Способ прокатки металлических листов

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2622196:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления высокопрочных тонких листов из металлических материалов, в том числе из алюминиевых сплавов. Повышение прочностных свойств металла одновременно как по длине, так и по ширине листа за счет создания в нем пространственно-равномерной фрагментированной структуры металла с высокой плотностью дислокаций обеспечивается путем осуществления прокатки тонкого листа в двух валках с рассогласованием их окружных скоростей по меньшей мере в два раза и с единичной степенью деформации не менее 50% до суммарной степени деформации 75-95%, при этом прокатку осуществляют за два или четыре прохода, причем в каждом проходе, начиная с первого, задают одинаковое рассогласование окружных скоростей валков и одинаковую единичную степень деформации металла, а между проходами осуществляют поворот листа в плоскости прокатки на угол 90°. 2 табл.

Известен способ производства листов, согласно которому для выравнивания механических свойств в продольном и поперечном направлениях после холодной прокатки заготовки до толщины, превышающей конечную толщину листа в 2,8-9,5 раза, производят ее поворот в плоскости прокатки на угол 90° (см. патент РФ №2463116, В21В 3/00).

Недостатком данного способа является крайне низкий уровень сдвиговых деформаций металла по толщине листа при прокатке в продольном и поперечном направлениях, что не обеспечивает получение в нем равномерной фрагментированной структуры металла с высокой плотностью дислокаций, в результате чего прочностные свойства изготавливаемых тонких листов значительно снижаются.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ производства холоднокатаных полос и листов из различных металлов и сплавов, включающий холодную прокатку тонкой полосы до суммарной степени деформации 75-95% с единичной степенью деформации не менее 50% в валках с шероховатостью 6,0-12,0 мкм Ra и соотношением окружных скоростей V₁≥2V₂, (см. патент РФ №2542212, В21В 1/28).

Указанный способ позволяет повысить прочностные свойства металла только в продольном направлении, в то время как в поперечном направлении прочностные свойства металла будут низкими. Это связано с тем, что при прокатке листа с вышеуказанными режимами фрагментирование структуры металла происходит только в продольном направлении, т.е. по длине листа, что ведет к снижению прочностных свойств металла в поперечном направлении.

Задача, решаемая изобретением, заключается в изготовлении тонких металлических листов с высокими прочностными свойствами металла одновременно как по длине, так и по ширине листа за счет создания в нем пространственно-равномерной фрагментированной структуры металла с высокой плотностью дислокаций.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в снижении деформационной анизотропии путем создания равномерной сдвиговой деформации металла в двух взаимно перпендикулярных плоскостях прокатываемого листа.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе прокатки тонких металлических листов, включающем прокатку тонкого листа в двух валках с рассогласованием их окружных скоростей по меньшей мере в два раза и с единичной степенью деформации не менее 50% до суммарной степени деформации 75-95%, согласно изобретению прокатку осуществляют за два или четыре прохода, причем в каждом проходе, начиная с первого, задают одинаковое рассогласование окружных скоростей валков и одинаковую единичную степень деформации металла, а между проходами осуществляют поворот листа в плоскости прокатки на угол 90°.

Известен способ прокатки листов с одинаковой степенью деформации металла в продольном и поперечном направлениях для исключения образования вытянутости зерен (см. патент РФ №2492962, B22D 18/02, В21 В 1/00, F41H 5/00).

В заявляемом способе одинаковая степень деформации металла в продольном и поперечном направлениях листа, так же как и в известном способе, предназначена для исключения образования вытянутости зерен.

Известен способ производства листового проката, в котором после первых 1-5 проходов заготовку поворачивают в плоскости прокатки на угол 90° и прокатывают до конечной толщины (см. патент РФ №2137560, В21В 1/00, В21В 3/02, C21D 8/04).

В заявляемом способе поворот листа в плоскости прокатки на угол 90°, так же как и в известном способе, предназначен для снижения анизотропии механических свойств.

Однако наравне с вышеуказанными известными техническими свойствами в заявляемом способе прокатки совокупность отличительных признаков проявляет новый технический результат, заключающийся в снижении деформационной анизотропии путем создания равномерной сдвиговой деформации металла в двух взаимно перпендикулярных плоскостях прокатываемого листа. Это обеспечивает получение пространственно-равномерной фрагментированной структуры металла с высокой плотностью дислокаций как по длине, так и по ширине листа. В результате этого прочностные свойства изготавливаемых тонких металлических листов значительно повышаются.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ прокатки металлических листов не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Способ прокатки металлических листов осуществляют следующим образом.

Холодную прокатку металлических листов осуществляют в двух приводных валках с рассогласованием их окружных скоростей по меньшей мере в два раза. Прокатку осуществляют за два или четыре прохода с единичной степенью деформации не менее 50% до суммарной степени деформации 75-95%. Причем в каждом проходе, начиная с первого, задают одинаковое рассогласование окружных скоростей валков и одинаковую единичную степень деформации металла, а между проходами осуществляют поворот листа в плоскости прокатки на угол 90°. Это позволяет обеспечить в процессе прокатки металла создание больших сдвиговых деформаций, способствующих получению фрагментированной структуры металла с высокой плотностью дислокаций как по длине, так и по ширине прокатываемого листа, и одновременно с этим предотвратить формирование деформационной анизотропии за счет создания равномерной сдвиговой деформации металла в двух взаимно перпендикулярных плоскостях прокатываемого листа.

Осуществлять холодную прокатку в приводных валках с рассогласованием их окружных скоростей менее чем в два раза и с единичной степенью деформации менее 50% нецелесообразно, так как при этом уменьшается интенсивность сдвиговой деформации и увеличивается ее неравномерность по толщине листа, что приводит к значительному снижению прочностных свойств металла.

Если в процессе прокатки рассогласование окружных скоростей валков и степень деформации в каждом проходе будут не равны между собой, то структура и прочностные свойства металла в продольном и поперечном направлениях листа будут неравномерными.

Осуществлять прокатку металлических листов за один или три прохода нецелесообразно, так как фрагментирование структуры металла будет происходить преимущественно только в продольном направлении, т.е. по длине листа. В результате прочностные свойства листа по длине будут выше аналогичных показателей по его ширине, а это в целом снижает прочность листа.

Осуществлять прокатку металлических листов более чем за четыре прохода нецелесообразно, так как суммарная степень деформации в этом случае превысит 95%, что приведет к образованию поверхностных и внутренних трещин в металле листа, а, следовательно, к потере его пластических и прочностных свойств, что в дальнейшем приведет к разрушению металла листа.

Если между проходами не осуществлять поворот листа в плоскости прокатки на угол 90°, то фрагментирование структуры металла будет происходить только в продольном направлении. В результате прочностные свойства листа в продольном направлении будут выше, чем в поперечном направлении.

Таким образом, совокупность отличительных признаков заявляемого способа позволит получить пространственно-равномерную фрагментированную структуру металла с высокой плотностью дислокаций в продольном и поперечном направлениях готового листа и соответственно повысить его прочностные свойства.

Для обоснования преимуществ заявляемого способа прокатки металлических листов были проведены 12 экспериментов, в которых исходную заготовку в виде листа толщиной 4,0 мм из алюминиевого сплава марки АМг6 прокатывали в двух приводных валках диаметром 400 мм, окружные скорости которых в каждом проходе отличались не менее чем в два раза. Прокатку проводили с единичной степенью деформации не менее 50% на сухих валках без использования технологической смазки.

Эксперименты №1-4 проводили в соответствии с заявляемыми режимами, указанными в формуле изобретения;

эксперименты №5-10 - с режимами, выходящими за заявляемые пределы;

эксперименты №11-12 - по прототипу.

Режимы прокатки приведены в таблице 1, а результаты испытаний - в таблице 2.

Результаты испытаний показали, что металлические листы, изготовленные по заявляемому способу (эксперименты №1-4), в сравнении с прототипом (эксперименты №11, 12) имеют более высокие прочностные свойства как в продольном, так и в поперечном направлениях, а именно:

- предел текучести металла повышается в продольном направлении листа на 10,0-11,5%, а в поперечном направлении - на 29,9-31,5%;

- временное сопротивление разрыву металла повышается в продольном направлении листа на 9,5-12,3%, а в поперечном направлении - на 24,3-27,5%.

Изготавливать металлические листы по режимам, выходящим за заявляемые пределы, нецелесообразно, так как при этом увеличивается неравномерность свойств листа в продольном и поперечном направлениях (эксперименты №5, 6, 8, 9, 10) или появляются трещины и разрывы (эксперимент №7).

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ прокатки металлических листов работоспособен, может найти широкое применение в области прокатки высокопрочных изделий и, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Способ прокатки тонких металлических листов, включающий прокатку листа в двух валках с рассогласованием их окружных скоростей по меньшей мере в два раза и с единичной степенью деформации не менее 50% до суммарной степени деформации 75-95%, отличающийся тем, что прокатку осуществляют за два или четыре прохода, причем в каждом проходе, начиная с первого, задают одинаковое рассогласование окружных скоростей валков и одинаковую единичную степень деформации металла, а между проходами осуществляют поворот листа в плоскости прокатки на угол 90°.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления высокопрочных тонких листов и полос из алюминиевых сплавов. Способ включает холодную прокатку полосы в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей до суммарной степени деформации 75-95% с минимальной единичной степенью деформации 50%.

Способ производства электротехнической стали // 2621205

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшении шероховатости поверхности полосы, что приводит к уменьшению удельных магнитных потерь на 10%, способ производства полосы из электротехнической стали включает выплавку и разливку стали, горячую прокатку, две холодные прокатки полосы в рабочих валках клети прокатного стана, обезуглероживающий отжиг, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг и выпрямляющий отжиг полосы с нанесением электроизоляционного покрытия, при этом после окончательной холодной прокатки осуществляют обжатие полосы со степенью не более 10% для уменьшения шероховатости ее поверхности путем протяжки холоднокатаной полосы через рабочие валки стана при отключенном приводе.

Способ холодной прокатки металлических профилей // 2617191

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления металлических профилей с повышенными прочностными свойствами. Продольную прокатку металла производят в клети с двумя трехвалковыми калибрами, образующими между собой максимально сближенные очаги деформации.

Способ тонколистовой прокатки алюминиевых сплавов // 2615958

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления высокопрочных тонких полос и листов из алюминиевых сплавов. Способ включает прокатку тонкой полосы из алюминиевых сплавов в двух валках с рассогласованием их окружных скоростей по меньшей мере в два раза и с единичной степенью деформации не менее 50% до суммарной степени деформации 75-95%.

Прокатный стан и способ прокатки // 2598735

Изобретение относится к области прокатки, в частности холодной прокатки металлической полосы (2). Прокатный стан содержит по меньшей мере одну клеть (1) холодной прокатки, расположенный перед клетью (1) холодной прокатки разматыватель (3), при этом между разматывателем (3) и клетью (1) холодной прокатки промежуточно расположен блок (10), который состоит по меньшей мере из трех приводимых во вращение вокруг соответствующей оси (6А, 7А, 8А) вращения роликов (6, 7, 8), при этом предусмотрена возможность перестановки каждого из этих роликов (6, 7, 8) по отдельности или совместно в направлении соответствующей оси (6А, 7А, 8А) вращения или в направлении поперек оси (6А, 7А, 8А) вращения с помощью приводного и регулировочного устройства (11).

Способ холодной прокатки полос // 2596566

Изобретение относится к технологии дрессировки отожженных стальных полос на одноклетевом дрессировочном стане с использованием моталки и разматывателя. Способ включает прокатку с относительными обжатиями 0,5-2% с приложением заднего и переднего натяжений.

Способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты // 2592609

Изобретение относится к технологии производства холоднокатаного проката, предназначенного для изготовления упаковочной ленты. Повышение механических свойств, их стабильности и однородности по длине полосы обеспечивается за счет того, что способ включает горячую прокатку полосы из стали, имеющей регламентированный состав, ее смотку, травление, холодную прокатку, термообработку, согласно которому температуру раската перед чистовой группой клетей поддерживают в диапазоне 1050-1200°С, горячую прокатку ведут с суммарным относительным обжатием не менее 90%, температуру конца прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 810-880°С и 480-570°С соответственно, холодную прокатку ведут с суммарным относительным обжатием не менее 62%.

Способ обработки металлической полосы и устройство для его осуществления // 2544728

Изобретение относится к области прокатного производства металлической полосы. Снижение продольной и поперечной разнотолщинности полосы обеспечивается за счет того, что в способе обработки металлической полосы пластической деформацией, включающем прокатку с охватом передним концом полосы ведущего валка и охватом задним концом полосы ведомого валка с углом охвата в пределах π≤φ1 и φ0 < 2π радиан, соответственно, с рассогласованием окружных скоростей валков и обеспечением снижения натяжения концов полосы, снижают силы переднего и заднего натяжений на свободных концах полосы путем подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зазор между ведущим и ведомым валками и полосой на входе полосы в валки.

Способ производства холоднокатаной полосы // 2542212

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления полосы с прочностными свойствами в 1,2-1,4 раза выше, чем у прототипа.

Способ производства низкоуглеродистой стали // 2535841

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении холоднокатаных листов толщиной 0,4-1,8 мм из низкоуглеродистой стали марки 08ЮТР для получения изделий методом глубокой вытяжки.

Способ изготовления восстановительно отожженной покрытой стальной основы для упаковочных применений и полученный упаковочный стальной продукт // 2631217

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения коррозионной стойкости упаковочной ленты способ включает получение сляба из стали, содержащей, мас.%: C 0,003 или менее, N 0,004 или менее, Mn от 0,05 до 0,5, P 0,02 или менее, Si 0,02 или менее, S 0,03 или менее, Al 0,1 или менее, железо и неизбежные примеси - остальное, горячую прокатку сляба при конечной температуре выше или равной температуре фазового перехода Ar3, однократную или двукратную холодную прокатку ленты, причем при двукратной холодной прокатке проводят рекристаллизационный отжиг между стадиями холодной прокатки, электроосаждение слоя олова по меньшей мере на одну сторону ленты, причем масса покрытия слоя олова или слоев на одной или обеих сторонах ленты составляет не более 1000 мг/м2; отжиг ленты с покрытием путем ее нагрева со скоростью, превышающей 300°C/с, до температуры Та от 513 до 645°C с выдержкой при Та в течение времени ta с обеспечением преобразования слоя олова в слой сплава железо-олово, который содержит по меньшей мере 90 мас.%, предпочтительно 95 мас.% FeSn с 50 ат.% железа и 50 ат.% олова, с получением восстановленной микроструктуры стали при отсутствии рекристаллизации стальной ленты, подвергнутой холодной прокатке, и быстрое охлаждение ленты с покрытием со скоростью по меньшей мере 100°C/с. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ производства подвергнутой восстановительному отжигу стальной подложки с покрытием для упаковочных применений и изделие из упаковочной стали, полученное с его помощью // 2633125

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения коррозионной стойкости стального листа способ включает получение сляба из стали, содержащей, мас.%: С 0,05 или менее, N 0,004 или менее, Mn от 0,05 до 0,5, P 0,02 или менее, Si 0,02 или менее, S 0,03 или менее, Al 0,1 или менее, при необходимости один или более элементов из: Nb от 0,001 до 0,1, Ti от 0,001 до 0,15, V от 0,001 до 0,2, Zr от 0,001 до 0,1, B от 5 до 50 ppm, Fe и неизбежные примеси - остальное, горячую прокатку при конечной температуре, большей или равной температуре превращения Ar3, однократную холодную прокатку с получением подложки, электроосаждение слоя олова на одну или обе стороны подложки с получением луженого стального листа для упаковочных применений, причем масса покрытия слоя олова или слоев составляет не более 1000 мг/м2, отжиг луженого упаковочного стального листа путем его нагрева со скоростью более 300°С/с до температуры Ta от 513°C до 645°C с выдержкой в течение времени ta с преобразованием слоя олова в слой железо-оловянного сплава, содержащего, по меньшей мере, 90, предпочтительно 95 мас.% FeSn с 50 ат.% Fe и 50 ат.% Sn, и охлаждение со скоростью по меньшей мере 100°С/с. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ изготовления деталей с низкой волнистостью из гальванически оцинкованного металлического листа и соответствующие деталь и транспортное средство // 2636217

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения коррозионной стойкости детали способ её изготовления включает стадии холодной прокатки подложки (3) с использованием рабочих валков, рабочая поверхность которых имеет шероховатость Ra2.5 меньшую или равную 3,6 мкм; нанесения металлического покрытия (7) по меньшей мере на одной поверхности (5) отожженной подложки (5) с помощью электролитического осаждения с образованием металлического листа (1); деформирования отрезанного металлического листа (1) с формированием деталей, при этом внешняя поверхность (21) металлического покрытия (7) после проведения стадии деформирования имеет волнистость Wa0,8 меньшую или равную 0,5 мкм. 3 н. И 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Плоский прокат из металлического материала, применение плоского проката, валок и способ для изготовления плоского проката // 2637733

Изобретение относится к области прокатки, плоского проката из металлического материала, в частности из стального материала, к его применению, способу и валку для его изготовления. Для улучшения трибологических свойств и условий для нанесения лакового покрытия плоский прокат имеет детерминированную структуру поверхности, которая имеет большое количество углублений с глубиной в пределах от 2 до 14 мкм, причем углубления осуществлены I-образными, Н-образными, крестообразными, С-образными или Х-образными. Структура поверхности имеет количество пиков RPc в пределах от 45 до 180 1/см, среднюю арифметическую шероховатость Ra в пределах от 0,3 до 3,6 мкм и среднюю арифметическую волнистость Wsa в пределах от 0,05 до 0,65 мкм. Валок текстурирован с применением лазера и имеет детерминированную структуру поверхности с большим количеством перекрывающих друг друга чашевидных углублений соответствующей формы. Структура поверхности валка, измеренная в направлении валка, отличается количеством пиков RPc в пределах от 80 до 180 1/см, средней арифметической шероховатостью Ra в пределах от 2,5 до 3,5 мкм и средней арифметической волнистостью Wsa в пределах от 0,08 до 1,0 мкм. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 15 ил.