CN114632819A - 在铸轧复合设备中铁素体的热轧带材的有能效的制造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在铸轧复合设备（1）中铁素体的热轧带材（6）的有能效的制造。本发明的任务在于，如此改变已知的用于在铸轧复合设备（1）中制造铁素体的热轧带材（6）的方法，从而能够显著更有能效地制造所述铁素体的热轧带材（6），但是尽管如此所述铁素体的热轧带材仍然具有良好的冶金特性和良好的表面质量。该任务通过一种根据权利要求1所述的方法来解决。

Description

在铸轧复合设备中铁素体的热轧带材的有能效的制造
技术领域
本发明涉及钢冶金的技术领域、具体而言涉及在铸轧复合设备中铁素体的热轧带材的特别有能效的制造。
一方面，本发明涉及一种用于在铸轧复合设备中制造铁素体的热轧带材的方法，包括以下步骤：在连铸设备中将液态钢连铸成具有板坯横截面或薄板坯横截面的铸坯；在多机架的粗轧机列中将所述铸坯粗轧成中间带；在除鳞装置中给所述经过加热的中间带的宽侧除鳞；在多机架的精轧机列中将所述经过除鳞的中间带精轧成热轧带材，其中在所述精轧机列中在钢的铁素体的温度范围内至少进行最后一个轧制道次；将所述热轧带材调节至卷绕温度；并且在卷绕设备中卷绕所述热轧带材。
另一方面，本发明涉及一种特别好地适合用于制造铁素体的热轧带材的铸轧复合设备，其具有：用于将液态钢连铸成具有板坯横截面或薄板坯横截面的铸坯的连铸设备；用于将所述铸坯粗轧成中间带的多机架的粗轧机列；用于给经过加热的中间带的宽侧除鳞的除鳞装置；用于将经过除鳞的中间带精轧成热轧带材的多机架的精轧机列，其中在所述精轧机列中在钢的铁素体的温度范围内至少进行最一个轧制道次；用于将所述热轧带材调节到卷绕温度的冷却段；以及用于卷绕所述热轧带材的卷绕设备。
背景技术
由申请WO 2021/013488 A1已知的是，在铸轧复合设备中通过以下步骤来制造铁素体的热轧带材：连铸具有板坯横截面或薄板坯横截面的铸坯，在多机架的粗轧机列中将所述铸坯粗轧成中间带，将所述中间带加热到平均温度≥1070℃，给经过加热的中间带除鳞，将经过除鳞的中间带在多机架的精轧机列中精轧成热轧带材，其中在所述精轧机列中在铁素体的温度范围中至少进行最后一个轧制道次，将所述热轧带材冷却到卷绕温度，并且在卷绕设备中卷绕所述热轧带材。
尽管所制造的铁素体的热轧带材具有良好的冶金特性和良好的表面质量，但是该方法十分耗费能量，因为首先要使所述中间带材的平均温度达到≥1070℃的高温，然后对所述中间带材进行除鳞并且接着在强化冷却步骤中将所述中间带材的平均温度冷却到<900℃。如何能够改变所述方法，使得所述热轧带材尽管具有同样良好的冶金特性和良好的表面质量，但是能量利用却大为降低，这一点在该文献中并未得知。
发明内容
本发明的任务在于，如此改变一种用于在铸轧复合设备中制造铁素体的热轧带材的方法，从而能够显著更有能效地制造所述铁素体的热轧带材，但是尽管如此所述铁素体的热轧带材仍具有良好的冶金特性和良好的表面质量。此外，应当说明一种特别好地适合于此的铸轧复合设备。
该任务的方法方面通过一种根据权利要求1所述的方法来解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
具体而言，所述任务的解决通过一种用于在铸轧复合设备中制造铁素体的热轧带材的方法来进行，该方法具有以下步骤：在连铸设备中将液态钢连铸成具有板坯横截面或薄板坯横截面的铸坯；在多机架的粗轧机列中将所述铸坯粗轧成中间带；通过一个或优选多个感应的表面加热模块将所述中间带的宽侧加热到≥1000℃、优选≥1050℃的表面温度，其中所述表面加热模块以具有第一频率f1的交流电来运行并且对于第一频率f1来说适用：f1≥20 kHz、优选f1≥50 kHz、特别优选f1≥100 kHz；在除鳞装置中给所述经过加热的中间带的宽侧除鳞；在多机架的精轧机列中将所述经过除鳞的中间带材精轧为所述热轧带材，其中所述经过除鳞的中间带材在除鳞后在没有进一步冷却的情况下以775-900℃的平均温度进入精轧机列的第一机架中，并且在所述精轧机列中在钢的铁素体的温度范围内至少进行最后一个轧制道次；将所述热轧带材调节到卷绕温度；并且在卷绕设备中卷绕所述热轧带材。
“平均温度（也被称作平均的温度）”应该是指以下温度，所述温度相应于所述中间带的不同层的沿着厚度方向的平均温度。因此，通常不是所述中间带沿着厚度方向在中心（即在中心区域）所具有的温度。
在将所述热轧带材调节到卷绕温度时，典型地在精轧机列的最后一个机架与卷绕设备之间的区域内对所述热轧带材进行绝热，使得所述热轧带材的平均温度仅仅略微下降。由此达到高的卷绕温度，而不必主动地对所述热轧带材进行加热或者重新加热。作为替代方案，要么主动地对所述热轧带材进行冷却，要么甚至通过加热装置对其进行加热。也能够考虑将在精轧机列的最后一个机架之后的加热装置与用于在卷绕之前对热轧带材进行主动冷却的冷却段组合起来，并且这对于特定的钢品质来说是有利的。
根据本发明，通过至少一个表面加热模块将所述中间带加热到≥1000℃的表面温度。因为所述一个或者多个表面加热模块用具有第一频率f1的交流电来运行并且对于第一频率f1适用：f1≥20 kHz，所以仅仅对所述宽侧的表面附近的层进行加热，其中所述中间带的芯的温度仅仅略微改变。换句话说，通过所述一个或者多个表面加热模块，将在所述中间带的宽侧上的表面温度提高得显著大于所述中间带的平均温度。随后，比如通过所谓的夹送辊除鳞机（pinch roll descaler）对所述热的中间带的宽侧进行除鳞。经过除鳞的中间带紧接在除鳞之后、也就是说在没有进一步冷却的情况下以775-900℃的平均温度进入精轧机列的第一个机架中，并且在多机架的精轧机列中被精轧成热轧带材。为了在铸轧复合设备中直接制造铁素体的热轧带材，在所述精轧机列中在钢的铁素体的温度范围内至少进行最后一个轧制道次。接着将所述铁素体的热轧带材的温度调节到卷绕温度并且在卷绕设备中被卷成卷材（英语coils）。
由此产生相对于现有技术的多个区别：一方面，所述感应的表面加热模块仅仅对所述宽侧的近表面的层进行加热并且不是均匀地对所述中间带的所有层进行加热。因为所述宽侧在除鳞之前具有≥1000℃的表面温度，所以所述除鳞非常彻底地进行，这实现所述热轧带材的高的表面质量。另一方面，所述经过除鳞的中间带直接以775-900℃的平均温度进入精轧机列的第一机架，而在除鳞之后不需要单独通过强化冷却步骤来冷却。因此，一方面节约能量，因为仅仅必须将所述中间带的宽侧的近表面的层在除鳞之前加热到比较高的温度而不必对整个中间带进行加热。另一方面，所述中间带的在除鳞之前的平均温度能够非常低（例如在875与990℃之间），这对于制造方法的能量效率来说又非常有利。
优选的是，所述中间带的厚度s与进入经过加热的中间带中的进入深度d之间的比例为：s/d≤6、优选s/d≤10、特别优选s/d≤14并且非常特别优选s/d≤16。所谓的进入深度δ（也被称为电流渗透率）指的是中间带中的以下区域，在所述区域中与所述宽侧的外边缘相比电流密度下降至37% 。在所述进入深度的区域中，所感应的能量的86%被转换成热量，只有14%对较深的区域进行加热。具体而言，这意味着，例如对于24 mm的中间带厚度来说，在s/d≤6 时所述进入深度可以最大为4 mm。所述进入深度能够通过公式
Figure 562603DEST_PATH_IMAGE001
来估计，其中μ0表示磁场常数，μr表示钢的相对电磁渗透率，f表示交流电流的频率，并且κ表示电导率。所有所提到的参量都能够在SI单元中使用。特别是κ但是也包括μr高度取决于温度，所述这些数值必须在加热时在当前温度下使用。
优选感应的表面加热模块通过横向场加热来对所述中间带进行加热。然而，同样可能的是，所述加热通过纵向场加热来进行。在横向场加热中，有利的是，第一感应器对所述中间带的上部宽侧进行加热，并且沿着垂直方向与第一感应器对置的第二感应器对所述中间带的下部宽侧进行加热。
有利的是，根据中间带厚度来调节所谓的耦合间隙或者将其保持恒定，所述耦合间隙是在中间带的上感应器与上部宽侧之间的垂直间距。所述调节例如通过直线电动机来进行。
为了沿着宽度方向对所述中间带进行彻底的除鳞，有利的是，通过至少一个分别带有多个喷嘴的排来给所述中间带的每个宽侧除鳞。一排喷嘴要么固定地布置要么布置在旋转的转子上。
如果通过液态的除鳞剂、例如水进行除鳞，则获得良好的除鳞作用，其中所述除鳞剂以450巴＞p＞100巴的压力作用在所述喷嘴上。
为了将除鳞剂保持在所述除鳞装置中，有利的是，沿着材料流方向在第一排喷嘴之前并且在最后一排喷嘴之后布置了被调整到中间带上的驱动辊对（英语pinch roll）。
根据钢品质、运行方式（连续、半连续或分批运行）或铸造速度，能够有利的是，在对所述宽侧进行加热之前通过多个感应的热透模块来提高感应炉中的中间带的平均温度。通过所述一个或多个热透模块，以与表面温度大致相同的程度提高所述中间带的平均温度。在此有利的是，所述感应的表面加热模块以第一频率f1来运行，并且所述感应的热透模块以第二频率f2来运行，其中适用：f1＞f2、优选f1≥2*f2、特别优选f1≥5*f2。所述热透模块优选通过纵向场加热来对中间带进行加热。然而，同样可能的是，所述加热通过横向场加热来进行。
为了调节经过除鳞的中间带进入精轧机列的进入温度，有利的是，通过高温计测量在精轧机列的第一精轧机架与第二精轧机架之间或第二精轧机架与第三精轧机架之间的部分精轧的中间带的表面温度TIst，温度调节器在考虑到TIst的情况下根据目标表面温度TSoll将调节量输出给至少一个、优选多个感应的热透模块，并且所述热透模块如此强烈地对所述中间带进行加热，使得所测得的表面温度TIst尽可能相当于所述目标表面温度TSoll。
这种方法基于以下认识，即：在所述精轧机列之前能够仅仅不精确地测量经过加热和除鳞的中间带的温度并且在前三个机架的中间机架区域之一中的温度测量更精确得多。由温度调节器根据所测量的实际温度在考虑到目标温度的情况下如此调节所述感应的热透模块，使得所述实际温度尽可能好地相当于所述目标温度。
所述技术任务的装置方面通过一种根据权利要求13所述的铸轧复合设备来解释。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
具体而言，所述任务的解决通过一种用于制造铁素体的热轧带材、尤其是用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的铸轧复合设备来进行，该铸轧复合设备具有：
用于将液态钢连铸成具有板坯横截面或薄板坯横截面的铸坯的连铸设备；
用于将所述铸坯粗轧成中间带的多机架的粗轧机列；
一个或多个感应的表面加热模块，其用于将所述中间带的宽侧加热至≥1000℃的表面温度，其中表面加热模块用具有第一频率f1的交流电来运行，并且对于所述第一频率f1来说适用：f1≥20 kHz、优选f1≥50 kHz、特别优选f1≥100kHz；
用于给经过加热的中间带的宽侧除鳞的除鳞装置；
用于将经过除鳞的中间带精轧成热轧带材的多机架的精轧机列，其中所述经过除鳞的中间带在除鳞之后在没有进一步冷却的情况下以775-900℃的平均温度进入精轧机列的第一机架中并且在所述精轧机列中在钢的铁素体的温度范围至少进行最后一个轧制道次；
用于将所述热轧带材调节至卷绕温度的冷却段；和
用于卷绕所述热轧带材的卷绕设备。
优选沿着材料流方向在所述粗轧机列与感应的表面加热模块之间布置了具有多个感应的热透模块的感应炉，其中所述感应炉提高中间带的平均温度。
进一步优选的是，在所述精轧机列的第一与第二精轧机架之间或者第二与第三精轧机架之间布置了用于对部分精轧的中间带的表面温度TIst进行测量的高温计，所述高温计与温度调节器在信号技术上连接并且所述温度调节器与至少一个感应的热透模块在信号技术上连接，所述温度调节器能够在考虑到TIst的情况下根据目标表面温度TSoll将调节量输出给至少一个感应的热透模块输出调节量，其中所述热透模块能够如此强烈地对中间带进行加热，使得所测得的表面温度TIst尽可能相当于所述目标表面温度TSoll。
附图说明
本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法结合以下对实施例所作的描述变得更加清楚易懂，所述实施例要结合附图来详细解释。在此：
图1示出了用于实施按本发明方法的按本发明的铸轧复合设备的示意图，
图2示出了用于按本发明的方法的温度分布，并且
图3示出了用于按本发明的方法的厚度分布。
具体实施方式
在图1的铸轧复合设备1中，在连铸设备2中将具有以下化学成分
元素 %（重量）
C <0.004
Mn <0.2
P <0.01
Ti+Nb 0.03
Fe 剩余部分
表格1：钢的化学成分
的液态钢连铸成具有板坯横截面的铸坯3。所述铸坯3以90 mm的厚度和6 m/min的速度离开所述连铸设备2。优选使所述部分凝固的铸坯3在弧形的铸坯导引机构中经受软芯或液芯减薄（LCR）。由此降低所述铸坯的厚度并且改进所述铸坯的内部质量。所述铸坯3未经切割地进入到三机架的粗轧机列5中并且在那里被减薄成具有12.4 mm的厚度的中间带4。所述粗轧机列5的机架R3中的最后一个轧制道次在奥氏体的温度范围内以1050℃的最终轧制温度来进行。随后，通过感应炉IH的六个热透模块将所述中间带4的平均温度从900℃提高到950℃。紧随此后，通过两个表面加热模块7将热透的中间带4的宽侧的表面温度加热至1070℃。所述表面加热模块以50 kHz的频率来运行，并且通过横向场加热来对所述中间带进行加热。通过对于宽侧的加热，所述中间带的平均温度升高到960℃。在加热之后，在除鳞装置D、具体而言所谓的夹送辊除鳞机（pinch roll descaler）中对所述中间带4的宽侧进行除鳞。在此，所述中间带的平均温度下降到850℃。在除鳞之后，所述经过除鳞的中间带3进入五机架的精轧机列8中并且在那里在5个轧制道次中被精轧成具有1.7 mm的厚度的热轧带材6。因为在所述机架F5中的最后一个轧制道次以760℃的平均温度来进行，所以最迟在最后一个轧制道次之后存在具有铁素体组织的热轧带材。优选在使用辊隙润滑的情况下在所述精轧机列8的轧机机架F3、F4和F5中实施最后三个轧制道次（特别优选所有轧制道次）。在此，分别在精轧机架的工作辊与轧件之间喷洒矿物油，该矿物油将辊缝中的摩擦系数降低到数值μ＜0.15。由此防止在经过精轧的热轧带材中构成导致不期望的高斯织构的形成的剪切带。所述热轧带材6以760℃的表面温度离开精轧机列8。为了达到高的卷绕温度，在以虚线示出的冷却段9的区域中没有主动地对所述热轧带材进行冷却，而是通过隔离板14对其进行绝热。所述卷绕温度为700℃。就在卷材已经达到其目标重量之前不久，由剪切机10横向地切割连续的热轧带材并且继续卷绕到另一个（图1中未示出的）卷绕装置上，其中所述热轧带材6中的铁素体至少部分地构成{1 1 1}织构。所述铸轧复合设备1的各个机组中的平均温度要么由图2要么由以下表格得出：
温度[℃]
CCM Out 1200
R1 1150
R2 1100
R3 1050
IH In 900
IH Out 950
SHM In 950
SHM Out 1070
D 850
F1 840
F2 820
F3 800
F4 780
F5 760
DC 700
表格2：温度控制。
所述各个机架R1...R3和F1...F5中的减薄率以及所述薄板坯2、中间带4和热轧带材6的厚度要么由图3要么由以下表格得出：
Figure 711036DEST_PATH_IMAGE002
表格3：厚度和减薄率。
为了保证所述铸轧复合设备1的连续运行，直接在卷绕装置之前切割所述热轧带材6并且交替地通过至少两个卷绕装置DC对其进行卷绕。
通过所述按本发明的方法在铸轧复合设备1中的运用，所述被卷绕的热轧带材6具有良好的可深冲性，而热轧之后不必还对所述热轧带材6进行冷轧或退火。
尽管通过优选的实施例详细地图解并描述了本发明，但是本发明不受所公开的实例的限制并且能够由本领域的技术人员从中推导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表：
1 铸轧复合设备
2 连铸设备
3 铸坯
4 中间带
5 粗轧机列
6 热轧带材或者成品带材
7 表面加热模块
8 精轧机列
9 冷却段
10 剪切机
14 绝热板
15、DC 卷绕设备
D 除鳞装置
F1...F5 精轧机列的第一到第五机架
IH 感应炉
In 机组的入口
Out 机组的出口
R1...R3 粗轧机列的第一至第三机架
TIst 实际表面温度
TSoll 目标表面温度。

Claims (15)

1.用于在铸轧复合设备（1）中制造铁素体的热轧带材（6）的方法，包括以下步骤：
在连铸设备（2、CCM）中将液态钢连铸成具有板坯横截面或薄板坯横截面的铸坯（3）；
在多机架的粗轧机列（5）中将所述铸坯（3）粗轧成中间带（4）；
通过一个或优选多个感应的表面加热模块（7）将所述中间带（4）的宽侧加热到≥1000℃、优选≥1050℃的表面温度，其中表面加热模块（7）用具有第一频率f1的交流电来运行并且对于所述第一频率f1适用：f1≥20 kHz、优选f1≥50 kHz、特别优选f1≥100 kHz；
在除鳞装置（D）中给所述经过加热的中间带（4）的宽侧除鳞；
在多机架的精轧机列（8）中将所述经过除鳞的中间带（4）精轧成热轧带材（6），其中所述经过除鳞的中间带（4）在除鳞之后在没有进一步冷却的情况下以775-900℃的平均温度进入所述精轧机列（8）的第一机架（F1）中，并且在所述精轧机列中在钢的铁素体的温度范围内至少进行最后一个轧制道次（F5）；
将所述热轧带材（6）调节至卷绕温度；并且
在卷绕设备（15、DC）中卷绕所述热轧带材（6）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述中间带（4）的厚度s与进入到经过加热的中间带（4）中的进入深度d之间的比例来说适用：s/d≤6、优选s/d≤10、特别优选s/d≤14且特别优选s/d≤16。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，感应的表面加热模块（7）通过横向场加热来对所述中间带（4）进行加热。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一感应器对所述中间带（4）的上部宽侧进行加热，并且第二感应器对所述中间带（4）的下部宽侧进行加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述中间带厚度将所述第一感应器与所述上部宽侧之间的垂直间距保持恒定。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述除鳞装置（D）中通过至少一个分别具有多个喷嘴的排对所述中间带（4）的每个宽侧进行除鳞。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，一排喷嘴要么固定地布置要么布置在旋转的转子上。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述除鳞通过液态的除鳞剂、例如水来进行，其中所述除鳞剂以450巴＞p＞100巴的压力作用在所述喷嘴上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，沿着材料流方向在第一排喷嘴之前且在最后一排喷嘴之后布置了被调整到所述中间带（4）上的驱动辊对，使得所述除鳞剂不能离开所述除鳞装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述中间带的宽侧进行加热之前，在感应炉（IH）中通过多个感应的热透模块来提高所述中间带的平均温度，其中以与所述中间带的表面温度大致相同的程度提高所述平均温度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述感应的表面加热模块以第一频率f1来运行，并且所述感应的热透模块以第二频率f2来运行，其中适用：f1＞f2、优选f1≥2*f2、特别优选f1≥5*f2。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，通过高温计来测量在精轧机列（8）的第一精轧机架（F1）与第二精轧机架（F2）之间或者第二精轧机架（F2）与第三精轧机架（F3）之间的部分精轧的中间带（4）表面温度TIst，温度调节器在考虑到TIst的情况下根据目标表面温度TSoll将调节量输出给至少一个、优选多个感应的热透模块，并且所述热透模块如此强烈地对所述中间带进行加热，使得所测量的表面温度TIst尽可能相当于所述目标表面温度TSoll。
13.用于制造铁素体的热轧带材（6）、尤其用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的铸轧复合设备（1），具有：
连铸设备（2、CCM），其用于将液态钢连铸成具有板坯横截面或薄板坯横截面的铸坯（3）；
多机架的粗轧机列（5），其用于将所述铸坯（3）粗轧成中间带（4）；
一个或多个感应的表面加热模块（7），其用于将所述中间带（4）的宽侧加热至≥1000℃的表面温度，其中表面加热模块（7）用具有第一频率f1的交流电来运行，并且对于所述第一频率f1来说适用：f1≥20 kHz、优选f1≥50 kHz、特别优选f1≥100kHz；
除鳞装置（D），其用于对经过加热的中间带（4）的宽侧进行除鳞；
多机架的精轧机列（8），其用于将经过除鳞的中间带（4）精轧成热轧带材（6），其中所述经过除鳞的中间带（4）在除鳞之后在没有进一步冷却的情况下以775-900℃的平均温度进入所述精轧机列（8）的第一机架（F1）中，并且在所述精轧机列（8）中在钢的铁素体的温度范围内至少进行所述最后一个轧制道次（F5）；
用于将所述热轧带材（6）调节至卷绕温度的冷却段（9）；和
用于卷绕所述热轧带材（6）的卷绕设备（15、DC）。
14.根据权利要求13所述的铸轧复合设备，其特征在于，沿着材料流方向在所述粗轧机列（5）与所述感应的表面加热模块（7）之间布置了具有多个感应的热透模块的感应炉（IH），其中所述感应炉（IH）提高所述中间带的平均温度。
15.根据权利要求13或14所述的铸轧复合设备，其特征在于，在所述精轧机列（8）的第一精轧机架（F1）与第二精轧机架（F2）之间或者第二精轧机架（F2）与第三精轧机架（F3）之间布置了用于对部分精轧的中间带（4）的表面温度TIst进行测量的高温计，所述高温计与温度调节器在信号技术上连接并且所述温度调节器与至少一个感应的热透模块在信号技术上连接，所述温度调节器能够在考虑到TIst的情况下根据目标表面温度TSoll将调节量输送给至少一个感应的热透模块，其中所述热透模块能够如此强烈地对所述中间带进行加热，使得所测量的表面温度TIst尽可能相当于所述目标表面温度TSoll。
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