СПОСОБ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, ПРИ КОТОРОМ ПРЕДОТВРАЩАЕТСЯ РАСТРЕСКИВАНИЕ ВЫСОКОКРЕМНИСТОЙ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ
COLD ROLLING PROCESS WHEREAT HIGH-SILICA STRIP STEEL CRACKING IS RULED OUT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к технологии прокатки кремнистой стали и, в частности, к способу холодной прокатки высококремнистой стали с содержанием Si, составляющим 2,3% или более, при котором предотвращается растрескивание высококремнистой полосовой стали в процессе прокатки на реверсивном прокатном одноклетьевом стане или стане тандем.
Уровень техники
Кремнистая сталь является магнитомягким материалом с превосходными магнитными свойствами и широко используется в производстве различных промышленных изделий, в частности в производстве бытовой техники. Однако процесс изготовления кремнистой стали является довольно сложным и трудоемким. Для большинства сталелитейных заводов серьезной проблемой является растрескивание высококремнистой полосовой стали в процессе холодной прокатки. С увеличением содержания Si предел текучести, предел прочности и твердость материала возрастают, при этом материал становится более хрупким и его пластичность снижается, в связи с чем процесс прокатки материалов с высоким содержанием кремния затрудняется.
До начала проведения холодной прокатки ориентированная кремнистая сталь, а также и высококачественная неориентированная кремнистая сталь должны подвергаться предварительному нагреву. В связи с рядом факторов, таких как темп прокатки, теплопередача, охлаждение и т.д., температура в некоторых областях головного участка и хвостового участка полосовой стали часто несколько ниже, чем температура среднего участка полосовой стали, что отрицательно влияет на стабильность прокатки и приводит к растрескиванию полосовой стали в процессе холодной прокатки (а именно, в головном участке и хвостовом участке полосовой стали, количество случаев растрескивания составляет 70% от общего количества случаев растрескивания) и, таким образом, отрицательно сказывается на экономической эффективности производства и безопасности оборудования.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ холодной прокатки стали, при котором предотвращается растрескивание высококремнистой полосовой стали. В частности, существует необходимость в способе прокатки высококремнистой стали с содержанием Si, составляющим 2,3 мас.% или более, благодаря которому можно существенно сократить количество случаев растрескивания полосовой стали в головном участке и хвостовом участке, повысить качество готовых изделий, увеличить производительность и, таким образом, добиться значительного экономического эффекта.
Ниже описываются технические решения согласно изобретению.
Согласно изобретению предлагается способ холодной прокатки стали, при котором предотвращается растрескивание высококремнистой полосовой стали с содержанием Si, составляющим 2,3 мас.% или более. На начальном этапе холодной прокатки температура входного участка полосовой стали составляет более 45°C; при проведении холодной прокатки на полосовую сталь распыляется эмульсионная жидкость, причем, на входном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составляет 3500 л/мин или менее, а на выходном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составляет от 1500 до 4000 л/мин и температура стальной полосы поддерживается выше 45°C, что является непременным условием для обеспечения технологической смазки.
Условия проведения холодной прокатки согласно изобретению приведены ниже.
2
2
2
2
При первом проходе прокатки степень обжатия составляет от 20 до 40%, заднее натяжение составляет от 8 до 30 Н/мм, а переднее натяжение составляет от 50 до 200 Н/мм; при промежуточных проходах прокатки степень обжатия составляет от 18 до 38%, заднее натяжение составляет от 40 до 150 Н/мм, а переднее натяжение составляет от 60 до 350 Н/мм; при чистовом проходе прокатки степень обжатия составляет от 15 до 35%, заднее натяжение составляет от 60 до 300 Н/мм, а переднее натяжение от 90 до 450 Н/мм.
До начала проведения холодной прокатки ориентированная кремнистая сталь, а также и высококачественная неориентированная кремнистая сталь должны подвергаться предварительному нагреву (методом водной ванны, индукции, и т.д.). В связи с рядом факторов, таких как темп прокатки, теплопередача, охлаждение и т.д., температура в некоторых областях головного участка и хвостового участка полосовой стали часто несколько ниже, чем температура среднего участка полосовой стали, что отрицательно влияло на стабильность прокатки и приводило к регулярному растрескиванию полосовой стали в процессе холодной прокатки, и таким образом, отрицательно сказывалось на экономической эффективности производства и безопасности оборудования.
Следует отметить, что при производстве холоднокатаных полосовых материалов низкая температура холодной прокатки приводит к разной степени деформационного упрочнения материалов. Вследствие указанного деформационного упрочнения увеличивается сопротивление металла деформации и при прокатке повышается давление. Уровень деформационного упрочнения различных сортов стали зависит от степени деформации, созданной при холодной прокатке. Поскольку при холодной прокатке происходит деформационное упрочнение металла, изготавливаемые из холоднокатаной полосовой стали изделия до завершения обработки должны проходить определенную термообработку, обеспечивающую разупрочнение металла и улучшающую совокупные характеристики готового изделия, а также обеспечивающую достижение требуемой специфической структуры и свойств.
При осуществлении способа холодной прокатки согласно изобретению используется технологическое охлаждение и технологическое смазывание.
При осуществлении способа холодной прокатки выделяется теплота деформации и теплота трения, что приводит к повышению температуры как прокатываемых деталей, так и валков; чрезмерно высокая температура поверхности валков приводит к снижению твердости закаленного слоя валков и способствует созданию металлографической текстуры в закаленном слое, а также вызывает структурные изменения, в результате чего на поверхности валков создаются дополнительные структурные напряжения. Кроме того, чрезмерно высокая температура как поверхности прокатываемых деталей, так и поверхности валков приводит к нарушению пленки жидкой смазки на границе раздела прокатываемых деталей и валков, вследствие чего между прокатываемыми деталями и валками локально будет происходить горячая сварка, при этом поверхность прокатываемых деталей и валков будет дополнительно повреждаться, т.е. будет происходить так называемый «горячий задир». Поэтому при осуществлении способа холодной прокатки необходимо применять эффективную эмульсионную смазочную жидкость.
Основной целью проведения технологической смазки с использованием эмульсионной жидкости во время холодной прокатки является уменьшение сопротивление металла деформации, что позволяет не только достичь более высокой степени обжатия при мощностях существующего оборудования, но также обеспечить возможность экономичного изготовления холоднокатаных продуктов меньшей толщины на прокатном оборудовании. Кроме того, благоприятный эффект технологической смазки состоит в том, что уменьшается выделение тепла и повышение температуры валков во время холодной прокатки. Кроме того, при холодной прокатке определенных типов стальной продукции эффективная технологическая смазка может препятствовать налипанию металла на валки.
При осуществлении способа холодной прокатки согласно настоящему изобретению используется предпочтительное техническое решение, которое заключается в обеспечении оптимизированной регулировки натяжения.
В существующем способе холодной прокатки натяжение при прокатке вызывает деформацию прокатываемой заготовки, которая происходит под действием определенного переднего натяжения и определенного заднего натяжения. Натяжение создается для того, чтобы воспрепятствовать отклонению полосовой заготовки в процессе прокатки и обеспечить прямолинейность и плоскостность полосовой заготовки при холодной прокатке, уменьшить сопротивление металла деформации, обеспечить прокатку более тонкой продукции и откорректировать должным образом нагрузку основного двигателя стана холодной прокатки.
В связи с тем, что материал с высоким содержанием Si подвержен хрупкому излому и при проведении холодной прокатки имеется необходимость в регулировке прямолинейности и отклонения полосовой заготовки, в способе холодной прокатки согласно настоящему изобретению применяется относительно высокая степень обжатия и относительно небольшое натяжение, чтобы исключалось возникновение растрескивания холоднокатаной полосовой стали, к тому же, с экономической точки зрения, способ холодной прокатки согласно настоящему изобретению является довольно выгодным.
Согласно настоящему изобретению предлагается соответствующий процесс контроля областей головного участка и хвостового участка полосовой стали, имеющих относительно низкую температуру, что позволяет преодолеть недостатки известного уровня техники и обеспечить преимущества, такие как малое количество случаев возникновения растрескивания, высокий выход готовых изделий и высокая эксплуатационная эффективность стана холодной прокатки.
Для примера, способ холодной прокатки согласно изобретению был реализован в одноклетьевом стане Sendzimir с 20 валками и была выполнена холодная прокатка полосовой стали толщиной менее 0,3 мм. При применении способа согласно настоящему изобретению примерно на 80,6% снижается степень растрескивания, и значительно повышается производительность и эксплуатационная эффективность прокатного оборудования, благодаря чему достигается хороший экономический эффект.
Способ холодной прокатки согласно изобретению применим как для одноклетьевого стана, так и для четырехклетьевого стана, пятиклетьевого стана, шестиклетьевого стана и т.д., что позволяет экспериментально определить температурный диапазон хрупкости различных категорий стали.
Осуществление изобретения
Изобретение далее описывается подробно на примере вариантов его осуществления.
Согласно изобретению предлагается способ холодной прокатки, при котором предотвращается растрескивание высококремнистой полосовой стали с содержанием Si, составляющим 2,3 мас.% или более. На начальном этапе проведения холодной прокатки температура входного участка полосовой стали составляет более 45°C; при проведении холодной прокатки на полосовую сталь распыляется эмульсионная жидкость, причем на входном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составляет 3500 л/мин или менее, а на выходном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составляет от 1500 до 4000 л/мин и температура стальной полосы поддерживается выше 45°C, что является непременным условием для обеспечения технологической смазки.
2
2
2
2
Способ холодной прокатки согласно изобретению осуществляется следующим образом: при первом проходе прокатки степень обжатия составляет от 20 до 40%, заднее натяжение составляет от 8 до 30 Н/мм, а переднее натяжение составляет от 50 до 200 Н/мм; при промежуточных проходах прокатки степень обжатия составляет от 18 до 38%, заднее натяжение составляет от 40 до 150 Н/мм, а переднее натяжение составляет от 60 до 350 Н/мм; при чистовом проходе прокатки степень обжатия составляет от 15 до 35%, заднее натяжение составляет от 60 до 300 Н/мм, а переднее натяжение от 90 до 450 Н/мм.
Вариант 1 осуществления изобретения
Использовали высококремнистую полосовую сталь с содержанием Si, составляющим 2,7 мас.%. На начальном этапе проведения холодной прокатки температура входного участка полосовой стали составляла более 45°C; при проведении холодной прокатки на полосовую сталь распыляли эмульсионную жидкость, причем на входном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 3000 л/мин, а на выходном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 3500 л/мин и температура стальной полосы поддерживалась выше 45°C, что являлось непременным условием для обеспечения технологической смазки.
2
2
2
2
2
Способ холодной прокатки согласно изобретению осуществляли следующим образом: при первом проходе прокатки степень обжатия составляла 28%, заднее натяжение составляло 10 Н/мм, а переднее натяжение составляло 80 Н/мм; при промежуточных проходах прокатки степень обжатия составляла от 18 до 30%, заднее натяжение составляло от 40 до 150 Н/мм, а переднее натяжение составляло от 60 до 350 Н/мм; при чистовом проходе прокатки степень обжатия составляла 23%, заднее натяжение составляло 90 Н/мм, а переднее натяжение составляло 190 Н/мм.
Вариант 2 осуществления изобретения
Использовали высококремнистую полосовую сталь с содержанием Si, составляющим 3,0 мас.%. На начальном этапе проведения холодной прокатки температура входной полосовой стали составляла более 50°C; при проведении холодной прокатки на полосовую сталь распыляли эмульсионную жидкость, причем на входном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составляет 2000 л/мин, а на выходном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 3000 л/мин и температура стальной полосы поддерживалась выше 50°C, что являлось непременным условием для обеспечения технологической смазки.
2
2
2
2
2
2
Способ холодной прокатки согласно изобретению осуществляли следующим образом: при первом проходе прокатки степень обжатия составляла 31%, заднее натяжение составляло 20 Н/мм, а переднее натяжение составляло 160 Н/мм; при промежуточных проходах прокатки степень обжатия составляла от 20 до 28%, заднее натяжение составляло от 50 до 140 Н/мм, а переднее натяжение составляло от 60 до 350 Н/мм; при чистовом проходе прокатки степень обжатия составляла 30%, заднее натяжение составляло 180 Н/мм, а переднее натяжение составляло 310 Н/мм.
Вариант 3 осуществления изобретения.
Использовали высококремнистую полосовую сталь с содержанием Si, составляющим 3,1 мас.%. На начальном этапе проведения холодной прокатки температура входной полосой стали составляла более 55°C; при проведении холодной прокатки на полосовую сталь распыляли эмульсионную жидкость, причем на входном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 1000 л/мин, а на выходном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 2000 л/мин и температура стальной полосы поддерживалась выше 55°C, что являлось непременным условием для обеспечения технологической смазки.
2
2
2
2
2
Способ холодной прокатки согласно изобретению осуществляли следующим образом: при первом проходе прокатки степень обжатия составляла 36%, заднее натяжение составляло 30 Н/мм, а переднее натяжение составляло 190 Н/мм; при промежуточных проходах прокатки степень обжатия составляла от 18 до 25%, заднее натяжение составляло от 44 до 120 Н/мм, а переднее натяжение составляло от 70 до 300 Н/мм; при чистовом проходе прокатки степень обжатия составляла 33%, заднее натяжение составляло 260 Н/мм, а переднее натяжение составляло 400 Н/мм.
Вариант 4 осуществления изобретения
Использовали высококремнистую полосовую сталь с содержанием Si, составляющим 2,4 мас.%. На начальном этапе проведения холодной прокатки температура входной полосовой стали составляла более 50°C; при проведении холодной прокатки на полосовую сталь распыляли эмульсионную жидкость, причем на входном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 2800 л/мин, а на выходном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 1600 л/мин и температура стальной полосы поддерживалась выше 50°C, что являлось непременным условием для обеспечения технологической смазки.
2
2
2
2
2
2
Способ холодной прокатки согласно изобретению осуществляли следующим образом: при первом проходе прокатки степень обжатия составляла 22%, заднее натяжение составляло 9 Н/мм, а переднее натяжение составляло 65 Н/мм, при промежуточных проходах прокатки степень обжатия составляла от 16 до 28%, заднее натяжение составляло от 40 до 145 Н/мм, а переднее натяжение составляло от 65 до 340 Н/мм; при чистовом проходе прокатки степень обжатия составляла 24%, заднее натяжение составляло 70 Н/мм, а переднее натяжение составляло 120 Н/мм.
Вариант 5 осуществления изобретения
Использовали высококремнистую полосовую сталь с содержанием Si, составляющим 3,2 мас.%. На начальном этапе проведения холодной прокатки температура входной полосовой стали составляла более 55°C; при проведении холодной прокатки на полосовую сталь распыляли эмульсионную жидкость, причем на входном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 1500 л/мин, а на выходном участке, относительно направления прокатки, расход эмульсионной жидкости составлял 2200 л/мин и температура стальной полосы поддерживалась выше 58°C, что являлось непременным условием для обеспечения технологической смазки.