Способ правки толстолистового проката
Изобретение относится к области прокатного производства, в частности к правке толстых стальных листов на роликовых листоправильных машинах путем многократного знакопеременного изгиба. Способ правки включает деформирование листов многократным знакопеременным изгибом при регламентированной температуре. Деформирование листов ведут между двумя рядами роликов при температуре не выше 700°С, диаметре роликов не более 500 мм и числе изгибов не менее 3. В частном случае листы из углеродистых марок стали правят за два этапа. Правку листов на первом этапе производят со степенью деформации 10...15% при температуре 600...700°С и с диаметром роликов не более 300 мм, а правку на втором этапе ведут со степенью деформации 1,0...3,0% при температуре 300...600°С и с диаметром роликов не более 400 мм. В другом частном случае правку листов из низколегированных марок стали осуществляют за два этапа, на первом этапе со степенью деформации 10...15% при температуре 500...600°С и с диаметром роликов не более 300 мм, а правку на втором этапе - со степенью деформации 1,0...3,0% при температуре 400...500°С и с диаметром роликов не более 400 мм. Достигается повышение качества и выхода годного толстолистового проката. 4 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к области прокатного производства, а более конкретно к правке толстых стальных листов на роликовых листоправильных машинах путем многократного знакопеременного изгиба.
Известен способ правки проката путем многократного знакопеременного изгиба между двумя рядами роликов, уменьшающегося по абсолютной величине, в регламентированном температурном интервале [1]. Недостатком этого способа является низкое качество правки толстолистового проката.
Известен также способ правки листов из сталей мартенситного класса, при котором лист подвергают знакопеременному изгибу роликами в интервале температур Мн-Мк при содержании мартенсита не более 30% [2]. Недостатком известного технического решения является низкое качество листов из-за наличия остаточной кривизны и потере пластичности.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ правки листов, согласно которому охлаждение листа после прокатки ведут со скоростью 15...30°С/с до температуры, характеризуемой точкой Аr3, правку ведут в два этапа, вначале со степенью деформации 10...15%, а затем со степенью деформации 1,8...3,2%, после второго этапа лист охлаждают до температуры, меньшей температуры, характеризуемой точкой Аr3, на 200...250°С. Кроме того, между первым и вторым этапами правки лист экранируют путем размещения над его поверхностью отражательного экрана [3] - прототип.
Недостатком известного технического решения является низкое качество листов из-за неплоскостности и большого разброса их механических свойств, что снижает выход годного толстолистового проката.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении качества и выхода годного толстолистового проката.
Указанная задача решается тем, что в известном способе правки стального толстолистового проката, включающем деформирование листов многократным знакопеременным изгибом при регламентированной температуре, согласно предложению деформирование листов ведут между двумя рядами роликов при температуре не выше 700°С, диаметре роликов не более 500 мм и числе изгибов не менее 3. Листы из углеродистых марок стали правят за два этапа, причем правку листов на первом этапе производят со степенью деформации 10...15% при температуре 600...700°С и с диаметром роликов не более 300 мм, а правку на втором этапе ведут со степенью деформации 1,0...3,0% при температуре 300...600°C и с диаметром роликов не более 400 мм.
Правку листов из низколегированных марок стали осуществляют также за два этапа, причем на первом этапе со степенью деформации 10...15% при температуре 500...600°С и с диаметром роликов не более 300 мм, а правку на втором этапе - со степенью деформации 1,0...3,0% при температуре 400...500°С и с диаметром роликов не более 400 мм.
Правку штрипсовой стали для трубопроводов северного исполнения производят при температуре окружающей среды и с диаметром роликов не более 400 мм. Листы толщиной до 50 мм правят за 5...7 изгибов, а толщиной 50 мм и более правят за 3 изгиба.
Сущность изобретения состоит в следующем. Качество толстолистового проката определяется его плоскостностью (остаточной кривизной) и механическими свойствами, которые изменяются в процессе правки. Неплоскостность листов или несоответствие их заданным механическим свойствам снижают показатели выхода годного проката.
При деформировании листов знакопеременным изгибом при числе изгибов не менее 3 при температуре не выше 700°С и диаметре роликов не более 500 мм, как показали эксперименты, удается полностью устранить неплоскостность с амплитудой до 250 мм, которая образуется в процессе горячей прокатки. Одновременно с этим горячая правка листов по таким режимам не приводит к структурным превращениям и не снижает прочностные и пластические свойства.
Высокий комплекс механических свойств толстых стальных листов после правки обеспечивается за счет исключения выделения избыточных фаз по границам зерен и обогащения этих границ неметаллическими включениями.
В случае правки при температуре выше 700°С в стали не исключены структурные превращения, что приводит к снижению вязкостных и пластических свойств.
Правка между двумя рядами роликов с диаметрами роликов более 500 мм приводит к снижению степени деформации неплоских листов и ухудшению их качества, особенно при обработке листов более тонкого сортамента.
Если число изгибов при правке менее 3, то накопленной степени деформации не достаточно для выравнивания длин продольных участков листа, что ухудшает его плоскостность.
Для того чтобы устранить неплоскостность толстых листов из углеродистых марок сталей и исключить ухудшение механических свойств, правку проводят за два этапа. Черновая правка листов на первом этапе с повышенными деформациями при более высокой температуре обеспечивает устранение неплоскостности большой амплитуды без снижения пластических свойств, а чистовая правка на втором этапе с уменьшенной деформацией при пониженной температуре - снижение остаточной неплоскостности с незначительным увеличением прочности листов.
Снижение степени деформации на первом этапе менее 10% и увеличение диаметра роликов более 300 мм приводит к увеличению неплоскостности листа из углеродистой стали. Увеличение степени деформации на первом этапе более 15% приводит к упрочнению листов из углеродистых сталей, снижению пластических и вязкостных свойств.
При температуре правки на первом этапе ниже 600°С в интервале деформации 10...15% имеет место ухудшение прочносных и вязкостных свойств, не достигается высокая плоскостность листов. При температуре правки выше 700°С улучшения качества листов не происходит, но ухудшаются условия работы листоправильной машины.
Верхний предел степени деформации и диаметр ролика на втором этапе ограничен критической степенью деформации углеродистых сталей. При степени деформации более 3,0% образуется текстура деформации, что приводит к ухудшению механических свойств. При степени деформации менее 1,0% и диаметре ролика более 400 мм не достигается полного устранения неплоскостности.
Диапазон температур правки листов из углеродистой стали на втором этапе обеспечивает предотвращение выделений избыточных фаз по границам зерен, которые снижают вязкость стали. Температура правки ниже 300°С приводит к ухудшению механических свойств листа. При температуре правки выше 600°С выправленные листы в процессе охлаждения теряют плоскую форму.
Листы из низколегированных марок стали правят за два этапа по тем же причинам, но при иных температурных режимах. Снижение степени деформации на первом этапе менее 10% и увеличение диаметра ролика более 300 мм приводит к увеличению неплоскостности листа. Увеличение степени деформации на первом этапе более 15% вызывает упрочнение листов из низколегированных сталей, снижение пластических и вязкостных свойств.
При температуре правки листов из низколегированных марок сталей на первом этапе ниже 400°С происходит переупрочнение листа и потеря пластичности. При температуре правки выше 500°С выправленные листы в процессе охлаждения теряют плоскую форму.
Верхний предел степени деформации листов из низколегированных марок сталей на втором этапе ограничен критической степенью деформации низколегированных сталей. При степени деформации более 3,0% образуется текстура деформации, что приводит к ухудшению механических свойств. При степени деформации менее 1,0% и диаметре ролика более 400 мм не достигается полного устранения неплоскостности.
Диапазон температур правки второго этапа обеспечивает предотвращение выделений избыточных фаз по границам зерен, которые снижают вязкость стали. Температура правки ниже 400°С приводит к повышению упругой отдаче и ухудшению плоскостности листов. Температура правки выше 500°С приводит к ухудшению механических свойств листов из низколегированной стали.
Правку штрипса для трубопроводов северного исполнения производят при температуре окружающей среды для того, чтобы исключить ухудшение комплекса механических свойств. При более высоких температурах правки происходит ухудшение пластических и вязкостных свойств штрипсовой стали для трубопроводов северного исполнения. Увеличение диаметра роликов более 400 мм при правке штрипсов не обеспечивает полного устранения неплоскостности, что ухудшает их качество и снижает выход годного.
Листы толщиной до 50 мм правят за 5...7 изгибов. При числе изгибов менее 5 "тонкие" листы сохраняют остаточную неплоскостность. При увеличении числа изгибов более 7 дальнейшего улучшения качества листов и выхода годного не происходит.
Листы толщиной 50 мм и более целесообразно править за 3 изгиба, т.к. при меньшем количестве изгибов сохраняется неплоскостность листов, а при увеличении числа изгибов более 3 дальнейшего улучшения качества листов и выхода годного не происходит, тогда, как возрастают энергозатраты на правку и износ оборудования.
Примеры реализации способа
1. Правка толстолистового проката из рядовой стали
Предложенный способ был реализован при правке листов размерами 24×2000×16500 мм из стали марки Ст3сп на 9-роликовой листоправильной машине (ЛПМ) с рабочими роликами диаметром D=400 мм. После горячей прокатки с температурой в последнем проходе 880°С листы имели неплоскостность с амплитудой 230 мм. Прокатанные листы охлаждали до температуры Тпр=500°С и задавали в ЛПМ. При прохождении через ЛПМ листы подвергали N=6 знакопеременным изгибам. После правки амплитуда неплоскостности листов составляла S=2,5 мм. От листов отбирали пробы и проводили испытания механических свойств. По всем механическим свойствам листы после правки соответствовали ГОСТ 380. Выход годного проката составил Q=100%.
Варианты реализации технологии правки толстых листов и показатели их эффективности приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| № п/п | Тпр, °С | D, мм | N, раз | S, мм | Q, % |
| 1. | 290 | 380 | 2 | 30-128 | 78 |
| 2. | 300 | 390 | 5 | 5-7 | 92 |
| 3. | 500 | 400 | 6 | 2,5 | 100 |
| 4. | 700 | 500 | 7 | 6-7 | 95 |
| 5. | 710 | 510 | 5 | 30-50 | 84 |
| 6. | 740 | 220 | 5 | 30-70 | 76 |
| (прототип) |
Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-№4) достигается повышение качества листов и выхода годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) и реализации способа-прототипа (вариант №6) качество толстых листов и выход годного снижаются.
2. Правка толстолистового проката из углеродистой стали
Предложенный способ был реализован при правке листов размерами 10×2500×16500 мм из стали марки Ст20 на двух 9-роликовых листоправильных машинах (ЛПМ-1 и ЛПМ-2). Диаметр роликов на ЛПМ-1 D1=290 мм, а на ЛПМ-2 D2=390 мм. После горячей прокатки с температурой на последнем проходе 860°С листы имели неплоскостность с амплитудой 230 мм. Прокатанные листы охлаждали до температуры Tпр1=650°C и задавали в ЛПМ-1. При прохождении через ЛПМ-1 листы подвергали N1=7 знакопеременным изгибам при степени деформации ε1=12%. Заданную степень деформации обеспечивали изменением перекрытия между роликами верхнего и нижнего рядов. После правки на первом этапе в ЛПМ-1 амплитуда неплоскостности листов снизилась до S1=10-30 мм. Затем листы охлаждали до температуры Тпр2=450°С и транспортировали по конвейеру к ЛПМ-2, где правили со степенью деформации ε2=2% и числе изгибов N2=7. После правки амплитуда неплоскостности листов составляла S2=2 мм. От листов отбирали пробы и проводили испытания механических свойств. По всем механическим свойствам листы после правки соответствовали ГОСТ 10702. Выход годного проката составил Q=100%.
Варианты реализации технологии правки толстых листов углеродистой стали и показатели их эффективности приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||||||
| 1 этап | 2 этап | ||||||||||
| № п/п | Tпр1 °С | D1,мм | N1, раз | ε1, % | S1, мм | Тпр2 °с | D2, мм | N2, раз | ε2, % | S2 мм | Q, % |
| 1. | 590 | 270 | 4 | 9 | 30-95 | 290 | 370 | 4 | 0,9 | 5-10 | 70 |
| 2. | 600 | 280 | 5 | 10 | 20-50 | 300 | 380 | 5 | 1 | 4-6 | 92 |
| 3. | 650 | 290 | 7 | 12 | 10-30 | 450 | 390 | 7 | 2 | 2 | 100 |
| 4. | 700 | 300 | 5 | 15 | 20-40 | 600 | 400 | 5 | 3 | 4-7 | 91 |
| 5. | 710 | 310 | 8 | 16 | 30-70 | 610 | 410 | 6 | 4 | 5-9 | 85 |
| 6. | 740 | 320 | 5 | 12 | 30-50 | 680 | 320 | 5 | 2 | 8-10 | 76 |
| (прототип) |
Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-№4) достигается повышение качества листов и выхода годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) и реализации способа-прототипа (вариант №6) качество толстых листов из углеродистой стали и выход годного проката снижаются.
3. Правка толстолистового проката из низколегированной стали
Предложенный способ был реализован при правке листов размерами 14×2000×16500 мм из стали марки 10ХСНД на двух 9-роликовых листоправильных машинах (ЛПМ-1 и ЛПМ-2). Диаметр роликов на ЛПМ-1 D1=290 мм, а на ЛПМ-2 D2=390 мм. После горячей прокатки с температурой в последнем проходе 760°С листы имели неплоскостность с амплитудой 210 мм. Прокатанные листы охлаждали до температуры Tпp1=550°C и задавали в ЛПМ-1. При прохождении через ЛПМ-1 листы подвергали N1=5 знакопеременным изгибам при степени деформации ε1=12%. После правки амплитуда неплоскостности листов составляла S1=10-30 мм. Затем листы охлаждали до температуры Тпр2=450°С и транспортировали по конвейеру к ЛПМ-2, где правили со степенью деформации ε2=2% и числе изгибов N2=5. После правки амплитуда неплоскостности листов составляла S2=2 мм.
От листов отбирали пробы и проводили испытания механических свойств. По всем механическим свойствам листы после правки соответствовали ГОСТ 17066. Выход годного проката составил Q=100%.
Варианты реализации технологии правки толстых листов низколегированной стали и показатели их эффективности приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||||||||||
| 1 этап | 2 этап | ||||||||||
| № п/п | Tпр1 °С | D1, мм | N1, раз | ε1, % | S1, мм | Тпр2, °С | D2, мм | N2, раз | ε2, % | S2, мм | Q, % |
| 1. | 490 | 270 | 2 | 9 | 30-70 | 390 | 370 | 2 | 0,9 | 5-8 | 75 |
| 2. | 500 | 280 | 5 | 10 | 20-40 | 400 | 380 | 5 | 1 | 4-6 | 80 |
| 3. | 550 | 290 | 5 | 12 | 10-30 | 450 | 390 | 5 | 2 | 2 | 100 |
| 4. | 600 | 300 | 7 | 15 | 20-40 | 500 | 400 | 7 | 3 | 4-7 | 93 |
| 5. | 610 | 310 | 8 | 16 | 30-60 | 510 | 410 | 8 | 4 | 5-9 | 85 |
| 6. | 740 | 320 | 5 | 12 | 30-50 | 680 | 420 | 5 | 2 | 8-10 | 76 |
| (прототип) |
Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-№4) достигается повышение качества листов и выхода годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) и реализации способа-прототипа (вариант №6) качество толстых листов из низколегированной стали и выход годного проката снижаются.
4. Правка штрипсовой стали для трубопроводов
Предложенный способ был реализован при правке штрипсов размерами 8×2600×12060 мм (труба диаметром 820 мм) из стали марки 08ГФБЮТ. После горячей прокатки с температурой в последнем проходе 880°С штрипсы имели неплоскостность с амплитудой 130 мм. Прокатанные штрипсы охлаждали до температуры окружающей среды Тпр=20°С и задавали в ЛПМ. Диаметр роликов на ЛПМ D=390 мм. При прохождении через ЛПМ штрипсы подвергали N=5 знакопеременным изгибам. После правки амплитуда неплоскостности штрипсов составляла S=2 мм. От штрипсов отбирали пробы и проводили испытания механических свойств. По всем механическим свойствам штрипсы после правки соответствовали ГОСТ 17066. Выход годного проката составил Q=100%.
Варианты реализации технологии правки штрипсов и показатели их эффективности приведены в таблице 4.
| Таблица 4. | |||||
| № п/п | Тпр, °С | D, мм | N, раз | S, мм | Q, % |
| 1. | 20 | 190 | 2 | 50-130 | 70 |
| 2. | 20 | 195 | 5 | 2-7 | 95 |
| 3. | 20 | 200 | 7 | 2 | 100 |
| 4. | 300 | 210 | 5 | 10-50 | 72 |
| 5. | 500 | 195 | 5 | 30-90 | 84 |
| 6. | 740 | 220 | 5 | 30-70 | 76 |
| (прототип) |
Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-№3) достигается повышение качества штрипсов и выхода годного проката. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1, №4 и №5) и реализации способа-прототипа (вариант №6) качество штрипсов и выход годного проката снижаются.
5. Правка листов толщиной до 50 мм и более
Предложенный способ был реализован при правке листов с размерами 42...80×1500×2500 из котельной стали марки 12К. После горячей прокатки с температурой в последнем проходе 880°С листы имели неплоскостность с амплитудой 15 мм. Прокатанные листы охлаждали до температуры окружающей среды Тпр=500°С и задавали в ЛПМ с диаметром роликов 400 мм. При прохождении через ЛПМ листы подвергали правке знакопеременным изгибом с числом изгибов N=5 (при толщине до 50 мм) и N=3 (при толщине 50 мм и более). После правки амплитуда неплоскостности листов составляла S=2 мм. От листов отбирали пробы и проводили испытания механических свойств. По всем механическим свойствам листы после правки по предложенным режимам толщиной до 50 мм, а также от 50 мм и более соответствовали ГОСТ 5520. Варианты реализации технологии правки толстых листов и показатели их эффективности приведены в таблице 5.
| Таблица 5. | ||||
| № п/п | Толщина, мм | N, раз | S, мм | Выход годного, % |
| 1 | 40 | 4 | 5 | 88 |
| 2 | 42 | 5 | 2 | 100 |
| 3 | 46 | 7 | 2 | 100 |
| 4 | 48 | 8 | 4 | 89 |
| 5 | 50 | 2 | 6 | 74 |
| 6 | 50 | 3 | 2 | 100 |
| 7 | 50 | 4 | 4 | 79 |
| 8 | 58 | 2 | 4 | 83 |
| 9 | 60 | 3 | 2 | 100 |
| 10 | 80 | 4 | 3 | 82 |
Из таблицы 5 следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2, №3) достигается повышение качества листов толщиной до 50 мм при максимальном выходе годного проката. Наилучшие результаты правки листов толщиной 50 мм и более получены при числе проходов N=3 (варианты №6 и №9). При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1, №4, №5, №7, №8 и №10) качество толстых листов и выход годного проката снижаются.
Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что регламентированные параметры правки листа обеспечивают повышение качества толстых листов и получение заданных механических свойств. За счет этого увеличивается выход годного.
Литературные источники
1. А.З.Слоним, А.Л.Сонин. Правка листового и сортового металла. М.: Металлургия, 1981 г., с.40-41.
2. Авт. свидет. СССР №456658, МПК B 21 D 1/06, 1975 г.
3. Авт. свидет. СССР №1462583, МПК B 21 D 1/00, 1986 г.
1. Способ правки стального толстолистового проката, включающий деформирование листов многократным знакопеременным изгибом при регламентированной температуре, отличающийся тем, что деформирование листов ведут между двумя рядами роликов при температуре не выше 700°С, диаметре роликов не более 500 мм и числе изгибов не менее 3.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что листы из углеродистых марок стали правят за два этапа, правку листов на первом этапе производят со степенью деформации 10÷15% при температуре 600÷700°С и с диаметром роликов не более 300 мм, а правку на втором этапе ведут со степенью деформации 1,0÷3,0% при температуре 300÷600°С и с диаметром роликов не более 400 мм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что правку листов из низколегированных марок стали осуществляют за два этапа, на первом этапе со степенью деформации 10÷15% при температуре 500÷600°С и с диаметром роликов не более 300 мм, а правку на втором этапе - со степенью деформации 1,0÷3,0% при температуре 400÷500°С и с диаметром роликов не более 400 мм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что правку штрипсовой стали для трубопроводов северного исполнения производят при температуре окружающей среды и с диаметром роликов не более 400 мм.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что листы толщиной до 50 мм правят за 5÷7 изгибов, а толщиной 50 мм и более правят за 3 изгиба.
