CN1099920C - 热精轧时抑制表面氧化膜生成的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
热精轧时抑制表面氧化膜生成的方法和装置，包括多台精轧带材的精轧机设成一行构成一精轧机组。用来冷却带材的第一、二、三表面冷却器设在精轧机组中第一、二、三精轧机的进口侧。在控制器的指令下各表面冷却器喷到轧材上的冷却水量设定为4000升/分·米2，使氧化皮厚度限制在5μm或更小。
Description
本发明涉及热精轧时抑制表面氧化膜生成的方法及装置。
在带材轧制时，在高温下铁与氧或空气等气体接触时，在带材表面会形成反应产物的薄膜，也就是氧化皮。氧化皮对带材有坏的影响，如氧化，因此必须除去。去除带材上的氧化皮的通常做法是把高压水流喷到带材的表面。
例如图8示出了普通热精轧机系统中氧化皮去除装置的示意图。
在图8所示的普通热精轧机系统中，多个精轧机，也就是第一至第七精轧机101-107沿着粗轧机(未示出)下游的轧制材料传送方向排成一行。各精轧机101-107各有一对(上、下)工作辊201-207。这样构成了精轧机组100。在精轧机组100的进口侧，设有一氧化皮破碎机301用来移去轧制材料S上形成的氧化皮。氧化皮破碎机301有喷嘴302安排在轧制材料S的上下方。喷嘴把高压(如200kgf/cm2)的水喷到轧制材料的上下表面去除氧化皮。
因此，在板坯由粗轧机粗轧后传送出的轧制材料被送到精轧机组100的进口侧，在该处在精轧前由氧化皮破碎机301把轧制材料表面上的氧化皮除去。详细地说，高压(例如200kgf/cm2)的水通过上下喷嘴喷出喷到传送的轧制材料S的上下表面去除粘着的氧化皮。去除氧化皮的轧制材料S送到精轧机组100，由第一至第七精轧机101-107的工作辊201-207进行精轧，精轧到预定的厚度。
采用这种热精轧机系统，当轧制材料S与工作辊201-207的接触时间比较长时，处理产品的质量改进，但是也促进形成氧化皮。因此，普通抑制氧化皮生成的方法必须在精轧前冷却轧制材料。该方法能一定程度地抑制氧化皮的生成。但是热轧产品要求进一步抑制氧化皮及改进质量。
本发明旨在解决上述问题。因此本发明的目的是提供一种热精轧时抑制表面氧化膜生成的方法和装置，用来减少轧制材料上的氧化皮的生成，因此避免氧化皮缺陷和改进最终产品的质量。
按照本发明的第一方面，提供了一种由多个排成一行的精轧机热精轧带材时抑制表面氧化膜的方法，包括下面的步骤：在精轧带材时在各预定数量的所述的多个精轧机的进口侧冷却带材的上下表面，以便顺序对带材进行反复的表面冷却直到达到预定数量的轧机中最后一个，因而把带材的表面氧化膜的厚度限制在5μm或更小。
按照本发明的第二方面，提供了一种在热精轧时抑制表面氧化膜生成的装置，包括：具有多台用于精轧带材的精轧机的精轧机组，所述的精轧机排成一行；和多个表面冷却器，用来冷却带材的上下表面把带材的表面氧化膜的厚度限制在5μm或更小，所述的多个表面冷却器设在各预定数量的所述的多个精轧机的进口侧。
按照本发明的第三方面，提供了一种在热精轧时抑制表面氧化膜生成的装置，其特征在于设有第一、二、三表面冷却器用来冷却带材的上下表面，它们分别设在精轧机组中第一、二、三精轧机的进口侧。
通过下面参照附图对本发明的详细说明，会对本发明更加清楚。附图只是举例说明而已，不是对本发明的限制，附图中：
图1是按照本发明最佳实施例实施在热精轧时抑制表面氧化膜生成的方法的抑制表面氧化膜生成的装置的示意图；
图2是示出按照本发明最佳实施例由热精轧时抑制表面氧化物生成的装置得到的氧化皮厚度与冷却水量的关系的曲线图；
图3是示出精轧时轧制材料的温度和氧化皮厚度的关系的曲线图；
图4是另一个示出精轧时轧制材料的温度和氧化皮厚度的关系的曲线图；
图5是示出普通轧制时氧化皮厚度和氧化皮缺陷的关系的图；
图6是示出普通轧制时轧制材料的温度和氧化皮厚度的关系的曲线图；
图7是另一个示出普通轧制时轧制材料的温度和氧化皮厚度的关系的曲线图；
图8是普通热轧机系统的去除氧化皮装置的示意图。
下面参照附图详细说明本发明的最佳实施例。
图1示出按照本发明最佳实施例实施在热轧时抑制表面氧化膜生成的方法的抑制表面氧化膜生成的装置的示意图。图2是按照本发明最佳实施例由热精轧时抑制表面氧化物生成的装置得到的氧化皮厚度与冷却水量的关系的曲线图。图3，4是示出精轧时轧制材料的温度和氧化皮的厚度的关系的曲线图。图5是普通轧制时氧化皮厚度和氧化皮缺陷的关系的图。图6，7是普通轧制时轧制材料的温度和氧化皮厚度的关系的曲线图。
首先，参照图5说明轧制时氧化皮厚度和氧化皮缺陷的关系。图5示出在精轧机组中第三轧机上的试验值。在三个示出的实例(△，□，○)中，材料及板厚是不同的，在氧化皮厚度为5μm或更高时，氧化皮缺陷的评定是比较低(氧化皮分数：2.0-4.5)，而在氧化皮厚度为5μm或更低时，氧化皮缺陷的评定比较高(氧化皮分数：0)，不管板厚的压下量值的大小。
可以参照图6，7说明在精轧时轧制材料的温度和氧化皮厚度的关系。图6的曲线图涉及在图5曲线中氧化皮缺陷评定中“无氧化皮缺陷”的试样。在试样的端部(○)和中部(●)，氧化皮厚度为5μm或更少。另一方面，图7的曲线图涉及图5曲线图中氧化皮缺陷的评定中“有氧化皮缺陷”的试样。在试样的端部(○)和中部(●)，氧化皮厚度为5μm或更多。
这些发现说明了一事实，在第三精轧辊的进口侧，当氧化皮厚度为5μm或更大时有氧化皮缺陷生成，而当氧化皮厚度为5μm或更小时可得到无氧化皮缺陷的轧制材料。基于上述试验结果，进行进一步的试验及模拟。结果，本发明提供了一种在热精轧时抑制表面氧化物薄膜的装置，该装置可把氧化皮厚度限制到5μm或更小而无氧化皮缺陷生成。
采用按照本发明实施例的在热精轧时抑制表面氧化皮生成的装置(如图1所示)，多个精轧机，也就是第一至第七精轧机11-17沿着在粗轧机(未示出)的下游传送轧制材料S的方向排成一排。各精轧机11-17各有一对(上、下)工作辊21-27。这样形成精轧机组10。在精轧机组10的进口侧，设有氧化皮破碎机31用来去除轧制材料S上形成的氧化皮。氧化皮破碎机31具有一对(上、下)喷嘴32，设在轧制材料S的上下方。这对喷嘴32把高压水喷到轧制材料S的上下表面去除氧化皮。
在第一精轧机至第三精轧机11-13的各进口侧，分别设有第一至第三表面冷却器41-43用来冷却轧制材料S的上下表面。第一至第三表面冷却器41-43各有一对(上、下)喷嘴44-46设在轧制材料S的上下方。这些喷嘴44-46把冷却水喷到轧制材料S的上下表面使轧制材料S冷却，因而使其表面温度降低。
一个控制装置51与第一至第三表面冷却器41-43连接。在控制装置51的指令下，预定量的冷却水通过喷嘴44-46喷在轧制材料S上。图2示出氧化皮厚度与冷却水量的关系，证明冷却水量要求定在4000升/分·米2或更高以便把氧化皮厚度限制为5μm或更小。
因此，当轧制材料S要由图1所示实施例的热精轧系统精轧时，在板坯由粗轧机粗轧后传送的轧制材料S被送到精轧机组10的进口侧。在精轧前轧制材料S上的氧化皮由氧化皮破碎机31去除。详细说，高压水流通过氧化皮破碎机31的喷嘴32喷在轧制材料S的上下表面以去除粘着的氧化皮。已去除氧化皮的轧制材料S送到精轧机组10由第一至第七精轧机11-17的工作辊21-27进行精轧。这时，在由表面冷却器41-43冷却下，轧制材料S顺序精轧到预定的厚度。
也就是说，在第一精轧机11进行轧制前，控制装置51把冷却水量的指令供到各表面冷却器41-43。在该指令下，4000升/分·米2的冷却水通过第一表面冷却器41的喷嘴44供到轧制材料S上使轧制材料S冷却。冷却过的轧制材料S由第一精轧辊11的工作辊21轧制。随后，同样量的冷却水通过第二表面冷却器42的喷嘴45供到轧制材料S上使轧制材料S冷却。冷却过的轧制材料由第二精轧机12的工作辊22轧制。随后，同样量的冷却水通过第三表面冷却器43的喷嘴46供到轧制材料S上使轧制材料S冷却。冷却过的轧制材料S由第三精轧辊13的工作辊23轧制。随后，轧制材料S由第四至第七精轧辊14-17的工作辊24-27轧制，把它处理到预定的厚度。
图3是示出材料去除氧化皮及精轧时轧制材料S的温度和它的氧化皮厚度之间的关系图。在该图中，A代表氧化皮破碎机31去除氧化皮的时间，B、C、D、E、F、G和H分别代表第一至第七精轧机11-17的精轧时间，而x、y、z代表第一至第三表面冷却器41-43的冷却时间。
如该图进一步示出，在氧化皮破碎机31去除氧化皮的时间A，轧制材料S的表面温度降到420℃，大部分氧化皮被除去。但是，内部的显热会回复原始温度使轧制材料S的表面温度升高，再形成氧化皮。在由第一表面冷却器41冷却的期间，轧制材料S的表面温度降到530℃，把氧化皮的厚度减小到7-10μm。随后，由于轧制材料S的内部显热倾向于回复原始温度，使轧制材料S的表面温度上升。但是在由第一精轧机11精轧的时间B中，轧制材料S的表面温度降到470℃，使氧化皮厚度降到4-6μm。在由第二表面冷却器42冷却的期间Y，轧制材料S的表面温度降到630℃，使氧化皮厚度降低到6-8μm。随后温度上升，但是在由第二精轧机12精轧的时间C中，轧制材料S的表面温度降到610℃，使氧化皮厚度降到3-4μm。随后，在第三表面冷却器43冷却的期间Z，轧制材料S的表面温度降到610℃，把氧化皮厚度限制到3-5μm。随后，温度上升，氧化皮厚度增加，但不大于5μm。
通过由第一至第三表面冷却器41-43的反复冷却，在各次冷却后轧制，可以看到轧制材料S的氧化皮厚度可最终限制为5μm或更小，使得氧化皮缺陷可消除。
按照本发明，表面冷却器41-43的冷却条件为冷却水量为4000升/分·米2，冷却范围为1m×板厚。表面冷却器在工作的平均温度回复速度(℃/秒)与表面冷却器不工作的情况相比较。在氧化皮破碎机31及第一精轧机11之间，在工作状态平均温度回复速率为10.4℃/秒，而在不工作状态该速率为19.9℃/秒。在第一精轧机11和第二精轧机12之间，在工作状态，平均温度回复速率为19.3℃/秒，而在非工作状态为31.3℃/秒。在第二精轧机12和第三精轧机13之间，在工作状态，平均温度回复速率为13.9℃/秒，而在非工作状态为41.6℃/秒。在第三精轧机13和第四精轧机14之间，在工作状态平均温度回复速率为24.5℃/秒，而在非工作状态为53.5℃/秒。这些结果表明冷却的作用很好。
图4是示出在与上述工作状态不同的工作状态下在该材料去除氧化皮及精轧中轧制材料S的温度和它的氧化皮厚度的关系图。如该图示出，在由第三表面冷却器43冷却的期间Z，轧制温度降到820℃，限制氧化皮厚度为5μm。随后，随着温度上升氧化皮厚度增加，但不大于5μm。通过由第一至第三表面冷却器41-43反复冷却，和在各次冷却后轧制，可以观察到轧制材料S的氧化皮厚度最终限制在5μm或更小。
按照本发明的抑制表面氧化膜的装置，如图5所示，氧化皮厚度从●降到○，和从■降到□，这两情形代表氧化皮厚度为5μm或更小，并且没有氧化皮缺陷。因此，发现在精轧时复发的加热(温度回复)被合适地抑制了。
在上述实施例中，第一至第三表面冷却器41-43分别设在第一至第三精轧机11-13的进口侧。但是，表面冷却器的数目并不限制在如图1实施例所示的那样。由于轧制材料S的表面温度要求通过冷却降到900℃，如果要求的话，第四精轧机14及其后的精轧机也可设表面冷却器。
如上所述，按照本发明的第一方面，提供了一种由多个排成一行的精轧机热精轧带材时抑制表面氧化膜的方法，包括下面的步骤：在精轧带材时在各预定数量的所述的多个精轧机的进口侧冷却带材的上下表面，以便顺序对带材进行反复的表面冷却直到达到预定数量的轧机中最后一个，因而把带材的表面氧化膜的厚度限制在5μm或更小。因此，可消除氧化皮缺陷和改进最终产品的质量。
按照本发明的第二方面，提供了一种在热精轧时抑制表面氧化膜生成的装置，包括：具有多台用于精轧带材的精轧机的精轧机组，所述的精轧机排成一行；和多个表面冷却器，用来冷却带材的上下表面把带材的表面氧化膜的厚度限制在5μm或更小，所述的多个表面冷却器设在各预定数量的所述的多个精轧机的进口侧。这样，轧制材料反复顺序地进行表面冷却和精轧，把带材的最终温度降低到低于预定的温度值。这可靠地限制表面氧化皮厚度为5μm或更小。因此，消除了氧化皮缺陷和改进了最终产品的质量。
按照本发明的第三方面，提供了一种在热精轧时抑制表面氧化膜生成的装置，其特征在于设有第一、二、三表面冷却器用来冷却带材的上下表面，它们分别设在精轧机组中第一、二、三精轧机的进口侧。因此，带材的温度降低到低于最终预定的温度。由于表面氧化膜的厚度可靠地限在5μm或更小，氧化皮缺陷可消除。
上面已经详细说明了本发明的最佳实施例，但应明白这些只是说明而已，不是对本发明的限制。相应地在下面所附权利要求的精神范围内的改型、变换及改变都包括在本发明的范围内。
Claims (3)
1.一种由多个排成一行的精轧机热精轧带材时抑制表面氧化膜的方法，包括下面的步骤：在一行精轧机的第一精轧机的进口侧冷却带材的上下表面，和精轧带材通过第一精轧机；在各预定数量的所述多个精轧机的进口侧反复冷却带材的上下表面，和反复精轧带材通过所述的多个精轧机；其特征在于在预定数量的轧机中的最后一个的精轧机的进口侧冷却带材的上下表面，使带材的表面氧化膜的厚度限制在5μm或更小。
2.一种在热精轧时抑制表面氧化膜生成的装置，包括：具有多台用于精轧带材的精轧机的精轧机组，所述的精轧机排成一行；和多个表面冷却器，用来在精轧机组的各预定数量的所述的多个精轧机的进口侧冷却带材的上下表面，其特征在于所述的精轧机的数目设成使得把带材的表面氧化膜的厚度限制在5μm或更小。
3.按照权利要求2的在热精轧时抑制表面氧化膜生成的装置，其特征在于设有第一、二、三表面冷却器用来冷却带材的上下表面，它们分别设在精轧机组中第一、二、三精轧机的进口侧。
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