ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты

Классы МПК:C21D8/02 при изготовлении плит или лент
B21B1/28 холодной 
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-08-13
публикация патента:

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к технологии прокатки и термической обработки металлов, и может быть использовано при производстве высокопрочной холоднокатаной полосы из углеродистой стали в нагартованном состоянии толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т для получения упаковочной ленты. Способ включает горячую прокатку, смотку полосы в рулоны, травление, холодную прокатку и термическую обработку. Температуру конца горячей прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 830-870°C и 470-540°C соответственно. Термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаного проката до температуры 370-440°С и выдержки при этой температуре в течении времени способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 =(m+h)/K, где m - масса максимального рулона в стопе, т; h - толщина полосы, мм; К=0,80-1,10 - эмпирический коэффициент, полученный опытным путем. Кроме этого, сталь имеет следующий химический состав, мас.%: 0,10-0,18 С; 0,30-0,80 Si; 1,1-1,8 Mn; не более 0,020 Р; не более 0,015 S; не более 0,06 Al; не более 0,06 Сr; не более 0,01 N; Fe, неизбежные примеси - остальное. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к технологии прокатки и термической обработки металлов, и может быть использовано при производстве высокопрочной холоднокатаной полосы из углеродистой стали в нагартованном состоянии толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т для получения упаковочной ленты.

Упаковочная лента должна отвечать следующему комплексу свойств (табл.1):

Таблица 1
Механические свойства стальной упаковочной ленты
способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 в, Н/мм2способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 100, %
Не менее 960не менее 4

Известен способ производства холоднокатаной полосы из углеродистой стали, включающий нагрев сляба, горячую прокатку, охлаждение и смотку полосы в рулон, травление и холодную прокатку, согласно которому сляб нагревают до температуры 1260-1320°С, горячую прокатку завершают при температуре 820-880°С, охлаждение полосы ведут до температуры 550-590°С, а холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием 60-73%. Кроме того, сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,30-0,45
Кремний 0,01-0,05
Марганец 0,85-1,35
Алюминий 0,01-0,04
Хром не более 0,10
Никель не более 0,05
Медь не более 0,10
Молибден не более 0,05
Сера не более 0,020
Фосфор не более 0,020
Железо остальное [1]

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемые свойства для упаковочной ленты в части относительного удлинения.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ обработки полосы из низкоуглеродистой стали, включающий горячую прокатку, смотку полосы, травление, холодную прокатку и отжиг, согласно которому горячую прокатку заканчивают при температуре 840-860°С, смотку полосы осуществляют при 550-650°С, а холодную прокатку производят с обжатием 25-50% с последующим отжигом при 350-450°С [2].

Предлагаемый способ обработки полосы используется для низкоуглеродистой стали марок 08кп-3кп (пс).

Недостаток известного способа состоит в том, что при его использовании для производства упаковочной ленты они имеют низкий комплекс механических свойств, особенно в части показателя предела прочности, что уменьшает выход годного.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в увеличении выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств.

Для решения технической задачи в известном способе производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т, включающем горячую прокатку полос из стали, их смотку в рулоны, травление, холодную прокатку и термическую обработку, согласно изобретению температуру горячей прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 830-870°С и 470-540°С соответственно, термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаных полос до температуры 370-440°С и выдержкой при этой температуре в течение времени способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 =(m+h)/K, где m - масса максимального рулона в стопе, т, h - толщина полосы, мм, К=0,80-1,10 - эмпирический коэффициент, полученный опытным путем.

Кроме того, сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,10-0,18
Кремний 0,30-0,80
Марганец 1,10-1,80
Алюминий не более 0,06
Хром не более 0,06
Фосфор не более 0,020
Сера не более 0,015
Азот не более 0,01
Железо и неизбежные примеси остальное

Сущность изобретения состоит в следующем.

При регламентированных параметрах горячей прокатки (температурах конца прокатки Ткп=830-870°С и смотки Тсм =470-540°С) обеспечивается формирование оптимальных структурных составляющих фаз для получения высоких прочностных и пластических свойств. В результате полосовая сталь имеет высокую однородность структуры, зерно характеризуется мелким размером. Окончание горячей прокатки полос при температуре ниже 830°С, в двухфазной области, приводит к значительной разнозернистости структуры, что влечет за собой нестабильность механических свойств в горячекатаном, а затем и в холоднокатаном состоянии. Повышение температуры конца горячей прокатки свыше 870°С приводит к укрупнению зерна и понижению прочностных свойств горячекатаной стали. Смотка полос ниже 470°С очень сильно повышает прочность стали, однако значительно снижает пластичность. При температуре смотки выше 540°С пластичность стали повышается, однако это приводит к снижению ее прочности ниже допустимого уровня.

Термическая обработка стали при температурах 370-440°С, производимая после холодной прокатки, позволяет повысить пластические свойства стали, сохраняя при этом прочностные свойства на требуемом уровне. При температуре более 440°С идет резкое снижение прочностных свойств. При температуре ниже 370°С для получения оптимальной пластичности требуется более длительная выдержка металла, что влечет за собой больший расход энергии.

Для достижения удовлетворительного уровня пластичности стали необходима оптимальная выдержка металла при 370-440°С.

Экспериментально установлено, что если время выдержки при термической обработке менее рассчитанного по формуле способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 =(m+h)/K, то пластичность не возрастает до требуемого уровня, нет выравнивания свойств. Увеличение времени выдержки свыше рассчитанного по формуле способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 =(m+h)/K приводит к снижению прочностных свойств готовой ленты и выхода годного, увеличению затрат на производство. Также установлено, что значение коэффициента К зависит от массы рулона.

Углерод в предложенной стали является основным упрочняющим элементом. При содержании углерода менее 0,10% прочностные свойства холоднокатаной стали ниже допустимого уровня. Увеличение концентрации углерода сверх 0,18% приводит к увеличению прочностных характеристик нагартованной ленты, но при этом сильно снижается пластичность металла.

Кремний раскисляет и упрочняет сталь. Снижение содержания кремния менее 0,3% приводит к снижению прочностных свойств полосы. Увеличение содержания этого элемента более 0,80% приводит к потере пластичности и вязкости.

Марганец оказывает упрочняющее действие. При содержании марганца менее 1,1% прочностные свойства и твердость ниже допустимого уровня, а увеличение его содержания более 1,8% резко понижает показатель пластичности.

Фосфор и сера являются вредными примесями, и их содержание должно быть сведено к минимуму. При содержании фосфора более 0,02% повышается прочность и вызывается охрупчивание стали. Вместе с этим сильно снижается удлинение. Сера практически не влияет на прочность, но при содержании серы более 0,015% уменьшает пластичность. Общая пластичность понижается частицами MnS. Снижение общей пластичности проходит экспоненциально с увеличением объемной доли частиц второй фазы MnS.

Алюминий введен для раскисления стали и связывания азота в нитриды. Нитриды алюминия упрочняют холоднокатаную сталь. Увеличение содержания алюминия более 0,06% способствует графитизации стали, падению ее прочностных свойств и твердости.

Хром упрочняет сталь, но при концентрации более 0,06% имеет место падение пластичности нагартованной полосы ниже допустимого уровня.

Азот упрочняет сталь, но если его количество превышает 0,01%, сталь становится склонной к разрушению, уменьшается выход годной полосы.

Пример реализации способа. Производство холоднокатаных рулонов массой от 18 до 20 т, толщиной 1,0 мм, шириной 1000 мм.

В кислородном конвертере выплавили 6 опытных плавок стали, химический состав которых приведен в таблице 2:

Таблица 2
Химический состав сталей (ковшевая проба)
№ составаСодержание химических элементов, мас.%
С SiMn AlРS CrNFe и неизбежные примеси
1 0,0800,231,10 0,0300,014 0,0050,550,006 Остальное
20,1200,35 1,180,034 0,0100,0040,03 0,006-:-
30,150 0,551,430,040 0,0150,008 0,040,007-:-
40,165 0,651,67 0,0550,0170,013 0,050,008 -:-
5 0,1480,451.39 0,0300,020 0,0040,0450,007 -:-
6 0,1500,12 0,50не регл.0,010 0,0200,10 0,006-:-

Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы толщиной 250 мм. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,9 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой и сматывали в рулон. Охлажденные рулоны подвергали соляно-кислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-ти клетевом стане до конечной толщины 1 мм. Холоднокатаные рулоны подвергали термической обработке в колпаковых печах. После всех операций отбирали пробы и проводили испытания для определения механических свойств проката. Холоднокатаные полосы в виде рулонов, механические свойства которых удовлетворяют требованиям, приведенным в табл.1, отгружали потребителям для дальнейшей переработки (резке, пассивации, покрытию и др.). Благодаря применению данной технологии обеспечивается увеличение выхода годного до Q=100%.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице 3.

Таблица 3
Режимы производства и их эффективность
способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 Режимы производства Механические свойства
№ составаm, т КТкп, °C Тсм, °CТотж , °Cспособ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 , часспособ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 в, H/мм2способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 100, %Q, %
118 0,83830470 42023 8775-
218 0,83830470 37023 10117100
320 0,91850500 40023 10008100
420 0,91870540 43023 10006100
518 0,61850500 38731 8909-
6 (прототип)20 способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 845555 39023 65017-

Из данных, приведенных в таблице 3, следует, что при реализации предложенного способа (варианты № 2- № 4) достигается увеличение выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств.

В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты № 1 и № 5), а также при реализации известного способа [2] (вариант № 6) из-за низкого комплекса механических свойств холоднокатаный прокат для производства готовой упаковочной ленты получить не удалось.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что за счет одновременной оптимизации режимов горячей прокатки и термической обработки достигается повышение комплекса механических свойств стали в холоднокатаном отожженном состоянии.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации № 2203965, МПК C21D 8/02, С22С 38/04, 2003 г.

2. Авторское свидетельство СССР № 995925, МПК В21В 3/00, 1981 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты толщиной 0,8-1,0 мм и массой рулона 17-26 т, включающий горячую прокатку, смотку полосы в рулоны, травление, холодную прокатку и термическую обработку, отличающийся тем, что горячую прокатку заканчивают при температуре 830-870°С, смотку полосы осуществляют при температуре 470-540°С, термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаного проката до температуры 370-440°С и выдержкой при этой температуре в течение времени способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты, патент № 2529325 =(m+h)/K,

где m - масса максимального рулона в стопе, т;

h - толщина полосы, мм;

К=0,80-1,10 - эмпирический коэффициент, полученный опытным путем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас.%:

Углерод0,10-0,18
Кремний0,30-0,80
Марганец1,10-1,80
Алюминийне более 0,06
Хром не более 0,06
Фосфор не более 0,020
Сера не более 0,015
Азот не более 0,01
Железо и неизбежные примесиостальное


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2529325

patent-2529325.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C21D8/02 при изготовлении плит или лент

Патенты РФ в классе C21D8/02:
способ изготовления высокопрочного холоднокатаного стального листа с превосходной обрабатываемостью -  патент 2528579 (20.09.2014)
способ горячей прокатки сляба и стан горячей прокатки -  патент 2528560 (20.09.2014)
высокопрочный холоднокатаный стальной лист с превосходным сопротивлением усталости и способ его изготовления -  патент 2527571 (10.09.2014)
стальной лист, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2527506 (10.09.2014)
холоднокатаный стальной лист, обладающий превосходной сгибаемостью и способ его производства -  патент 2524021 (27.07.2014)
листовая конструкционная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной устойчивостью в сварном шве, и способ ее производства -  патент 2522065 (10.07.2014)
способ производства штрипсов из низколегированной стали -  патент 2519720 (20.06.2014)
способ производства горячего проката из микролегированных сталей -  патент 2519719 (20.06.2014)
способ термомеханической обработки -  патент 2519343 (10.06.2014)
высокопрочный холоднокатаный стальной лист и способ его изготовления -  патент 2518852 (10.06.2014)

Класс B21B1/28 холодной 



Наверх