способ производства холоднокатаных полос, в том числе термообработанных, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ производства холоднокатаных полос, в том числе термообработанных, включающий воздействие на металл магнитным полем и электрическим током, отличающийся тем, что в процессе прокатки непосредственно перед входом металла в зону деформации и/или на выходе из нее через полосу параллельно плоскости прокатки пропускают магнитный поток с индукцией до 2 Тл или через полосу параллельно плоскости прокатки пропускают магнитный поток с индукцией до 2 Тл и одновременно через обрабатываемый участок полосы пропускают в том же направлении постоянный ток плотностью до 0,2 А/мм².

2. Устройство для производства холоднокатаных полос, в том числе термообработанных, содержащее П-образный электромагнит или постоянный магнит с электроимпульсной системой управления, источник постоянного тока, электрические контакты, коммутационную систему и блок управления, отличающееся тем, что П-образный электромагнит или постоянный магнит с электроимпульсной системой управления выполнены с возможностью обеспечения в металле при прохождении по нему магнитного потока индукции до 2 Тл, а источник постоянного тока - с возможностью обеспечения плотности тока в металле до 0,2 А/мм², при этом блок управления выполнен с возможностью обеспечения настройки электромагнитных параметров на определенную марку стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаных полос марок 08Ю и IF-сталей, в том числе термообработанных.

В настоящее время известно несколько способов пластической деформации металлов для производства проката с повышенной пластичностью.

Известен способ деформации металлов с использованием электропластического эффекта (ЭПЭ) [1], согласно которому через зону деформации пропускается импульсный ток высокой частоты и плотности (плотность тока j=250-500 А/мм², длительность импульса 10^-4 с). Частота импульсов равна F=k(v/l), где v - скорость деформации металла, l - длина зоны деформации, откуда следует, что частота импульсов зависит от величины абсолютного обжатия, которое изменяется в процессе прокатки, поэтому для каждой клети потребуется свой генератор импульсного тока и система автоматического регулирования. Кроме того, при пропускании импульсного тока через зону деформации между валками происходит их нагрев, что вызовет дополнительный расход охлаждающей жидкости.

Для подачи импульсного тока в очаг деформации потребуется создание надежных контактов.

Известен способ электростимулированной прокатки [2], согласно которому через очаг деформации и металл непрерывно пропускается ток высокой плотности порядка 10⁴-10 ⁶ А/см². Подача электрического тока осуществляется с помощью гибкой вращающейся петли, что усложняет конструкцию валкового узла, кроме того, требуется интенсивный отвод тепла из зоны деформации.

Известно также, что в Японии давно проводятся исследования, целью которых является получение проката с улучшенными технологическими свойствами. Созданы экспериментальные установки, на которых горячекатаный металл подвергается действию сильных магнитных полей с магнитной индукцией более 10 Тл. Предполагается что за счет совместного воздействия сильного магнитного поля и интенсивного обжатия можно будет достичь дополнительного измельчения структуры и уменьшить размеры зерен до 1 мкм [3].

К недостатку данного способа относится сложность изготовления сверхпроводящих магнитов.

Цель изобретения - повышение пластичности холоднокатаных сталей типа 08Ю и IF-сталей путем использования слабых магнитных полей и токов, что позволит создать несложное и недорогое в изготовлении и эксплуатации оборудование.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе прокатки непосредственно перед входом металла, например, полосы, в зону деформации и(или) на выходе из нее, через полосу параллельно плоскости прокатки пропускают магнитный поток с индукцией до 2 Тл или через полосу параллельно плоскости прокатки пропускают магнитный поток с индукцией до 2 Тл и одновременно через обрабатываемый участок полосы пропускают в том же направлении постоянный ток плотностью до 0,2 А/мм².

Экспериментально установлено, что обработка металла в слабом магнитном поле повышает его пластичность на 10-15%, что позволит получать холоднокатаный прокат по способности к вытяжке категории ВОСВ-Т (ГОСТ 9045-93) вместо категорий ОСВ и ВОСВ, а при обработке IF-сталей получать более высокое значение коэффициента нормальной пластической анизотропии.

Устройство для осуществления предлагаемого способа состоит из П-образного электромагнита или постоянного магнита с электроимпульсной системой управления, обеспечивающих в металле, при прохождении по нему магнитного потока, индукцию до 2 Тл, источника постоянного тока, обеспечивающего плотность тока в металле до 0,2 А/мм², электрических контактов, коммутационной системы и блока управления, обеспечивающего автоматическую настройку электромагнитных параметров на определенную марку стали.

На фиг.1 и 2 показано предлагаемое устройство. Оно содержит электромагнит 1 (фиг.1), постоянный магнит 2 с электроимпульсной системой управления 3 (фиг.2), электрические контакты 4, коммутационную систему 5, источник постоянного тока 6 и блок управления 7.

Механизм повышения пластичности металла в магнитном поле объясняется следующим.

Магнитное поле локализуется в местах скопления дислокации - точечных и линейных несовершенств кристаллической решетки металла, и в процессе пластической деформации облегчает их перемещение.

Дислокации в магнитном поле легче преодолевают границы зерен и чаще аннигилируют, что проявляется в повышении пластичности металла.

Постоянный ток, пропускаемый через полосу в одной плоскости с магнитным потоком, способствует, за счет возникновения сил Лоренца, возникновению дополнительных колебаний отдельных атомных слоев основного вещества и облегчает перемещение дислокации на «магнитной подушке» в процессе пластической деформации.

Предлагаемый способ не вызывает дополнительного нагрева валков, так как слабое постоянное магнитное поле не способно нагреть металл. Устройство располагается перед клетью или за клетью, поэтому оно не усложняет конструкцию валков.

Согласно расчету мощность электромагнита при обработке полосы шириной 1850 мм и толщиной 3 мм составит 3-5 КВт, а стоимость изготовления всего оборудования на одну клеть составит 150-200 тыс. руб.

Для реализации способа не требуется изменение конструкции прокатной клети.

Источники информации

1. О.А.Троицкий. Экспериментальные основы электропластической деформации металла. Материалы V международной конференции (г.Воронеж, 14-15 февраля 2003 г.). Воронеж, 2003. С.5-6.

2. К.М.Климов. Возможности электростимулированной прокатки. Новые технологии. ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН. С.29-33.

3. Реализация проектов разработок «суперметаллов» в Японии. Новости черной металлургии за рубежом, №2, 2001, С.105-108.