Технология производства листовой холоднокатаной стали

Характеристика холоднокатаной стали

Характерной особенностью развития листопрокатного производства является непрерывное увеличение доли холоднокатаной листовой стали в общем выпуске тонколистовой стали.

Это объясняется не только тем, что лист толщиной менее 1-1,2 мм экономически выгоднее изготовлять с помощью холодной прокатки, но и тем, что свойства и качество холоднокатаного листа значительно выше, чем горячекатаного.

На станах холодной прокатки прокатывают конструкционную углеродистую сталь обыкновенного качества, конструкционную углеродистую качественную сталь, легированную конструкционную сталь, высоколегированные стали и коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные сплавы.

Химический состав стали определяет ее химические свойства и в определенной мере назначение. Так, для холодной штамповки сложных изделий используют низкоуглеродистую сталь, содержащую до 0,08 % С. Низкое содержание углерода способствует глубокой вытяжке стали.

Наряду с требованиями по механическим свойствам к холоднокатаной стали предъявляют ряд требований, обусловливающих ее технологическую пригодность.

Микроструктура листового металла при прочих равных условиях определяет пластичность и способность к глубокой, весьма декапированную тонколистовую сталь производят толщиной 0,25—2,0 мм и поставляют в листах размером 510х710, 600х2000, 710х1420, 710х2000, 750х1500, 1000х2000 и 1250х2500 мм, как правило, в отожженном состоянии. Тонколистовую сталь толщиной 0,25—2,0 мм поставляют также оцинкованной.

Трансформаторную холоднокатаную листовую сталь изготовляют толщиной 0,28—0,5 мм и шириной 750—1000 мм. Важным требованием к трансформаторной стали является величина ваттных потерь, величина магнитной индукции.

Для динамной стали наряду с другими требованиями к электротехническим свойствам важным является анизотропность металла и способность выдерживать определенное число изгибов.

С помощью холодной прокатки производят также лист из легированных, конструкционных сталей, конструкционных легированных высококачественнх сталей специального назначения, коррозионностойких и жаростойких, низкоуглеродистых электротехнических, кремнистых электротехнических сталей, жести, а также холоднокатаную ленту (например, текстурованную), электротехническую для магнитопроводов, инструментальную, пружинную и др.

Технологические схемы производства холоднокатаной стали

Известны два способа производства холоднокатаных листов: полистный и рулонный. Особенностью полистного способа прокатки является то, что первоначально сталь производят в рулонах, которые после холодной прокатки разрезают на листы и дальнейшую обработку (отжиг, дрессировку, правку и т. п.) ведут полистно.

В современных цехах холодной прокатки принят рулонный способ производства. В этом случае все операции по производству холоднокатаной стали ведут в рулонах. Перед сортировкой (ручной или автоматической) рулон разрезается на листы.

Производство холоднокатаных листов рулонным способом обеспечивает увеличение выпуска продукции на тех же производственных площадях, дает возможность механизировать и автоматизировать большинство технологических операций, повышает производительность труда, увеличивает выход годного металла, улучшает геометрическую форму н свойства металла вследствие устойчивости технологического процесса.

В ряде случаев холоднокатаную полосовую сталь поставляют машиностроительным предприятиям в рулонах, что дает возможность уменьшить отходы.

Обязательными операциями производства холоднокатаной стали являются очистка поверхности горячекатаных полос (подката) от окалины, прокатка на непрерывных или реверсивных станах, термическая обработка, дрессировка и отделка (резка правка и т. д.).

Схема технологического процесса получения холоднокатаных полос и листов из углеродистых и легированных сталей следующая. Исходной заготовкой является горячекатаный металл в рулонах, полученный на непрерывных или полунепрерывных станах. Для некоторых низколегированных сталей первой операцией является смягчающий отжиг подката. Для углеродистых сталей такой отжиг обычно не проводят. Следующей операцией при производстве холоднокатаных листов является очистка поверхности подката от окалины с помощью травления, дробеструйной обработки или комбинированного метода (дробеструйная обработка и последующее травление). В линии травления проводится стыковая сварка горячекатаных рулонов для их укрупнения, обрезка продольных кромок и промасливание.

Холодная прокатка горячекатаных полос производится на непрерывных или реверсивных станах. При рулонном способе производства листов следующими операциями являются: отжиг в рулонах, дрессировка, резка рулонов на листы на агрегатах поперечной резки с одновременной правкой и промасливанием, сортировка, упаковка и отгрузка листов.

Общей тенденцией производства холоднокатаной стали является стремление получить тончайшую полосу на непрерывных станах холодной прокатки.

В некоторых случаях технологическая схема получения тончайшей полосы может быть следующей: очистка поверхности горячекатаной полосы от окалины, прокатка на непрерывном четырех- или пятиклетевом стане, отжиг, прокатка на одно- или двуклетевом стане, отжиг, отделка (дрессировка, правка, резка, промасливание), сортировка, упаковка и отгрузка листов.

При производстве холоднокатаных легированных сталей технологический процесс включает в себя ряд операций термической обработки. Так, при производстве холоднокатаных полос и листов из высоколегированной стали типа Х18Н10Т технологическая схема может быть следующая. Первой операцией является закалка горячекатаных полос или листов. Закалка в данном случае позволяет увеличить пластичность стали. После закалки следует травление горячекатаных полос или листов, зачистка поверхностных дефектов и холодная прокатка. После холодной прокатки производится закалка холоднокатаных листов или полос, затем травление, дрессировка, сортировка, зачистка поверхностных дефектов, упаковка и отгрузка.

Обычно в цехах холодной прокатки устанавливают агрегаты для цинкования и лужения листа, а также нанесения других покрытий. В этих случаях прокатанные рулоны передаются к этим агрегатам.

Подготовка поверхности подката

Подготовка поверхности подката к холодной прокатке заключается в очистке ее от окалины, образовавшейся при горячей прокатке. С поверхности горячекатаных рулонов окалину удаляют для того, чтобы она не вдавливалась при холодной прокатке и получалась чистая поверхность листов, которая в дальнейшем может подвергаться лужению, цинкованию и т. д.

Травление углеродистой стали осуществляется преимущественно в растворе серной кислоты. Скорость травления в растворе серной кислоты с повышением ее концентрации увеличивается (максимальная концентрация раствора 25% Н₂SO₄). На практике применяют растворы с концентрацией 20—24% Н₂SO₄, подогретые до 80—90° С, что также увеличивает скорость травления. Скорость травления зависит также от предварительной деформации металла, при которой происходит взрыхление окалины, и от концентрации в травильном растворе железного купороса FеSO₄.

Для уменьшения расхода кислоты и предотвращения растворения кислотой металла применяют присадки (ингибиторы) или регуляторы травления. В современных цехах холодной прокатки травление осуществляется в непрерывных агрегатах, установленных в травильных отделениях. Обычно в состав травильных агрегатов входят четыре ванны длиной 20—25 м с кислотным раствором.

На устойчивость процесса прокатки и возможность ведения процесса с высокими скоростями сильно влияет качество полосы, полученной из травильного отделения.

На полосе не должно быть пятен недотрава и перетрава; полоса должна быть хорошо промыта и не иметь следов железного купороса. Горячекатаная травленая полоса должна быть равномерно промаслена. Несоблюдение этих требований приводит к тому, что при попадании в очаг деформации участков полосы с указанными выше дефектами травления резко изменяется коэффициент трения.

Изменение коэффициента трения приводит к нарушению установленных параметров процесса непрерывной прокатки, нарушению условий постоянства секундных объемов и, как следствие этого, обрывам полосы, порче прокатных валков и к остановке стана.

Не допускаются также заусенцы на кромках полосы, возникающие от неудовлетворительной настройки дисковых ножниц.

Для улучшения качества смотки в новейших травильных агрегатах вместо свертывающих машин применяют моталки со следящими системами.

Значительно снижает качество холоднокатаного листа и производительность стана неудовлетворительная прокатываемость сварных швов.

Применение в травильных агрегатах петлевых ям с нерегулируемой петлей приводит к травмированию поверхности горячекатаной полосы. Это в свою очередь приводит к дефектам холоднокатаной полосы.

В последние годы для очистки горячекатаных полос из углеродистой стали в травильных агрегатах вместо серной кислоты стали применять соляную, причем агрегаты строят как горизонтального, так и вертикального (башенного) типов .

Для очистки поверхности горячекатаных полос используют механическое удаление окалины при помощи дробеметных и дробеструйных установок. Процесс механического удаления окалины заключается в том, что на поверхность металла выбрасывается дробь, под ударами которой окалина разрыхляется и отваливается.

Первыми операциями технологического процесса производства холоднокатаной нержавеющей стали являются смягчающая термическая обработка и травление горячекатаных рулонов. Горячекатаные рулоны нержавеющей стали мартенситного, ферритного и мартенсито-ферритного классов подвергают отжигу обычно в колпаковых печах, а рулонов нержавеющей аустенитного и аустенито-мартенситного классов — закалке. В современных цехах холодной прокатки закалка этих сталей осуществляется в одном непрерывном закалочно-травильном агрегате. Нагрев перед закалкой до 1050—1150° С осуществляется в проходной нагревательной печи, установленной в линии непрерывного закалочно-травильного агрегата. При выходе из печи полоса закаливается водой, что позволяет получить равномерную аустенитную структуру.

После закалки полоса подвергается травлению на установках, расположенных за проходной печью.

Удаление окалины с поверхности нержавеющей листовой стали осуществляют кислотным, щелочно-кислотным и электролитическим травлением.

Для удаления окалины в непрерывных травильных агрегатах используют раствор серной кислоты с добавкой поваренной соли и натриевой селитры. В отбеливающей ванне раствор состоит из азотной и серной кислот.

Кислотное травление является малопроизводительным и не обеспечивает равномерного удаления окалины и получения чистой поверхности металла.

При щелочно-кислотном травлении полоса сначала проходит щелочное травление в расплаве 75—80% NаОН и 20—25% NаОН₃ при температуре 450—550° С. После обработки в расплаве щелочи полоса поступает в ванну для промывки водой.

После промывки полосы в ванне с горячей водой на полосе остается черный или коричневый цвет, представляющий в основном оксиды железа и никеля, которые не растворяются в щелочном расплаве. Поэтому после промывки полоса поступает в ванну для травления в растворе серной кислоты с добавкой поваренной соли. Кислотный раствор подогревают до 80—90° С.

Из кислотной ванны полоса поступает в ванну для промывки водой, в которой установлены щетки для чистки и мойки, а затем в ванну, где происходит отбеливание и пассивирование (создание защитной пленки на поверхности) в 6—8%-ном растворе NaН, подогретом до 45—50° С. После этого полоса проходит моечно-сушильное устройство.

При гидридном методе травления удаление окалины осуществляется при помощи восстановления ее гидридом натрия NаН, который образуется в результате реакции между металлическим натрием и водородом.

К подготовительным операциям, кроме операций, характерных Для углеродистых сталей, относится; также шлифовка горячекатаной полосы для удаления поверхностных дефектов.

Прокатка холоднокатаной стали

Вследствие высоких требований к поверхности холоднокатаных полос и листов, а также сложности процесса деформирования к качеству подката для станов холодной прокатки предъявляются высокие требования.

Определенные требования предъявляются и к профилю подката. Для обеспечения устойчивого процесса прокатки подкат не должен иметь короба и волны. Ширина травленой горячекатаной полосы не должна отличаться от заданной больше чем на 5,0 мм. Если подкат имеет большие отклонения ширины, то на стане холодной прокатки возможны завороты полосы при прохождении через боковые линейки, установленные на определенную ширину. Заворот, попадая в валки, как правило, приводит к навару прокатываемой полосы на поверхность рабочего валка, способствует обрыву полосы и остановке вследствие этого стана.

При значительном отклонении ширины подката от заданных размеров могут быть «выбросы» полосы, когда последняя вследствие уменьшения натяжения уходит к одной из боковых линеек. Это приводит к изменению вытяжек по ширине полосы, к надрывам полос и «порезам» поверхности валков.

Для предотвращения указанных явлений в травильных линиях обрезают боковые кромки горячекатаных полос для получения заданной ширины. В отдельных случаях при автоматическом регулировании натяжения и удовлетворительной проработке кромок вертикальными валками обрезку не проводят, что позволяет экономить металл.

Важной характеристикой подката является его продольная и поперечная разнотолщинность. Автоматическое регулирование толщины на станах горячей прокатки позволяет получать подкат с продольной разнотолщинностью 0,07—0,1 мм. Значительная продольная разнотолщинность (0,30—0,35 мм), изменяя толщину по длине горячекатаной полосы, нарушает равенство секундных объемов металла по клетям непрерывного стана. Последнее приводит к изменению натяжения и условий деформации в каждой клети, что способствует получению холоднокатаных листов, выходящих из допусков по толщине, а иногда приводит к порывам полосы. Кроме того, повышенная разнотолщинность увеличивает порыв сварных швов.

Поперечная разнотолщинность также влияет на устойчивость процесса непрерывной прокатки и получение ровных листов. В случае, если горячекатаные полосы одного рулона по всей длине имеют утолщение на одинаковом расстоянии от кромки, то на холоднокатаном рулоне в этом месте может образоваться гребень.

Оптимальным профилем горячекатаной полосы считается выпуклый профиль. При холодной прокатке полос с таким профилем (поперечная разнотолщинность 0,07—0,08 мм) поддерживается высокая скорость, полоса идет в валках устойчиво и получается ровной.

Холодная прокатка углеродистой стали происходит обычно за один передел. В случае прокатки очень тонких профилей из легированных сталей используется прокатка на непрерывном стане, промежуточный отжиг и последующая прокатка на реверсивном одноклетевом или непрерывном двух- или трехклетевом стане.

Горячекатаный рулон с подающего конвейера сталкивателем подается на механизм поворота рулона. Посредством магнитного или скребкового отгибателя передний конец полосы отгибается и подается на подвижные проводки расположенные над опорным роликом. Рулон при этом разворачивается механизмом поворота для возможности задачи отогнутого переднего конца полосы в тянущие ролики правильно-натяжной машины. Одновременно с подачей переднего конца полосы тянущими роликами в рабочие валки первой клети рулон при помощи механизма поворота опускается на ролики приемного стола, поднимается до уровня головок разматывателя, центрируется и путем разжатия головок закрепляется на них. Внутренний диаметр рулона не должен быть больше диаметра головок разматывателя. После этого рулон приводом разматывателя поворачивается в таком направлении, которое способствует распушиванию наружных витков и дальнейшему продвижению переднего конца полосы в рабочие валки остальных клетей непрерывного стана и к барабану моталки.

Перед поступлением полосы в рабочие валки клетей верхние проводки подняты, после захвата полосы рабочими валками они опускаются и прижимают полосу к нижним проводковым столам. Пройдя последнюю клеть, полоса наматывается на барабан моталки. На этом заканчиваются операции подготовки полосы к прокатке. Стан, разматыватель и барабан моталки разгоняются до рабочей скорости, верхние проводковые столы поднимаются и начинается установившийся процесс прокатки, который продолжается до тех пор, пока на головке разматывателя не останется два — три витка полосы. При этом скорость прокатки снижается До заправочной, верхние проводковые столы опускаются, создавая возможность прокатки заднего конца полосы с натяжением. Заправочная скорость находится в пределах 0,5—2,0 м/с.

На барабане моталки задний конец полосы (т. е. наружный виток холоднокатаного рулона) фиксируется прижимным роликом. Смотанный рулон снимателем убирается с барабана моталки, передается на отводящий конвейер, упаковывается и передается для отжига.

Особенностью шестиклетевого стана является наличие специального оборудования, обеспечивающего надевание шпульки на барабан моталки при прокатке жести толщиной менее 0,2 мм, что придает необходимую жесткость холоднокатаному рулону.

При прокатке переднего конца на заправочной скорости нажимные винты клетей опускаются ниже установленного (условного нулевого) уровня, который обусловлен настройкой стана по показаниям продуктиметров (приборы, показывающие величину подъема или опускания валков). Величина опускания винтов зависит от марки стали, типа стана, прокатываемого профиля и может, например, для четырехклетевых станов составлять для первой клети 0,5—1,0, второй 0,3—0,6, третьей 0,15—0,30 мм. Аналогично поступают и при выходе заднего конца из валков стана. Это делается для уменьшения влияния скоростного эффекта на неавтоматизированных станах.

Скорость прокатки снижается и при прохождении сварных швов. Однако при удовлетворительном качестве сварки и зачистки грата рулоны можно прокатывать без снижения скорости.

В зависимости от размеров прокатываемых полос суммарное обжатие на четырехклетевых станах колеблется от 50 до 80, а на шестиклетевых от 90 до 95%.

Чрезвычайно важное значение имеет режим натяжения при прокатке холоднокатаных листов на непрерывных станах. Правильно выбранное натяжение способствует получению заданной планшетности полосы и исключает ее порывы. Важным технологическим параметром на непрерывных станах холодной прокатки является натяжение между последней клетью и моталками. Не достаточное натяжение затрудняет получение листов заданной толщины и требуемой планшетности, а слишком большое может привести к свариванию витков рулонов во время отжига.

Величины обжатий контролируются по показаниям продуктиметров, а натяжений — по показаниям приборов, получающих г импульс от тензороликов. Натяжение между последней клетью и моталкой контролируется по току двигателя моталки.

При работе в автоматическом режиме технологические параметры закладываются в память электронных машин и поддерживаются автоматически.

Все станы холодной прокатки оборудованы системами для охлаждения валков и подачи технологической смазки на полосу во время прокатки. Смазка снижает коэффициент трения между валками и прокатываемой полосой, благодаря чему уменьшается давление металла на валки. Смазка не должна подвергаться разложению в очаге деформации при высоких температурах. Это в большинстве случаев определяет допустимую скорость прокатки. В качестве смазки применяют органические жиры, минеральные масла и различные синтетические соединения.

При холодной прокатке углеродистой листовой стали для смазки и охлаждения валков используют эмульсии, приготовленные на эмульсоле различных марок. Такая эмульсия имеет следующий состав: 5—7% эмульсола, 3% кальцинированной соды и 91— 95% подогретой воды. В качестве смазки применяют также полимеризованное хлопковое масло (полимеризация — длительная выдержка при 240—260° С), смазку ПКС, пальмовое масло и др.

На реверсивных четырехвалковых станах, на которых прокатывают обычно легированные и нержавеющие стали, в качестве технологических смазок используют минеральные масла.

Иногда считают, что избыток смазки повышает вытяжку полосы. Однако это не так. Избыток смазки вытесняется из очага деформации и частично оседает на торцах кромок холоднокатаного рулона. При отжиге рулоной полоса может загрязняться затвердевшими остатками смазки.

Валки станов холодной прокатки наряду с достаточной прочностью должны иметь высокую твердость, которая обеспечила бы получение листовой стали с чистой и гладкой поверхностью.

Валки подвергают частым перешлифовкам, особенно при прокатке тонких листов и жести. Практически уменьшение диаметра валков на станах холодной прокатки допускается в пределах 3—4% от их первоначального размера.

Рабочие валки выходят из строя вследствие естественного износа закаленного слоя, выкрошки его, навара, порезка, надавов и иногда вследствие поломок.. Рабочие валки первой и последней клетей непрерывного стана насекают чугунной или стальной дробью. Валки первой клети насекают с целью улучшения условий захвата, а последней —для предотвращения сваривания витков рулона при отжиге.

При смотке холоднокатаной полосы в рулоны нельзя допускать попадания эмульсии между витками во избежание появления на полосе темных пятен. Поэтому на высокоскоростных станах применяют различные приспособления для предотвращения попадания эмульсии на полосу.

На точность размеров получаемых холоднокатаных листов влияет ряд факторов: жесткость клети, работа системы автоматического регулирования толщины, стабильность размеров и профиль подката и др.

При оценке точности прокатки холоднокатаных и горячекатаных листов различают продольную и поперечную разнотолщинность. Последняя тесно связана с профилем холоднокатаных листов — волнистостью и коробоватостью.

Большое влияние на точность холоднокатаных листов оказывает жесткость клети. Жесткость клети характеризуется усилием, Которое вызывает увеличение зазора между валками на 1 мм за счет упругой деформации всех элементов рабочей клети.

Причиной появления продольной разнотолщинности холоднокатаных полос может явиться изменение скорости прокатки (скоростной эффект), колебание натяжения, изменение профилировки валков вследствие износа и влияния температуры.

Поперечная разнотолщинность определяется степенью равенства вытяжек по ширине полосы, которая зависит от состояния валков, поперечного профиля подката и устойчивости технологических параметров процесса.

Увеличение точности холоднокатаных полос по длине достигается применением систем автоматического регулирования толщины полосы, а по ширине — регулированием теплового профиля валков или применением гидроизгиба.

С целью компенсации прогиба валков, их упругого сплющивания, возмещения теплового влияния пластической деформации, учета ширины, толщины и марки прокатываемой стали рабочие валки станов холодной прокатки профилируют, т. е. им придается определенная выпуклость.

В процессе прокатки вытяжки по ширине холоднокатаной полосы не всегда компенсируются межклетевым натяжением или заданной профилировкой валков, что проявляется в поперечной разнотолщинности и появлении волны или короба на прокатываемой полосе и сопровождается характерным хлопанием. Одним из способов устранения этого является тепловое регулирование профиля валков. Вальцовщик, подавая различные количества охлаждающей жидкости на середину и края бочки валков, повышает или понижает температуру разных частей валка по длине бочки. Это приводит к изменению первоначальной профилировки и выравниванию вытяжек по ширине листа. Однако тепловое регулирование профиля валка обладает значительной инерцией.

Следует отметить, что при тепловом регулировании появляются дополнительные термические напряжения, из-за которых рабочий валок может выйти из строя.

Для соблюдения теплового режима работы валков необходимо соблюдать следующие правила:

1) при любых остановках стана немедленно прекратить подачу охлаждающей жидкости;

2) при остановках валков в момент прокатки подачу воды прекратить, освободить раскат; последующее включение охладителя проводить только после охлаждения валков при вращении их;

3) после перевалки горячие валки укладывать осторожно на подкладки;

4) после отключения подачи охлаждающей жидкости последующее ее включение осуществлять постепенно.

Наиболее эффективный способ исправления поперечного профиля и неплоскостности полосы — изменение характера распределения обжатий, а следовательно, и вытяжек по ширине полосы путем принудительного изгиба рабочих или опорных валков.

Изгибая валок, вальцовщик меняет первоначальную форму щели между валками и тем самым изменяет величины вытяжек по ширине полосы.

Перевалки рабочих валков производят по причине перехода на другой профиль или из-за износа насеченных поверхностей валков. Опорные валки переваливаются по износу. Например, для четвертой клети перевалка рабочих валков осуществляется после прокатки 600—1100 т металла.

Для измерения толщины прокатываемого металла применяют приборы ИТ-5250, использующие γ-излучение, ИТХ-5736 —рентгеновское.

Показания приборов передаются на пульт управления или в систему автоматики стана.

Настройку стана холодной прокатки начинают с установки направляющих проводок в соответствии с шириной прокатываемой полосы и проверки плотности прилегания откидных проводок к бочке нижнего рабочего валка.

Настройка валков станов холодной прокатки сводится к установке параллельности валков, установке раствора валков и подбору скоростей прокатки по клетям, обеспечивающих получение заданных размеров и межклетевых натяжений после каждой клети.

Окончательно параллельность установки валков проверяют при прокатке переднего конца полосы. Если передний конец выходит по оси прокатки, то валки установлены параллельно. Перекос устраняют работой одного из нажимных винтов. После этого продуктиметры устанавливают в нулевое положение. Далее растворы валков и скорость их вращения настраивают в соответствии с таблицами режимов прокатки.

Соответствие действительных растворов заданным контролируют, измеряя толщину полосы ручным микрометром после каждой клети или определяя ее по показаниям измерителя толщины. Контролируют также величину межклетевых натяжений полосы по приборам. По данным контроля проводят подстройку стана. Обязательное условие настройки стана — загрузка электродвигателей без превышения допустимых значений. После окончательной настройки стана продуктиметры выставляются в нулевое положение. Станы перестраивают в соответствии с таблицами режимов прокатки.

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.

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.

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.

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.

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 Т_ц, состоящего из времени собственно прокатки (машинного времени) времени пауз между отдельными полосами.

Если рассматривать прокатку одного сварного рулона, то время цикла Т_цбудет 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 Т_ц, тем меньше цикл прокатки, так как

                                             Т_ц = 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.

ЛИТЕРАТУРА

1 Ефименко С.П., Следнев В.П. Вальцовщик листопрокатных станов. - М.: Металлургия, 1981

2 Целиков А.И. Основы теории прокатки. - М.: Металлургия, 1965

3   Бровман М.Я., Зеличенок В.Ю. Усовершенствование технологии прокатки толстых листов. - М.: Металлургия, 1969

4     Выдрин А.М. Процесс непрерывной прокатки. - М.: Металлургия , 1970