Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОЦИНКОВАННОЙ РУЛОННОЙ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при горячем цинковании листовой (полосовой) стали.

Технология производства оцинкованной стали достаточно подробно описана, например, в справочнике под ред. В.И.Зюзина и А.В.Третьякова «Технология прокатного производства», кн.2, М.: «Металлургия», 1991, с.718-725.

Известен способ производства стальных полос для цинкования, при котором горячая прокатка осуществляется с температурой ее конца 760…810°С, смотка с t_cm=680…720°С, а дрессировка после отжига ведется с обжатием 3,2…29,6% (см. пат. РФ №2152444, кл. C21D 8/02, опубл. В БИ №19, 2000 г.). Недостатком способа является отсутствие параметров оцинкованного металла (состав, свойства), а также параметров самого процесса цинкования (температура, скорость и др.).

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология получения горячеоцинкованной стальной полосы, описанная в япон. заявке №63-111163, кл. С23С 2/02, С23С 2/06, опубл. 16.05.88 г. Эта технология заключается в пропуске холоднокатаной полосы через ванну с расплавом, содержащим кроме цинка (Zn) до 0,05% свинца (Рb) и до 0,3% алюминия (Аl), ее охлаждают со скоростью не менее 20°С/с в диапазоне 420…300°С и смотке полосы.

Недостатком технологии является неопределенность химсостава и прочностных характеристик оцинковываемой стали, а также скорости ее протяжки через ванну, что затрудняет получение оцинкованной стали с заданными свойствами.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств оцинкованной рулонной полосовой стали за счет оптимизации параметров процесса цинкования.

Для решения этой задачи в предлагаемом способе производства оцинкованной рулонной полосовой стали, включающем пропуск холоднокатаной рулонной полосовой стали через ванну с расплавленным цинком, охлаждение полосы и смотку в рулоны, в отличие от ближайшего аналога полосу из стали, содержащей 0,04…0,08 вес.% углерода, 0,24…0,39% марганца, 0,01…0,03% кремния, 0,013…0,09% серы, 0,001…0,017% фосфора, до 0,1% хрома и никеля, оцинковывают, пропуская через упомянутую ванну при температуре Т_гц,°С, и со скоростью V_гц, м/с, определяемыми, исходя из эмпирически полученных параметров горячего цинкования, по уравнениям Т_гц=480,63-0,015σ_вх+12,73С_э-0,057δ_г, °С, и V_гц=161,93-0,017σ_тх+0,069σ_вг, м/с, где σ_вх и σ_тх - соответственно, временное сопротивление и предел текучести холоднокатаного металла; σ_вг и δ_г - соответственно, временное сопротивление и относительное удлинение горячеоцинкованной полосы, а С_э - углеродный эквивалент, равный С_э=[С]+[Mn]/9+[Si]/3, причем [С], [Mn], [Si] - содержание в стали, соответственно, углерода, марганца и кремния, вес.%, и обеспечивают получение полосовой стали с σ_вг=370…420 МПа и δ_г=28…36% с цинковым покрытием с микронеровностями Ra=0,4…0,7 мкм.

Приведенные параметры горячего цинкования получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

480, 63, 12,73 и 0,057°С, 0,015°С/МПа, 161,93 м/с, 0,017 и 0,069 м/с·МПа - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке таких основных параметров горячего цинкования (Т_гц и V_гц), которые обеспечивают возможность получения на оцинкованной рулонной полосовой стали временного сопротивления σ_вх=370…420 МПа, относительного удлинения δ_г=28…36% и цинкового покрытия с микронеровностями Ra=0,4…0,7 мкм.

При реализации предлагаемого способа величины Т_гц и V_гц при горячем цинковании принимаются в соответствии с вышеприведенными зависимостями, которые определяются при конкретных содержаниях указанных элементов в стали. Величина углеродного эквивалента принимается равной: С_э=[С]+[Mn]/9+[Si]/3 - см. журнал «Сталь», М., 2004, №12, с.64.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на агрегате горячего цинкования ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при горячем цинковании сталей с содержанием 0,04…0,08 вес.% углерода, 0,24…0,39% марганца, 0,01…0,03% кремния, 0,013…0,09% серы, 0,001…0,017% фосфора, до 0,1% хрома и никеля, железо - остальное, с углеродным эквивалентом С_э=[С]+[Mn]/9+[Si]/3 варьировали величины Т_гц и V_гц, оценивая результаты по выходу горячеоцинкованного проката категорий 05 и 04 по ГОСТ 52246, а также назначений ХП, ПК и ХШ по ГОСТ 14918.

Наилучшие результаты (выход указанного оцинкованного листа в пределах 98,2…99,4%) получены при реализации настоящего способа. Отклонения от рекомендуемых величин Т_гц и V_гц ухудшали достигнутые показатели.

Так, например, при Т_гц<480,63-0,015σ_вх+12,73С_э-0,057δ_г, °С, V_гц>161,93-0,017σ_тх+0,069σ_вг, м/с выход требуемой оцинкованной стали не превысил 95,0%, в основном, - из-за несоответствия части продукции категориям 05 и 04 по ГОСТ 52246. Увеличение значений Т_гц и снижение значений V_гц более рекомендуемых величин не дало выхода требуемого оцинкованного листа более 96,3%, в основном, - из-за несоответствия части продукции назначению ХШ по ГОСТ 14918.

Горячее цинкование рулонной полосовой стали по технологии, выбранной в качестве ближайшего аналога (см. выше), дала выход требуемой продукции в пределах 85…88%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известной технологией.

Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения при производстве горячеоцинкованной рулонной полосовой стали сократит производственные затраты (за счет точного выбора параметров процесса цинкования) не менее чем на 10% при сохранении всех качественных показателей готового проката.

Пример конкретного выполнения

Тонколистовая холоднокатаная сталь, содержащая 0,06 вес.% углерода, 0,31% марганца, 0,02% кремния, предназначенная для оцинкования, с углеродным эквивалентом С_э=[С]+[Mn]/9+[Si]/3=0,06+0,31/9+0,02/3=0,1, с временным сопротивлением и пределом текучести, соответственно, σ_вх=780 МПа и σ_тх=620 МПа оцинковывается с целью получения временного сопротивления и относительного удлинения горячеоцинкованной полосы, соответственно, σ_вг=405 МПа и δ_г=33%, при температуре ванны Т_гц=480,63-0,015σ_вх+12,73С_э-0,057δ_г=480,63-0,015*780+12,73*0,1-0,057*33=468,3°С, со скоростью V_гц=161,93-0,017σ_тх+0,069σ_вг=161,93-0,017*620+0,069*405=179,34 м/с.

Что обеспечивает получение цинкового покрытия с микронеровностями Ra=0,4…0,7 мкм.