Сегодня пятница 6 декабря 2019 г. 12:32
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№144ноябрь 2019Техника и технология
Аспекты качества и технологии производства упаковочной ленты
В последние годы пластиковые упаковочные ленты: полиэстеровые, полипропиленовые и другие, становятся всё более популярным материалом для упаковки продукции. При этом для крупногабаритных, массивных и ответственных грузов, где требуются значительные прочностные характеристики, применяют, как и прежде, стальную ленту.

Рис. 1. Микроструктура высокопрочной упаковочной ленты ООО «УМК» (х400). Такие характеристики, как высокая прочность, пластичность, вязкость и сопротивление хрупким разрушениям, достигаются путём процесса изотермической закалки — патентирования, в результате лента приобретает характерную микроструктуру.

Рис. 2. Оптическая фотография образца из стали с массовой долей углерода 0,36% при увеличении Г—400: σB=735 Н/мм2, δ100=13,6%, температура нагрева 850 °C (85% сорбита, 10% феррита, 5% перлита).

Рис. 3. Оптическая фотография образца из стали с массовой долей углерода 0,36% при увеличении Г—400: σB=897 Н/мм2δ100=11,5%, температура нагрева 950 °C (88% сорбита, 12% бейнита).

Изотермическая закалка

Наибольшим спектром характеристик, которые отвечают требованиям потребителей, обладает стальная упаковочная лента, полученная операцией патентирования. На мировом рынке подобную продукцию представляют Signode, Titan, Maillis и другие производители. В России до 2016 года такую ленту не изготавливали, а импортировали из Европы.

В 2014 году на ООО «Уральская Металлообрабатывающая Компания» (ООО «УМК») ввели в эксплуатацию агрегат по производству высокопрочной упаковочной ленты.

В 2016 году его модернизировали, а результате появилась возможность производить операцию патентирования ленты, в результате чего удалось добиться следующих характеристик продукции:

  • толщина от 0,4 мм до 1,3 мм;
  • ширина от 12,7 мм до 31,7 мм;
  • временное сопротивление от 700 до 1500 МПа и относительное удлинение δ100 от 4 до 15%;
  • без отделки поверхности или с отделкой (с оксидированием, окрашенную, с нанесением логотипа или надписи, с защитным восковым покрытием);
  • с одно- и многорядной смоткой, намоткой типа «Джамбо» и «Супер Джамбо».

Производительность оборудования — 40 000 тонн в год высокопрочной упаковочной ленты следующих классов прочности: 750, 800, 925, 970 и 1200. При этом для классов 800 и 970 в линейке производимой продукции присутствует дополнительная номенклатура с повышенными пластическими свойствами (НЕ).


Лента из нелегированной и легированной стали изготовлена из тонколистового холоднокатаного проката путём продольной резки, термообработки, окраски, вощения и смотки в рулоны. Лента соответствует требованиям ТУ 24.32.10–011–94835001–2017, DIN EN 13246-2001, DIN EN 13247-2001 и ASTM D3953-15.

Эксперимент 1

Чтобы получить заявленные классы прочности ленты, в ООО «УМК» провели исследование, в ходе которого установили вид микроструктуры и способы её получения. Экспериментально было установлено, что в нагартованной холоднокатаной заготовке из стали с содержанием до 0,50 мас.% углерода, после завершения фазовых (α→γ) превращений при температуре Ac3, в образовавшемся мелком зерне аустенита при определённых скоростях нагрева сохраняется фазовый наклёп. Он способствует интенсификации процесса статической рекристаллизации, которая сопровождается повторным измельчением зерна аустенита и полностью завершается к температурам 920-960 °C. При дальнейшей изотермической выдержке в расплаве свинца при температуре до 520 °C формируется структура бейнита/сорбита с величиной структурного элемента в пределах 6-14 мкм. Отклонение от указанных температурно-скоростных параметров нагрева приводило к формированию больших областей феррита, разнозернистости микроструктуры, чрезмерному росту зерна аустенита. В таком случае показатели прочности и пластичности недостижимы.

Выбранные пределы содержания углерода при контролируемых параметрах температурно-скоростной обработки нагартованной холоднокатаной ленты способствуют формированию микроструктуры, состоящей из сорбита в пределах 60-90% и бейнита в пределах 40-10%. При использовании в качестве заготовки холоднокатаной ленты с крайне низким содержанием углерода в готовой ленте формировалась феррито-, сорбито-, бейнитная смесь, не позволяющая обеспечить требуемые классы прочности. При содержании углерода более 0,50 мас.% получали бейнито-мартенситную структуру ленты, что не позволяло достигать требуемой величины относительного удлинения на уровне 7,5%.

На рисунке 2 и рисунке 3 представлены формируемые микроструктуры, характерные для температур нагрева 850 и 950 °C.

Оптимальной температуры нагрева (с точки зрения обеспечения конечных механических характеристик) удалось достичь с помощью выведенной формулы:

Тн = (990 - 178 • Эхс ) ± 10,

где Тн — расчётная температура нагрева ленты под патентирование, °C;

Эхс — эквивалент химического состава, определяемый как совокупность содержаний C, Mn, Si: углерода, марганца, кремния и других влияющих элементов в определённых пропорциях.

Эксперимент 2

Зависимость, позволяющая рассчитать влияние элементов химического состава на завершение полиморфного α→γ превращения (температура Ac3), при контролируемых температурно-временных условиях нагрева холоднокатаной ленты, получена при обработке результатов дилатометрических исследований, проведённых для ООО «УМК». Набранный массив данных подвергался статистической обработке с применением корреляционно-регрессионного анализа.

В результате было получено уравнение множественной регрессии, связывающее температуру завершения полиморфного превращения Ac3 с выбранными параметрами химического состава. Чтобы упростить процесс управления и оперативно принимать решения, на основании этого состава была выведена формула Эхс, показывающая влияние основных легирующих элементов (в исследованном диапазоне их изменения) на положение критических точек.

Температура Ac3, определённая с помощью дилатометрических исследований, не учитывает влияния масштабного фактора и процессов статической рекристаллизации аустенита. Следовательно, необходима температурная поправка на указанные параметры, учтённая в формуле Тн. Приведённые в формуле безразмерные коэффициенты имеют эмпирический характер и получены при обработке опытных данных производства ленты в условиях агрегата патентирования ООО «УМК».

Скорость нагрева до температуры Тн и время выдержки при данной температуре были выбраны исходя из обеспечения мелкого рекристаллизованного зерна аустенита. В случаях, когда скорость нагревания мала, требуется длительное время для достижения лентой целевой температуры повторного нагрева, что приводило к снижению производительности, а также к увеличению размеров зерна. Отклонение от верхних значений нормируемых параметров нагрева приводило к формированию разнозернистой структуры готовой ленты и, как следствие, снижению пластичности.

В секциях прямого пламенного нагрева печи аустенизации агрегата патентирования ООО «УМК» происходит очистка поверхности полосы при её нагреве непосредственно в восстановительной атмосфере. Она возникает при горении природного газа и воздуха, смешиваемых при соотношении несколько ниже оптимального коэффициента избытка воздуха при сжигании газа. Восстановительная атмосфера достигается за счёт поддержания в продуктах горения доли CO на уровне 0,5-2,4% и обеспечивает отсутствие на поверхности ленты продуктов окисления. Они снижают теплообмен между расплавом свинца и самой лентой, способствуя, тем самым, повышению равномерности и однородности механических свойств как по длине, так и по ширине. Отсутствие окисной пленки исключает её осыпание при перегибах, повышая, тем самым, технологичность изделия при эксплуатации.

Для обеспечения лучшего скольжения соприкасающихся поверхностей, а также стойкости к атмосферной коррозии, ленту подвергают нанесению однородного воскового покрытия толщиной 0,5-1,0 мкм без непокрытых участков.

Проведённые исследования по формированию микроструктуры упаковочной ленты, произведённой с использованием операции патентирования, позволили достичь требуемых классов прочности при обеспечении достаточного ресурса пластичности. Выявленные механизмы управления микроструктурой и механическими свойствами позволили создать достаточно широкую линейку выпускаемой продукции, а также определить перспективы её увеличения. Натурные испытания, а также положительные отзывы от клиентов подтвердили правильность технологических решений.


К СЛОВУ

Для повышения стойкости к атмосферной коррозии, проходимости через упаковочные агрегаты и машины, а также для придания оптимального внешнего вида, ряд производителей обеспечивает нанесение лакокрасочного и воскового покрытий при финишных операциях изготовления упаковочной ленты.


ТРЕБОВАНИЯ К УПАКОВОЧНОЙ ЛЕНТЕ:

  • высокая прочность, достаточная для фиксации продукции при транспортировании и хранении;
  • достаточная пластичность, вязкость и сопротивление хрупким разрушениям, обеспечивающие надёжность упаковки;
  • хорошая свариваемость, необходимая для фиксации ленты контактной сваркой при упаковке некоторыми видами упаковочных автоматов;
  • состояние, обеспечивающее скольжение соприкасающихся поверхностей;
  • стойкость к атмосферной коррозии.


ВИДЫ СТАЛЬНОЙ УПАКОВОЧНОЙ ЛЕНТЫ НА РЫНКЕ РОССИИ:

  • лента в соответствии с различными ТУ, полученная из нагартованного холоднокатаного проката, в том числе с применением низкотемпературной обработки (ниже температуры рекристаллизации);
  • лента в соответствии с требованиями ГОСТ 3560, произведённая с применением операций рекристаллизационного отжига;
  • лента, полученная из холоднокатаного проката, термообработанного посредством операции патентирования.


САМЫЕ ВОСТРЕБОВАННЫЕ ЛЕНТЫ ПРОИЗВОДСТВА ООО «УМК»:

  • UMC800HE с временным сопротивлением разрыву σB ≥ 800 МПа и относительным удлинением δ100 ≥ 10 %,
  • UMC970HE с временным сопротивлением разрыву σB ≥ 970 МПа и относительным удлинением δ100 ≥ 7,5 %.


Литература

  1. Применение технологии газового патентирования при производстве ленты для изготовления стальных поршневых колец / Борисенко А. Ю., Левченко Г. В., Вакуленко И. А., Сикачина И. В., Барышев Е. В. // Металлургическая и горнорудная промышленность. –2003. – №3.– С.66-69.
  2. Газовое патентирование высокопрочной проволоки / Борисенко А. Ю., Сухомлин В. И., Галенко Г. В. // Метиз. –2006 .– 4.– С. 40-42. 6
  3. Технология термической обработки стали // Лахтин Ю. М.ВВВ  Основы металловедения. – М.: Инфра-М, 2013. – С. 135-166.
  4. Особенности структурообразования высокоуглеродистых сталей при патентировании: [ОАО «ММК-МЕТИЗ»] / Трубицын Г. В., Литвинова Н. В. [и др.] // Сталь. – 2013. – № 2. – С. 42-44.
  5. Разработка и освоение технологии производства холоднокатаной заготовки для агрегата непрерывного патентирования в ЛПЦ № 8 / Смирнов П. Н., Голубчик Э. М. // Совершенствование технологии в ОАО «ММК»: Сб. науч. тр. Центральной лаборатории ОАО «ММК». – Вып. 7. – Магнитогорск, 2003.– С.121-123.
  6. Зубов В. Я. Патентирование проволоки / В. Я. Зубов. – М.: РОСГИЗМЕСТПРОМ, 1992. – 112 с. – 101.00.


Текст: Дмитрий Нефедов, генеральный директор ООО «УМК», Вячеслав Телегин, ведущий специалист НТЦ ПАО «ММК», к.т.н., Андрей Миянов, начальник технического отдела ООО «УМК», Сергей Рожков, директор по производству ООО «УМК», Илья Борохович, коммерческий директор ООО «УМК»




Новости
 
Президент РФ расширит взаимодействие со странами БРИКС по экологичному топливу
Фото: kremlin.ruНа закрытии делового форума БРИКС президент......
 
 
Зам. министра энергетики РФ: «Неиспользуемый резерв мощности «Россетей» достигает 60% от общего объёма»
Фото: minenergo.gov.ruЗаместитель министра энергетики Российской Федерации Юрий......
 
 
Стоимость ВИЭ обходится всё дешевле
Фото: tno.nlЗа последние 9 лет стоимость солнечной......
 
 
«Россети» подружились со «Сколково»
Фото: gazprom-neft.ru«Россети» подписали с Фондом «Сколково» Соглашение......
 
 
Россия будет застраивать Африку?
Фото: рспп.рфВ ряде африканских стран существует целый......
 
 
Полностью благоприятной среды для жизни нет ни в одном городе России
Такие выводы можно сделать по результатам первого......
 
 
Минстрой предлагает скорректировать объём жилищного строительства
Фото: pxhere.comПо оценке Минстроя в период с......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru