Способ обработки стальной упаковочной ленты



Способ обработки стальной упаковочной ленты
Способ обработки стальной упаковочной ленты
Способ обработки стальной упаковочной ленты
C21D1/20 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2687620:

Ненашев Сергей Александрович (RU)
Нефедов Дмитрий Викторович (RU)
Кузьмин Алексей Юрьевич (RU)

Изобретение относится к обработке и отделке полосового проката, в частности ленты, предназначенной для упаковки рулонного металла и листов в пачках. Для обеспечения в упаковочной ленте требуемого уровня физико-механических свойств в широком диапазоне толщин от 0,45 до 1,30 мм в условиях высокопроизводительного агрегата обработке подвергают холоднокатаную ленту с содержанием 0,28-0,50 мас.% углерода, при этом ленту нагревают со скоростью 4,5-8,0°С/с до температуры 930-950°С, выдерживают в расплаве свинца в течение 20-50 с при температуре 460-500°С, окрашивают поверхность и сушат, а затем осуществляют покрытие ленты воском в водно-восковой эмульсии, содержащей 20% парафина, с последующим охлаждением воздухом, имеющим температуру 60-70°С. 1 пр., 1 табл., 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к отделке полосового проката и может быть использовано при производстве высокопрочной упаковочной ленты, предназначенной для обвязки, упаковки, пакетирования, крепления крупногабаритной продукции, соединения в моноблоки отдельных единиц с целью исключения повреждения и порчи товара при доставке потребителю, используемой в металлургической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Современные механизированные способы упаковки предъявляют особые требования к упаковочной ленте: прочность, достаточную для фиксации продукции при транспортировке и хранении; пластичность, обеспечивающую образование надежных «замков» обвязки; состояние поверхности, обеспечивающее скольжение соприкасающихся поверхностей, а также стойкость к атмосферной коррозии.

Наиболее полно данным требованиям отвечает лента двух классов, класс UMC800HE с временным сопротивлением разрыву σВ≥800 МПа и относительным удлинением δ100≥10%, UMC970HE с временным сопротивлением разрыву σВ≥970 МПа и относительным удлинением δ100≥7,5%.

Известен способ термической обработки стали, осуществляемый путем нагрева до температуры на 20-30°С выше Ас3, выдержки при этой температуре и охлаждения в расплавленном свинце при 540-560°С без последующего отпуска (см., например, Справочник термиста, А.А. Шмыков, Москва, 1952).

Известен способ обработки стальной ленты с содержанием углерода 0,45-0,56%, включающий патентирование металла с нагревом в печи с избытком природного газа и выдержкой в расплаве из смеси 98%NaNO3 и 2%MnO2 при температуре 350-400°С, промывку в холодной воде, покрытие воском и сушку горячим воздухом, после чего ленту пропускают через адгезирующие ролики (патент РФ №2145360 C21D 9/52, 8/02, 2000).

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ обработки стальной ленты из марганцовистой стали с содержанием углерода в пределах 0,26-0,35%, включающий патентирование металла с нагревом в печи с недостатком кислорода до температуры 920-980°С и изотермической выдержкой в расплаве из смеси NaNO3 и MnO2 при температуре 380°С, с последующим охлаждением проточной водой, электрохимическим травлением в 16%-ном растворе серной кислоты, после которого металл дополнительно промывают холодной водой и сушат при температуре около 300°С, а затем пропускают горячую ленту в течение 1-3 с через ванну с водно-восковой эмульсией с последующим обтиром прокладками поверхности движущегося металла (патент РФ №2238987 C21D 8/02, 1/20, 9/52, 2004).

Недостатками данных способов являются отсутствие регламентации требований к исходной заготовке, временных параметров термической обработки, а также сложности обеспечения требуемого уровня механических свойств в широком диапазоне толщин (0,45÷1,30 мм). Это, в свою очередь, не позволяет обеспечить в упаковочной ленте из углеродистой стали, изготавливаемой с изотермической выдержкой в расплаве свинца, уровень характеристик, соответствующих, заявляемым классам прочности 800/970.

На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста, заявляемый способ производства высокопрочной ленты, не следует явным образом из известного уровня техники, а, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является обеспечение в упаковочной ленте требуемого уровня физико-механических свойств в широком диапазоне толщин (0,45-1,30 мм) в условиях высокопроизводительного агрегата патентирования.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства высокопрочной упаковочной ленты толщиной 0,45-1,30 мм, согласно изобретению, холоднокатаную ленту с суммарной степенью деформации 55-75% из стали, содержащей 0,28-0,50 мас. % углерода, патентируют путем нагрева ленты со скоростью 4,5-8,0°С/с до температуры 930-950°С в атмосфере, содержащей 0,5-2,4% СО, и изотермической выдержки в расплаве свинца в течение 20-50 с при температуре 460-500°С, после чего ленту окрашивают, сушат и покрывают воском в водно-восковой эмульсии, содержащей 20% парафина со скоростью ее перемещения 2-4 с, с последующим охлаждением воздухом, имеющим температуру 60-70°С.

Сущность заявляемого технического решения заключается в определении оптимальных параметров процесса обработки углеродистой стальной ленты, обеспечивающих ее прочностные и пластические свойства, достаточные для упаковки продукции и ее сохранности во время транспортировки, а также антикоррозионные свойства упаковочной ленты, которые могут быть достигнуты при выполнении следующих условий:

1 Формирование в готовой ленте микроструктуры, состоящей из смеси сорбита и бейнита в соотношении ~60-90/40-10%, с величиной структурного элемента в пределах 6-14 мкм. Характеристики оптимальной микроструктуры установлены эмпирически;

2 Формирование на поверхности ленты толщины воскового покрытия в пределах 0,5-1,0 мкм.

На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ производства патентированного высокопрочного холоднокатаного проката, не следует явным образом из известного уровня техники, а, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Экспериментально установлено, что в нагартованной холоднокатаной заготовке из стали с содержанием 0,28-0,50 мас. % углерода, после завершения фазовых (α→γ) превращений при температуре Ас3, в образовавшемся мелком зерне аустенита при скоростях нагрева 4,5-8,0°С/с сохраняется фазовый наклеп, который способствует интенсификации процесса статической рекристаллизации, сопровождающейся повторным измельчением зерна аустенита, которая полностью завершается к температурам 930-950°С, что способствует при дальнейшей изотермической выдержке в расплаве свинца при температуре 460-500°С формированию структуры бейнита/сорбита с величиной структурного элемента в пределах 6-14 мкм. Отклонение от заявляемых температурно-скоростных параметров нагрева приводит к формированию областей феррита, разнозернистости микроструктуры готовой ленты, чрезмерному росту зерна аустенита, что способствует недостижению показателей прочности и пластичности.

Выбранные пределы содержания углерода 0,28-0,50 мас. %, при заявляемых параметрах температурно-скоростной обработки нагартованной холоднокатаной ленты, способствуют формированию микроструктуры, состоящей из сорбита в пределах 60-90% и бейнита в пределах 40-10%. При содержании углерода менее 0,28 мас. % в готовой ленте формируется феррито-, сорбито-, бейнитная смесь, что не позволяет обеспечить требуемый класс прочности. При содержании углерода более 0,50 мас. % в ленте формируется бейнито-мартенситная структура, не позволяющая получать относительное удлинение на уровне 7,5%.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлены, формируемые микроструктуры, характерные для температур нагрева 850 и 950°С.

Фиг. 1 - оптическая фотография образца из стали с массовой долей углерода 0,36% при увеличении ×400: σВ=735 Н/мм2, δ100=13,6%, температура нагрева 850°С (85% сорбита, 10% феррита, 5% перлита); фиг. 2 - оптическая фотография образца из стали с массовой долей углерода 0,36% при увеличении ×400: σВ=897 Н/мм2, δ100=11,5%, температура нагрева 950°С (88% сорбита, 12% бейнита).

В секциях прямого пламенного нагрева печи аустенизации происходит очистка поверхности полосы при ее нагреве непосредственно в восстановительной атмосфере, которая производится при горении природного газа и воздуха, смешиваемых при соотношении несколько ниже оптимального коэффициента избытка воздуха при сжигании газа. Восстановительная атмосфера достигается за счет поддержания в продуктах горения доли СО на уровне 0,5-2,4% и обеспечивает отсутствие на поверхности ленты продуктов окисления, снижающих теплообмен между расплавом свинца и самой лентой, способствуя, тем самым, повышению равномерности и однородности механических свойств как по длине, так и по ширине ленты. Отсутствие окисной пленки исключает ее осыпание при перегибах, повышая, тем самым, технологичность ленты при эксплуатации.

Время изотермической выдержки 20-50 с ограничено с одной стороны временем полного протекания процессов γ→α превращения, с другой, производственными и материальными затратами.

Выбранные временные интервалы нахождения ленты в ванне с водно-восковой эмульсией с содержанием 20% парафина и температуры охлаждения в пределах 60-70°С способствуют формированию на ее поверхности однородного воскового покрытия толщиной 0,5-1,0 мкм без непокрытых участков, что обеспечивает скольжение соприкасающихся поверхностей, а также стойкость к атмосферной коррозии. Отклонение от заявляемых времени нахождения ленты в ванне с водно-восковой эмульсией, массовой доли парафина, температур сушки приводит к появлению участков, не покрытых воском, либо чрезмерной толщины покрытия, ухудшая скольжение трущихся поверхностей, затрудняя использование продукции при механизированных способах упаковки.

Пример осуществления способа

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли при производстве патентированной ленты из холоднокатаной нагартованной полосовой стали в условиях ООО «Уральская Металлообрабатывающая Компания». Нагартованную ленту подвергали термической обработке в высокопроизводительном агрегате патентирования, окрашиванию и покрытию воском.

Испытание на растяжение, для оценки уровня механических свойств, проводили на плоских пропорциональных образцах по ГОСТ 11701, оценку микроструктуры проводили с помощью оптической микроскопии в соответствии с ГОСТ 5639 и ГОСТ 5640.

Технологические параметры производства ленты, механические свойства и микроструктура стали представлена в таблице 1. По варианту №2, 4, 8 была произведена лента, параметры технологии производства которого выходят за объемы предмета данного изобретения (сравнительный вариант).

Полученную ленту испытывали при механизированной упаковке пачек и рулонов листовой стали в цехах ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

Из таблицы 1 видно, что лента, обработанная по режимам №2, 4, 8 либо не соответствует требованиям по пределу прочности, предъявляемым к классам прочности 800/970, либо по показателям пластичности.

На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что заявляемый способ работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в наиболее близком аналоге.

Заявляемый способ может найти широкое применение при производстве высокопрочной ленты с требуемыми регламентируемыми механическими параметрами.

Следовательно, заявляемый способ, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Способ обработки холоднокатаной стальной упаковочной ленты толщиной 0,45-1,30 мм, включающий патентирование ленты, нанесение покрытия воском путем пропускания ленты через ванну с водно-восковой эмульсией и сушки горячим воздухом, отличающийся тем, что обработке подвергают холоднокатаную с суммарной степенью деформации 55-75% ленту из стали, содержащей 0,28-0,50 мас.% углерода, при этом патентирование осуществляют путем нагрева ленты со скоростью 4,5-8,0°С/с до температуры 930-950°С в атмосфере, содержащей 0,5-2,4% СО, и изотермической выдержки в расплаве свинца в течение 20-50 с при температуре 460-500°С, после патентирования проводят окрашивание поверхности ленты и сушку, а затем осуществляют покрытие ленты воском в водно-восковой эмульсии, содержащей 20% парафина со скоростью ее перемещения 2-4 с, с последующим охлаждением воздухом, имеющим температуру 60-70°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к черной металлургии. Нержавеющая сталь имеет структуру матрицы, содержащую в объемном отношении от 40 до 80% мартенсита отпуска, от 10 до 50% феррита и от 1 до 15% аустенита.

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения свойства изгиба, составляющего число раз повторного изгиба 10 или более получают лист из электротехнической стали, содержащей, мас.%: C 0,005 или менее, Si от 2,0% до 5,0, Mn от 0,01 до 0,5, sol.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальной трубе, используемой для изготовления топливопровода высокого давления. Труба имеет прочность при растяжении 500-900 МПа, отношение предела текучести к пределу прочности 0,50-0,85, остаточное напряжение в окружном направлении на внутренней поверхности трубы после подвергания трубы обработке для расщепления пополам в направлении оси трубы составляет -20 МПа или менее, а также критическое внутреннее давление (IP), удовлетворяющее условию [IP≥0,41 × TS × α], (α=[(D/d)2-1]/[0,776 × (D/d)2], где TS - прочность при растяжении (МПа) стальной трубы, D - наружный диаметр стальной трубы (мм) и d - внутренний диаметр стальной трубы (мм)), α - коэффициент коррекции изменений в соотношении между внутренним давлением и напряжением, возникающим на внутренней поверхности трубы в соответствии с соотношением между наружным диаметром и внутренним диаметром трубы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листовой стали с нанесенным металлическим покрытием, используемым в автомобилестроении. Металлическое покрытие содержит, мас.%: от 2,0 до 24,0 цинка, от 7,1 до 12,0 кремния, от 1,1 до 8,0 магния, не более чем 3,0 железа и дополнительные элементы, выбранные из Pb, Ni, Zr или Hf, при этом массовое содержание каждого дополнительного элемента не превышает 0,3, остальное представляет собой алюминий и неизбежные примеси.

Изобретение относится к стальному листу для горячей штамповки, способу его производства и изделию, полученному горячей штамповкой. Стальной лист имеет состав, включающий по меньшей мере С: от 0,100 мас.% до 0,600 мас.%, Si: от 0,50 мас.% до 3,00 мас.%, Mn: от 1,20 мас.% до 4,00 мас.%, Ti: от 0,005 мас.% до 0,100 мас.%, B: от 0,0005 мас.% до 0,0100 мас.%, P: 0,100 мас.% или меньше, S: от 0,0001 мас.% до 0,0100 мас.%, Al: от 0,005 мас.% до 1,000 мас.% и N: 0,0100 мас.% или меньше, с остатком из железа и примесей, шероховатость поверхности стального листа удовлетворяет условию Rz>2,5 мкм.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, для производства высокопрочных обсадных труб ответственного назначения. Для получения стальной трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, высокой ударной вязкостью и пластичностью осуществляют горячую прокатку стальной заготовки с разделением на черновую и чистовую стадии, смотку проката в рулон, валковую формовку трубной заготовки с последующей сваркой ее кромок токами высокой частоты.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, используемому в качестве материала сердечников трансформаторов.

Изобретение относится к листам из электротехнической анизотропной стали. Стальной лист имеет поверхность, в которой сформирована канавка, которая проходит в пересекающем направление прокатки направлении и у которой направление по глубине канавки соответствует направлению по толщине листа.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству термически обработанного листового проката из штрипсовых сталей, предназначенных для изготовления электросварных нефтегазопроводных и нефтепромысловых труб, используемых в условиях пониженных температур для транспортировки агрессивных сред.

Изобретение относится к металлургии, а именно к изготовлению высокопрочных насосно-компрессорных и обсадных труб, находящихся в климатических районах с температурой окружающей среды до минус 60°С.

Изобретение относится к термической обработке конструкционных сталей и может быть использовано при производстве высокопрочной упаковочной ленты, используемой в металлургической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области механики, микросистемной техники и наномеханики, в частности к технике устройств на основе материалов с эффектом памяти формы (ЭПФ), и может найти применение в области радиоэлектроники, машиностроения, биотехнологии, электронной микроскопии, медицины.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой стойкости к водородному охрупчиванию в кислой среде и высокой коррозионной усталостной прочности холоднокатаную проволоку изготавливают из стали следующего химического состава, в вес.%: 0,2≤С≤0,6, 0,5≤Мn≤1,0, 0,1≤Si≤0,5,0,2≤Сr≤1,0, Р≤0,020, S≤0,015, N≤0,010, при необходимости не более 0,07 Аl, не более 0,2 Ni, не более 0,1 Мо и не более 0,1 Сu, остальное - железо и неизбежные при выплавке примеси, при этом проволока имеет микроструктуру с содержанием бейнита и, при необходимости до 35% игольчатого феррита и до 15% перлита.

Изобретение относится к области индукционного нагрева стального листа. Для предотвращения коробления независимо от наличия или отсутствия фиксирующих роликов стального листа способ нагрева стального листа включает предварительный нагрев центральной части по ширине стального листа электромагнитной катушкой индукционного нагрева, имеющей выпуклую форму, проецируемую на поверхность стального листа в сторону ввода быстро нагреваемого непрерывно перемещающегося стального листа, в результате чего изотерма стального листа при нагреве имеет выпуклую форму в сторону ввода, так что формируется большая складка на стальном листе, и также предлагает устройство нагрева, используемое в этом способе.

Изобретение относится к способу термообработки металлического полосового материала для получения полосового материала, имеющего механические свойства, которые различаются по ширине полосы.
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству стальной высокопрочной проволочной арматуры. Способ изготовления арматуры из стали включает выплавку стали, содержащей: мас.%: углерод 0,78-0,82, марганец 0,70-0,90, кремний 0,20-0,30, сера не более 0,010, фосфор не более 0,025, хром 0,20-0,30, никель не более 0,10, медь не более 0,10, алюминий не более 0,005, бор 0,0010-0,0030, азот не более 0,008, титан не более 0,005%, железо остальное, при этом поддерживают суммарное содержание Cr+Mn+Ni+Cu<1,4, а соотношение Al/B - в пределах <1,67.

Изобретение относится к производству профилированной проволоки из низколегированной углеродистой стали, предназначенной для использования в качестве компонента в гибких трубах для морской нефтедобычи.

Изобретение относится к линиям обработки стальных полос. Линия содержит последовательно расположенные станцию разматывания и промывки, станцию нагрева, станцию выдержки и станцию замедленного охлаждения, после которых параллельно расположены станция охлаждения водородом и станция водной закалки, при этом после станции охлаждения водородом последовательно расположены станция повторного нагрева, станция перестаривания, станция конечного охлаждения, станция правки, станция доводки, смазочная станция и станция наматывания, а после станции водной закалки последовательно расположены станция кислотной промывки и гальваническая станция.
Изобретение относится к металлургии, в частности к метизному производству, и может быть использовано при производстве из высокоуглеродистой стали проволоки больших диаметров, преимущественно 9-12 мм, предназначенной для изготовления, например, высокопрочной арматуры для железобетонных шпал.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству стальной высокопрочной арматуры. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству стального проката повышенной коррозионной стойкости, применяемого для водопроводных систем. Прокат выполнен из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,04-0,12, кремний не более 0,03, марганец 0,15-0,40, сера не более 0,015, фосфор не более 0,020, хром 0,15-0,30, никель не более 0,1, медь не более 0,1, алюминий 0,01-0,05, азот не более 0,006, молибден не более 0,015, ниобий не более 0,01, титан не более 0,01, ванадий не более 0,01, мышьяк не более 0,08, железо и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к обработке и отделке полосового проката, в частности ленты, предназначенной для упаковки рулонного металла и листов в пачках. Для обеспечения в упаковочной ленте требуемого уровня физико-механических свойств в широком диапазоне толщин от 0,45 до 1,30 мм в условиях высокопроизводительного агрегата обработке подвергают холоднокатаную ленту с содержанием 0,28-0,50 мас. углерода, при этом ленту нагревают со скоростью 4,5-8,0°Сс до температуры 930-950°С, выдерживают в расплаве свинца в течение 20-50 с при температуре 460-500°С, окрашивают поверхность и сушат, а затем осуществляют покрытие ленты воском в водно-восковой эмульсии, содержащей 20 парафина, с последующим охлаждением воздухом, имеющим температуру 60-70°С. 1 пр., 1 табл., 2 ил.

Наверх