СПОСОБ ОТЖИГА РУЛОНОВ ХОЛОДНОКАТАНОЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
METHOD OF ANNEALING COILS OF COLD-ROLLED MILD STEEL

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в технологии термообработки холоднокатаных полос из низкоуглеродистых сталей, используемых в автомобильной промышленности.
Известен способ отжига полос, преимущественно из автолистовой стали, включающий двухступенчатый отжиг с нагревом до температуры 550-590°С, затем ниже начала рекристаллизации, при этом нагрев металла до температуры 550-590°С производят в два этапа: на первом - до 330-370°С с нерегламентированной скоростью, на втором - с контролируемой скоростью, затем при температуре ниже начала рекристаллизации осуществляют выдержку и далее окончательное охлаждение (SU №1475942, C21D 9/46).
Поверхность полосы, полученной известным способом, имеет низкое качество поверхности.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ отжига рулонов холоднокатаных полос, прокатанных на шероховатых рабочих валках, в колпаковых печах, включающий нагрев рулонов до температуры рекристаллизационного отжига, выдержку при этой температуре, при этом после окончания выдержки при окончательной температуре прекращают подачу газа к горелкам и рулоны в течение четырех часов выдерживают под колпаком с потушенными горелками, и после снятия колпака рулоны естественно охлаждают под муфелем до температуры 140°С по стендовой термопаре для металла второй группы отделки поверхности и 110°С - для металла первой группы отделки поверхности (И.В.Франценюк, А.И.Франценюк. Современное металлургическое производство, М., 2000 г, с.187, 515).
Однако этот способ не обеспечивает получение высококачественного холоднокатаного автомобильного листа. После прокатки металла на шероховатых валках на поверхности полосы могут присутствовать различные отложения - остатки эмульсии, слои оксидов, железная пыль, средство для предупреждения слипания витков. Подобные отложения обычно уменьшают склонность к свариванию. В результате на полученной полосе наблюдается высокая загрязненность, что не соответствует современным требованиям, предъявляемым к металлу для автомобилестроения, особенно для изготовления лицевых деталей легковых и грузовых автомобилей.
Технической задачей настоящего изобретения является получение равномерности физико-механических свойств металла, повышение качества поверхности полосы при отсутствии дефектов «полосы-линии скольжения», «излом» из-за снижения загрязненности полосы в процессе прокатки на текстурированных валках и за счет предотвращения слипания витков во время отжига без снижения производительности колпаковой печи.
Для решения этой задачи в предлагаемом способе отжига рулонов холоднокатаной низкоуглеродистой стали, включающем нагрев рулонов до температуры рекристаллизационного отжига, заданной по стендовой термопаре, выдержку при этой температуре, выдержку под колпаком с потушенными горелками и охлаждение, в отличие от ближайшего аналога температуру отжига под колпаком печи по зональной термопаре устанавливают 820°С, при этом температура по окончании нагрева составляет 670°С по стендовой термопаре при температуре ядра 650°С, а охлаждение рулонов до температуры 600°С по стендовой термопаре ведут со скоростью 16°C/час, далее выдерживают рулоны под колпаком с потушенными горелками в течение 5 часов, затем от температуры 280°С по стендовой термопаре производят окончательное охлаждение водой.
Приведенные параметры технологического процесса получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации режимов отжига рулонов холоднокатаной низкоуглеродистой стали способности к вытяжке «ВГ» и «Г», прокатанной на текстурированных валках, в колпаковых печах, и поясняется чертежом, где дан график отжига.
Температура задания по зональной термопаре 820°С для рулонов из стали способности к вытяжке «ВГ» и «Г» требуется для предотвращения перегрева наружных витков рулонов.
При задании температуры по зональной термопаре ниже 820°С снижается производительность колпаковой печи из-за увеличения продолжительности нагрева до первой выдержки и далее до последующих выдержек. Температура задания по зональной термопаре выше 820°С приводит к перегреву наружных слоев рулонов, что ведет к неравномерности физико-механических свойств металла.
Сваривание отдельных витков рулона происходит в колпаковой печи. Оно зависит в основном от поля радиальных напряжений и процесса, отображенного на графике «температура-время». Этот процесс влияет на сваривание витков как непосредственно - через температуру и время, так и косвенно - через обусловленные температурным полем термические нагрузки в рулоне.
В период нагрева наружные витки рулона вследствие радиальной составляющей теплопередачи оказываются горячее внутренних витков, из-за чего под действием теплового расширения происходит некоторое распушение рулона. При охлаждении наблюдаются обратные явления. Непосредственно после начала охлаждения температуры более холодных наружных витков и более горячих внутренних витков существенно различаются. Наружные витки прижимаются к внутренним, в результате чего давление одних витков на другие существенно возрастает. Возникновение подобных сжимающих напряжений, действующих при сравнительно высоких температурах в течение нескольких часов, можно считать основной причиной сцепления витков.
Охлаждение рулонов от температуры окончательной выдержки для стали способности к вытяжке «ВГ» и «Г» - 670°С (по стендовой термопаре) до температуры 600°С со скоростью 16°С/час предотвращает слипание витков рулонов, а соответственно образование дефектов «полосы-линии скольжения», «излом». Повышение скорости охлаждения от температуры окончательной выдержки 670°С по стендовой термопаре до 600°С приводит к получению на поверхности холоднокатаного листа дефектов «полосы-линии скольжения», «излом».
Охлаждение водой от температуры выше 280°С по стендовой термопаре вызывает излишнее парообразование, снижение температуры ниже 280°С по стендовой термопаре приводит к уменьшению производительности колпаковой печи.
Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения в ОАО «ММК» для стали способности к вытяжке «ВГ» и «Г» повысит выход проката с улучшенными потребительскими свойствами, что увеличит прибыль от его реализации не менее чем на 15%.
Пример конкретного выполнения
Рулоны холоднокатаной стали способности к вытяжке «ВГ», прокатанные на текстурированных валках, толщиной полосы 0,8 мм подвергают рекристаллизационному отжигу в колпаковых печах со 100% водородной атмосферой. При рекристаллизационном отжиге стали способности к вытяжке «ВГ» температура под колпаком по зональной термопаре 820°С, под муфелем по стендовой термопаре 670°С, температура ядра - 650°С. Регулируемое охлаждение до 600°С по стендовой термопаре со скоростью 16°С/час, затем в течение пяти часов выдерживают под колпаком с потушенными горелками, охлаждение водой начинают от температуры 280°С по стендовой термопаре.
Выход листов с качественной поверхностью составил 100%.