способ обработки стальной ленты

Формула изобретения

1. Способ обработки стальной ленты, преимущественно упаковочной, включающий патентирование металла, его охлаждение с промывкой водой, покрытие воском и сушку горячим воздухом, отличающийся тем, что при содержании в марганцовистой стали 0,26-0,35% углерода ленту после патентирования и промывки подвергают электрохимическому травлению в 16%-ном растворе серной кислоты, после которого металл дополнительно промывают холодной водой и сушат при температуре около 300С, а затем пропускают горячую ленту в течение 1-3 с через ванну с водно-восковой эмульсией с последующим обтиром прокладками поверхности движущегося металла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве эмульсии используется защитный ингибированный водно-восковой состав.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ленту после вощения обтирают войлочными или войлочно-резиновыми прокладками.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к отделке полосового проката и может быть использовано при производстве упаковочной ленты.

Для консервации листового (полосового) проката, при его транспортировке в пачках или рулонах, применяется разнообразная упаковка, обязательным элементом которой является упаковочная лента. Такая лента обычно изготавливается из холоднокатаной полосовой углеродистой стали (в том числе марганцовистой, т.е. с повышенным содержанием марганца) толщиной 0,7-1,2 мм и в готовом виде имеет ширину до 35 мм.

В современных цехах холодной прокатки применяется, как правило, механизированная упаковка пачек (рулонов) листового металла. Это предъявляет особые требования к упаковочной ленте: прочность, достаточную для затяжки упаковки, относительное удлинение, величина которого обеспечивает образование надежных “замков” обвязки, стойкость к коррозии даже при транспортировке водным путем.

Указанные эксплуатационные свойства упаковочной ленты достигаются при соответствующей ее обработке, в том числе - термической, основные виды которой (их технология) достаточно подробно описаны, например, в книге Лахтина Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1969, с.236-302.

Известна технология получения стальной полосы с цветным покрытием, при которой ее поверхность покрывают Al-Mn-сплавом в ванне с хлоридным электролитом, а покрытие подвергают анодированию с образованием на ленте слоя оксидов, цвет которого можно варьировать (см. япон. заявку №63-93893, кл. С 25 D 11/01, опубл. 25.04.1988). Известен также способ обработки (патентирование) стальной проволоки, по которому нагрев и аустенизацию проволоки ведут в восстановительной атмосфере (с недостатком или отсутствием кислорода), а выдержку металла осуществляют в расплаве солей натрия определенной температуры и при заданной скорости движения металла (см. а.с. СССР, №1364642, кл. С 21 D 1/46, 9/52, опубл. в БИ № 1, 1988).

Однако эти известные способы обработки непригодны для получения упаковочной ленты с вышеназванными свойствами.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ обработки стальной ленты по патенту РФ №2145360, кл. С 21 D 9/52, 8/02, опубл. в БИ № 4, 10.02.2000.

Этот способ, применяемый для стали с содержанием углерода 0,45-0,56%, включает патентирование металла с нагревом в печи с избытком природного газа и с выдержкой в расплаве из смеси NaNO₃+MnO₂, охлаждение с промывкой водой, покрытие воском и сушку горячим воздухом, после чего ленту пропускают через адгезирующие ролики. В результате этих операций лента приобретает требуемые свойства и определенный цвет поверхности.

Недостатком описанного способа являются относительно высокие производственные затраты (в том числе - повышенный расход технического воска), а также невозможность получения с его помощью качественной упаковочной ленты из марганцовистой стали (типа 30Г) с более низким (0,26-0,35%) содержанием углерода.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества упаковочной ленты, изготовленной из марганцовистой углеродистой стали, и снижение затрат на ее производство.

Для решения этой задачи в способе обработки стальной упаковочной ленты, включающем патентирование металла, его охлаждение с промывкой водой, покрытие воском и сушку горячим воздухом, при содержании в марганцовистой стали 0,26-0,35% углерода ленту после патентирования и промывки подвергают электрохимическому травлению в 16%-ном растворе серной кислоты, после которого металл дополнительно промывают холодной водой и сушат при температуре около 300С, а затем пропускают горячую ленту в течение 1-3 с через ванну с водно-восковой эмульсией с последующим обтиром прокладками поверхности движущегося металла, причем в качестве эмульсии может использоваться защитный ингибированный водно-восковый состав, а ленту после вощения обтирают войлочным или войлочно-резиновыми прокладками.

Сущность заявляемого технического решения заключается в определение оптимальных параметров процесса обработки марганцовистой углеродистой упаковочной ленты, обеспечивающих требуемое качество при одновременном снижении производственных и материальных (уменьшение расхода воска) затрат. Это достигается применением дополнительной операции - электрохимического травления (его обычно применяют при обработке горячекатаных полос - см. справочник под ред. В.И.Зюзина и А.В.Третьякова. Технология прокатного производства, кн.2. - М.: Металлургия, 1991, с.639) патентированного (патентирование - термическая обработка стали с нагревом до температуры на 150-200С выше Ас₃ с последующей изотермической выдержкой переохлажденного аустенита в соляной ванне при температуре 450-550С до завершения превращения) металла и пропусканием горячей ленты через водно-восковую эмульсию с исключением адгезирующих роликов (т.е. дополнительного оборудования).

Качество ленты, как показала опытная проверка (см. ниже), повышается за счет достижения более равномерного по толщине оксидированного покрытия уменьшенной толщины. Кроме того, в результате электрохимического травления удаляется весьма тонкая окалина (полученная при нагреве в печи), которая при перегибах ленты в упаковочной машине (в особенности - при образовании “замков”) осыпается с нее и забивает собой ролики машины, очистка которых затруднительна.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли при производстве упаковочной ленты толщиной 0,8 мм, шириной 19,0 и 32,0 мм из холоднокатаной полосовой стали марки 30Г2 в ЗАО “Уралинжиниринг”. Полученную ленту испытывали при механизированной упаковке пачек и рулонов листовой стали в цехах ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат”.

С этой целью варьировали параметры технологического процесса, например, концентрацию серной кислоты при травлении, температуру горячего воздуха (и ленты) при сушке, время нахождения ленты в водно-восковой эмульсии (за счет изменения скорости ее движения через ванну), а также материал обтирочных прокладок.

В опытах была также установлена возможность регулирования толщины наносимого покрытия путем изменения времени пребывания ленты в водно-восковой эмульсии и усилие сжатия обтирочных прокладок. Наилучшие результаты (предел прочности металла на разрыве _в=950-1600 МПа, относительное удлинение ₅=8-15%, поверхность ленты - гладкая, вощеная с толщиной покрытия в пределах 0,5-1,5 мкм) были получены при использовании заявляемых параметров и последовательности операций процесса обработки металла, изменение которых ухудшало эксплуатационные свойства ленты для упаковки.

Так, например, уменьшение концентрации Н₂SO₄ при электрохимическом травлении ухудшало удаление окалины с ленты (с вышеописанными отрицательными последствиями), а ее повышение - приводило к “перетравам” отдельных участков ленты, что ухудшало качество воскового покрытия.

Снижение температуры горячего воздуха при сушке приводило (в особенности, при пребывании ленты в ванне в течение 1,0-1,5 с) к появлению непокрытых воском участков, а ее повышение - к излишней толщине покрытия и его загрязнению, что во всех случаях ухудшало эксплуатационные свойства ленты (наблюдались случаи застревания в проводках упаковочных агрегатов при механизированной упаковке). Аналогичным образом сказывалось на свойствах ленты и изменение времени ее пребывания в ванне с водно-восковой эмульсией: менее 1 с - появление непокрытых воском участков; более 3 с - избыточный воск и загрязнение поверхности металла.

Применение обтирочных прокладок, например, только из одной резины не давало нужной степени удаления воска с ленты, что не только приводило к его перерасходу, но и к ухудшению требуемых свойств ленты.

Также была проведена контрольная обработка стальной ленты вышеназванного химсостава с помощью технологии, взятой в качестве ближайшего аналога (см. пат. РФ №2145360).

Сравнение качественных показателей упаковочной ленты, полученной по известному и заявляемому способу, показал, что во втором случае лента имела более равномерное покрытие, не “забивала” осыпающей окалиной ролики упаковочной машины, а ее обрывы при упаковке - отсутствовали. Расход воска при этом уменьшился почти на 30%. Полученная с использованием найденного технического решения упаковочная лента полностью пригодна для упаковки пачек и рулонов листового проката и допускает его транспортировку морским транспортом.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и его технико-экономические преимущества перед известным способом.

По данным ЗАО “Уралинжиниринг” реализация предлагаемой технологии обработки стальной ленты, предназначенной для упаковки, позволит повысить качество упаковки (за счет использования более прочной и качественной ленты), а также снизить себестоимость производства ленты (с учетом дополнительных операций электрохимического травления и промывки) не менее чем на 15%, с соответствующим увеличением прибыли от ее реализации и уменьшением претензий потребителей к качеству упаковки листового проката.

Пример конкретного выполнения.

Стальная холоднокатаная лента из ст. 30Г2 с содержанием 0,3% углерода и 1,6% марганца имеет поперечное сечение 19,00,8 мм² и проходит следующую обработку.

Ленту патентируют путем нагрева в трехзонной печи с недостатком кислорода до температуры 920-980С и при 380С пропускают через соляную ванну (NaNO₃ и МnО₂), после чего охлаждают проточной водой. После этого проходит электрохимическое травление (с постоянным током) при концентрации H₂SO₄, равной 16%.

Затем ленту вновь промывают холодной водой и сушат подачей на нее горячего воздуха с температурой 290-300С, после чего нагретую ленту немедленно пропускают через ванну с водно-восковой эмульсией (защитный ингибированный водно-восковой состав ИВВС по ОРТУ 0255-151-05767877-00); время прохождения через ванну - 1,5 с.

На выходе из ванны ленту обтирают с использованием комбинированных войлочно-резиновых прокладок. Готовая лента имеет _в=1000 МПа, ₅=12% с толщиной воскового покрытия 1,0-1,5 мкм, что позволяет осуществлять качественную упаковку проката.