СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
METHOD OF PRODUCING HOT-ROLLED SHEET STEEL

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.
a
Известен способ производства холоднокатаной листовой стали, включающий прокатку полосы в насеченных валках с шероховатостью 0,7-1,2 мкм R, смотку в рулон и рекристаллизационный отжиг рулонов в колпаковой садочной печи [1].
a
Известен также способ производства листовой стали, включающий завалку в клеть реверсивного стана насеченных рабочих валков с шероховатостью 2÷3 мкм R, 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.
a
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаной листовой стали, включающий завалку насеченных рабочих валков с шероховатостью 3÷4,5 мкм R 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.
a
Для решения технической задачи в известном способе производства холоднокатаной листовой стали, включающем завалку насеченных рабочих валков с шероховатостью 3÷5 мкм R 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.
a
a
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, 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.
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.
a
a
В процессе экспериментов установлено, что при шероховатости рабочих валков последней клети менее 3 мкм R 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 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
a
Пару рабочих валков непрерывного четырехклетевого стана кварто 1700 подвергают насечке колотой чугунной дробью до шероховатости 4 мкм R. 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:
№ клети
1
2
3
4
Относительное обжатие, %
52,0
41,70
25,70
3,8
a
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.
4
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 ε в 4-й клети увеличивают с 3,8% до 10,36% с одновременным снижением относительного обжатия в предыдущих клетях:
№ клети
1
2
3
4
Относительное обжатие, %
51,2
40,98
22,5
10,36
4
a
Благодаря увеличению обжатия в последней клети ε 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.
4
Для прокатки последней партии рулонов в кампании рабочих валков относительное обжатие ε в 4-й клети увеличивают с 10,36% до 20% с одновременным снижением относительного обжатия в предыдущих клетях:
№ клети
1
2
3
4
Относительное обжатие, %
56,8
42,0
23,9
20,0
4
a
Увеличение обжатия ε в 4-й клети компенсирует износ вершин микровыступов шероховатости валка, при этом шероховатость полосы остается равной 1,4 мкм R.
4
Текущее значение величины обжатия ε 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:
4
ε=(2÷5)+0,106·L=4+0,106·60=10,36%.
a
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, отжиг происходит без сваривания и слипания витков рулонов. Загрязненность отожженных полос минимальна, изломы отсутствует, шероховатость полос стабильна.
Варианты реализации предложенного способа приведены в таблице.
Режимы производства и качество отожженных полос
№ п/п
Период кампании валков
Исходная шероховатость валков, мкм R<sub>a</sub>
ε<sub>4</sub>, %
Сваривание витков
Загрязненность
Изломы
начало
1,0
1
середина
2
15,0
есть
есть
есть
конец
23,0
начало
5,0
2
середина
3
10,4
нет
нет
нет
конец
22,0
начало
3,8
3
середина
4
10,36
нет
нет
нет
конец
20,0
начало
2,0
4
середина
5
9,4
нет
нет
нет
конец
18,0
начало
17,0
5
середина
6
27,0
есть
есть
есть
конец
6,0
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.
a
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, 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.