CN1207113C - 用于生产高强度钢带的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于生产高强度钢带的方法，在至少一台连续铸钢机中铸造钢水以形成初轧板坯，利用铸造热将板坯运送经过炉子装置，在初轧装置中经受初轧，在最终轧制装置中精轧以形成具有所需最终厚度的钢带，在无头或半无头方法中，板坯在初轧装置中基本处于奥氏体范围内地受到初轧，然后在最终轧制装置中在奥氏体范围内轧制，或在最终轧制装置中在双相奥氏体-铁素体范围内轧制，经奥氏体或奥氏体-铁素体轧制的钢带在离开最终轧制装置后迅速冷却以得到所需组织，从而在最终轧制装置中以存在所需铁素体量的温度轧制钢带，离开最终轧制装置的钢带在形成马氏体的温度范围内迅速冷却至低于初始马氏体的温度。

Description

用于生产高强度钢带的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于生产高强度钢带的方法，并涉及一种适于实施该方法的装置。
背景技术
在用于生产高强度钢带的已知方法中，起点是已经按传统方法制造并在拉出辊道上进行两级冷却的热轧钢带。在第一级中，使奥氏体钢带冷却，直到其处于奥氏体-铁素体混合范围中并保持在该范围内，直至形成了所需的铁素体量。然后，以高冷却速度冷却钢带，以求在钢带中得到马氏体组织。一种具有这种性质的高强度钢被称为双相钢。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种在高强度钢的生产中提供较大的灵活性的方法。本发明要力求达到的另一个目的是提供一种能利用简单的装置实施的方法。这些目的和其它优点由一种用于生产高强度钢带的方法来达到，其中，在至少一台具有一股铸流或更多股铸流的连续铸钢机中铸造钢水，以形成初轧板坯，并且利用铸造热而将板坯运送经过一个炉子装置，在一个初轧装置中经受初轧，而且在一个最终的轧制装置中被精轧，以形成具有所要求的最终厚度的钢带，并且，在一种无头或半无头方法中，板坯在初轧装置中基本上处于奥氏体范围内地受到初轧，然后在最终的轧制装置中在奥氏体范围内被轧制，或在最终的轧制装置的至少一个机架中在双相奥氏体-铁素体范围内被轧制，而经奥氏体或奥氏体-铁素体轧制的钢带在其离开最终的轧制装置以后被迅速冷却，以便得到所要求的组织，从而，在最终的轧制装置中，以在该温度下存在所要求的铁素体量的温度轧制钢带，以及离开最终的轧制装置的钢带在形成马氏体的温度范围内被迅速冷却至一个低于初始马氏体的温度。
本发明还提供了一种用于生产高强度钢带的方法，其中，在至少一台具有一股铸流或更多股铸流的连续铸钢机中铸造钢水，以形成初轧板坯，并且利用铸造热而将板坯运送经过一个炉子装置，在一个初轧装置中经受初轧，而且在一个最终的轧制装置中被精轧，以形成具有所要求的最终厚度的钢带，并且，在一种无头或半无头方法中，板坯在初轧装置中基本上处于奥氏体范围内地受到初轧，然后在最终的轧制装置中在奥氏体范围内被轧制，或在最终的轧制装置的至少一个机架中在双相奥氏体-铁素体范围内被轧制，而经奥氏体或奥氏体-铁素体轧制的钢带在其离开最终的轧制装置以后被迅速冷却，以便得到所要求的组织，从而，在最终的轧制装置中，以在该温度下存在所要求的铁素体量的温度轧制钢带，以及离开最终的轧制装置的钢带以形成贝氏体的冷却速度被迅速冷却至一个高于初始马氏体的温度。
本方法是基于一种无头或半无头方法的工艺方法。在一种具有这种性质的方法中，不管沿板坯或钢带的长度、宽度还是厚度，都有可能实现极好的温度控制。此外，作为时间的函数的温度均匀性是非常好的。一种用于实施此方法的装置通常装备有冷却机构，从而使作为在设备中的位置的函数和/或作为时间的函数的温度分布图也是可以很容易地控制和调节的。可以引用的一个附加优点为，该方法特别适合于采用真空中间包，以便将钢的成分调节成准备得到的理想性能。
由于高水平的温度均匀性，因此非常有可能以一种可精确地预测的方式在双相奥氏体-铁素体范围内进行轧制。在横过钢带的整个横截面上以及沿钢带的长度几乎不产生任何的或没有奥氏体-铁素体百分比上的差异。传统的方法只能与这样的温度均匀性水平一致，即要求这种温度均匀性水平可获得有限程度的均匀性能或借助于特殊的措施得到均匀性能。因此，按传统方式制造的高强度钢带在横截面上和在纵向上都有不均匀性。
按照本发明方法的一个实施例的特征为，在最终的轧制装置中以一存在所要求的铁素体量的温度轧制钢带，以及离开最终的轧制装置的钢带在形成马氏体的温度范围内被迅速冷却至一个低于Ms(初始马氏体)的温度。
由于有非常好的温度均匀性水平，因此有可能在最终的轧制装置中调整并保持所要求的奥氏体-铁素体比例。在离开最终的轧制装置以后，使钢带非常快地冷却，在该冷却过程中，可能在一最多为10秒钟的等待时间之后，使奥氏体转变成马氏体，形成高强度钢带。
对于熟悉本领域的技术人员而言，显然也可以按这样一种方式实施该方法，即使钢带完全在奥氏体范围内轧制并作为奥氏体钢带地离开最终的轧制装置。按此方式轧成的钢带也将在横截面上和在纵向上都拥有非常高的温度均匀性。用于借助于两级冷却生产双相钢的传统方法可以有利地用于具有这种性质的钢带的生产。
按照本发明方法的另一个实施例的特征为，在最终的轧制装置中以一存在所要求的铁素体量的温度轧制钢带，以及使离开最终的轧制装置的钢带以形成贝氏体的冷却速度迅速冷却至一个高于Ms(初始马氏体)的温度。在本发明的这一实施例中，在奥氏体与铁素体之间仍然存在所要求的比例，而且由于有良好的温度均匀性水平，上述的奥氏体和铁素体比沿钢带均匀地分布。冷却速度和冷却温度的选择要谋求使部分奥氏体转变成贝氏体，在其间保留残余的奥氏体。在制造产品时，当钢带发生随后的变形时，奥氏体产生位错，由此提供了具有可加工性性能的高强度钢。其结果为，生产出具有高强度和高延展性的钢带。由于这些性能，故这些钢种也被称为TRIP钢(相变感生塑性钢)。使钢带在贝氏体范围内被卷取。形成贝氏体的整个过程和残余奥氏体的形成取决于合金元素。因此，当生产这种类型的钢时，特别有利的是采用一真空包，它允许调整钢的成分，以便使之与所要求的性能恰当地相匹配，直到在连续铸钢机中铸造板坯之前的最后瞬间。
为了不仅得到良好的温度均匀性水平，而且还得到在钢带的整个横截面上的良好的形变分布，按照本发明的方法的又一实施例的特征为，在初轧装置的至少一个机架上，最好在所有机架上，和/或在最终的轧制装置的至少一个机架上，最好在每个机架上，进行有润滑的轧制。有润滑的轧制确保了由轧辊作用的压下操作在钢带或钢板坯的位于轧辊之间的那部分中都是均匀分布的。EP-A-0 750 049描述了一种用于生产双相钢的热轧方法。它公开了一种具有特殊元素的合金和采用特殊的冷却温度与卷取温度的组合。但在此文献中没有公开从连续铸造钢水开始采用单一生产线的方法。
类似的评论也适用于在US 4,790,889、US 5,470,529和US 4,316,753中公开的内容。
EP-A-0 370 575还描述了一种方法，其中，从连续铸造钢水开始，在一单一生产线上生产钢带。不过，该文献并未公开高强度钢带的生产。还有，在该处，钢带在最终的轧制工作之前而不是在其之后被冷却，并且是在钢带的卷取之前被冷却。
本发明还用一种用于生产钢带的装置来实施，该装置特别适合于实施按照本发明的方法，它包括：至少一台用于铸造薄初轧板坯的连续铸钢机；一个用于使已经在初轧装置中任选地经过初步的尺寸减小的板坯均匀化的炉子装置；一个用于将板坯轧薄成具有所要求的最终厚度的钢带的轧制装置；以及一个用于卷取钢带的卷取装置，其特征为，在轧制装置的最后的轧机机架和卷取装置之间设置一个冷却能力至少为2MW/m2的冷却装置。
附图说明
现在参照按照附图的一个非限制性实施例较详细地说明本发明，在图中：
图1示出了装置的示意侧视图，按照本发明的方法可用该装置来实施；
图2示出了一个曲线图，它表示钢中作为在装置中的位置的函数的温度分布图；
图3示出了一个曲线图，它表示钢的作为在装置中的装置的函数的厚度分布图。
具体实施方式
在图1中，参考标号1代表一台用于铸造薄的初轧板坯的连续铸钢机。在此介绍性说明中，该术语可被理解为是指一种用于铸造厚度小于150mm，优选地小于100mm，最好小于80mm的初轧薄钢板坯的连续铸钢机。连续铸钢机可包括单流式或多流式的。也可以将多台连续铸钢机彼此相邻地放置。这些实施例都落入本发明的范围内。参考标号2代表一个铸钢桶，将要进行浇铸的钢水从该铸钢桶中被送至一个中间包3中，后者在本设计方案中是一个真空中间包。中间包最好设有例如计量装置、混合装置和分析装置的装置，用以将钢的化学成分调整到所要求的成份，这是因为，在本发明中，成分是重要的。在中间包3的下面，设有一铸模4，使钢水被浇入其中并且至少部分地凝固。如果需要的话，铸模4可以装备一个电磁制动器。标准的连续铸钢机的铸造速度约为6m/min；附加的手段如真空中间包和/或电磁制动器提供了8m/min或更高的铸造速度前景。将凝固的薄板坯送入一个长度例如为250-300m的隧道炉7中。一旦铸成的初轧板坯已经到达炉子7的端部，就在半无头方法中用剪切装置6将初轧板坯切成板坯段。半无头方法可以被理解为是指这样一种方法，其中，在一种连续的轧制方法中至少在最终的轧制装置中由单个初轧板坯或板坯段轧出许多具有标准带卷尺寸的卷材，该带卷数优选地多于三个，最好多于五个，以便得到最终的厚度。在无头轧制方法中，初轧板坯或经过初轧装置以后的钢带被结合在一起，以便能在最终的轧制装置中进行无头轧制方法。在一种连续方法中，初轧板坯无间断地移动通过位于连续铸钢机和轧制装置的出口侧之间的通路。本发明在此处是根据半无头方法进行说明的，但是显然也可以用于无头的或连续的方法。每个板坯段拥有对应于5～6个传统带卷的钢量。在炉子中，有一个用于储存许多具有这种性质的板坯段例如用于储存三个板坯段的空间。因此，当正在更换连续铸钢机中的铸钢桶，并且开始铸造一新的初轧板坯时，或者当连续铸钢机出现故障时，设备的位于炉子下游的那些部分可持续运行，并且还能保证即使在下游出现故障时，连续铸钢机也能连续工作。还有，在炉子中的储存增加了板坯段在其中停留的时间，导致板坯段具有改进的温度均匀性。初轧板坯进入炉子的速度与铸造速度相当，因此约为0.1m/s。在炉子7的下游设有一去除氧化物的装置9，在此情况下，该装置是压力大约为400个大气压的高压水喷枪，用于喷吹掉已经在板坯表面上形成的氧化物。板坯经过去除氧化物的设备并进入炉子装置7的速度约为0.15m/s。执行初轧装置的功能的轧制装置10包括两个四辊式机架，后者最好装备有用于润滑辊子的装置。如果需要的话，可包括一剪切装置8，以用于紧急情况。
从图2可以看出，离开中间包时大致为1450℃的钢板坯的温度在轧机机架中降至约为1150℃的水平，并且板坯以此温度在炉子装置中被均匀化。在去除氧化物的装置9中的强烈喷水使板坯的温度从大约1150℃降至大约1050℃。在初轧装置10的两个轧机机架中，板坯的温度下降，并随着每个轧制道次下降另一约为50℃的温度，因此，厚度原来约为70mm并以42mm的中间厚度按两步形成厚度约为16.8mm的钢带的板坯，其温度约为950℃，也就是处于奥氏体范围内。对于两种情况，作为位置的函数的厚度分布图示于图3中，一种情况是，正在轧制最终厚度为0.8mm的钢带，一种情况是，正在轧制最终厚度为1.0mm的钢带。数字代表厚度，其单位为mm。在初轧装置10的下游装有一个冷却装置11、一组带卷开卷箱12，以及如果需要的话，还装有一个附加的炉子装置(未示出)。从轧制装置10输出的钢带可暂时地在带卷开卷箱12中储存并均匀化，而且如果需要额外地提高温度的话，可以在位于带卷开卷箱下游的加热装置(未示出)中加热该带钢。对于本领域中的技术人员来说，冷却装置11、带卷开卷箱12和未示出的炉子装置显然可以彼此相对地处于与上述位置不同的位置。由于厚度的减少，经轧制的钢带以大约为0.6m/s的速度进入带卷开卷箱。借助冷却装置11，钢带被冷却，直至它处于双相奥氏体-铁素体范围内。也可以不使钢带冷却，或只冷却至有限的程度，或将钢带加热，以求在最终的轧制装置14的出口侧得到按奥氏体轧制的钢带。此冷却装置也可以设置在最终的轧制装置的轧机机架之间。还可以任选地在各个轧机机架之间采用自然冷却。在冷却装置11、带卷开卷箱12或炉子装置(未示出)的下游放置一第二去除氧化物的装置13，其水压约为400个大气压，其目的为再次去掉可能在轧制钢带的表面上形成的氧化物皮。如果需要的话，也可以包括另一剪切装置20，以便切去钢带的头和尾。然后，将钢带送入一个轧制机组，该轧制机组可以是一个布置在另一个后面的六台四辊式轧机机架，并且最好被设计成具有用于润滑轧辊的装置。
当生产奥氏体钢带时，有可能只采用五个轧机机架就得到所要求的例如在1.0mm和0.6mm之间的最终厚度。对于70mm的板坯厚度，由每个轧机机架所实现的厚度用图3中的上排数字表示。在离开轧机机组14以后，当时最终温度约为850℃并且厚度为0.6mm的按奥氏体-铁素体轧制的钢带借助于冷却装置15得到强烈地冷却并被卷取至一个卷取装置16上。钢带进入卷取装置的速度约为13-25m/s。如在欧洲钢煤联营(ECSC)的最后报告7210-EA/214中的冷却装置可用于冷却的目的。此报告的内容在此被视为结合在本申请中。此冷却装置的显著优点为宽的控制范围，每单位表面积的高冷却能力，以及冷却的均匀性。
冷却装置15可根据是希望形成马氏体还是贝氏体而进行调节和控制。可以从奥氏体钢带开始，并利用两级冷却将其冷却，在这种情况下，在第一级中，冷却要进行到形成了所要求的铁素体量时为止，接着进行快速冷却，以便形成马氏体。对一种已经在双相范围内进行了轧制的钢带，也可将其迅速冷却，以便形成马氏体(曲线m)。还可以冷却一奥氏体钢带，直至形成了所要求的铁素体量，然后以这样一种方式继续冷却，即形成带残余奥氏体的贝氏体。此外，可以在双相范围内轧制钢带，然后在必要时以形成带残余奥氏体的贝氏体的方式(曲线b)继续冷却。
如果合适的话，在去除氧化物的设备13中从钢带上去掉氧化物。如果离开轧机机组14的出口温度太低，则可以用位于轧机机组下游的炉子装置18使按铁素体轧制的钢带升至所要求的卷取温度。冷却装置15和炉子装置18可以彼此相邻地或一个在另一个的后面地设置。也可以根据要生产的是奥氏体钢带还是奥氏体-铁素体钢带而用一个装置代替另一个装置。包括一剪切装置17，以便将钢带切成所要求的与标准带卷尺寸相对应的长度。通过合适地选择装置的各个组成部分和用该装置实施的方法步骤例如均匀化、轧制、冷却和暂时储存，已经证明有可能利用单个连续铸钢机运营该装置，而在现有技术中，则采用了两台连续铸钢机，以便使受限制的铸造速度与惯用的高得多的轧制速度匹配。本装置适合于其宽度位于1000-1500mm范围内且厚度在轧制奥氏体钢带的情况下约为1.0mm，而在轧制铁素体钢带的情况下厚度约为0.5～0.6mm的钢带。在炉子装置7中的均匀化时间在储存三个长度等于炉子长度的板坯时约为十分钟。在奥氏体轧制的情况下，带卷开卷箱适于储存两条完整的钢带。

Claims (5)

1.一种用于生产高强度钢带的方法，其中，在至少一台具有一股铸流或更多股铸流的连续铸钢机(1)中铸造钢水，以形成初轧板坯，并且利用铸造热而将板坯运送经过一个炉子装置(7)，在一个初轧装置(10)中经受初轧，而且在一个最终的轧制装置(14)中被精轧，以形成具有所要求的最终厚度的钢带，并且，在一种无头或半无头方法中，板坯在初轧装置(10)中基本上处于奥氏体范围内地受到初轧，然后在最终的轧制装置(14)中在奥氏体范围内被轧制，或在最终的轧制装置(14)的至少一个机架中在双相奥氏体-铁素体范围内被轧制，而经奥氏体或奥氏体-铁素体轧制的钢带在其离开最终的轧制装置(14)以后被迅速冷却，以便得到所要求的组织，从而，在最终的轧制装置(14)中，以在该温度下存在所要求的铁素体量的温度轧制钢带，以及离开最终的轧制装置(14)的钢带在形成马氏体的温度范围内被迅速冷却至一个低于初始马氏体的温度。
2.一种用于生产高强度钢带的方法，其中，在至少一台具有一股铸流或更多股铸流的连续铸钢机(1)中铸造钢水，以形成初轧板坯，并且利用铸造热而将板坯运送经过一个炉子装置(7)，在一个初轧装置(10)中经受初轧，而且在一个最终的轧制装置(14)中被精轧，以形成具有所要求的最终厚度的钢带，并且，在一种无头或半无头方法中，板坯在初轧装置(10)中基本上处于奥氏体范围内地受到初轧，然后在最终的轧制装置(14)中在奥氏体范围内被轧制，或在最终的轧制装置(14)的至少一个机架中在双相奥氏体-铁素体范围内被轧制，而经奥氏体或奥氏体-铁素体轧制的钢带在其离开最终的轧制装置(14)以后被迅速冷却，以便得到所要求的组织，从而，在最终的轧制装置(14)中，以在该温度下存在所要求的铁素体量的温度轧制钢带，以及离开最终的轧制装置(14)的钢带以形成贝氏体的冷却速度被迅速冷却至一个高于初始马氏体的温度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征为，在初轧装置(10)的至少一个机架上和/或在最终的轧制装置(14)的至少一个机架上进行有润滑的轧制。
4.如权利要求3所述的方法，其特征为，在初轧装置的所有机架上和/或在最终的轧制装置的每个机架上进行有润滑的轧制。
5.一种用于生产钢带的装置，它用于实施一种如前述权利要求之一所述的方法，该装置包括：至少一台用于铸造薄初轧板坯的连续铸钢机(1)；一个用于使板坯均匀化的炉子装置(7)；一个用于进行初步尺寸减小的初轧装置(10)；一个用于将板坯轧薄成具有所要求的最终厚度的钢带的轧制装置(14)；以及一个用于卷取钢带的卷取装置(16)，其特征为，在轧制装置(14)的最后的轧机机架和卷取装置(16)之间设置一个冷却能力至少为2MW/m2的冷却装置(15)。
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