RU2623572C1 - Method of heat treatment of cold rolled products made of low-carbon steel - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: simple heating is carried out in a protective atmosphere from a temperature of 200-220°C to the annealing temperature T_ann=550+3100°C, where 550 and 3100 are empirical factors obtained experimentally, C is the fraction of carbon in steel, wt %, holding time in the furnace of t=0.18×m+10, where 0.18 and 10 are empirical factors obtained experimentally, m is the average mass of a roll in the load, t, heating stop, heating hood removal, holding under the cooling hood for 15-30 minutes, after which accelerated cooling under the muffle at a rate of 20-30°C/h for 14-22 hours. In addition, accelerated cooling under the muffle is carried out from a temperature of not more than 530°C, and unpacking is performed at a temperature of not more than 90°C.

EFFECT: increase in the performance of hood furnaces and a reduction in the consumption of energy resources while guaranteeing the required complex of mechanical properties of cold-rolled strip, a significant reduction in the sorting for the welding sticker patches.

3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке в колпаковых печах рулонов холоднокатаного проката из низкоуглеродистой стали.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to heat treatment in bell-type furnaces of coils of cold-rolled steel from low-carbon steel.

Известен способ производства листовой углеродистой стали, включающий рекристаллизационный отжиг стопы рулонов в колпаковой печи с нагревом стопы рулонов от температуры 190-210°C, который ведут со средней скоростью не выше 72°C/ч до температуры отжига 670-710°C и охлаждение до температуры 650-680°C за время 7-15 ч, по истечении которого охлаждение завершают с произвольной скоростью (Патент РФ 2309990, МПК C21D 8/04, C21D 1/26, 20.06.2007).A known method for the production of carbon steel sheet, including recrystallization annealing of a stack of rolls in a bell furnace with heating of a stack of rolls from a temperature of 190-210 ° C, which is conducted at an average speed of not higher than 72 ° C / h to an annealing temperature of 670-710 ° C and cooling to temperature 650-680 ° C for a period of 7-15 hours, after which the cooling is completed at an arbitrary speed (RF Patent 2309990, IPC C21D 8/04, C21D 1/26, 06/20/2007).

Недостатком известного способа являются высокая температура отжига, нерегламентированное время выдержки, что приводит к повышенному расходу энергоресурсов.The disadvantage of this method is the high annealing temperature, an unregulated holding time, which leads to increased energy consumption.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатом является способ термической обработки рулонов из холоднокатаных листовых сталей в колпаковых печах, включающий нагрев в защитной атмосфере садки, состоящей из одного или более рулонов, по одноступенчатому режиму, выдержку, снятие колпака и охлаждение под муфелем, распаковку и последующее охлаждение на воздухе, согласно которому нагрев ведут до температуры 620-660°C, минимальное время выдержки рулонов при температуре нагрева определяют исходя из массы нижнего рулона в садке по математической зависимостиThe closest in technical essence and the achieved result is a method of heat treatment of coils of cold rolled sheet steel in bell furnaces, including heating in a protective atmosphere of a cage, consisting of one or more rolls, in a single-stage mode, holding, removing the cap and cooling under the muffle, unpacking and subsequent cooling in air, according to which the heating is carried out to a temperature of 620-660 ° C, the minimum exposure time of the rolls at the heating temperature is determined based on the mass of the lower roll into the garden ie on the mathematical relationship

,

,

где τ_выд - время выдержки, ч;where τ _vyd - holding time, h;

M_{ниж.рул} - масса нижнего рулона в садке, т, _Nizh.rul M - mass of lower roll in the load, t,

по истечении времени выдержки отключают нагрев, производят охлаждение под нагревательным колпаком до температуры 550-610°C, а охлаждение под муфелем производят до температуры, не превышающей 140°C (Патент РФ №2288284, МПК C21D 9/663, C21D 9/48, 27.11.2006).after the exposure time, turn off the heating, produce cooling under a heating hood to a temperature of 550-610 ° C, and cooling under a muffle is carried out to a temperature not exceeding 140 ° C (RF Patent No. 2288284, IPC C21D 9/663, C21D 9/48, 11/27/2006).

Недостатком данного способа является длительное время выдержки, что ведет к увеличенному расходу энергоресурсов на отжиг.The disadvantage of this method is the long exposure time, which leads to an increased energy consumption for annealing.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности колпаковых печей и снижении расхода энергоресурсов при гарантированном обеспечении требуемого комплекса механических свойств холоднокатаного проката, а также в значительном снижении отсортировки по дефекту «пятна слипания сварки».The technical result of the invention is to increase the performance of bell-type furnaces and reduce energy consumption while guaranteeing the required set of mechanical properties of cold-rolled steel, as well as a significant reduction in sorting by the defect “welding sticking spot”.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе термической обработки холоднокатаного проката из низкоуглеродистой стали, включающем нагрев в защитной атмосфере садки, состоящей из одного и более рулонов, по одноступенчатому режиму, выдержку, отключение нагрева, снятие нагревательного колпака, выдержку под охлаждающим колпаком, охлаждение под муфелем, распаковку и последующее охлаждение на воздухе, согласно изобретению нагрев в защитной атмосфере ведут от температуры 200-220°C до температуры отжига Т_отж=550+3100×С,The specified technical result is achieved by the fact that in the method of heat treatment of cold rolled steel from low carbon steel, including heating in a protective atmosphere of a cage, consisting of one or more rolls, in a single-stage mode, holding, shutting down heating, removing the heating cap, holding it under a cooling cap, cooling under the muffle, unpacking and subsequent cooling in air, according to the invention, heating in a protective atmosphere is carried out from a temperature of 200-220 ° C to an annealing temperature T _anne = 550 + 3100 × C,

где 550 и 3100 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,where 550 and 3100 are empirical coefficients obtained experimentally,

С - массовая доля углерода в стали, %,C is the mass fraction of carbon in steel,%,

осуществляют выдержку продолжительностью t=0,18×m+10,carry out an exposure of duration t = 0.18 × m + 10,

где 0,18 и 10 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,where 0.18 and 10 are empirical coefficients obtained experimentally,

m - средняя масса рулона в садке, т,m is the average mass of the roll in the cage, t,

выдержку под охлаждающим колпаком осуществляют в течение 15-30 минут, после чего осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем со скоростью 20 -30°C/ч в течение 14-22 ч. Кроме того, ускоренное охлаждение под муфелем осуществляют от температуры не более 530°C, а распаковку производят при температуре не более 90°C.holding under the cooling hood is carried out for 15-30 minutes, after which accelerated cooling under the muffle is carried out at a speed of 20-30 ° C / h for 14-22 hours. In addition, accelerated cooling under the muffle is carried out from a temperature of not more than 530 ° C and unpacking is carried out at a temperature of not more than 90 ° C.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в оптимизации режимов отжига холоднокатаного проката из низкоуглеродистой стали.The essence of the invention is to optimize the annealing of cold rolled steel from low carbon steel.

Нагрев от температуры 200-220°C до температуры начала отжига позволяет равномерно прогреть стопу рулонов. При температуре начала нагрева за пределами диапазона 200-220°C вероятен пригар эмульсии (технологической смазки) станов холодной прокатки и неполная возгонка. Математическая зависимость, связывающая температуру отжига с содержанием углерода в стали, - эмпирическая и получена при обработке опытных данных. Так как углерод является основным упрочняющим элементом, то с повышением его содержания требуется более высокая температура начала отжига для получения необходимых механических свойств стали (прочности и пластичности).Heating from a temperature of 200-220 ° C to the temperature of the annealing start allows you to evenly warm the stack of rolls. When the temperature of the onset of heating outside the range of 200-220 ° C is likely burn emulsion (technological lubrication) of cold rolling mills and incomplete sublimation. The mathematical relationship between the annealing temperature and the carbon content in steel is empirical and obtained by processing experimental data. Since carbon is the main reinforcing element, with an increase in its content, a higher temperature is needed to start annealing to obtain the necessary mechanical properties of steel (strength and ductility).

Математическая зависимость, связывающая время выдержки при отжиге со средней массой рулона в садке, - эмпирическая и получена при обработке опытных данных. Экспериментально установлено, что при времени выдержки, рассчитанном в соответствии с вышеуказанной формулой, достигается требуемый комплекс механических свойств. Время выдержки по данному способу позволяет снизить энергетические затраты за счет сокращения длительности выдержки. Помимо этого сокращение длительности выдержки и последующая выдержка под охлаждающим колпаком без включения ускоренного охлаждения в течение 15-30 минут способствует уменьшению термических напряжений в рулоне, в результате чего снижается межвитковое давление и, как следствие, вероятность появления такого дефекта, как «пятна слипания сварки» на поверхности отожженной полосы в процессе размотки при дрессировке. Охлаждение, проводимое со скоростью 20-30°C/ч в течение 14-22 часов, способствует снижению межвиткового давления в рулоне и уменьшению возникновения дефекта «пятна слипания сварки» на поверхности отожженных полос. Охлаждение менее 14 часов не позволяет достичь оптимального уровня механических свойств, а охлаждение более 22 часов - нецелесообразно в связи с большим расходом энергоресурсов. Кроме того, включение ускоренного охлаждения при температуре не более 530°C также способствует снижению межвиткового давления в рулоне и уменьшению возникновения дефекта «пятна слипания сварки» на поверхности отожженных полос. При температуре распаковки выше 90°C температура в средней части рулона превышает допустимую температуру в 220°C, что приводит к окислению металла на воздухе.The mathematical relationship between the holding time during annealing and the average mass of the bale in the cage is empirical and obtained by processing the experimental data. It was experimentally established that with the exposure time calculated in accordance with the above formula, the required set of mechanical properties is achieved. The exposure time by this method allows to reduce energy costs by reducing the exposure time. In addition, reducing the exposure time and subsequent exposure under the cooling hood without accelerated cooling for 15-30 minutes helps to reduce thermal stresses in the roll, resulting in reduced inter-turn pressure and, as a result, the likelihood of a defect such as “welding sticking spots” on the surface of the annealed strip during unwinding during training. Cooling, carried out at a speed of 20-30 ° C / h for 14-22 hours, helps to reduce inter-turn pressure in the roll and to reduce the occurrence of the defect "weld sticking spots" on the surface of annealed strips. Cooling less than 14 hours does not allow to achieve the optimal level of mechanical properties, and cooling more than 22 hours is impractical due to the high consumption of energy resources. In addition, the inclusion of accelerated cooling at a temperature of not more than 530 ° C also helps to reduce inter-turn pressure in the roll and to reduce the occurrence of a defect “welding sticking spot” on the surface of annealed strips. At the unpacking temperature above 90 ° C, the temperature in the middle of the roll exceeds the permissible temperature of 220 ° C, which leads to the oxidation of the metal in air.

Пример реализации. Рулоны из холоднокатаных полос марки стали 08Ю устанавливают в стопу на стенд колпаковой муфельной печи с газовым отоплением. В подмуфельное пространство подают защитную атмосферу, производят нагрев стопы рулонов при максимальной подаче топлива до температуры 200-220°C, затем продолжают нагрев рулонов до температуры начала отжига, выдерживают в течение времени, определяемом математической зависимостью, отключают нагрев, снимают нагревательный колпак, выдерживают под охлаждающим колпаком, после чего осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем с продувкой холодного защитного газа. Далее производят распаковку. Параметры обработки представлены в таблице 1.Implementation example. Rolls of cold-rolled strips of steel grade 08Y are installed in the foot on a stand of a bell-type muffle furnace with gas heating. A protective atmosphere is introduced into the muffle space, the stack of bales is heated at maximum fuel supply to a temperature of 200-220 ° C, then the bales are continued to heat up to the annealing start temperature, maintained for a period determined by the mathematical dependence, the heating is turned off, the heating cap is removed, and kept under a cooling cap, after which accelerated cooling is carried out under the muffle with purging of the cold protective gas. Next, unpack. Processing parameters are presented in table 1.

Применение предложенного способа (варианты №1-2) позволяет повысить производительность колпаковых печей за счет сокращения длительности отжига и снизить расход энергоресурсов при обеспечении требуемого уровня механических свойств, а также снизить отсортировку по дефекту «пятна слипания сварки».The application of the proposed method (options No. 1-2) allows to increase the performance of bell-type furnaces by reducing the annealing time and reducing energy consumption while ensuring the required level of mechanical properties, as well as reducing the sorting by the defect “welding sticking spot”.

Claims (9)

1. Способ термической обработки рулонов холоднокатаной полосы из низкоуглеродистой стали, включающий нагрев садки в защитной атмосфере, состоящей из одного и более рулонов, по одноступенчатому режиму, выдержку, отключение нагрева, снятие нагревательного колпака, выдержку под охлаждающим колпаком, охлаждение под муфелем, распаковку и последующее охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что нагрев в защитной атмосфере ведут от температуры 200-220°С до температуры отжига Т_отж=550+3100×С,1. The method of heat treatment of coils of cold-rolled strip of low carbon steel, including heating the charge in a protective atmosphere, consisting of one or more rolls, in a single-stage mode, holding, shutting down heating, removing the heating cap, holding it under a cooling cap, cooling under a muffle, unpacking and subsequent cooling in air, characterized in that the heating in a protective atmosphere is carried out from a temperature of 200-220 ° C to annealing temperature T _anne = 550 + 3100 × C, где 550 и 3100 - эмпирические коэффициенты, выведенные опытным путем,where 550 and 3100 are empirical coefficients derived experimentally, С - доля углерода в стали, мас.%,C is the carbon fraction in steel, wt.%, осуществляют выдержку продолжительностью t=0,18×m+10,carry out an exposure of duration t = 0.18 × m + 10, где 0,18 и 10 - эмпирические коэффициенты, выведенные опытным путем,where 0,18 and 10 are empirical coefficients derived experimentally, m - средняя масса рулона в садке, т,m is the average mass of the roll in the cage, t, при этом выдержку рулонов под охлаждающим колпаком осуществляют в течение 15-30 мин, после чего осуществляют ускоренное охлаждение под муфелем со скоростью 20-30°С/ч в течение 14-22 ч.while the exposure of the rolls under the cooling cap is carried out for 15-30 minutes, after which accelerated cooling is carried out under the muffle at a speed of 20-30 ° C / h for 14-22 hours 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ускоренное охлаждение рулонов под муфелем осуществляют от температуры не более 530°С.2. The method according to p. 1, characterized in that the accelerated cooling of the rolls under the muffle is carried out from a temperature of not more than 530 ° C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распаковку рулонов производят при температуре не более 90°С.3. The method according to p. 1, characterized in that the unpacking of the rolls is carried out at a temperature of not more than 90 ° C.