CZ290572B6 - Způsob pro výrobu hlubokotaľného ocelového pásu nebo plechu - Google Patents

Abstract

P°i v²rob ocelov ho p su nebo plechu pou iteln ho jako hlubokota n ocel pro zhotovov n t les plechovek hlubok²m ta en m a ta en m s redukc st ny se prov d j kroky (i) tvarov n oceli s n zk²m obsahem uhl ku v podob plosky, (ii) v lcov n plosky v austenitick oblasti, v d sledku eho se jej tlou ka zmen uje na p°echodnou tlou ku, kter je men ne 1,5 mm, (iii) ochlazov n v lcovan plosky z kroku (ii) do feritick oblasti, (iv) v lcov n v lcovan plosky z kroku (iii) ve feritick oblasti na kone nou tlou ku, p°i em zmen en tlou ky z p°echodn tlou ky na kone nou tlou ku je men ne 90 % a v t ne 75 %.\

Description

Způsob pro výrobu hlubokotažného ocelového pásu nebo plechu

Oblast techniky

Tento vynález se týká způsobu pro výrobu ocelového pásu nebo plechu, který je použitelný jako hlubokotažná ocel pro například ocelová tělesa plechovek vyráběná hlubokým tažením a tažením s redukcí stěny. Tažení s redukcí stěny je někdy označováno jako ztenčování stěny.

Dosavadní stav techniky

Aby byla použitelná jako hlubokotažná ocel, musí třída jakosti oceli splňovat řadu požadavků, z nichž některé budou následně uvedeny.

Aby byla zhotovena takzvaná dvoudílná plechovka, jejíž prvním dílem je těleso včetně dna a druhým dílem je víko, připraví se pro výrobu řečeného prvního dílu plochý výstřižek hlubokotažné oceli, pak se tento plochý výstřižek podrobí nejdříve hlubokému tažení do výtažku s průměrem například 66 mm a výškou například 115 mm. Příznačné hodnoty pro tloušťku ocelového materiálu v různých výrobních stupních jsou: počáteční tloušťka plochého výstřižku 0,26 mm, tloušťka dna a stěny výtažku 0,26 mm, tloušťka dna plechovky 0,26 mm, tloušťka stěny plechovky v polovině její výšky 0,26 mm, tloušťka horního okraje plechovky 0,15 mm.

Jak je z uvedeného příkladu patrné, musí hlubokotažná ocel pro výrobu plechovek mít dobrou tvárnost a musí tuto vlastnost udržovat i nadále, aby bylo možné takové plechovky skladovat a přepravovat. Řečeno jinými slovy, hlubokotažná ocel nesmí mít sklon ke stárnutí. Stárnutí ve.de k používání velkých tvářecích sil, k trhání v průběhu tváření a poškození povrchu v důsledku působení napínacího pnutí. Proti takovému stárnutí účinku je takzvané nadměrné stárnutí, při němž uhlík, který do značné míry přispívá k projevům symptomů stárnutí, se řízeným způsobem separuje a nemůže nadále prolínat do struktury' oceli.

Záměr šetřit materiál na základě schopnosti zhotovování lehčích plechovek rovněž klade požadavky na vysokou tvárnost proto, aby od dané počáteční tloušťky plochého výstřižku existovala schopnost zmenšování tloušťky stěny a také horního okraje plechovky, jak je to jen možné. Horní okraj plechovky klade zvláštní požadavky na hlubokotažnou ocel. Po zhotovení plechovky tažením s redukcí stěny se zmenšuje průměr horního okraje zužováním, aby se mohlo použít menší víko a tím ušetřit materiál používaný na výrobu vík. Po tomto zužování se na vrchu horního okraje vytváří lem umožňující připevnění víka. Samotné zužování a vytváření lemu jsou postupy, které kladou vysoké požadavky na dodatečné tváření hlubokotažné oceli, jež byla vyrobena už před tím, než se zahájilo tváření tělesa plechovky.

Kromě tvárnosti je důležitá také čistota oceli. Touto čistotou se rozumí stupeň nepřítomnosti hlavně oxidových nebo plynných vměstků. Takové vměstky se objevují v oceli vyráběné v kyslíkové ocelárně nebo souvisejí s používáním licího prášku v plynulém lití ocelové plosky, která je základním materiálem pro hlubokotažnou ocel. V případě zužování nebo tvoření lemu může mít vměstek tendenci k prasknutí, což může být samo o sobě příčinou pozdějšího unikání obsahu z uzavřené plechovky. V případě skladování a přepravy může unikání obsahu způsobit škodu, a to především znečištěním dalších plechovek nebo zboží v blízkosti vadné plechovky, přičemž taková škoda mnohokrát přesahuje hodnotu vadné plechovky a jejího obsahu. Čím je zúžení tloušťky horního okraje větší, tím je větší nebezpečí prasknutí v důsledku vměstku. Proto hlubokotažná ocel nesmí žádné vměstky obsahovat. Protože obvykle používaný způsob výroby oceli nedokáže zabránit výskytu vměstků, měly by mít tyto vměstky malou velikost a měly by se vyskytovat ve velmi malých množstvích.

Další požadavek se týká stupně anizotropie hlubokotažné oceli. Při výrobě hluboko tažených/tažených s redukcí stěny dvoudílných plechovek neodpovídá horní okraj ploché rovině, ale spíše připomíná vlnovku kolem obvodu plechovky. V této oblasti techniky jsou tyto vlny známy jako „uši. Sklon ke tvoření těchto uší je následkem anizotropie ve hlubokotažné oceli. Uši musí být podle svých dolních linií ořezány, aby byl vytvořen horní okraj, který leží v ploché rovině a který umožňuje vytvoření lemu. Ořezáním vzniká materiálová ztráta.

Na základě posouzení výrobního postupu se obvykle začíná s plechem nebo pásem lisovaným za tepla, který má tloušťku 1,8 mm nebo více. Po 85% zúžení se dostavuje konečná tloušťka přibližně 0,27 mm. V souvislosti se snahou snížit spotřebu materiálu na jednu plechovku existuje požadavek dosáhnout menší konečnou tloušťku, která je výhodně menší než 0,21 mm. Již byly uváděn} standardní hodnoty přibližně 0,17 mm. Takto vzniká požadavek zmenšení počáteční tloušťky přibližně 1,8 mm o více než 90%. Při obvyklých koncentracích uhlíku toto vede k vytváření velkých uší, jejichž ořezávání má za následek zvýšení množství ztrátového materiálu a negaci části užitku, který přináší menší tloušťka. Řešení lze spatřit v použití oceli s extra nebo ultra nízkým obsahem uhlíku (označení „ULC ocel“ podle anglického výrazu „Ultra Low Carbon). Taková ocel s normálně přijatelnými koncentracemi uhlíku pod 0,01 % až k hodnotám 0,001 % nebo méně se vyrábí v kyslíkových ocelárnách vháněním většího množství kyslíku do ocelové lázně, což podporuje spalování většího množství uhlíku. Poté, existuje-li takový záměr, může za účelem dalšího snižování koncentrace uhlíku následovat vakuová úprava v prostředí pánve. Dodávání většího množství kyslíku do ocelové lázně však podporuje v řečené ocelové lázni tvorbu oxidů kovů, které zůstávají jako vměstky v lité plosce a později v pásu oceli válcované za studená. Účinek vměstků se znásobuje menší konečnou tloušťkou oceli válcované za studená. Jak již bylo uvedeno, vměstky jsou nežádoucí, protože způsobují trhání a praskání. V důsledku menší konečné tloušťky se tato nevýhoda více projevuje v případě ULC oceli. Výsledná využitelnost tříd ULC oceli se pro obalové účely jeví jako malá kvůli vysoké zmetkovitosti.

EP-A-521 808 popisuje postup výroby oceli, která je určena pro použití při zhotovování plechovek majících v daném příkladě konečnou tloušťku 0,18 mm. Tento postup zahrnuje válcování za horka v austenitické oblasti, po čemž následuje válcování za studená s opětným ohříváním na teplotu například 660 °C mezi dvěma stupni válcování za studená. Použitá ocel má obsah uhlíku od 0,005 % do 0,15 %. Žádné ztenčování v průběhu austenitického válcování není zmiňováno.

EP-A-504 999 popisuje postup, který zahrnuje plynulé lití plosky mající určitou tloušťku, která se „mačkáním“ před ztuhnutím jádra upraví na 45 mm. Na jediné válcovací stolici se tato tloušťka zmenší na 15 mm. Následně se tato ploska může znovu ohřívat a pak svinout. Potom se válcuje souvislým válcováním, a to nejdříve v austenitické oblasti na 1,5 mm a pak ve feritické oblasti na 0,7 mm. Taková ocel se jeví příliš tlustá na to, aby mohla být použita jako hlubokotažná ocel pro výrobu plechovkových těles.

EP-A-0 370 575 popisuje způsob pro výrobu pásu tvárné oceli, při jehož postupném provádění se roztavená ocel plynule lije do plosky s tloušťkou méně než 100 mm, řečená ploska se, existuje-li takový záměr po předválcování, ochlazuje do feritické oblasti a v této oblasti se válcuje na konečnou tloušťku od 0,5 do 1,5 mm.

EP-A-0 306 076 popisuje způsob pro výrobu pásu tvárné oceli, v němž se v postupném procesu lije ploska mající tloušťku méně než 100 mm, řečená ploska se válcuje v austenitické oblasti do podoby pásu s tloušťkou v rozsahu od 2 do 5 mm. Tento pás se ochlazuje do feritické oblasti nad 300 °C a v této oblasti se válcuje na konečnou tloušťku od 0,5 do 1,5 mm.

-2 CZ 290572 B6

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob pro výrobu hlubokotažné oceli z tříd jakosti vykazujících nízký obsah uhlíku, a to obzvláště ocelí majících obsah uhlíku od 0,1 % do 0,01 %. Tento způsob umožňuje v podmínkách vysokého materiálového využití dosahovat malou konečnou tloušťku, přičemž jsou získány i další výhody.

Podle tohoto vynálezu je vyvinut způsob pro výrobu ocelového pásu nebo plechu použitelného jako hlubokotažná ocel pro zhotovování plechovkových těles hlubokým tažením nebo tažením s redukcí stěny obsahující kroky (i) tvarování oceli s nízkým obsahem uhlíku do lité plosky mající tloušťku méně než 100 mm činností prostředků stroje pro plynulé lití, (ii) válcování plosky v austenitické oblasti s využitím licího tepla, v důsledku čehož se její tloušťka zmenšuje na přechodnou tloušťku, (iii) ochlazování válcované plosky z kroku (ii), mající přechodnou tloušťku, do feritické oblasti, (iv) válcování řečené válcované plosky z kroku (iii) ve feritické oblasti na konečnou tloušťku, kdy přechodná tloušťka je menší než 1,5 mm a celkové zmenšení tloušťky na řečenou konečnou tloušťku je menší než 90 % a větší než 75 %. Pás nebo plech vyrobený tímto způsobem má tu výhodu, že snižuje tendenci ke tvoření uší v následném hlubokém tažení a tažení s redukcí stěny. Stupeň anizotropie závisí na koncentraci uhlíku a celkovém z'žení účinkem válcování, jež hlubokotažná ocel podstupuje ve feritické oblasti.

Vynález je založen na dalším zjištění, že celkové zúžení ve feritické oblasti po přechodu z austenitické oblasti je důležité pro tvoření uší a že tvoření uší lze zabránit nebo omezit udržováním stupně ztenčování při válcování oceli za studená v daném limitu, který odpovídá danému obsahu uhlíku, aby do feritického rozsahu vstupoval potřebně tenký pás.

V upřednostňovaném provedení způsobu podle přihlašovaného vynálezu není celkové ztenčení v důsledku válcování ve feritické oblasti výhodně větší než 87 %. Stupeň ztenčení v důsledku válcování při minimálním projevu anizotropie závisí na koncentraci uhlíku a je tím vyšší, čím je menší koncentrace uhlíku. V případě oceli s nízkým obsahem uhlíku je ztenčení doprovázené minimálními projevy anizotropie a tím i minimálním tvořením uší v rozsahu méně než 87 % nebo výhodněji méně než 85 %. V souvislosti s dobrými tvárnými vlastnostmi se upřednostňuje, aby celkové ztenčení bylo více než 75 % a výhodněji více než 80 %. Konečná tloušťka oceli může být menší než 0,20 mm a dokonce méně než 0,15 mm.

V případě upřednostňovaného provedení vynálezu, kdy je přechodná tloušťka menší než 1,5 mm, může být ztenčování prováděné ve feritické oblasti udržováno v malém rozsahu s malou konečnou tloušťkou.

Ve vynalezeném způsobu se používá hlubokotažná ocel, která může být vyrobena podle všeobecně známé technologie a ve všeobecné známém zařízení, avšak tento způsob umožňuje vyrobit tenčí hlubokotažnou ocel, než tomu bylo doposud. Je třeba zdůraznit, že při provádění způsobu podle tohoto vynálezu se mohou používat známé postupy válcování a dalších zpracovatelských úprav ve feritickém rozsahu.

Při výrobě ocelového pásu se obvykle zahajuje litím ocelové plosky s tloušťkou v rozsahu od 50 mm do 250 mm, která se mění podle konkrétně použité technologie lití. Takový postup může být použit i ve způsobu podle tohoto vynálezu. Je možné, aby se taková litá ploska, jejíž tloušťka

-3CZ 290572 B6 byla předběžně zmenšena, ochladila na okolní teplotu, dočasně skladovala a případně opravila a později se opětovně ohřála do austenitického rozsahu. V austenitickém rozsahu se ploska válcuje za horka na požadovanou přechodnou tloušťku. V běžné praxi je to 1,8 mm nebo více. Následně se ploska válcuje ve feritickém rozsahu do pásu s požadovanou konečnou tloušťkou.

V upřednostňovaném provedení způsobu podle přihlašovaného vy nálezu se pás oceli vyrábí plynulým litím roztavené oceli s nízkým obsahem uhlíku do podoby plosky a následným válcováním řečené plosky v austenitické oblasti na přechodnou tloušťku bez takového ochlazování, které by vedlo k opuštění rozsahu austenitické oblasti.

Tento způsob výhodně umožňuje využití tepla obsaženého v roztavené, lité oceli v navazujícím výrobním postupu, což znamená, že se ocel jako celek nevy stavuje opětnému ohřívání přinejmenším až do ukončení etapy vytváření řečené přechodné tloušťky s výjimkou jakéhokoli tepla vznikajícího účinkem válcování.

Toto provedení je výhodné v tom, že počet jednotlivých, do sebe oddělených etap výrobního postupuje malý. Toto vede k vyššímu využití materiálu, protože jsou vynechány etapy nabíhání a vybíhání. Navíc tím, že se licí teplo obsažené v plosce využívá pro válcování v austenitické oblasti, vznikají podmínky pro efektivnější využití energie. Protože tento způsob klade důraz na vyšší stupeň návaznosti etap výrobního postupu, může být uplatňován v podstatně jednodušším zařízení. V této souvislosti se návazným výrobním postupem rovněž rozumí i uplatňování takového výrobního postupu, ve kterém se ocelová ploska dočasně zadržuje ve svinovacím ústrojí, jež je též známo jako svinovací skříň, v austenitickém rozsahu, což také umožňuje vy užití licího tepla.

Problém související s válcováním plosky za tepla spočívá v tom, že v průběhu válcování teplota plosky klesá v důsledku ztrát způsobených sáláním a přenosem tepla na chlazené válce. Pokles teploty pod austenitický rozsah je nežádoucí a projevuje se na úkor kvalitativních požadavků a kontrolovatelnosti válcovacího postupu: naopak jakékoli zvýšení vstupní teploty, které by vystoupilo nad austenitický rozsah, je nepřípustné kvůli urychlenému vytváření okují. Zvyšování rychlosti válcování je omezeno kvůli tomu, že se objevuje tendence k počínajícímu vznášení pásu. Aby bylo jisté, že ploska zcela dosáhne zmiňovanou přechodnou tloušťku účinkem válcování v austenitické oblasti, má ploska v upřednostňovaném provedení tohoto způsobu na počátku tuhnutí po plynulém lití tloušťku méně než 100 mm a řečený krok (ii) zahrnuje válcování plosky v austenitické oblasti do střední plosky, svinování přední plosky ve svinovacím ústrojí, vystavení střední plosky tepelné homogenizaci před svinováním přinejmenším v jedné peci umístěné před svinovacím ústrojím a válcování střední plosky po jejím odvinutí ze svinovacího zařízení v austenitické oblasti na přechodnou tloušťku.

V takové peci, jakou je indukční pec, by se měly tepelné ztráty, které se projevují zejména na povrchu, přiměřeně vyrovnávat. Pokud existuje takový požadavek, může se teplo také odnímat, jestliže je pec vybavena pro ochlazování. Alternativně může být pec vybavena pro tepelnou homogenizaci. Ve svinovacím ústrojí se provádí další tepelné vyrovnávání mezi povrchem plosky a jádrem plosky. Ploska se rovněž homogenizuje ve směru své šířky, aby měla dokonalejší profil a lepší stejnorodost vlastností.

Odborníkovi bude jasné, že bude-li dokonce použita jen jedna pec nebo pouze svinovací ústrojípec, může být dosažena přinejmenším část této výhody a že vy nález se neomezuje na kombinaci těchto dvou součástí kompletního zařízení.

Kvůli počtu a rozměru stupňů pro zmenšování tloušťky prováděného v austenitickém rozsahu je výhodné provádět tento způsob tak, aby střední ploska měla tloušťku 5 až 25 mm, výhodněji 5 až 20 mm. Toto umožňuje uplatnění optimálního počtu válcovacích stolic v předválcovacím úseku umístěném před svinovacím ústrojím a uplatnění prostředků pro lehké předválcování za studená umístěných za ním a v instalované válcovací kapacitě.

-4CZ 290572 B6

Obzvláště výhodné je provedení způsobu podle vynálezu, které umožňuje udržování neokysličujícího prostředí v okolí povrchu oceli přinejmenším v části časového úseku průběhu austenitického rozsahu. Vážný problém související s válcováním v austenitickém rozsahu spočívá v tom, že se na povrchu plosky objevují okuje tím rychleji, čím se zvyšuje teplota, což nutně vynucuje omezení maximální vstupní teploty pro austenitické válcování. Tím, že se ploska zpracovává přinejmenším zčásti v neokysličujícím plynném prostředí, je tvoření oxidové vrstvy v každém případě sníženo. To znamená, že v austenitickém rozsahu se může zvolit vyšší vstupní teplota nebo krátký časový úsek zadržení. V důsledku toho je možno poměrně snadno dosáhnout požadovanou přechodnou tloušťku méně než 1,8 mm a dokonce méně než 1,3 mm. V malé míře bylo zjištěno, že lze dosáhnout přechodnou tloušťku kolem 1,0 mm.

V obzvláště výkonném provedení způsobu podle tohoto vy nálezu se neokysličující prostředí udržuje přinejmenším v jedné peci a ve svinovacím ústrojí nebo v obou těchto součástech zařízení. V konvenční peci se ploska vystavuje účinku okolního plynného ovzduší v průběhu poměrně dlouhého časového úseku bez chránění. Vytvoření neokysličujícího plynného prostředí je účinné v tom, že v peci se vytváří méně okují nebo dokonce vůbec žádné. Svinutá ploska se zadržuje ve svinovacím zařízení poměrně dlouhou dobu při poměrně vysoké teplotě. Udržování neokysličujícího prostředí ve svinovacím ústrojí je účinné v tom, že se nemohou vytvořit žádné oxidové okuje, které by jinak mohly být značné hlavně kvůli vy soké teplotě plosky.

Přihlašovaný vynález se může provádět v zařízení pro výrobu ocelového pásu nebo plechu majícím (a) licí ústroj pro plynulé lití ocelové plosky, (b) pec pro seřizování teploty plosky z licího stroje pro plynulé lití obsahující uzavřený prostor mající vstupní otvor, výstupní otvor a trať pro přemisťování plosky od vstupního otvoru k řečenému výstupnímu otvoru, přičemž kolem trati uvnitř řečeného uzavřeného prostoru se udržuje požadovaná atmosféra, (c) svinovací ústrojí pro svinování plosky z pece mající kryt vytvářející uzavřený prostor pro svitek a udržující požadovanou atmosféru v uzavřeném prostoru, přičemž kryt svinovacího ústrojí má vstupní otvor pro plosku, (d) austenitickou válcovací stanici pro válcování plosky na přechodnou tloušťku v austenitické oblasti po odvinutí řečené plosky ze svinovacího ústrojí a (e) feritickou válcovací stanici pro válcování plosky mající řečenou přechodnou tloušťku ve feritické oblasti do pásu nebo plechu majícího požadovanou konečnou tloušťku, přičemž výstupní otvor pece je v podstatě neprodyšný a může se oddělovatelně připojovat ke vstupnímu otvoru řečeného svinovacího ústrojí. V zařízení mohou také být mezi strojem pro plynulé lití a řečenou pecí umístěny prostředky pro zmenšování tloušťky plosky.

Je výhodné, že zařízení má prostředky pro vytváření neokysličující atmosféry ve styk s řečenou ploskou přinejmenším v jedné peci a svinovacím ústrojí.

Takové zařízení a jeho výhody a specifická provedení popisuje mezinárodní patentová přihláška „Zařízení pro výrobu pásu oceli“. WO 97/01401, které byla podána ke stejnému datu, jako právě prezentovaná přihláška a na jméno téhož přihlašovatele. Existuje záměr zahrnout obsah zmíněné přihlášky do právě prezentované přihlášky příslušným odkazem.

Pec je typicky konstruována jako elektrická pec, v níž prostředky odporového nebo indukčního ohřívání přenášejí teplo na plosku, takže povrch plosky se opětně ohřívá po předchozím ochlaze

-5CZ 290572 B6 ní v důsledku odstraňování okují činností vysokotlakých vodních rozstřikovačů a kvůli tepelným ztrátám ve vztahu k okolí. V případě doposud používaných zařízení se povrch v průběhu takového ohřívání vystavuje normálnímu vnějšímu ovzduší na poměrně velké vzdálenosti a tím také poměrně dlouhou dobu, takže na řečeném povrchu se znovu tvoří oxidové okuje, které mají za těchto podmínek podobu tenké, houževnaté vrstvy, která se nemůže v provozních podmínkách odstraňovat účinkem vysokého tlaku vody a která se musí nutně odstraňovat oplachováním odrezovačem.

Pec se může použít pouze pro tepelnou homogenizaci ocelové plosky nebo může být upravena tak, aby se mohla měnit teplota přinejmenším jádra plosky.

V právě prezentovaném zařízení se ploska nedostává do styku s vnějším ovzduším ani v takovém případě, kdy prochází poměrně dlouhou pecí, takže tvorba oxidových okují na vnějším povrchu plosky je minimalizována.

Jak již bylo uvedeno, svinovací ústrojí má kryt v podobě například separátorových prostředků pro udržování požadované plynné atmosféry ve svinovacím ústrojí. V případě doposud používaných zařízení se ploska svinuje při poměrně vysoké teplotě ve svinovacím ústrojí, v němž se zadržuje určitou dobu za účelem tepelné homogenizace nebo čekání na další zpracování ve válcovací stanici. V tomto zařízení obsahuje svinovací ústrojí neokysličující plynné prostředí, které plosku chrání před oxidováním nebo pokračujícím oxidováním v průběhu jejího pobytu ve svinovacím ústrojí. Svinovací ústrojí výhodně obsahuje utěsňovací prostředky, jakými jsou například dvířka, pro uzavírání vstupního otvoru a udržování požadované vnitřní atmosféry pro oddělení od pece.

Již bylo uvedeno, že v zařízení se výstup z pece připojuje v podstatě neprodyšně a oddělovatelně ke svinovacímu ústrojí. Tím je také dosažen užitek v tom, že od doby vstupu do pece až do výstupu ze svinovacího zařízení ploska nepřichází do styku s vnějším ovzduším, ale spíše je souvisle obklopena plynnou atmosférou mající požadované složení. Tato plynná atmosféra v peci a ve svinovacím ústrojí může být stejná nebo rozdílná.

Svinovací ústrojí je výhodně pohyblivé a může pojíždět z polohy připojení kpeci do polohy odvíjení řečené plosky do austenitické válcovací stanice. Toto rovněž minimalizuje dobu styku s okolním ovzduším.

Ploska odvinutá ze svinovacího zařízení se válcuje v následující dokončovací trati do pásu válcovaného za tepla s tloušťkou méně než 1,8 mm, výhodně méně než 1,5 mm.

V zájmu zjednodušení technického vybavení dokončovací tratě, jak je to jen proveditelné, a omezení výstupní rychlosti z dokončovací tratě je výhodné udělat co nejmenší tloušťku odvinuté plosky, jak je to jen možné. Aby bylo možné tuto plosku dobře svinovat, je výhodné, aby svinovací ústrojí obsahovalo vřeteno, na které se může ploska navíjet. Odpadový konec plosky, a to bez ohledu na to, zda byl nebo nebyl předválcován, se upne do vřetene a následně se ploska svine do svitku po dráze určené vřetenem. Tato vynucená dráha umožňuje spolehlivé svinování širokého rozsahu tloušťek. Tím se dosahuje značná volnost v té části výrobního postupu, jež přechází svinování, přičemž rovněž existuje možnost svinovat tenké, válcované plosky.

Doposud známé zařízení pro další zpracování pásu válcovaného za tepla obsahuje samostatná zařízení pro zmenšování tloušťky za studená a pro žíhání. V případě tenké a mechanicky pevné oceli válcované za studená se pás, který už byl jednou válcován za studená, poprvé žíhá a následně se znovu válcuje za studená, žíhá a lehce převálcuje za studená, čímž se vyprodukuje takzvaná dvakrát za studená ztenčovaná ocel.

Zařízení umožňuje výrobu pásu válcovaného za tepla majícího tloušťku méně než 1,3 mm. Takový pás se může dále zpracovávat ve stanici pro válcování za studená, rekrystalizační pec a druhou trať pro válcování za studená. Protože výchozím materiálem je tenký pás válcovaný za

-6CZ 290572 B6 tepla, může být zařízení sestaveno jako řada za sebou seřazených stanic, kterými zpracovávaný pruh prochází v podstatě v souvislém výrobním postupu. Výsledné kompaktní zařízení může vyrábět dvakrát za studená ztenčovanou ocel v souvislém výrobním postupu. Taková dvakrát za studená ztenčovaná ocel a její aplikace jsou známy v obalovém průmyslu jako například třídílné plechovky.

Pro získání dobrých tvárných vlastností je výhodné, aby první trať pro válcování za studená mohla provádět zmenšování tloušťky o přinejmenším 30 % jedním úběrem přinejmenším jedné z válcovacích stolic první tratě pro válcování za studená. Takové zmenšení tloušťky postačuje pro provedení následující rekrystalizace. Navíc je možné zmenšit tloušťku materiálu natolik, že po rekrystalizaci je možné válcovat na konečnou tloušťku na poměrně jednoduchých válcovacích stolicích.

Obzvláště kompaktním a snadno ovladatelným zařízením je provedení, ve kterém první trať pro válcování za studená obsahuje tři válcovací stolice kvarto.

Dobré tvárné vlastnosti s požadovaným ztenčením mohou být také dosaženy s použitím zařízení, v němž druhá trať pro válcování za studená obsahuje dvě válcovací stolice, a to dvě šestiválcové válcovací stolice, ačkoliv dvě válcovací stolice kvarto jsou rovněž možné.

Druhá trať pro válcování za studená je upřednostňované použitelná pro ztenčování na konečnou tloušťku méně než 0,14 mm. Výhodou toho je, že tato trať je použitelná ve skutečném plynulém výrobním postupu při výrobě pásu nebo plechu válcovaného za studená s takovou tloušťkou, která by jinak byla dosažitelná s použitím složité techniky dvojího válcování za studená.

Odborníkovi bude jasné, že kompaktní instalace první tratě pro válcování za studená, rekrystalizační pece a druhé tratě pro válcování za studená může být rovněž použita jako samostatné zařízení nebo v kombinaci se zařízením pro výrobu pásu austeniticky válcovaného za tepla jinak, než popisuje tato přihláška. Kompaktní zařízení má schopnost splňovat požadavky výroby dvakrát za studená ztenčované oceli, která má malou tloušťku a která může být použita jako obalový materiál s tloušťkou 0,14 mm nebo méně.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní pomocí popisu znázorněn na následujícím, neomezujícím příkladu zařízení pro provádění vynálezu s odkazem na vyobrazení, na nichž:

Obr. 1 je schematický půdorys části zařízení pro provádění tohoto vynálezu.

Obr. 2 je schematický bokorys zařízení podle obr. 1.

Obr. 3 je schematický bokorys další části zařízení pro provádění tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 ukazuje stroj 1 pro plynulé lití v dvoupásovém režimu. Stroj 1 pro plynulé lití má licí otočnou hlavu 2, ve které mohou být umístěny dvě pánve 3 a 4. Jedna i druhá pánev může obsahovat přibližně 300 tun roztavené oceli. Stroj 1 má mezipánev 5, jež je plněna z pánví 3 a 4 a jejíž naplnění je udržováno. Roztavená ocel vytéká z mezipánve do dvou forem (nejsou předvedeny), z nichž ocel, nyní již v podobě částečně ztuhnuté plosky se stále roztaveným jádrem, prochází mezi válci válečkových dopravníků 6 a 7 se zakřivenou dráhou. Pro některé třídy jakosti oceli může být výhodné zmenšit tloušťku ocelové plosky ve válečkových dopravnících 6 a 7, kdy je její jádro ještě roztavené. Toto je známo jako mačkání.

Rozstřikovače 8 pro odstraňování okují jsou umístěny na výstupní straně obou válečkových dopravníků 6 a 7 a slouží pro odstraňování oxidových okují z plosky účinkem try skající vody mající tlak přibližně 200 barů. Tloušťka plosky po počátečním lití je například 60 mm a po mačkání má ploska typicky tloušťku 45 mm. Činností válcovacích tratí 9 a ]_0, kdy každá z nich má 3 válcovací stolice, se tvar plosky dále mění zmenšováním tloušťky v rozsahu od 10 do 15 mm. Existuje-li takový záměr, může se odpadová hlava a odpadový ocas odříznout od plosky odřezávači 11 a 12 nebo se ploska může rozřezat na díly mající stanovenou délku.

Namísto lití tenké plosky s tloušťkou méně než 100 mm je rovněž možné rovněž lít tlustší plosky a vlivem činnosti prostředků válcování, zvláště činností prostředků vratného válcování, je možno zmenšit tloušťku plosky na hodnotu v rozsahu od 10 do 15 mm.

Ve způsobu podle přihlašovaného vynálezu se bude ploska celkově válcovat do střední plosky s tloušťkou v rozsahu od 10 do 15 mm, jak bylo uvedeno v předcházejícím textu. Tato válcovaná ploska se přemisťuje do pece 13 nebo 14. Každá pec je vybavena ohřívacími prostředky (nejsou předvedeny), jako jsou například indukční ohřívací prostředky, pro ohřívání válcované plosky na potřebnou teplotu v austenitické oblasti.

Pece mají tvar krytu a jsou vybaveny klimatizačními prostředky pro vytváření a udržování požadovaného, neokysličujícího plynného prostředí v peci. V předvedeném provedení tyto klimatizační prostředky obsahují odsávací potrubí 15, čerpadlo 17, plynové měřicí a prací prostředky 19 a přívodní vratné potrubí 21, kterým je plyn vháněn do pece. Existuje-li takový požadavek, mohou plynové měřicí a prací prostředky 19 a přívodní vratné potrubí 21, kterým je plyn vháněn do pece. Existuje-li takový požadavek, mohou plynové měřicí a prací prostředky 19 také obsahovat plynové ohřívací zařízení pro vyrovnávání jakýchkoli tepelných ztrát. V této souvislosti, je možné pro řízení úrovně teploty plynu uplatnit tepelné výměníky, které jednak spalováním plynu mohou dodávat teplo a jednak přiváděním vody ochlazovat.

Plynné prostředí vytvořené v peci a ve svinovacím ústrojí je v podstatě neokysličující, ačkoli nevyhnutelně může obsahovat malé množství kyslíku v důsledku pronikání vzduchu. Toto plynné prostředí je výhodně vytvářeno na bázi dusíku, ačkoli může být použit netečný plyn jako argon, pokud to vysoké náklady dovolí. Dusík může obsahovat příměsi pro utlumení nitridování povrchu oceli, jak je to známo v souvislosti s procesy vsázkového žíhání oceli. Plynné prostředí může obsahovat vodní páru.

Pec má na své vstupní straně a výstupní straně otvory 23 a 25, které jsou utěsněny tak, aby zabraňovaly nežádoucímu pronikání plynu z okolního ovzduší. Vhodná teplota plosky se zmenšenou tloušťkou vystupující z pece je 1080 °C. Pec je propojena v podstatě neprodyšně se svinovacím ústrojím 27, přičemž vlastní svinovací ústrojí 27 má v podstatě neprodyšně utěsněný kryt, v němž se ploska svinuje do svitku. Svinovací ústrojí výhodně obsahuje vřeteno 29, které nese řečený svitek při jeho svinování.

V tomto provedení zasahuje plynné prostředí do pece rovněž do svinovacího ústrojí, neboť, jak již bylo zmiňováno, obě tyto součásti vynalezeného zařízení jsou propojeny. Alternativně jak pec, tak i svinovací ústrojí mohou být vybaveny vlastními klimatizačními prostředky, které mohou vytvářet požadované plynné prostředí.

Úměrně a prakticky synchronizované se svinováním plosky ve svinovacím ústrojí 27 se provádí na druhém provozním pásu svinováním lité plosky ve svinovacím ústrojí 28, které obsahuje vřeteno 30 (není předvedeno). Svinovací ústrojí 27 a 28 a pece 13 a 14 mají příslušné utěsňovací prostředky 33, 35, 34 a 36, které zajišťují utěsnění řečených svinovacích ústrojí a pecí v případě rozpojení, takže po zrušení vzájemného propojení zabraňují průniku plynu z okolního ovzduší, přičemž plynné prostředí ve svinovacích ústrojích a v pecích zůstává zachováno.

-8CZ 290572 B6

Utěsňovacími prostředky pro účinné utěsňování otvorů pecí a svinovacích ústrojí jsou výhodně ocelové klapky, které jsou tlačeny do uzavřené polohy, nebo dvířka s řízeným ovládáním. V zájmu minimalizování průniku plynuje možno dodatečně uplatnit pružné závěsy.

Jakmile se svinovací ústrojí 27 naplní ploskou svinutou do svitku, odpojí se toto svinovací ústrojí 27 od pece 13 a přemístí se z polohy A (viz obr. 1) přes polohu B do polohy C. V poloze C se nachází turniket 31 (není nakreslen), který v této poloze C provádí otáčení svinovacího ústrojí o 180° kolem svislé osy. Následně po otočení ve svinovacím ústrojí přemístí přes čekací polohu D do vstupní polohy E. V době, kdy se svinovací ústrojí přemisťuje z polohy A do polohy E, přemisťuje se prázdné svinovací ústrojí z polohy E na turniket 37 v poloze F. Poté, co prostředky turniketu 31 otočí svinovací ústrojí o 180° kolem svislé osy, přemístí se toto svinovací ústrojí přes polohu G do výchozí polohy A, kde je připraveno převzít čerstvou plosku.

Odpovídající pracovní postup je uplatnitelný pro druhý provozní pás zařízení, kdy se svinovací ústrojí 28 naplněné svitkem přemisťuje z polohy B do polohy C a po otočení o 180° do polohy D. Svinovací ústrojí zůstává v této poloze v klidu do té doby, než svinovací ústrojí, které se právě vyprazdňuje a kterým je například svinovací ústrojí 27, bude v poloze E prázdné a přemístí se do právě uvolněné polohy F. V době, kdy svinovací ústrojí 28 opouští polohu B, přemisťuje se prázdné svinovací ústrojí, které předtím turniket 38 otočil o 180° kolem svislé osy, z polohy I přes polohu K tak, aby zaujalo právě uvolněnou polohu svinovacího ústrojí 28. Plosky z pece 14 se mohou svinovat v prázdném svinovacím ústrojí. Podél drah přemisťování svinovacího ústrojí jsou umístěny rozvody, kterými jsou výhodně vodiče elektrického proudu, sloužící pro vnitřní vyhřívání svinovacích ústrojí podle potřeby. V této souvislosti mají svinovací ústrojí elektrické ohřívače, které ohřívají svitky, a dotyky, které odebírají elektrickou energii z trvale instalovaných vodičů. Dráha spojující polohy B, C, D, E je společná a, jak již bylo popsáno, používá se pro svinovací ústrojí obou pásů zařízení. Poloha C má otočné zařízení a poloha D je čekací polohou, v níž svinovací zařízení nesoucí svitek čeká na přemístění do polohy E, jakmile se tato poloha E uvolní. Polohy C a D se mohou střídat nebo mohou být shodné.

Svinovací ústrojí 27 se přemisťuje popsaným způsobem do polohy E za situace, kdy jeho utěsňovací prostředky 33 jsou uzavřeny a je naplněno svitkem majícím teplotu přibližné 1080 °C. Po otevření utěsňovacích prostředků 33 se konec vnějšího okruhu vinutí, jímž je ocas svinuté plosky, zavede do válcovací tratě. Nemá-li hlava požadovaný tvar nebo jakost pro další zpracování, může se taková odpadová hlava podle potřeby odříznout odpadovými odřezávači. Pokud se ještě objeví nějaké okuje, provede se jejich snadné odstranění činnosti vysokotlakých rozstřikovačů 42. Vytváření okují by mělo být prakticky eliminováno, protože ploska byla v průběhu předcházejícího zpracování téměř nepřetržitě v klimatizovaném plynném prostředí. Protože se svinovací ústrojí otáčí o 180°, může se jeho vstup, který se nyní stává výstupem, dostávat do těsné blízkosti válcovací tratě. Tato skutečnost rovněž minimalizuje tvorbu okují.

V popisovaném příkladě má válcovací trať 40 čtyři válcovací stolice a je konstrukčně řešena tak, aby prováděla válcování plosky v austenitické oblasti nebo přinejmenším při takové teplotě, kdy se jen malá část přeměňuje na ferit. Minimální cílová teplota přibližně 820 °C účinkuje na ocel s nízkým obsahem uhlíku. Do válcovací tratě, a to zejména za nebo mezi válcovacími stolicemi, může být zabudováno měřicí a ovládací zařízení 42 pro řízení tloušťky, šířky a teploty.

Jak již bylo v přecházejícím textu uvedeno, je zařízení zejména účinné v tom, že při zpracovávání plosky a pásu oceli se tvoří méně okují. V souvislosti s tím a v souvislosti s výhodně nižší vstupní rychlostí v poslední válcovací trati 40 je možné získat menší konečnou tloušťku horké válcované oceli, než bývá obvyklá tloušťka vytvořená doposud známými postupy. Popisované zařízení může produkovat tloušťku u výstupu z válcovací tratě 40 v hodnotě 1 mm a méně.

Po výstupu z válcovací tratě 40 prochází pás válcovaný za tepla přes ochlazovací linku 44, kde se účinkem vodního chlazení pás ochlazuje na požadovanou teplotu ve feritickém rozsahu. Nakonec se pás svinuje do svitku na svinovacím zařízení 45. volbou rozsahu chlazení na ochlazovací lince

-9CZ 290572 B6 je možné známým způsobem ovlivnit rekrystalizaci ve feritickém rozsahu a tím ovlivnit mechanické vlastnosti pásu válcovaného za tepla.

Proto při provozu zařízení podle obr. 1 je možné tímto způsobem využívat teplo lití při výrobě austeniticky válcovaného pásu oceli v posloupnosti navazujících etap, kdy tento pás oceli je vhodný pro další zpracování, které bude popsáno v dalším textu. Je možné vyhnout se vnějšímu ohřívání po provedeném lití (s výjimkou jakéhokoli tepla generovaného v důsledku válcování).

Z chladicího zařízení 45 nebo přímo z chladicí linky 44, popřípadě jiného použitého způsobu dočasného zadržení, se pás válcovaný za tepla dále zpracovává ve stanici pro válcování za studená, jak je předvedeno na obr. 3.

Obr. 3 předvádí odrezovači linku 5, přes kterou je pás 49 veden činností prostředků sváděcích válců 51, 52, 53, 54 pro odstraňování jakýchkoli oxidů, které by se mohly objevit. Po výstupu z odrezovači linky pás podstupuje první sérii ztenčovacích fází v první trati 55 pro válcování za studená obsahující tři válcovací stolice kvarto 56. 57, 58. V jedné z těchto válcovacích stolic se provádí zmenšení tloušťky přinejmenším o 30 %. Pak následuje rekrystalizace pásu oceli v plynule pracující rekrystalizační peci 60 při požadované teplotě. Vzhledem k potřebě zachování kompaktnosti zařízení je rekrystalizační pec sestavena jako svislá pec. Přivádění pásu do pece, jakož i jeho odvádění z pece se provádí s použitím sváděcích pásů 61, 62, 63, 64. Po výstupu z této pece se pás může ochlazovat v chladicím zařízení 65. Následně po svedení kolem sváděcího pásu 66 se pás odvádí pro další zmenšení tloušťky v druhé trati 67 pro válcování za studená obsahující dvě šestiválcové stolice 68, 69. Potom se pás 49 svinuje na svinovacím zařízení 70 nebo se stříhá na kusy mající požadovanou délku činností stříhacího zařízení známého typu (není předvedeno). Existuje-li takový záměr, může být pás opatřen povlečením před tím, než se provádí svinování nebo stříhání.

Typické hodnoty tloušťky pásu jsou: při vstupu do první válcovací trati přibližně 1,0 mm, při výstupu z řečené první válcovací trati přibližně 0,2 mm a při výstupu z druhé válcovací trati přibližně 0,12 mm. Toto dává ztenčení ve feritické oblasti o 88 %. Jak již bylo v předcházejícím textu uvedeno, je v zájmu omezení „tvorby uší“ výhodné, je-li dosaženo ztenčení do 87 % nebo dokonce více, což je v případě tohoto zařízení proveditelné.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob pro výrobu ocelového pásu nebo plechu použitelného jako hlubokotažná ocel pro zhotovování plechovek hlubokým tažením a tažením s redukcí stěny, obsahující kroky (i) tvarování oceli s nízkým obsahem uhlíku do lité plosky mající tloušťku méně než 100 mm činností prostředků stroje pro plynulé lití, (ii) válcování plosky v austenitické oblasti s využitím licího tepla, v důsledku čehož se její tloušťka zmenšuje na přechodnou tloušťku, (iii) ochlazování válcované plosky z kroku (ii) mající uvedenou přechodnou tloušťku do feritické oblasti, (iv) válcování válcované plosky z kroku (iii) ve feritické oblasti na konečnou tloušťku,

   - 10CZ 290572 B6 vyznačující se tím, že uvedená přechodná tloušťka je menší než 1,5 mm a celkové zmenšení tloušťky ve feritické oblasti z přechodné tloušťky na konečnou tloušťku je menší než 90 % a větší než 75 %.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že celkové zmenšení tloušťky ve feritické oblasti je menší než 87 %.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že válcování v kroku (iv) je přinejmenším částečně válcováním za studená.
4. 4. Způsob podle nároku 3, v y z n a č u j í c í se t í m , že válcováním v kroku (iv) prochází válcovaná ocel postupně první válcovací tratí pro válcování za studená, rekrystalizační pecí a druhou válcovací tratí pro válcování za studená.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že uvedená první válcovací trať pro válcování za studená obsahuje přinejmenším jednu válcovací stolici, jež provádí přinejmenším 30 % zmenšení tloušťky v jednom úběru.
6. 6. Způsob podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že uvedená druhá válcovací trať pro válcování za studená provádí ztenčování na konečnou tloušťku, která je menší než 0,14 mm.
7. 7. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 6, vyznač u j í cí se t í m , že krok (i) obsahuje plynulé lití roztavené oceli s nízkým obsahem uhlíku do plosky a válcování uvedené plosky v austenitické oblasti na přechodnou tloušťku bez ochlazování plosky na takovou teplotu, která je mimo austenitickou oblast.
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že ploska, která tuhne po plynulém lití, má tloušťku přinejmenším 100 mm a krok (i) obsahuje válcování uvedené plosky v austenitické oblasti do střední plošky, svinování střední plosky ve svinovacím ústrojí vystavujícím před svinováním střední plosku tepelné homogenizaci v přinejmenším jedné peci umístěné před svinovacím ústrojím a válcování střední plosky po odvinutí svinovacího ústrojí v austenitické oblasti na uvedenou přechodnou tloušťku.
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že střední ploska má tloušťku v rozsahu od 5 mm do 25 mm, výhodně od 5 mm do 20 mm.
10. 10. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že přinejmenším v části doby, kdy je ploska v austenitické oblasti, se v okolí plosky udržuje neokysličující plynná atmosféra.
11. 11. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že v přinejmenším jedné uvedené peci a svinovacím ústrojí se v době přítomnosti prostřední plosky udržuje neokysličující plynná atmosféra.