CN108136458B - 无头轧制设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施方式提供了一种无头轧制设备和方法，其具有用于生产先进高强度钢的改进的冷却条件，并且根据本发明的一方面的无头轧制设备包括：用于铸造板坯的连铸机；以及与连铸机连续地连接的具有至少一个水冷却设备和至少一个轧机的冷却床，其中，在冷却床中，设置水冷却设备以通过至少一次水冷却来制造先进高强度钢，其中设置水冷却设备的初始位置(S)由下面的数学公式1限定。在此，H是板坯的厚度(mm)，V是板坯的拉坯速度(m/sec)，h是产品厚度(mm)，并且t是直到进入冷却床为止的目标到达时间(sec)。

Description

无头轧制设备和方法
技术领域
本公开涉及用于制造先进高强度钢(AHSS)的无头轧制设备和方法。
背景技术
参照图1，在根据现有技术的分批轧制中，在制造普通钢时，为了确保卷取温度，在进行精轧后，进行空气冷却、水冷却和空气冷却，并且将温度控制为目标卷取温度。
同时，在制造先进高强度钢时，为了使用通过冷却水进行冷却的层流冷却装置或高密度冷却装置来进行冷却，在进行精轧后，依次进行空气冷却操作、一次水冷却操作、空气冷却操作、二次水冷却操作和空气冷却操作，并将温度控制在目标卷取温度，从而确保材料特性。
在一次空气冷却和二次空气冷却期间，冷却速度和冷却水的量根据所生产的钢种的类型(例如，双相(DP)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢、铁素体-贝氏体(FB)钢等)而进行不同的设定。
另一方面，在其中直接连接有连铸装置和轧机的无头轧制设备中，根据连铸速度和板坯厚度，针对每种最终厚度，输出辊道(ROT)通过速度可以是不同的。具体而言，在先进高强度钢(AHSS)的情况下，钢通过无头轧制设备的速度被控制得较慢。就这一点而言，ROT冷却方法也不同于根据现有技术的无头轧制工艺。
然而，在根据现有技术的无头轧制设备和方法中，可能无法准确得知制造AHSS所需的水冷却开始时间，因此可能难以确定冷却位置。
发明内容
技术问题
本公开的一方面可以提供具有改进冷却条件的用于生产先进高强度钢(AHSS)的无头轧制设备和方法。
技术方案
根据本公开的一方面，无头轧制设备包括铸造板坯的连铸装置以及与连铸装置连续地设置的具有至少一个轧机和至少一个水冷却装置的冷却床。在此，在冷却床中，由公式1定义初始位置(S)，在初始位置(S)设置水冷却装置以通过至少一次水冷却来制造先进高强度钢，
公式1：
Figure BDA0001635523850000021
(在此，0<t<10sec)
其中，H是板坯的厚度(mm)(毫米)，V是板坯的拉坯速度(m/sec)(米/秒)，h是产品厚度(mm)(毫米)，并且t是直到进入冷却床为止的目标到达时间(sec)(秒)。
根据本公开的另一方面，无头轧制方法包括：铸造操作，该铸造操作使用连铸装置铸造板坯；拉坯速度和厚度测量操作，拉坯速度和厚度测量操作用于测量在铸造操作中生产的板坯的拉坯速度和板坯的厚度(H)；轧制操作，该轧制操作将连续连接至连铸装置的板坯轧制为目标厚度；产品厚度测量操作，该产品厚度测量操作测量在轧制操作中轧制的产品的厚度；目标到达时间设定操作，该目标到达时间设定操作设定在完成轧制操作之后产品进入冷却床的水冷却部分所需的目标到达时间；以及水冷却开始位置计算操作，该水冷却开始位置计算操作使用在每个操作中获得的值来设置初始水冷却开始位置(S)，以通过冷却床中的至少一次水冷却来制造先进高强度钢。
水冷却开始位置计算操作可以由公式1定义，
公式1：
Figure BDA0001635523850000022
(在此，0<t<10秒)
其中，H是板坯的厚度(mm)，V是板坯的拉坯速度(m/sec)，h是产品厚度(mm)，并且t是直到进入冷却床为止的目标到达时间(sec)。
当轧制操作完成时，产品的温度可以控制在750℃至880℃。
有益效果
根据本公开的示例性实施方式，确定了允许使用至少一次水冷却工艺来制造AHSS的初始水冷却开始位置，因此可以制造先进高强度钢(AHSS)，同时显著降低精轧后的冷却。
附图说明
图1是示意性地示出无头轧制设备的视图。
图2是示出用于生产普通钢的冷却模式的图示。
图3是示出用于以分批轧制方式生产AHSS的冷却模式的图示。
图4是示出用于以无头轧制方式生产AHSS的冷却模式的图示。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。本发明的示例性实施方式可以被改型为具有其他不同形式，并且本发明的范围不限于下面所描述的示例性实施方式。在以下说明中，附图中的部件的形状和尺寸可能为了清楚的目的而被放大，并且附图中所示的具有相同附图标记的部件是相同的部件。
图1是示意性地示出无头轧制设备的视图。
参照图1，示例性实施方式的无头轧制设备100可以在将液相的钢水固化为固相而没有缺陷的情况下，执行对板坯进行连铸的铸造工艺，以及轧制如上所述连铸的板坯的轧制工艺。
在此，在铸造工艺中，使用连铸装置110生产板坯产品。板坯在通过至少一个连续连接至板坯的轧机120的同时被制造成具有目标厚度的产品。之后，板坯在通过冷却床140并被卷绕在卷绕设备150上时被制造成最终产品。
优选地，轧机120可以包括粗轧机122、中间轧机124和精轧机126。另外，用于加热板坯的加热装置130可以设置在包括在轧机120中的每个轧机之间。
同时，冷却床140被分成用空气进行冷却的空气冷却部分和用冷却水进行水冷却的水冷却部分。水冷却部分可以包括喷射冷却水以进行高速冷却的水冷却装置。例如，水冷却装置可以是已知为高密度冷却装置或层流冷却装置并安装在冷却床中的水冷却装置142。
参照图2，其是示出用于生产普通钢的冷却模式的图示，当通过精轧机126的产品在其进入冷却床140之前被空气冷却后，在产品被供应到冷却床140并通过水冷却装置142的过程中通过水冷却来冷却产品。此后，通过最终的空气冷却过程将产品控制到目标卷取温度。
如上所述，在普通钢中，铁素体和珠光体组分可以通过空气冷却-水冷却-空气冷却的操作来控制。
同时，参照图3，先进高强度钢(AHSS)能够使用分批轧制方法制造。在这种情况下，通过精轧机126的产品在进入冷却床140之前经受一次空气冷却。然后，在产品被供应到冷却床140并通过水冷却装置142时，通过一次水冷却对产品进行冷却。另外，通过二次空气冷却对通过水冷却装置142的产品进行冷却。之后，产品再次通过水冷却装置142，并且可以通过二次水冷对产品进行冷却。
如上所述，可以对已经进行了二次空气冷却和二次水冷却的产品再次进行空气冷却。在这种情况下，可根据目标卷取温度进行冷却。根据进行冷却的温度，可以控制各钢种的铁素体和贝氏体以及马氏体组分，因此可以获得所需的钢种特性(例如DP钢、TRIP钢、FB钢等)。
在使用分批轧制方法制造的先进高强度钢(AHSS)通过精轧机126之后，可以确保820℃或更高的初始温度(FDT)。
同时，在示例性实施方式中，在无头轧制设备100中制造的先进高强度钢(AHSS)可以通过图4所示的冷却模式来制造，图4是示出用于以无头轧制方式生产AHSS的冷却模式的图示。
在无头轧制设备100中，在钢通过精轧机126之后的初始温度(FDT)可以被控制为750℃至880℃。
此外，通过精轧机126的产品在进入冷却床140之前经受一次空气冷却。然后，在产品被供应到冷却床140并通过水冷却装置142时，通过一次水冷却来冷却产品。另外，通过二次空气冷却对通过水冷却装置142的产品进行冷却。在这种情况下，可以根据目标卷取温度进行冷却。根据进行冷却的温度，可以控制各钢种的铁素体、贝氏体以及马氏体组分，因此可以获得所需的钢种特性(例如DP钢、TRIP钢、FB钢等)。
如上所述，在示例性实施方式的无头轧制设备100中，连铸-轧制工艺被直接连接在一起，并且产品被连续地供应。因此，产品的速度被控制为相对较慢，所以至少一次高速冷却时即可使冷却充分并且可确保期望的目标卷取温度(CT)。就此而言，可以制造先进高强度钢(AHSS)。
在这种情况下，在无头轧制设备100中，为了使用至少一个高速冷却来获得足够的冷却效果，需要准确设定冷却床140的初始位置，冷却床140的初始位置即为初始水冷却开始位置(S)，在冷却床140中设置有水冷却装置——即，水冷却装置142。
水冷却开始位置(S)可以在无头轧制工艺的整个过程中使用均匀的质量流量来计算。换句话说，在无头轧制设备100中，质量流量在整个过程中是均匀的，并且使用材料横截面和速度来计算质量流量。
此外，当给定连铸装置110中制造的板坯的厚度、拉坯速度、精轧后的产品的厚度、直到冷却开始为止的目标到达时间时，计算安装水冷却装置142的位置，即，水冷却开始位置(S)。
因此，通过公式1限定安装初始水冷却装置142的位置，即初始水冷却开始位置(S)。
【公式1】
Figure BDA0001635523850000051
(在此，0<t<10sec)
在此，H是板坯的厚度(mm)，V是板坯的拉坯速度(m/sec)，h是产品厚度(mm)，并且t是直到进入冷却床140为止的目标到达时间(sec)。
优选地，在示例性实施方式中，直到进入冷却床140为止的目标到达时间大于0秒，并且被限制在10秒(sec)以内以提高生产率。
例如，当给定板坯厚度为90mm，并且拉坯速度为6.5m/min(米/分)时，可以通过精轧后的测量获得产品的厚度。在这种情况下，产品的厚度为2.0mm，并且直到进入冷却床140为止的目标到达时间被设定为4秒(sec)。
在这种情况下，可以乘以转换因子1/60(min/sec)(分/秒)来计算拉坯速度——6.5m/min——以将拉坯速度转换成每秒的移动距离。
当将上述条件输入到公式1时，呈现为
Figure BDA0001635523850000052
当计算上述公式1时，安装至少一个水冷却装置142的初始水冷却装置142的位置——即，初始水冷却开始位置(S)——可以被计算为19.5m(米)或更大。
同时，示例性实施方式的无头轧制方法可以包括使用连铸装置110铸造板坯的铸造操作。此外，为了获得整个过程的质量流量，需要测量板坯的拉坯速度和板坯的厚度(H)。为此，可以进行对在铸造操作中生产的板坯的拉坯速度和板坯的厚度(H)进行测量的拉坯速度和厚度测量操作。
接着，可以执行对在铸造操作中铸造的板坯以目标厚度进行轧制的轧制操作。在这种情况下，当轧制操作完成时，产品的温度(FDT)可以被控制在750℃至880℃。
之后，可以执行对在轧制操作中轧制的产品的厚度进行测量的产品厚度测量操作。
同时，在目标到达时间设定操作中，可以设定产品到达冷却床140的位置——即，初始水冷却开始位置——所需的目标到达时间，在该位置中，产品在完成轧制操作后进入至少一个水冷却装置142的初始水冷却装置142。
另外，通过使用在每个操作中获得的值来设置初始水冷却开始位置的冷却开始位置计算操作，可以计算冷却开始位置。
同时，可以在根据现有技术的设备中使用该无头轧制方法，并且使用公式2判定根据现有技术的设备是否操作为示例性实施方式的无头轧制设备100，以将该无头轧制方法应用于根据现有技术的设备。
根据现有技术的设备可以在冷却床140中设置多个水冷却装置142，以允许进行若干次冷却-空气冷却操作。
在这种情况下，在无头轧制情况下的整个过程中，质量流量是均匀的，因此从精轧机126到执行第一次冷却的水冷却装置142的距离，以及从精轧机126到执行最终冷却的水冷却装置142的距离应当满足公式2。
【公式2】
Figure BDA0001635523850000061
在此，L1是从精轧机126到第一ROT冷却装置的距离(m)，并且L2是从精轧机126到最终ROT冷却装置的距离(m)。
另外，H是板坯的厚度(mm)，V是板坯的拉坯速度(m/s)，h是产品的厚度(mm)，并且t是直到进入冷却床140为止的目标到达时间(sec)。此外，α是确保目标卷取温度(CT)所需的冷却装置的长度的常数。
例如，使用公式2，判定示例性实施方式的无头轧制方法是否应用于从精轧机126到第一ROT冷却装置的距离L1为10m并且从精轧机126到最终ROT冷却装置的距离L2为48m的无头轧制设备100。
在示例性实施方式的无头轧制方法中，当板坯厚度为90mm，拉坯速度为6.5m/min，产品厚度为2.0mm，并且直到进入冷却床140为止的目标到达时间被设定为4秒(sec)时，通过单位换算使用公式1计算安装有至少一个水冷却装置142的初始水冷却装置142的冷却床140的位置——即，初始水冷却开始位置(S)，因此初始水冷却开始位置距精轧机126为19.5m。
在这种情况下，19.5m的安装水冷却装置142的位置——即，19.5m的水冷却开始位置(S)——大于10m长的从精轧机126到第一ROT冷却装置的距离L1。
此外，19.5m的至少一次水冷却的初始水冷却开始的冷却床140的位置——即，19.5m的初始水冷却开始位置(S)——小于当从精轧机126到最终ROT冷却装置的距离L2为48m并且确保目标卷取温度(CT)所需的冷却装置的长度的常数α为7.4m时所需的41.6m。
因此，通过根据现有技术的设备可以应用示例性实施方式的无头轧制方法，并且可以通过将无头轧制方法应用于根据现有技术的设备来生产先进高强度钢(AHSS)。
虽然上文已经示出并描述了示例性实施方式，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行改型和变型。

Claims (3)

1.一种无头轧制设备，包括铸造板坯的连铸装置和具有至少一个轧机和至少一个水冷却装置的冷却床，所述冷却床与所述连铸装置连续地设置，
其中，在所述冷却床中，由公式1定义初始冷却开始位置(S)，在所述初始冷却开始位置(S)处由水冷却装置进行冷却以通过至少一次水冷却来制造先进高强度钢，
公式1：
Figure FDA0002220636220000011
(在此，0<t<10sec)
其中，H是所述板坯的厚度(mm)，V是所述板坯的拉坯速度(m/sec)，h是产品厚度(mm)，并且t是直到进入所述冷却床为止的目标到达时间(sec)。
2.一种无头轧制方法，包括：
铸造操作，所述铸造操作使用连铸装置铸造板坯；
拉坯速度和厚度测量操作，所述拉坯速度和厚度测量操作测量在所述铸造操作中生产的所述板坯的拉坯速度和所述板坯的厚度(H)；
轧制操作，所述轧制操作将连续地连接于所述连铸装置的所述板坯轧制至目标厚度；
产品厚度测量操作，所述产品厚度测量操作测量在所述轧制操作中轧制的产品的厚度；
目标到达时间设定操作，所述目标到达时间设定操作设定在完成所述轧制操作之后所述产品进入冷却床的水冷却部分所需的所述目标到达时间；以及
水冷却开始位置计算操作，所述水冷却开始位置计算操作使用在每个操作中获得的值来设置通过水冷却装置进行冷却的初始冷却开始位置(S)，以通过所述冷却床中的至少一次水冷却来制造先进高强度钢，
其中，由公式1定义所述水冷却开始位置计算操作，
公式1：
Figure FDA0002220636220000012
(在此，0<t<10sec)
其中，H是所述板坯的厚度(mm)，V是所述板坯的拉坯速度(m/sec)，h是产品厚度(mm)，并且t是直到进入所述冷却床为止的目标到达时间(sec)。
3.根据权利要求2所述的无头轧制方法，其中，当所述轧制操作完成时，所述产品的温度控制在750℃至880℃。
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