CN1292847C - 奥氏体不锈钢热轧带材的制造方法和设备 - Google Patents

奥氏体不锈钢热轧带材的制造方法和设备 Download PDF

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Abstract

为了能够节能并节约成本地执行奥氏体不锈钢轧制产品的制造，在本发明方法的第一步骤里，铸造产品在轧机中轧制，在第二步骤里执行防止与由碳化铬析出而引起的晶间腐蚀有关的易腐蚀现象的热处理。为了调节终轧温度，通过分多步的加热来调节出高于1150℃的、铸造产品进入轧机精轧机列的入口温度，并且直接由轧制热来完成热处理，轧件终轧温度被调节到这样的值，在终轧温度下还能完成钢的完全动态再结晶，轧件在精轧机列的最后一道轧制之后从终轧温度起被淬火。本发明的设备包括用于连铸设备(2)和带有前置的温度调节系统(11)和后置的轧件冷却机构(16)的轧机(13)，该温度调节系统包括用于预热机构(7)和强加热机构(10)，用于调节出高于1150℃的入口温度和用于直接由轧制热来完成该热处理的终轧温度。

Description

奥氏体不锈钢热轧带材的制造方法和设备
技术领域
本发明涉及奥氏体不锈钢热轧带材的制造方法，其中，在第一步骤里，铸造产品在一台包括精轧机列的轧机中接受轧制，并且在第二步骤里执行用于防止尤其是在由碳化铬析出引起的晶间腐蚀方面的易腐蚀现象的热处理。本发明还涉及奥氏体不锈钢热轧带材的制造设备，该热轧带材不易于选择性腐蚀且尤其是晶间腐蚀。
背景技术
众所周知，奥氏体不锈钢通常包括铬及镍的质量百分比至少为10.5％的钢种，这样的奥氏体不锈钢尤其容易晶间腐蚀，出现这样的晶间腐蚀是由于当在晶界上形成富含铬的析出沉淀物时在组织的邻近晶界的区域里出现铬量贫瘠并与之相关地使这个区域的耐蚀性与含有大量溶解铬的组织区域相比降低。如果它们在冷却中很缓慢地经过临界温度区，情况尤其如此。因此，这样的奥氏体镍铬不锈钢在固溶退火和淬火状态下加以调整。随后进行淬火的固溶退火处理是这样的热处理，其中，在约1000℃-1100℃的固溶退火温度中，析出的碳化铬中的铬又溶解了并且通过随后的淬火防止了重新形成碳化铬，其做法是，碳原子保持强制溶解于母材中。这样的随后进行淬火的固溶退火在一个相对轧制独立的热处理作业中完成。为此，轧制产品被送往独立的热处理设备并且在那里进行退火和快速冷却，以便实现热处理。除了防止形成碳化铬外，还通过固溶退火处理改善了奥氏体镍铬不锈钢的冷加工性能。
EP0415987B2公开了这样的方法，该方法用于由也在按照输出方向为水平的弧弯式连铸方式制造的约50毫米厚的薄板坯来连续制造带钢或薄钢板，该方法包括以下步骤，即铸坯在高于1100℃的温度下在弧弯形导向段中凝固，板坯温度因热辐射或除鳞而降低并且通过感应式再加热而达到约1100℃，以及在至少一个轧机机列中轧制薄板坯。借助加热来调整板坯温度，从而，在轧机机列的加工装置上调节出温度降低，确切地说是这样调节，即在最后一架轧机开轧时，温度处于还足以进行良好加工变形的数量级里。在这里，在轧机机列的最后的第三架轧机里，轧件温度例如降低到988℃并且这样的温度足以作为最后一道轧制的开轧温度。轧件以953℃或更低的温度离开最后一架轧机并且随后在继续降低的温度下被切分成理想长度并被堆积或卷起来。
此外，公开了从铸造热起轧制板带钢的设备，例如见弗莱明等人的在《钢铁》中的“CSP-Anlagetechnik und ihre Anpassung anerweiterte Productionsprogramme”(第2卷，1993，第37页)。在这样的设备里，借助具有特殊设计的结晶器形状的连铸设备来制造连铸薄板坯，该薄板坯被定尺切分并且在辊底式炉中输送以达到温度均衡。随后，薄板坯被加速到随后轧机机列的高许多的入口速度，在除鳞后被送入轧机机列。在浇铸速度为5.5米/分的稳定的生产工作中，凝固温度约为1080℃的薄板坯到达辊底式炉。离开辊底式炉的输出温度约为1100℃。因此，轧制作业所需的热能几乎完全由铸造板坯所含的热量来提供。在轧机里，控制因轧机中的冷却和同轧辊接触而造成的热损失，从而调节出例如为880℃的理想终轧温度。随后是在冷却段中的缓慢冷却以及随后的卷取。
这两种已知方法的共同点是，作为进入精轧机的入口温度而调节出这样的板坯温度，即该板坯温度恰好还足以保证在精轧机列的最后一架轧机中进行轧制。
发明内容
本发明的任务是提出一种方法和一种设备，利用该方法和设备能够节能和节约时间地制造出奥氏体不锈钢。
为此，本发明提供一种奥氏体不锈钢热轧带材的制造方法，其中在第一步骤里，铸造产品在一台包括一精轧机列的轧机中接受轧制，并且在第二步骤里执行用于防止与由碳化铬析出而引起的晶间腐蚀有关的易腐蚀现象的热处理，其特征在于，为了调节终轧温度，通过分多步的加热，即通过包括预热段和强加热段的加热来调节出高于1150℃的、铸造产品进入轧机精轧机列的入口温度，并且直接由轧制热来完成该热处理，即该轧件的终轧温度被调节到这样的值，在该终轧温度下还能完成钢的完全动态再结晶，该轧件在该精轧机列的最后一道轧制之后从该终轧温度起被淬火。
本发明还提供一种用于执行本发明方法的、奥氏体不锈钢热轧带材的制造设备，在该方法的第一步骤里，铸造产品在一台包括一精轧机列的轧机中接受轧制，并且在第二步骤里执行用于防止与由碳化铬析出而引起的晶间腐蚀有关的易腐蚀现象的热处理，该制造设备包括一个用于制造铸造产品的连铸设备及一台带有前置的温度调节系统和后置的轧件冷却机构的轧机，其特征在于，该温度调节系统包括一个用于预热铸造产品的机构和一个用于强加热的机构以便调节出高于1150℃的、铸造产品进入轧机精轧机列的入口温度，以便调节出一个用于直接由轧制热来完成该热处理的终轧温度。
根据本发明的构想，为了制造奥氏体不锈钢热轧带材或热轧宽带钢，用于防止易腐蚀的热处理直接由轧制热来完成，就是说，直接在轧制过程后进行热处理，这利用了以下事实，即带材温度高到碳化铬还没有析出的程度，或者由于从轧制温度起，为了调节温度以使铬溶解而只要克服很小的温差。总之，轧制产品不再在一个独立的热处理步骤中进行固溶退火，这包括从室温退火到固溶温度，而是在利用轧制热的情况下并进而在省掉能量富集的退火作业的情况下进行。因此，所述钢能够无需随后单独进行的且包括固溶退火和淬火的热处理地节能并节约时间地进行制造。
根据本发明，如此在精轧机末端获得所需的较高的终轧温度，即调定出铸造产品进入轧机的精轧机列的一个与之相比较高的入口温度，该温度高于1050℃并最好高于1200℃。随后，轧件温度水平尽管在轧制中有温降而始终高于碳化铬可能析出的温度。为了获得这样的入口温度，铸造产品接受一个分多步且最好是分两步的加热，该加热包括预热段和强加热段。
轧件终轧温度最好被调定到高于1000℃，最好高于1050℃，就是说被调到含铬不锈钢的易于碳化物析出的铬始终溶解的温度。终轧温度应该位于这样的水平，其中，还没有碳化铬析出，而组织仍然能再结晶。术语“终轧温度”涉及在精轧机列的最后一架或几架轧机中的轧件温度。随后，最好是马上将轧件淬火到400℃-650℃的温度，最好是400℃-600℃，在这里，尤其是碳化铬的析出得到抑制。总之，提供了一种经过轧制的并已经过热处理的产品，它与接受单独的固溶退火和淬火的产品相比具有在制造时节能并节约时间的优点。
在预热段中，有利地将铸造产品温度调定到1000℃-1150℃，在这里，首先在随后的强加热区里将温度升高到高于1200℃。预热段最好在燃气加热炉或燃油加热炉中被完成，随后的强加热段在感应炉或感应加热区里完成。这样做的优点是，预热可以发生在辊底式炉中，而加热到高于1200℃的加热作业可以移到一个感应加热区。因此防止了辊底式炉承受很高负荷，这或许会导致其出现热故障。在燃气加热炉或燃油加热炉里，板坯温度被提高到1000℃-1150℃，而不会超过炉子部件的承载能力。
为了避免被强加热的一次氧化皮层对轧件表面质量产生不利影响，在调定入口温度之前，铸造产品表面且尤其是板坯表面被除鳞。为此，在预热段和强加热段之间设有一个除鳞装置。入口温度的调节因此在感应加热区里完成。也建议附加地进行或者已经在预热段的辊底式炉前进行除鳞，以便保护炉辊不受氧化皮的影响并进而使板坯表面不会有不希望的鳞痕，并且改善了把热量传入板坯内。
作为调节理想的高终轧温度的另一实施例而提议，最好以感应的方式还在精轧机列的最后段中发生一次轧件的加热。这样一来就保证了，直到轧制过程的最后，轧件温度都可靠地保持在发生再结晶过程的温度上。
作为改进方案而提出了，具有规定的终轧温度的轧件经过一个接在精轧机列后面的最好是感应的加热段，以便继续保持在发生加速的再结晶过程的温度上，并且随后被淬火。这样做的优点是，由于与之相关的强度降低而能够提供用于所希望的再结晶过程的较长时间。如果确定尽管有高的入口温度而仍无法达到所需的终轧温度时，例如由于不希望有的不利的轧制过程，则这个加热段就可以投入使用。
用于执行所提议的方法的本发明设备的特点是，该温度调节系统包括一个铸造产品的预热机构和一个用于强加热以便将铸造产品的进入轧机精轧机列的入口温度调节到高于1150℃且最好是高于1200℃的机构，以便调定终轧温度，由此就能直接由轧制热来完成热处理。
在这里，调节出理想的高终轧温度的机构是温度调节系统的一部分，即通过调节出高的入口温度，也能在考虑轧制中的温度降低的情况下调节出高的终轧温度。为了保护尤其是辊底式炉的预热炉，这样的温度调节系统由预热机构和一个随后的感应式强加热区组成。
为了在轧制后保持终轧温度，轧机后面设有一个加热区。该加热区最好被感应加热，可以调节出高于1000℃的温度。该加热区也可以是隧道式炉。
附图说明
从以下的说明书中得到了本发明的其它细节和优点，在以下说明书中详细描述了本发明的如附图所示的实施例。在这里，除了以上所述的特征组合方式外，这些特征单独地或以其它组合方式的形式对本发明都很重要，其中：
图1表示根据第一实施例的用于执行所提出的方法的设备；
图2表示根据现有技术的设备。
具体实施方式
图1表示制造镍铬合金钢板带材的设备，所述板带材不用冷却到室温地进行轧制和热处理，因此，成品已经经过固溶退火和淬火以便供人使用。
这样的设备1包括一连铸设备2，在这里，例如借助用于钢水的钢包3、中间包4以及结晶器5来表示该连铸设备。接近最终尺寸的连铸坯或铸造产品6在辊底式炉或预热炉7前借助剪切机8被切分成板坯段，随后，这些板坯段进入炉7，以便在此被加热到1000℃-1150℃或者接受均热处理。被加热的板坯经过一除鳞装置9，以便随后进入感应式强加热机构10。在这里，板坯在一次短暂快速的加热作业中被加热到1000℃-1300℃的温度，最好是高于1200℃。在强加热机构10里调节出的温度必须足以调节出高于1000℃的理想终轧温度。或许，加热到1000℃左右可能就够了，只要在轧制过程里发生很小的温度损失。预热炉7和强加热机构10构成温度调节系统11。用于执行热处理的手段就是预热炉7、强加热机构10以及快速冷却段。
在经过强加热机构10后，热板坯再次被除鳞(二次除鳞装置12)并且被送入精轧机列13，它在这里是由六架轧机13a-f组成的。入口温度为1050℃-1250℃，最好是高于1200℃。也可以调定1050℃的温度，只要在轧机机列中的温度损失小并且能达到理想终轧温度就行。在二次除鳞装置12前，设有一个用于事故的紧急剪14。
在轧制过程中，板坯温度因热辐射和冷却而降低，但是，在轧机机列13的末端之前，板坯温度不降低到低于1000℃-1100℃，因此，铬始终保持溶解状态并且不会在组织晶界上析出碳化铬并且能够实现完全再结晶。随后，轧件15进入冷却机构16或冷却段，它的冷却参数是如此设定的，即轧件被快速冷却到400℃-650℃，最好是低于600℃，以便使溶解的铬原子保持强制溶解状态。在此所示的冷却段可以是带有水冷系统的冷却梁，也可以想到其它冷却形式。随后，如此轧制的并已被热处理的并因而耐蚀的带材在卷取机构18被卷起来。
为了对比，图2表示根据现有技术的由铸造热开始进行轧制的设备，其中，带材必须在一个独立的加工作业中经受固溶退火。对应于图1的设备部分采用相同的标记。此外，标出了常见的板坯温度或者带材温度，这些温度存在于或设定于这些设备部分中。在这样的设备中，铸造产品106被切断并随后被送入一均热炉107，以便随后能够轧制。没有示出在一个单独的包括退火炉的设备部分中发生的固溶退火及随后的淬火过程。
本发明尤其是涉及奥氏体不锈钢，即铬的质量百分比至少为10.5％且最多含有1.2％的碳的钢材。本发明尤其针对不锈钢，在该不锈钢中，应该避免因在碳化铬析出时的铬减少而造成的晶间腐蚀。借助所提出的方法而做到了，特种不锈钢已经在经过在线铸造设备和轧制设备后处于固溶退火状态并因而是耐蚀的。这节省了能量和时间并因而节约了成本。制造耐蚀不锈钢的生产线被缩短。

Claims (19)

1、一种奥氏体不锈钢热轧带材的制造方法，其中，在第一步骤里，铸造产品(6)在一台包括一精轧机列的轧机中接受轧制，并且在第二步骤里执行用于防止与由碳化铬析出而引起的晶间腐蚀有关的易腐蚀现象的热处理，其特征在于，为了调节终轧温度(Twe)，通过分多步的加热，即通过包括预热段和强加热段的加热来调节出高于1150℃的、铸造产品进入轧机精轧机列的入口温度(Tein)，并且直接由轧制热来完成该热处理，所述轧件(15)的终轧温度被调节到这样的值，在该终轧温度下还能完成钢的完全动态再结晶，该轧件(15)在该精轧机列的最后一道轧制之后从该终轧温度(Twe)起被淬火。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，调节出高于1200℃的入口温度。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轧件的终轧温度(Twe)被调节到高于1000℃的温度，随后，所述轧件在20秒内被淬火到400℃-650℃的温度。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述终轧温度被调节到高于1050℃的温度。
5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轧件被淬火到低于400℃-600℃的温度。
6、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在该预热段里，铸造产品的温度被调节到1000℃-1150℃，在随后的强加热段里，该温度被升高到高于1200℃。
7、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，该预热段是在燃气加热炉或燃油加热炉(7)里完成的，而随后的强加热段是在一个感应加热区(10)里完成的。
8、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在该预热段与该强加热段之间进行除鳞。
9、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，轧件的附加加热在精轧机列(13)的最后一段中以感应方式发生，从而在轧制过程中，温度保持在动态再结晶区域里。
10、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，具有规定的终轧温度(Twe)的轧件被引导经过一个接在轧机机列后的加热区，以便继续保持在能够发生轧件完全再结晶的温度上，随后才进行淬火。
11、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，从铸造热开始，用于防止易腐蚀现象的所述热处理直接由在接近最终尺寸的连铸产品(6)上的轧制热来完成。
12、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，用于防止易腐蚀现象的所述热处理直接由在连铸的并在热宽带钢轧机上轧制的轧制产品上的轧制热来完成。
13、用于执行如权利要求1至12中任一项所述方法的、奥氏体不锈钢热轧带材的制造设备，在该方法的第一步骤里，铸造产品(6)在一台包括一精轧机列的轧机中接受轧制，并且在第二步骤里执行用于防止与由碳化铬析出而引起的晶间腐蚀有关的易腐蚀现象的热处理，该制造设备包括一个用于制造铸造产品(6)的连铸设备(2)以及一台带有前置的温度调节系统(11)和后置的轧件(15)冷却机构(16)的轧机(13)，其特征在于，该温度调节系统(11)包括一个用于预热铸造产品的机构(7)和一个用于强加热的机构(10)以便调节出高于1150℃的、铸造产品进入轧机精轧机列的入口温度(Tein)，以便调节出一个用于直接由轧制热来完成该热处理的终轧温度(Twe)。
14、如权利要求13所述的设备，其特征在于，调节出高于1200℃的入口温度。
15、如权利要求13所述的设备，其特征在于，该轧件冷却机构(16)包括用于将轧件淬火到400℃-650℃以便抑制碳化铬在冷却时析出的机构。
16、如权利要求13所述的设备，其特征在于，该设备在该轧机后具有一个加热区，用于将轧件的终轧温度(Twe)保持在高于1000℃的温度。
17、如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于在轧制中继续加热轧件以便调节出终轧温度(Twe)的机构。
18、如权利要求13至17中任一项所述的设备，其特征在于，该设备包括一个用于在该温度调节系统(11)前剪断铸造产品(6)的机构(8)，并且还可选择地包括一个在该预热机构(7)和该强加热机构(10)之间的第一除鳞装置(9)，一个在该温度调节系统(11)和该精轧机列(13)之间的第二除鳞装置(12)，一个紧接在该精轧机列(13)后面或一保温炉后面的快速冷却机构(16)以及一个用于卷取带材的机构(18)或一个用于切断并堆积经过热处理的轧件的机构。
19、如权利要求13所述的设备，其特征在于，该设备包括：一个用于加热连铸板坯或方坯的温度调节系统，或许有的一架粗轧机以及一个随后的热宽带钢轧机或线棒轧机，一个紧接在热宽带钢轧机或线棒轧机或一保温炉后面的快速冷却机构，以及一个带材卷取机构或一个用于切断并堆积或卷绕经过热处理的轧制产品的机构。
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