Способ производства горячекатаного подката для производства проката для эмалирования

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос, предназначенных для последующей переработки в холоднокатаную продукцию для эмалирования. Для повышения выхода годного при производстве эмалированных изделий за счет исключения дефекта "рыбья чешуя" путем управления температурным режимом на стадии изготовления горячекатаного подката способ включает горячую прокатку стальной полосы, содержащей в мас.%: углерода 0,02-0,05, алюминия не более 0,05 и 0,05-0,08 никеля, и бора 0,001-0,003 с температурой конца горячей прокатки, равной 860-890°С и смотку горячей полосы в рулон в диапазоне 720-750°С. 1 табл.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос, предназначенных для последующей переработки в холоднокатаную продукцию для эмалирования.

Известны способы получения горячекатаных полос с содержанием С и А1 не более 0,01% для переработки их в холоднокатаную продукцию для последующего эмалирования, включающие горячую прокатку полос на стане с температурой конца прокатки более 780°С и температурой смотки в диапазоне 450-800°С (см., например, япон. заявку №2236254, кл. С22С 38/00, опубл. 19.09.90 г., пат. ГДР №292392, кл. В21В 3/02, опубл. 01.08.91 г.).

Недостатками известных способов являются либо повышенный уровень дефекта "рыбья чешуя", возникающий при эмалировании, либо невозможность производства тонколистовой продукции с заданным уровнем свойств при повышенном содержании углерода.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ производства стального листа для эмалирования с содержанием в стали углерода и алюминия не более 0,05% каждого и 0,05-0,08% никеля, включающий горячую прокатку полосы с температурой конца прокатки 760-800°С, последующую смотку в рулон при температуре 680-700°С и дальнейшую переработку подката в холоднокатаную продукцию для эмалирования (см. патент РФ №2165809, кл. В21В 1/22, опубл. в БИ №12, 2001 г.).

Недостатком известного способа является пониженный выход годного при производстве эмалированных изделий из-за появления дефекта "рыбья чешуя". Кроме того, применение температурных режимов горячей прокатки и смотки полосы приводят к повышенному браку при штамповке из-за пониженной пластичности металла. Это связано с невозможностью обеспечения заданной микроструктуры на стадии горячей прокатки из низкоуглеродистой стали при ее микролегировании, например, бором.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение выхода годного при производстве эмалированных изделий за счет исключения дефекта "рыбья чешуя" путем управления температурным режимом на стадии изготовления горячекатаного подката.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства горячекатаного подката для производства проката для эмалирования при содержании в стали углерода 0,02-0,05%, алюминия не более 0,05% и 0,05-0,08% никеля, включающем горячую прокатку на стане, смотку горячей полосы в рулон, согласно изобретению, при содержании в стали бора 0,001-0,003% температуру конца горячей прокатки принимают равной 860-890°С, при этом температуру смотки горячей полосы в рулон устанавливают в диапазоне 720-750°С.

Отличительный признак, характеризующий при содержании в низкоуглеродистой стали бора в пределах 0,001-0,003% температуру конца прокатки полосы на непрерывном стане горячей прокатки в диапазоне 860-890°С, неизвестен. В заявляемом техническом решении данный отличительный признак служит для обеспечения формирования заданной оптимальной микроструктуры. Данный горячекатаный подкат предназначен для дальнейшей переработки в холоднокатаную продукцию, используемую для изготовления эмалированных изделий с предварительной операцией штамповки. Поэтому, учитывая многостадийность переработки горячекатаного проката, необходимо обеспечить в нем требуемые механические свойства (высокую прочность при достаточно высоком уровне пластичности). Это позволяет обеспечить хорошую выкатываемость при холодной прокатке с большими обжатиями, высокую штампуемость. Микролегирование бором позволяет управлять балльностью зерна - он сдерживает рост зерна, с одной стороны, и повышает образование карбонитридов в стали, около которых образуется цементит - с другой. Таким образом, микролегирование бором способствует формированию оптимального цементита, обеспечивая высокий показатель водородного охрупчивания (ПВО - не менее 50-55%). При меньших показателях ПВО увеличивается вероятность появления дефекта "рыбья чешуя". Для исключения образования дефекта "рыбья чешуя", появляющегося на стадии эмалирования, необходимо в структуре стали обеспечить достаточно крупный цементит (2-3 балла по шкале В по ГОСТ 5640). Такой цементит является "резервуаром" для водорода, обеспечивая его полное удержание в процессе соответствующей термообработки эмалированных изделий, при этом исключается образование "рыбьей чешуи".

При температурах конца прокатки ниже 860°С прокатка будет осуществляться в двухфазной области (по диаграмме "железо-углерод"), что приведет к формированию высокой прочности проката при пониженной пластичности. То есть при дальнейшей переработке такой горячекатаной полосы будет наблюдаться низкая выкатываемость при холодной прокатке и низкая штампуемость (повышенное трещинообразование) при изготовлении изделий под эмалирование (что и характерно для выбранного в качестве ближайшего аналога способа). Кроме того, будет наблюдаться значительная разнобалльность зерна в структуре горячекатаного проката.

При температурах конца горячей прокатки выше 890°С для обеспечения требуемой температуры смотки (в диапазоне 720-750°С) необходима высокая скорость охлаждения. Однако высокая скорость охлаждения сильно измельчит зерно и, соответственно, будет образован мелкий цементит, что приведет к снижению выхода годного при эмалировании изделий по дефекту "рыбья чешуя".

Отличительный признак, характеризующий температурный режим смотки полосы из низкоуглеродистой стали с содержанием бора в пределах 0,001-0,003% в диапазоне 720-750°С, неизвестен. Данный температурный диапазон выбран из следующих соображений. При температурах смотки горячей полосы выше 750°С образуется значительная эллипсность рулона. Это затрудняет дальнейшую технологическую переработку такого металла. Кроме того, повышенная температура смотки способствует снижению пластических свойств, что также ухудшает условия переработки горячекатаного подката в продукцию для эмалирования. Кроме того, при таком режиме смотки появляется цементит 4 балла и существенно ухудшается штампуемость при изготовлении изделий (возникают трещины, ракзрывы). При снижении температуры смотки ниже 720°С существенно повышается прочность горячекатаной полосы, что приводит к растресскиванию металла при штамповке, особенно с операцией глубокой вытяжки, кроме того, наблюдается незначительное снижение ПВО (до значений 20-35%).

Таким образом, заявляемая совокупность признаков способствует формированию в стали на стадии горячей прокатки оптимальной микроструктуры (оптимальный балл цементита), позволяющей обеспечить хорошую выкатываемость с большими обжатиями при холодной прокатке, высокую штампуемость, а также исключить появление дефекта "рыбья чешуя" за счет повышения ПВО (выше 50%). Такая совокупность признаков в известных технических решениях не обнаружена.

На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ горячей прокатки полос не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентноспособности "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа.

На широкополосном стане 2000 горячей прокатки ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" прокатывается полоса из стали марки 08пс с содержанием углерода 0,02-0,05%, алюминия не более 0,05%, микролегированная бором (0,001-0,003%) размером 2,3×1670 мм.

Сляб, нагретый до требуемой температуры, после прокатки в черновой группе клетей широкополосного стана направляется по промежуточному рольгангу в чистовую группу клетей, где полоса одновременно заполняет очаг деформации нескольких клетей. После прокатки в последней чистовой клети с температурой конца прокатки 860-890°С полоса подается на отводящий рольганг к моталкам, где сматывается в рулон при температуре 720-750°С.

После горячей прокатки горячекатаный подкат перерабатывался в холоднокатаную продукцию на стане 2500 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат". Затем производится штамповка изделий с последующим нанесением эмалевого покрытия.

Варианты технологических параметров, по которым по заявляемому способу и способу-прототипу осуществлялась прокатка в чистовой группе клетей непрерывного широкополосного стана горячей прокатки 2000 ОАО "ММК", а также смотка полосы в рулон, представлены в таблице. Выход годного оценивался по дефекту "рыбья чешуя" в ходе получения эмалевого покрытия.

Таблица
№ п/п	Температура конца прокатки, Tкп, °C	Температура смотки, Tсм, °C	Балл цементита (по шкале В ГОСТ 5640)	Показатель водородного охрупчивания (ПВО) %	Выход годного %
1*	760-790	680-700	0-2	20-30	63
2	760-790	700-720	1-2	30-35	79
3	800-820	700-720	1-2	35-40	75
4	820-850	720-750	1-3	40-45	86
5	860-890	690-710	1-2	35-45	81
6	860-890	720-750	2-3	60-75	100
7**	860-890	750-770	3-4	60-75	81
Примечание:* По варианту способа-прототипа с микролегированием (0,001-0,003%) бором. ** Снижение выхода годного связано со снижением штампуемости (балл цементита - 3-4)

На основании выше изложенного, можно сделать вывод, что заявляемый способ производства горячекатаного подката для производства проката для эмалирования работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе.

Заявляемый способ может найти широкое применение для производства тонкого горячекатаного подката, который исключает при переработке его в холоднокатаную продукцию и последующем эмалировании образование дефекта "рыбья чешуя" за счет создания регламентируемой микроструктуры с оптимальным баллом цементита (2-3) и ПВО не менее 60-75%.

Следовательно, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Способ производства горячекатаного подката стальной полосы для эмалирования при содержании в стали, мас.%: углерод 0,02-0,05, алюминий не более 0,05 и никель 0,05-0,08, включающий горячую прокатку на стане, смотку горячей полосы в рулон, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит бор 0,001-0,003 мас.%, температуру конца горячей прокатки принимают равной 860-890°С, а смотку горячей полосы в рулон ведут в диапазоне 720-750°С.