Технология производства листовой холоднокатаной стали

Настройку станов холодной прокатки проводят после перевалки опорных и рабочих или только рабочих валков, после планово-предупредительных и капитальных ремонтов и других длительных остановок.

Процесс прокатки на реверсивных станах начинается с того, что передний конец рулона, зажатого головками разматывателя, задают в предварительно разведенные валки, наматывают его на барабан моталки, нажимными винтами устанавливают зазор между валками и начинают прокатку. После первого прохода задний конец рулона остается в валках, а валки стана реверсируются и конец полосы задается в переднюю моталку. Полоса до заданной толщины прокатывается вследствие реверса валков стана и последовательного опускания рабочих валков; при этом концы полосы остаются в передней и задней моталках, обеспечивающих натяжение. Аналогичен процесс прокатки и на многовалковых станах.

Настройка реверсивных четырехвалковых станов включает следующие операции: установку проводок, проверку параллельности осей валков в вертикальной плоскости (по характеру распределения охлаждающей жидкости по длине бочки валка), установку условного нулевого положения рабочих валков по проходам для обеспечения того или иного режима обжатий (с учетом жесткости клети) и установление режима скоростей и натяжений по проходам.

1.5 Термическая обработка

После холодной прокатки вследствие наклепа углеродистая сталь становится твердой и обладает пониженной пластичностью.

Для устранения наклепа и получения структуры, обеспечивающей необходимые механические и технологические свойства, холоднокатаная сталь должна быть отожжена.

Рекристаллизационный отжиг проводят при 650—720° С. Он обеспечивает достаточно высокие механические и технологические свойства металла.

В цехах холодной прокатки для отжига углеродистой листовой стали широко применяют колпаковые печи. Холоднокатаные рулоны устанавливают на стенд, в центре которого помещен вентилятор. Между рулонами прокладывают конвекционные кольца, обеспечивающие лучшую циркуляцию защитного газа.

Стопа рулонов накрывается муфелем из жаропрочной стали. Из-под муфеля удаляется воздух и подается защитный газ. Внизу муфеля имеется песочный затвор. Муфель накрывается футерованным колпаком. На колпаке имеются горелки, продукты сгорания циркулируют между муфелем и колпаком. Колпаковые печи отапливают чаще всего коксовым или смешанным газом.

Отжиг углеродистой стали проводят в среде защитного газа, предохраняющего поверхность листа от окисления.

Листы и рулоны холоднокатаной стали отжигают также в четырехстопных колпаковых электрических печах. В состав печи входят четыре стенда, четыре муфеля и один колпак.

Масса садки в современных одностопных колпаковых печах достигает 120—180 т. Средняя производительность печи в зависимости от сортамента и условий отжига 1,4—2,4 т/ч.

Колпаковые печи являются печами периодического действия: цикл термической обработки в них длится несколько десятков часов. Для отжига холоднокатаных полос широко применяют непрерывные горизонтальные и вертикальные (башенные) печи (рис. 175), в которых продолжительность процесса отжига составляет всего 1,5—2,0 мин.

Производительность горизонтальных печей ниже печей башенного типа и составляет 10—15 т/ч.

Термическая обработка полос в агрегатах непрерывного отжига уменьшает длительность производственного цикла и обеспечивает получение более однородных свойств металла, чем при отжиге в колпаковых печах. Нагрев и охлаждение полосы во всех зонах происходят в атмосфере защитного газа.

1.6 Окончательная отделка листов

Следующей за термической обработкой операцией отделки холоднокатаной углеродистой стали является дрессировка, которая заключается в холодной прокатке полос с обжатиями 0,5—3%.

Дрессировка углеродистой стали применяется для предотвращения появления линий сдвига при штамповке. Они бывают настолько ярко выражены, что даже после покраски и эмалирования остаются заметными. Установлено, что чем больше удлинение металла на пределе текучести, тем резче проявляются эти линии.

Вследствие небольших поверхностных деформаций при дрессировке на диаграмме растяжения образцов металла исчезает площадка текучести. Одновременно с этим сохраняются удовлетворительные пластические свойства холоднокатаных листов.

В результате дрессировки заметно улучшается поверхность листовой стали. Мягкой листовой стали после отжига дрессировкой придается некоторая упругость, что предохраняет ее от ломки и смятия при последующих операциях.

Качество поверхности дрессированных листов зависит от исходного состояния поверхности и качества шлифовки и насечки поверхности рабочих валков. Шлифовку валков проводят кругами с графитовыми наполнителями или алмазными кругами до 10— 11-го класса чистоты. Последующая насечка в современных цехах холодной прокатки осуществляется на специально предназначенных для этой операции насечных машинах.

В цехах холодной прокатки для дрессировки углеродистой листовой стали применяют одно- и двуклетевые четырехвалковые станы. При дрессировке рулонной стали с натяжением обеспечивается не только обжатие, но и правка его растяжением. При дрессировке листовой стали толщиной 0,5—1,5 мм натяжение составляет 0,7—0,8 предела текучести. Для получения ровных листов на дрессировочных станах стали применять гидроизгиб валков.

К другим операциям отделки тонколистовой углеродистой стали относят поперечную и продольную резку рулонов. Для этого в цехах холодной прокатки устанавливают агрегаты поперечной и продольной резки, а также комбинированные агрегаты для продольной и поперечной резки.

1.7 Особенности производства легированных холоднокатаных сталей

Трансформаторную сталь в зависимости от содержания кремния разделяют на слаболегированную (0,8—1,8% Si), среднелегированную (1,8—2,8% Si), повышеннолегированную (2,8—3,8% Si), высоколегированную (3,8—5,0% Si). Трансформаторную сталь типа Э33ОА, Э370 поставляют в листах толщиной 0,5—0,35 и 0,2 мм, а также в рулонах толщиной 0,2—0,05 мм.

Первой операцией перед холодной прокаткой является обезуглероживающий отжиг при температурах 840—850° С без защитной атмосферы. Затем следуют травление, первая холодная прокатка, обезуглероживание, совмещенное с процессом светлого отжига; вторая прокатка и высокотемпературный отжиг — в вакуумных печах при температуре 1150—1180° С.

Динамную холоднокатаную сталь изготовляют с содержанием кремния в пределах 1,3—1,8%. Первой операцией является травиление горячекатаных рулонов. Затем следуют прокатка на непрерывном стане, обрезка кромок и вырезка дефектов на агрегате подготовки рулонов, обезуглероживание на непрерывном агрегате при температуре 850° С, вторая прокатка, обезжиривание поверхности, нанесение термостойкого покрытия на поверхности полосы для предотвращения сваривания витков рулона и высокотемпературный отжиг при 880—900° С в колпаковых печах с применением защитной атмосферы.

После высокотемпературного отжига поверхность полосы очищают от термостойкого покрытия и на полосу наносят электроизоляционное покрытие. Эта операция проводится в непрерывном агрегате, предназначенном для двустороннего электроизоляционного покрытия, сушки покрытия и отпуска полосы для снятия рулонной кривизны при 750° С. В качестве электроизоляционного покрытия используют водный раствор фосфорной кислоты и окиси магния. Печь горизонтального типа с газовым отоплением имеет три зоны: нагрева, выдержки и охлаждения.

Нержавеющую холоднокатаную листовую сталь широко применяют в машиностроении, химической, нефтяной, пищевой и других отраслях народного хозяйства. Современным способом прокатки нержавеющей листовой стали является прокатка в рулонах на непрерывных реверсивных четырехвалковых и многовалковых станах. На многовалковых станах прокатывают сталь толщиной 0,5—0,05 мм и ниже. При прокатке нержавеющей листовой стали толщиной более 0,5 мм технологической смазкой является эмульсия. При прокатке более тонкой листовой стали используют растительные и животные жиры. Окончательной термической обработкой холоднокатаных аустенитных и аустенито-мартенситных сталей является закалка. Температура нагрева в этом случае составляет 1100—1150° С, нагрев ведут без защитной атмосферы. Поэтому после закалки такой стали необходимо проводить травление для удаления окалины, образовавшейся при нагреве под закалку. Холоднокатаные нержавеющие стали мартенситного, ферритного и мартенсито-ферритного классов подвергают отжигу в колпаковых печах в защитной атмосфере. Холоднокатаную нержавеющую сталь после окончательной термической обработки подвергают дрессировке с обжатием 1—2%.

Иногда машиностроительные заводы требуют нагартованную (упрочненную) сталь. В этом случае термическую обработку этих сталей не проводят. Часть нержавеющей стали после холодной прокатки подвергают шлифовке и полировке, что улучшает антикоррозионные свойства и внешний вид изделий.

1.8 Технико-экономические показатели производства холоднокатаных листов

Расчет производительности непрерывных станов холодной прокатки ведут по тем же формулам, что и станов горячей прокатки. Для определения технически возможной производительности необходимо знать время цикла Тц, состоящего из времени собственно прокатки (машинного времени) времени пауз между отдельными полосами.

Если рассматривать прокатку одного сварного рулона, то время цикла Тцбудет складываться из машинного времени прокатки с рабочей скоростью; времени прокатки с ускорением и замедлением; времени прокатки участков сварных швов; времени вспомогательных операций (время установки рулона в разматыва-теле, отгибание переднего конца и т. д.).

Однако при прокатке нескольких рулонов ряд вспомогательных операций при обработке последующего рулона совмещают с прокаткой предыдущего. В этом случае говорят, что прокатка идет с перекрытием. Чем больше время перекрытия Тц, тем меньше цикл прокатки, так как

                                             Тц = Т — Тп.

Время цикла прокатки на непрерывных станах обычно определяется с помощью графиков, учитывающих все затраты времени.

Расход металла при прокатке на непрерывных станах холодной прокатки находится в пределах 1,03—1,075. Расход валков на непрерывных пятиклетевых станах составляет 1,20—1,25 кг на тонну, на четырехклетевых 0,8—1,2 кг/т, реверсивных одноклетевых четырехвалковых 1,0—1,2 и многовалковых 0,6 кг/т. Расход электроэнергии составляет 324—900 МДж/т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Технология производства листовой горячекатаной стали

2.1 Характеристика горячекатаной стали

Горячекатаную сталь производят на расположенных в одну или две линии одно и двуклетевых станах, полунепрерывных и непрерывных станах и станах специальной конструкции (например, планетарных) в горячем состоянии.

Толстолистовую сталь поставляют толщиной 4—6 мм с интервалом 0,5 мм, 6—30 мм— 1,0 мм, 30—60 мм —2,0 мм, больше 60 мм — 2,0—5,0 мм.

Длина толстолистовой стали должна быть кратной 100 мм, но не менее 1200 мм. По договоренности с заказчиком толстолистовую сталь можно поставлять по теоретической массе, исходя из номинальной толщины листа.

На современных непрерывных прокатных станах горячей прокатки можно прокатать листовую сталь с минимальной толщиной 1,2 мм.

Большая часть листовой горячекатаной стали производится из углеродистой и низколегированной стали.

Толстолистовую котельную и топочную стали прокатывают толщиной 8—60 мм из углеродистых сталей Ст2, СтЗ, 15К, 20К, 25К. (ГОСТ 5520—69); их поставляют в горячекатаном или термически обработанном состояниях. Котельную листовую сталь подвергают испытаниям для определения временного сопротивления разрыву, предела текучести и относительного удлинения, а также ударной вязкости и загиба в холодном состоянии.

Для судостроения используют листовую сталь толщиной 0,9—25 мм из углеродистых сталей Ст1С—Ст5С, Ст4Ф и Ст4Л (ГОСТ 5521—76). Эту листовую сталь подвергают испытаниям на растяжение и на изгиб в холодном состоянии.

В судостроении используют также марганцовистую сталь с содержанием 1,30—1,65% Мg.

Для изготовления сварных мостовых конструкций применяют спокойную углеродистую сталь М16С, а для изготовления клепаных мостовых конструкций — кипящую и спокойную углеродистую сталь СтЗмост. Для мостостроения прокатывают также толстолистовую легированную сталь.

Сталь толстолистовую углеродистую качественную конструкционную прокатывают толщиной 4—60 мм из сталей 08—50. Эту сталь поставляют в термически обработанном состоянии и подвергают испытаниям на растяжение и на загиб в холодном состоянии.

Сталь горячекатаную углеродистую конструкционную для автостроения поставляют толщиной до 14 мм в термически обработанном состоянии и в травленом виде.

По степени штампуемости различают листы глубокой (Г) и нормальной (Н) вытяжки. Листы подвергают механическим испытаниям на растяжение и на загиб в холодном состоянии.

Сталь горячекатаную углеродистую и легированную, качественную, конструкционную для авиастроения прокатывают из сталей 08, 10, 20, 35, 10Г2, 12Г2, 25ХГСА и 35ХГСА. Листы из углеродистой стали прокатывают на толщину до 30 мм, а из легированной стали — до 20 мм. Листы поставляют в термически обработанном состоянии и в травленом виде; их подвергают механическим испытаниям на растяжение и на загиб в холодном состоянии.

В зависимости от состояния поверхности горячекатаная тонколистовая сталь производится третьей и четвертой групп.

Заготовки для локомотивных рам прокатывают толщиной 100 мм и более.

Сталь горячекатаную высоколегированную и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие прокатывают толщиной 0,5—25 мм. Коррозионностойкую сталь производят из сталей 12Х13, 20Х13; кислотостойкие—из сталей 12Х18Н9, 17Х18Н9, 12Х18Н9Т и : др.; жаростойкие—из сталей 20Х23Н13, 20Х23Н18.

Листы поставляют в термически обработанном состоянии и травленом виде.

В зависимости от состояния поверхности и термической обработки листы подразделяют на три группы: А — листы, термически обработанные, травленые; Б — листы, термически обработанные, не травленые; В — листы, термически не обработанные, не травленые.