DE60206851T2

DE60206851T2 - Warmwalzwerk und warmwalzverfahren

Info

Publication number: DE60206851T2
Application number: DE60206851T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Chikushi; Ryuro Kurahashi; Toshiharu Morimoto; Takashi Ohtani; Kazuaki Hakomori; Shinji Takaoka; Masanori Takahashi; Akio Adachi
Original assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: CN1275711C; CN1458867A; WO2002074460A1; TW565474B; ATE307687T1; DE60206851D1; EP1279445A1; EP1279445A4; KR20020093881A; EP1279445B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Warmwalzvorrichtung und ein Warmwalzverfahren und insbesondere eine Warmwalzvorrichtung und ein Warmwalzverfahren zur Herstellung eines Stahlblechs, das eine Mikro-Struktur besitzt, die sich hauptsächlich aus feinem Ferrit zusammensetzt.
Hintergrund des Stands der Technik
Im Allgemeinen ist als ein Mittel zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gewalzten Stahls Rekristallisation der Struktur des gewalzten Stahls wohlbekannt. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gewalzten Stahls liefert viele Vorteile wie etwa das Erreichen eines niedrigen Gewichts einer Stahlstruktur. Viele Verfahren zur Herstellung von Stahl, der eine Mikro-Struktur besitzt, das heißt, von feinkörnigem Stahl, sind vorgeschlagen worden und als typische Verfahren seien (1) das Hochdruckwalzverfahren und (2) das Steuerwalzverfahren genannt.
Von diesen ist (1) das Hochdruckwalzverfahren in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 123823/1983 und der japanischen Patentveröffentlichung 65564/1993 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird hoher Druck auf Austenitkörner ausgeübt, wodurch die Verformungsumwandlung von der Austenit-γ-phase in die Ferrit-α-phase gefördert wird und die Struktur rekristallisiert wird.
Desweiteren ist (2) das Steuerwalzverfahren ein Verfahren, um das Rekristallisieren von Ferritkörnern zu erreichen, die Bestandteile aus Nb (Niob) und Ti (Titan) enthalten, dessen Spannung durch die erhöhte Ablagerung von Nb und Ti erhöht werden kann und das auch die Verformungsumwandlung von der γ-Phase in die α-Phase, wenn das Kaltwalzen (Ferritbereichwalzen) durchgeführt wird, durch den Schritt der Rekristallisationsunterdrückung für Austenitkörner mit Nb und Ti fördert.
Beim Steuerwalzverfahren wird das Endbehandlungswalzen in der Niedrigtemperaturzone (800°C oder weniger) durchgeführt, so dass es einen Nachteil hat, dass der Verformungswiderstand zu walzenden Stahls extrem groß ist, wodurch die Last auf der Bandwalzvorrichtung hoch ist. Andererseits kann das Hochdruckwalzverfahren wie in der vorher erwähnten japanischen Patentveröffentlichung 65564/1993 angegeben nicht mit einem üblichen Bandwalzwerk industriell ausgeführt werden und erfordert die Verwendung einer speziellen Walzvorrichtung. Der Grund ist, dass wie in den vorher erwähnten Patentveröffentlichungen beschrieben, kontinuierliches Walzen bei einer hohen Drückrate (beispielsweise 40% oder mehr), die nicht mit einer allgemeinen Walzvorrichtung erreicht werden kann, erforderlich ist.
Wenn feinkörniger Stahl industriell und kommerziell durch Durchführen des Warmwalzverfahrens hergestellt werden soll, wobei außerdem eine Walzvorrichtung eines üblichen Bandwarmwalzwerks nicht verwendet werden kann, liegen die folgenden Probleme vor.

i) Aufgrund der Durchführung des Walzens unter hohem Druck, das heißt, bei einer hohen Drückrate, können oft Fehler aufgrund der Walzlast verursacht werden. Insbesondere gibt es einen Fall, dass die Walzlast den inneren Grenzwert (Walzwerkbegrenzung und Maschinenstärke) der Walzvorrichtung erreicht und Walzen unmöglich wird. Desweiteren kann für zu walzenden Stahl eine vorbestimmte Drückrate nicht realisiert werden, und ein starker Kantenabfall wird verursacht. Der Grund dafür, dass die vorbestimmte Drückrate nicht erhalten werden kann, ist, dass, insbesondere wenn die Blechdicke an der Austrittsseite der Walzvorrichtung 2 mm oder weniger beträgt und die Drückrate 40% oder mehr beträgt, die Walzlast groß ist und der Verformungswiderstand groß ist, so dass die Walzebenheit erhöht ist. In diesem Fall ist, selbst wenn der Druck erhöht wird, um Walzen unter einem hohen Druck durchzuführen, die Drückrate nicht erhöht. Der Grund für den Anstieg des Kantenabfalls ist, dass eine große Last in der Nähe der Kante (dem Ende in der Breitenrichtung) von zu walzendem Stahl aufgebracht wird und kein gutes Blechprofil erhalten werden kann.
ii) Auch Schwierigkeiten, die Temperatur des zu walzenden Stahls zu halten, sind ein ernstes Problem. Die Ursache ist, dass wenn Walzen bei einer hohen Drückrate unter Verwendung eines Walzwerks einer Mehrzahl von Stationen durchgeführt wird, die Temperatur von zu walzendem Stahl aufgrund der Erzeugung von Bearbeitungswärme deutlich ansteigt, und es nicht einfach ist, sie bei der Temperatur zu halten (dem Bereich vom Umwandlungspunkt Ar₃ bis Ar₃ + 50°C), die für die Durchführung des Hochdruckwalzverfahrens geeignet ist. Wenn zu walzender Stahl beschleunigt wird und die Zufuhrgeschwindigkeit erhöht wird, steigt die Verformungsgeschwindigkeit an und die Erzeugung der Bearbeitungswärme steigt an, so dass es immer schwieriger wird, die Temperatur zu halten.
iii) Häufig werden Fehler verursacht, die sich auf die thermische Last der Walzen beziehen. Wenn beim Walzen bei einer großen Last eine hohe Drückrate ausgeführt wird, ist die Erzeugung der Bearbeitungswärme des zu walzenden Stahls ebenfalls erhöht und die thermische Last der Walzen ist entsprechend dazu erhöht. Infolgedessen wird leicht eine thermische Bombierung, bei der jede Walze in ihrer Mitte im Durchmesser ausgedehnt wird, erzeugt. Es kann sein, dass die thermische Bombierung je nach ihrem Ausmaß nur durch Kühlen jeder Walze nicht eliminiert werden kann, und zu walzender Stahl verschlechtert sich in der Form und ein stabiler Lauf des Blechs ist nicht leicht zu erhalten.
iv) Die Walzen werden stark abgenutzt und die Form (Bombierung) zu walzenden Stahls wird schnell schlechter. Der Grund ist, dass während des Walzens bei einer hohen Drückrate und einer hohen Last die auf die Walzen aufgebrachte thermische und dynamische Last hoch ist, so dass die Abnutzung der Walzen leicht voranschreitet. An dem Teil jeder Walze in Kontakt mit der Kante des zu walzenden Stahls ist die Walzlast hoch, so dass die Abnutzung leicht voranschreitet und das Profil des zu walzenden Stahls, das wichtig für dessen Qualität ist, wird schnell verringert. Desweiteren steigen, wenn die Walzen schnell abgenutzt werden, die Kosten der Instandhaltung, wie etwa Schleifen oder Austausch der Walzen, an.

Die Schrift EP 1 033 182 A1 offenbart eine Warmwalzvorrichtung zum Walzen eines Stahls, um ein Stahlblech herzustellen, die ein auf einem Vorgerüst angeordnetes Walzwerk und Walzwerke einer Mehrzahl von Stationen auf einem Folgegerüst umfasst. Die Walzwerke einer Mehrzahl von Stationen umfassen Walzwerke unterschiedlichen Durchmessers, die ein Paar Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers umfassen.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme, die die Herstellung warmgewalzter Stahlbleche feinkörnigen Stahls betreffen, durch Bereitstellen einer Warmwalzvorrichtung, um eine problemlose Herstellung derartiger Stahlbleche zu ermöglichen, und eines Verfahrens zur Herstellung eines feinkörnigen Stahls zu lösen.
Zusätzlich ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Warmwalzverfahren bereitzustellen, das geeignet ist, warmgewalzte Stahlbleche eines feinkörnigen Stahls herzustellen, der hinsichtlich des Kosten-Wirkungs-Verhältnisses überragend ist.
Zusätzlich ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Warmwalzverfahren zur problemlosen Herstellung dicker Bleche unter Verwendung einer zur Herstellung dünner Bleche geeigneten Warmwalzvorrichtung bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine Warmwalzvorrichtung zum Walzen eines zur Herstellung eines Stahlblechs zu walzenden Stahls, umfassend: ein auf dem Vorgerüst angeordnetes Walzwerk, auf dem Folgerüst angeordnete Walzwerke einer Mehrzahl von Stationen, wobei die Walzwerke einer Mehrzahl von Stationen Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers umfassen, die ein Paar Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers, die einen äquivalenten Walzendurchmesser von weniger als 600 mm besitzen,
oder Walzwerke mit Walzen eines Minimaldurchmessers, die ein Paar von Arbeitswalzen, die einen Durchmesser von weniger als 600 mm besitzen, umfassen, und eine Kühleinheit zum Kühlen des zu walzenden Stahls, die auf der Austrittsseite des Walzwerks wenigstens einer Station auf dem Folgegerüst angeordnet ist.
Hier wird mit „äquivalentem Walzendurchmesser" ein Mittelwert der Durchmesser der oberen und unteren paarweisen Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers bei dem Walzwerk mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers bezeichnet.
Desweiteren ist die Kühleinheit vorzugsweise ein Vorhangswand-Kühler.
Hier wird als „Vorhangswand-Kühler" eine Kühleinheit etwa eines Typs bezeichnet, bei dem eine große Menge Kühlwassers in einem laminaren Fließzustand fließt, indem es von oberhalb und unterhalb wie ein Vorhang in eine Reihe gesetzt wird und über die gesamte Breite auf die Oberseite und Unterseite von zu walzendem Stahl trifft.
Desweiteren umfasst von den Walzwerken, die auf dem Vorgerüst und dem Folgegerüst angeordnet sind, wenigstens das auf dem Vorgerüst angeordnete Walzwerk CVC-Walzwerke einer Mehrzahl von Stationen.
Hier wird als „CVC"-Walzwerk ein Walzwerk bezeichnet, das eine CVC-Walze umfasst, die einen Außendurchmesser besitzt, der sich in der longitudinalen axialen Richtung ändert, und die sich in der longitudinalen axialen Richtung bewegen kann.
Desweiteren ist der äquivalente Walzendurchmesser des Paars Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers der Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers oder der Walzendurchmesser der Arbeitswalzen der Walzwerke mit Walzen eines Minimaldurchmessers vorzugsweise 550 mm oder weniger.
Desweiteren sind die Arbeitswalzen der Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers oder die Arbeitswalzen der Walzwerke mit Walzen eines Minimaldurchmessers mit einer CVC-Funktion und einer Biegefunktion versehen.
Hier wird als die „CVC-Funktion" eine Funktion für eine Walze bezeichnet, die einen in der longitudinalen axialen Richtung kontinuierlich geänderten Außendurchmesser besitzt, um sich in der longitudinalen axialen Richtung zu bewegen und die Form des Walzspalts zu ändern und zu steuern. Desweiteren wird als die „Biegefunktion" eine Funktion zum Bewirken der Biegekraft (des Biegemoments) auf die Walzen und zum Ändern der Form des Walzspalts bezeichnet.
Desweiteren besitzt die Warmwalzvorrichtung zusätzlich vorzugsweise eine Schmierstoffzuführeinheit zum Zuführen eines Schmierstoffs auf die Walzenoberflächen der Walzwerke, die auf dem Walzwerk wenigstens einer Station von den auf dem Vorgerüst und dem Folgegerüst angeordneten Walzwerken angebracht ist.
Desweiteren führt die Schmierstoffzuführeinheit vorzugsweise einen einen feinkörnigen festen Schmierstoff in Fett enthaltenden Schmierstoff zu.
Desweiteren besitzt die Warmwalzvorrichtung vorzugsweise zusätzlich einen Flüssigkeitsaufstrahlarm zum Aufstrahlen einer Flüssigkeit auf den zu walzenden Stahl und Entfernen von auf dem zu walzenden Stahl vorliegenden Kühlwasser, der in der Laufrichtung des zu walzenden Stahls hinter der Kühleinheit auf der Austrittsseite des Walzwerks der Station auf dem letzten Gerüst angeordnet ist.
Desweiteren umfasst der Flüssigkeitsaufstrahlarm vorzugsweise eine Mehrzahl von Düsen, um unter Druck stehendes Wasser so auszublasen, dass es sich in der Brei tenrichtung des zu walzenden Strahls von oberhalb des zu walzenden Stahls schräg nach unten entgegen einer Laufrichtung des zu walzenden Stahls ausbreitet.
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zum Walzen eines zur Herstellung eines feinkörnigen Stahls zu walzenden Stahls, wobei bei dem Verfahren der erwärmte zu walzende Stahl einer Bandwalzvorrichtung zugeführt wird, die ein auf dem Vorgerüst angeordnetes Walzwerk und ein auf dem Folgegerüst angeordnetes Walzwerk aufweist, und das auf dem Folgegerüst der Walzvorrichtung angeordnete Walzwerk Arbeitswalzen mit einem Durchmesser von 550 mm oder weniger aufweist, und wobei bei dem Verfahren der zu walzende Stahl in der Laufrichtung des zu walzenden Stahls vor und nach dem auf dem Folgegerüst der Walzvorrichtung angeordneten Walzwerk gekühlt wird und der zu walzende Stahl gewalzt wird, so dass die Summenverformung 0,9 oder größer wird.
Hier wird mit „Verformung" der unten angegebene Wert bezeichnet, der durch Teilen der Differenz zwischen der Dicke h₀ des zu walzenden Stahls auf der Eintrittsseite jedes Walzwerks und der Dicke h₁ auf der Austrittsseite durch die mittlere Dicke der zwei erhalten wird. ϵ = (h0 – h1)/{(h0 + h1)/2}
Desweiteren entspricht die „Summenverformung" den Verformungen bei den jeweiligen Walzwerken (die Walzwerke der Stationen auf ihrer Seite entgegen der Laufrichtung werden vernachlässigt, da deren Effekt klein ist) einer Mehrzahl von Stationen (beispielsweise drei Stationen oder zwei Stationen) auf dem Folgegerüst, die unter Berücksichtigung der Wirkungsintensität auf die metallische Struktur addiert und zusammengezählt werden, und unter der Annahme der Verformungen an der Station am letzen Gerüst, der Station davor und der Station davor als ϵ_n, ϵ_n-1 und ϵ_n-2 wird sie folgendermaßen ausgedrückt ϵc = ϵn + ϵn-1/2 + ϵn-2/4
Bei dem Herstellungsverfahren von feinkörnigem Stahl der vorliegenden Erfindung wird der zu walzende Stahl unter Verwendung einer der oben erwähnten Warmwalzvorrichtungen gewalzt, so dass die Summenverformung des zu walzenden Stahls auf dem Folgegerüst der Walzvorrichtung 0,9 oder mehr wird.
Desweiteren wird der zu walzende Stahl sofort, nachdem er das Walzwerk der letzten Station verlassen hat, vorzugsweise bei einer Temperaturerniedrigungsrate von 20°C pro Sekunde oder mehr gekühlt.
Desweiteren besitzt der zu walzende Stahl P vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt von 0,5% oder weniger und einen Gehalt an Legierungselementen von 5% oder weniger.
Als „dünnes Blech" wird ein Stahlblech mit einer Dicke von weniger als 6 mm bezeichnet und als „dickes Blech" wird ein Stahlblech mit einer Dicke von 6 mm oder mehr (weniger als etwa 50 mm) bezeichnet.
Die „Walz-Endtemperatur" ist die Oberflächentemperatur des zu walzenden Stahls, gemessen von einem Thermometer, das auf der Seite in der Laufrichtung des zu walzenden Stahls (in der Laufrichtung um mehrere m hinter dem angeordneten letzten Gerüst des Walzwerks) der Walzvorrichtung angebracht ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
l ist eine Seitenansicht, die schematisch die gesamte Anordnung einer Warmwalzvorrichtung eines Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2A, 2B und 2C sind schematische Ansichten zur Erklärung der CVC-Funktion hinsichtlich des Walzwerks 1 auf dem Vorgerüst in der in 1 gezeigten Walzvorrichtung.
3 ist eine Seitenansicht, die das Walzwerk 6 auf dem letzten Gerüst in der in 1 gezeigten Walzvorrichtung detailliert zeigt.
4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der kristalline Körner der Ferritstruktur betreffenden Korngröße von unter Verwendung der in 1 gezeigten Walzvorrichtung hergestellten Stahlblechen und der Streckgrenze zeigt.
5A, 5B und 5C sind Zeichnungen, die die kristalline Struktur von unter Verwendung der in 1 gezeigten Walzvorrichtung hergestellten Stahlblechen in der Nähe der Oberseitenoberfläche, der Mitte der Blechdicke bzw. der Unterseitenoberfläche zeigt.
6 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem äquivalenten Durchmesser einer Arbeitswalze eines Walzwerks mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers und der Walzlast zeigt.
7 ist ein Digramm, das den Verringerungseffekt auf Kantenabfälle eines Walzwerks mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers zeigt.
8 ist ein Diagramm, das den Abnutzungseffekt auf die Walzenoberfläche zeigt, wenn ein Schmierstoff verwendet wird.
9 ist eine Seitenansicht, die schematisch die gesamte Anordnung einer Warmwalzvorrichtung eines abgewandelten Beispiels der in 1 gezeigten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Seitenansicht, die schematisch die gesamte Anordnung einer kontinuierlichen Warmwalzvorrichtung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11A, 11B und 11C sind schematische Ansichten zur Erklärung der CVC-Funktion hinsichtlich des Walzwerks 10 auf dem Vorgerüst in der in 10 gezeigten Walzvorrichtung.
12 ist eine Seitenansicht, die die Walzwerke 40 und 60 auf dem letzten Gerüst in der in 10 gezeigten Walzvorrichtung und in dessen Umgebung in Detail zeigt.
13 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang der Summenverformung und des Ferritkorndurchmessers verschiedener durch Testwalzen erhaltener Stahlbleche zeigt.
14 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Endbehandlungstemperatur (Walz-Endtemperatur) und dem Ferritkorndurchmesser verschiedener durch Testwalzen erhaltener Stahlbleche zeigt.
15 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Ferritkorndurchmesser und der Zugfestigkeit verschiedener durch Testwalzen erhaltener Stahlbleche zeigt.
16 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Ferritkorndurchmesser und der Bruchdehnung verschiedener durch Testwalzen erhaltener Stahlbleche zeigt.
17 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Ferritkorndurchmesser und der Zugfestigkeit × Bruchdehnung verschiedener durch Testwalzen erhaltener Stahlbleche zeigt.
18A, 18B und 18C sind Zeichungen, die die kristalline Struktur von Stahlblechen zeigen, die mit der Ausführungsform des Walzverfahrens unter Verwendung der in 10 gezeigten Walzvorrichtung erhalten wurden, in der Nähe der Oberseitenoberfläche, der Nähe des Teils um 1/4 der Dicke innerhalb davon, beziehungsweise der Nähe der Mitte der Dicke.
19A, 19B und 19C sind Zeichnungen, die die kristalline Struktur von Stahlblechen zeigen, die mit der Ausführungsform D der vorliegenden Erfindung in der Nähe der Oberseitenoberfläche, der Nähe des Teils um 1/4 der Dicke innerhalb von ihr, beziehungsweise der Nähe der Mitte der Dicke erhalten wurden.
20 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Ferritkorndurchmesser, der Zugfestigkeit und der Streckgrenze von mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Stahlblechen zeigen.
21 ist ein Diagramm, das Temperaturänderungen des Charpy'schen Kerbschlagwertes von mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Stahlblechen und normalem Stahl (nicht-feinkörnige Stahlbleche) zeigt.
22 ist ein Diagramm, das Temperaturänderungen der Sprödbruchrate von Stahlblechen zeigt, die mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
Beste Ausführungform der Erfindung
Eine Warmwalzvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Herstellungsverfahren für feinkörnigen Stahl unter Verwendung der Warmwalzvorrichtung werden im folgenden unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen erklärt.
Die Warmwalzvorrichtung dieser in 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Endbehandlungswalzvorrichtung, und auf der (nicht in der Zeichnung gezeigten) Seite entgegen der Laufrichtung des zu walzenden Stahls P sind ein Heizofen und eine Grobwalzvorrichtung angebracht, und auf der (nicht in der Zeichnung gezeigten) Seite in der Laufrichtung sind ein Auslauftisch und ein Wickler angeordnet.
Die Warmwalzvorrichtung ist wie unten angegeben aufgebaut, um kontinuierlich den auf der Seite entgegen der Laufrichtung grob gewalzten zu walzenden Stahl P zu walzen, wobei warmgewalzte Stahlbleche eines feinkörnigen Stahls mit einer feinen Ferritstruktur hergestellt werden.
Zuerst werden als Walzwerke von drei das Vorgerüst der Warmwalzvorrichtung bildenden Stationen sogenannte CVC-Walzwerke 1, 2 und 3 im Tandem angeordnet. Das der Eintrittsseite der Warmwalzvorrichtung am nächsten angeordnete CVC-Walzwerk 1 ist als ein, wie in 1 gezeigt, aus Arbeitswalzen 1a und 1b und Stützwalzen 1c und 1d zusammengesetztes Quarto-Walzwerk aufgebaut, und die Arbeitswalzen 1a und 1b besitzen Bombierungen (CVC, das heißt kontinuierliche Durchmesseränderungen) wie in 2A gezeigt. Die Arbeitswalzen 1a und 1b können, wie in den 2B und 2C gezeigt, sich in den longitudinalen axialen Richtungen gleichzeitig gegeneinander bewegen (verschieben), wodurch die Positionsbeziehung der Walzen untereinander, das heißt der Walzspalt, angepasst werden kann. Der Durchmesser der Arbeitswalzen 1a und 1b ist auf 700 mm eingestellt, und der maximale Verschiebungsbetrag ist sowohl in der Vorwärts- als auch der Rückwärtsrichtung auf 100 mm eingestellt. Die CVC-Walzwerke 2 und 3 der anderen zwei Stationen unterscheiden sich im Aufbau und der Funktion nicht vom CVC-Walzwerk 1.
Der Grund, dass die CVC-Walzwerke 1, 2 und 3 auf dem Vorgerüst derart angeordnet sind, ist, dass die Bombierung (Form) des zu walzenden Stahls P geeignet gehalten werden muss. Bei Walzwerken mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4, 5 und 6 (später beschrieben) auf dem Folgegerüst bilden sich leicht durch Erzeugung von Bearbeitungswärme aufgrund von Walzen verursachte thermische Bombierungen, so dass Blechbombierungen im voraus durch die auf dem Vorgerüst angebrachten CVC-Walzwerke 1, 2 und 3 korrigiert werden und das mittlere Ziehen des zu walzenden Stahls P verringert ist.
Insbesondere besitzen die CVC-Walzwerke 1, 2 und 3 eine große Veränderungskapazität des Walzspalts verglichen mit den Mitteln von einfachem Durchführen eines Walzenbiegens und sind um den Teil des Vorgerüsts herum angeordnet, wo zu walzender Stahl dick ist und wo die Bombierungssteuerung leicht ausgeführt werden kann, so dass es in der Verhinderung der Destabilisierung von auf dem Folgegerüst laufendem Blech vorteilhaft ist, wo Bombierungen angepasst werden und ein großer Druck ausgeübt wird.
Desweiteren hat die Warmwalzvorrichtung dieser Ausführungsform als Walzwerke von drei Stationen, die das auf das Vorgerüst folgende Folgegerüst bilden, die sogenannten Walzwerke mit Walzen verschiedenen Durchmessers 4, 5 und 6 im Tandem angeordnet. Die Stationsabstände aller sechs Stationen einschließlich der zuvor genannten CVC-Walzwerke 1, 2 und 3 sind alle gleich, wie etwa 5,5 m. Das Walzwerk mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4, das der vom CVC-Walzwerk 1 gezählt vierten Station entspricht, ist als ein aus Arbeitswalzen 4a und 4b und Stützwalzen 4c und 4d aufgebautes Quarto-Walzwerk, wie in 1 gezeigt, aufgebaut, und die Arbeitswalzen 4a und 4b besitzen unterschiedliche Durchmesser wie in der Zeichnung gezeigt.
Weiters ist von den Arbeitswalzen 4a und 4b nur die untere Walze 4b mit einem großen Durchmesser von einem (in der Zeichnung nicht gezeigten) Motor angetrieben, um sich zu drehen, und die obere Walze 4a mit einem kleinen Durchmesser ist aufgebaut, um sich frei von einer Antriebskraft frei zu drehen. Die Arbeitswalzen 4a und 4b sind jeweils mit einem Biegeelement (nicht in der Zeichnung gezeigt) versehen, so dass die Arbeitswalzen 4a und 4b mit einer Biegung versehen werden können. Desweiteren sind die Arbeitswalzen 4a und 4b mit der CVC-Funktion versehen und können in der longitudinalen axialen Richtung innerhalb eines Bereichs von 100 mm vor und zurück bewegt werden.
Da die Arbeitswalzen 4a und 4b auf diese Weise mit der Biegefunktion und der CVC-Funktion versehen sind, ist die Formsteuerungskapazität für zu walzenden Stahl verbessert und ein gutes Profil von Stahlblechen kann erhalten werden.
Der Durchmesser der Arbeitswalze 4a beträgt 480 mm, und der Durchmesser der Arbeitswalze 4b beträgt 600 mm, und der äquivalente Walzendurchmesser, der eine Mittelwert der beiden ist, beträgt 540 mm. In vorher genanntem Aufbau und Funktion unterscheiden sich die Walzwerke unterschiedlichen Durchmessers 5 und 6 der dahinter positionierten zwei Stationen nicht vom Walzwerk mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4. Desweiteren beträgt der äquivalente Walzendurchmesser der Arbeitswalzen der Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4, 5 und 6, obwohl er kleiner als 540 mm gemacht werden kann, vom Gesichtspunkt der Festigkeit vorzugsweise 400 mm oder mehr.
Der äquivalente Walzendurchmesser ist klein und da nur eine Arbeitswalze (4b, etc.) angetrieben ist, wirkt eine Scherkraft auf den zu walzenden Stahl P, so dass die Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4, 5 und 6 von drei Stationen ein Walzen bei einer hohen Drückrate (beispielsweise einer Drückrate von 50%) ausführen können, selbst bei einer verhältnismäßig niedrigen Walzlast. Daher kann Hochdruckwalzen zum Bilden einer feinen Ferrit-Struktur im zu walzenden Stahl P bei einer geringen Walzlast ausgeführt werden und außerdem werden, da die Walzlast gering ist, keine Fehler aufgrund der Walzebenheit und von Kantenabfällen verursacht.
Das in 6 gezeigte Diagramm X3, wenn das Walzwerk mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 6 der sechsten Station walzt und ein Stahlblech (die Bestandteile sind C mit 0,16%, Si mit 0,22% und Mn mit 0,82%) mit einer Dicke von 2,3 mm und einer Breite von 730 mm bei einer gleichen Drückrate (48%) herstellt, zeigt einen Zusammenhang zwischen dem äquivalenten Durchmesser der Arbeitswalzen und der Walzlast.
Desweiteren zeigt das in 7 gezeigte Diagramm X5 Kantenabfälle, die erzeugt werden, wenn die fixierten Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 5 und 6 (die Durchmesser der Arbeitswalzen 5b und 6b betragen 600 mm, und der äquivalente Walzendurchmesser jedes Walzwerks beträgt 540 mm) dasselbe Stahlblech wie das in 6 gezeigte walzen und herstellen. Desweiteren zeigt das in
7 gezeigte Diagramm X4 zum Vergleich Kantenabfälle, wenn die unterschiedlichen Durchmesser der Arbeitswalzen gleich gemacht werden (ein mittlerer Hülsendurchmesser von 600 mm) und dasselbe Stahlblech gewalzt und hergestellt wird.
Desweiteren können als ein abgewandeltes Beispiel dieser Ausführungsform wie in 9 gezeigt die auf dem Folgegerüst angeordneten Walzwerke anstelle der Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4, 5 und 6 zu Walzwerken mit Walzen eines Minimaldurchmessers 4', 5' und 6' einschließlich eines Paars Arbeitswalzen 4a' und 4b' mit einem Durchmesser von weniger als 600 mm abgeändert werden.
Desweiteren ist bei der Warmwalzvorrichtung dieser Ausführungsform eine Schmierstoffzuführeinheit für jede Arbeitswalze der Walzwerke 1 bis 6 jeder der sechs Stationen angeordnet. Die Einheit setzt sich beispielsweise aus zur Oberfläche jeder Arbeitswalze hin gerichteten Einspritzöffnungen, wie etwa den in 3 gezeigten Bezugszeichen 5e, 5f, 6e und 6f und Schmierstoffzuführpumpen zu diesen zusammen. Desweiteren wird als ein abgewandeltes Beispiel anstelle einer direkten Zuführung eines Schmierstoffs zur Oberfläche jeder Arbeitswalze ein Schmierstoff der Oberfläche des zu walzenden Stahls P zugeführt, wobei er den Walzenoberflächen indirekt zugeführt wird.
Desweiteren wird bei der Warmwalzvorrichtung dieser Ausführungsform der Schmierstoff verwendet, um bei jeder Walzenoberfläche Abnutzung zu verhindern, und nicht verwendet, um den Reibungskoeffizient zu erniedrigen. Daher wird als ein Schmierstoff ein feinkörniger fester Schmierstoff wie etwa dreibasisches Calciumphosphat, Glimmer oder Calciumcarbonat in Fett vorliegend verwendet. Durch Mischen dieser festen feinen Partikel wird der Reibungskoeffizient μ zwischen jeder Arbeitswalze und dem zu walzenden Stahl P, wenn ein Schmierstoff verwendet wird, eher höher, wie etwa um 0,28 oder mehr. Wenn für einen derartigen Grad des Reibungskoeffizienten gesorgt ist, wird angemessen verhindert, dass der zu walzende Stahl P beim Walzen rutscht.
Wenn der zuvor genannte Schmierstoff verwendet wird, liegen die zuvor genannten feinen Partikel zwischen jeder Walzenoberfläche und dem zu walzenden Stahl P und der direkte Kontakt zwischen den Walzen und dem Stahl P kann verhindert werden, so dass die Abnutzung der Walzenoberflächen unterdrückt wird, und die Form des Stahls P kann leicht für eine lange Zeit zufriedenstellend gehalten werden. Desweiteren sind feste feine Partikel in Fett statt Mineralöl beinhaltet, so dass der Vorteil vorliegt, dass es keine Möglichkeit gibt, dass feine Partikel in einem Aufbewahrungsbehälter eines Schmierstoffs ausfallen, und der Schmierstoff wird so zugeführt, dass die festen feinen Partikel auf jeder Walzenoberfläche immer gleichmäßig dispergiert sind.
8 zeigt den Effekt verringerter Walzenabnutzung aufgrund der Verwendung eines Schmierstoffs, und das Diagramm X6 zeigt einen Fall ohne Schmierstoffbenutzung an, und das Diagramm X7 zeigt einen Fall einer Schmierstoffbenutzung an. Desweiteren gibt die Abszisse von 8 die Größe der Last der Arbeitswalzen an und die Ordinate gibt den Abnutzungsbetrag der Arbeitswalzen an.
Desweiteren sind bei der Warmwalzvorrichtung dieser Ausführungsform auf jeder Austrittsseite der Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4, 5 und 6 der drei auf dem Folgegerüst angeordneten drei Stationen Vorhangswand-Kühler 7A, 7B und 7C angeordnet. Der Kühler 7B wird beispielhaft erklärt. Wie in 3 gezeigt, lässt der Kühler 7B eine große Menge Kühlwasser bei der Normaltemperatur in einer Vorhangsform (Vorhangswand-Zustand, mit einer Dicke von 10 mm oder mehr; eine am besten geeignete Dicke von 16 mm) in einem laminaren Strömungszustand über die gesamte Breite auf die Oberfläche des zu walzenden Stahls P von dem oberen und dem unteren Verteilerrohr 7Ba und 7Bb fließen, wobei der zu walzende Stahl P stark gekühlt wird. Die Menge des Kühlwassers kann innerhalb des Bereichs von 100 bis 500 m³/h pro Einheitsbreite (1 m) des zu walzenden Stahls eingestellt werden, und die Temperaturerniedrigungsgeschwindigkeit des Stahls P beträgt 20°C/s oder mehr. Beim Vorhangswand-Kühler wird im allgemeinen Kühlwasser von 350 m³/h pro Einheitsbreite verwendet. Die Temperaturernied rigungsrate des zu walzenden Stahls P erreicht in diesem Fall 60 bis 80°C/s (ca. 40°C/s einschließlich der erhöhten Temperatur aufgrund der Erzeugung von Bearbeitungswärme), wenn das Produkt aus Blechdicke und -geschwindigkeit 1200 mm mpm beträgt. Die anderen Kühler 7A und 7C besitzen auch denselben Aufbau und dieselbe Funktion.
Desweiteren sind bei der Warmwalzvorrichtung dieser Ausführungsform die Vorhangswand-Kühler auf den Austrittsseiten der Walzwerke 4, 5 und 6 auf dem Folgegerüst angeordnet. Jedoch ist die Anzahl der anzubringenden Kühler nicht darauf begrenzt und kann in Abhängigkeit der zu walzenden Stahlsorte angemessen geändert werden.
Durch Verwendung der Vorhangswand-Kühler 7A, 7B und 7C wird der Temperaturanstieg des zu walzenden Stahls P aufgrund der Erzeugung von Bearbeitungswärme während des Walzens unterdrückt, und der zu walzende Stahl P wird innerhalb des Temperaturbereichs gehalten, der für das Hochdruckwalzverfahren oder das Steuerwalzverfahren geeignet ist, und ein Auftreten von Kornwachstum der Mikro-Struktur nach dem Walzen kann unterdrückt werden.
Desweiteren kühlt auch der Auslauftisch (nicht in der Zeichnung gezeigt) in Laufrichtung hinter der in 1 gezeigten Warmwalzvorrichtung den zu walzenden Stahl P mit Kühlwasser bei einer Geschwindigkeit von 10°C/s oder mehr, um Kornwachstum zu verhindern.
Bei der in 1 gezeigten Warmwalzvorrichtung ist auf der Austrittsseite des Walzwerks mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 6 der Station auf der Station auf dem letzten Gerüst ein Wasseraufstrahlarm 8 vom Vorhangswand-Kühler 7C um mehrere 100 mm bis 1 m entfernt angeordnet. Dies ist dazu da, um auf der Oberseite des zu walzenden Stahls P vom Kühler 7C aufgebrachtes Kühlwasser zu entfernen. Wie in 3 gezeigt, besitzt der Arm 8 eine Mehrzahl von Düsen 8a (in diesem Beispiel insgesamt jeweils vier), um jeweils 300 Liter pro Minute von unter einem Druck von etwa 10 kg/cm² stehendem Wasser von oberhalb des Stahls P schräg nach unten in der Laufrichtung des zu walzenden Stahls P nach vorne zur Oberfläche des Stahls P auszublasen, so dass es mit der Oberseite des Stahls P einen Winkel von 65° (oder innerhalb der Bereichs von 50 bis 80°) bildet. Die Mehrzahl von Düsen 8a ist, wie in 3 gezeigt, in der Längenrichtung des zu walzenden Stahls P in einem Intervall angeordnet und auch in seiner Breitenrichtung in einem Intervall. Die Düsen 8a blasen Wasser aus, so dass es sich in der Breitenrichtung des zu walzenden Stahls P ausbreitet, und der Ausbreitungswinkel in der Breitenrichtung des Stahls P ist vorzugsweise auf 15 bis 30° eingestellt, und der Ausbreitungswinkel in der Längenrichtung ist vorzugsweise auf 1 bis 10° eingestellt (in dieser Ausführungsform auf 21° beziehungsweise 3° eingestellt).
Durch Verwendung des Wasseraufstrahlarms 8 kann bei Betrieb der Kühleinheit 7 auf den Stahl P aufgebrachtes Kühlwasser problemlos entfernt werden, so dass bei verschiedenen auf der Seite in Laufrichtung angebrachten Messinstrumenten verschiedene Messungen betreffend den zu walzenden Stahl P nach dem Walzen durchgeführt werden können, das heißt, das hergestellte Stahlblech kann richtig ausgeführt werden. In diesem Fall ist Wasser schwerer als Gas, so dass ihm leicht kinetische Energie gegeben werden kann, und es ist leicht erhältlich, so dass Wasser als Aufstrahlflüssigkeit geeignet ist. Es wird als ein Grund zur Erzeugung eines guten Betriebs angesehen, dass durch Ausblasen von unter Druck stehendem Wasser schräg nach unten zu der Seite entgegen der Laufrichtung, verhindert werden kann, dass Kühlwasser die Seite in Laufrichtung (die Seite der Messinstrumente) erreicht, und darüber hinaus durch Verwendung der Düsen, die in der Breitenrichtung des zu walzenden Stahls P spritzen, über die volle Breite Kühlwasser von der Oberseite des zu walzenden Stahls P entfernt werden kann.
Außerdem sind für die Arbeitswalzen der Walzwerke der jeweiligen Stationen, wie in 3 gezeigt, Aufstrahldüsen (zum Beispiel die Bezugszeichen 5i, 5j, 6i, 6j) für Walzenkühlwasser und Wasserabführbleche (zum Beispiel die Bezugszeichen 5g, 5h, 6g, 6h), um mit ihnen Kühlwasser zu entfernen, angeordnet.
Als nächstes wird eine Ausführungsform, bei der Warmwalzen unter Verwendung der zuvor genannten Warmwalzvorrichtung (1) ausgeführt wird, angegeben.
In Bezug auf Stahl, der als chemische Bestandteile C mit 0,16%, Si mit 0,22% und Mn mit 0,82% besitzt (keine anderen signifikanten Mengen von Bestandteilen sind enthalten), wurde ein Stahlblech mit einer Dicke von 2,33 mm und einer Breite von 730 mm mit der in 1 gezeigten Walzvorrichtung unter drei Arten von Bedingungen (Ausführungsformen 1 bis 3) hergestellt. Die unten gezeigte Tabelle 1-1 zeigt den Durchlaufplan (Walzbedingungen) der Ausführungsform 1, und Tabelle 1-2 zeigt den Durchlaufplan der Ausführungsformen 2 und 3. Desweiteren zeigt Tabelle 1-3 den Verwendungszustand der Vorhangswand-Kühler 7A, 7B und 7C der Ausführungsformen 1 bis 3, und Tabelle 1-4 zeigt die Endbearbeitungstemperatur des zu walzenden Stahls P, gemessen hinter dem Walzwerk 6 auf dem letzten Gerüst der Ausführungsformen 1 bis 3. In den Tabellen bezeichnet „grober Block" eine grobe Walzvorrichtung und „F1" bis „F6" bezeichnen die Walzwerke 1 bis 6 der ersten Station bis zur sechsten Station. Desweiteren ist die Walzgeschwindigkeit nicht speziell begrenzt, und die gewöhnlich in einem üblichen Warmbandwalzwerk verwendete Walzgeschwindigkeit (beispielsweise 7 bis 9 m/s) wird übernommen.
[Tabelle 1-1] Ausführungsform 1: Durchlaufplan (Summenverformung = 0,65)
[Tabelle 1-2] Ausführungsformen 2, 3: Durchlaufplan (Summenverformung = 0,92)
[Tabelle 1-3] Kühlbedingungen (Vorhangswand)
[Tabelle 1-4] Temperaturbedingungen
Der Ferritkorndurchmesser und die mechanischen Eigenschaften von aus den Ausführungsformen 1 bis 3 erhaltenen warmgewalzten Blechen sind in Tabelle 1-5 gezeigt. In Tabelle 1-5 bezeichnet „TS" die Zugfestigkeit, „YP" eine Streckgrenze und „EL" eine Bruchdehnung. Desweiteren sind in Tabelle 1-5 zusätzlich die wichtigsten der in den Tabellen 1-1 und 1-3 gezeigten Walzbedingungen aufgenommen. [Tabelle 1-5] Walzbedingungen und mechanische Eigenschaften

TS: Zugfestigkeit, YP: Streckgrenze, EL: Bruchdehnung
Wie in Tabelle 1-5 gezeigt, kann bei den Ausführungsformen 2 und 3, bei denen die Summenverformung (ϵ_c, das der zuvor genannte zusammengezählte Wert ist) auf 0,92 eingestellt ist, ein Stahlblech mit einer Ferritstruktur mit einem Korndurchmesser von etwa 4 μm und überragenden mechanischen Eigenschaften erhalten werden. Bei der Ausführungsform 3, bei der die Vorhangswand-Kühler 7A bis 7C auf der Austrittsseite (der Rückseitenfläche) der drei Stationen (F4 bis F6) auf dem Folgegerüst verwendet werden, wird ein Stahlblech, das einen Ferritkorndurchmesser von etwa 4 μm oder weniger und besonders überragende mechanische Eigenschaften besitzt, erhalten.
4 ist eine Zeichnung, die den Zusammenhang zwischen der Korngröße (dem Korndurchmesser D (μm) zur Potenz von –1/2) betreffend kristalline Körner der Ferritstruktur von bei den Ausführungsformen 1 bis 3 erhaltenen Stahlblechen und der Streckgrenze zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, betrifft, wenn die Summenverformung der Walzwerke der drei Stationen auf dem Folgegerüst auf 0,65 eingestellt ist (die in 4 gezeigte Gruppe X2), die Korngröße 0,43 oder weniger (Korndurchmesser von 5,4 μm oder mehr), und die Streckgrenze ist unzureichend. Jedoch wird, wenn die Summenverformung auf 0,92 eingestellt ist, die Korngröße etwa 0,5 (Korndurchmesser von etwa 4 μm), und die Streckgrenze steigt auf 45 kg/mm² oder mehr an.
Weiters sind die 5A, 5B und 5C Zeichnungen, die die bei der Ausführungsform 3 in der Nähe der Oberseitenoberfläche, der Nähe der Mitte der Blechdicke beziehungsweise der Nähe der Unterseitenoberfläche erhaltenen kristallinen Strukturen zeigen. Bei jedem Teil in der Blechdicke ist eine feine Ferritstruktur mit einem Korndurchmesser von etwa 3 μm ausgebildet.
Wie oben erwähnt, kann gemäß dieser Ausführungsform ein warmgewalztes Blech feinkörnigen Stahls, der eine feine Ferritstruktur und eine überragende Ausgewogenheit der Festigkeit einschließlich der Zugfestigkeit, Duktilität, Zähigkeit und Dauerfestigkeit besitzt, problemlos hergestellt werden, und das Stahlblech kann kommerziell hergestellt werden. Die Gründe werden wie unten angegeben zusammengefasst.

a) Die Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 4, 5 und 6 der auf dem Folgegerüst angeordneten zwei oder mehr Stationen oder die Walzwerke mit Walzen minimalen Durchmessers 4', 5' und 6' können, da der äquivalente Walzendurchmesser oder beide (Paar) Arbeitswalzendurchmesser klein sind, ein Walzen bei einer niedrigen Walzlast unter hohem Druck ausführen, das heißt, bei einer hohen Drückrate. Der Grund ist, dass die dieselbe Drückrate erzeugende Walzlast sich mit sich verringerndem Arbeitswalzendurchmesser verringert, und ist fast proportional zum Arbeitswalzendurchmesser (siehe 6). Das Phänomen, dass wenn die Walzlast verringert ist, Walzen bei einer hohen Drückrate aufgrund der Walzebenheit nicht ausgeführt werden kann, ist eliminiert und zusätzlich ist die ebene Verformungshöhe der Walzen verringert, wodurch Kantenabfälle verringert (siehe 7).
b) Die auf dem Folgegerüst angebrachten Vorhangswand-Kühler 7A, 7B und 7C unterdrücken einen Temperaturanstieg aufgrund der Erzeugung von Bearbeitungswärme des zu walzenden Stahls P, die mit einem Walzen bei einer hohen Drückrate bei der Bedingung einer Summenverformung von 0,9 oder mehr einhergeht. Die Kühler 7A, 7B und 7C kühlen den Stahl P stark mit einer wie oben erwähnt zugeführten großen Menge Kühlwasser, so dass selbst wenn der zu walzende Stahl P beschleunigt wird, die Kühler den Stahl P innerhalb des Temperaturbereichs (beispielsweise vom Ar₃-Umwandlungspunkt bis Ar₃ + 50°C) halten, der geeignet ist, um das Hochdruckwalzverfahren auszuführen. Durch starkes Kühlen des zu walzenden Stahls P unmittelbar nach einem derartigen Walzen kann das Kornwachstum der feinen Struktur im zu walzenden Stahl P gestoppt werden, und der Durchmesser der kristallinen Körner der Ferritstruktur in einem hergestellten Stahlblech wird feiner gemacht, wie etwa um 4 μm oder weniger. Da die Kühler 7A, 7B und 7C nicht nur auf der Austrittsseite des Walzwerks 6 der Station auf dem letzten Gerüst, sondern auch auf der Austrittsseite der Walzwerke wenigstens zweiter Stationen auf dem Folgegerüst angeordnet sind, nehmen die Kühler die während des Walzens mit dem Walzwerk 6 auf der letzten Station und den Walzwerken der vorhergehenden Stationen erzeugte Wärme auf und halten die Temperatur angemessen. Da die Kühler 7A, 7B und 7C auf der Austrittsseite des Walzwerks jeder Station angeordnet sind, wird der zu walzende Stahl P unmittelbar nach dem Walzen mit dem Walzwerk jeder Station stark gekühlt und der Schritt des Anhaltens des Kornwachstums der feinen Struktur ist sichergestellt. Darüber hinaus trifft Kühlwasser von den Kühlern 7A, 7B und 7C über die volle Breite auf den zu walzenden Stahl P, so dass der Stahl P gleichmäßig und nicht in der Breitenrichtung einseitig gekühlt werden kann.

Wie oben erwähnt, werden gemäß dieser Ausführungsform die zuvor genannten Probleme i) und ii), die die Ausführung des Hochdruckwalzverfahrens betreffen, gelöst, und durch Verwendung einer Walzvorrichtung eines üblichen Warmbandwalzwerktyps kann ein feinkörniges Stahlblech problemlos hergestellt werden und kann ein feinkörniges Stahlblech kommerziell hergestellt werden.
Darüber hinaus kann, wenn die Vorhangswand-Kühler 7A, 7B und 7C angemessen verwendet werden, um den Temperaturbereich des zu walzenden Stahls P zwischen 700°C und 800°C (Temperaturzone) zu halten, bei Verwendung von Nb und Ti enthaltendem Stahl als zu walzenden Stahl P das zuvor genannte Steuerwalzverfahren stabil ausgeführt werden (folglich kann ein feinkörniges Stahlblech hergestellt werden).
Desweiteren kann, wenn ein Kohlenstoff mit 0,5% oder weniger und ein Legierungselement mit 5% oder weniger enthaltender zu walzender Stahl gewalzt wird, ein feinkörniges Stahlblech, das solche Bestandteile besitzt, aufgrund der ausgewogenen mechanischen Eigenschaften (hinsichtlich der Zugfestigkeit und Duktilität ein Allzweck-Stahl) und der hohen Schweißbarkeit sehr verschieden verwendet werden, und ist aufgrund eines verhältnismäßig niedrigen Preises leicht erhältlich und besitzt außerdem eine gute Schwingungseigenschaft, so dass von ihm angenommen wird, dass an ihm ein hoher Bedarf besteht. Daher ist für ein Stahlblech mit derartigen Bestandteilgehalten das Maß an kommerziellem Beitrag hoch, und eine genügende ökonomische Vernunft geht mit seiner Produktion einher.
Im allgemeinen verringert sich bei steigendem Gehalt an C (Kohlenstoff) die Ferritmenge und hauptsächlich aus Perlit zusammengesetzter Stahl wird erhalten. Jedoch kann gemäß dieser Ausführungsform, selbst wenn die C-Menge dieselbe ist, die Ferritmenge steigen, und wenn die C-Menge nicht mehr als 0,5% beträgt, kann eine hauptsächlich aus Ferrit zusammengesetzte Struktur erhalten werden.
Jedoch werden bei dieser Ausführungsform unabhängig vom Vorliegen anderer Legierungselemente als C im zu walzenden Stahl P gute Ergebnisse erhalten. Jedoch ist es zum Einstellen des Temperaturbereichs vom Ar₃-Umwandlungspunkt bis Ar₃ + 50°C zwischen 700°C und 900°C, was ein äußerst passender Temperaturbereich für Warmwalzen ist, vorteilhaft, die Umwandlungspunkt-Temperatur in Abhängigkeit der Gesamtmenge von Legierungselementen einzustellen. Jedoch wird, wenn der Gesamtgehalt von Legierungselementen größer als 5% ist, der Ar₃-Umwandlungspunkt äußerst niedrig, und feine Körner können nicht leicht erhalten werden.
Als nächstes werden eine Warmwalzvorrichtung und ein Warmwalzverfahren mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
Bei dem Warmwalzverfahren mit der zuvor genannten Ausführungsform wird zu walzender Stahl hauptsächlich mit den Walzwerken auf dem Folgegerüst mit einem hohen Druck (das heißt, starkem Drücken bei einer Summenverformung von 0,9 oder mehr) gedrückt, und wird der zu walzende Stahl bei einer angemessenen Temperatur gehalten, wobei ein feinkörniges Stahlblech hoher Qualität hergestellt wird, so dass der Ferritpartikeldurchmesser etwa 4 μm oder weniger beträgt. Um ein derartiges Verfahren zu realisieren, übernimmt die in 1 gezeigte Warmwalzvorrichtung einen Aufbau zur Realisierung einer notwendigen Druckbeaufschlagung bei einer verhältnismäßig niedrigen Walzlast und bei starkem Kühlen des zu walzenden Stahls. Dadurch, dass dies gemacht wird, kann, wenn zu walzender Stahl unter genügend hohem Druck stark gekühlt wird (Temperatursteuerung), durch eine übliche Tandem-Walzvorrichtung ein warmgewalztes Stahlblech feinkörnigen Stahls äußerst hoher Qualität industriell erzeugt werden.
Jedoch ist in der zuvor genannten Ausführungsform hinsichtlich einer Verringerung der Belastung, die auf der Ausrüstung oder dem Lauf ruht, oder dem äußerst effektiven Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs feinkörnigen Stahls Raum für Verbesserung. Insbesondere wird durch weiteres Studium des Einflusses der Bedingungen des Drückens und des Kühlens auf die metallische Struktur des zu walzenden Stahls die Verringerung der Qualität (Ferritpartikeldurchmesser etc.) so weit wie möglich unterdrückt, die Herstellungsbedingungen entspannen sich, und ein feinkörniges Stahlblech kann bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
Durch Verbesserung des Walzverfahrens von einer solchen Kosten-Wirkungs-Seite kann ein feinkörniges Stahlblech, das praktisch absolut anwendbar ist, aber sich auf einem etwas niedrigen Qualitätsniveau (Korndurchmesser, etc.) befindet, kommerziell leicht hergestellt werden. Wenn das in der zuvor genannten Ausführungsform starke Drücken unabhängig von der Qualität eines Stahlblechs immer wesentlich ist, steigen die Produktionskosten in Bezug auf den Aufbau der Walzvorrichtung und Verbrauch der Walzen, und die Kühleinheit erfordert aufgrund der mit dem starke Drücken einhergehenden Erzeugung von Bearbeitungswärme auch höhere Ausstattungskosten und Betriebskosten.
Die Warmwalzvorrichtung und das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform lösen diese Probleme.
Die kontinuierliche Warmwalzvorrichtung gemäß dieser in 10 gezeigten Ausführungsform ist eine sogenannte Endbehandlungswalzvorrichtung für den zu walzenden Stahl P, und auf der (nicht in der Zeichnung gezeigten) Seite entgegen der Laufrichtung des zu walzenden Stahls sind ein Heizofen und eine Grobwalzvorrich tung angebracht, und auf der (nicht in der Zeichnung gezeigten) Seite in Laufrichtung sind ein Auslauftisch und eine Aufrolleinrichtung angeordnet. Die Warmwalzvorrichtung setzt sich aus Walzwerken 10 bis 60 von insgesamt sechs Stationen, die jeweils Walzen besitzen, die im Tandem angeordnet sind, zusammen, walzt kontinuierlich den auf der Seite entgegen der Laufrichtung grob gewalzten zu walzenden Stahl P, wobei üblicherweise verschiedene warmgewalzte Bleche mit einer Dicke von etwa 2 bis 16 mm hergestellt werden. Um problemlos das normale Walzen zur Herstellung eines Stahlblechs, das eine übliche innere Struktur besitzt (der mittlere Ferritkorndurchmesser beträgt 10 μm oder mehr), auszuführen und das Walzen feinkörnigen Stahls durch Einstellen angemessener Betriebsbedingungen auszuführen, das heißt, ein warmgewalztes Stahlblech feinkörnigen Stahls, das eine feine Ferritstruktur besitzt, herzustellen, ist die in 10 gezeigte Walzvorrichtung wie unten angegeben aufgebaut.
Zunächst sind als drei Stationen auf dem Vorgerüst die sogenannten CVC-Walzwerke 10, 20 und 30 im Tandem angeordnet. Das der Eintrittsseite der Warmwalzvorrichtung am nächsten positionierte CVC-Walzwerk ist als ein Quarto-Walzwerk aufgebaut, das sich aus den Arbeitswalzen 101a und 101b und den Stützwalzen 101c und 101d, wie in 10 gezeigt, zusammensetzt, und die Arbeitswalzen 101a und 101b besitzen Bombierungen (CVC, das heißt, kontinuierliche Durchmesseränderungen) wie in 11A gezeigt. Die Arbeitswalzen 101a und 101b können sich, wie in den 11B und 11C gezeigt, in den longitudinalen axialen Richtungen gleichzeitig gegeneinander bewegen (verschieben), so dass die Lagebeziehung zwischen den Walzen, das heißt der Walzspalt, angepasst werden kann. Der Durchmesser der Arbeitswalzen 101a und 101b ist auf 700 mm eingestellt und die maximale Verschiebungsgröße ist sowohl in der Vorwärts- als auch der Rückwärtsrichtung auf 100 mm eingestellt. Die CVC-Walzwerke 20 und 30 der anderen zwei Stationen unterscheiden sich in Aufbau und Funktion nicht vom CVC-Walzwerk 10.
Der Grund dafür, dass die CVC-Walzwerke 10, 20 und 30 auf dem Vorgerüst derart angeordnet sind ist, ist, dass die Bombierung (Form) des zu walzenden Stahls P geeignet eingehalten werden muss. Bei den Walzwerken mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 40, 50 und 60, die später beschrieben werden, bilden sich auf dem Folgegerüst zum Zeitpunkt des Walzens von feinkörnigem Stahl durch die Erzeugung von Bearbeitungswärme aufgrund von Walzen leicht thermische Bombierungen, so dass Blechbombierungen im voraus durch die auf dem Vorgerüst angebrachten CVC-Walzwerke 10, 20 und 30 korrigiert werden, und das mittlere Ziehen des zu walzenden Stahls P kann verringert werden. Jeweils mit den Arbeitswalzen 101a und 101b der CVC-Walzwerke 10, 20 und 30 ist ein Wechselstrommoter (in der Zeichnung nicht gezeigt) mit einer an ihm angebrachten variablen Geschwindigkeitssteuereinrichtung über ein Reduktionsgetriebe und eine Universalkupplung (beide sind nicht in der Zeichnung gezeigt) verbunden.
Als drei Stationen auf dem nachfolgenden Folgegerüst sind die sogenannten Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 40, 50 und 60 im Tandem angeordnet. Die Stationsabstände aller der sechs Stationen einschließlich der zuvor genannten CVC-Walzwerke 10, 20 und 30 sind alle gleich, wie etwa 5,5 m. Das Walzwerk mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 40 entsprechend der vierten Station gezählt vom CVC-Walzwerk 10 ist wie ein aus Arbeitswalzen 104a und 104b und Stützwalzen 104c und 104d zusammengesetztes Quarto-Waazwerk, wie in 10 gezeigt, aufgebaut, und in diesem Beispiel besitzen die Arbeitswalzen 104a und 104b unterschiedliche Durchmesser. Von den Arbeitswalzen 104a und 104b wird nur die untere Walze 104b mit einem großen Durchmesser von einem über das Reduktionsgetriebe (nicht in der Zeichnung gezeigt) und die Universalkupplung verbundenen Motor (nicht in der Zeichnung gezeigt, ein Wechselstrommotor mit einer variablen Geschwindigkeitssteuereinrichtung) angetrieben, um sich zu drehen, und die obere Walze 104a mit einem kleinen Durchmesser ist aufgebaut, um sich frei von Antriebskraft frei zu drehen. Die Arbeitswalzen 104a und 104b sind jeweils mit einer Biegeeinrichtung (nicht in der Zeichnung gezeigt) versehen, so dass die Arbeitswalzen 104a und 104b mit einer Biegung versehen werden können. Desweiteren sind die Arbeitswalzen 104a und 104b mit der CVC-Funktion versehen und können in der longitudinalen axialen Richtung innerhalb eines Bereichs von 100 mm vor und zurück bewegt werden. Der Durchmesser der Arbeitswalze 104a ist 480 mm, und der Durchmesser der Arbeitswalze 104b ist 600 mm, so dass der äquivalente Walzendurchmesser, der ein Mittelwert der zwei ist, klein ist, wie etwa 540 mm. In zuvor genannten Aufbau und Funktion unterscheiden sich die Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 50 und 60 der dahinter positionierten anderen zwei Stationen nicht vom Walzwerk mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 40.
Der äquivalente Walzendurchmesser ist klein, und nur eine Arbeitswalze wird angetrieben, wodurch eine Scherkraft auf den zu walzenden Stahl P wirkt, so dass die Walzwerke 40, 50 und 60 mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers von drei Stationen ein Walzen bei einer hohen Drückrate (beispielsweise einer Drückrate von 50%) selbst bei einer verhältnismäßig niedrigen Walzlast ausführen können. Daher kann Hochdruckwalzen zum Walzen von feinkörnigem Stahl bei einer kleinen Walzlast extrem ausgeführt werden, und außerdem ist zu diesem Zeitpunkt die Walzlast klein, so dass selbst zum Walzen eines dünnen Blechs mit einer Dicke von etwa 2 mm Fehler aufgrund der Walzebenheit und Kantenabfälle vermieden werden können.
Um Walzen von feinkörnigem Stahl kontinuierlich auszuführen, ist es notwendig, den zu walzenden Stahl P ausreichend zu kühlen und ihn innerhalb eines angemessenen Temperaturbereichs zu halten, so dass auf jeder Rückseite und/oder Vorderseite der Walzwerke 40, 50 und 60 der Stationen auf dem letzten Gerüst der Warmwalzvorrichtung, wie in 10 gezeigt, Vorhangswand-Kühler 107 (in 12 gezeigte Bezugszeichen 107A bis 107H) angeordnet sind. Die Kühler 107 sind eine Kühleinheit, damit eine große Menge Kühlwasser bei Normaltemperatur (beispielsweise laminare Strömung, in 12 gezeigtes Bezugszeichen f) vorhangsförmig (Vorhangswand-Form) von den oberhalb oder unterhalb angebrachten Verteilerrohren zur vollen Breite der Oberfläche des zu walzenden Stahls P hin strömt und auf diese auftrifft. Die Dicke des in einer Vorhangsform zu strömenden Kühlwassers (Vorhangsdicke) muss 10 mm oder mehr betragen und beträgt vom Gesichtspunkte des Kühleffekts vorzugsweise 16 mm. Die Menge des Kühlwassers jedes Kühlers 107 kann innerhalb des Bereichs von 100 bis 500 m³/h pro Einheits breite (1 m) des zu walzenden Stahls angepasst werden, und die Temperaturerniedrigungsrate des zu walzenden Stahls P durch Kühlen wird auf 20°C/s oder mehr eingestellt. Wenn starkes Drücken hinzukommen muss, wird Kühlwasser von 350 m³/h pro Einheitsbreite verwendet. Jedoch erreicht die Temperaturerniedrigungsrate des zu walzenden Stahls P zu diesem Zeitpunkt 60 bis 80°C/s (etwa 40°C einschießlich des Temperaturanstiegs aufgrund der Erzeugung von Bearbeitungswärme), wenn das Produkt der Blechdicke und Geschwindigkeit 1200 mm·mpm beträgt.
Die Mehrzahl der in 10 gezeigten Kühler 107 sind, wie in 12 gezeigt, oberhalb und unterhalb des zu walzenden Stahls P angeordnet, und oberhalb des zu walzenden Stahls P sind die Kühler 107A, 107B, 107D, 107E und. 107G an der Rückseite des Walzwerks 40, der Vorderseite und Rückseite des Walzwerks 50 beziehungsweise der Vorderseite und Rückseite des Walzwerks 60 angeordnet, und unterhalb des zu walzenden Stahls P sind die Kühler 107C, 107F und 107H jeweils an den Rückseiten der Walzwerke 40, 50 und 60 angeordnet. Von ihnen ist der Kühler 107H am Rahmen des Walztischs T an der Rückseite des Walzwerks 60 auf dem letzten Gerüst angebracht, und die anderen Kühler 107A bis 107G sind an den Ständern der jeweiligen Stationen angebracht.
Durch Verwendung der Vorhangswandkühler 7 auf jeder Austrittsseite der Walzwerke 40, 50 und 60 der drei Stationen auf dem Folgegerüst wird, selbst wenn das mit einer beachtlichen Erzeugung von Bearbeitungswärme einhergehende Hochdruckwalzverfahren und Steuerwalzverfahren unter Verwendung der Warmwalzvorrichtung dieser Ausführungsform auszuführen ist, der Temperaturanstieg der Walzwerke 40, 50 und 60 unterdrückt, und der zu walzende Stahl P wird innerhalb eines angemessenen Temperaturbereichs gehalten, und ein Auftreten von Kornwachstum der feinkörnigen Struktur kann nach dem Walzen unterdrückt werden. Desweiteren wird sogar bei einem Auslauftisch (nicht in der Zeichnung gezeigt) auf der Seite in Laufrichtung der in 10 gezeigten Warmwalzvorrichtung der zu walzende Stahl P mit Kühlwasser gekühlt, um Kornwachstum zu verhindern.
Desweiteren ist, wie in 10 gezeigt, bei der Warmwalzvorrichtung auf der Austrittsseite des Walzwerks 60, das eine Station auf dem letzten Gerüst ist, und an einer Stelle auf der Seite in Laufrichtung um mehrere hundert mm bis 1 m von den Vorhangswandkühlern (107G, 107H) entfernt ein Wasseraufstrahlarm 108 angeordnet. Der Grund dafür ist, dass auf der Oberfläche des zu walzenden Stahls P aufgebrachtes Kühlwasser durch die Kühler 107G und 107H entfernt wird, und von einer Mehrzahl von Düsen (nicht in der Zeichnung gezeigt) auf die Oberfläche des zu walzenden Stahls P unter Druck stehendes Wasser von oberhalb des zu walzenden Stahls P schräg nach unten auf die Seite entgegen der Laufrichtung des zu walzenden Stahls P ausgeblasen wird, so dass es sich auch in der Breitenrichtung des zu walzenden Stahls P ausbreitet. Durch Verwendung des Wasseraufstrahlarms 108 kann auf dem zu walzenden Stahl P aufgebrachtes Kühlwasser durch den Betrieb der Kühleinheit 107 problemlos entfernt werden, so dass durch verschiedene auf der Seite in Laufrichtung angebrachte Messinstrumente (Thermometer, etc., nicht in der Zeichnung gezeigt) verschiedene Werte (Walzendtemperatur, etc.) in Bezug auf den zu walzenden Stahl P nach dem Walzen angemessen gemessen werden können. Wenn die Messgenauigkeit hoch ist, können die Walzbedingungen, wie etwa die Walzendtemperatur, mit der Steuerung der Menge an Kühlwasser genau gesteuert werden.
Mit einem an einer Stelle auf der Seite in Laufrichtung hinter dem Wasseraufstrahlarm 108 und auf der Seite in Laufrichtung um etwa 2 m hinter dem Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst wird die Walz-Endtemperatur des Stahls P gemessen und durch eine Berechnungsvorrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt), die die gemessenen Ergebnisse erhält, wird die Menge des Kühlwassers jedes Vorhangswand-Kühlers 107 (insbesondere der Kühler 107E, 107G und 107H, die das Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst halten, erhöht oder verringert. Die Walz-Endtemperatur wird von der Rückkopplungssteuerung gesteuert und innerhalb eines angemessenen Bereichs gehalten.
Bei der wie oben erwähnt aufgebauten kontinuierlichen Warmwalzvorrichtung kann bei einer ausreichenden Geschwindigkeit (beispielsweise 7 bis 9 m/s), um eine gute Produktivität zu gewährleisten, ein gutes warmgewalztes Stahlblech eines feinkörnigen Stahls mit einer Dicke von etwa 2 bis 6 mm erzeugt werden. Konkret kann durch Walzen, so dass eine Summenverformung (ϵ_c, das der zuvor genannte zusammengezählte Wert ist) von 0,6 oder mehr erhalten wird, und starkes Kühlen durch die Vorhangswand-Kühler 107 auf jeder Rückseite der Walzwerke 40, 50 und 60 auf dem Folgegerüst ein vorzugsweise feinkörniges Stahlblech mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von etwa 3 bis 7 μm erzeugt werden, indem als zu walzender Stahl eine Stahl verwendet wird, der einen niedrigen Gehalt an Kohlenstoff und Legierungselementen besitzt. Einige feinkörnige Stähle können eine geringe Bruchdehnung besitzen und ein derartiger Nachteil kann eliminiert werden. Die Ausführungsform, die später beschrieben wird, ist ein Beispiel dafür.
Der Grund, dass eine derart gut Produktion möglich wurde, ist, dass bei den Stationen auf dem Folgegerüst, die stark die metallische Struktur beeinflussen, indem die Temperatur des zu walzenden Stahls P unter Verwendung der eine hohe Kühlkapazität besitzenden Vorhangswand-Kühler 107 in einem angemessenen Bereich gehalten wird, Walzen bei einer hohen Drückrate, die die zuvor genannte Summenverformung erzeugt, von den Walzwerken 40, 50 und 60 mit einem kleinen Durchmesser mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers ausgeführt werden kann. Bei den Walzwerken 40, 50 und 60 können Walzebenheit und Kantenabfälle vermieden werden, und Bombierungen können durch die CVC-Funktion der Walzwerke 10 bis 60 gesteuert werden, so dass auch auf dem Folgegerüst, wo das Stahlblech dünner gemacht wird, ein Mäandern des zu walzenden Stahls P und Formänderungen unterdrückt werden können. Daher kann bei dieser Ausführungsform feinkörniger Stahl ausreichend und problemlos gewalzt werden, und ein Stahlblech kann mit einer hohen Genauigkeit der Form ausgebildet werden.
Dass ein vorzugsweise feinkörniges Stahlblech unter den zuvor genannten Bedingungen erzeugt werden kann, wird von den Erfindern durch viele Tests und Untersuchungen klar gemacht, die unter Verwendung der in 10 gezeigten Warmwalzvorrichtung und durch verschiedene Änderungen des Grads des Kühlens des zu walzenden Stahls P (Walz-Endtemperatur) und des Grads des Drückens (Summen verformung) ausgeführt werden. Ergebnisse solcher Tests und Untersuchungen und Daten, die eine Ausführungsform betreffen, bei der ein vorzugsweise feinkörniges Stahlblech erhalten wird, sind unten angegeben.
Testwalzen wird durch Verwendung der kontinuierlichen Warmwalzvorrichtung bei dieser Ausführungsform und verschiedene Änderungen des Durchlaufplans und der Walz-Endtemperatur für die in Tabelle 2-1 gezeigte Stahlsorte (keine anderen wesentlichen Bestandteile beinhaltet) ausgeführt. Jedoch beträgt auf jeden Fall die Blechdicke auf der Austrittsseite des Walzwerks 60 auf dem letzten Gerüst 2 bis 3 mm, und die Walzgeschwindigkeit beträgt 8 bis 9 m/s.
[Tabelle 2-1] Chemische Bestandteile des Stahls (Gew.-%) Umwandlungspunkt (°C)
Für viele bei dem Testwalzen erhaltene Stahlbleche wird der Ferritkorndurchmesser in der Mitte der Dicke gemessen, und der Zusammenhang zwischen der Summenverformung während des Walzens und der Endbehandlungstemperatur (Walz-Endtemperatur) wird geprüft. Der Zusammenhang zwischen der Summenverformung (Abszisse) und dem Ferritkorndurchmesser (Ordinate) ist wie in 13 gezeigt angegeben. In der Zeichnung bezeichnet das Symbol „Kreis" Daten, wenn die Endbehandlungstemperatur innerhalb des Bereichs des Ar₃-Umwandlungspunkts ± 10°C liegt, und „Dreieck" bezeichnet Daten, wenn die Endbehandlungstemperatur niedriger als der Ar₃-Umwandlungspunkt – 10°C wird, und „Quadrat" bezeichnet Daten, wenn die Endbehandlungstemperatur höher als der Ar₃-Umwandlungspunkt + 10°C wird (13 bis 17).
13 zeigt, dass, wenn die Endbehandlungstemperatur höher als der Ar₃-Umwandlungspunkt + 10°C wird, eine leichte Tendenz, dass sich der Ferritkorndurchmesser entsprechend einem Ansteigen der Summenverformung verringert, zu sehen ist, während, wenn die Endbehandlungstemperatur eine andere als diese ist, der Ferritkorndurchmesser sich, selbst wenn die Summenverformung ansteigt, wenig verringert.
Der Zusammenhang zwischen der Endbehandlungstemperatur (Abszisse) und dem Ferritpartikeldurchmesser (Ordinate) dagegen ist in 14 angezeigt. 14 zeigt, dass sich bei Sinken der Endbehandlungstemperatur der Ferritkorndurchmesser eindeutig verringert.
Desweiteren gibt in den 15 bis 17, wo die mechanischen Eigenschaften für jedes hergestellte Stahlblech geprüft werden und die Ergebnisse in Beziehung zu dem Ferritkorndurchmesser gesetzt und zusammengefasst werden, die Abszisse einen Wert des Korndurchmessers (μm) zur Potenz von –1/2 an.
15 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Ferritkorndurchmesser und der Zugfestigkeit (MPa), und 16 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Ferritkorndurchmesser und der Bruchdehnung (%). Die Zeichnungen zeigen, dass bei Verringern des Ferritkorndurchmessers (auf der Abszisse rechts) die Zugfestigkeit dazu neigt, anzusteigen, während sich, wenn die Endbehandlungstemperatur niedriger als der Ar₃-Umwandlungspunkt – 10°C wird („Dreieck" in der Zeichnung), während der Ferritkorndurchmesser rekristallisiert wird, die Bruchdehnung verringert. Das Produkt (MPa × %) aus Zugfestigkeit und Bruchdehnung, wie in 17 gezeigt, verringert sich auch während der Ferritpartikeldurchmesser rekristallisiert wird, wenn die Endbehandlungstemperatur niedriger ist als der Ar₃-Umwandlungspunkt – 10°C.
Die folgenden Fakten können auf der Grundlage dieser Ergebnisse bestätigt werden:

a) Um ein warmgewalztes Stahlblech feinkörnigen Stahls mit einem kleinen Ferritkorndurchmesser mit der Walzvorrichtung (10) dieser Ausführungsform zu erhalten, ist das Einstellen einer niedrigeren Endbehandlungstemperatur effektiver als die Einstellung einer höheren Summenverformung.
b) Wenn jedoch die Endbehandlungstemperatur sehr viel niedriger als der Ar₃-Umwandlungspunkt ist, verringert sich die Bruchdehnung, selbst wenn die Rekristallisation fortgesetzt wird, so dass der Vorteil der Festigkeit verringert wird.

In Anbetracht dessen, dass, wenn ein starkes Drücken ausgeführt wird, um die Summenverformung zu erhöhen, die Kosten bezüglich des Aufbaus der Walzvorrichtung und des Verbrauchs an Rollen steigen, ist es vom Kosten-Wirkungs- Gesichtspunkt vorteilhaft, die Summenverformung nicht so hoch zu machen, zum Beispiel 0,6 (vorzugsweise 0,65) oder mehr und weniger als 0,9 und genau die Endbehandlungstemperatur zu steuern, wodurch ein feinkörniges Stahlblech erhalten wird. Durch Halten der Endbehandlungstemperatur innerhalb des Bereich des Ar₃-Umwandlungspunkts ± 50°C kann ein feinkörniges Stahlblech, das einen Ferritkorndurchmesser von 4 bis 6 μm und eine überragende Ausgewogenheit der mechanischen Festigkeit besitzt, erzeugt werden. Insbesondere wird, um ein Stahlblech, das eine hohe Zugfestigkeit besitzt, zu erhalten, mit dem Zweck, durch Einstellen der Endbehandlungstemperatur beispielsweise innerhalb des Bereichs vom Ar₃-Umwandlungspunkt – 50°C bis zum Ar₃-Umwandlungspunkt + 20°C ein Stahlblech zu erhalten, das eine überragende Bruchdehnung besitzt, die Endbehandlungstemperatur vorzugsweise beispielsweise innerhalb des Bereichs vom Ar₃-Umwandlungspunkt – 10°C bis zum Ar₃-Umwandlungspunkt + 50°C eingestellt. Jedoch ist es vom Gesichtspunkt des Maßes jeder Festigkeit und deren Ausgewogenheit am meisten vorzuziehen, die Endbehandlungstemperatur innerhalb des Bereichs des Ar₃-Umwandlungspunkts + 10°C zu halten.
Die Ausführungsformen, bei denen gute feinkörnige Stahlbleche auf der Grundlage des auf diese Weise erhaltenen Wissens hergestellt werden, werden in den Tabellen 2-2 bis 2-4 und in 18 vorgestellt. Desweiteren bezeichnen die in den Tabellen gezeigten „F10" bis „F60" jeweils die Walzwerke 10 bis 60 der ersten Station bis zur sechsten Station.
Tabelle 2-2 zeigt die Blechdicke („grober-Block-Dicke" bezeichnet die Blechdicke auf der Austrittsseite der Grobwalzvorrichtung), Drückrate (%), Verformung, Summenverformung und Blechbreite auf der Austrittsseite jedes der Walzwerke 10 bis 60, und Tabelle 2-3 zeigt den Verwendungszustand jedes Vorhangswand-Kühlers 7 auf der Rückseite jedes der Walzwerke 40 bis 60 und die Endbehandlungstemperatur (Walz-Endtemperatur). Tabelle 2-4 zeigt die Ferritkorndurchmesser und mechanische Eigenschaften der Stahlbleche der bei den in den Tabellen 2-1 bis 2-3 gezeigten Bedingungen erhaltenen Ausführungsformen in der Mitte der Blechdicke. Desweiteren sind die 18A, 18B und 18C Zeichnungen, die die kristalline Struktur der Stahlbleche der Ausführungsform in der Nähe der Oberseitenoberfläche mit der Lage um ¼ der Dicke von ihr nach innen zeigt, beziehungsweise in der Mitte der Dicke. Bei jedem Teil ist eine feine Struktur mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von etwa 4 bis 6 μm ausgebildet.
Desweiteren werden das Walzen zum Erhalten der in den 13 bis 17 gezeigten Daten und das Walzen in dieser Ausführungsform mit der Walzvorrichtung (siehe 10 bis 12) dieser Ausführungsform ausgeführt. Jedoch wird für das Walzen unter Verwendung einer Summenverformung von 0,6 bis 0,9 gefolgert, dass keine Notwendigkeit besteht, oben als Stationen auf dem Folgegerüst erwähnte Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 40 bis 60 zu verwenden. Speziell wird gefolgert, dass sie genügen, selbst wenn diese Walzwerke obere und untere Arbeitswalzen besitzen, die denselben Durchmesser, wie etwa um 600 bis 700 mm, besitzen. Desweiteren wird, wenn ein derartiges Maß an Summenverformung genügt, nicht erwartet, dass eine mit der Erzeugung von Bearbeitungswärme einhergehende thermische Bombierung beachtlich ist, so dass die Notwendigkeit, den Walzwerken 10 bis 60 die CVC-Funktion und Biegefunktion zu verleihen, als niedrig angesehen wird. [Tabelle 2-2] Ausführungsform
[Tabelle 2-3]
[Tabelle 2-4] Mechanische Eigenschaften
TS: Zugfestigkeit, YP: Streckgrenze, EL: Bruchdehnung
Gemäß dem kontinuierlichen Warmwalzverfahren dieser Ausführungsform kann ein warmgewalztes Stahlblech eines feinkörnigen Stahls, das einen ausreichend feinen mittleren Ferritkorndurchmesser, überragende mechanische Eigenschaften und ausreichend hohe praktische Qualität besitzt, bei extrem niedrigen Kosten unter moderaten Bedingungen hergestellt werden.
Insbesondere kann durch ein Verfahren des effektiven Aufnehmens von durch Bearbeiten während des Walzens durch die Walzwerke auf den Vor- und Folgegerüsten erzeugter Wärme und Halten einer angemessenen Temperatur (beispielsweise Halten der Walz-Endtemperatur innerhalb des Bereichs von ±50°C des Ar₃-Umwandlungspunkts) durch a) Ausführen starken Drückens, wie etwa einer Summenverformung von 0,6 oder mehr unter Verwendung einer Mehrzahl von Stationen und b) starkes Kühlen des zu walzenden Stahls P auf jeder Austrittsseite einer Mehrzahl von Walzwerken auf dem Folgegerüst und Anhalten des Kornwachstums einer feinen Struktur ein warmgewalztes Stahlblech eines feinkörnigen Stahls mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von etwa 10 μm oder weniger hergestellt werden.
Wie ein Stahlblech einer feinen Struktur mit diesem Prozess erhalten wird, wird durch die neuesten Untersuchungen und Studien der Erfinder klar. Insbesondere wird sichergestellt, dass von den starken Druckbedingungen und den starken Kühlbedingungen für den zu walzenden Stahl, selbst wenn die frühere Bedingung leicht entspannt ist (das heißt, selbst wenn die Summenverformung auf bis zu 0,9 erhöht ist), ein hochqualitatives feinkörniges Stahlblech mit einem nicht so groben Ferritkorndurchmesser hergestellt werden kann. Konkret kann mit zuvor genannter Summenverformung und Kühlung der mittlere Ferritkorndurchmesser auf etwa 3 bis 7 μm verringert werden.
Wenn eine Summenverformung von 0,6 oder mehr genügt, wird die für die Walzwerke, insbesondere die Walzwerke auf dem Folgegerüst, notwendige Drückrate beträchtlich (etwa 30%) gesenkt, und die für die Ausstattung und den Betrieb notwendigen Kosten werden stark verringert. Daher wird eine Situation, dass das Ende des zu walzenden Stahls nicht gut in ein Walzwerk passt und rutscht, kaum verursacht.
Desweiteren besitzt, wenn der mittlere Ferritkorndurchmesser 10 μm oder weniger beträgt, das feinkörnige Stahlblech mechanische Eigenschaften, die insbesondere besser als die eines üblichen (nicht-feinkörnigen Stahls) warmgewalzten Stahlblechs sind, das einen Korndurchmesser von mehr als 10 μm besitzt, und von ihm ist zu erwarten, dass es breite Verwendung findet. Insbesondere ist bei einem feinkörnigen Stahlblech, das die zuvor genannten chemischen Bestandteile und Ferritkorndurchmesser besitzt, die Ausgewogenheit der mechanischen Eigenschaften (Allzweckstahl vom Gesichtspunkt der Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Duktilität) hoch und die Schweißbarkeit ist überragend. Daher findet das feinkörnige Stahlblech breite Anwendung, ist aufgrund eines verhältnismäßig niedrigen Preises leicht erhältlich und besitzt außerdem eine gute Wechselbeanspruchungseigenschaft, so dass von ihm angenommen wird, dass an ihm ein hoher Bedarf besteht.
Daher ist bei dem Walzverfahren dieser Ausführungsform für die Herstellung eines derartigen Stahlblechs der kommerzielle Beitrag hoch, und ausreichende ökonomische Vernunft geht mit seiner Produktion einher.
Als nächstes wird das Warmwalzverfahren einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
Das Warmwalzverfahren dieser Ausführungsform betrifft das Verfahren zur Herstellung eines dicken Blechs unter Verwendung der Warmwalzvorrichtung der in 10 gezeigten Warmwalzvorrichtung der zuvor genannten Ausführungsform.
Bei der Warmwalzvorrichtung der in 10 gezeigten zuvor genannten Ausführungsform ist in den CVC-Walzwerken 10, 20 und 30 und den Walzwerken mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers 40, 50 und 60 unter Berücksichtigung, dass mit fortschreitendem Walzen sich die Blechdicke verringert und die Walzgeschwindigkeit ansteigt, das Verringerungsverhältnis für die Walzwerke auf dem Folgegerüst stärker verringert, die maximale Anzahl von Drehungen der Arbeitswalzen ist erhöht, und das maximale Ausgabedrehmoment ist niedrig eingestellt. Die erlaubten maximalen Ausgabedrehmoment-Werte der Walzwerke 10 bis 60 sind 125,0, 98,2, 61,4 34,1 22,7 bzw. 19,5 (die Einheit ist ton(tf)·m.
Außerdem kann bei Verwendung aller Walzwerke 10 bis 60 der Walzvorrichtung der in 10 gezeigten zuvor genannten Ausführungsform und bei einer ausreichenden Geschwindigkeit (beispielsweise 7 bis 9 m/s), um eine gute Produktivität zu gewährleisten, ein gutes warmgewalztes Blech eines feinkörnigen Stahls mit einer Dicke von etwa 2 bis 6 mm hergestellt werden. Konkret kann durch Walzen, um eine Summenverformung (ϵ_c, der der zuvorgenannte zusammengezählte Wert ist) von 0,6 oder mehr zu erhalten, und starkes Kühlen mit den Vorhangswand-Kühlern 107 auf jeder Rückseite der Walzwerke 40, 50 und 60 auf dem Folgegerüst ein vorzugsweise feinkörniges Stahlblech mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von etwa 4 bis 6 μm unter Verwendung eines einen niedrigen Gehalt an Kohlenstoff und Legierungselementen besitzenden Stahls als der zu walzende Stahl P er zeugt werden. Insbesondere kann, wenn die Summenverformung auf 0,9 oder mehr eingestellt wird, der mittlere Ferritkorndurchmesser derselben Stahlsorte auf 4 μm oder weniger verringert werden. Das Vergleichsbeispiel A, das später angegeben wird, ist ein Beispiel (ϵ_c = 0,6) dafür. Der Grund dafür, dass eine derartige Produktion möglich wurde, ist, dass bei den Stationen auf dem Folgegerüst, die stark die metallische Struktur beeinflussen, durch Halten der Temperatur des zu walzenden Stahls P in einem angemessenen Bereich unter Verwendung der eine große Kühlkapazität besitzenden Vorhangswand-Kühler 107 Walzen bei einer hohen Drückrate, die die zuvorgenannte Summenverformung erzeugt, von den Walzwerken mit Walzen eines unterschiedlichen Durchmessers 40, 50 und 60 mit einem kleinen Durchmesser ausgeführt werden kann. Bei den Walzwerken 40, 50 und 60 können Walzebenheit und Kantenabfälle vermieden werden, und Bombierungen können mit der CVC-Funktion der Walzwerke 10 bis 60 gesteuert werden, so dass auch auf dem Folgegerüst, wo das Stahlblech dünner gemacht wird, ein Mäandern des zu walzenden Stahls und eine Veränderung der Form unterdrückt werden können. Diese Sichtweise ist auch einer der Gründe dafür, dass Walzen feinkörnigen Stahls möglich wurde.
Jedoch ist, wenn ein dickes feinkörniges Stahlblech mit eine Dicke von 6 mm oder mehr anstelle eines dünnen Blechs unter Verwendung des Walzwerks 60 auf dem letzten Gerüst auf dieselbe Weise erzeugt werden soll, das Ausgabedrehmoment im Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst (oder zusätzlich im Walzwerk 50 auf dem Vorgerüst davon) nicht ausreichend, und das Walzen kann möglicherweise nicht fortgesetzt werden (der Motor wird angehalten). Der Grund ist, dass im Fall eines dicken Blechs, selbst wenn die Drückrate fast gleich der (oder kleiner als die) eines dünnen Blechs ist, die Kontaktbogenlänge länger als die eines dünnen Blechs ist, wodurch ein größeres Walzdrehmoment notwendig ist. Im Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst und dem Walzwerk 50 auf dem Vorgerüst ist, wie oben erwähnt, das erlaubte maximale Ausgabedrehmoment klein, so dass die Last größer als die Kapazität wird, wodurch das Walzen nicht fortgesetzt werden kann. Ein derartiger Fall ist im Vergleichsbeispiel B angegeben, das später beschrieben wird.
Der Grund dafür, dass die Walzwerke auf dem Folgegerüst nicht ein ausreichendes Walzdrehmoment realisieren können, kann wie unten angegeben erklärt werden. Zunächst ist in Walzwerken auf dem Folgegerüst das Walzenantriebssystem für Hochgeschwindigkeitszwecke ausgelegt, um auf einen mit einer Abnahme der Blechdicke aufgrund des Fortschreitens des Walzens einhergehenden Anstieg in der Walzgeschwindigkeit zu reagieren, und im Vergleich zu den Walzwerken auf dem Vorgerüst sind die Walzwerke auf dem Folgegerüst üblicherweise so eingestellt, dass die Rotionsgeschwindigkeit hoch ist (das heißt, das Untersetzungsverhältnis ist gering) und das Walzdrehmoment gering ist. Andererseits ist, wenn ein dickes Blech zu walzen ist, selbst wenn die Drückrate dieselbe wie die zum Zeitpunkt des Walzens eines dünnen Blechs ist, die Kontaktbogenlänge (Kontaktlänge) auf der Eintrittsseite lang (der Kontaktwinkel ist groß), so dass das notwendige Drehmoment erheblich größer als das ist, wenn ein dünnes Blech gewalzt wird. Daher wird in den ein niedriges Drehmoment auf dem Folgegerüst besitzenden Walzwerken, obwohl ein dünnes Blech problemlos gewalzt werden kann, ein für die Ausstattungskapazität notwendiges Drücken auf das dicke Blech ausgeübt, so dass es tendenziell schwierig ist, ein dickes feinkörniges Stahlblech herzustellen.
Desweiteren werden hinsichtlich des zuvor genannten Problems betreffend die Herstellung eines dicken feinkörnigen Stahlblechs mit einer Walzvorrichtung, wobei Walzwerke einer Mehrzahl von Stationen im Tandem angeordnet sind, keine Schriften gefunden, die dies angeben. Der in der Patentveröffentlichung beschriebene Stand der Technik, auf den sich die vorliegende Beschreibung als verwandten Stand der Technik bezieht, betrifft die Herstellung eines dünnen feinkörnigen Stahls mit einer Dicke von 3 mm oder 5 mm oder oder weniger oder die Herstellung unter Verwendung einer Walzvorrichtung eines Umkehr-Typs.
Daher betreiben die Erfinder, um ein dickes feinkörniges Stahlblech mit einer Dicke von 6 mm oder mehr unter Verwendung der kontinuiuerlichen Warmwalzvorrichtung der in 10 gezeigten zuvor genannten Ausführungsform, das heißt, einer kontinuierlichen Warmwalzvorrichtung, die zur Herstellung eines dünnen fein körnigen Stahlblechs geeignet ist, zu erzeugen, die Walzvorrichtung in den unten angegebenen Zuständen von a) bis d). Genauer gesagt:

a) Das ein kleines Ausgabedrehmoment besitzende Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst wird nicht verwendet. Selbst die Vorwalzwerke 40 und 50 werden, wenn das erlaubte maximale Ausgabedrehmoment kleiner als das aus der Blechdicke, der Drückrate und dem Verformungswiderstand berechnete erforderliche Drehmoment ist, nicht verwendet. Daher werden aus den näher zur Eintrittsseite der Walzvorrichtung als das Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst liegenden Walzwerken 10 bis 50 drei oder mehr das Walzdrehmoment erfüllende Stationen ausgewählt und gemäß dem Durchlaufplan verwendet.
b) Der Durchgangsplan wird so festgelegt, dass die Summenverformung auf 0,25 oder mehr (vorzugsweise 0,29 oder mehr) eingestellt wird oder die Drückrate durch das Walzwerk auf dem letzten Gerüst von den zu benutzenden Walzwerken von drei oder mehr Stationen auf 12% oder mehr (vorzugsweise 14% oder mehr) eingestellt wird. Der Grund dafür ist, dass – vorausgesetzt, dass das Walzen, das einen starken Einfluss auf die metallische Struktur auf der Seite in Laufrichtung hat, nicht bei einer Drückrate ausgeführt wird, die konstant oder höher ist – es schwierig ist, den Ferritkorndurchmesser kleiner zu machen.
c) Das Stahlblech wird unter Verwendung der Vorhangswand-Kühler 107 stark gekühlt (um die Temperaturerniedrigungsrate der Oberfläche auf etwa 40°C pro Sekunde zu steuern). Hinsichtlich der Kühler 107 wird von den zu verwendenden Walzwerken das eine unmittelbar nach dem Walzwerk auf dem letzten Gerüst befindliche verwendet. Alle Kühler 107 (107A bis 107H) einschließlich des Kühlers vor dem Walzwerk auf dem letzten Gerüst werden bevorzugt verwendet. Der Grund dafür ist, dass es, um den Ferritkorndurchmesser kleiner zu machen, wesentlich ist, den zu walzenden Stahl P unmittelbar nach dem Walzen zu kühlen, um ihn innerhalb eines angemessenen Temperaturbereichs zu halten und das Kornwachstum nach dem Walzen exakt zu unterdrücken.
d) Durch das Kühlen c) wird die Walz-Endtemperatur (die mit einem Thermometer, das um einige m vom Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst in Laufrichtung hinten angebracht ist, gemessene Oberflächentemperatur des zu walzenden Stahls P) so gesteuert, dass sie nicht den Ar₃-Umwandlungspunkt + 50°C übersteigt (bevorzugt den Ar₃-Umwandlungspunkt oder niedriger). Obwohl eine bevorzugte untere Grenze existieren sollte, ist, selbst wenn die Oberflächentemperatur beträchtlich sinkt, die Produktion von feinkörnigem Stahl nicht erschwert. Als Grund wird geschlossen, dass, solange ein Stahlblech mit einer Dicke von 6 mm oder mehr bei einer Geschwindigkeit von 2 bis 3 m/s gewalzt und hergestellt wird, die Temperatur in der Nähe der Mitte der Plattendicke des zu walzenden Stahls unabhängig von der Oberflächentemperatur bei etwa dem Ar₃-Umwandlungspunkt gehalten wird.

Durch Ausführen des Walzens wie oben erwähnt kann ein dickes warmgewalztes Stahlblech feinkörnigen Stahls mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von etwa 5 bis 10 μm um ¼ der Dicke innerhalb der Oberfläche für die Stahlsorte, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,5% und einen Gehalt an Legierungselementen von 5% besitzt, erzeugt werden.
Die Produktion eines derartigen dicken Stahlblechs betreffende Daten sind unten als Ausführungsformen C und D angegeben.
Hinsichtlich der zuvor genannten Produktion dünner und dicker warmgewalzter Stahlbleche feinkörnigen Stahls mit der kontinuierlichen Warmwalzvorrichtung werden Walzen betreffende Daten unten angegeben. In den Tabellen betrifft Vergleich A wie oben beschrieben die Produktion dünner (Dicke 2,07 mm) Stahlbleche und Vergleich B gibt ein Beispiel an, dass bei der Produktion dicker Stahlbleche unter Verwendung der Walzwerke 10 bis 60 das Walzen nicht fortgesetzt werden kann. Auch zeigen die Ausführungsformen C und D Beispiele, bei denen dicke (Dicke 12,2 mm) feinkörnige Stahlbleche problemlos und kontinuierlich unter Verwendung der Walzvorrichtung erzeugt werden.
Zunächst gibt Tabelle 3-1 chemische Bestandteile (keine wesentlichen Bestandteile außer den angegebenen enthalten) von Stahlblechen und die Temperatur beim Ar₃-Umwandlungspunkt in den Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen A bis D an, und Tabelle 3-2 gibt die Walz-Endtemperatur (Endbehandlungstemperatur auf der Austrittsseite), die Blechbreite jedes Stahlblechs und den Verwendungszustand der Vorhangswand-Kühler 107 auf jeder Rückseite der Walzwerke 40 bis 60 an. Tabelle 3-3 gibt die Blechdicke auf jeder Austrittsseite der Walzwerke 10 bis 60 an („Grober-Block-Dicke" gibt die Blechdicke auf der Austrittsseite der groben Walzvorrichtung an). Tabellen 3-4, 3-5 und 3-6 geben die Drückrate (%), Verformung, Summenverformung und erforderliches Walzdrehmoment (ton·m) der Walzwerke 10 bis 60, wenn der Durchlaufplan in Tabelle 3-3 angewandt wird, an.
[Tabelle 3-1] Chemische Bestandteile von Stahl (Gew.-%) Umwandlungspunkt
[Tabelle 3-2] Durchlaufplan Kühlbedingung (Vorhangswand)
[Tabelle 3-3]
[Tabelle 3-4]
[Tabelle 3-5]
[Tabelle 3-6]
Tabelle 3-6 zeigt, dass im Vergleichsbeispiel B, bei dem das Walzen nicht fortgesetzt werden kann, das für das Walzwerk 60 auf dem letzten Gerüst notwendige Drehmoment groß, wie etwa 23 [TEXT FEHLT]als das zuvor genannte. Des weiteren wird [TEXT FEHLT] erlaubte maximale Drehmoment der Ausführungsform D, wie in Tabelle 3-5 gezeigt, ein stärkeres Drücken, wie etwa eine Summenverformung von 0,38 ausgeübt, so dass in Tabelle 3-6 gefunden wird, dass im Walzwerk 40 auf dem letzten Gerüst von den verwendeten Walzwerken ein großes Drehmoment, wie etwa 30 t·m (das heißt, Drehmoment im Walzwerk 50 oder 60 auf dem Folgegrüst nicht realisert) notwendig ist.
Überprüfungsergebnisse des Ferritkorndurchmessers und mechanische Eigenschaften von in den Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen A bis D erzeugten Stahlblechen sind in Tabelle 3-7 gezeigt. Jedoch sind beim Vergleichsbeispiel B Daten von Stahlblechen angegeben, die für eine kurze Dauer erhalten werden, bis das Walzen unmöglich wird. Die angegebenen Korndurchmesser sind im Vergleichsbeispiel A in der Mitte der Dicke gemessen und in Vergleichsbeispiel B und den Ausführungsformen C und D an der Stelle um ¼ innerhalb der Oberfläche. In der Tabelle bezeichnet „TS" Zugfestigkeit, „YP" eine Streckgrenze und „EL" eine Bruchdehnung, und „L-Richtung" bedeutet die Längsrichtung (Walzrichtung) und „C-Richtung" die Breitenrichtung. In allen Fällen wird gefunden, dass ein Stahlblech erhalten werden kann, bei dem der Ferritkorndurchmesser ausreichend klein ist und die mechanischen Eigenschaften hervorragend sind.
[Tabelle 3-7] Mechanische Charakteristiken TS: Zugfestigkeit, YP: Streckgrenze, EL: Bruchdehnung
19A, 19B und 19C sind Zeichnungen, die die kristalline Struktur von Stahlblechen zeigen, die mit der Ausführungsform D in der Nähe der Oberseitenoberfläche, der Stelle um ¼ der Dicke innerhalb von ihr, beziehungsweise der Mittenposition der Dicke erhalten wird. An der Stelle ¼ der Dicke ist eine feine Struktur mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von 5 bis 10 μm ausgebildet, und in der Mitte der Dicke ist eine feine Struktur mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von 10 μm oder weniger ausgebildet.
Desweiteren zeigen die 20 bis 22 von Stahlblechen, die bei den Walzbedingungen von Ausführungsform D oder ihnen ähnlichen erzeugt wurden, andere mechanische Eigenschaften, die geprüft und angeordnet sind. Insbesondere ist zunächst 20 eine Zeichnung, die den Zusammenhang zwischen dem Ferritkorndurchmesser, der Zugfestigkeit und der Streckgrenze eines feinkörnigen Stahlblechs (die Abszisse gibt einen Wert des Ferritkorndurchmessers d (μm) zur Potenz von –1/2 an) zeigt. Desweiteren zeigt 21 für dasselbe feinkörnige Stahlblech Temperaturänderungen des Charpy'schen Kerbschlagwerts zusammen mit Änderungen von normalem Stahl (nicht-feinkörnige Stahlbleche), und 22 zeigt die Temperaturabhängigkeit der Sprödbruchrate. Außerdem werden für dieselben erzeugten Stahlbleche der Schweißverbindungsfestigkeitstest, der Verbindungsbiegetest, Verbindungskerbschlagtest, Mikrotest und Härteverteilungsprüftest auf der Grundlage von JIS Z 3040 („Prüftestverfahren für Schweißverfahren") für eine Mehrzahl von Testproben durchgeführt, und es wird bestätigt, dass die Schweißbarkeit von feinkörnigen Stahlblechen zufriedenstellend sind.
Wie oben erwähnt, können mit dem kontinuierlichen Warmwalzverfahren dieser Ausführungsform unter Verwendung von Walzwerken einer Mehrzahl von Stationen, die angeordnet sind, um dünne Bleche herzustellen, dicke feinkörnige Stahlbleche, die frei von Fehlern aufgrund unzureichenden Drehmoments sind, hergestellt werden. Der Grund ist, dass selbst wenn die Walzwerke auf dem Folgegerüst einschließlich des Walzwerks auf dem letzten Gerüst hinsichtlich des Drehmoments unzureichend werden, wenn diese Walzwerke nicht verwendet werden und nur die Walzwerke nahe zur Eintrittsseite einer Walzvorrichtung, die ein Antriebssystem besitzen, das geeignet ist, ein hohes Walzdrehmoment unter einer sogenannten Niedriggeschwindigkeit-Spezifikation zu erreichen, verwendet werden, ein ausreichendes Drücken frei von unzureichendem Drehmoment auch in einem Fall des Walzens eines dicken Blechs mit einer langen Kontaktbogenlänge ausgeführt werden kann. Obwohl die Walzgeschwindigkeit nicht erhöht ist, da das Walzwerk auf dem letzten Gerüst nicht verwendet wird, gibt es einen Vorteil, dass, da die Walzgeschwindigkeit langsam wird, die erforderliche Zeit für aufgrund eines dicken Blechs verlängertes Kühlen leicht gewährleistet werden kann.
Der Grund dafür, dass ein dickes Blech feinkörnigen Stahls wie oben erwähnt gewalzt werden kann, ist, dass ein stärkeres Drücken, wie etwa eine Gesamtverformung von 0,25 oder mehr (oder die Drückrate bei dem Walzwerk auf dem letzten Gerüst beträgt 12% oder mehr) auf den zu walzenden Stahl aufgebracht wird und der zu walzende Stahl P auf der Austrittsseite des Walzwerks auf dem letzten Gerüst von den verwendeten Walzwerken für eine ausreichende Zeit gekühlt wird. Während das zuvor genannte Kühlen auf der Austrittsseite des Walzwerks stärker wird, kann feinkörniger Stahl mit einem kleineren Ferritkorndurchmesser erhalten werden. Desweiteren ist es im Sinne, Kühlen zu intensivieren, bevorzugt, Kühlen auch vor dem auf dem letzten Gerüst verwendeten Walzwerk durchzuführen oder Kühlen auch auf jeder Austrittsseite einer Mehrzahl von Walzwerken auf dem Folgegerüst durchzuführen.
Das kontinuierliche Warmwalzverfahren dieser Ausführungsform ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Walz-Endtemperatur eingestellt ist, nicht den Ar₃-Umwandlungspunkt + 50°C zu übersteigen.
Wenn die zuvor genannte Kühlleistung gesteuert wird und die Walz-Endtemperatur wie oben erwähnt eingestellt wird, wird zumindest in der Nähe der Oberfläche eines Stahlblechs (beispielsweise eines Stahlblechs, das einen Kohlenstoffgehalt von 0,5% oder weniger und einen Gehalt an Legierungselementen von 5% oder weniger besitzt) eine feine Struktur mit einem Ferritkorndurchmesser von weniger als 10 μm ausgebildet. Für den Temperaturbereich, der für das Hochdruck-Warmwalzverfahren geeignet ist, wird angenommen, dass er vom Ar₃-Umwandlungspunkt bis zum Ar₃-Umwandlungspunkt + 50°C reicht. Jedoch genügt es gemäß dem von den Erfindern gemachten Test, dass die Walz-Endtemperatur innerhalb des Bereichs liegt, der nicht den Ar₃-Umwandlungspunkt + 50°C übersteigt, wie oben erwähnt. Als Grund wird angenommen, dass in einem Fall eines dicken Blechs, selbst wenn die Oberflächentemperatur niedrig ist, die innere Temperatur nahe am Ar₃-Umwandlungspunkt gehalten wird.
Desweiteren wird bei dem kontinuierlichen Warmwalzverfahren dieser Ausführungsform der zu walzende Stahl von den Vorhangswand-Kühlern 107 stark gekühlt, so dass ein feinkörniges Stahlblech mit einem Korndurchmesser, der besonders fein ist, problemlos hergestellt werden kann. Da ein einheitliches Kühlen realisiert werden kann, gibt es einen Vorteil, dass die Struktur über die ganze Breite des Stahlblechs einheitlich gemacht werden kann.
Das kontinuierliche Warmwalzverfahren dieser Ausführungsform ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der zu walzende Stahl P, der einen Gehalt an Kohlenstoff von 0,5% oder weniger und einen Gehalt an Legierungselementen von 5% oder weniger besitzt, gewalzt wird und ein dickes Blech mit einem mittleren Ferritkorndurchmesser von etwa 3 bis 10 μm an dem Teil um ¼ der Dicke innerhalb der Oberfläche erhalten werden kann.
Ein feinkörniges Blech, das die oben erwähnten chemischen Bestandteile und Ferritkorndurchmesser besitzt, besitzt eine große Ausgewogenheit mechanischer Eigenschaften (Allzweckstahl vom Gesichtspunkt der Zugfestigkeit und Duktilität) und außerdem niedrige Temperatursprödigkeit und hohe Schweißbarkeit (siehe beispielsweise 20 bis 22). Daher findet ein solches feinkörniges Stahlblech breite Verwendung, ist aufgrund eines verhältnismäßig niedrigen Preises leicht erhältlich und besitzt außerdem eine gute Schwingungseigenschaft, so dass von ihm angenommen wird, dass an ihm ein hoher Bedarf besteht. Daher ist für ein derartiges Stahlblech das Maß an kommerziellem Beitrag hoch, und eine genügende ökonomische Vernunft geht mit seiner Produktion einher.

Claims

Warmwalzvorrichtung zum Walzen eines zur Herstellung eines Stahlblechs zu walzenden feinkörnigen Stahls, aufweisend: ein auf einem Vorgerüst angeordnetes Walzwerk (1, 2, 3), Walzwerke (4, 5, 6) von wenigstens zwei auf einem Folgegerüst angeordneten Stationen, wobei die Walzwerke von wenigstens zwei Stationen Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers, die ein Paar von Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers (4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b) umfassen oder Walzwerke mit Walzen eines Minimaldurchmessers (4', 5', 6'), die ein Paar Arbeitswalzen (4a', 4b') umfassen, umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen der Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers (4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b) einen äquivalenten Walzendurchmesser von weniger als 600 mm besitzen, wobei eine Walze des Walzenpaars direkt angetrieben ist und die Arbeitswalzen (4a', 4b') der Walzwerke mit Walzen eines Minimaldurchmessers (4', 5', 6') einen Durchmesser von wenigers als 600 mm aufweisen, wobei die Warmwalzvorrichtung desweiteren Kühleinheiten (7A, 7B, 7C) zum Kühlen des Stahls aufweist, so dass ein Kornwachstum in einer Mikro-Struktur des Stahls, nachdem er gewalzt wurde, unterdrückt werden kann, wobei die Kühleinheiten (7A, 7B, 7C) auf Austrittsseiten der Walzwerke (4, 5, 6) von wenigstens zwei Stationen auf dem Folgegerüst angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Stationen eine letzte Station auf dem Folgegerüst umfassen.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühleinheit (7A, 8A, 9A) ein Vorhangswand-Kühler ist.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei von den Walzwerken (1, 2, 3, 4, 5, 6), die auf dem Vorgerüst und dem Folgegerüst angeordnet sind, wenigstens das auf dem Vorgerüst (1, 2, 3) angeordnete Walzwerk CVC-Walzwerke einer Mehrzahl von Stationen umfasst.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der äquivalente Walzendurchmesser des Paars Bearbeitungswalzen unterschiedlichen Durchmessers der Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers (4, 5, 6) oder der Durchmesser der Arbeitswalzen der Walzen-Walzwerke mit Walzen eines Minimaldurchmessers (4' 5', 6') 550 mm oder weniger beträgt.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Arbeitswalzen der Walzwerke mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers (4, 5, 6) oder die Arbeitswalzen der Walzwerke mit Walzen eines Minimaldurchmessers (4', 5', 6') mit einer CVC-Funktion und einer Biegefunktion versehen sind.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 1, die desweiteren eine Schmierstoffzuführeinheit (5e, 5f, 6e, 6f) zum Zuführen eines Schmierstoffs auf eine Walzenoberfläche des Walzwerks aufweist, wobei die Schmierstoffzuführeinheit auf dem Walzwerk wenigstens einer Station von den auf dem Vorgerüst und dem Folgegerüst angeordneten Walzwerken angebracht ist.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schmierstoffzuführeinheit einen Schmierstoff zuführt, der einen feinkörnigen festen Schmierstoff in Fett enthält.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 1, die desweiteren einen Flüssigkeitsaufstrahlarm (8) zum Aufstrahlen einer Flüssigkeit auf den zu walzenden Stahl und Entfernen von auf dem zu walzenden Stahl vorliegenden Kühlwassers aufweist, wobei der Flüssigkeitsaufstrahlarm (8) in einer Laufrichtung des zu walzenden Stahls hinter der Kühleinheit auf einer Austrittsseite des Walzwerks auf einem Folgegerüst angeordnet ist.
Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Flüssigkeitsaufstrahlarm (8) eine Mehrzahl von Düsen (8a) umfasst, um unter Druck stehendes Wasser in Richtung des zu walzenden Stahls hin auszublasen, um sich in einer Breitenrichtung des zu walzenden Stahls von oberhalb des zu walzenden Stahls schräg nach unten entgegen einer Laufrichtung des zu walzenden Stahls auszubreiten.
Feinkörnigen Stahl erzeugendes Verfahren zum Walzen eines zu walzenden Stahls unter Verwendung einer Warmwalzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summendehnung des zu walzenden Stahls auf dem Folgegerüst des Walzwerks 0,9 oder mehr wird, während ein Kornwachstum in einer Mikro-Struktur des Stahls nach dem Walzen durch Kühlen des Stahls mit den Kühleinheiten (7A, 7B, 7C) unterdrückt wird.
Feinkörnigen Stahl erzeugendes Verfahren nach Anspruch 10, wobei der zu walzende Stahl unmittelbar nach Verlassen des Walzwerks eines letzten Gerüsts bei einer Temperaturerniedrigungsrate von 20°C pro Sekunde oder mehr gekühlt wird.
Feinkörnigen Stahl erzeugendes Verfahren nach Anspruch 10, wobei der zu walzende Stahl einen Kohlenstoffgehalt von 0,5% oder weniger und einen Gehalt an Legierungselementen von 5% oder weniger aufweist.