Термическая обработка и отделка холоднокатаной листовой углеродистой стали

2.2.3 Термическая обработка и отделка холоднокатаной листовой углеродистой стали

Отделочные операции после холодной прокатки углеродистой листовой стали проводят в листах или рулонах. В первом случае требуется разделка холоднокатаных рулонов на агрегатах, установленных за станом холодной прокатки. На них образуют боковые кромки и делают поперечную резку рулона на листы мерной длины. Все дальнейшие отделочные операции (термическую обработку, дрессировку и др.) проводят в листах.

Во втором случае все отделочные операции после холодной прокатки осуществляют в рулонах массой до 25 т; разделка рулонов на листы является завершающей операцией. В современных цехах холодной прокатки обычно применяют этот способ отделки, так как при этом обеспечивается непрерывность процесса и автоматизация его. Все это позволяет увеличить производительность агрегатов и снизить трудоемкость процесса по сравнению с отделкой в листах.

При холодной прокатке листовой стали происходит упрочнение (наклеп) металла. Для устранения наклепа и получения структуры, обеспечивающей необходимые механические и технологические свойства листовой стали, холоднокатаная листовая сталь должна быть подвергнута отжигу. Так как при холодной прокатке углеродистой листовой стали суммарное обжатие равно не менее 50 %, обычной термической обработкой для такой стали является рекристаллизационный отжиг при 650-720 °С, обеспечивающий достаточно высокие механические и технологические свойства. Кроме того, при такой температуре отжига имеется меньшая опасность слипания витков.

Отжиг углеродистой листовой стали после холодной прокатки является окончательной термической обработкой, поэтому его проводят в защитной атмосфере, предохраняющей поверхность от окисления. После такого отжига, называемого светлым, листовая сталь в травлении не нуждается.

2.2.3.1 Колпаковая печь

В цехах холодной прокатки для отжига углеродистой листовой стали широко применяют колпаковые печи (рис. 2.3). Колпаковая печь состоит из неподвижного стенда (пода) 7, внутреннего колпака-муфеля 2, выполненного из жаропрочной стали, и наружного нагревательного колпака 1, установленного над муфелем и футерованного огнеупорным легковесным кирпичом. В этом колпаке (иногда в стенках стенда) внизу расположены горелки 9 и сделаны дымовые окна 6.

Рулоны 3 листовой стали укладывают на стенде в стопу и накрывают муфелем. Этот муфель устанавливают в специальный песочный затвор, предохраняющий отжигаемый металл от продуктов сгорания при нагреве и атмосферного воздуха при охлаждении. Затем муфель накрывают колпаком. Продукты сгорания, выходящие из горелок, экранами направляются к своду, затем опускаются и через дымовые окна отсасываются эжектором 5.

При нагреве и охлаждении рулонов внутрь муфеля непрерывно поступает защитный газ для предохранения поверхности листовой стали от окисления и появления цветов побежалости. Для ускорения нагрева применяют принудительную циркуляцию защитного газа, передающего тепло от стенки муфеля к торцовым и внутренним поверхностям рулонов. С этой целью современные колпаковые печи для отжига рулонов оборудованы специальными вентиляторами 8, установленными под стопой рулонов. Вентилятор забирает защитный газ из полости внутри рулонов и через специальный направляющий аппарат выбрасывает его в пространство между стенкой рулонов и муфелем. Защитный газ, получивший тепло от стенок муфеля, проходит между рулонами через отверстия в специальных ребристых прокладках 4, установленных между рулонами, поступает во внутреннюю полость рулонов и далее к вентилятору.

Для отжига рулонов листовой стали используют многостопные и одностопные колпаковые печи. Последние получают все большее распространение, так как имеют наилучший обогрев рулонов. Кроме того, нагревательные колпаки одностопных колпаковых печей имеют меньшую массу, что удешевляет здание и мостовые краны переноса колпаков. Загрузка этих печей более простая, так как садка состоит из 2-3 рулонов.

Обычно один нагревательный колпак обслуживает 3-4 стенда. Нагревательный колпак, после того как садка нагрета до заданной температуры, снимают и переносят на другой стенд. Такой порядок работы позволяет использовать тепло, аккумулированное в футеровке нагревательного колпака, для нагрева новой садки и, следовательно, увеличить производительность печи.

Для ускорения охлаждения применяют специальные охладительные колпаки, которые помещают над муфелями после переноса нагревательного колпака на другой стенд. На верху такого колпака устанавливают вентилятор, который засасывает в пространство между колпаком и муфелем холодный воздух, ускоряя этим охлаждение рулонов. При температуре ниже 300 °С для ускорения охлаждения применяют также воду, которую подают по трубопроводам на верх муфеля; последняя стекает по его наружной стенке или впрыскивается снизу и увлажняет воздух, засасываемый вентилятором охладительного колпака.

Колпаковые печи отапливают чаще всего коксовым газом, причем газ сгорает непосредственно в пространстве между нагревательным колпаком и муфелем или в радиационных трубах, изготовленных из жаропрочной стали.

Рис. 2.3 Колпаковая печь для светлого отжига рулонов листовой стали после холодной прокатки

Электрические колпаковые печи в большинстве случаев применяют для термической обработки специальной листовой стали. Кроме того, для отжига листовой стали применяют непрерывные печи, которые позволяют значительно ускорить процесс производства холоднокатаной листовой стали, так как время отжига разматываемой полосы, проходящей через печь с большой скоростью, составляет несколько минут. В непрерывных печах рулоны разматываются, концы их свариваются и полоса движется непрерывно через печь, в которой она нагревается и охлаждается, а затем, по выходе из печи, сварные швы вырезают и полоса сматывается в рулоны. Большим преимуществом непрерывного отжига является также то, что полоса по всей длине имеет одинаковые механические свойства. Это обусловливается одинаковыми условиями нагрева и охлаждения. Следует отметить, что при непрерывном отжиге исключается опасность слипания витков рулона и наблюдается некоторое уменьшение коробоватости и волнистости полосы, получающихся при холодной прокатке.