Способ отжига низкоуглеродистой стали, прокатанной на текстурированных валках

Изобретение относится к термообработке стали, в частности к отжигу рулонных полос в колпаковых печах, и может быть использовано при производстве холоднокатаной стали для штамповки деталей сложной конфигурации. Основная задача изобретения - получение холоднокатаной полосы с высоким качеством отделки поверхности без дефектов, увеличение выхода годного, повышение потребительских свойств. Способ отжига низкоуглеродистой стали, прокатанной на текстурированных валках, включает нагрев холоднокатаных рулонов в колпаковой печи с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂ при заданной скорости нагрева до температуры рекристаллизационного отжига, выдержку при этой температуре, охлаждение под колпаком с потушенными горелками и охлаждение до температуры 130°С, где время охлаждения рулонов под колпаком с потушенными горелками определяют по формуле:

,

где t_O.B - температура окончательной выдержки, °С; t_снк - температура снятия нагревательного колпака, °С; t_нагр - общая продолжительность нагрева, час; 23, 0,3 - эмпирические коэффициенты, °С/час и °С/час² соответственно. 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии термообработки стали и может быть использовано при отжиге рулонного полосового проката в колпаковых печах с азотоводородной защитной атмосферой.

Известен способ термообработки стальной холоднокатаной полосы с остатками прокатной смазки на поверхности полосы в рулонах, включающий загрузку рулонов в печь для термической обработки, подачу защитной атмосферы с содержанием водорода 4-10% и 90-96% азота, нагрев рулонов до температуры 620°С с одновременным контролем содержания метана в подмуфельном пространстве, увеличение содержания водорода до 15-18% для предотвращения выпадения сажи из метана, образовавшегося в процессе возгонки прокатной смазки с поверхности полосы, нагрев рулонов до 760°С, затем снижение содержания водорода до 4-10% (патент США №3531333).

Недостатком известного способа является сложность в реализации, так как для предотвращения образования сажи на поверхности отжигаемой полосы необходим контроль содержания метана в процессе отжига, а также необходимо использование защитных средств двух типов с содержанием водорода 4-10% и чистого водорода, для увеличения содержания водорода в подмуфельном пространстве до 15-18% в период нагрева металла от 620°С до 760°С. Кроме усложнения процесса отжига - ведение нагрева с двумя фиксированными содержаниями водорода 4-10% и 15-18% в различные периоды отжига - известный способ не обеспечивает также высокой производительности.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ отжига холоднокатаных рулонов из малоуглеродистой стали в одностопной садочной газовой печи с защитной атмосферой, включающий нагрев стопы установленных друг на друга рулонов до температуры отжига 670-710°С, выдержку и последующее охлаждение (приведен С.С.Гусевой и др. Непрерывная термическая обработка автолистовой стали М., «Металлургия». 1979, с.18-25).

Недостатком известного способа отжига является получение отожженной полосы с дефектами «сажа», «излом», «пятна эмульсии», «отпечатки», низкая производительность колпаковой печи.

Технической задачей настоящего изобретения является получение холоднокатаной полосы с высоким качеством отделки поверхности без дефектов, а также повышение производительности и сокращение производственных затрат.

Для решения этой задачи в способе отжига низкоуглеродистой стали, прокатанной на текстурированных валках, включающем нагрев холоднокатаных рулонов в колпаковой печи с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂ при заданной скорости нагрева до температуры рекристаллизационного отжига, выдержку при этой температуре, охлаждение под колпаком с потушенными горелками и охлаждение до температуры 130°С, в отличие от ближайшего аналога время охлаждения под колпаком с потушенными горелками определяют по формуле:

где t_О.B - температура окончательной выдержки, °С

t_СНК - температура снятия нагревательного колпака, °С

τ_нагр - общая продолжительность нагрева, час.

Математическое выражение для выдержки τ_охл получено при обработке опытных данных и является эмпирическим.

Эмпирические коэффициенты 23°С/час и 0,3°С/час² получены опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации режимов отжига вышеназванной полосовой стали, а именно охлаждения в процессе отжига, обеспечивающего повышение выхода качественного проката. Во избежание слипания витков рулонов следует исключить избыточное тепловое напряжение во время охлаждения, особенно когда их температура еще достаточно высока. Процесс охлаждения, следовательно, должен предусматривать возможность управления. Главное, необходимо устанавливать прогрессивную скорость охлаждения, предотвращающую образование дефектов на поверхности полосы при разматывании рулона в процессе дрессировки.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли в ОАО «ММК». С этой целью при рекристаллизационном отжиге холоднокатаных рулонных полос в одностопных колпаковых печах с азотно-водородной защитной атмосферой варьировали скорости охлаждения, оценивая результаты по производительности печей и качеству поверхности отожженной полосы.

Наилучшие результаты (максимальная производительность печей при требуемом качестве термообработанного проката) получены при реализации заявленного способа. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.

Технико-экономические исследования, выполненные в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показали, что использование настоящего изобретения при рекристаллизационном отжиге рулонной полосовой стали в колпаковых одностопных печах с азотно-водородной защитной атмосферой позволит увеличить выход качественного металлопроката на 20%.

Пример конкретного выполнения

В одностопной колпаковой печи с азотно-водородной защитной атмосферой производится рекристаллизационный отжиг рулонных полос стали марки 08Ю категории вытяжки 0СВ, шириной b=1280 мм, массой нижнего рулона (m)=23 т. Вес садки 92 т.

Стопу рулонов накрыли муфелем и нагревательным колпаком с горелками для сжигания топлива, затем начали нагрев в азотно-водородной защитной атмосфере до температуры 690°С. Общая продолжительность нагрева составила 50 часов.

По окончании нагрева рулоны подвергали охлаждению под нагревательным колпаком с потушенными горелками в соответствии с формулой, продолжительность охлаждения под нагревательным колпаком с потушенными горелками составила:

,

затем нагревательный колпак сняли и охлаждали рулоны под муфелем до температуры 130°С по стендовой термопаре. Выход качественного металла составил 100%.

Способ отжига низкоуглеродистой стали, прокатанной на текстурированных валках, включающий нагрев холоднокатаных рулонов в колпаковой печи с защитной атмосферой, состоящей из 93% N₂ и 7% Н₂ при заданной скорости нагрева до температуры рекристаллизационного отжига, выдержку при этой температуре, охлаждение под колпаком с потушенными горелками и охлаждение до температуры 130°С, отличающийся тем, что время охлаждения рулона под колпаком с потушенными горелками определяют по формуле:
,
где t_О.B - температура окончательной выдержки, °С;
t_СНК - температура снятия нагревательного колпака, °С;
τ_нагр - общая продолжительность нагрева, ч;
23, 0,3 - эмпирические коэффициенты, °С/ч и °С/ч² соответственно.