CN101778679A - 用于在冷却不锈钢带材中的平直度控制的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于在精整线上退火之后与冷却相关地控制不锈钢带材的平直度的方法和设备。带材(1)首先带材在带材运动方向(2)上通过至少一组供给装置(5、6)供给至少一种冷却介质被冷却，所述供给装置(5、6)在带材(1)的整个宽度上相对于带材运动方向横向地定位，利用用于平直度的带材的期望温度的记录和预定数据(7)来调节冷却介质的量，然后测定(8)带材的温度，在温度测定后，执行的另一个冷却步骤，即当测定的温度值与预定的温度值不同时，在使用包括多个平直度控制单元(12)并相对于带材运动方向(2)横向定位的控制装置(11)控制平直度之前，通过相对于带材运动方向(2)横向定位的至少一组供给装置(9)供给至少一种冷却介质。

Description

用于在冷却不锈钢带材中的平直度控制的方法和设备
本发明涉及一种用于在不锈钢带材的精整线中退火后与冷却相关地控制平直度的方法和设备。
当生产薄金属带材，如薄的不锈钢带材时，用于该带材的材料首先被热轧到3mm的厚度，然后进行冷轧以进一步减小厚度。该冷扎通过一个冷轧机在多个道次中完成或者在多个连续的冷轧机中完成。冷轧增加了不锈钢，特别是奥氏体不锈钢的机械强度，该机械强度本身在很多应用中是需要的。然而，带材也变得实际上不可能加工，比如难以弯曲、冲压、压花。因此，在完成冷轧处理时，通过将带材加热到钢的再结晶温度以上的温度(即加热到1050℃以上)对带材进行退火。然后，带材在冷却箱中被冷却。当在退火炉中加热带材时，在带材的两侧上形成氧化物，该氧化物部分是氧化皮的形式。冷却后的带材例如在喷丸清理机中被去氧化皮，然后在酸洗槽中酸洗。酸洗后，随着表皮冷轧完成最终冷轧。由表皮冷轧形成的带材可用于例如焊管制造中。可选择的，由表皮冷轧形成的带材可以进一步在退火炉中进行处理，以获得在许多应用中用于带材使用的特殊和所需要的性能。
当在各个阶段中处理带材时，应当控制带材的平直度，以使带材产品具有良好的品质。专利申请EP1153673涉及一种金属板材的平直度控制的方法和装置，其中，当板材或片材完成热扎后被冷却到室温时，防止了在其边缘部分处产生波纹。该方法通过测量在串联精轧机的两个轧制台之间的金属片材或板材的宽度上的边缘部分和中心部分处的，或者在可逆精轧机的入口和/或出口处的金属片材或板材的表面温度，或者完成热轧之后的，或者在热均匀化且在完成精轧后冷却金属片材或板材之后的金属片材或板材的表面温度，通过使金属片材或板材的表面温度分布均匀来控制金属片材或板材的平直度。专利申请EP1153673的目的是将热量传导到金属片材或板材的表面上，以在轧制过程中在温度降低之前，维持金属片材或板材横向上的温度一致。
日本专利申请JP2002-045907描述了一种用于控制金属片材的平直度的方法和装置。在热串联轧机的精轧机之间或在串联轧机的出口上测量金属片材的表面温度，以及在表面温度的基础上估算在正常温度下产生的热应力的残余应力，并且控制在宽度方向上精轧机传递的残余应力，从而残余应力不会产生波形。日本专利申请JP2002-045907的目的是在轧制过程中在降低温度之前，获得平的金属片材。
日本专利申请JP2002-045908中描述的方法和装置与上述专利申请EP1153673和日本专利申请JP2002-045907的方法和装置不同，该日本专利申请JP2002-045908的目的是在前面的工序步骤之后，在热轧由铁、铝或钛制成的厚板材或片材的过程中拉直非平直度，仅仅使用水作为冷却介质。
在上述现有技术公开JP2002-045907、JP2002-045908以及EP1153673中描述基于温度测量的平直度控制涉及在材料被精轧(比如表皮轧制)之前保持材料的表面温度分布稳定的方法，以便获得用于平直度的良好且均匀的轧制。
本发明的目的是提出一种改进的方法和设备，以当薄金属带材在精整线上退火时，通过测定薄金属带材在冷却过程中的温度来控制薄金属带材的平直度。本发明的主要特征限定在所附权利要求中。
根据本发明，来自精整退火处理的热的薄不锈钢带材被引导通过冷却区域、温度测定区域和平直度控制。冷却区域包括至少两组用于冷却介质或媒介的供给装置，例如喷嘴，该供给装置定位在相对于带材运动方向基本横向的位置，从而一组供给装置的冷却效果基本上延伸在带材宽度的整个区域。温度测定区域包括温度测定装置，其优选地定位在不锈钢带材上方。温度测定装置也定位成使得至少一组喷嘴在带材运动方向上位于温度测定装置之后。平直度控制包括相对于带材运动方向在带材的横向上控制单独区域中的平直度的装置。该平直度控制装置在带材运动方向上位于冷却区域之后，并且该平直度控制装置进一步优选地位于带材的下方。
用于冷却介质或媒介的供给装置、温度测定装置和平直度控制装置电连接到中央处理单元，如计算机上，该中央处理单元控制本发明的冷却和平直度控制的操作。中央处理单元还记录接收自温度测定装置和平直度控制装置的数据。中央处理单元利用该预定的和记录的数据来操作控制冷却区域中的用于冷却介质或媒介的供给装置。
根据本发明的用于向不锈钢带材供给冷却介质或媒介的喷嘴与冷却介质源或冷却媒介源机械地连接。至少一组相对于带材运动方向基本横向定位的喷嘴位于要冷却的带材的下方。冷却介质优选为水，其通过位于带材下方的喷嘴供给到带材上。然而，冷却介质也可以部分是气体，惰性气体如氮气或氩气，气体至少通过定位在远离带材位置的喷嘴供给到带材上。
根据本发明的平直度控制利用辊式控制装置实现。该辊式控制装置包括可旋转轴，平直度控制单元邻接地围绕该轴安装，从而平直度控制单元至少在带材的宽度的整个区域上延伸。每个平直度控制单元在相对于带材运动方向的横向上的宽度优选为基本上相同。平直度控制被分成多个区域，这些区域的宽度代表平直度控制单元的宽度。平直度控制单元在该可旋转轴内旋转，从而平直度控制单元具有与带材的连续机械式接触。
温度测定装置优选为热扫描仪，其相对带材运动方向可横向运动地安装，且基本上连续扫描带材的表面以测定不锈钢带材的表面温度。热扫描仪运行以使热扫描仪测定在相对于带材运动方向的带材的横向方向上的区域内的带材的表面温度。用于温度测定的区域的宽度与平直度控制的区域的宽度基本相同。
喷嘴组位于相对于带材运动方向的基本横向的位置，并用于向不锈钢带材的表面上供给冷却介质或媒介，该喷嘴细定位在带材的宽度上，从而使每个平直度控制区域具有一个喷嘴，一组喷嘴覆盖带材的整个宽度。喷嘴设计成使得每个喷嘴形成基本楔形的冷却介质或媒介喷射流，喷射到该喷嘴指向的区域上。因此，一组喷嘴中的每个喷嘴用冷却介质基本上覆盖带材上的仅一个区域。
当本发明的方法和设备运行时，热带材首先在冷却区域中被预冷却，在该冷却区域，通过多组喷嘴将惰性气体喷射到带材的表面上。在预冷却区域，优选安装有至少一组喷嘴，用于向要冷却的带材的表面喷射作为冷却介质的水。然后，热扫描仪测定带材的单独区域的温度，在每个区域中的测定温度值与记录在中央处理单元中的用于带材平直度的数据做对比。当该温度值与平直度的预定期望值本质上不同时，在平直度控制之前，通过至少一组喷嘴向带材的表面喷射水以使带材被进一步冷却。平直度控制的值记录在中央处理单元中，该数据至少在预冷却区域中用于调节喷嘴，以便获得用于带材的整个宽度的预期平直度的期望温度。
本发明的方法和设备特别适用于厚度小于1毫米的带材。当在本发明中获得预期平直度时，精整线上带材的速度增加，因此精整线的生产能力也更大。
以下参照附图对本发明作更详细的描述，在附图中：
图1示意性地示出了本发明优选实施例的处于切分位置(lancing position)的远视图。
图2示意性地示出了图1实施例的从手臂下位置(underarm position)看的示意图。
根据附图1-2，要被冷却的热带材1沿箭头2所示的方向运动。带材1通过图示被分隔成区域3。带材1首先通过包含多组喷嘴5和6的预冷却区域4。喷嘴5和6与冷却介质源(未示出)机械连接，多组喷嘴5和6以独立方式一个接一个地电连接10到中央处理单元，即计算机7上。多组喷嘴5和6定位在相对于带材1的运动方向2的横向位置，这样，冷却介质通过喷嘴组中的一个喷嘴5和6被喷射到带材1的一个区域3。构造喷嘴5和6以使冷却介质形成如图所示的楔形喷射流。喷嘴5和6相对于带材1定位，从而每个喷嘴5和6具有20-30度之间的用于楔形喷射流的峰角(α)。通过喷嘴5供给的冷却介质是气体，通过喷嘴6供给的冷却介质是水。利用记录在计算机7中的预定值调节每个独立喷嘴5和6的冷却介质的量。
在运动通过预冷却区域4后，带材1的单独区域3的温度由热扫描器8测量，热扫描仪8与计算机7电连接14。自单独区域3测定的温度值记录在计算机7中，这些新测定的温度值与计算机7中每个单独区域3中的预定的期望温度值进行比较。当测定温度值与预定期望温度值相互不同时，使用喷嘴组9平衡温度值的差，其中，该喷嘴组9具有用于每个区域3的喷嘴，该喷嘴组定位在横向位置上，并且在热扫描仪8之后如箭头17所示相对于带材1的运动方向2横向可运动地安装。喷嘴组9与计算机7电连接15，从而当由于预定温度值和测量温度值之间的差而需要喷射流时，每个喷嘴9以单独的方式一个接一个地被调节以将水作为冷却介质喷射到带材1上。带材1被进一步移动到平直度控制11。带材1的平直度利用围绕平直度控制11的可旋转轴13安装的平直度控制单元12确定。平直度控制单元12一个接一个地与计算机7电连接16，每个单元12测定的平直度控制值记录在计算机7中。平直度控制单元12具有与区域3相同的宽度，该区域3显示在带材1的纵向方向上。

Claims (11)

1.一种用于在精整线上退火之后与冷却相关地控制不锈钢带材的平直度的方法，其特征在于：带材(1)首先带材在带材运动方向(2)上通过至少一组供给装置(5、6)供给至少一种冷却介质被冷却，所述供给装置(5、6)在带材(1)的整个宽度上相对于带材运动方向横向地定位，利用用于平直度的带材的期望温度的记录和预定数据(7)来调节冷却介质的量，然后测定(8)带材的温度，在温度测定后，执行的另一个冷却步骤，即当测定的温度值与预定的温度值不同时，在使用包括多个平直度控制单元(12)并相对于带材运动方向(2)横向定位的控制装置(11)控制平直度之前，通过相对于带材运动方向(2)横向定位的至少一组供给装置(9)供给至少一种冷却介质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用热扫描仪(8)测定温度，该热扫描仪(8)相对于带材运动方向(2)可以横向运动，使用热扫描仪(8)测定带材的纵向区域(3)内的温度，所述纵向区域(3)由平直度控制单元(12)的宽度限定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：使用预定的和相应的测定数据，用于冷却介质的所述组的供给装置(5、6、9)单独地调节冷却介质的量。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：冷却介质通过喷嘴(5、6、9)被楔形地喷射到带材上。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述组的喷嘴(5、6、9)的楔形喷射的峰角(α)在20到30度之间。
6.一种用于在精整线上退火之后与冷却相关地控制不锈钢带材的平直度的设备，其特征在于：通过平直度控制装置(11)的平直度控制单元(12)，带材(1)的宽度被限定在纵向区域(3)内，以用于测定(8)带材的温度，并用于在温度测定(8)之前和之后在冷却区域内定位用于冷却介质的供给装置(5、6、9)。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述用于冷却介质的供给装置(5、6、9)相对于带材运动方向(2)横向定位在带材的整个宽度上。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于：至少一组供给装置(9)定位在温度测定之后。
9.根据权利要求6、7或8所述的设备，其特征在于：用水做冷却介质的至少供给装置(6、9)定位在带材(1)的下方。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的设备，其特征在于：热扫描仪(8)用于温度测定。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的设备，其特征在于：所述用于冷却介质的供给装置(5、6、9)、用于温度测定的装置(8)和平直度控制单元(12)与中央处理单元(7)电连接(10、14、15、16)。
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