способ производства холоднокатаного проката

Формула изобретения

1. Способ производства холоднокатаного проката, включающий выплавку стали, непрерывную разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку в полосы, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг и дрессировку, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую следующие компоненты, мас.%:

углерод	0,05-0,10
кремний	не более 0,06
марганец	0,25-0,50
фосфор	не более 0,025
сера	не более 0,020
железо и
неизбежные примеси	остальное

при этом изменение скорости непрерывной разливки стали не превышает 0,1 м/мин, слябы нагревают до 1220-1320°С, прокатывают с температурой конца прокатки 830-890°С и сматывают при температуре 550-610°С, холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием 60-80%, рекристаллизационный отжиг производят при 640-700°С с выдержкой при этой температуре 6-18 ч, дрессировку полос ведут с обжатием 0,7-1,4%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев под рекристаллизационный отжиг осуществляют со скоростью 30-75°С/ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дрессировку полос ведут с помощью валков с шероховатостью 2,0-3,5 мкм (Ra).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дрессировку ведут без имульсии.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что смотку холоднокатаных полос осуществляют на агрегатах резки без промасливания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства холоднокатаного проката, предназначенного для изготовления бочек.

Холоднокатаный прокат для изготовления бочек должен отвечать определенным требованиям по механическим свойствам (по твердости) и качеству поверхности проката. Механические свойства по твердости должны быть в узком диапазоне, а именно от 40 до 55 ед. (стремиться 45-55 ед.), причем свойства должны быть однородными и стабильными по длине полосы. Поверхность полосы должна быть пригодна к дальнейшей покраске распылением или роликовой покраске без предварительной очистки поверхности, поэтому на поверхности проката не допускается наличие масла. Шероховатость поверхности (Ra) холоднокатаного проката должна соответствовать 0,6-1,9 мкм.

Известен способ производства холоднокатаной стали для глубокой вытяжки, включающий выплавку стали, разливку, прокатку в черновой и чистовой группе клетей непрерывного широкополосного стана, смотку полос в рулоны, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг в колпаковой печи при температуре не ниже 690°С и дрессировку. При этом выплавляют сталь, содержащую, мас.%:

Углерод	0,01-0,06
Кремний	0,003-0,030
Марганец	0,05-0,25
Фосфор	0,003-0,020
Сера	0,002-0,023
Алюминий кислоторастворимый	0,01-0,06
Азот	0,002-0,007
Железо и неизбежные примеси	остальное

при выполнении соотношений [Mn]·[S] 0,045 и 5 [Al]/[N] 20. Горячую прокатку в черновой группе клетей заканчивают при толщине раската не менее 35 мм и при температуре раската T_p l050+8000·[Mn]·[S], °C. Нагрев при рекристаллизационном отжиге осуществляют сначала до 450-500°С в течение не более 10 часов, после чего от 450-500°С нагрев ведут со скоростью не более 20°С/час до 550-600°С, далее со скоростью не более 50°С/час до температуры отжига [патент РФ № 2281338, МПК С21D 8/04, С2С 38/06, 10.05.2006].

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств.

Известен способ производства холоднокатаной листовой стали для глубокой вытяжки, включающий горячую прокатку непрерывно-литых слябов из малоуглеродистой стали, травление, многопроходную холодную прокатку с суммарным обжатием не менее 75%, рекристаллизационный отжиг рулонов в колпаковой печи с нагревом за несколько стадий: нагрев со средней скоростью 70-80°С/ч до температуры 490-510°С, повторный нагрев со средней скоростью 3-4°С/ч до промежуточной температуры 540-560°С и окончательный нагрев со средней скоростью 50-55°С/ч до температуры 700-720°С, при которой рулоны выдерживают в течение 12-18 часов, охлаждение рулонов и дрессироку. Слябы разливают из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод	0,025-0,050
Кремний	0,003-0,01
Марганец	0,12-0,19
Алюминий	0,02-0,05
Азот	не более 0,011
Железо	остальное

[патент РФ № 2255988, МПК С21D 8/04, 10.07.2005].

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства листовой стали для холодной штамповки, включающий непрерывную разливку стальных слябов, их нагрев до 1150-1240°С, горячую прокатку с температурой конца прокатки не ниже 870°С, охлаждение водой до 550-730°С, смотку в рулоны, травление, холодную прокатку с суммарным обжатием не менее 70%, отжиг при 700-750°С с выдержкой при этой температуре 11-34 часов, дрессировку полос ведут с обжатием 0,4-1,2% с шероховатостью поверхности 2-4 мкм Ra и плотностью пиков 60-120 1/см. Непрерывную разливку слябов ведут со скоростью 0,4-1,6 м/мин при температуре разливаемой стали 1500-1580°С. Слябы разливают из стали следующего химического состава, мас.%:

Углерод	0,002-0,007
Кремний	0,005-0,05
Марганец	0,08-0,16
Алюминий	0,01-0,05
Титан	0,05-0,12
Фосфор	не более 0,015
Сера	не более 0,010
Хром	не более 0,04
Никель	не более 0,04
Медь	не более 0,04
Азот	не более 0,006
Железо	остальное

[патент РФ № 2197542, МПК С21D 8/04, 27.01.2003 - прототип].

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает требуемого уровня механических свойств, имеет высокие издержки за счет легирования стали дорогостоящим титаном и пониженного выхода годного по качеству поверхности из-за наличия дефектов сталеплавильного производства, таких как «плена» и «неметаллические включения».

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение холоднокатаного проката с заданным уровнем твердости в узких пределах, стабильных и однородных по длине полосы, а также снижение производственных издержек за счет увеличения выхода годного по качеству поверхности.

Технический результат достигается тем, что в способе производства холоднокатаного проката, включающем выплавку стали, непрерывную разливку слябов, их нагрев, горячую прокатку в полосы, охлаждение водой, смотку полос в рулоны, травление, холодную прокатку, рекристаллизационный отжиг и дрессировку, согласно изобретению выплавляют сталь, содержащую углерод - 0,05-0,10%; кремний - не более 0,06%; марганец 0,25-0,45%; фосфор - не более 0,025%; серу - не более 0,020%; железо и неизбежные примеси - остальное.

Изменение скорости непрерывной разливки стали не должно превышать более чем на 0,1 м/мин, слябы нагревают до 1220-1320°С, прокатывают с температурой конца прокатки 830-890°С и сматывают при температуре 550-610°С, холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием 60-80%, рекристаллизационный отжиг производят при 640-700°С с выдержкой при этой температуре 6-18 часов, дрессировку полос ведут с обжатием 0,7-1,4%. Рекристаллизационный отжиг осуществляют со скоростью 30-75°С/час. Дрессировку полос ведут на валках с шероховатостью 2,0-3,5 мкм (Ra). Дрессировку производят без эмульсии. Холоднокатаный прокат на агрегатах резки сматывают без промасливания.

В рассмотренных аналогах и прототипе регламентированы механические свойства по пределу текучести, временному сопротивлению, относительному удлинению в отличие от предлагаемого изобретения, где нормирована только твердость.

Сущность изобретения состоит в следующем. На механические свойства холоднокатаной листовой стали влияют как химический состав стали, так и режимы деформационно-термической обработки.

Углерод - один из упрочняющих элементов. При содержании углерода менее 0,05% механические свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,10% приводит к снижению пластичности стали, что недопустимо.

Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств. При содержании марганца менее 0,25% механические свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение содержания марганца более 0,50% приводит к ухудшению механических свойств.

Содержание кремния более 0,06%, фосфора более 0,025%, серы более 0,020% приводит к ухудшению комплекса механических свойств.

Изменение скорости при разливке более чем на 0,1 м/мин приводит к увеличению отсортировки по качеству поверхности по дефектам сталеплавильного производства, таких как «плена» и «неметаллические включения».

Горячая прокатка с температурами конца прокатки 830-890°С и смотки 550-610°С обеспечивает получение однородных механических свойств по длине полосы.

Холодная прокатка с суммарным обжатием менее 60% требует уменьшения толщины горячекатаного подката, что приводит к нестабильности механических свойств по длине полосы, увеличению неплоскостности, а значит уменьшению выхода годного по качеству поверхности. Увеличение суммарного обжатия сверх 80% приводит к неравномерности механических свойств.

Рекристаллизационный отжиг с температурами ниже 640°С или выше 700°С, а также выдержка при отжиге менее 6 часов не обеспечивает необходимый уровень механических свойств и их стабильность. Увеличение времени выдержки более 18 часов неоправданно удлиняет отжиг.

Скорость нагрева под рекристаллизационный отжиг зависит от массы отжигаемого рулона. При увеличении массы рулона скорость нагрева уменьшается. Скорость менее 30°С/час неоправданно удлиняет отжиг, а более 75°С/час ухудшает механические свойства.

Окончательно механические свойства формируются при дрессировке. Дрессировка полос с обжатием 0,7-1,4% обеспечивает оптимальный уровень механических свойств. Дрессировка с обжатием менее 0,7% или более 1,4% приводит к ухудшению механических свойств и их нестабильности.

Дрессировка на валках с шероховатостью 2,0-3,5 мм (Ra) обеспечивает получение шероховатости на полосе в требуемых пределах от 0,6 до 1,9 мкм. Дрессировка на валках с шероховатостью менее 2,0 мкм или более 3,5 мкм (Ra) приводит к ухудшению микрогеометрии поверхности холоднокатаного проката, к нестабильности по шероховатости.

Проведение дрессировки без эмульсии и сматывание полосы в рулон на агрегатах резки без промасливания обеспечивает высокую чистоту поверхности холоднокатаного проката металла.

Примеры реализации способа

В кислородном конвертере выплавили 7 плавок стали, химический состав которых приведен в таблице 1.

Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы сечением 250×1280-1350 мм. Слябы нагревали в нагревательной печи в течение 2,5-3,5 часа и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,3-4,2 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали солянокислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Затем травленые полосы прокатывали на 5-клетевом стане до толщины 0,6-1,5 мм. Холоднокатаные полосы отжигали в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой. Отожженные полосы дрессировали без эмульсии. Холоднокатаный прокат на агрегатах резки сматывали в рулон без промасливания. Технологические параметры на прокатных переделах приведены в таблице 2. Механические свойства, шероховатость и выход годного по поверхности опытных плавок приведены в таблице 3.

В таблицах 1-3 приведены химический состав, технологические параметры и механические свойства предложенного способа (составы № 2-6), способа при запредельных значениях заявленных параметров (составы № 1 и 7) и способа-прототипа (состав № 8).

Из таблиц 1 -3 видно, что в случае реализации предложенного способа (составы № 2-6) достигаются требуемые свойства по твердости в пределах 45-55 ед., причем получены однородные свойства по длине полосы и имеют разбег 2-3 ед. Колебания скорости при непрерывной разливке в пределах 0,1 м/мин обеспечивают отсутствие отсортировки по сталеплавильным дефектам, и выход годного по поверхности составляет 99,2-100% (составы № 2-6). При колебаниях скорости при разливке в пределах 0,2-0,3 м/мин выход годного ниже и составляет 97-98,4% (составы № 1, 7, 8). Отсутствие эмульсии при дрессировке и промасливания на агрегатах резки обеспечивают удовлетворительную чистоту поверхности, способной к промасливанию. При производстве бочек замечаний к механическим свойствам и качеству поверхности у потребителя не было.

Таблица 1 Химический состав опытных плавок
№ состава	Содержание элементов, мас.%
С	Si	Mn	P	S	Fе и неизбежные примеси
1	0,04	0,03	0,20	0,008	0,006	Остальное
2	0,05	0,03	0,25	0,009	0,008	Остальное
3	0,07	0,04	0,30	0,010	0,010	Остальное
4	0,08	0,05	0,40	0,015	0,015	Остальное
5	0,08	0,05	0,45	0,020	0,018	Остальное
6	0,10	0,06	0,50	0,025	0,020	Остальное
7	0,11	0,07	0,55	0,030	0,025	Остальное
8 (прототип)	0,002-0,007	0,005-0,06	0,08-0,17	0,010-0,016	0,006-0,011	Остальное
Примечание: Химический состав № 8 дополнительно содержит 0,05-0,12% титана.

Таблица 2 Технологические параметры производства холоднокатаного проката
№ состава	Скорость разливки, м/мин	Температура нагрева слябов, °С	Температура конца прокатки, °С	Температура смотки после горячей прокатки, °С	Суммарное обжатие при холодной прокатке, %	Температура отжига, °С	Скорость нагрева при отжиге, °С/час	Время выдержки при отжиге, час	Степень обжатия при дрессировке, %	Шероховатость валков, Ra мкм
1	0,8-1,0	1330	895	620	83	710	80	19	1,5	3,7
2	0,8-0,9	1320	890	610	80	700	75	18	1,4	3,5
3	0,8-0,9	1300	870	580	75	670	60	16	1,2	3,3
4	0,8-0,9	1290	850	570	70	660	50	12	1,0	3,0
5	0,8-0,9	1260	845	560	65	650	40	9	0,9	2,5
6	0,8-0,9	1220	830	550	60	640	30	6	0,7	2,0
7	0,7-1,0	1210	825	545	55	630	25	5	0,6	1,9
8 (прототип)	0,4-0,6	1150-1240	870-890	550-730	70-80	700-750	Не регламентируется	11-34	0,4-1,2	2,0-4,0

Таблица 3
№ состава	Твердость по Роквеллу по длине полосы HRB, ед.	Шероховатость Ra, мкм	Выход годного по качеству поверхности, %
Начало	Середина	Конец
1	35-40	34-39	33-38	0,4-0,5	98,4
2	45-46	44-46	45-46	0,6-0,8	100
3	45-48	46-49	47-48	0,8-0,9	99,4
4	47-49	46-48	47-48	0,9-1,3	100
5	48-51	49-51	48-50	1,1-1,5	99,2
6	52-55	51-54	52-54	1,4-1,9	99,5
7	55-60	53-59	54-60	1,7-2,1	97
8 (прототип)	Нет данных	0,9-1,4	97-98