CN1311826A - 两相钢的制造方法和所用装置 - Google Patents
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Abstract
轧机机座(1)中进行最终变形工序之后,通过符合目的的冷却,并调节由70至90%铁素体及30至10%马氏体组成的两相组织,以此来制造两相钢(2),为了在制造两相钢(2)时不受钢的几何形状和带速的影响,本发明建议,在附设有前后依次安置的多个水冷段(7)的冷却段(6)中以流化床冷却形式来进行冷却。
Description
本发明涉及一种自含有70至90％铁素体和30至10％马氏体两相组织的热轧态钢、在进行冷却的同时，借助可控温度制度和所定义的冷却策略，此外还借助终轧后进行的水冷来制造两相钢的方法和所用的装置，其中在第一冷却段中冷却曲线进入铁素体区域，并在达到必要的铁素体部分之后，在第二冷却段中继续冷却到马氏体起始温度以下。
适当冷却钢而有目的地使组织转变，这是人所共知的。因此，举例来说，DE 44 16 752 A1中记叙了一种制造热轧宽带钢的方法，其中在连铸机和混铁炉之间进行首次变形前，将足够厚(至少2mm)板坯的表面温度降到能调节奥氏体组织向铁素体/珠光体转变。在此情况下，将冷却时间选择至少能使70％的奥氏体转变成铁素体/珠光体。在混铁炉中，随即又转化成奥氏体，同时奥氏体晶界重新取向。以此方式应该实现，二次选择的废钢铁，尤其是含铜废钢铁，也可用作原始材料，而不会使铜在原生奥氏体晶界上发生不期望有的聚集。
制造两相钢时，人们同样借助按目的进行的冷却来利用正在进行着的组织转变，但时间上已经是在所进行的变形之后了。在此情况下，两相组织的调整主要取决于设备技术上达得到的冷却速度和钢的组成。制造两相钢时，重要的是第一冷却段中形成的铁素体要足够。
从设备技术上考虑，举例来说，先水冷到约620～650摄氏度的温度，再空气冷却，就能形成足够数量的铁素体。空气冷却持续时间(约8秒)要选择得能在第二冷却段开始之前至少有70％马氏体转变成铁素体。在第一冷却段中，以及在空气冷却过程中，应当避免转化到珠光体程度。
在第二冷却段中，制冷容量必须还多得能使卷取温度低于马氏体起始温度。只有那样才能保证具有铁素体成分和马氏体成分的两相组织形成。这已知工艺是不成问题对于…来说低带材运行速度，因为在第一冷却段结束之后，还有足够的制冷容量供马氏体转变用。
带材运行速度非常高时，当然可以在正进行着的冷却段中推迟第二冷却段起始，以使接着的马氏体形成进行得不完全，或者根本不进行，这是因为制冷量不再足以用来调整所需的低温(＜220摄氏度)。然后，形成一种由铁素体、贝氏体和马氏体部分所组成的多相组织，这种多相组织实现不了单纯两相组织的所达到的机械特性。
以此已知的现有技术为出发点，本发明的目的是提出一种用来制造两相钢的方法和装置，用此方法和装置，即使在带速高的情况下，也可以使马氏体快速并在数量上充分地转变成铁素体。
上面提出的发明目的，就制造方法而言，是用权利要求1中表示特征的措施以下述步骤来实现的：在第一冷却段中，用低如20K/s至30k/s的冷却速度来调节钢的冷却曲线，以使冷却曲线以温度高得能令铁素体快速形成，并在第二冷却段开始前，至少已有70％马氏体转变成铁素体的温度进入铁素体区域。
由于本发明采用冷却速度比已知方法低的缓慢冷却方式，所以从时间上讲，冷却曲线到达铁素体区域要更晚些，但到达铁素体区时的温度比已知方法高，也就是说，马氏体开始向铁素体转变的时间推迟了一些，但开始转变的温度比已知方法高，而且基于更高的温度，曲线也很快延伸过去。如果在转化温度同时也高的情况下，尽快到达铁素体区域，则会产生良好效果。
跟已知方法相比，本发明能如此早地产生至少70％的转变度，因而在给定冷却段中制冷量还足够用于后续的马氏体形成。也就是说，在第一冷却段结束之后，足量奥氏体转变成铁素体，从而可以取消其他情况下常用的空气冷却，而且可直接挨着第一冷却段接上第二冷却段。
为了能使冷却以所需的低冷却速度进行，本发明运用了流化床还冷却原理。这是一种水冷却方法，其中多个水冷段以一定间距先后依次布列，从中将水浇淋到被冷却物上。对水冷段的总级数施加影响，就能使冷却速度或向被冷却物浇淋的水量(其被冷却物的质量及/或所述被冷却材料的表面积)最佳适应各级之间的彼此间隔以及水冷段的有效长度。所述冷却也可以用一种无级可变冷却剂量来实现。
由于适应了被冷却物，流化床还冷却就可以在时间上如此长时间地延长，一直到获得所希望的转变度为止，不像已知方法那样会有冷却曲线因冷却太剧烈而事前就已经离开铁素体区域。
与现有技术中的冷却相比，在流化床冷却或者冷却剂量无级可变的情况下，浇淋少量水就可达到所述转变温度。为了加快铁素体中析出的含碳物质混合物进入残留奥氏体的进程并因此而促进铁素体形成，可正好在转变过程中添补此水量差。复原的奥氏体区域用碳富集到冷却速度为20～30K/s时已经转变成马氏体。
鉴于不再有必要在空气中停留一定时间来进行冷却，为保证铁素体充分形成，可用冷却段的一部分来制造两相钢。在此情况下，冷却段所用的那部分比采用空气冷却的已知方法要短许多。
如果所需要的两相钢组织成分无须空气冷却即可加以调节，则由此对操作人员产生显著优越性。制造两相钢所用的设备，只有很少部、组件是必需的。同时，随着工艺参数和带材参数(例如更高的带速)的变化，生产多样化程度比先前得以扩大。
实施本发明方法所用装置以冷却段为特征，该冷却段置于最后精轧机架之后，并由多级前后依次间隔安置的水冷段或者冷却剂数量可无级改变的冷却装置组成。按照本发明，水冷段总数、其有效长度及其间隔距离彼此可变，从而该冷却段可以简单方式适应被冷却物的几何形状改变以及不同带材运行速度。
由下列附图中图示阐明的实施例所作解释可以得知本发明的其它优点、具体细节和技术特征。
附图中示明：
图1示意描述快速冷却装置和流化床冷却装置及其在轧钢机列中的布列情况。
图2时间一温度转变示意图，
图3快速转变时的奥氏体转变程度，
图4流化床冷却时的奥氏体转变程度。
图1中图解示明了轧钢机列末端，它由最后一个精轧机架(1)、待轧材料或待冷却材料(2)和附设有导向辊或传动件(4)的取卷机(3)组成。轧钢机列这部分的上面画入了两种不同的冷却段。采用现有技术中所述的冷却段(5)由于相关的给水而导致待冷却材料(2)的过早快速冷却。按本发明规定，冷却段(6)中，水冷区段(7)以一定间距前后依次安置，以此使冷却变得“轻松(aufgelockert)”。
下面图解说明中举例性复述了不同冷却过程(5、6)产生不同转变结果。
图2中，以时间一温度一转变一示意图示明了按已知方法进行冷却时的冷却曲线(9)和流化床冷却时的冷却曲线(10)的走向，其中规定横坐标表示时间(Z)、单位为秒，纵坐标表示温度(T)、单位为摄氏度。
冷却曲线(9)示明了采用目前常用对策(提早加快冷却到一定的临界温度，随即进行空气冷却，之后再冷却到低于马氏体起始温度的低温)时的曲线走向。冷却曲线的第一冷却段(11)相对提早到达位点(8)上的铁素体形成转变区(铁素体区域)，并由于空气冷却保持时间(12)也相当长而在此区域(F)中保持不变，在穿过第二冷却段(13)到达位点(17)之前，继续冷却到低于马氏体起始温度的温度(图中字母标记的含义为：M=马氏体，B=贝氏体，P=珠光体)。
与此相对，冷却曲线(10)的第一冷却段(14)进行流化床冷却，它到达位点(15)上的铁素体区域(F)，比冷却曲线(9)才晚了一些。由于到达铁素体区域(F)后，先保留流化床冷却，根本不需要耗费时间的空气冷却滞留时间，而且冷却曲线(10)从时间上讲又提早离开铁素体区域(F)。
在此情况下，在铁素体区域(F)内长时间保持流化床冷却，一直到获得所希望的转变度为止。尔后，直接用第二冷却段(16)直接继续冷却。
以上面阐明的各种冷却方略、已知的快速冷却以及流化床冷却，所能达到的奥氏体转变速度，可在图3和图4的描绘中得知两者最接近；图中，各以横座标上表示冷却时间(Z)(以秒为单位计)，以纵座标表示奥氏体转变成铁素体的转变度(U)。
快速冷却时(图3)，在冷却曲线(9)的第一冷却段(11)中，起先大量形成铁素体一直到大约形成53％为止，然后在随接进行的空气冷却过程(12)中，提高到62％左右。然而，就制造两相钢而言，这还不够。
与此相反，按冷却曲线(10)所示，在进行流化床冷却时(图4)，同样时间里，第一冷却段(14)中已经形成显然更高的铁素体含量，而且在第二冷却段(16)开始之前，82％左右奥氏体已转化成铁素体(目前制造的两相钢中铁素体一般＞80％)。
本发明并不局限于说明书中发明详述部分所记载的示例性冷却曲线，而其他冷却曲线也是可以采用的，例如在导致转变温度更高的冷却剂量无级可变的冷却装置中。本发明也并不局限于水冷却装置，而是可以使用高温时导致提早到达铁素体区域的其他冷却装置。
Claims (6)
1．自热轧态制造具有由70至90％铁素体及30至10％马氏体两相组织两相钢的方法，其中以可控温度制度和所定冷却策略对钢进行冷却的同时，还借助对精轧后钢进行的水冷，其中在第一冷却段中冷却曲线进入铁素体区域并在达到必要的铁素体部分之后，在第二冷却段中继续冷却到马氏体起始温度以下，其特征在于，在第一冷却段(14)中，将冷却速度低如20K/s至30k/s的钢冷却曲线(10)加以调节，以使冷却曲线(10)以仍然如此高的温度进入铁素体区域，铁素体可以快速形成，并在第二冷却段(16)开始前，至少已有70％马氏体转变成铁素体。
2．权利要求1所述的方法，其特征在于，上述第二冷却段(16)毗连第一冷却段(14)，中间无需设置空气冷却而且不需停留时间。
3．权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一冷却段(14)中的冷却借助于前后依次间隔安置的各水冷段(7)中流化床还冷却或者用冷却剂量可无级改变的冷却装置来进行。
4．权利要求3所述的方法，其特征在于，在马氏体转化到铁素体，直至所力求的铁素体含量至少达到70％的同时，继续进行所述流化床还冷却。
5．实施上列各项权利要求中一项或多项所述方法制造热轧态两相钢用的装置，其特征在于，在最终精轧机架(1)之后设置一冷却段(6)，该冷却段(6)附设有多个前后依次间隔安置的水冷段(7)或者附设有冷却剂数量可无级改变的冷却装置。
6．权利要求5所述的装置，其特征在于，所述水冷段(7)的级数、其有效长度及其距离彼此可改变，或者在流量调节的情况下无级可调。
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