охлаждающей жидкости. При этом полоса, сматываемая в рулон, приобретает шероховатость 1,4 мкм R_a.

После прокатки в 4-й клети полос с суммарной длиной 60 км (15 рулонов) и частичного износа шероховатости валков, осуществляют корректировку обжатий по клетям. Относительное обжатие ε₄ в 4-й клети увеличивают с 3,8% до 10,36% с одновременным снижением относительного обжатия в предыдущих клетях:

Благодаря увеличению обжатия в последней клети ε₄ с 3,8% до 10,36% улучшается отпечатываемость микрорельефа валка на полосе, ее шероховатость, несмотря на износ выступов микрорельефа валка, остается стабильной и равной 1,4 мкм R_a.

Для прокатки последней партии рулонов в кампании рабочих валков относительное обжатие ε₄ в 4-й клети увеличивают с 10,36% до 20% с одновременным снижением относительного обжатия в предыдущих клетях:

Увеличение обжатия ε₄ в 4-й клети компенсирует износ вершин микровыступов шероховатости валка, при этом шероховатость полосы остается равной 1,4 мкм R_a.

Текущее значение величины обжатия ε₄ может быть определено для любого периода кампании рабочих валков последней клети стана по предложенному соотношению. В частности, после прокатки первых 15 рулонов, или L=60 км полосы, прокатанной в 4-й клети, относительное обжатие в ней необходимо установить равным:

ε₄=(2÷5)+0,106·L=4+0,106·60=10,36%.

Прокатанные рулоны загружают в садочную одностопную колпаковую садочную печь и производят их рекристаллизационный отжиг в водородной защитной атмосфере при температуре 740°C. Благодаря тому, что шероховатость всех полос оптимальна для отжига в садочной печи и равна 1,4 мкм R_a, отжиг происходит без сваривания и слипания витков рулонов. Загрязненность отожженных полос минимальна, изломы отсутствует, шероховатость полос стабильна.

Варианты реализации предложенного способа приведены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) на отожженных полосах полностью отсутствует сваривание витков рулонов, загрязненность и изломы, благодаря чему достигается улучшение качества листовой стали. При запредельных значениях заявленных параметрах (варианты №1 и №5) на отожженных полосах имеются дефекты, качество полос ухудшается.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что увеличение относительного обжатия от 2÷5% до 18÷22% в период кампании рабочих валков последней клети непрерывного стана, изначально насеченных до шероховатости 3÷5 мкм R_a, позволяет скомпенсировать нарастающий износ микровыступов, формировать на холоднокатаных полосах оптимальную шероховатость, при которой исключается сваривание и слипание витков отжигаемых рулонов, образование дефектов «излом» при минимальной загрязненности поверхности. Обжатие в последней клети может быть установлено в соответствии с соотношением ε=(2÷5)+0,106·L. Это позволяет реализовать предложенный способ в автоматизированном режиме.

В качестве базового объекта при определении экономической эффективности предложенного способа принят ближайший аналог [3]. Использование предложенного способа позволит повысить рентабельность производства холоднокатаной листовой стали на 5-9%.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения:

1. Патент Российской Федерации №2315118, МПК B21B 1/28, 2008 г.

2. Патент Российской Федерации №2375468, МПК C21B 8/04, 2009 г.

3. Беняковский М.А. и др. Производство автомобильного листа. М.: Металлургия, 1979, с.155, 171, 184.