Тема: Общая характеристика производства холоднокатаных листов

Тема: Дефекты горячекатаных листов и полос

1. Несоблюдение точности размеров и формы проката. Отклонение по толщине, длине, ширине, продольная и поперечная разнотолщинность, волнистость. ПРИЧИНЫ: Неправильная настройка стана, несоблюдение режима прокатки (деформации)

Повышенная продольная разнотолщинность - вызывается плохой профилировкой валков, большой их выработки.

Волнистость: образуется вблизи боковых кромок полосы из-за повышенного обжатия на этих участках. Для устранения – либо увеличить выпуклость валков, либо понизить обжатие.

2. Нарушение сплошности металла:

Сквозные разрывы, трещины, рваная кромка, расслоения и др.

ПРИЧИНЫ: в основном металлургического происхождения – нарушение технологии выплавки, раскисления и разливки металла.

Прокатного происхождения:

1) Сквозные разрывы – образуются в тех местах, где Ме имеет резкую пониженную пластичность.

2) Такими местами являются сплошные неметаллические включения, окислившиеся внутри пузыри, из-за этого появляются трещины и рваная кРомка + образуются в случае перегрева и пережога металла при нагреве перед прокаткой.

Плены – отслоения языкообразной формы. Причины: слиточное происхождение, т.е. зарождаются при разливке Ме + неметаллические включения в поверхностном слое Ме, вскрытие газовых пузырей, наличие глубоких канавок на поверхности слитков и слябов.

Расслоение – большая загрязненность внутренних слоев Ме неметаллическими включениями.

3. Дефекты поверхности проката – вкатанная окалина, царапины, отпечатки на поверхности валков.

4. Неудовлетворительная структура и физико-механические свойства металла. Если химический состав металла выдержан, то причинами отклонений по структуре и свойствам являются нарушения режимов деформации, особенно на последних пропусках, несоблюдение заданных температур конца прокатки и смотки полос.

Лекция 69-71

Холодная прокатка по сравнению с горячей имеет два больших преимущества:

1) Позволяет производить листы и полосы толщиной менее 0,8-1 мм, вплоть до нескольких микрон;

2) Обеспечивает получение продукции более высокого качества по всем показателям – точности размеров, отделки поверхности, физико-механическим свойствам.

Эти преимущества холодной прокатки обусловили ее преимущества как в черной, так и в цветной металлургии.

Недостаток:

1) процессы холодной прокатки являются более энергоемкими, чем процессы горячей прокатки.

2) При холодной деформации металл упрочняется (наклепывается), в связи с этим для восстановления пластических свойств требуется проводить отжиг.

3) Технология производства холоднокатаных листов включает большое количество переделов, требует применения сложного и многообразного оборудования.

Сортамент: основную массу холоднокатаных листов составляет низкоуглеродистая конструкционная сталь толщиной 0,5 – 2,5 мм, шириной до 2300 мм. Такую тонколистовую сталь широко используют в автомобилестроении, поэтому ее часто называют автолистом.

Методом холодной прокатки производят почти все жесть. Материалом для жести служит низкоуглеродистая сталь, но в большинстве случаев жесть выпускают с защитным покрытием, чаще всего – оловянным. Жесть прокатывают в виде полос толщиной 0,07-0,5 мм, шириной до 1300мм.

В цветной металлургии холодная прокатка применяется для получения тонких полос, листов и лент из алюминия его сплавов, меди и ее сплавов, никеля, титана, цинка, свинца и многих других металлов. Наименьшую толщину имеет фольга. Например, алюминиевая фольга выпускается в виде полос минимальной толщиной 0,005мм, шириной до 1000-1500мм. Разнообразие сортамента холоднокатаной листовой продукции обеспечивается применением прокатных станов различной конструкции, с очень разными техническими характеристиками и уровнями производительности.

Все станы по технологическому назначению можно разделить на прокатные, дрессировочные и прокатно-дрессировочные.

Дрессировочные станы имеют особое технологическое назначение: прокатку листов и полос после отжига с очень небольшим обжатием, обычно 0,8-1,5%. В состав входят 1-2 клети кварто.

Прокатно-дрессировочные станы устанавливаются в жестепрокатных цехах для производства особо тонкой жести. Они состоят из 2-3 клетей кварто повешенной жесткости.

Технология производства холоднокатаных листов из углеродистой стали

Исходный материал – горячекатаные листы толщиной 1,8-6,0мм, поступающие в цех холодной прокатки в рулонах.

Сортамент – листы и полосы толщиной 0,3-3,0 мм, шириной 2350 мм, из углеродистой стали обыкновенного и повышенного качества, а также из низколегированных сталей. Значительная часть листов и полос выпускается с защитным антикоррозионным покрытием – цинковым, алюминиевым, полимерным.

Поверхность исходных горячекатаных полос покрыта окалиной (оксидами). Если проводить холодную прокатку заготовок в таком состоянии, то окалина будет вдавливаться в металл, резко ухудшая качество поверхности. Кроме того, окалина, обладая относительно высокой твердостью, способствует износу прокатных валков. Поэтому первой необходимой операцией является удаление окалины с поверхности горячекатаных полос.

Широкой распространения получили два способа удаления окалины: химический и механический.

Химический способ заключается в растворении оксидов в кислотах; механический – в осуществлении пластической деформации, способствующей отделению окалины с поверхности полосы, или дробеструйной обработке. В настоящее время эти два способа применяются совместно, причем химический называется – травлением, является основным, а механический – предварительным.

Травление ведется в водном растворе серной или соляной кислоты. Протекают следующие реакции:

При сернокислом травлении:

При солянокислом травлении:

И в этом, и в другом случае кислота в некоторой мере взаимодействует непосредственно с железом, в результате чего идут реакции:

Согласно этим реакциям при травлении выделяется водород. Скапливаясь под слоем окалины, он создает давление, достаточное для механического отделения окалины с поверхности металла. Это процесс значительно ускоряет очистку поверхности полосы от окалины.

Интенсивность травления сильно зависит от концентрации и температуры травильных растворов.

Водород, выделяющийся при травлении, способствует удалению окалины, но вместе с тем диффундирует в металл, понижая его пластичность. Такое изменение свойств металла называется водородной хрупкостью. Для предотвращения металла от проникновения водорода и уменьшения воздействия кислоты на сам металл в травильные растворы вводятся присадки-ингибиторы. Они содержат вещества, которые адсорбируются на поверхности металла и образуют молекулярную пленку, защищающую его от растворения; при этом скорость растворения оксидов не замедляется. Ингибиторы выполняют и другую важную функцию: они вызывают образование пены на поверхности травильного раствора, уменьшая тем самым испарения кислоты и улучшая атмосферные условия в цехе.

В настоящее время использование серной кислоты заменяется соляной кислотой, которая имеет следующие преимущества:

1) соляная кислота является более активной, чем серная, а это сокращает время травления;

2) качество поверхности полос после обработки в соляной кислоте лучше, чем после обработки в серной;

3) сокращается выделение водорода, в связи с чем уменьшается опасность возникновения водородной хрупкости;

4) соляная кислота легче и полнее удаляется с поверхности полос в промывныз ваннах;

5) образующиеся соли при травлении соли соляной кислоты достаточно легко поддаются термическому расщеплению на хлористый водород и оксиды железа. Оба этих продукта возвращаются в производство. Хлористый водород, растворяясь в воде, дает свежую соляную кислоту, а оксиды железа используются в порошковой металлургии и других отраслях промышленности.

Недостатки использования соляной кислоты:

1) Соляная кислота более агрессивна и поэтому требуется соответствующая защита оборудования травильных агрегатов от ее воздействия;

2) Вредные выделения паров хлористого водорода в атмосферу, в связи с этим необходимо обеспечить тщательную герметизацию ванн и иметь мощную вентиляционную систему для отсоса выделяющихся испарений.

В современных крупных цехах холодной прокатки травление горячекатаных полос осуществляется в травильных агрегатах непрерывного действия (рисунок 85). Каждый такой агрегат состоит из трех частей: головной, средней (технологической) и хвостовой. В головную часть входят разматыватель рулонов (1), окалиноломатель (2), правильная машина (4), гильотинные ножницы (5), машины для стыковой сварки (6). Средняя часть агрегата включает дрессировочный стан (11) для дополнительного разрушения окалины, травильные (12) и промывочные ванны (13,14), сушильной устройство (15). В хвостовой части агрегата находятся гильотинные ножницы (17) и дисковые ножницы (18), промасливающее устройство (19), моталка (21).

Перед поступлением полосы в травильные ванны производтся дополнительное механическое разрушение окалины. Для этого применяется дрессировочная клеть 11 (обжатие 2-5%). Обычно в состав агрегата входят 405 травильных ванн с каскадным расположением. Наиболее концентрированный, свежий раствор кислоты подается в последнюю по движению полосы ванну. По мере обеднения раствор переливается в предыдущую ванну и т.д.

Из изложенного ясно, что головная и хвостовая части работают с периодическими остановками, требующимися для сварки или разрезки бесконечной ленты на рулоны мерной массы (в хвостовой части). Вместе с тем скорость движения через травильные ванны должна быть постоянной.

Протравленные и промасленные полосы в рулонах поступают на стан холодной прокатки. Чаще всего это четырех- или пятиклетьевой непрервный стан.

Рулоны цепным транспортером подаются в разматыватель стана. Передний конец полосы отгибается специальным устройством и задается в тянущие ролики, которые подводят полосу к валкам первой клети. Пройдя через все клети, передний конец полосы попадает на барабан моталки. Все указанные начальные операции выполняются на малой, заправочной скорости (0,5-2,0 м/с). После намотки на барабан 3-4 витков полосы стан переводится на рабочую скорость. Когда прокатка рулона завершается и в разматываетеле остается 2-3 витка полосы, скорость стана снижается до заправочной..

Суммарное обжатие при холодной прокатке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей в большинстве случаев находится в пределах 50-80%. Важное значение имеет распределение обжатий по клетям или проходам (на реверсивных станах); оно влияет на точность прокатки, загрузку оборудования, производительность стана. На практике применяются разные варианты распределения обжатий по клетям непрерывного стана.

Холодная прокатка полос всегда ведется с натяжением, оно создается принудительно между всеми клетями за счет некоторого рассогласования чисел оборотов валков.

Положительная роль натяжения заключается:

1) снижается давление металла на валки;

2) обеспечивается получение более ровных полос.

Недостаток:

1) применение больших натяжений опасно из-за возникновения разрывов полос при прокатке.

Лекция 72-73