Способ обработки стальной ленты

 

Изобретение относится к обработке (в том числе термической) полосового проката, в частности ленты, предназначенной для упаковки рулонного металла. Техническим результатом изобретения является повышение качества упаковки и снижение расхода упаковочной ленты за счет улучшения ее эксплуатационных свойств. Обрабатывают стальную ленту при содержании в стали 0,45-0,56% углерода, нагрев осуществляют в печи с избытком природного газа, патентирование ведут в расплаве из смеси 98% NaNO₃ и 2% MnO₂ при температуре 350-400^oС, после чего ленту промывают в холодной воде, затем обдувают холодным воздухом и пропускают через обтирочные ролики, после которых пропускают в течение 5-6 с через ванну с водно-восковой эмульсией при температуре не более 50^oС, и на выходе из нее сушат горячим воздухом при температуре около 200^oС с последующим пропуском через адгезирующие ролики, сохраняя постоянной скорость движения ленты на всех операциях.

Предлагаемое изобретение относится к отделке полосового проката и может быть использовано при производстве упаковочной ленты.

Для консервации листового (полосового) проката при его транспортировке в пачках или рулонах применяется разнообразная упаковка, обязательным элементом которой является упаковочная лента. Такая лента обычно изготавливается из холоднокатаной полосовой углеродистой стали толщиной 0,7-1,2 мм и в готовом виде имеет ширину до 35 мм.

Практически во всех современных цехах холодной прокатки применяется механизированная упаковка пачек (рулонов) листового металла. Это предъявляет повышенные требования к упаковочной ленте: она должна иметь прочность, достаточную для "затяжки" упаковки, необходимое относительное удлинение, обеспечивающее образование надежных "замков", и должна быть стойкой к коррозии (что особенно важно при длительной транспортировке проката, в том числе морским путем). Кроме того, упаковочная лента должна контрастировать с поверхностью упаковки, так как подъем упакованного металла чаще всего осуществляется с помощью мостовых кранов, и оператор должен четко видеть ленту во избежание ее порывов и нарушения упаковки.

Вышеперечисленные эксплуатационные свойства упаковочной ленты можно достичь соответствующей ее обработкой, в том числе термической, основные виды которой (их технология) достаточно подробно описаны, например в книге Ю. М. Лахтина "Металловедение и термическая обработка металлов", М., Металлургия, 1969, с.236-302.

Известен процесс усиления защиты стальной ленты от коррозии, при котором ее нагревают выше температуры рекристаллизации в защитной атмосфере, а затем закаливают в никелировочной ванне с температурой 80-150^oC, и после промывки отпускают при 300-500^oC с последующим катодным хромированием при заданных параметрах процесса (см. франц. заявку N 2438099, кл. C 25 D 11/38 от 06.07.69).

Известна также технология получения стальной полосы с цветным покрытием, при которой поверхность ее покрывают Al-Mn - сплавом в ванне в хлоридном электролите, а покрытие подвергают анодированию с образованием на ленте слоя оксидов, цвет которого можно варьировать (см. япон. заявку 63-93893, кл. C 25 D 11/01, опублик. 25.04.88).

Недостатком известных технологий является невозможность получения с их помощью высокопрочной ленты, пригодной для механизированной упаковки проката.

Известен способ обработки (патентирования) стальной проволоки по а.с. СССР N 1364642, кл. C 21 D 1/46, 9/52, опублик. в БИ N 1, 1988 г. По этому способу нагрев и аустенизацию проволоки ведут в восстановительной атмосфере (т. е. с недостатком или отсутствием кислорода), а патентирование осуществляют в расплаве солей натрия с температурой плавления 340-360^oC при скорости движения проволоки 10-30 м/мин, в результате чего поверхность металла получают светлой, без следов окалины. Наиболее близким аналогом изобретения является способ обработки стальной ленты, включающий патентирование ленты (SU 145606 A, 1962).

Описанный способ также непригоден для получения упаковочной стальной ленты с вышеназванными свойствами.

Техническим результатом изобретения является повышение качества упаковки рулонного металла и снижение расхода упаковочной ленты за счет улучшения ее эксплуатационных свойств.

Для достижения технического результата в способе обработки стальной ленты, включающем патентирование, обработке подвергают ленту с содержанием углерода 0,45-0,56%, при патентировании нагрев осуществляют в печи с избытком природного газа, а изотермическую выдержку ведут в расплаве солей при следующем содержании компонентов из смеси 98% NaNO₃ и 2% MnO₂ при температуре 350-400^oC, затем ленту промывают в холодной воде, обдувают холодным воздухом, пропускают через обтирочные ролики, ванну с водно-восковой эмульсией при температуре не более 50^oC в течение 5-6^oC, сушат горячим воздухом при температуре около 200^oC и пропускают через адгезирующие ролики, при этом скорость перемещения ленты при всех операциях постоянна.

Сущность заявляемого технического решения заключается в определении оптимальных параметров процесса обработки углеродистой стальной ленты, обеспечивающих ее прочностные свойства, приемлемые для механизированной упаковки, а также антикоррозионные свойства и требуемый цвет упаковочной ленты. Кроме того, с целью удлинения зоны вытяжки ленты при использовании упаковочной машины ленту, покрытую слоем воска, пропускают через адгезирующие ролики, осуществляющие диффузию ("вкатывание") воска в поверхность металла. В результате этого уменьшается коэффициент поверхностного трения, что в свою очередь предотвращает локальное (и повышенное) утонение ленты на ее изгибах при затяжке с повышением качества упаковки.

Важным аспектом заявляемого технического решения является сохранение постоянной скорости движения (протяжки) ленты на всех операциях ее обработки, что исключает провисание полосы и ее "рывки" с отрицательными последствиями. Непостоянство скорости движения ленты может быть следствием увеличения диаметра наматываемого бунта при постоянной угловой скорости вращения моталки.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли при производстве упаковочной ленты из углеродистой холоднокатаной стали толщиной 0,7-1,2 мм и шириной 16-35 мм в ЗАО "Уралинжиниринг", которую затем использовали для механизированной упаковки рулонного полосового проката в ОАО "Магнитогорский меткомбинат".

С этой целью варьировали параметры процесса, например состав и температуру смеси натриевой селитры с двуокисью марганца, температуру промывочной воды после патентирования, а также воздуха при обдуве ленты, время нахождения металла в водно-восковой стандартной эмульсии (смеси воды с техническим воском) и ее температуру, температуру воздуха при окончательной сушке ленты. Кроме того, было опробовано прохождение полос вне обтирочных (гуммированных) и адгезирующих (гладких) роликов, нагрев исходной полосы в печи без избытка природного газа и изменение скорости движения ленты на отдельных участках (в пределах требуемой V = 15-20 м/мин).

Наилучшие результаты (предел прочности ленты на разрыв σ_в = 1050-1600 МПа, относительное удлинение δ₅ = 8-15%, поверхность ленты - гладкая, вощеная и сине-чеpного цвета) получены при использовании заявляемых параметров и последовательности операций процесса обработки металла, изменение которых ухудшало эксплуатационные свойства ленты для упаковки.

Так, например, недостаток природного газа в печи и наличие в ней кислорода ухудшали коррозионную стойкость ленты. Изменение состава и температуры расплава (выход за его заявляемые параметры) ухудшалo либо прочностные, либо пластические свойства металла, а также его цвет (при недостатке MnO₂ лента становилась светлее). Если после патентирования лента промывалась теплой водой и обдувалась теплым воздухом, а также при отсутствии протирочных роликов - на поверхности металла оставались следы селитры, что ухудшало покрытие ленты воском.

При быстром (менее 5 с) прохождении ленты через ванну с водно-восковой эмульсией наблюдался недостаток воска на металле, что отрицательно сказывалось на качестве упаковки (отмечены случаи порыва ленты при затяжке). Слишком долгое пребывание металла в этой ванне давало избыток воска и загрязнение ленты, ухудшавшие ее эксплуатацию.

Аналогичным образом сказывалось на свойствах ленты отсутствие адгезирующих роликов. Протяжка полосы с разной на отдельных участках скоростью приводила, как было отмечено выше, к ее провисаниям и рывкам с негативными результатами. Для сохранения V = const на всех операциях следует использовать групповой привод отдельных узлов и регулирование угловой скорости моталки.

Технология, взятая в качестве ближайшего аналога (см. выше), при опытном производстве упаковочной ленты не применялась ввиду ее непригодности для этой цели. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для реализации поставленной задачи.

Опыт эксплуатации полученной упаковочной ленты показал, что она полностью пригодна для качественной упаковки проката, в том числе при отправке его на экспорт морским транспортом. Использование такой ленты позволяет увеличить усилие затяжки при упаковке рулонной стали (принципиально лента пригодна и для упаковки листов в пачках) и уменьшить число обвязок рулона.

По данным ЗАО "Уралинжиниринг", прямая экономия металла при изготовлении ленты по предлагаемой технологии составит (за счет уменьшения ее расхода) около 50% при повышении качества механизированной упаковки проката.

Пример конкретного выполнения.

Стальная холоднокатаная лента сечением 1 х 25 мм² и с содержанием C = 0,5% проходит следующую обработку.

Ленту нагревают в трехзонной печи с избытком природного газа и при температуре 380^oC пропускают через расплав смеси 98% NaNO₃ и 2% MnO₂ со скоростью 20 м/мин, после чего промывают холодной водой, обдувают холодным (10-20^oC) воздухом и пропускают через обтирочные гуммированные ролики. Затем сухая лента за 5,5 с проходит через ванну с водно-восковой стандартной эмульсией при температуре 45^oC, после которой лента сушится нагретым до 200^oC воздухом и протягивается через адгезирующие ролики, служащие одновременно тянущим узлом (станцией), за которыми сматывается в бунт. Групповой привод всех узлов и регулирование угловой скорости моталки обеспечивают постоянную линейную скорость полосы на всех операциях.

Готовая лента имеет σ_в = 1200 МПа, δ₅ = 11% и гладкую вощеную поверхность сине-черного цвета, что позволяет осуществлять качественную упаковку листовой стали при минимальном расходе ленты.

Формула изобретения

Способ обработки стальной ленты, включающий патентирование ленты, отличающийся тем, что обработке подвергают ленту с содержанием углерода 0,45 - 0,56%, при патентировании нагрев осуществляют в печи с избытком природного газа, а изотермическую выдержку ведут в расплаве солей при следующем содержании компонентов: 98% NaNO₃ и 2% MnO₂ и температуре 350 - 400^oC, затем ленту промывают в холодной воде, обдувают холодным воздухом, пропускают через обтирочные ролики, ванну с водно-восковой эмульсией при температуре не более 50^oC в течение 5 - 6 с, сушат горячим воздухом при температуре около 200^oC и пропускают через адгезирующие ролики, при этом скорость перемещения ленты при всех операциях постоянна.