CN105324190B - 用于制造金属带材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造金属带材(1)的方法，在其中，所述带材(1)在多机架轧机中被轧制，在轧机的最后一台轧制机架(2)之后沿输送方向(F)被带出并且在冷却装置(3)中被冷却。为了实现有利的晶粒结构和高的平整程度，本发明规定，带材或板材(1)在经过最后一台轧制机架(2)的工作轧辊之后紧接着经受附加的快速冷却(4)，其中，带材或板材(1)的冷却至少部分地还在最后一台轧制机架(2)沿输送方向(F)的延伸之内进行，其中，通过从上和从下将冷却介质施加到带材或板材(1)上，进行快速冷却，其中，从下施加到带材或板材(1)上的冷却介质体积流量为从上施加到带材或板材(1)上的冷却介质体积流量的至少120％。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造金属带材的方法，在所述方法中，带材在多机架的轧机中被轧制，在轧机的最后一台轧制机架之后沿输送方向被取出并且在冷却装置中被冷却，所述带材或板材在经过所述最后一台轧制机架的工作轧辊之后紧接着经受附加的快速冷却，其中，所述带材或板材的冷却至少部分地还在最后一台轧制机架沿输送方向的延伸之内进行，其中，通过从上和从下将冷却介质施加到所述带材或板材上，进行快速冷却。
背景技术
根据前序所述的方法由US2012/068391A1和由JP S60 243226A已知。WO 02/070157 A1和JP S60221115A给出了其他的解决方案。
钢材料的机械性能可能受到多方面影响。通过补充一定的合金元素实现强度提高(混合结晶硬化)。此外，在轧制期间可降低精轧机组温度，以实现更高的掺入密度(掺入硬化)。通过添加微合金元素(例如Nb、V或Ti)形成析出物，该析出物引起强度的提高(析出硬化)。然而，这些作用原理具有的缺点是，不利地影响了韧性。相反地，组织的细晶粒结构(细晶粒硬化)有利地作用于强度特性以及同时有利地作用于韧性特性。通过小的晶粒尺寸，改善了钢材料的强度特性和韧性特性。
典型地，在热轧带材或厚板轧制机组中规定，在最后一台轧制机架和冷却区间之间产生12至20m的距离。在该区域中，通常安装有用于温度、厚度、轮廓和平整度的测量装置。由此，刚好在缓慢轧制的带材中，直至到达冷却的时间可为12至20秒(在1m/s的带速时)。然而，这对在带材之内的组织的晶粒大小进而对可实现的机械性能有 不利作用，因为在变形之后出现再结晶和再生过程。
不利的是，在轧制带材或板材之后在组织中出现显著的晶粒生长，其与再结晶和再生过程叠加。该晶粒生长导致机械性能的恶化。
另一方面涉及带材或板材的平整度。在冷却区间中冷却之后的温度越低以及带材厚度或板材厚度越厚，则对带材上侧和下侧的水量施加越重要。如果在上侧和下侧之间的水量比例不是最优的，那么带材或板材将不平或不平整。在这种情况下，需要高成本的再加工或修补。
因此本发明所基于的目的是，提供一种根据前序所述的方法，其特别是在热轧带材和厚板轧制机组中能够实现更好地调整金属材料、特别是钢的机械性能以及相成分。此外，待制造的带材或板材的平整度应尽可能得高。
通过本发明，所述目的的解决方案的特征在于，从下施加到带材或板材上的冷却介质体积流量(即单位时间的介质或水量)为从上施加到带材或板材上的冷却介质体积流量的至少120％。
优选地，从下施加到带材或板材上的冷却介质体积流量为从上施加到带材或板材上的冷却介质体积流量的至少150％。另一方面，从下施加到带材或板材上的冷却介质体积流量优选地最高为从上施加到带材或板材上的冷却介质体积流量的400％。已表明，在高于400％的值时，可能出现带材棱边的向下拱起。
在带材或板材的快速冷却时，优选地以如下这样的量(并且必要时以这样的压力)施加冷却介质，即，带材或板材的冷却在其表面处以至少500K/s的梯度、优选地以至少750K/s的梯度、尤其优选地以至少1000K/s的梯度进行。
优选地，首先在连续铸造设备中铸造铸锭，之后使其在加热炉中、特别是在辊底式加热炉中加热到限定的温度，并且随后紧接着在用作精轧机组的轧机中向下轧制到精轧带材厚度，由此制造带材或板材。
发明内容
优选地，制造钢带或钢板作为带材或板材。在此，带材可为添加 了合金成分的钢带。
优选地，轧机是热轧机。
优选地，快速冷却从轧机的最后一台轧制机架的内部沿输送方向(即沿轧制方向)延伸一段2m至15m之间的、优选地6m至10m之间的距离。同时，冷却装置在轧机的最后一台轧制机架之后沿输送方向优选地在大于10m的距离处开始。
因此，根据本发明提出一种影响晶粒结构并且设定尽可能小的铁素体晶粒的方法。在精轧机组的最后一台机架中，设置有快速冷却。由此使在经过最后的轧制间隙和对带材或板材进行冷却之间的时间最小化。优选地，快速冷却设计为，在表面处冷却速率可超过1000K/s。 水量的施加使得产生最优的平整度。沿轧制方向或输送方向在快速冷却之后布置有测量仪器(用于带材的厚度或其温度)。紧接着，进行(传统的)层流冷却并且之后进行带材的卷取。
本发明允许在热轧机和厚板轧机中更好地制造、特别是由金属材料(主要由钢和铁合金)制造带材或板材。
所产生的晶粒结构是在变形期间在材料中进行的再结晶和再生过程的结果。在热轧带材轧制机组或者在厚板轧制机架中特别是在最后一个道次之后才发生晶粒生长，并且可通过尽可能提早的带材冷却抑制或减少晶粒生长。
因此，普遍而言，本发明的应用领域是轧机、热轧带材和厚板轧机，以及钢和铁合金的带材和板材的制造。所提出的方法可通用地应用于在生产过程中材料必须进行冷却的地方，特别是在分别具有附属设备的热轧带材和厚板轧制机组中在生产过程中材料必须进行冷却的地方。
有利地，特别是在热轧带材和厚板轧制机组中可更好地调整钢的机械性能以及相成分。通过上侧和下侧的最优水量分配，产生良好的平整度。
有利的是，通过根据本发明的方法产生的组织的很小的晶粒大小，且具有更好的平整度。
由此本发明提供了一种答案并且描述了一种布置方案，在其中，快速冷却直接紧接着最后一台轧制机架。通过快速冷却，达到非常高的冷却速率和小的晶粒大小。
在平整度方面应注意的是，在带材或板材的上侧和下侧上水量的施加使得产生平整的带材或板材。通常，在上侧和下侧之间的水量比例为1：1至1：1.15。这意味着，在上侧和下侧上的水量相同，或者与在上侧上相比，在下侧上给出最多多15％的体积流。
然而，本发明已确定，该比例不利于调至良好的平整度。会出现边缘波浪，从而带材棱边不再位于辊道上。根据本发明，当水量比例处于1：1.2至1：4之间的范围内时、即与在带材上侧上的情况相比 至少120％且最多至400％的体积流量施加到下侧上时，防止了这种情况并且实现了高的平整度。
在制造热轧带材时，首先在连续铸造设备中铸造铸锭，之后在辊底式加热炉中将其加热到期望的加热炉温度并且随后直接在精轧机组(轧机)中向下将其轧制到精轧带材厚度(热使用)。铸锭也可在较长的停放时间之后在加热炉中被加热并且之后在轧机中继续进行处理(冷使用)。在此，必要的加热炉温度基本上与待轧制的最终厚度和带材宽度以及带材材料相关。
即，由此有利地，所制造的带材或板材得到更好的机械性能，特别是具有更高的强度。根据霍尔-佩奇等式，通过减小晶粒大小得到更高的强度。
此外，也达到材料的更高的韧性。根据科特雷尔-佩奇等式，随着晶粒大小的减小产生更高的韧性。这可以DBTT转变温度(韧脆转变温度)下降的形式或者通过在缺口冲击弯曲试验中更高的值测得。
随着机械性能的变化，也可节省用于合金元素的成本。第一试验表明，可节省显著的成本。
快速冷却是高效的工具，其通过调至更小的晶粒大小来改善机械性能。然而，高的水量(其对于调至高的冷却速率而言是必需的)对带材或板材的平整度有不利影响。为此，在上侧和下侧之间的最优加载尤其重要。如果以相同的比例施加水量，由于热张力导致带材或板材的拱起，使得带材或板材棱边从辊道处抬起。然而，如果对水量进行调整，使得在带材/板材上侧和下侧上产生相同的温度，则达到最优的平整度，并且带材/板材棱边像带材中心一样平整地位于辊道上。然而为此所必需的是，提高在下侧上的水量。
已表明，在将下侧上的水量提高到上侧的值的至少1.2倍时，实现尤其好的平整度。然而，在下侧处的值大于上侧的量的4倍将导致相反的结果。在这种情况中，带材或板材在中间向上拱起。该效应也非常不利，因为带材或板材不可继续进行处理。
最终，通过根据本发明规定的在带材或板材的上侧和下侧上的体 积流量之间的水量比例得到最优的平整度。
附图说明
在附图中示出了本发明的一种实施例。唯一的附图示意性地示出了用于制造钢带的精轧机组的最后一台机架和紧接着的层流冷却装置连同卷取设备。
具体实施方式
在附图中可看到精轧机组的轧制机架2。带材1在精轧机组中被轧制并且沿输送方向F离开最后一台轧制机架2。紧接在最后一台轧制机架2的轧制间隙之后或者已经在最后一台轧制机架2的轧制间隙中冷却了带材1，为此应用快速冷却4，其在结构方面相应于经典的结构形式。冷却介质(水)被喷射到带材1的上侧和下侧上。
紧接在快速冷却4之后是经典的层流冷却形式的冷却装置3。在该实施例中，冷却装置3被分成10段。
此外，值得提及的是，快速冷却4的长度L1在该实施例中从轧制机架2的中心开始总共约9米；如所描述的那样，快速冷却紧接在最后一台轧制机架2的轧制间隙之后或者在其轧制间隙中开始。
然而，冷却装置3的距离L2、即其开始部在该实施例中位于轧制机架2的中心之后约14m处。
在冷却装置3之后设有用于卷绕刚刚完成的带材的卷取装置5。
温度测量元件6和7(高温计)获取在相应部位处的相应温度，以能够监控工艺流程。
可实现，同时提高带材(或板材)的强度和延展度，这以在使用所提出的方法时实现的很小的晶粒大小为前提条件。在热轧带材轧制机组中轧制带材之后，紧接在再结晶之后发生晶粒生长。当带材温度在轧制带材之后尽可能快速地下降到不再发生晶粒生长的范围中时，可抑制晶粒生长。即，带材必须从约800℃至920℃、平均860℃的最终轧制温度冷却到至少700℃。
优选地，所提出的方法与具有X流、震荡和使用隧道式加热炉的CSP设备相组合地使用，或者应用在传统的热轧机中。
可使用特殊的材料，例如微合金的质量。
也可规定一种与带材轧机的组合。
附图标记列表
1 带材
2 轧制机架
3 冷却装置
4 快速冷却
5 卷取装置
6 温度测量元件
7 温度测量元件
F 输送方向
L1 快速冷却的长度
L2 冷却装置的距离
Claims (9)
1.一种用于制造金属带材或板材(1)的方法，在其中，所述带材或板材(1)在多机架轧机中被轧制，在所述轧机的最后一台轧制机架(2)之后沿输送方向(F)被带出并且在冷却装置(3)中被冷却，其中，所述带材或板材(1)在经过所述最后一台轧制机架(2)的工作轧辊之后紧接着经受附加的快速冷却(4)，其中，所述带材或板材(1)的冷却至少部分地还在最后一台轧制机架(2)沿输送方向(F)的延伸之内进行，其中，通过从上和从下将冷却介质施加到所述带材或板材(1)上，进行快速冷却，其特征在于，从下施加到所述带材或板材(1)上的冷却介质体积流量为从上施加到所述带材或板材(1)上的冷却介质体积流量的至少120％、最高400％，其中，在所述带材或板材(1)的快速冷却时，以如下这样的量和/或以如下这样的压力施加冷却介质，使得所述带材或板材(1)的冷却在其表面处以至少500K/s的梯度进行，以及其中，所述快速冷却(4)从所述轧机的最后一台轧制机架(2)的内部沿输送方向(F)延伸一段2m至15m之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从下施加到所述带材或板材(1)上的冷却介质体积流量为从上施加到所述带材或板材(1)上的冷却介质体积流量的至少150％。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，在所述带材或板材(1)的快速冷却时，以如下这样的量和/或以如下这样的压力施加冷却介质，使得所述带材或板材(1)的冷却在其表面处以至少750K/s的梯度进行。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，在所述带材或板材(1)的快速冷却时，以如下这样的量和/或以如下这样的压力施加冷却介质，使得所述带材或板材(1)的冷却在其表面处以至少1000K/s的梯度进行。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，首先在连续铸造设备中铸造铸锭，之后在加热炉中将铸锭加热到限定的温度，随后紧接着在用作精轧机组的轧机中向下轧制到精轧带材厚度，由此制造所述带材或板材(1)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加热炉为辊底式加热炉。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，制造钢带或钢板作为所述带材或板材(1)。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述快速冷却(4)从所述轧机的最后一台轧制机架(2)的内部沿输送方向(F)延伸一段6m至10m之间的距离。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却装置(3)在所述轧机的最后一台轧制机架(2)之后沿输送方向(F)在大于10m的距离处开始。
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