CN1182801A - 一种制造不锈钢带的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造不锈钢带,特别是奥氏体不锈钢带的方法,它可得到理想的最终厚度和至少为250N/mm2的屈服强度。该方法包括将不锈钢,连续铸造成厚度至少为1mm～10mm的钢带,然后热轧,冷却至室温,冷轧该钢带,使其厚度减少至少10%,达到比加工完毕的产品的理想的最终厚度大至少2%,至多20%(最好至多为10%)的厚度,在1,050℃和1,250℃之间温度下,使该冷轧钢带退火,之后,冷加工钢带,使钢带永久拉长,并且厚度减少2～25%(最好为2～10%)。

Description

一种制造不锈钢带的方法
本发明涉及一种制造不锈钢带的方法(特别是奥氏体不锈钢带)，该方法可获得所希望的最终厚度和屈服强度至少为250牛顿/平方毫米(N/mm2)。
通常，屈服强度至少为250N/mm2的不锈钢带的制造包括铸造一个细长的成品，以形成软钢绳，将该软钢绳切成板坯，和热轧板坯，以形成钢带。钢带经过包括酸洗在内的表面整理之后，在某些应用场合，可以不需要进一步减少厚度即可使用该热轧钢带。然而，在许多其它应用场合，需要对该热轧钢带接着进行冷轧。这个接着进行的冷轧过程希望达到下述效果中的一个或更多，或全部效果，即：进一步减小钢带的厚度，增加机械强度和/或改善钢带的表面质量。
在进行冷轧之前，热轧钢带要退火和酸洗，并将小片端头焊接在钢带的两个末端上。通常，实际的冷轧过程是通过冷轧机，在几个轧道内进行的，这样可使钢带厚度减少大约80％以下，正常情况下减小10～60％(例如，对于在切开成窄股后，希望作为建筑材料使用的冷轧钢带)。在钢带最终绕成盘状以前，必须除掉废的端头。
上面简要说明的热轧和冷轧工序是价格昂贵的工序，并且是在热轧机和冷轧机上进行的，这需要很大的投资费用。
冷轧可以大大提高钢的机械强度，这本身对于许多应用场合都是所期望的，而这点对奥氏体不锈钢的冷轧尤其是如此。然而，这样，钢带实际上不可能工作(例如，弯曲，冲压，轧花等)，而这些性质在许多情况下，为了使钢带能作为建筑材料使用却是必需的。因此，必须在完成冷轧过程后，把钢带加热至钢的再结晶温度以上的温度(即超过1,050℃的温度)进行退火。这种处理大大地降低了钢带的机械强度。根据现行标准，在建筑工程中必须考虑屈服强度达到190～220N/mm2。
虽然通常的技术在一些方面是不合理的，但利用通常的技术所得到的性质(例如，较低的屈服点)在大多数情况下还是所希望的性质。但是，已经提出了许多改进措施，以便使制造过程更合理。例如，在SE 467055(WO 93/19211)中提出了通过拉伸热钢带，结合退火过程来减小钢带厚度。然而，在一些应用场合(例如，在建筑工程应用中)，较高的机械强度还是所希望的性质。但是，当使用上述的方法和所期望进行的这种改进均不能使最终的冷轧钢带，在上述的后一方面的性质有所改善。
本发明的目的是要用合理和价格较低廉的方法生产不锈钢带，特别是厚度较薄，机械强度比用通常方法制造热轧和冷轧奥氏体不锈钢带所得到的机械强度高的奥氏体不锈钢带，同时还要得到较高的表面光洁度。根据本发明的第一方面，这些和其它一些目的可以通过下述方法达到，即：将不锈钢连续铸造成厚度至少为1mm，至多为10mm(比较适当的是至少1 1/2mm，最大为6mm)的钢带，然后将所述铸造钢带冷却至室温。这个过程步骤(它本质上可利用已知的技术进行)可使钢快速凝固，而快速凝固又可使钢具有铸造结构，这对于本方法的最终产品获得理想的性质是有帮助的。一般，与利用通常的金属锭铸造或通常的连续软钢绳铸造所得到的结构比较，由于快速凝固的作用，铸造结构的晶粒较细。如果，例如本发明的方法所推荐的那样，使用双滚筒钢带铸机(twin-roll strip caster)，则钢带铸造结构通常在靠近表面处含有柱状晶粒区域和中心等轴晶粒区。本发明的方法的下列步骤是这样进行的，即：要发挥细晶粒铸造结构的优点，以使本方法的最终产品具有所希望的特点。钢带铸造法也可用于制造不锈钢合金带，而根据通常的技术，由于离析造成的脆性或其它问题，或在钢中形成不希望的相或其它现象，很难或甚至不可能制造这种不锈钢合金带。另外，冷却铸造钢带(由于铸造钢带较薄，冷却过程进行较快)也对理想的结果有帮助。
其次，根据本发明的第一方面，对铸造钢带进行冷轧，使其厚度减小至少10％，达到比加工完成的产品的理想最终厚度大至少2％，至多大20％的厚度，此后接着在1,050℃和1,250℃之间的温度下，对该冷轧钢带退火，退火过程之后，再对该钢带进行冷加工，以便使钢带永久地拉长，并从而使其厚度减小2～20％。
根据本发明的另一个方面，至少某些所述的目的可以这样来达到：连续铸造不锈钢，以得到细长的铸造产品，然后将所述细长的铸造产品热轧成钢带形状，将所述热轧钢带冷却至室温，冷轧该热轧钢带，使其厚度减少至少10％，达到比加工完毕产品的理想最终厚度大至少2％和至多20％的厚度，在1,050℃和1,250℃之间的温度下对该冷轧钢带进行退火，并在所述退火过程之后，对钢带进行冷加工，使钢带永久性地拉长，厚度减少2～20％。更具体地说是这样，根据所述的另一方面，将不锈钢连续铸造成厚度至少为1mm，至多为10mm(比较合适的是厚度为1 1/2～6mm)的钢带，以便得到适合于过程的后续步骤的铸造结构。然后，热轧所述铸造钢带，使其厚度减小至少5％，至多50％(比较合适的是厚度减少至少10％；至多30％)，这样，在将热轧钢带冷却至室温之前，可破坏钢带的铸造结构。
根据本发明的所述各方面中的任何一个方面，经过开始冷轧的钢带由铸造和/或热轧钢带组成，该钢带没有经过任何去氧化皮处理，但在所述铸造和/或热轧之后，进行了冷却和盘绕。然而，在进行冷却和/或盘绕之前，铸造钢带可以在900～1,200℃温度范围内进行热处理达3分钟(最好至少要30秒)。因此，不论是否使用热处理，在表面仍保留有氧化物质的钢带上最好进行冷轧。
原则上，虽然初始冷轧过程最好在单一轧道内完成，但在所述铸造钢带和/或热轧钢带上进行的初始冷轧过程可以通过相应数目的交互式顺序轧机架，在几个轧道内完成。单一轧道中厚度的最大减小量决定于钢的等级，钢带的初始尺寸和轧钢机的容量。一般可以说，单一轧道的厚度最大减小量约为30％，正常情况下最大为25％。这意味着，在大多数情况下，当利用本发明时，热轧钢带的厚度减小10～60％，最好为10～40％。这个减小量决定于钢带的初始厚度和所希望的最终厚度。钢带在1,050℃和1,200℃之间的温度下退火，然后，在冷拉伸之前，冷却至室温。
钢带在退火后，可在钢带拉伸机中拉伸，以进行冷加工。该钢带拉伸机可以是任何已知的形式(例如，在酸洗前，用来去除热轧钢带表面上的氧化皮的那种形式)。最好通过强拉伸与使钢带围绕轧辊弯曲相结合进行钢带的冷拉伸。冷拉伸过程进行到这种程度，即：钢带被永久拉长，并且其厚度减小量为2～20％(最好为2～10％，正常为3～5％)。作为强拉伸和使钢带围绕直径较小的轧辊弯曲相结合的结果，宽度减小是极小的，实际上可以忽略。因此，钢带厚度的减小基本上与所达到的拉长程度相适应。作为冷拉伸过程的结果，材料被增塑，其屈服强度增加100兆帕(MPa)的数量级，而对某些钢等级，屈服强度可以更高。作为另外一种可供选择的方案，钢带在退火后可以利用冷轧进行冷加工，冷轧所达到的程度应使钢带永久拉长，并且厚度减小为2～20％(最好为3～10％)。
本发明的方法的特点是：它是连续进行的。这意味着该方法不包括任何反向步骤(例如，反向轧制，在不同步骤之间的重新盘绕，或类似的反向操作)。为了使连续过程可能进行，在生产线的开始和结束处，即在利用冷拉伸或冷轧对钢带进行冷轧和接着的冷加工之前，该生产线最好按已知方式包括钢带库(所谓的打环装置)。
正常情况下，本发明的方法还包括退火钢带的酸洗。虽然钢带也可以在最后冷加工过程之后进行酸洗，但最好是在退火工序之后，冷加工之前进行酸洗。钢带最好在酸洗之前进行喷丸清理。
现在参照附图，对本发明进行更详细的说明，其中：
图1非常示意性地表示根据第一个实施例的本发明的原理，它包括初始钢带的铸造；
图2更详细地表示根据第一实施例的，紧跟在初始钢带铸造之后的生产线；
图3以较大的比例和更详细地表示在本方法的第一个实施例中所使用的冷拉伸机；
图4示意性表示本发明的方法的第一个实施例的改进；
图5示意性表示根据第二个实施例的本发明的原理，它包括初始钢带的铸造；
图6示意性地表示根据第三个实施例的本发明的原理，它包括初始钢带的铸造和热轧工序；和
图7示意性地表示根据第四个实施例的本发明的原理，它同样包括初始钢带铸造和热轧工序。
在示意性地表示在图1，图4，图5，图6和图7中的所有生产线中，铸造钢带100开始是在铸造机101中，利用钢带连续铸造法制造的。该铸造机最好为双滚筒钢带铸造机(twin-roll strip caster)，但是，也可以使用其它形式的连续操作的钢带铸造机(caster)。熔融的不锈钢从钢水包102，通过浇口盘103倾注在铸造机101(caster)中。当钢通过铸造机101中的两个滚筒时，钢以已知的方式凝固，形成铸造钢带100。根据图1，图4和图5所示的实施例，铸造钢带100经过冷却，并盘绕成一卷104。在图1，图4和图5的实施例中，在冷却之前，铸造钢带100要在炉子105中，在900～1,200℃下热处理达3分钟(比较合适的是至少30秒)。
现再参照图1来说明本方法的第一个实施例。带卷104形状的盘绕铸造钢带100输送到工厂中，以便对铸造钢带100进行进一步处理。这个工厂的位置与钢带铸造设施相连接，或离开一定距离，该工厂包括装有带卷104的开卷绞盘1，由所谓Z-高度型的单一轧机架2组成的冷轧机2，退火炉3，冷却箱4，喷丸机16，酸洗槽5，冷拉伸机6和装载处理完成的钢带的卷取机7。
图2更详细地表示紧跟在初始钢带铸造线之后的生产线，其中，与图1相应的部件采用相同的参考数字标注。除了上述部件之外，该生产线还包括剪切装置8，焊接机9，将铸造钢带100A送往剪切装置8和焊接机9的钢带送料器100，铸造钢带打环装置(一般用12表示)，测量轧机2上游的铸造钢带100A的厚度的厚度测量装置13，和测量冷轧机2下游的铸造钢带100B的厚度的厚度测量装置14，喷丸机16，位于酸洗槽5下游的擦拭和冲洗箱17，一对导向滚子18，冷拉伸机6，用于存贮冷轧和冷拉伸完成的钢带100F的打环装置(一般用20表示)，前送料器21，驱动电机和用于操纵卷取机7的动力传动装置(一起用数字22表示)。
该生产线还包括大量的导向滚子，方向改变滚子和由两个或四个滚子组成的拉紧器滚子装置。拉紧器滚子装置(bridle roll)是由下列部件构成的：位于焊接机9下游的两个滚子的拉紧器滚子部件25，位于冷轧机2上游的两滚子拉紧器滚子部件26，位于冷轧机2和退火炉3之间的四滚子拉紧器滚子部件27，位于冷拉伸机6上游的四滚子拉紧器滚子部件28，位于冷拉伸机6下游的两滚子拉紧器滚子部件29，钢带中心导向部件19，钢带库20和位于打环装置20和卷取机7之间的终端两滚子拉紧器滚子部件31。拉紧器滚子的主要作用是增加或减小钢带的拉力和保持钢带拉紧。
铸造钢带打环装置12包括方向改变滚子34，35，36和37，其中，滚子35以众所周知的方式与钢带拉紧部件连接。相应地，铸造钢带打环装置20包括方向改变滚子39，40，41，42，43和44，其中，滚子40也以众所周知的方式，与钢带拉紧部件连接。
图2所示的生产线按下述方式工作。假设，制造过程处在图中所示的状态，即：铸造钢带打环装置12和冷轧钢带打环装置20装有给定量的钢带，铸造钢带100A从卷取机1上开卷，然后，处理完成的钢带100F盘绕的卷取机7上。该生产线由几个驱动滚子驱动，主要是由拉紧器滚子按众所周知的方式驱动。
在通过铸造钢带打环装置12之后，钢带厚度由位于冷轧机2上游的厚度测量装置13测量，并在轧机2中，在单一轧道中进行冷轧，此后，由厚度测量装置14测量冷轧钢带100B的厚度。正常情况下，铸造钢带100A的初始厚度为2～4mm，并在冷轧机2中减小10～30％。滚子间隙可根据厚度测量的结果调整，以便获得具有理想厚度的冷轧钢带100B(相当于比在生产线的终端部分中冷拉伸钢带后的理想的加工完成尺寸大2～20％(最好为2～10％，正常情况下为3～5％)。
冷轧过程使钢带100B具有高的硬度，因此，在通过四滚子拉紧器滚子部件27后，钢带要进入退火炉3中。钢带100B的整个厚度在退火炉3中加热至1,050℃和1,200℃之间的温度，即奥氏体钢的再结晶温度以上的温度，并在此温度下保持足够长的时间，以便使钢完全再结晶。然后，钢带在冷却箱4中冷却。当在退火炉3中加热钢带时—根据本实施例，加热不是在保持气体气氛中进行的(而本质上这是有可能的)—在钢带的侧面上会形成氧化物(部分地是氧化皮的形成)。钢带的氧化皮在喷丸机6中基本上被除掉，然后在酸洗槽5中进行酸洗。酸洗槽中装有相应的酸洗化学物品，酸洗过程按已知的方法进行。经过冷轧、退火和酸洗的钢带100E通过擦拭和冲洗箱17，此后再通过位于四滚子拉紧器滚子部件28和两滚子拉紧器滚子部件29之间的冷拉伸机16。四滚子拉紧器滚子部件28和两滚子拉紧器滚子部件29的作用是保持钢带拉紧，并防止钢带滑动。
图3表示冷拉伸机6的设计。冷拉伸机6包括三个钢带拉伸部件47，48和49。每一个拉伸部件包括以轴颈支承在静止基座53，54，55上的相应的下滚子50，51，52，和以轴颈支承在相应滚子支座59，60，61上的相应上拉伸滚子56，57，58。滚子支座相对于钢带和相对于下拉伸滚子50，51，52的位置可以分别地利用传动装置62，63，64调整。开始时，上钢带拉伸滚子56，57，58处在上端位置(没有示出)，因此，在拉紧器滚子部件28和29之间保持拉伸的钢带100E将笔直地穿过冷拉伸机6。利用传动装置62，63，64，可使上拉伸滚子56，57和58，从这个初始位置开始下降至图3所示位置，从而，钢带100E～100F形成一个弯弯曲曲的通道，如图3所示，并同时，在冷的状态下，钢带被拉伸至使它被增塑的这样大的量。根据图示的实施例，下拉伸滚子50，51和52的直径分别为70，200和70mm，而上拉伸滚子56，57和58的直径分别为70，70和200mm。由于所选择的上钢带拉伸滚子56，57，58的调整和由于滚子的所选择的直径，当钢带连续被牵拉通过所述冷拉伸机6和围绕拉伸滚子弯曲时，通过冷拉伸机的一部分钢带将被增塑，可使钢带永久拉长，并且厚度减小2～20％(最好为2～10％，正常情况为3～5％)。同时，钢带宽度也稍微减小，虽然减小量只为拉长量的1/10，因此，基本上可以忽略。钢带的永久拉长也会造成厚度减小，其减小量基本上与钢带拉长量相当。通过减小钢带厚度，可以得到具有理想的最终厚度的完成的钢带。这点可通过在冷轧机2中，冷轧钢带，减小其厚度，再在冷拉伸机6中冷拉伸钢带，或顺度相反地进行上述两工序来达到。所述钢带在通过冷轧钢带打环装置20之后，盘绕在卷取机7上。上述整体的生产线的驱动机械由驱动机构22构成，它与钢带卷取机7连接。
当所希望的厚度减小量比用只包括一台轧机架和一台冷拉伸机的冷轧机能达到的减小量大时，可将多台轧机架2A，2B等顺序串联起来，如图4所示。图4还表示了将酸洗槽5放在冷拉伸机6下游的可能性。在这种情况下，冷拉伸机也可以起去除钢带表面氧化皮的作用，因此可以不需要放在酸洗槽上游的喷丸机。
在图5示意性表示的生产线中，图1至图4的冷拉伸机6和在冷拉伸机两侧的拉紧器滚子由冷轧机6’代替。冷轧和酸洗过的钢带100E(就冷轧钢带100E的制造而论，请参见上述的说明)通过冷轧机6’，使钢带得到永久拉长和厚度减少2～20％(最好为3～10％)。钢带的永久拉长也会造成厚度减小，其减小量与钢带的拉长量相当。通过减小钢带厚度可以得到具有所希望的最终厚度的完成了的钢带100F。这点可通过在冷轧机2中冷轧钢带，使其厚度减小，然后在冷轧机6’上冷轧钢带，或按相反顺序进行上述两工序而达到。此后，钢带盘绕在卷取机7上。有关紧跟在钢带铸造以后的生产线的详细情况，请参见图2和与图2有关的上述说明。
现转到图6和图7，铸造钢带100通过保温炉105。保温炉105将铸造钢带100的温度保持在，或将它升高至适合于热轧的900℃和1,200℃之间的温度。通过保温炉105之后，铸造钢带在热轧机106中进行热轧。热轧机的工作速度与铸造机101的工作速度相同。铸造和热轧过的钢带100’再卷绕成卷104’。
图6和图7中，紧跟在钢带铸造和热轧线之后的生产线的设计和工作与上面所述的相同，可分别参考图1和图5中的相应的生产线。这里不再对这些生产线进行说明，如需要，可参考结合图1，图2，图3和图5所作的上述说明。
利用本发明的方法，原则上可以处理任何不锈钢材料，但摆在第一位的是用于制造奥氏体不锈钢带。由于本方法具有生产成本经济和材料性能得到理想改善的优点，因此不但可以用于304和316型及其变型的标准等级的钢带的大量生产，而且还可用于制造特殊的，含有非常高含量的镍和/或钼(例如，5～15％钼)，或其它合金元素的不锈钢，而这种特殊的不锈钢在用通常的不锈钢带制造方法生产可能引起各种问题。

Claims (19)

1.一种制造不锈钢带，特别是奥氏体不锈钢带的方法，它可使钢带具有理想的最终厚度和屈服强度至少为250N/mm2，其特征在于：
—连续将不锈钢，特别是奥氏体不锈钢铸造成厚度至少为1mm，最大为10mm的钢带；
—将所述铸造钢带冷却至室温；
—冷轧铸造钢带，使其厚度减小至少10％，达到比加工完毕的产品的希望的最终厚度大至少2％，至多20％，最好最多大10％的厚度；
—在1,050℃和1,250℃之间的温度下，对该冷轧钢带退火；和
—在所述退火过程之后，对钢带进行冷加工，使钢带永久拉长，并且厚度减小2～20％，最好2～10％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，紧跟在所述退火处理之后的冷加工可以通过在拉伸钢带时，将钢带的连续拉伸与围绕滚子弯曲结合起来进行。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在钢带拉伸工序过程中，要将钢带压在所述滚子上，并且使所述钢带弯曲，其曲率半径小于200mm，最好曲率半径至少为20mm，至多为150mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，紧跟在所述退火处理之后的冷加工是通过冷轧钢带实现的。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之前，通过冷轧铸造钢带，使其厚度减小10～60％。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之前，通过冷轧铸造钢带，使其厚度减小10～30％。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之后，通过连续冷拉伸钢带或冷轧钢带，使钢带永久拉长，且厚度减少3～5％。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的方法，其特征在于，在紧跟在退火处理之后进行的所述冷加工工序之前或之后，要酸洗钢带。
9.一种用于制造不锈钢带，特别是奥氏体不锈钢带的方法，它可得到理想的最终厚度和屈服强度至少为250N/mm2，其特征在于：
—连续铸造不锈钢，特别是奥氏体不锈钢，以获得拉长的铸造产品；
—热轧所述拉长的铸造产品为钢带形状；
—将所述热轧钢带冷却至室温；
—冷轧该热轧钢带，使其厚度减小至少10％，达到比加工完毕的产品的理想的最终厚度大至少2％，至多20％，最好为至多10％；
—在1,050℃和1,250℃之间的温度下，对该冷轧钢带退火；和
—在所述退火过程之后，冷加工钢带，使钢带永久拉长，并且厚度减小2～20％，最好为3～10％。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将不锈钢连续铸造成厚度至少为1mm，至多为10mm的钢带，然后热轧所述铸造钢带，使其厚度减小至少5％，至多50％，比较合适的是至少10％，最多30％，以便在将该热轧钢带冷却至室温之前，破坏钢带的铸造结构。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，接在所述退火处理之后进行的冷加工是通过将钢带的连续拉伸和同时使钢带围绕滚子弯曲相结合来实现的。
12.如权利要求11所述的方法，其特征为，在钢带拉伸工序过程中，将钢带压在所述滚子上，并使所述钢带弯曲，其曲率半径小于200mm，最好曲率半径至少为20mm，至多为150mm。
13.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，接在所述退火处理之后进行的冷加工是通过冷轧钢带实现的。
14.如权利要求1至13中任何一项所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之前，冷轧该热轧钢带，可使其厚度减小10～60％。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之前，通过冷轧该热轧钢带，使厚度减小10～30％。
16.如权利要求9至15中任何一项所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之后，通过连续冷拉伸钢带或通过冷轧钢带，使钢带永久拉长，并且厚度减小3～10％。
17.如权利要求9至16中任何一项所述的方法，其特征在于，在接在退火处理之后进行的所述冷加工工序之前或之后，要酸洗钢带。
18.如权利要求1至17中任何一项所述的方法，其特征在于，不锈钢包含0.01～0.10％C，17～27％Cr，7～30％Ni，0～15％Mo。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，钢包含5～15％Mo。
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