CN1706568A - 高强度热轧钢板制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强度热轧钢板及薄带热轧钢板的制造设备。其配备有：连铸薄板的连铸机、配置在连铸机出口侧且具有搬送薄板的辊道与加热/均热薄板的加热装置的隧道炉、除氧化皮装置、热轧机、高冷却设备、可兼用或切换为空冷区的由高速剪切机和切换卷取机构成的近端卷取设备、缓冷却设备或高冷却设备、以及远端卷取设备，可以兼作高强度热轧钢板及薄带热轧钢板的制造设备。其适用薄板连铸直送热轧工艺，能够高效、稳定且低成本地制造出表面特性、形状尺寸以及内部组织优良的品质良好的板材。

Description

高强度热轧钢板制造设备

技术领域

本发明涉及基于将由连铸机连铸得到的30～100mm厚的薄板(铸件)直送给热轧机进行热轧、并对所得到的钢板进行控制冷却和卷取的连铸-直送轧制的高强度热轧钢板制造设备。

背景技术

近年，在如钢铁领域中，在制造钢铁的场合，从省略工序而提高生产性、降低设备成本以及热源单位等观点出发，广泛采用使薄板连铸-热轧、热处理(控制冷却)、卷取工序等连续进行的薄板连铸直送热轧工艺(TSCR)。

众所周知，作为该薄板连铸直送热轧工艺，从概念上讲，例如如图6所示，在连铸机21的下游一侧，来自于连铸机21的温度约1000℃的薄板22(厚度30～100mm)一边在配备有辊道23的隧道炉24(加热/均热炉)搬送一边被均匀加热至约1100℃，由除氧化皮装置25净化表面之后由连续热轧机26轧制，制造出厚度1.2～12.7mm左右的热轧钢板，再经热处理(由冷却装置27控制冷却)，由卷取设备28卷取而成作为成品的钢板卷。

众所周知，在该薄板连铸直送热轧工艺中：

(1)在薄板铸造中能使凝固组织致密化。

(2)应用于析出强化型高强度薄板的Ti、Nb、V等合金，在以往的方法、即板带连铸/板带冷却/利用加热炉对板带再加热的场合中，由于在板带冷却过程产生粗大析出，为了再加热时再固溶化，而必须进行高温加热，与此相对，由于保持固溶化状态被轧制，不用进行高温加热，能够实现合金成分的有效利用，因此，适合于高强度薄板的制造。

(3)进一步地，在温度滞后特性中，铸造后的高温(约1000℃)的薄板被导入隧道炉24进行短时间的若干加热，能够使其全长全宽度保持在均匀的温度(约1100℃)，即，与为了轧制而进行再加热的以往的场合中相比较，轧制而得到的热轧钢板的温度也是均匀的，能够确保钢卷全长全宽度的均匀材质。

另一方面，作为同时兼顾热轧钢板的扩孔性与高强度的“高扩孔性高强度钢板”等组织强化型高强度钢板的制造方法，被广泛讨论的通常有采用适当成分和(高温再加热+冷却控制)的制造方法，然而，从(1)、(2)记载的合金成分的有效充分利用、和(3)记载的均匀材质的观点来看，必须考虑与作为制造对象的热轧钢板相适应的高效的设备配置，所以，实际的情况是尚未达到确立该工艺技术的程度。

而且，上述(3)的“高扩孔性高强度钢板”的以往的制造工艺，概要地讲，由1)用于合金再固溶化的“高温加热”(再加热)、2)确保Ar₃相变以上的精轧温度、3)ROT(输出辊道)冷却(即冷却+途中空冷+后段冷却)等控制冷却构成。

为了获得“高扩孔性高强度钢板”，在热轧后的ROT控制冷却方法中，例如公开有以下的方法：

A、具有热精轧后的钢带以5℃/s以上的冷却速度冷却至550～750℃温度范围且在该温度范围中间保持1秒以上的中间保持工序、以及将中间保持后的钢带以5℃/s的冷却速度冷却且在300～550℃的温度范围进行卷取的工序的、具有铁素体+贝氏体组织的高强度热轧钢板的制造方法(参考专利文献1)。

B、后段冷却后的卷取温度，以＜500℃为中心，但由于该区域是所谓的过渡沸腾区域，成为不稳定的冷却区，靠设置在冷却控制精度存在不稳定的可能性的热精轧机出口侧的输出辊道上的钢带表面和背面的冷却装置进行的冷却中，在钢带表面和背面的温度处于500℃以下的温度区用50～300升/分·m²的水量密度进行冷却的钢带冷却方法(参考专利文献2)等。

专利文献1：特开平2000-87142号公报

专利文献2：特开平5-277542号公报

发明内容

本发明提供一种高强度热轧钢板制造设备，其采用在上述薄板连铸直送热轧工艺(以下称为“TSCR工艺”)的以往的设备构成基础上，再添加也适于厚度1.2～0.7mm的薄带热轧钢板制造的冷却/卷取设备，更进一步、特别是适用于高强度热轧钢板制造，能最大程度地发挥作为TSCR工艺优势，能够高效、稳定且低成本地制造出表面特性与形状尺寸以及内部组织优越的品质良好的板带的连铸-直送轧制设备。

本发明的要点在于以下的(1)～(6)。

(1)一种热轧钢板制造设备，是利用薄板连铸-直送轧制设备的热轧钢板制造设备，其特征在于：配备有：连铸薄板的连铸机；配置在连铸机出口侧、且具有搬送薄板的辊道与加热/均热薄板的加热装置的隧道炉；在该隧道炉后续配置的除氧化皮装置；在该除氧化皮装置后续配置的热轧机群；在该热轧机群后续配置的急冷却设备；在该急冷却设备后续配置、且可兼作或切换为空冷区的、由高速剪切机以及切换卷取机构成的近端卷取设备；在该近端卷取设备后续配置的缓冷却设备；以及在该缓冷却设备后续配置的远端卷取设备。

(2)一种热轧钢板制造设备，是利用薄板连铸-直送轧制设备的热轧钢板制造设备，其特征在于：配备有：连铸薄板的连铸机；配置在连铸机出口侧、且具有搬送薄板的辊道与加热/均热薄板的加热装置的隧道炉；在该隧道炉后续配置的除氧化皮装置；在该除氧化皮装置后续配置的热轧机群；在该热轧机群后续配置的急冷却设备；在该急冷却设备后续配置、且可兼作或切换为空冷区的、由高速剪切机以及切换卷取机构成的近端卷取设备；在该近端卷取设备后续配置的其它急冷却设备；以及在该其它急冷却设备后续配置的远端卷取设备。

(3)一种热轧钢板制造设备，其特征在于：在(1)或(2)所述的热轧钢板制造设备中，将热轧机群分割为多个配置，同时，在被分割的热轧机群之间配置保温、加热装置或冷却装置。

(4)一种热轧钢板制造设备，其特征在于：在(3)所述的热轧钢板制造设备，在被分割的热轧机群的各个入口侧配置除氧化皮装置。

(5)一种热轧钢板制造设备，其特征在于：在(1)至(4)中任何一项所述的热轧钢板制造设备中，在制造薄带热轧钢板的场合，使用热轧机群后的急冷却设备和具有高速剪切机及接近切换卷取机的近端卷取设备。

(6)一种热轧钢板制造设备，其特征在于：在(1)至(4)中任何一项所述的热轧钢板制造设备中，在制造高强度热轧钢板的场合，使用热轧机群后的急冷却设备、空冷区、缓冷却设备或其它急冷却设备、以及远端卷取设备。

本发明的热轧钢板制造设备，在应用于制造高强度热轧钢板时，效果显著，采用连铸机-直送热轧，实现了资源节省和成本降低，同时，由于获得高强度热轧钢板所必要的例如Ti、Nb、V等合金成分保持被溶解化的主体而被轧制，无须高温再加热，能够有效充分利用合金成分的效果，因此，能够减少合金成分使用量，低成本地制造焊接性能优越的高强度热轧钢板。

而且，利用隧道炉、除氧化皮的效果，能够使得被导入热轧机的薄板的全长和全宽度温度均匀、且使其表面特性和形状特性良好，而在轧制后能够进行适当的冷却、卷取温度控制，所以能够制造出表面特性、形状特性、材质特性的波动极小、品质优良、能够实现高材料利用率的高强度热轧钢板。

除用于上述高强度热轧钢板的制造外，当然可以用于普通热轧钢板，也能够用于厚度0.7mm～1.2mm的薄带热轧钢板。

附图说明

图1是表示本发明的热轧钢板制造设备的设备配置例的侧面概念说明图。

图2是表示本发明的热轧钢板制造设备的其它设备配置例的侧面概念说明图。

图3是表示在利用冷却水冷却钢板的场合，影响蒸汽膜发生形态的钢板温度与热传导系数的关系的概念说明图。

图4是表示用冷却水冷却了钢板的场合的蒸汽膜的发生形态例的截面概念说明图。

图5是表示用来由急冷却设备稳定冷却热轧钢板的支撑结构例的截面概念说明图。

图6是表示一般的薄板连铸直送热轧设备的构成的侧面概念说明图。

图7是表示本发明的热轧钢板制造设备的其它设备配置例的侧面概念说明图。

图中：1-连铸机，2-薄板，3-辊道，4-加热装置，5-隧道炉，6-除氧化皮装置，7-热轧机群，8-近端急冷却设备，9-高速剪切机，10a、10b-切换卷取机，11-空冷区，12-近端卷取设备，13-叠层片等缓冷却设备，14-远端卷取设备，15-远端急冷却设备，16a、16b-夹送辊，17-支撑辊，18-喷嘴等，30-第1轧制机群，31-第2轧制机群，32-温度控制装置，33-第1除氧化皮装置，34-第2除氧化皮装置。

具体实施方式

本发明的特征在于如下的设备配置：其将由连铸机铸造得到的30～100mm的薄板(温度约1000℃)在隧道炉中用不容易产生搬运疤痕和加热不均的辊道边搬运边加热/均热至1100℃，使薄板的全长全宽度温度均匀，经除氧化皮而使表面清洁化(除去阻害表面清净的有害氧化皮)，之后，利用热轧机进行热轧后，实现稳定确保作为高强度热轧钢板和高强度热轧钢板以外的薄带热轧钢板所要求的诸特性，如焊接特性、表面特性、形状特性、材质特性等的冷却/卷取，本发明可兼用作高强度热轧钢板和薄带热轧钢板的制造设备。

(实施例1)

本发明的热轧钢板制造设备，拥有可兼用作高强度热轧钢板和高强度热轧钢板以外的薄带热轧钢板的制造设备的设备配置，如图1所示，配备有：进行薄板2的连铸的连铸机1、配置在连铸机1出口侧且具有搬送薄板2的辊道3与加热/均热薄板的加热装置4的隧道炉5、在该隧道炉5后续配置的除氧化皮装置6、在该除氧化皮装置6后续配置的热轧机7群、在该热轧机7群后续配置的近端急冷却设备8、在该近端急冷却设备8后续配置且可兼用或切换为空冷区11的由高速剪切机9以及切换卷取机10a、10b构成的近端卷取设备12、在该近端卷取设备12后续配置的叠层片等缓冷却设备13、以及在该缓冷却设备13后续配置的远端卷取设备14。

而且，图2是配置远端急冷却设备15以替代图1中在近端卷取设备12后续配置的叠层片等缓冷却设备13、且在该远端急冷却设备15后续配置远端卷取设备14的设备配置，由于配置了远端急冷却设备15，冷却能力提高，与图1的场合相比，可缩短设备长度。

采用本发明的热轧钢板制造设备制造热轧钢板的场合中所使用的工艺流程，在制造高强度热轧钢板的场合和制造薄带热轧钢板的场合是不同的。

制造厚度0.7～1.2mm的薄带热轧钢板的场合的工艺流程，当采用本发明的热轧钢板制造设备来制造薄带热轧钢板等一般热轧钢板的场合的工艺流程概括如下：

(1)用连铸机1铸造厚度30～100mm、温度约1000℃的薄板2，并导入隧道炉5中。

(2)在隧道炉5中，薄板2一边被辊道3搬运一边被加热装置4加热/均热至1100℃，使薄板2的全长全宽度温度均匀，并导入热轧机7群中。在导入热轧机7群前，用除氧化皮装置6除去有害氧化皮，进行表面清洁化。

(3)用热轧机7群将薄板2连续轧制成厚度1.2～0.7mm的薄带热轧钢板(温度约850～950℃)。

(4)轧制后即由近端急冷却设备8用高压、高流量密度的冷却水以50～500℃/秒范围内的冷却速度冷却(温度500～750℃)。

(5)用由高速剪切机9和接近切换卷取机10a、10b构成的近端卷取设备12进行卷取(卷取温度500～750℃)。

(5)中的近端卷取设备12，设计成能够与薄带热轧钢板的场合对应以及与无缝轧制(无薄板接合的连续轧制)对应的结构，因此由高速剪切机9、接近切换卷取机10以及未图示的高速搬运设备(例如空气喷射方式)构成。该高速剪切机9能够以1200mpm左右的速度切断热轧钢板，被切断的热轧钢板的前端与后端由高速搬运设备导入卷取机进行卷取，而不发生飞跳和摆动。

飞跳和摆动可通过如利用空气的浮起抑制方法来抑制。

切换卷取机有设置1台的地上卷取机方式和设置2台的地下卷取机方式，本发明中可以采用其中的任何一种卷取机。地下卷取机方式的场合，卷取机设备上部可以通过钢板，能够直接作为空冷区使用，而地上卷取机方式的场合，可退避切换为空冷区。

采用本发明的热轧钢板制造设备制造高强度热轧钢板(本发明中所谓的高强度热轧钢板是指拥有440Mpa以上强度的热轧钢板)场合的工艺流程概括如下：

(S1)用连铸机1铸造厚度30～100mm、温度约1000℃的薄板2，并导入隧道炉5中。

(S2)在隧道炉5中，薄板2一边被辊道3搬运一边被加热装置4加热/均热至1100℃，使薄板2的全长全宽度温度均匀，并导入热轧机7群中。在导入热轧机7群前，用除氧化皮装置6除去有害氧化皮，进行表面清洁化。

(S3)热轧机7群将薄板2连续轧制成热轧钢板(温度约850～950℃)。

(S4)轧制后即由近端急冷却设备8用高压、高流量密度的冷却水以50℃～500℃/秒范围内的冷却速度冷却(温度500～750℃)。

(S5)用近端卷取设备12做冷却区11，在ROT途中进行1～5秒空冷。

(S6)经空冷区11空冷后，由叠层片等缓冷却设备13用低流量密度的冷却水，或者是由远端急冷却设备15用高压、高流量密度的冷却水以50～500℃/秒范围内的冷却速度冷却(温度300～500℃)，之后被远端卷取设备14卷取。

在制造该高强度热轧钢板的场合，特别是，为了在轧制后马上急冷(冷却速度50～500℃/秒)、且ROT途中在空冷区11进行空冷(1～5秒)、之后进行缓冷却(5～50℃/秒)或急冷却(50～500℃/秒)、直至冷却至550℃～300℃的贝氏体生成区域、然后进行卷取，稳定地确保冷却的控制精度十分重要。

通过实施上述冷却和卷取，能够高材料利用率地制造出焊接性能优越、表面特性、形状特性、材质特性的不均匀极小、品质优良的高强度热轧钢板。

图3表示用冷却水冷却的场合的热轧钢板温度(℃)与热传递系数(kcal/h·m2·℃)的关系，根据温度区域的不同，冷却水的沸腾形态各异，影响冷却效果。例如，在600℃以上的温度区域，热轧钢板S上的蒸气膜V变厚，阻害冷却水(上面水膜)W的冷却效果(参照图4(c))。200℃～500℃的温度区域是过渡沸腾区域，热轧钢板S上的蒸气膜V稍稍变薄，但是蒸气膜厚的变动幅度增大，冷却水W的冷却效果变得不稳定，冷却的控制精度变得不稳定(参照图4(b))。而且，200℃以下的温度区域是泡状沸腾区域，冷却水W的冷却效果高且稳定，所以冷却的控制精度稳定(参照图4(a))。

这里，本发明中，为了改善300～550℃的原过渡沸腾区域中的冷却精度，使用了两种方法。

一是使用低流量冷却水降低从膜沸腾向过渡沸腾区域变化的温度而冷却的方法。

另一种是多点冷却水强制穿破水蒸气膜，从外表以泡状沸腾来冷却的方法。

实施上述方法最好是例如采用利用通常的叠层片等进行冷却的低流量密度的稳定冷却(使用缓冷却设备)，或者，采用高压、高流量密度的多点泡状沸腾条件化的稳定冷却(使用急冷却设备)。

轧制后马上用近端急冷却设备8由高压、高流量密度的冷却水冷却的场合，如果该冷却水使得热轧钢板S进入变形状态，则冷却变得不稳定，所以，如图5所示，在夹送辊16a、16b之间紧密地配置小直径支撑辊17，并由喷嘴18从正面和背面两面喷射冷却水，或考虑附加一定的张力等，一方面确保温轧钢板的平坦性一方面确保冷却的稳定化是十分必要的。

而且，在远端卷取之前由远端急冷却设备15用高压、高流量密度的冷却水冷却的场合同样考虑这些问题也是必要的。

不仅如此，虽然本发明的热轧钢板制造设备中使用的连铸机以固定铸型式的连铸机为主，但也可以使用移动铸型式(双辊式、双皮带式)的连铸机。

隧道炉中配备有不易在薄板上产生搬运疤痕和加热不均的辊道作为搬送装置，作为加热机构，其(均热)温度的控制性好，能够减少有害氧化皮的发生的结构，例如具有感应加热装置、拥有能抑制氧化的结构较为适宜，但是也可以使用一般燃气燃烧器。

(实施例2)

大致按照上述(S1)～(S6)的工艺流程，采用如图1所示的本发明的热轧钢板制造设备，制造了高强度热轧钢板(铁素体-贝氏体两相高扩孔性高强度热轧钢板)。

连铸机1以5m/分的铸造速度连续铸造了厚度60mm、板宽1300mm的薄板2，所获得的约1000℃的薄板2用隧道炉5加热/均热至1100℃，热轧机将薄板热轧至板厚2.8mm的热轧钢板S，并将热轧钢板S经近端急冷却设备8以100℃/秒的冷却速度冷却至温度600～700℃，在空冷区11冷却3秒后，用叠层片远端缓冷却设备12以15℃/秒的冷却速度冷却至500℃，由远端卷取设备14卷取。

其结果是，得到了板厚在允许公差内、无表面特性及形状不良、材质特性稳定、且强度特性也能够充分满足的高强度热轧钢板(强度590MPa～710Mpa)。

与此相对，图6所示的通常的TSCR配置中，一般在由叠层片冷却且由卷取设备卷取的场合，卷取温度波动大，形状不太稳定，材质特性也不稳定，因此未能得到能充分满足强度特性的高强度热轧钢板。

(实施例3)

图1及图2中的近端急冷却设备及远端急冷却设备，根据钢种不同虽然有需要缓冷却的场合与需要急冷却的场合之分，但是，在生产高品质板材的场合时都需要很高的冷却精度。在需要很高冷却精度的场合，最好使用喷嘴数多的叠层片式冷却设备，然而，以往的叠层片冷却的场合即使适用于缓冷却也不适用于急冷却。这里，为了适用于急冷却，与以往叠层片相比增加喷嘴列数，增加冷却水量，使得高冷却精度的急冷却成为可能。而且，由于可以选择喷嘴列，从而能够改变水量，可以适用于缓冷却和急冷却双方。

(实施例4)

图1和图2中表示了热轧机群串列配置的例子。如果如图7所示，将热轧机群分开配置成第1轧制机群30和第2轧制机群31，就能够在各轧制机群30、31之间配置温度控制装置32(保温、加热装置或者中间冷却装置)。采用这样的配置，在制造薄板或高温轧制板材的场合，就能够利用作为温度控制装置32而使用的保温、加热装置生产高温轧制板材。

另外，作为温度控制装置32而使用中间冷却装置的场合，能够精确控制第2轧制机群31入口侧的板材温度，通过中间冷却装置与图1和图2中所示的近端冷却装置及远端冷却装置的组合，使得稳定地制造高强度轧制钢板成为可能。进一步地，通过中间冷却装置的充分利用，能够精确地将第2轧制机群31入口侧温度控制在低温，因此，使得用第2轧制机群31在铁素体区域进行稳定的轧制成为可能，通过与近端冷却装置或远端冷却装置的组合，使得在薄板一直送轧制设备上进行低温脆性高的高强度板材的生产成为可能。

另外，如图7所示，在第1轧制机群30入口侧和第2轧制机群31入口侧两处能够配置第1除氧化皮装置33和第2除氧化皮装置34。利用这两处的除氧化皮装置33、34，能够除去1次氧化皮和2次氧化皮，使得生产表面品质极高的高级钢成为可能。

Claims (6)

1、一种热轧钢板制造设备，是利用薄板连铸-直送轧制设备的热轧钢板制造设备，其特征在于：配备有：

连铸薄板的连铸机；

配置在连铸机出口侧、且具有搬送薄板的辊道与加热/均热薄板的加热装置的隧道炉；

在该隧道炉后续配置的除氧化皮装置；

在该除氧化皮装置后续配置的热轧机群；

在该热轧机群后续配置的急冷却设备；

在该急冷却设备后续配置、且可兼作或切换为空冷区的、由高速剪切机以及切换卷取机构成的近端卷取设备；

在该近端卷取设备后续配置的缓冷却设备；以及

在该缓冷却设备后续配置的远端卷取设备。

2、一种热轧钢板制造设备，是利用薄板连铸-直送轧制设备的热轧钢板制造设备，其特征在于：配备有：

连铸薄板的连铸机；

配置在连铸机出口侧、且具有搬送薄板的辊道与加热/均热薄板的加热装置的隧道炉；

在该隧道炉后续配置的除氧化皮装置；

在该除氧化皮装置后续配置的热轧机群；

在该热轧机群后续配置的急冷却设备；

在该急冷却设备后续配置、且可兼作或切换为空冷区的、由高速剪切机以及切换卷取机构成的近端卷取设备；

在该近端卷取设备后续配置的其它急冷却设备；以及

在该其它急冷却设备后续配置的远端卷取设备。

3、根据权利要求1或2所述的热轧钢板制造设备，其特征在于：将热轧机群分割为多个配置，并且在被分割的热轧机群之间配置保温、加热装置或冷却装置。

4、根据权利要求3所述的热轧钢板制造设备，其特征在于：在被分割的热轧机群的各个入口侧配置除氧化皮装置。

5、根据权利要求1至4中任何一项所述的热轧钢板制造设备，其特征在于：在制造薄带热轧钢板的场合，使用热轧机群后的急冷却设备和具有高速剪切机及接近切换卷取机的近端卷取设备。

6、根据权利要求1至4中任何一项所述的热轧钢板制造设备，其特征在于：在制造高强度热轧钢板的场合，使用热轧机群后的急冷却设备、空冷区、缓冷却设备或其它急冷却设备、以及远端卷取设备。

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