CZ334599A3 - Způsob výroby tenkého pásu z nerezavějící ocele - Google Patents

Abstract

Tenký pás z nerezavějící ocele se podle předloženého řešení vyrábí přímým ztuhnutím tekuté ocele do tvaru pásu o tloušťce nanejvýš 8 mm v licím zařízení, zahrnujícím dvě pohybující se chlazené stěny, a válcováním tohoto pásu za tepla, přičemž se válcování za tepla provádí ve válcovací stolici, jejíž pracovní válce mají průměr v rozmezí od 400 do 900 mm, teplota pásu najeho výstupu z válcovací stolice je v rozmezí od 800 do 1100°C a úběr tloušťky pásu během válcování za teplaje v rozmezí od 15 do 35 %. Válcování za tepla se provádí v zařízení umístěném v řadě za licím zařízením, přičemž chlazené stěny licího zařízení jsou tvořeny povrchy dvou válců otáčejících se kolem vodorovných os.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby tenkého pásu z nerezavějící ocele přímo z roztaveného kovu tuhnutím uvnitř kokily, tvořené dvěma chlazenými stěnami pohybujícími se stejnou rychlostí jako tuhnoucí ocelový pás„ jako jsou například vnější stěny dvou válců otáčejících se kolem vodorovných os.

Dosavadní stav techniky

U tohoto způsobu lití, který je v průmyslové výrobě znám pod označením lití mezi válce, je jedním z hlavních problémů, týkajícím se jakosti pásu, případný výskyt pórů uvnitř pásu. Když se tyto póry vyskytují ve výrobcích vyrobených následným zpracováním pásu (jako je čištění povrchu, moření, žíhání, válcování za studená a jiné zpracovatelské postupy), omezují oblast použitelnosti výrobků změnou mechanických vlastností, kterou vyvolávají.

Příčiny výskytu těchto pórů uvnitř pásů litých mezi válce mohou být podobné příčinám, které způsobují (ve větším rozměrovém měřítku) vznik lunkrů (sraženin v ingotech)a vnitřních středových pórů v produktech vyrobených klasickým nepřetržitým litím, vzniklých uzavřením kapes, obsahujících ještě tekutý kov, je obklopujícím již: ztuhlým kovem, poněvadž tuhnutí kovu neprobíhá zcela pravidelně. Ochlazování a tu nutí tekutého kovu, který tyto kapsy obsahuji, je doprovázeno smršťováním tohoto kovu, což má za následek vznik dutin. Ty se před skončením tuhnutí již nemohou naplnit kovem, poněvadž takto uzavřené dutiny již nejsou tekutému kovu přístupné, Tuto parovitost je třeba odlišovat od kulovitých vad, t. zv. bublin, jejichž příčinou je únik rozpuštěných plynů a které vznikají nejčastěji pod povrchem výrobků.

V patentovém spise EP 0 396 862 se navrhuje postup k odstraňování vnitřní středové pórovitosti a též jiných vnitřních a povrchových vad během lití pásů ocele mezi dva válce. Podle tohoto postupu mají lic í válce na svém povrchu přesně dimenzované obvo- 2 Φ· φφ Φ* 9 9 9 9 9 9

ΦΦΦΦ 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 ·

9 9 9 9 9 999 9 999 ΦΦΦ ····« Φ 9 9

9999 99 9· 99 99 99 dové drážky, vytvořené přesazené na obou válcích. Tím se má zabránit odchlipování kůry ztuhlého kovu na povrchu válců, která by zahrnovala nepravidelnosti vzniklé při tuhnutí pásu. Zdá se však, že pouhá zábrana odchlipování nepostačuje k tomu, aby se zcela zabránilo odkrytí vnitřních středových pórů.

V japonském patentovém spise JP 8252653 se navrhuje způsob, při němž následně ihned po lití následuje válcování pásu za tepla za podmínek daných touto nerovností:

r^f (2,74 x 10“⁵T² - 6,88 x 1O²T + 43,55)(t/w ), oo kde r znamená uber tloušťky pásu válcováním za tepla T znamená teplotu válcování za tepla ve °C t_Q znamená průměr pórovitosti ve směru tloušťky pásu w_Q znamená průměr pórovitosti ve směru šířky pásu.

Poďle tohoto postupu je tedy třeba, aby se válcování za tepla provádělo s úběrem tloušťky pásu dostačujícím k tomu, aby póry byly tímto válcováním opět uzavřeny, a tento minimální úběr závisí na teplotě válcování (tedy na teplotě, kterou má pás při svém vstupu do záběru válců) a na tvaru a orientaci pórů. Nicméně bylo konstatováno, že podmínky při válcování nejsou ještě dostačující pro dosažení bezpečného uzavření veškerých pórůa to zejména proto, že ne vždy zabrání tomu, aby se znovu uzavřené póry při zpracování pásu nebo při používání výrobků z něho vyrobených opět neotevřely, což může způsobit jejich poškození nebo zlomení.

Účelem vynálezu je navrhnout způsob, zabezpečující definitivní uzavření středových pórů vzniklých uvnitř pásu po jeho úplném ztuhnutí.

Předmět vynálezu

Je proto předmětem vynálezu způsob výroby tenkého pásu z nerezavějící ocele přímým ztuhnutím tekuté ocele do tvaru pásu o tloušťce nanejvýš 8 mm v licím zařízení, zahrnujícím dvě pohy• 4 4« • 4 4 4 «4 9 ··· 9 99

9

9 99

44 • 4 44 ♦ » · 4 4

9 9 4 ·

9 9 9

4·4 4 44 ♦4

- 3 4 9 9

9 9

999 • » bující se chlazené stěny, a válcováním tohoto pásu za tepla, vyznačující se tím, že válcování za tepla se provádí ve válcovací stolici, jejíž pracovní válce mají průměr v rozmezí od 400 do 900 mm, teplota pásu na jeho výstupu z válcovací stolice je v rozmezí od 800 do 1100 °C a úběř tloušfky pásu během válcování za tepla je v rozmezí od 15 do 35 %.

Výhodně se válcování za tepla provádí v zařízení upraveném v řadě za licím zařízením. Licí zařízení může být typu lití mezi válce.

Jak bylo výše uvedeno, je účelu vynálezu dosaženo kombinací požadavků týkajících se průměru pracovních válců stolice pro válcování za tepla, teploty pásu při výstupu z válců a úběru tloušfky pásu během válcování za tepla.

Vynález je vhodný pro použití k lití nerezavějících ocelí všech druhů, které mají obsah uhlíku nanejvýš 1 %, obsah křemíku nanejvýš 1 %, obsah manganu nanejvýš 15 %, obsah chrómu od 10 do 30 %, obsah mědi nanejvýš? 5 % a obsah dusíku nanejvýš 0,5 % (všechny hodnoty jsou vyjádřeny v hmotnostních procentech). Tyto ocele mohou rovněž obsahovat značné množství niklu (až 40 %) nebo molybdenu (až 8 %). Dále bývají v nich obsažený jiné prvky, bud jako nečistoty nebo jako legující přísady, zejména síra, fosfor, titan, niob, zirkon. Jejich celkový obsah nemá překročit 2 % hmotnosti.

Jak již bylo uvedeno, je tenký pás nerezavějící ocele, litý mezi válce, velmi náchylný k tomu, aby v jeho vnitřku vznikaly během tuhnutí póry, když je uvnitř vzniklá kapsa, obsahující tekutý kov, opět uzavřena okolním ztuhlým kovem. K tomuto jevu dochází ke konci tuhnutí pastovité zóny, nazývané rovněž stejnoosou zónou, nacházející se mezi dvěma kůrami ztuhlými stykem s válci, nazývanými také oporovými zónami. Stejnoosá zóna je velmi nesnadno ovlivňována a její tloušíka se může měnit v závislosti na rychlosti tuhnutí oporových zón. Může se tedy stejnoosá zóna místně před časně opět uzavřít v místech, kde vznikání oporových zón bylo rychlejší než obvykle. Jakmile se stejnoosá zóna uzavře, nemohou se již kapsy dokonale znovu naplnit tekutým kovem a smršfováníra kovu při

4-4

4 « • 4

4 ·

444 4

- 4 4 •

· ·· · • 4 ·· • 4 · · * 4 4

4 · ·

444 44« • ·

4 4 4 jeho tuhnutí se v těchto kapsách tvoří póry. Nicméně nastává tento případ poměrně zřídka, a k izolování kapsy s tekutým kovem vlastně dochází obvykle přeskupením stejnoosých krystalů v tavenině, které vytvářejí zátku ucpávající stejnoosou zónu. Póry, které vznikají v stejnoosé zóně, jsou tvořeny množstvím kanálků a dutin neobsahujících plyny, jejichž maximální rozměr ve směru tlouě£ky plechu odpovídá tloušíce stejnoosé zóny (asi 100 až 400./um) a jejichž délka v ostatních směrech může dosahovat 1 až 2 mm. Jak již bylo uvedeno, nejde o kulovitou bublinu, která by vznikla únikem plynu, ani o vnitřní vadu otevírající se na povrch pásu.

Podnětem k vynálezu byla snaha vytvořit při válcování ztuh lého pásu za tepla takové podmínky, které by vedly nejen k uzavření středových pórů, jak je to již známo, nýbrž též ke skutečnému zatavení stěn nacházejících se naproti pórům, k nimž válcování trnož nilo se přiblížit. Tím se zabezpečí, že nedochází k riziku otevření pórů při pozdějším zpracování pásu nebo při používání z něho vyrobených předmětů. Válcování pásu za tepla probíhá ve dvou po sobě následujících etapách. Nejprve se vnitřní stěny kazu k sobě blíží postupně toú měrou, jak se tloušíka pásu zmenšuje, až dojde k jejich dotyku. Pak, jakmile se sebe dotknou, nastane stavení těchto stěn difúzí prvků tvořících ocel napřič fázovým rozhraním. Avšak působivého stavení stěn má být dosaženo již: před tím, než pás vyjde ze záběru válců válcovací stolice, nebof jinak by uvolnění stla čení pásu, ke kterému dochází při výstupu.pásu z válců, vedlo k částečnému odchlípení těchto stěn od sebe.

Účinost stavení stěn závisí hlavně na dvou parametrech: na délce doby dotyku stěn ve válcovací stolici a na teplotě, při níž se tento dotyk uskutečňuje. Má tedy k němu dojít pokud’ možno po vstupu pásu mezi válce válcovací stolice, a jeho trvání vpodstatě. závisí, pro danou rychlost válcování (která je v případě válcování ihned po liti z velké části podmíněna tloušíkou pásu před válcováním), na průměru pracovních válců válcovací stolice a na velikosti úběru jeho tloušíky, ke kterému mezi válci dochází. Čím je průměr válců a úběr tloušíky větší, tím je vynucené uvedení stěn pórů do vzájemného styku rychlejší a tím déle tento styk trvá. Nic9 9

9

- 5 4· ·· • 9 9 9

9 9

9 9 9

9 9

9999 99

99 • * · * • 9 9 9

999 999 • 9

99 méně není možno se spokojit s konstatováním, že k uspokojivému vyřešení daného problému postačí válcovat pás s ©o největším úběrem jeho tloušřky a s co největším průměrem pracovních válců. Ve skutečnosti vede příliš velký uber, který by přestoupil tvárlivost pásu za tepla, ke vzniku povrchových trhlin na pásu, nazývaných “praskliny, čemuž je bezpodmínečně třeba zabránit. Na druhé straně teplota, při aíž se uskutečňuje vynucený dotyk stěn pórů, závisí nejen na teplotě pásu vstupujícího mezi válce válcovací stolice, nýbrž i na délce doby, po kterou se pás dotýká válců, neboí tento dotyk způsobuje ochlazování pásu. Jestliže mají válce za dané teploty, s níž pás vstupuje mezi válce, příliš velký průměr, stává nebezpečí, že jimi způsobené ochlazení pásu bude mít za následek, že jeho teplota již nepostačí k dokonalému stavení stěn pórů. Proto skýtá výše teploty pásu při jeho výstupu z válců dobrou indikaci reálné šance, jakou měly stěny pórů.kvzájemnému stavení během atrvání pásu mezi válci.

Teplota pásu na výstupu z válců má proto být dostatečně vysoká, aby umožnila stavení pórů, nemá však být příliš vysoká, aby se zabránilo nadměrnému tepelnému zatížení válců. To by vedlo k degradaci jejich povrchu způsobující zhoršení vzhledu pásů, které by se projevilo nadměrnou drsností. Účelu vynálezu bez doprovodných rušivých účinků může tedy být dosaženo jen tehdy, když se vhodným způsobem skonbinuje průměr pracovních válců s velikostí uberu tloušíky pásu a s teplotou pásu na výstupu z válcovací stolice. Příklady provedení vynálezu

Aby se určilo, jak se mají tyto parametry skombinovat, byla provedena řada pokusů, při nichž se za použití daného druhu nerezavějící ocele měnily průměry pracovních válců válcovací stolice, úběr tloušíky pásu a teplota pásu na výstupu z válcovací stolicre. Válcovací stolice byla upravena v jedné lince hned za licím zařízením. Každý z těchto pokusů byl doprovázen charakterizací umožňující určit, zda došlo ke stavení pórů či nikoliv. Tato charakterizace byla prováděna tak, že byla zlomena zkušební tyč pro zkoušku tahem a plochy lomu byla podrobeny prohlídce. Jestliže φφ φφφ • φ φφφ φ φ • ΦΦΦ φφ «φ φφ φφ φφ φ φφφφ φ φφφφ φφφ φ φφφ φφφ φ φ « φφ ·Φ φφ

- 5se na těchto plochách vyskytly póry, které se otevřely v průběhu zkoušky tahem, nebylo stavení stěn pórů dostatečné. Jestliže na plochách lomu se neobjevily žádné patrné póry, bylo stavení považováno za dostatečné.

V tabulce 1 je uvedeno složení ocelí, s nimiž byly prováděny zmíněné zkoušky, jejichž výsledky jsou sestaveny v tabulce

2. Obsah jednotlivých prvků je uveden v hmotnostních procentech.

V tabulce 1 jsou rovněž uvedeny tloušíky pásů na výstupu z licích válců, na kterýchžto pásek byly zkoušky prováděny, jakož.i rychlost lití, měřená mezi licími válci a válci válcovací stolice.za tepla.

Prvek	tavby A	tavby A	tavby B	tavby C
C	0,05	0,05	0,04	0,01
Mn	1,5	1,5	0,4	0,2
P	<0,04	<0,04	<0,04	<0,03
S	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01
Si	0,3	0,3	0,3	0,5
M	8,6	8,6	< 0,3	< 0,1
Cr	18	18	16,5	11,5
Cu	<0,5	<0,5	< 0,2	< 0,2
Mo	<0,5	<0,5	<0,1	<0,1
Ti	<0,01	<0,01	<0,01	0,15
5f	0,05	0,o5	0,04	0,01
tloušíka pásu	4 mm	2 mm	3 mm	3 mm
rychlost lití	25 m/mn	100 m/mn	60 m/mn	60 m/mn

Tabulka 1: Složení ocelí z pokusných taveb, tloušíka pásu a rychlost lití

9 9 9 9 9

9 9 9 9 9

9999 999

9 9 9 9

99 99 99 • *

9

- Ί 9 · 9

9999 99

999

Složení taveb typu A a A odpovídá složení klasických nerezavějících ocelí typu AISI 304. Složení taveb typu B odpovídá složení ferritických nerezavějících ocelí typu AISI 430. Tavby typu C odpovídají ferritickým nerezavějícím ocelím typu AISI 409 stabilizovaným titanem.

Tabulka 2 uvádí výsledky zkoušek provedených na pásech vyrobených z uvedených taveb, spolu s příslušnými zkušebními podmínkami.

— — — — — V rámci vynálezi	ΤΥΡ t tavby	Průměr válců válcovací stolice (mm)	t Úběr „ tloušťky yásu	Teplota pásu na výstupu z válců válcovací stolice (6C)	Sta- vení pórů	Jiné vady
ne	A	300	50	1100	ne	žádné
ne	A	400	10	1100	ne	ž ádné
ne	A	400	15	750	ne	žádné
ano	A,A*, B, C	400	15	800	ano	žádné
ano	A,A*, B, C	400	15	1100	ano	žádné
ne	A	400	15	1150	ano	velká drsnost
ne	A	400	50	750	ne	žádné
ano	A,A*, B, C	400	50	800	ano	žádné
ano	A,A', B, C	400	50	1100	ano	žádné
ne	A	400	50	1150	ano	velká drsnost
ne	A	400	60	1100	ano	trhlinky
ne	A	300	10	1100	ne	žádné
ne	A	900	15	750	ne	žádné
ano	A,A\ b, c	900	15	800	ano	žádné
ano	A,A', B, e	900	15	1100	ano	žádné
ne;	A	900	15	1150	ano	velká drsnost

♦ 0 00 · 0 0

0 0 0

000 000 «

00

- s • · · 0 ··* pokračování:

rámci vynálezu	Typ tavby	Průměr válců válcovac stolice (mm)	Úběr tloušf- í kj; jjásu	Teplota pásu na výstupu z válců válcovací stolice (OC)	Sta- vení pórů	Jiné vady
ne	A	90 0	50	750	ne	žádné
ano	A,A*, B,C	900	50	800	ano	žádné
ano	A,A*. B,C	900	50	1100	ano	žádné
ne	A	900	50	1150	ano	velká drsnost
ne	A	900	60	1100	ano	hlinky
ne	A	100	50	750	ne	žádné

Tabulka 2: Výsledky zkoušek provedených s pásy vyrobenými z taveb typu A,A^ B,C

Z výsledků zkoušek vyplývá, že účinného stavení pórů se dosáhne, aniž by vznikly trhlinky a nadměrná drsnost povrchu pásu, jestliže jsou zároveň splněny tyto tři podmínky:

- průměr pracovních válců válcovací stolice mezi 400 a 900mm

- velikost úběru tlouštky pásu během válcování mezi 15 a 50 %

- teplota pásu na výstupu z válcovací stolice alespoň 800 a nanejvýš 1100 °C.

Naproti tomu nebyl za podmínek zkoušek pozorován žádný vliv kombinace tloušíky pásu a rychlosti lití: výsledky získané s pásy vyrobenými z ocelí připravených tavbou typu A* jsou shodné s výsledky zkoušek získanými s pásy vyrobenými z ocelí připravených tavbami typu A za jinak shodných ostatních parametrů.

Jak již bylo uvedeno, bylo ke zmíněným zkouškám použito válcovací stolice pro válcování za tepla, uspořádané v řadě za li«9 99 »9 9· 99 99 • 99 9 9 99 9 9 9 · 9

9 9 99 9 9 99 9 • · 9 9 9 9 999 9 999 999

99999 9 9 ·

9999 99 99 99 99 99 ~ 9 ~ cím zařízením avšak před navíjecím zařízením. Pokud jde o cíl, který vynález sleduje, není toto uspořádání nezbyťné, a válcování za tepla lze provádět na zařízení odděleném od licího zařízení a navíjecího zařízení, avšak po odvinutí a opětném zahřátí surového odlitého pásu. Z různých důvoďů se všřak doporučuje provádět válcování za tepla v řadě za licím zařízením. Především je toto řešení výhodné z ekonomického hlediska vzhledem k nepřetržitému charakteru těchto operací. Za prvé, proces výroby pásu se tím zkrátí, a za druhé se uspoří použití navíjecího zařízení a též zařízení pro znovuzahřátí pásu o poměrně značném výkonu, poněvadž odlitý pás může být dostatečně teplý, tak aby mělvhodnou teplotu pro válcování, popřípadě za pomoci krytu zpomalujícího vyzařování tepla z pásu mezi jeho výstupem z licích válců a jeho vstupem mezi válce válcovací stolice. Jestliže se znovuzahřátí pásu přesto ukáže být nutné, je možno je uskutečnit v indukční peci o menším výkonu, postačujícím pro zvýšení teploty pásu v rozsahu několika set stupňů. Válcování hned za litím, tím, že nevyžaduje navinutí surového pásu přicházejícího z licího zařízení, zároveň umožňuje se vyhnout riziku poškozeni pásni při navíjení, ke kterému by došlo u poměrně tlustého pásu s ještě znovunevzniklými krystaly. A konečně, okolnost, že není třeba pás zahřát s; teploty okolí na teplotu válcování za tepla, zabraňuje znovuoxidaci povrchu pásu, ke které obvykle při této operaci dochází. Při této znovuoxidaci by se tvořily okuje, které by mohly vznikat jak na pásu tak i na válcích válcovací stolicse a tím vést ke zhoršení vzhledu povrchu výrobku po moření.

Průmyslová využitelnost

Vynález lze aplikovat nejen u zařízení pro lití mezi válce, nýbrž i u veškerých jiných typů zařízení pro lití tenkých pásů z nerezavějící ocele mezi dvě chlazené pohybující se plochy, jakými jsou například pásy při posuvu.

	PETR KALENSKÝ ATTORNEY AT LAW
SPOLEČNÁ ADVOKATN' 1 U1'.’ s	ζ Ί
VŠETEČKA ZELfcRÝ ŠV - <>' ’ «V i	ΙΛ 1
A PARTNEŘI 120 00 Praha 2, Hálkova 2 Česká republika

99 ·♦ *♦ » · · 9 9 9 9 9 ·«

9 9 9 9 9 9 9 <

« « * · · 9 999 9 994

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby tenkého pásu z nerezavějící ocele přímým ztuhnutím tekuté ocele do tvaru pásu o tloušlce nanejvýš

   8 mm v licím zařízení zahrnujícím dvě pohybující &e chlazené stěny a válcováním tohoto pásu za tepla, vyznačující se t í m , že se válcování za tepla provádí ve válcovací stolici, jejíž pracovní válce mají průměr v rozmezí od 400 do 900 mm, teplota pásu na jeho výstupu z válcovací stolice je v rozmezí oď 800 do 1100 °C a úběr tlouščky pásu během válcování za tepla je v rozmezí od 15 do 35 %.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m , že válcování za.tepla se provádí v zařízení umístěném v řadě za licím zařízením.
3. 3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se t í m , že chlazené stěny licího zařízení jsou tvořeny povrchy dvou válců otáčejících se kolem vodorovných os,