RU2480299C1

RU2480299C1 - Method of producing cold-rolled hard-drawn sheet steel

Info

Publication number: RU2480299C1
Application number: RU2012104740/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Зиновьевич Вольшонок; Александр Иванович Трайно; Андрей Дмитриевич Русаков; Алексей Иванович Виноградов
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-04-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and may be used in producing cold-rolled hard-drawn sheet steel with or without coating for further bending or forming, particularly, roof sheet iron. Proposed method comprises heating, hot rolling of strips, water cooling, etching and cold rolling to strip final thickness h. Note here that strip cold rolling is performed with total reduction defined by the following relationship:

D=1.50-1.70; E=2.2-4.9; F=1.0-3.4. Note also that hot rolling is carried out to thickness defined by the following relationship

where H is hot-rolled strip thickness.

EFFECT: maximum strength at preset ductility.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаной нагартованной листовой стали с покрытием или без него, для последующей обработки путем гибки или формовки, в частности кровельной металлочерепицы.The invention relates to rolling production and can be used to obtain cold-rolled caged sheet steel with or without coating, for subsequent processing by bending or molding, in particular roofing metal.

В процессе холодной прокатки листовой стали происходит ее деформационное упрочнение (наклеп). Но одновременно с наклепом имеет место снижение пластичности, которая характеризуется величиной относительного удлинения δ при испытании образцов на разрыв. Стремление повысить прочностные свойства нагартованной листовой стали путем увеличения наклепа приводит к неконтролируемому падению пластичности ниже допустимого значения, что является причиной образования трещин и разрывов в процессе обработки ее у потребителей и отбраковки изделий.During cold rolling of sheet steel, its strain hardening (hardening) occurs. But at the same time with hardening, there is a decrease in ductility, which is characterized by the relative elongation δ when testing the samples for breaking. The desire to improve the strength properties of caged sheet steel by increasing hardening leads to an uncontrolled drop in ductility below the permissible value, which is the reason for the formation of cracks and tears in the process of processing it from consumers and reject products.

Известен способ производства холоднокатаной нагартованной листовой стали, включающий горячую прокатку полос до промежуточной толщины, травление окалины и последующую холодную прокатку полос до конечной толщины с суммарным относительным обжатием 69-79%, обжатием в последнем проходе 56-60% от обжатия в первом проходе, и удельном натяжении полосы 75-85 Н/мм² [1].A known method for the production of cold rolled sintered sheet steel, including hot rolling of strips to an intermediate thickness, etching of scale and subsequent cold rolling of strips to a final thickness with a total relative compression of 69-79%, compression in the last pass 56-60% of the compression in the first pass, and the specific tension of the strip is 75-85 N / mm ² [1].

Известен также способ холодной прокатки рулонной нагартованной стали для оцинкования, согласно которому полосы толщиной менее 0,47 мм прокатывают из подката толщиной 2,0 мм, а полосы толщиной 0,47-1,5 мм прокатывают из подката толщиной 2,0-3,2 мм с регламентированными натяжениями на барабане моталки [2].There is also known a method of cold rolling coiled steel for galvanizing, according to which strips with a thickness of less than 0.47 mm are rolled from a rolled stock 2.0 mm thick, and strips of a thickness of 0.47-1.5 mm are rolled from a rolled stock 2.0-3 thick 2 mm with regulated tension on the reel drum [2].

Недостатки известных способов [1, 2] заключаются в том, что они не позволяют получить максимальную прочность нагартованной листовой стали при обеспечении заданной пластичности.The disadvantages of the known methods [1, 2] are that they do not allow to obtain the maximum strength of the cured sheet steel while ensuring a given ductility.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ производства стальной нагартованной ленты, включающий горячую прокатку полос толщиной 2,0-2,8 мм, охлаждение водой, двухступенчатый отжиг рулонов горячекатаных полос в колпаковой печи и холодную прокатку до конечной толщины 0,5-1,0 мм с суммарным обжатием, определяемым по формуле:The closest analogue of the present invention is a method for the production of carbon steel strip, including hot rolling of strips with a thickness of 2.0-2.8 mm, water cooling, two-stage annealing of rolls of hot rolled strips in a bell furnace and cold rolling to a final thickness of 0.5-1.0 mm with a total compression determined by the formula:

где 212 и 2,3 - эмпирические параметры, полученные опытным путем;where 212 and 2,3 are empirical parameters obtained experimentally;

последующий окончательный отжиг рулонов и дрессировку полос с обжатием 0,2-0,7% [3].subsequent final annealing of rolls and training of strips with compression of 0.2-0.7% [3].

Недостаток данного способа состоит в том, что он не позволяет достигнуть максимальной прочности при обеспечении заданной пластичности холоднокатаной нагартованной листовой стали.The disadvantage of this method is that it does not allow to achieve maximum strength while ensuring the specified ductility of cold-rolled hardened sheet steel.

Помимо этого необходимость проведения двух отжигов усложняет и удорожает реализацию известного способа, а также приводит к снижению прочностных свойств листовой стали.In addition, the need for two anneals complicates and increases the cost of implementing the known method, and also leads to a decrease in the strength properties of sheet steel.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в получении максимальной прочности при обеспечении заданной пластичности.The technical problem solved by the invention is to obtain maximum strength while ensuring a given ductility.

Для решения технической задачи в известном способе производства холоднокатаной нагартованной листовой стали, включающем горячую прокатку полос, охлаждение водой, травление и холодную прокатку до конечной толщины, согласно изобретению горячую прокатку полос ведут до толщины, определяемой по соотношению:To solve the technical problem in the known method for the production of cold rolled caged sheet steel, including hot rolling of strips, water cooling, etching and cold rolling to a final thickness, according to the invention, hot rolling of strips is carried out to a thickness determined by the ratio:

где Н, h - толщина горячекатаной полосы и конечная толщина холоднокатаной листовой стали;where H, h is the thickness of the hot rolled strip and the final thickness of the cold rolled sheet steel;

D=1,50-1,70; Е=2,2-4,9; F=1,0-3,4.D = 1.50-1.70; E = 2.2-4.9; F = 1.0-3.4.

Сущность изобретения состоит в следующем. Экспериментально установлено, что по мере увеличения суммарного относительного обжатия ε в процессе холодной прокатки стальных полос имеет место монотонное увеличение прочности σ_В и снижение пластичности (относительного удлинения) δ. Таким образом, при повышении суммарного относительного обжатия ε до величины, при которой относительное удлинение δ еще находится в диапазоне допустимых значений, обеспечивается максимально возможная (с учетом ограничения по величине δ) прочность нагартованной листовой стали.The invention consists in the following. It was experimentally established that with an increase in the total relative compression ε during the cold rolling of steel strips, there is a monotonic increase in the strength σ _B and a decrease in ductility (elongation) δ. Thus, with an increase in the total relative compression ε to a value at which the elongation δ is still in the range of acceptable values, the maximum possible (taking into account the limitation on the value of δ) strength of the cured sheet steel is ensured.

Полученная нами экспериментально зависимость ε от δ является нелинейной, поэтому для ее аналитического представления было использовано квадратное уравнение видаThe experimentally obtained dependence of ε on δ is nonlinear; therefore, for its analytical representation, a quadratic equation of the form

в котором эмпирические значения коэффициентов для исследованных малоуглеродистых и углеродистых сталей находились в диапазонах:in which the empirical values of the coefficients for the investigated low-carbon and carbon steels were in the ranges:

D=1,50-1,70; E=2,2-4,9; F=1,0-3,4.D = 1.50-1.70; E = 2.2-4.9; F = 1.0-3.4.

Оценка точности показала, что погрешность рассчитанных по данной эмпирической формуле значений ε находится в пределах ±3%. Причем в случаях, когда D<1,5; E<2,2 или F<1,0, прочность холоднокатаной нагартованной стали σ_В не достигает максимально допустимого значения, нагартованная сталь сохраняет повышенную остаточную пластичность δ. Поэтому для увеличения общей прочности изготовленного изделия потребуется увеличение толщины готового холоднокатаного листа, что ведет к увеличению массы изделия и расходного коэффициента стали.An accuracy assessment showed that the error in the ε values calculated using this empirical formula is within ± 3%. Moreover, in cases where D <1,5; E <2.2 or F <1.0, the strength of cold-rolled quartered steel σ _B does not reach the maximum permissible value, the quartered steel retains an increased residual ductility δ. Therefore, to increase the overall strength of the manufactured product, an increase in the thickness of the finished cold-rolled sheet will be required, which leads to an increase in the mass of the product and the expenditure coefficient of steel.

В противном случае, когда D>1,70; E>4,9 и F>3,4, суммарное обжатие ε превышает допустимое значение, показатель пластичности δ ниже заданного значения, что свидетельствует о переупрочнении холоднокатаной нагартованной стали. При переработке такой листовой стали не исключено образование трещин и разрывов, что недопустимо.Otherwise, when D> 1,70; E> 4.9 and F> 3.4, the total compression ε exceeds the permissible value, the ductility index δ is lower than the specified value, which indicates the hardening of cold-rolled hardened steel. When processing such sheet steel, the formation of cracks and tears is not excluded, which is unacceptable.

Примеры реализации способаMethod implementation examples

Для изготовления профилированной металлочерепицы с полимерным покрытием необходима максимально упрочненная холоднокатаная нагартованная листовая сталь толщиной h=1,5 мм. Для исключения образования трещин при профилировании нагартованных листов регламентировано значение относительного удлинения: δ≥3,0%.For the manufacture of profiled metal tiles with a polymer coating, the most hardened cold-rolled hardened sheet steel with a thickness of h = 1.5 mm is required. To exclude the formation of cracks during profiling of the skimmed sheets, the relative elongation value is regulated: δ≥3.0%.

Первоначально по эмпирическому соотношению осуществляют расчет суммарного относительного обжатия при холодной прокатке:Initially, the empirical ratio is used to calculate the total relative compression during cold rolling:

Затем производят расчет требуемой толщины Н горячекатаной полосы:Then calculate the required thickness N of the hot-rolled strip:

Сляб из малоуглеродистой стали марки 08пс с содержанием углерода 0,09% по массе нагревают до температуры 1250°С и прокатывают на непрерывном широкополосном стане кварто 1700 в полосу толщиной H=2,7 мм. Прокатанную полосу охлаждают водой и сматывают в рулон.A slab of mild steel grade 08ps with a carbon content of 0.09% by weight is heated to a temperature of 1250 ° C and rolled on a continuous broadband mill quarto 1700 in a strip with a thickness of H = 2.7 mm. The rolled strip is cooled with water and wound onto a roll.

Затем горячекатаную полосу подвергают соляно-кислотному травлению для удаления окалины и задают в 4-клетевой стан кварто 1700 холодной прокатки, где прокатывают до конечной толщины h=1,5 мм с суммарным относительным обжатием ε=0,446, т.е. 44,6%.Then the hot-rolled strip is subjected to hydrochloric acid etching to remove scale and is set in a 4-stand quarto 1700 cold rolling mill, where it is rolled to a final thickness h = 1.5 mm with a total relative compression ε = 0.446, i.e. 44.6%.

От прокатанной полосы отбирают пробы и осуществляют определение механических свойств: δ=3%; σ_В=68 кг/мм². Полученная величина прочности σ_В является максимально возможной, т.к. для ее дальнейшего роста потребуется увеличение суммарного относительного обжатия ε, что, в свою очередь, приведет к снижению пластичности δ менее 3% и растрескиванию холоднокатаной нагартованной листовой стали в процессе изготовления металлочерепицы.Samples are taken from the rolled strip and the mechanical properties are determined: δ = 3%; σ _B = 68 kg / mm ² . The obtained value of strength σ _In is the maximum possible, because for its further growth, an increase in the total relative compression ε will be required, which, in turn, will lead to a decrease in ductility δ of less than 3% and cracking of cold-rolled hardened sheet steel in the process of manufacturing a metal tile.

Варианты реализации предложенного способа производства холоднокатаной нагартованной листовой стали и показатели их эффективности приведены в таблице.Implementation options of the proposed method for the production of cold-rolled cold-rolled sheet steel and indicators of their effectiveness are given in the table.

ТаблицаTable Варианты реализации способа и механические свойства нагартованной листовой стали для изготовления металлочерепицыVariants of the method and mechanical properties of caged sheet steel for the manufacture of metal № п/пNo. p / p Значения коэффициентовCoefficient Values Механические свойстваMechanical properties Оценка качества металлочерепицыAssessment of the quality of metal DD EE FF σ_В, кг/мм² σ _B , kg / mm ² δ, %δ,% 1one 1,41.4 2,12.1 0,90.9 55,955.9 55 Недостаточная прочностьInsufficient strength 22 1,51,5 2,22.2 1,01,0 67,867.8 33 Высокое качествоHigh quality 33 1,61,6 3,53,5 2,22.2 68,068.0 33 Высокое качествоHigh quality 4four 1,71.7 4,94.9 3,43.4 68,068.0 33 Высокое качествоHigh quality 55 1,81.8 5,05,0 3,53,5 72,372.3 22 Трещины и разрывыCracks and tears Примечание: для всех вариантов реализации толщину горячекатаных полос определяли по соотношению

Note: for all embodiments, the thickness of the hot-rolled strips was determined by the ratio

Из данных, приведенных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-№4) достигается получение максимальной прочности нагартованной листовой стали при обеспечении заданной пластичности δ=3%. В случаях запредельных значений эмпирических коэффициентов имеет место либо снижение прочности нагартованной листовой стали (вариант №1), либо пластичность стали недостаточна для ее последующей переработки (вариант №5).From the data given in the table, it follows that when implementing the proposed method (options No. 2-No. 4), the maximum strength of the caked sheet steel is achieved while ensuring a given ductility δ = 3%. In cases of transcendental values of empirical coefficients, there is either a decrease in the strength of the crated sheet steel (option No. 1), or the ductility of the steel is insufficient for its subsequent processing (option No. 5).

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что определение толщины горячекатаной полосы, а следовательно, суммарной относительной деформации при холодной прокатке полос конечной толщины, исходя из безусловного обеспечения заданного показателя пластичности, позволяет достичь максимально возможного значения деформационного упрочнения. Это, в конечном счете, способствует снижению металлоемкости изделий и повышению выхода годного.The technical and economic advantages of the proposed method are that the determination of the thickness of the hot-rolled strip, and therefore, the total relative deformation during cold rolling of strips of finite thickness, based on the unconditional provision of a given plasticity index, allows to achieve the maximum possible value of strain hardening. This, ultimately, helps to reduce the metal consumption of products and increase yield.

В качестве базового объекта при определении экономической эффективности предложенного способа принят ближайший аналог [3]. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства холоднокатаной нагартованной листовой стали на 20-25%.As a basic object in determining the economic efficiency of the proposed method adopted the closest analogue [3]. Using the proposed method will increase the profitability of the production of cold-rolled hardened sheet steel by 20-25%.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретенияLiterature used in the preparation of the description of the invention

1. Патент РФ №2369456, МПК В21В 1/36, 2009.1. RF patent No. 2369456, IPC B21B 1/36, 2009.

2. Патент РФ №2402391, МПК В21В 1/28, 2010.2. RF patent No. 2402391, IPC B21B 1/28, 2010.

3. Патент РФ №2369649, МПК C21D 9/52, C21D 8/02, 2009.3. RF patent No. 2369649, IPC C21D 9/52, C21D 8/02, 2009.

Claims

Способ производства холоднокатаной нагартованной полосы из листовой стали марки 08ПС, включающий нагрев, горячую прокатку полос, охлаждение водой, травление и холодную прокатку до конечной толщины полосы h, при этом холодную прокатку полосы до конечной толщины осуществляют с суммарным относительным обжатием, определяемым по соотношению:

где D=1,50-1,70; Е=2,2-4,9; F=1,0-3,4;
δ - относительное удлинение,
причем горячую прокатку полос производят до толщины, определяемой по соотношению:

где H - толщина горячекатаной полосы. A method for the production of cold rolled cured strip from 08PS sheet steel, including heating, hot rolling of strips, water cooling, etching and cold rolling to a final strip thickness h, while cold rolling of a strip to a final thickness is carried out with a total relative compression determined by the ratio:

where D = 1.50-1.70; E = 2.2-4.9; F = 1.0-3.4;
δ is the elongation,
moreover, the hot rolling of the strips is carried out to a thickness determined by the ratio:

where H is the thickness of the hot rolled strip.