Полоса 10 мм

Деформация слябов или слитков в конечный прокат происходит в черновой и чистовой группах прокатных клетей.

Черновая группа клетей для прокатки металлической полосы

В общем случае к рациональному режиму обжатий в черновой группе широкополосного стана предъявляются следующие требования.

1. Суммарное обжатие в черновой группе должно быть максимальным для использования пластических свойств и сохранения наиболее высокой температуры прокатки. Суммарное и частное обжатия в черновых клетях выбираются с учетом получения необходимой температуры конца прокатки.

2. Усилия и мощность прокатки по клетям должны быть выбраны такими, чтобы детали рабочих клетей и приводные двигатели были нагружены в допустимых пределах.

3. Для упрощения перестройки чистовой группы количество толщин раскатов после черновой группы для всего сортамента стана должно быть минимальным.

Расчет режима деформации в черновой группе клетей состоит в следующем: 1) определение обжатий в горизонтальных клетях по максимальным допускаемым углам захвата, выбор обжатий в вертикальных валках; 2) определение средних контактных давления и силы прокатки, проверка условий прочности валков; 3) расчет необходимых моментов прокатки и степени загрузки двигателей. Нагрузка на приводные двигатели должна удовлетворять условиям перегрузки и условиям нагрева. Если эти условия или одно из условий не удовлетворяются, необходимо уменьшить или перераспределить обжатия по клетям или, если двигатели не удовлетворяют условиям их работы по нагреву, можно увеличить паузы между раскатами; 4) корректировка рассчитанных обжатий с целью получения минимального количества толщин раскатов и требуемой температуры конца прокатки в черновой группе; 5) после окончательной корректировки производится поверочный расчет в соответствии с пунктами 1 - 3.

Расчет обжатий по максимальным допускаемым углам захвата производят для минимальных диаметров валков. При прокатке в чугунных шлифованных рабочих валках максимальный допускаемый угол захвата а_mах= 16 - 17°. Для стальных легированных шлифованных валков максимальный допустимый угол захвата а_mах= 18 - 19°.

При прокатке в горизонтальных валках черновых клетей ширина раската после клети больше ширины раската до клети на величину естественного уширения, которое может быть расчитано, например, по формуле Б.П. Бахтинова.

При прокатке в вертикальных валках большая часть обжатого металла переходит в наплывы на широкой грани раската. С последующим обжатием в горизонтальных валках металл наплыва переходит в уширение и только частично идет в вытяжку. Ширина исходного сляба, как правило, выбирается равной ширине готовой полосы или больше на 20-30 мм, следовательно, максимальное суммарное обжатие в универсальных клетях черновой группы составляет 20-30 мм плюс суммарное фактическое уширение в горизонтальных клетях.

При прокатке стальной полосы 10 мм толщиной и других размеров из легированных сталей, сопротивление деформации которых повышается при уменьшении температуры, суммарное обжатие выбирается таким, чтобы толщина раската обеспечивала оптимальные нагрузки двигателей клетей чистовой группы. При большом суммарном обжатии в черновой группе и, следовательно, при малой толщине раската перед чистовой группой резко снижается температура полосы в чистовой группе, что вызывает повышение нагрузки на приводные двигатели чистовой группы. Снижение нагрузок в этом случае возможно за счет уменьшения количества воды, охлаждающей валки, и установки проводок, исключающих попадание воды на полосу.

Чистовая группа клетей для прокатки стальной полосы

В общем случае оптимальный режим деформации должен удовлетворять следующим требованиям.

1. Обеспечить получение требуемых температур конца прокатки.

2. Производительность чистовой группы с учетом пропускной способности участков цеха должна быть максимальной при прокатке полос данного сорторазмера.

3. Прокатываемый металл по размерам, профилю поперечного сечения, состоянию поверхности, плоскостности, металлографической структуре и механическим свойствам должен удовлетворять требованиям стандартов или ТУ на данный вид продукции.

4. Силы и моменты прокатки не должны превышать допустимых по условиям прочности деталей рабочих клетей, а расходуемая мощность должна соответствовать возможностям главных двигателей по перегрузке и нагреву.

5. Углы захвата не должны превышать максимально допускаемых, которые выбираются с учетом минимальных диаметров рабочих валков и применения технологической смазки.

Расчет режима деформации в чистовой группе клетей обычно включает: 1) выбор обжатий по клетям и определение скоростного режима прокатки; 2) расчет температурного режима деформации и определение силы прокатки; 3) определение моментов и мощности, развиваемых приводными двигателями. Если распределение мощности по клетям в значительной степени отличается от оптимального, производят корректировку обжатий и вновь повторяют расчет; 4) проверка волков на прочность (проверка трефа и шейки рабочего валка на скручивание и опорных валков на изгиб) и проверка двигателей на нагрев и перегрузку.

При выборе обжатий по клетям чистовой группы обычно руководствуются схемами загрузки по мощности приводных двигателей, которые во многом определяют возможности получения правильного профиля полосы, обеспечения его регулирования с помощью гидроизгиба валков, упрощения перестройки клетей чистовой группы при переходе на прокатку нового сорторазмера.

Схема I (рис. выше) предусматривает прокатку металлической полосы при полном использовании мощности главных двигателей. В этом случае двигатели первых четырех-пяти клетей (для шести- и семиклетевой группы соответственно) полностью загружены (номинальная мощность электродвигателей равна эквивалентной мощности).

Схема II предусматривает максимальную загрузку двигателей первой клети с постепенным снижением нагрузки последующих двигателей.

Схема III предусматривает снижение нагрузки от первой клети чистовой группы до последней, при этом нагрузка двигателей ниже номинальной.

Термическая обработка горячекатаной листовой стали

Необходимая структура и требуемые механические и технологические свойства горячекатаной листовой стали достигаются термической или термомеханической обработкой. Термическую обработку производят со специального нагрева или с использованием тепла прокатного нагрева. Основные виды термической обработки горячекатаного листового проката: нормализация, отжиг, отпуск, закалка, закалка с отпуском.

Нормализация заключается в нагреве металла полос до температур на 5 - 50 °С выше верхней критической точки А_с3, кратковременной выдержке при этой температуре с последующим естественным охлаждением на воздухе или ускоренным охлаждением, обеспечивающим получение мелкозернистой феррито-перлитной структуры металла. Время нагрева при нормализации составляет обычно 1 - 2 мин на 1 мм толщины листа, а выдержка 1-1,2 мин/мм. Нормализация может проводиться с использованием тепла прокатного нагрева. В этом случае листы после завершения горячей прокатки охлаждают ниже критической точки А_Г1 на 50 - 100 °С, а затем нагревают в нормализационной печи. Если горячая прокатка заканчивается при температуре выше критической точки А_Сз и прокат охлаждается на воздухе (рольганге, холодильнике), то такой металл является практически нормализованным. Нормализация горячекатаных полос, смотанных в рулон, применяется для выравнивания микроструктуры по длине и ширине полосы (листа), а также улучшения свариваемости, уменьшения склонности стали к старению и повышения прочностных характеристик (в основном σ_т и σ_в и ударной вязкости).

Нормализации подвергают горячекатаные листы и полосы из углеродистых, низколегированных, конструкционных, котельных, судовых и мостовых сталей.

Температура нормализации металлического листа и полосы:

Марка стали (ГОСТ)	Температура, °С	Марка стали (ГОСТ)	Температура, °С
Конструкционные 08кп; 10кп; 15кп; 20кп; 08пс; 10пс; 15пс; 20пс; 08; 10; 15; 20 (ГОСТ 16523-70; ГОСТ 4041-71; ГОСТ 1577-70)	910-950	Низколегированные, котельные, судовые и мостовые 09Г2; 09Г2С; 09Г2С1; 10ХСНД; 15ХСНД; 12К (ГОСТ 19282-73; ГОСТ 5520-79; ГОСТ 5521-76)	910-950
25; 30; 35 (ГОСТ 16523-70; ГОСТ 4041-71)	890-930	16ГС; 14ГС2; 16к; 18к; 20к; ВМСт.З; М16С; Ст. 3 мост.; ВСтЗкп; ВСтЗпс (ГОСТ 19282-73; ГОСТ 5520-79; ГОСТ 5521-76; ГОСТ 6713-75)	890-930
40; 45 (ГОСТ 1577-70)	810-900	20Г (ГОСТ 1577-70)	890-910
50 (ГОСТ 1577-70)	790-810	30Г (ГОСТ 1577-70)	850-870
60 (ГОСТ 1577-70)	770-790	65Г (ГОСТ 1577-70)	770-790
08Ю (ГОСТ 4041-71)	910-930	15ГЮТ (ЧМТУ)	890-920

 

Режимы отжига горячекатаных листов и полос стали:

Сталь	Температура нагрева, °С
Конструкционная
08кп, 08пс, 10кп, 10пс, 10кп, 10пс	600-620
20кп, 20пс	690-710
08,10, 15, 25	720-730
10Г2А, 15Г1А, 12Г2А	610-630
Мостовая
СтЗпс, Ст4сп	690-710
Высоколегированная
X17, 0X17T, Х17Т	760-780
2X13, 3X13, 4X13	740-800
25ХГСА, ЗОХГСА, 25-30ХСНВФА	730-745
12X5MA, 40XHMA	730-745
25ХГФА, Х5М, 12Х6Ф, 17Х2НВФА, 18Х2НВФА	820-830
23Х2НВФА, 12X2, НВФА, 12Х5МА, 15Х2НВФА	820-830

При низком относительном удлинении, завышенных пределах прочности и твердости, неудовлетворительной пробе на загиб в холодном состоянии, а также при одновременном сочетании двух и более неудовлетворительных результатов испытаний по перечисленным показателям качества применяют смягчающий отжиг. При смягчающем отжиге металл нагревают чуть ниже температуры А_с1, и после продолжительной выдержки при этой температуре охлаждают вместе с печью.

Смягчающему отжигу с целью улучшения пластичности в основном подвергаются углеродистые, низколегированные и легированные марки стали.

Коррозионностойкая стальная полоса мартенситного, ферритного и мартенситно-ферритного классов подвергается отжигу при 750 - 780 °С. Во избежание охрупчивания отжиг следует проводить в атмосфере чистого азота.

При отпуске листовой прокат нагревают до температуры ниже критической точки А_с1, выдерживают при этой температуре и охлаждают с заданной скоростью. По уровню температуры нагрева металла различают три вида отпуска - низкий, средний и высокий.

Низкий отпуск производится при 130 - 240 °С, средний 250 - 450 °С и высокий - 450 - 700 °С. Основное назначение отпуска - снятие внутренних напряжений. Иногда отпуск применяется как завершающий вид термообработки после закалки, нормализации, а также после прокатки и регулируемого охлаждения с прокатного нагрева. Применение отпуска позволяет значительно повысить пластичность металла.

При закалке листы и полосу металлическую нагревают до температур выше верхней критической точки А_сз (до 50 °С - полная закалка) или в интервале А_С1 - А_сз (неполная закалка) и быстро охлаждают водой или на воздухе до температуры окружающей среды. Быстрое охлаждение из температурной области твердого раствора тормозит скорость фазовых превращений в перлитной и промежуточной областях и позволяет получить структуру закалки (мартенсит, бейнит или аустенит). Средние скорости охлаждения при закалке в интервале температур А_сз - М_н должны быть не менее 60 - 80 °С/с на глубине 3 - 5 мм от поверхности. При дальнейшем охлаждении его скорость снижают (менее 30 °С/с) для уменьшения термических напряжений. 

Температурный режим нормализации с отпуском стальной полосы:

Марка стали (стандарт)	Температура нормализации, °С	Температура отпуска,°С
25 (ГОСТ 4041-71)	890-930	600-680
20 (ГОСТ 4041-71)	910-950	580-650
20кп (ГОСТ 4041-71)	910-950	550-620
ЗОТ (ЧМТУ)	870-890	550-680
СтЗсп, ВСтЗсп, Ст4сп, (ГОСТ 380-71, ГОСТ 5521-76)	890-930	580-650

Температура окончания охлаждения при полной закалке должна быть не выше 50 °С, при прерванной закалке -на 30 - 50 °С ниже М_н. В результате закалки с последующим отпуском (как правило, при температурах ниже А_С1) повышаются вязкость и прочность стали. Упрочнение составляет 15 - 60 %.

Закалка коррозионностойкой стали аустенитного, аустенитно-ферритного и аустенитно-мартенситного классов приводит к смягчению металла. Температура нагрева под закалку находится в интервале 1050 -1150 °С. До более высокой температуры нагревают металл с большим содержанием легирующих элементов и углерода.

Термообработку горячекатаного листа и полосы перед покупкой потребителем, проводят в проходных роликовых печах непрерывного действия, камерных и колпаковых печах периодического действия. В проходных печах обрабатывается около 90 % всего листового проката, в камерных - 8 - 10 %, в колпаковых не более 2 %.

Закалку толстых полос осуществляют в специальных ролико-закалочных машинах (40 - 45 % от общего объема металла, подвергаемого термообработке), закалочных прессах (30 - 35 %) и баках (20 - 25 %).

Нормализацию горячекатаных полос в современных цехах выполняют с использованием агрегатов непрерывного действия. На агрегат нормализации поступают горячекатаные полосы с размерами 1,2 - 6 х 700 - 1550 мм в рулонах массой 3 - 7,5 т с внутренним диаметром 700 и наружным 1000 - 1650 мм. Скорость движения полосы в средней технологической части агрегата 5-30 м/мин, производительность агрегата 22 т/ч. Температура нормализации горячекатаной стали 930 - 950 °С. Термообработанные полосы укрупняются в рулоны массой до 50 т, после чего прокат поступает на склад, откуда готовую стальную полосу покупают потребители металла.

Для достижения требуемого качества толстых листов и полос из углеродистых и низколегированных сталей удельную (на 1 мм толщины) продолжительность нагрева рекомендуется выбирать в следующих пределах: при нормализации или закалке с холодного посада 1,5 - 2,5 мин/мм, при горячем посаде с температурой 500 - 600 °С соответственно 0,7 - 1,0 мин/мм; при отпуске 3-4 мин/мм.