способ травления тонколистовой стали в пачках

Формула изобретения

Способ травления тонколистовой стали в пачках, включающий загрузку пачек листовой стали в кассеты с установкой листов на ребро, их травление в растворе горячей серной кислоты и промывку горячей водой, отличающийся тем, что при травлении углеродистой стали толщиной до 4 мм между листами предварительно устанавливают стержни-прокладки, длина которых равна 0,80. . . 0,85 ширины листа, с образованием зазора между листами по всей их поверхности в пределах 3. . . 4 толщин листа, а при подъеме пачки в положении на ребро для установки в кассету низ пачки освобождают от контакта с подъемными цепями и после установки в кассету приступают к травлению в 22. . . 26%-ном растворе серной кислоты, содержащем ингибитор и не более 9% сульфата железа, а промывку металла после травления осуществляют в течение времени, обратно пропорционального продолжительности травления.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении тонколистовой горячекатаной травленой стали.

Горячекатаная листовая сталь (углеродистая и низколегированная) с травленой поверхностью (т.е. с удалением пленки окислов) нередко поставляется потребителям в пачках листов заданной длины. Для травления тонколистовой (2. . .4 мм) стали обычно используются непрерывно-травильные агрегаты (НТА), работающие с рулонной полосой. При всех достоинствах метода непрерывного травления он обладает и некоторыми недостатками: невозможно изменение в широком диапазоне продолжительности травления и ограничение верхнего предела толщины полос.

Поэтому для травления относительно толстой листовой стали (более 8 мм) используют полистный метод травления, когда пачки листов погружают в ванну с горячим (90...95^oС) травильным раствором. Основными операциями такого процесса являются загрузка металла в пачках в ванну, травление, промывка (в другой ванне) и выгрузка с просушкой металла.

Известен способ удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы, при котором металл предварительно дрессируют, пропуская через валки с определенной микрогеометрией, что приводит к разрушению окалины и ускорению процесса травления (см. а.с. СССР 378270, кл. В 21 В 45/04, опубл. 19.07.73). Известен также способ удаления окалины с поверхности горячекатаных полос из нержавеющей стали, включающий механическое разрушение слоя окалины, травление в растворах серной или соляной кислот, окончательное удаление окалины гидросбивом или паром, подаваемым из сопел на поверхность обрабатываемой полосы под давлением (см. япон. заявку 59-147711, кл. В 21 В 45/08, опубл. 24.08.84).

Два известных способа неприемлемы для травления тонколистовой стали в пачках.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ (технология) травления листов в пачках, описанный в книге П.И. Полухина и др. Прокатное производство. - М.: Металлургиздат, 1960, с.702 и рис.446.

Этот способ включает загрузку пачек листовой стали в пакеты с установкой листов на ребро (на боковую кромку), их травление с покачиванием кассет в вертикальной плоскости с использованием серной кислоты (Н₂SO₄) и промывкой металла после травления горячей водой. Недостатком такого способа также является неприемлемость его для бездефектного травления тонколистовой стали.

Необходимость травления тонколистовой стали в пачках обусловлена наличием заказов потребителей на такую сталь с повышенной точностью по длине листов (эта листовая сталь реализуется по более высокой цене, чем, например, немерные листы).

Травление полос на НТА перед смоткой их в рулон сопровождается промасливанием для предупреждения корродирования металла. Однако промасленные полосы при последующей поперечной резке на листы проскальзывают в следящих роликах агрегата резки, дающих импульс на совершение реза. В результате этого увеличивается разброс длин мерных листов, приводящий к выходу заданной длины за пределы допусков.

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей процесса травления тонколистовой стали в пачках без ухудшения ее качества и снижения рентабельности.

Для решения указанной задачи в способе, включающем загрузку пачек листов в кассеты с установкой листов на ребро, их травление в горячем растворе серной кислоты и промывку горячей водой, при травлении углеродистой стали толщиной до 4 мм между листами предварительно устанавливают стержни-прокладки, длина которых равна 0,80. ..0,85 ширины листа с образованием зазора между листами по всей их поверхности в пределах 3...4 толщин листа, а при подъеме пачки в положение "на ребро" для установки в кассету, низ пачки освобождают от контакта с подъемными цепями и после установки в кассету - приступают к травлению в 22...26%-ном растворе серной кислоты, содержащей ингибитор и не более 9% сульфата железа, а промывку металла после травления осуществляют в течение времени, обратно пропорционального продолжительности травления.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации процессов подготовки металла к травлению (установка стержней-прокладок определенных параметров, зависящих от размеров листов, между листами в пачке и через определенные промежутки по длине листов, обеспечение условий, исключающих соприкосновение с подъемными цепями нижней части листов при установке пачки с помощью подъемного крана в кассету), и собственно травления (определенные концентрация серной кислоты и сульфата железа, а также наличие в растворе ингибитора). При этом время промывки металла после травления горячей водой принимается обратно пропорциональным времени травления, которое зависит от марки обрабатываемой стали и толщины листов и определяется в конкретных условиях предварительно (экспериментальным путем).

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

На кантователь устанавливают пачки листов в горизонтальном положении, затем кантователь поворачивают на 90^o и листы занимают вертикальное положение; между листами пачки устанавливают, начиная с верха пачки, прокладки требуемой длины и диаметра, располагающиеся поперек листов через определенное расстояние, что обеспечивает требуемый зазор между большей частью листов. Для исключения контакта нижней части листов с цепями подъемного крана (т.е. сжатия пачки с уменьшением межлистового зазора) на цепях устанавливают специальные прямоугольные площадки требуемых размеров, на которые и помещается пачка в положении "на ребро". Затем подготовленную таким образом пачку листов снимают с кантователя краном и устанавливают в кассету на боковые ребра листов, кассету помещают в ванну с горячим раствором и начинают травление. Время промывки металла после травления горячей водой зависит от продолжительности травления: например, при травлении в течение 10 мин. промывка длится 1 мин., а при 5-минутном травлении - промывка около 5 мин. Промытый металл извлекают из ванны и просушивают.

Опытную проверку предлагаемого способа производили в листопрокатном цехе 4 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат". С этой целью при травлении горячекатаной листовой малоуглеродистой (ст.08 и 10) и среднеуглеродистой (ст. 3 и 20) стали толщиной 2...4 мм варьировали условия загрузки, травления и промывки металла, фиксируя наличие дефектов, связанных с травлением (недотрав, перетрав, наличие пятен на поверхности листов, а также их деформацию).

Наилучшие результаты (отсортировка листов по дефектам не более 1%) получены при использовании заявляемого способа.

Было установлено, что при подготовке металла к травлению стержни-прокладки должны устанавливаться между всеми листами в пачке, что обеспечивает требуемый зазор.

По этой же причине оптимальными должны быть размеры стержней (их длина и диаметр), а также их общее количество по длине листов, подвергаемых травлению. При длине стержней менее 0,8Вл (ширины листов, которая в наших опытах была 1,2. . . 1,5 м) и при расстоянии между ними более 0,7...0,8 м по длине листов (2,5. . . 6 м), а также при установке пачек в кассеты без упомянутых специальных подкладочных площадок на подъемных цепях наблюдалось ухудшение плоскостности (в особенности в нижней части пачки листов), что вызывало увеличение их отсортировки.

Использование стержней-прокладок с диаметром менее 3...4 толщины листов приводило к появлению листов с недотравом и пятнами. При чрезмерном же увеличении диаметра стержней (до 6...7 толщины листов), во-первых, уменьшается количество загружаемого одновременно металла (т. е. снижается производительность процесса) и, во-вторых, повышается расход материала на изготовление стержней.

Заявляемая концентрация раствора (22...26%) серной кислоты при наличии в нем не более 9% сульфата железа является оптимальной для указанной стали: при уменьшении концентрации серной кислоты и увеличении содержания сульфата железа для исключения недотрава на отдельных листах требуется увеличение времени травления. Уменьшение концентрации серной кислоты до 12... 15% может привести к появлению листов с недотравом. Увеличение концентрации серной кислоты и снижение содержания сульфата железа приводит к перетраву поверхности листов в обоих случаях с их отсортировкой. Абсолютно необходимым является присутствие в растворе ингибитора, препятствующего кислотной коррозии стали.

Для обеспечения удовлетворительной осушки металла в опытах установлена взаимосвязь между продолжительностью травления и временем горячей промывки: чем больше время травления (оно зависит от марки стали и ее толщины), тем меньше время промывки и - наоборот.

Травление по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога, в опытах не проводилось из-за неопределенности в ней условий подготовки к травлению и самого травления, что неизбежно привело бы к значительной отсортировке дефектных листов.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и его преимущества перед известной технологией.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО "ММК" использование найденного технического решения при производстве тонкого горячекатаного листа, поставляемого с заданной точностью по его длине, позволит повысить прибыль от реализации более дорогого проката (с учетом некоторого увеличения затрат) не менее чем на 5%, а также расширить технологические возможности травления листовой стали в пачках.

Пример конкретного выполнения

Листовая сталь 3кп толщиной 3 мм и площадью 4000х1400 мм² в пачках высотой 150 мм (количество листов в пачке 50 штук). Перед загрузкой в кассеты 50 листов устанавливают с зазором в 8...11 мм между ними с помощью стержней-прокладок из кислотоупорного материала; длина стержней 1400х0,8=1120 мм, их количество по длине листов - 6.

Травление ведут при установке листов на ребро в растворе с температурой 90^oС, содержащем 24% H₂SO₄, ингибитор и 8% FeSO₄. Продолжительность травления 6 мин; промывка горячей водой в течение 4 мин.