Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении низкоуглеродистой полосовой стали на непрерывных станах холодной прокатки.

Для получения такой стали в настоящее время используются четырех-шестиклетевые станы кварто, прокатывающие из горячекатаной заготовки полосы различной толщины и ширины. Применяемые режимы холодной прокатки характеризуются, прежде всего, величинами относительных обжатий за один проход и суммарными обжатиями за все проходы, а также величинами межклетевых натяжений (чаще всего - удельных, т.е. на 1 мм² площади поперечного сечения прокатываемой полосы в соответствующем межклетевом промежутке). Современная технология непрерывной холодной прокатки углеродистой стали достаточно подробно описана, например, в книге С.П. Ефименко и В.П. Следнева "Вальцовщик листопрокатных станов", М., "Металлургия", 1980, с. 230 - 241.

Для каждого стана холодной прокатки и его сортамента существуют нормы величин обжатий (за проход и суммарных) и абсолютных (либо удельных) межклетевых натяжений.

Завершающей операцией производства холоднокатаной полосовой стали является обрезка боковых кромок, которая обычно осуществляется с помощью дисковых ножниц на агрегатах резки.

Известен способ холодной прокатки тонких полос (жести) на непрерывном стане с равномерным обжатием по клетям, при котором полосу между 1-й и 2-й клетями растягивают с удельным натяжением, равным 0,7 - 0,9 предела текучести (σ_т) металла (см. а.с. СССР N 1044347, кл. B 21 B 1/26, от 10.07.81 г., опубл. в БИ N 36, 1983 г.). Известен также способ производства холоднокатаных полос, в котором прокатку и дрессировку металла ведут с рассогласованием скоростей валков, зависящим от величины относительного обжатия в клети (см. а.с. СССР N 1093369, кл. B 21 B 1/28, от 11.04.83 г., опубл. в БИ N 19, 1984 г.).

Недостатком этих способов является невозможность получения с их применением на широкополосном стане качественных холоднокатаных полос с минимальным для его сортамента поперечным сечением.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология производства холоднокатаной полосовой стали, описанная в книге В.Ф. Зотова и В. И. Елина "Холодная прокатка металла", М., "Металлургия", 1988, с. 64, 65, 70, 71, 165 - 172.

Эта технология включает непрерывную холодную прокатку с заданными обжатиями по проходам и межклетевыми натяжениями полосы и обрезку ее боковых кромок и характеризуется тем, что регулирование процесса прокатки осуществляется натяжением прокатываемой полосы с учетом константы непрерывного стана. Недостатком известной технологии является отсутствие конкретных параметров (величин обжатий, натяжений и др.), необходимых для получения качественной низкоуглеродистой стали минимального поперечного сечения на широкополосном непрерывном стане (например, стане 2500).

Действительно, для листовых станов холодной прокатки всегда наибольшие трудности вызывает производство полос минимальных толщины и ширины, так как при этом происходит увеличение относительного прогиба рабочих валков, ограничивается величина абсолютных межклетевых натяжений, становятся неприемлемыми режимы обжатий для более широких полос, в результате чего ухудшаются плоскостность металла и его механические свойства. Смотка же таких полос (в особенности - низкоуглеродистых) после обрезки их кромок на агрегате резки нередко приводит к получению эллипсовидных рулонов (после снятия их с моталки).

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей непрерывных станов холодной прокатки за счет повышения качества низкоуглеродистой полосовой стали минимальных поперечных сечений.

Для решения указанной задачи в способе, включающем холодную прокатку с заданными обжатиями по проходам и межклетевыми натяжениями полосы и обрезку ее боковых кромок дисковыми ножницами, при прокатке полос минимальных поперечных сечений с исходным пределом текучести σ_т = 215 - 415 МПа и суммарным относительным обжатием 68 - 72% обжатие в первом проходе принимают равным 32 - 33% и после него ограничивают поперечное смещение прокатываемых полос вогнутой поверхностью валков, а межклетевые натяжения устанавливают, в зависимости от средней расчетной величины предела текучести МПа, после n-го прохода, равным при этом натяжение полос при обрезке кромок принимают равным а дисковые ножи устанавливают с радиальным перекрытием Δ = 0,5h, где ε - суммарное относительное обжатие в n-м проходе, % коэффициент пропорциональности, средняя величина предела текучести обрезаемого металла, МПа, h - толщина полосы, мм.

Приведенные математические зависимости получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения состоит в определении некоторых параметров процессов холодной прокатки и подрезки полос, обеспечивающих получение качественной листовой стали с минимальными для стана размерами.

В ходе исследований, выполненных при опытной прокатке (см. ниже) такой стали было установлено:
1) максимальное обжатие (выше обычно применяемых величин для стана 2500: ε₁ = 15 - 20% - см. Ю.В.Коновалов "Справочник прокатчика", М., "Металлургия", 1977, с. 105) должно быть в первом проходе;
2) рабочие валки в последующих проходах должны иметь вогнутую образующую их бочек;
3) межклетевые натяжения устанавливаются с уменьшением величины их отношения "К" к изменяющемуся (т.е. после деформации) среднему пределу текучести σ_т стали, причем величина К = 0,38 - 0,22;
4) для получения рулона требуемой формы и с надлежащим качеством кромок полосы необходимо устанавливать определенное радиальное перекрытие дисковых ножей и создавать натяжение между ножницами и моталкой в зависимости от величины предела текучести подрезаемой стали.

Опытную проверку предлагаемого способа провели на 4-клетевом непрерывном стане холодной прокатки 2500 ОАО "Магнитогорский меткомбинат" при производстве низкоуглеродистой полосовой стали марок 08Ю и 08пс сечением 0,6х1030 мм² (после обрезки кромок ширина полос - 1000 мм). С этой целью при холодной прокатке и на агрегате резки варьировали отдельные параметры процессов, фиксируя отсортировку проката и его выход по точности прокатки и категории вытяжки (после соответствующих испытаний). Величины брали по средним их значениям для полос одной плавки и одной партии (т.е. с одинаковым химсоставом стали).

Наилучшие результаты (выход проката повышенной точности А по ГОСТ 19904 - до 94%, остальное - Б; до 65% полос высокой плоскостности ПВ по ГОСТ 19904, остальное - ПУ и ПН; категорий вытяжки ОСВ и СВ по ГОСТ 9045 - около 90%, остальное - ВГ; количество эллипсовидных рулонов - не более 1%) получены при использовании заявляемой технологии. Отклонения от оптимальных параметров ухудшали уровень качества.

Так, например, снижение величины обжатия в 1-м проходе (ε₁) до 20 - 30% уменьшило выход стали ОСВ и СВ. Применение во II...IV проходах цилиндрических и валков с выпуклой образующей привело к появлению на значительной части полос односторонней волнистости.

Применение других натяжений при прокатке, например для всех проходов см. упомянутую книгу Ю.В.Коновалова, с III - ухудшило точность и плоскостность прокатки. Снижение величины σ_o на агрегате резки повысило выход дефектных рулонов, а ее повышение за рекомендуемые пределы привело к необходимости изменения величины Δ, что ухудшило качество реза (заусенцы и волнистость по кромкам).

Технология, выбранная в качестве ближайшего аналога (см. выше), не опробовалась из-за отсутствия в ней конкретных рекомендаций по параметрам прокатки низкоуглеродистых полос минимальных размеров на 4-клетевом широкополосном стане и обрезки ее кромок.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для реализации поставленной задачи. Заявляемый объект может быть использован на любом стане, аналогичном стану 2500.

Технико-экономическая эффективность заявляемого способа заключается в повышении прибыли от реализации на внутреннем и внешнем рынках более дорогой тонкой и качественной листовой стали. По данным Центральной лаборатории контроля ОАО "ММК" использование предлагаемой технологии для производства вышеуказанной полосовой стали позволит повысить общую прибыль от реализации проката со стана 2500 комбината не менее чем на 8%.

Пример конкретного выполнения.

Полосовая сталь 08пс размером 0,6х1030 мм² прокатывается из горячекатаной заготовки 2х1030 мм² на 4-клетевом стане. Величина σ_т = 315 МПа; режим обжатий: 2,0--->1,35--->0,95--->0,75--->0,6 мм.

Суммарное

а в первом проходе
После 1 прохода (в клетях II - IV) используются рабочие валки с вогнутой образующей: величина прогиба - 0,15 мм.

Величина после первого прохода: после II прохода: после III прохода:
Величины К: для n = 1

для n = 2 К = 0,27 и для n = 3 К = 0,23.

Величины σ_n после проходов I-III:

Абсолютные натяжения при прокатке:

217•1,35•1030 ≅ 301,7 кН≈30,6 тс;
T₂=183•0,95•1030 ≅ 179,1 кН≈18,2 тс;
T₃=164•0,75•1030 ≅ 126,7 кН≈12,9 тс.

Натяжение полос при обрезке их кромок ( после отжига и дрессировки - 185 МПа): 0,4•185=74 МПа, а
T₀=74•0,6•1000=44,4 кН≈4,5 тс.

Радиальное перекрытие дисковых ножей: Δ = 0,5h=0,5•0,6=0,3 мм.