Технология производства стальной ленты

Обновлено: 23.01.2025

Publication number RU2350407C1 RU2350407C1 RU2007141077/02A RU2007141077A RU2350407C1 RU 2350407 C1 RU2350407 C1 RU 2350407C1 RU 2007141077/02 A RU2007141077/02 A RU 2007141077/02A RU 2007141077 A RU2007141077 A RU 2007141077A RU 2350407 C1 RU2350407 C1 RU 2350407C1 Authority RU Russia Prior art keywords rolled cold etching nitrogen cold rolling Prior art date 2007-11-06 Application number RU2007141077/02A Other languages English ( en ) Inventor Елена Дмитриевна Залетова (RU) Елена Дмитриевна Залетова Елена Борисовна Яковлева (RU) Елена Борисовна Яковлева Владимир Леонидович Корнилов (RU) Владимир Леонидович Корнилов Вадим Григорьевич Антипанов (RU) Вадим Григорьевич Антипанов Юрий Павлович Демидченко (RU) Юрий Павлович Демидченко Владимир Викторович Яшин (RU) Владимир Викторович Яшин Original Assignee Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2007-11-06 Filing date 2007-11-06 Publication date 2009-03-27 2007-11-06 Application filed by Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" 2007-11-06 Priority to RU2007141077/02A priority Critical patent/RU2350407C1/ru 2009-03-27 Application granted granted Critical 2009-03-27 Publication of RU2350407C1 publication Critical patent/RU2350407C1/ru

Abstract

Изобретение предназначено для улучшения потребительских свойств стальной ленты, используемой в автомобильной промышленности. Способ включает травление горячекатаной полосовой заготовки и ее последующую холодную прокатку на непрерывном стане. Повышение механических свойств ленты обеспечивается за счет того, что заготовку из ст.3 пс толщиной 2 мм, прокатываемую на конечную толщину 0,5 мм, после травления подвергают предварительному отжигу в одностопных колпаковых печах с защитным азотно-водородным газом и с объемом садки до 60 т при нагреве в течение 34 ч с температурой окончательной выдержки 650°С, а после отжига осуществляют холодную прокатку. В качестве защитного газа применяют смесь 93…96% азота и 4…7% водорода. 1 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к производству холоднокатаной стали и может быть использовано при изготовлении полосового проката (ленты), используемого в автомобильной промышленности.

Технология производства стальной холоднокатаной ленты (т.е. полосового проката относительно небольшой ширины) достаточно подробно описана, например, в книге П.И.Полухина и др. «Прокатное производство», 3-е изд., М, «Металлургия», 1982 г., с.511-535. Обязательными операциями производства этого вида проката являются травление (удаление окалины) горячекатаной заготовки и последующая ее холодная прокатка, обычно на непрерывном многоклетевом стане. После холодной прокатки полосы (ленты), смотанные в рулоны, подвергаются термической обработке (например, отжигу).

Известен способ производства холоднокатаной полосовой стали, включающий горячую прокатку с заданными температурами конца прокатки и смотки и последующую холодную прокатку с заданными величинами суммарного обжатия 6, в котором температура конца прокатки и величина ε определяются содержанием углерода в стали, которое находится в пределах 0,007…0,020 об.% (см. пат. РФ №2268789, кл. В21В 1/22, опубл. в БИ №3, 2006 г.).

Однако эта технология непригодна для производства стальной холоднокатаной ленты из сталей с более высоким содержанием углерода.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология производства холоднокатаной полосовой стали, описанная в книге С.П.Ефименко и В.П.Следнева «Вальцовщик листопрокатных станов», М., «Металлургия», 1980, с.223.

Эта технология включает травление горячекатаной полосовой заготовки и ее последующую холодную прокатку и характеризуется тем, что холоднокатаные рулоны подвергаются отжигу, дрессировке и порезке на мерные листы.

Недостатком этой технологии является неопределенность отдельных параметров последовательных операций (например, отжига), что затрудняет ее использование для производства автомобильной ленты.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение потребительских свойств стальной ленты, используемой в автомобильной промышленности, за счет улучшения ее механических свойств.

Для решения этой задачи в предлагаемом способе, включающем травление горячекатаной полосовой заготовки и ее последующую холодную прокатку на непрерывном стане, заготовку из стали 3пс толщиной 2 мм, прокатываемую на конечную толщину 0,5 мм, после травления подвергают предварительному отжигу в одностопных печах с защитным азотно-водородным газом и с объемом садки до 60 т при нагреве в течение 34 часов с температурой окончательной выдержки 650°С; в качестве защитного газа применяют смесь 93…96% азота и 4…7% водорода.

Приведенные параметры операции предварительного отжига получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации температурно-временных параметров предварительного отжига. Ввод операции предварительного отжига решает две задачи: повышение пластичности подката перед холодной прокаткой и улучшение механических свойств готовой холоднокатаной полосы.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли в листопрокатном цехе №8 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью на непрерывно-травильном агрегате (HTA) цеха производили соляно-кислотное травление горячекатаной заготовки, которую после травления подвергали отжигу в одностопных колпаковых печах, а затем прокатывали на непрерывном стане 630 холодной прокатки. В ходе опытов варьировали время нагрева и температуру окончательной выдержки при отжиге. Кроме того, меняли соотношение компонентов защитного газа.

Наилучшие результаты (полное соответствие мехсвойств требованиям потребителей в 99…100% случаев) получены с использованием предлагаемой технологии. Отклонения от заявляемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, например, уменьшение времени и температуры окончательной выдержки (соответственно меньше 34 час и 650°С) приводили к уменьшению выхода качественной холоднокатаной ленты до 94%, в основном, из-за снижения предела текучести и относительного удлинения металла сверх допустимых норм. Увеличение же времени нагрева и температуры приводило к появлению сажистых налетов на поверхности ленты, а также к ухудшению мехсвойств металла. При увеличении содержания азота сверх 96% в защитном газе (при одновременном снижении содержания водорода ниже 4%) на части металла наблюдались цвета побежалости, что не допускается стандартом ИСО/ТУ 16949:2000 «Системы менеджмента качества. Особые требования к применению ИСО 9001:2000 в автомобильной промышленности и организациях, производящих соответствующие запасные части». При содержании водорода более 7% в печах происходили недопустимые хлопки газа. При весе садки в печах менее 60 т снизилась производительность стана холодной прокатки.

Технология, выбранная в качестве ближайшего аналога (см.выше), в опытах не проверялась из-за неопределенности основных ее параметров. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, проведенные в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показали, что использование настоящего изобретения при производстве автомобильной ленты в ОАО «ММК» повысит потребительские свойства металла с одновременным увеличением прибыли от его реализации не менее чем на 10%.

Горячекатаная полосовая сталь 3пс сечением 300·2 мм прокатывается на непрерывном стане 630 холодной прокатки на конечную толщину 0,5 мм.

Перед холодной прокаткой рулонные полосы подвергают травлению в соляной кислоте, а после него - предварительному отжигу в одностопных колпаковых печах с объемом садки до 60 т при нагреве в течение 34 часов с температурой окончательной выдержки 650°С. В качестве защитного газа используется смесь 94,5% азота и 5,5% водорода.

Claims ( 2 )

1. Способ производства холоднокатаной ленты толщиной 0,5 мм из стали 3пс, включающий травление горячекатаной полосовой заготовки толщиной 2 мм и ее последующую прокатку на непрерывном стане, при этом заготовку после травления подвергают предварительному отжигу в одностопных колпаковых печах с защитным азотно-водородным газом и с объемом садки до 60 т при нагреве в течение 34 ч с температурой окончательной выдержки 650°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного газа применяют смесь 93…96% азота и 4…7% водорода.

RU2007141077/02A 2007-11-06 2007-11-06 Способ производства холоднокатаной стальной ленты RU2350407C1 ( ru )

Технологический процесс производства стальной ленты

На сегодняшний день в мире существует два основных вида сплавов углерода с железом — холоднокатаная и горячекатаная сталь. Все остальные модификации входят в два этих понятия. При выплавке обоих видов материала нет технологических различий. Они наступают на стадии окончательной обработки и раскатки металла в листы.
Горячекатаная и холоднокатаная стали отличаются тем, что первый вид получает свою окончательную форму в раскаленном виде, а второй обрабатывается холодным. Это обуславливает и производственные ограничения для металла холодной обработки. Дело в том, что горячая сталь хорошо поддается сгибанию, держит полученную форму и не рвется под давлением. Поэтому можно производить манипуляции с деталями любой толщины. Холодный сплав склонен к сопротивлению любым видам деформаций, плохо держит установленную форму и при избыточном воздействии может порваться. Так что таким способом получают только листы небольшой толщины. Это обуславливает сферу применения данного вида стали, который используют для изготовления корпусов различных устройств, строительных и обшивочных материалов, кузовов для транспортных средств.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛА

Технология производства холоднокатаной стали подразумевает создание определенных условий на каждом этапе обработки. Выплавка металла производится стандартным способом и не содержит каких-либо хитростей. Далее полученный сплав раскатывают на листы либо заворачивают в рулоны. После этого и начинается процедура холоднокатаной обработки.

На первом этапе сталь проходит очищение от окалины и оксидной пленки. Существует два метода для данной процедуры: травление и дробеструйная обработка. Травление подразумевает погружение стали в 25% раствор соляной или серной кислоты. Этот способ удаляет лишние элементы с поверхности металла при помощи химических реакций

Дробеструйная обработка означает ударное воздействие на стальной лист, которое позволяет сбивать с поверхности лишние частицы. На некоторых производствах применяют метод комбинированной очистки, который является наиболее эффективным. После завершения процедуры, холоднокатаная сталь протягивается через прокатные станы. На этом этапе очень важно правильно выбрать степень натяжения, иначе материал может порваться либо на нем образуются поперечные сдвиги.

На этом завершается непосредственный этап производства и начинается этап закалки. Для начала сталь проходит отжиг в печах колпакового типа при температуре около 700 градусов по Цельсию. Это приводит к рекристаллизации молекулярной сетки сплава, благодаря чему он получает необходимую гибкость и упругость. Важным условием обработки является удаление из камеры воздуха, чтобы предотвратить окисление материала. После отжига листы снова прокатываются на стане, что предотвращает появление линий сдвига.

Последний этап обработки называется дрессировка. Он подразумевает сжатие полученных заготовок на величину до 3%. Эта процедура повышает твердость и прочность листов, чтобы они в будущем могли без проблем выполнять возлагаемые на них функции. Кроме перечисленных стандартных процедур обработки, материал может подвергаться дополнительным манипуляциям для придания ему определенных свойств. Например, оцинкованная холоднокатаная сталь покрывается слоем цинка, который обеспечивает ей высокую стойкость к воздействию коррозии. Этот материал используется для производства 90% автомобильных кузовов по всему миру.

Также из оцинковки изготавливают кровельные материалы, корпуса для бытовой техники, вентиляционные конструкции. Электротехническая холоднокатаная сталь применяется для изготовления корпусов электродвигателей. После специальной обработки она получает электромагнитные свойства, которые минимизируют потерю энергии при работе двигателя, позволяют уменьшить его габариты и повысить КПД при работе. Холоднокатаная нержавейка широко используется в изготовлении различных материалов для внешней обшивки зданий и сооружений, а также при производстве газовых печей, холодильников корпусов для других видов бытовой техники.

Материал поступает в продажу в двух видах. Холоднокатаная листовая сталь поставляется в виде металлических листов установленных размеров. Некоторые виды продукции стандартизированы, а некоторые могут быть порезаны под заказ с удобными для клиента параметрами. Резку на листы сталь проходит уже после завершения всех технологических процедур, поэтому фирмы не испытают больших неудобств, если захотят угодить покупателю и по его просьбе вырезать листы нужного размера. В таком виде работать с металлом очень удобно. Листы попадают к потребителю уже ровными и готовыми для вырезания деталей любой формы. Тонкая холоднокатаная листовая сталь хорошо поддается штамповке. И чем ровнее будет заготовка, тем лучшим получится конечный результат. А вот холоднокатаная рулонная сталь требует еще предварительной обработки. Она получается, когда после всех технологических процессов полученный материал не разрезают на заготовки, а скатывают в рулоны. Это позволяет сделать продукцию более компактной, что значительно упрощает ее хранение и транспортировку.

Способ производства стальной нагартованной ленты

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в технологии изготовления стальной нагартованной ленты, применяемой, например, для упаковки готового проката.

Технология производства узкого полосового проката (ленты) во многом идентична технологии для широкополосного проката, но имеет и ряд особенностей. Определения ленточной стали и ее прокатки приведены, например, в книге Д.Я.Гуревича «Краткий справочник прокатчика». М.: «Металлургия», 1955, с.145-146. Упаковочная лента делается из углеродистой стали, технология производства которой, включающая холодную прокатку, термообработку и дрессировку металла, достаточно подробно описана в книге В.Б.Бахтинова «Прокатное производство». М.: «Металлургия», 1987, с.337-346.

Известен способ изготовления ленты из нержавеющей мартенситно-стареющей стали, при котором перед холодной прокаткой ленту подвергают двойной правке растяжением с относительной степенью деформации 2…3% за проход, а прокатку ведут с уменьшением обжатия в каждом проходе в 1,3…2,0 раза (см. а.с. СССР №998521, кл. С21D 9/52, опубл. в БИ №7, 1983 г.). Однако этот способ не оговаривает технологию отжига и дрессировки полосового проката.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ производства металлической ленты по а.с. СССР №480457, кл. В21D 1/05, опубл. 10.10.75 г.

Этот способ включает холодную прокатку, термообработку и дрессировку тонкой ленты и характеризуется тем, что обжатие при прокатке принимают равным 50…75% и после каждых 15…25% обжатия осуществляют дополнительную правку полос. Известный способ также не приводит параметры отжига и дрессировки проката, что затрудняет получение требуемых механических свойств и качества поверхности ленты.

Технической задачей настоящего изобретения является получение требуемых механических свойств и качества поверхности стальной ленты.

Для решения этой задачи предлагаемый способ включает холодную прокатку, термообработку и дрессировку металла, а горячекатаную полосовую сталь толщиной 2,0…2,8 мм, содержащую 0,08…0,15 мас.% углерода, 0,05…0,10% кремния и 0,4…0,7% марганца, перед холодной прокаткой подвергают предварительному отжигу в колпаковых печах с выдержкой 4 ч при температуре t₁=500°С и с выдержкой 10 ч при t₂=560°С с общим временем нагрева 20 ч, а затем прокатывают на конечную толщину 0,5…1,0 мм, принимая величину суммарного обжатия ε_ε=212/(h+2,3), %, при уставке номинальной толщины в чистовой клети непрерывного стана, после чего металл подвергают окончательному отжигу с нагревом до 400°С и с выдержкой при этой температуре 10 ч, снижая в последующем, до окончания времени нагрева, температуру до 380°С, и термообработанную ленту подвергают дрессировке с обжатием 0,2…0,7%.

Приведенные параметры способа получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации параметров технологии производства нагартованной ленты, т.е. поверхностно наклепанной (упрочненной) стальной полосы (см. «Толковый металлургический словарь» под ред. В.И.Куманина. М.: «Русский язык», 1989, с.177, 179). В результате этого получается лента, пригодная для упаковки сортового и листового проката при его транспортировке.

Опытную проверку предлагаемой технологии производства нагартованной ленты осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью перед холодной прокаткой стальной ленты на непрерывном стане 630 варьировали параметры предварительного отжига, при прокатке использовали разные величины ε_ε, меняя уставку (т.е. межвалковый зазор) толщины в чистовой клети стана, варьировали параметры окончательного отжига и величину обжатия при дрессировке. Результаты опытов оценивали по выходу ленты с требуемыми мехсвойствами и качеством ее поверхности.

Наилучшие результаты (выход качественной ленты в пределах 99,1…99,7%) получены с использованием предлагаемой технологии; отклонения от рекомендуемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели. Так, уменьшение времени выдержки, времени нагрева и температуры в колпаковых печах при предварительном отжиге вызывали необходимость уменьшения ε_ε при прокатке (вследствие недостаточного разупрочнения стали при отжиге) для получения нагартованной ленты, что в ряде случаев приводило к получению проката с h>1,0 мм, хотя остальные требуемые параметры технологии соблюдались.

Увеличение времени выдержки и нагрева, а также температуры в печах приводили к получению ленты недостаточной прочности (не нагартованной), что наблюдалось и при уменьшении ε_ε и увеличении уставки валков в чистовой клети. Уменьшение же величины уставки в отдельных случаях выводило конечную толщину h за пределы минусового допуска.

Снижение температуры окончательного отжига (менее 400°С) и времени выдержки при этой температуре (менее 10 ч), а также последующей температуры (менее 380°С) и повышение ε_ε вызывали излишнее упрочнение прокатываемой полосы, что отрицательно сказывалось на ее продольном роспуске. Увеличение же этих параметров (кроме величины ε_ε) приводило в ряде случаев к получению не нагартованной ленты с σ_в

Способ, выбранный в качестве ближайшего аналога, в опытах не проверялся по причинам, изложенным выше. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения при производстве нагартованной ленты позволит увеличить выход качественной продукции не менее чем на 3% при соответствующем росте прибыли от реализации проката с улучшенными свойствами.

Пример конкретного выполнения

Полосовая сталь, содержащая 0,12 мас.% углерода, 0,07% кремния и 0,5% марганца, перед холодной прокаткой подвергается предварительному отжигу в колпаковых печах с выдержкой 4 ч при t₁=500°С и с выдержкой 10 ч при t₂=560°С с общим временем нагрева 20 ч.

При конечной толщине h=0,8 мм величина , т.е. исходная толщина полос должна быть равна .

Окончательный отжиг с нагревом до 400°С и выдержкой 10 ч при этой температуре со снижением температуры до 380°С. Обжатие при дрессировке 0,5%.

Способ производства холоднокатаной стальной ленты

Изобретение предназначено для улучшения потребительских свойств стальной ленты, используемой в автомобильной промышленности. Способ включает травление горячекатаной полосовой заготовки и ее последующую холодную прокатку на непрерывном стане. Повышение механических свойств ленты обеспечивается за счет того, что заготовку из ст.3 пс толщиной 2 мм, прокатываемую на конечную толщину 0,5 мм, после травления подвергают предварительному отжигу в одностопных колпаковых печах с защитным азотно-водородным газом и с объемом садки до 60 т при нагреве в течение 34 ч с температурой окончательной выдержки 650°С, а после отжига осуществляют холодную прокатку. В качестве защитного газа применяют смесь 93. 96% азота и 4. 7% водорода. 1 з.п. ф-лы.

Известен способ производства холоднокатаной полосовой стали, включающий горячую прокатку с заданными температурами конца прокатки и смотки и последующую холодную прокатку с заданными величинами суммарного обжатия 6, в котором температура конца прокатки и величина ε определяются содержанием углерода в стали, которое находится в пределах 0,007. 0,020 об.% (см. пат. РФ №2268789, кл. В21В 1/22, опубл. в БИ №3, 2006 г.).

Наилучшие результаты (полное соответствие мехсвойств требованиям потребителей в 99. 100% случаев) получены с использованием предлагаемой технологии. Отклонения от заявляемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели.

Выход качественной ленты - 99,5%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного газа применяют смесь 93. 96% азота и 4. 7% водорода.

Стальная обвязочная лента и способ ее изготовления

Нетермообработанная стальная обвязочная лента и способ ее получения с высокой прочностью на растяжение и с высокой формуемостью, которую можно наложить в виде натянутой петли вокруг упакованных изделий с помощью обвязывающей машины. Лента изготовлена из стали, содержащей примерно, %: 0,20 - 0,25 углерода; 0,30 - 0,60 марганца; максимально 0,04 фосфора; максимально 0,05 серы; алюминий в количестве, достаточном для его полного раскисления; максимально 0,10 кремния, и отношение бора к свободному азоту приблизительно 1,07 - 1,43. Сталь наматывают при температуре намотки примерно 593 o C для уменьшения самоотжига, который происходит во время охлаждения на воздухе после намотки. Затем рулонную сталь обжимают примерно на 80% путем холодной прокатки для увеличения прочности на растяжение, перед тем, как из нее изготавливают стальную обвязочную ленту, которая может быть защищена цинковым покрытием. 2 с. и 5 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение в основном относится к способу получения металлической обвязочной ленты и самой обвязочной ленты и, более конкретно, к способу получения нетермообработанной стальной обвязочной ленты с высоким пределом прочности на растяжение и с высокой формуемостью, которую можно накладывать в виде натянутой петли на упакованные изделия с помощью обвязывающей машины и самой нетермообработанной стальной обвязочной ленты.

Изделия, упакованные в пучок, на поддоне или в решетчатой таре для перевозок, хранения и продажи, часто укрепляют стальной или полимерной обвязочной лентой, наложенной в виде натянутой петли, с помощью автоматической или ручной обвязывающей машины. В некоторых случаях, в особенности в тех, где обвязочной лентой укрепляют упаковку с существенным весом, такую как штабель кирпичей, требуется использовать стальную ленту, которая обладает большим пределом прочности на растяжение и менее подвержена порче за счет абразивного истирания, чем полимерная и существующая нетермообработанная стальная обвязочная лента. Кроме того, хотя определенная существующая стальная обвязочная лента хорошо применима к тяжелым упакованным изделиям с цилиндрическими формами или же с гладкими или тупоугольными поверхностями, существуют ограничения по форме, которую она может принять под напряжением над острыми краями и углами упаковки и вокруг них. Более конкретно, упаковки, имеющие острые углы с малым радиусом кривизны, например, угол 90 градусов, поднимают проблему в отношении существующей стальной обвязочной ленты, потому что лента подвергается огромным напряжениям и деформациям по мере увеличения натяжения ленты до степени, требуемой для укрепления упакованного изделия. Часто эти напряжения и деформации вызывают разрыв обвязочной ленты вблизи края или угла упакованного изделия. В частности, относительно низкая пластичность нетермообработанной обвязочной ленты способствует ее повреждению при таком применении.

Данная проблема может быть особенно серьезной в применениях, где обвязочную ленту накладывают и натягивают с помощью автоматической обвязывающей машины, создающей высокое натяжение в течение короткого интервала времени, во время быстрого процесса наложения ленты. Разрушение стальной обвязочной ленты можно предупредить путем уменьшения приложенного к ленте напряжения, однако уменьшение натяжения ленты может привести к непрочно упакованным изделиям и, поэтому, часто является неприемлемой альтернативой.

Для уменьшения напряжения и деформации обвязочной ленты предлагалось также помещать защитную прокладку между лентой и острыми краями или углами упакованных изделий; однако это требует дополнительной стадии, которая занимает время и ее не просто ввести как часть операции автоматической обвязки.

Кроме того, во многих случаях помещение защитной прокладки между углами упаковки и обвязочной лентой может не привести к положительному отклонению сил на ленте так, чтобы предотвратить ее разрыв или разрушение.

Физические свойства стали, которая составляет стальную обвязочную ленту, определяют прочность на растяжение и формуемость ленты. Материал на основе железа, подходящий для стальной обвязочной ленты, обычно включает углерод, который добавляют к стали с целью увеличения предела прочности ленты на растяжение.

Известна стальная обвязочная лента, изготовленная из стали, содержащей углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, алюминий и бор с заданным соотношением к свободному азоту, подвергнутая смотке в рулон при заданной температуре и холодной прокатке (VS, патент N 4436561, C 21 D 8/04, 1984).

Однако, добавление углерода приводит к увеличению хрупкости стали, которая понижает формуемость стали и, соответственно, способность стальной обвязочной ленты принимать форму над углами и около них без разрыва. Свободный азот является другим источником хрупкости стали, а также источником деформационного старения, которое вызывает изгибание стали во время пластической деформации. В малоуглеродистых сталях вредные воздействия свободного азота перекрывают вредные воздействия углерода. Эти вредные воздействия обычно обусловлены способностью свободного азота и углерода быстро диффундировать через структуру стали и скапливаться в дефектах или дислокациях, возникающих в решетчатой структуре, когда сталь подвергают пластической деформации. Скопление свободного азота и, в меньшей степени, атомов углерода не позволяет индивидуальным атомам решетчатой структуры двигаться по последней от одного положения к следующему положению, и в результате такого скопления решетчатая структура будет заперта и скорее разорвется, чем подвергнется пластической деформации.

Известно, что добавление к стали элементов подобных титану, цирконию или бору, приведет к удалению свободного азота, то есть удалит вредные количества свободного азота из стали, путем реакции со свободным азотом с образованием нитрида титана, нитрида циркония или нитрида бора, соответственно. Удаление свободного азота приводит к улучшенной формуемости и пластичности, уменьшенному деформационному упрочнению и устранению деформационного старения, связанного с азотом. Однако, известно, что образование нитридов титана и циркония вызывает разрыв стальной матрицы во время обжатия в холодном состоянии и уменьшает остаточную пластичность в полностью твердых холоднокатанных сталях. Кроме того, добавление элементов, удаляющих азот, в количествах, выше требуемых для удаления свободного азота, увеличит способность упрочняться и уменьшит формуемость стали, а дальнейшее добавление может привести к хрупкости.

Известен способ изготовления стальной обвязочной ленты, включающий получение заготовки из стали, содержащей углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, алюминий и бор с заданным соотношением к свободному азоту, смотку в рулон при заданной температуре и холодную прокладку (VS, патент N 4397669, С 21 D 8/04, 1981).

Известно, что обжатие стали холодной обработкой увеличит прочность стали на растяжение, позволяя таким образом уменьшить содержание углерода при сохранении фиксированного предела прочности на растяжение. Однако, обжатие стали холодной обработкой также увеличивает хрупкость стали и уменьшает ее формуемость. Поэтому, в тех случаях, где важна формуемость стали, обжатие холодной обработкой осуществляют в ограниченной степени для того, чтобы избежать повышения хрупкости и сопутствующей потери формуемости стали. Например, в процессах производства труб обжатие стали холодной обработкой ограничивают приблизительно 10% поскольку дальнейшее обжатие холодной обработкой увеличит хрупкость стали до такой степени, что ей нельзя придать форму трубы без разрыва.

Хорошо известно улучшение прочности стали на растяжение путем легирования другими элементами или термообработкой. Однако, эти способы относительно дороги и обычно не являются подходящими решениями проблем, связанных с обвязкой стальной лентой. Кроме того, термообработка требует подвода энергии, что усугубляет всегда присутствующую проблему энергосбережения.

В свете вышеприведенного обсуждения, существует выраженная потребность в прогрессе техники стальных лент для применения в качестве обвязки.

Поэтому изобретение имеет целью предложить новую стальную обвязочную ленту.

Также, целью изобретения было предложить новую нетермообработанную стальную обвязочную ленту, которая имеет высокий предел прочности на растяжение и характеризуется высокой формуемостью.

Другой целью изобретения было предложить новую стальную обвязочную ленту, изготовленную из стали, содержащей алюминий в количестве, достаточном для полного раскисления алюминия, где алюминий удаляет вредные количества кислорода и вредные количества азота.

Следующей целью изобретения было предложить новую стальную обвязочную ленту, изготовленную из стали с отношением бора к свободному азоту таким, что он удаляет свободный азот без увеличения способности стали упрочняться и хрупкости стали.

Также, следующей целью изобретения было предложить новую стальную обвязочную ленту, изготовленную из стали, которую наматывают при температуре, уменьшающей самоотжиг, который происходит во время охлаждения на воздухе после намотки.

А также, следующей целью изобретения было предложить новую стальную обвязочную ленту, изготовленную из стали, которую обжимают примерно на 80% холодной обработкой с целью увеличить предел прочности на растяжение, поддерживая одновременно приемлемую степень формуемости.

Соответственно изобретение направлено на новый способ и устройство для получения нетермообработанной стальной обвязочной ленты с высокой прочностью на растяжение и с высокой формуемостью, которую можно наложить в виде натянутой петли вокруг упакованных изделий с помощью обвязывающей машины. Лента изготовлена из стали, содержащей примерно, 0,20 0,25 углерода; 0,30 0,60 марганца; максимально 0,04 фосфора; максимально 0,05 серы; алюминий в количестве, достаточном для его полного раскисления, где алюминий удаляет иным образом вредные количества кислорода и свободного азота; максимально 0,10 кремния, где кремний удаляет иным образом вредные количества кислорода; и отношение бора к свободному азоту в диапазоне приблизительно 1,07 1,43, где бор также удаляет свободный азот, но не увеличивает способность упрочняться и хрупкость. Сталь наматывают при температуре намотки примерно 593 o C с целью уменьшения самоотжига, который происходит во время охлаждения на воздухе после намотки. Затем рулонную сталь обжимают примерно на 80% путем холодной прокатки, перед тем, как из нее изготавливают стальную обвязочную ленту, которая может быть защищена цинковым покрытием.

Эти и другие цели, отличительные признаки и преимущества изобретения будут ясны при рассмотрении последующего подробного описания изобретения.

Изобретение включает способ и устройство для получения нетермообработанной стальной обвязочной ленты с высокой формуемостью, пригодной для использования в обвязывающей машине. Стальная обвязочная лента может быть использована для укрепления тяжелых упаковок с краями или углами, над которыми и вокруг которых стальная обвязочная лента должна принять форму без разрыва, например, штабеля кирпичей. В одном варианте осуществления, стальная обвязочная лента имеет размер сечения примерно 1,3 см на 0,5 см, а во втором варианте осуществления стальная обвязочная лента имеет размер сечения примерно 1,6 см на 0,5 см (см. таблицу). Однако, изобретение применимо к стальным обвязочным лентам с любым размером сечения. Стальные обвязочные ленты в примерных вариантах осуществления имеют следующие приблизительные физические характеристики, которые были определены экспериментально.

Испытание на изгиб обычно включает изгибание ленты на острый угол 90 o и последующее возвращение ленты в исходную ориентацию. Результат 1 R означает, что лента была изогнута на 90 o и возвращена в исходную ориентацию без разрушения.

Изобретение включает приготовление плавки из железа, регулирование содержания бора, образование стального листа, намотку при надлежащей температуре и существенное обжатие стали холодной прокаткой.

Плавка в основном включает комбинацию элементов со следующими химическими характеристиками (процентное содержание приблизительное), Углерод 0,20 0,25 Марганец 0,30 0,60 Фосфор максимально 0,04 Сера максимально 0,05 Al PA; Кремний максимально 0,10 Отношение бора к азоту (B/N) 1,07 1,43 Углерод добавляют в количестве, обеспечивающем прочность и растяжение без увеличения хрупкости до степени, отрицательно влияющей на формуемость. Алюминий добавляют в количестве, достаточном для его полного раскисления (РА). Более конкретно, алюминий добавляют в количестве, которое удаляет иным образом вредные количества кислорода и свободного азота путем реакции с кислородом с образованием окиси алюминия и путем реакции со свободным азотом с образованием нитрида алюминия. Кремний также удаляет кислород путем реакции с ним с образованием окиси кремния. Также добавляют бор для удаления свободного азота из стали путем реакции со свободным азотом с образованием нитрида бора. Однако, бор реагирует со свободным азотом, который не реагирует с алюминием с образованием нитрида алюминия. Количество добавленного бора зависит от количества свободного азота в железе и поэтому выражается в виде отношения бора к азоту, которое в настоящем изобретении лежит в диапазоне примерно 1,07 1,43. Бор добавляют только в степени, необходимой для удаления азота, и не добавляют в избыточном количестве, которое может увеличить способность упрочняться и хрупкость. Реакции алюминия и кремния с кислородом с образованием окиси алюминия и окиси кремния предотвращает реакцию бора с кислородом с образованием окиси бора. Реакции алюминия и кремния с кислородом сохраняют бор, который иначе расходовался бы на образование окиси бора. Плавка не должна включать элементы, такие как титан или цирконий, которые удаляют азот более эффективно, чем бор. Эти эффективные захватыватели азота реагируют с ним более охотно, чем с азотом реагирует бор, не оставляя азота для реакции с бором, в результате чего свободный бор может в дальнейшем увеличивать способность упрочняться и хрупкость стали.

В одном из вариантов осуществления изобретения плавка содержит комбинацию малоуглеродистой стали технической частоты, например AlSl 1023, а также алюминий, кремний и бор. AlSl 1023 содержит углерод, марганец, фосфор и серу в указанных выше пределах и азот в диапазоне примерно 0,0035 0,0065% Поэтому, для того, чтобы получить отношение бора к азоту в диапазоне примерно 1,07 1,43, будет добавлен бор в количестве в диапазоне приблизительно 0,005 0,007% В том случае, если содержание свободного азота больше или меньше, содержание бора нужно регулировать так, чтобы обеспечить соблюдение вышеуказанного отношения бора к азоту, которое оптимизирует удаление азота без ухудшения формуемости. После этого полученную сталь отливают в стальной слиток, который может быть прокатан в стальной сляб, или, в другом варианте осуществления изобретения, сталь можно непрерывно отливать в стальной сляб для дальнейшей обработки.

Стальной сляб обрабатывают на стане горячей прокатки, где его прокатывают в горячем состоянии с образованием горячекатанной полосы. Во время прокатки стальной сляб может проходить через печь повторного нагрева перед прокаткой в горячекатанную полосу с помощью совокупности черновых и чистовых клетей. После того, как стальная лента выходит из чистовой клети, ее обрабатывают на наматывающем устройстве, где ее формуют в рулон, после чего охлаждают на воздухе. Во время охлаждения на воздухе сталь самоотжигается, что характеризуется тенденцией к уменьшению предела прочности на растяжение и приводит к иным вредным воздействиям на сталь. В одном из вариантов осуществления изобретения сталь равномерно охлаждают после чистовой стадии и наматывают при температуре намотки примерно 593 o C для того, чтобы уменьшить самоотжиг, проходящий во время охлаждения на воздухе после стадии намотки. После намотки и после охлаждения на воздухе рулонную сталь обжимают более чем на 70% путем холодной прокатки перед ее переработкой в стальную обвязочную ленту. В другом варианте осуществления изобретения стальную ленту обжимают приблизительно на 80% путем холодной прокатки перед переработкой в стальную обвязочную ленту. Стальную обвязочную ленту также можно оцинковать цинковой краской путем гальваностегии или путем погружения в горячий расплав для получения покрытия, защищающего стальную обвязочную ленту от коррозии.

Выше приведено описание, дающее обычному специалисту возможность воплотить и использовать предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Для специалиста очевидно, что существуют вариации, модификации и эквиваленты описанных здесь вариантов осуществления изобретения. Поэтому настоящее изобретение ограничивается только объемом притязаний прилагаемой формулы изобретения.

1. Стальная обвязочная лента, изготовленная из стали, содержащей углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, алюминий и бор с заданным соотношением к свободному азоту, подвергнутая смотке в рулон при заданной температуре и холодной прокатке, отличающаяся тем, что лента изготовлена из стали, содержащей следующее соотношение компонентов, мас.

Углерод 0,2 0,25
Марганец 0,3 0,6
Кремний Не более 0,1
Фосфор Не более 0,04
Сера Не более 0,05
алюминий в количестве, обеспечивающем полное раскисление стали, удаление кислорода и свободного азота с образованием окиси алюминия и нитрида алюминия, и бор в количестве, обеспечивающем соотношение к свободному азоту приблизительно 1,07 1,43, и удаление свободного азота с образованием нитрида бора, подвергнутая смотке в рулон приблизительно при 593 o С и холодной прокатке с обжатием приблизительно на 80% и имеет предел прочности на растяжение, примерно 130 160 KSJ, относительное удлинение до 4,0% и минимальный изгиб приблизительно IR.

2. Лента по п.1, отличающаяся тем, что лента в сечении составляет приблизительно 1,3 см на 0,5 см и имеет сопротивление разрушению примерно 560 801 кг.

3. Лента по п.1, отличающаяся тем, что лента в сечении составляет приблизительно 1,6 см на 0,5 см и имеет сопротивление разрушению примерно 701 998 кг.

4. Лента по п.1, отличающаяся тем, что она изготовлена из стали, подвергнутой смотке в рулон при температуре ниже 593 o С для уменьшения самоотжига, происходящего во время охлаждения на воздухе после смотки.

5. Способ изготовления стальной обвязочной ленты, включающий получение заготовки из стали, содержащей углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, алюминий и бор с заданным соотношением к свободному азоту, смотку ее в рулон при заданной температуре и холодную прокатку, отличающийся тем, что заготовку получают из стали при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,2 0,25
Марганец 0,3 0,6
Кремний Не более 0,1
Фосфор Не более 0,04
Сера Не более 0,05
алюминий в количестве, обеспечивающем полное раскисление стали, удаление кислорода и свободного азота с образованием окиси алюминия и нитрида алюминия, и бор в количестве, обеспечивающем соотношение к свободному азоту приблизительно 1,07 1,43 и удаление свободного азота с образованием нитрида бора, смотку в рулон осуществляют при температуре, приблизительно 593 o С для уменьшения самоотжига, происходящего во время охлаждения на воздухе после смотки, а холодную прокатку ведут с обжатием примерно на 80% с получением ленты, имеющей предел прочности на растяжение в диапазоне примерно 130 160 KSJ, относительное удлинение в диапазоне до 4,0% и минимальный изгиб приблизительно IR.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что смотку в рулон ведут при температуре ниже 593 o С для уменьшения самоотжига, который происходит во время охлаждения на воздухе после смотки.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что холодную прокатку ведут с обжатием примерно на 80%

Читайте также: