NO831893L - Fremgangsmaate og apparat for termomekanisk varmvalsing av et produkt til styrt mikrostruktur - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en fremgangsmåte og et apparat for varmevalsing og mer presist en fremgangsmåte og et apparat for termomekanisk varmevalsing av stålbånd eller -plater av forskjellig sammensetning til styrt mikrostruktur i en valse, som omfatter en inkubasjonsanordning beliggende mellom kjøleanordninger på utløpsbordet i forbindelse med varmevalsen for bånd eller plater.

De metallurgiske aspekter ved varmevalsing av stål har vært velkjent i mange år, særlig når det gjelder standard-karbon- og lav-legerings-kvalitetene. Den siste reduksjon på siste ferdigvalsestol blir vanligvis gjennomført over øvre kritiske temperatur på praktisk talt alle varmvalsede produkter. Dette gjør det mulig for produktet å gjennomgå en faseomformning etter at all varmebearbeiding er avsluttet og det fremkaller jevnt fint ferritisk korn med lik akse gjennom hele produktet. Denne sluttbehandlingstemperatur ligger i størrel-sesorden 8<i>)3°C og høyere for bløtt stål.

Hvis sluttbehandlingstemperaturen er lavere og varmevalsing gjennomføres på stål som allerede er delvis omformet til. ferritt, vil de deformerte ferrittkorn vanligvis rekrystalli-seres og danne flekker med unormalt grove korn under selv-glødning indusert ved kveiling eller pakettering ved de vanli-ge temperaturer på 6<i>J9-732°C.

Por disse bløte stålkvaliteter er utløpsbordet som føl-ger etter siste valsestol langt nok og utstyrt med tilstrekkelig bråkjølings-stråler til å avkjøle produktet ca. 93-260°C under temperaturen ved den avsluttende behandling, før produktet til slutt kveiles eller varmekuttes, hvor selv-glødnings-effekten av en stor masse opptrer.

Det er videre kjent at det opptrer omtrent fem fenomener som kollektivt styrer de mekaniske egenskaper av det varmvalsede produkt av bløtt stål. Disse fem fenomener er utfellingen av MnS eller A1N eller andre tilsetninger i austenitt under eller etter valsing, men mens stålet befinner seg i austenitt-temperaturområdet, avfastning ("recovery") og rekrystallisering av stålet etter deformasjon, faseomformning til'spaltningspro-duktene.av ferritt og karbid, karbid-forgroving og innlei-rings-utfelling av karbonet og/eller nitrogenet ved avkjøling

til en lav temperatur.

Etter varmvalsing blir produktet ofte etterbehandlet, f. eks ved normalisering, gløding eller en annen varmebehandling for oppnåelse av de metallurgiske egenskaper som hører til en gitt mikrostruktur og for å redusere eller omfordele spenning. Et slikt varmevalset produkt kan også bli temper-valset for oppnåelse av en ønsket flathet eller overflate-tilstand. I tillegg blir valseprodukter som behandles etter varmvalsing, som kaldvalset stål og hvitblikk, til en viss grad styrt av metallurgien (mikrostrukturen) av det varmevalsede bånd fra hvilket de andre produktene fremstilles. Det varmevalsede båndets kornstørrelse er f.eks. en faktor ved opprettelse av den endelige kornstørrelse, selv etter deformering og rekrystallisering fra etter hverandre følgende reduksjon hhv gløding.

Hittil har de halv-kontinuerlige, likesom de s.k. mini-valser som benytter varme reverseringsstoler, opprettet kontinuerlig utløps-avkjøling ved hjelp av vannstråler, anbrakt over og/eller under utløpsbordet som forløper fra siste valsestol i varmvalse-båndvalsen til nedkveilerne, hvor materialet-blir kveilet eller til de varme kutteanordninger, hvor det produseres plateprodukter. Denne utløpsbord-avkjøling er av-kjølingsanordningen for det varme bånd, for minimalisering av kornvekst, karbid-forgroving eller andre metallurgiske fenomener som opptrer, når det varme bånd blir kveilet eller kuttet og staplet i plater og selv-gløding finner sted på grunn av den betydelige masse av produktet som fremstilles.

De forskjellige varmebehandlinger og temper-valsinger som benyttes for oppnåelse av de ønskede egenskaper og ønsket form skjer etter selve varmevalse-behandlingen. I tilfelle det kreves en viss varmebehandling, blir det kveilede eller stap-lede plateprodukt f.eks. anbrakt i et passende varmebehand-lingsrom, varmet opp til ønsket temperatur og deretter holdt der for oppnåelse av den ønskede mikrostruktur eller spen-nings -minskning .

In-line varmebehandling er brukt ved stang- og stav-materiale. Men overflate/volum-forholdet av et slikt produkt i forhold til et varmvalset bånd, skaper forskjellige typer problemer og hensikten med stang- og stav-materiale er som regel å oppnå differensial-egenskaper i motsetning til den ensartethet som kreves av de fleste varmvalsede bånd-produkter. Endelig er behandlings-fleksibilitet og de ønskede mikro-strukturer i dagens marked viktigere enn valsemøllens rene produksjonsevne. Eksisterende bånd-varmvalseanlegg er i førs-te rekke utstyrt for produktivitet og kan derfor ikke følge opp dagens markedkrav.

Foreliggende oppfinnelse tar hensyn til de krav som stilles på markedet i dag og tilveiebringer fleksibilitet og kvalitet i selve anlegget for varmvalsing av bånd. Samtidig bidrar den til produktiviteten i den generelle stålproduksjo-nen ved å eliminere visse etterfølgende behandlingstrinn og enheter og forene disse med varmvalse-prosessen. Vi er i stand til å arbeide innenfor snevre tidsmarginer og tempera-turområder. Ved å gjøre dette, er'vi i stand til å tilveie-bringe et varmvalset båndprodukt med en styrt og reproduser-bar mikrostruktur.

Foreliggende oppfinnelse skaper videre et nytt produkt-utviklings-verktøy på grunn av den greie operasjon og betyde-'lige fleksibilitet.

Fase-omvandlingene som opptrer ved valsing og behandling av stål er kjent og er vist i tilgjengelige fase-diagrammer, og kinetikken er forutsigbar fra passende TTT-diagrammer, slik at en ønsket mikrostruktur kan oppnås. I tillegg er av-fastnings- og rekrystalliserings-kinetikken kjent for mange materialer. Hittil var varmvalse-anleggene drastisk begrenset i så måte, på grunn av manglende fleksibilitet i siste del av varmevalsings-prosessen.

Denne fleksibilitet er muliggjort ved at det anordnes en inkubator som er i stand til å kveile og kveile opp det varme bånd og ved at denne inkubator anbringes mellom avkjølings-anordningene ved utløpet, slik at en første kjøleanordning be-grenses oppstrøms av inkubatoren og en andre kjøleanordning nedstrøms av inkubatoren. En andre eller ytterligere inkubator(er) kan benyttes in-line. Inkubatoren kan omfatte varmeorganer eller atmosfære-innløp for å gjøre varmevalsingen enda mer fleksibel. I tillegg kan en temper-anordning og/eller et skjæreverk være anordnet in-line i et punkt hvor båndet er tilstrekkelig avkjølt til å tillate riktig behandling.

Fremgangsmåten for valsing omfatter generelt at båndet bringes til å forlate slutt-reduksjonsstolen ved en temperatur over øvre kritiske A^, avkjøling av båndet til en temperatur under ved hjelp av første kjøleorganer, kveiling av båndet i inkubatoren for å opprettholde temperaturen og for-årsake kjernedannelse ( "nucleation" ) og vekst av f errittpartik-ler i austenitten, hvorpå strimmelen kveiles opp fra inkubatoren og avkjøles raskt for minimalisering av kornvekst og karbidforgroving. Når temper-verket benyttes, kan båndet deretter bli temper-valset etter å ha blitt avkjølt til en passende temperatur. Ved å opprettholde temperatur menes at en isoterm tilstand søkes nådd, skjønt det -i praksis skjer et temperaturfall med tiden, som søkes minimalisert.

Enda en anordning for behandling av varmvalsede bånd omfatter en varm reverseringsvalse som siste valse og at båndet reduseres ved nest siste passering ved en temperatur over A^, og at båndet deretter avkjøles og kveiles i inkubatoren for at temperaturen skal opprettholdes-. Deretter får båndet pas-sere gjennom det varme reverserings-anlegg for siste passasje før ytterligere behandling ved bruk av kjøle-anordninger og inkubatoren. Prosessen kan også omfatte bruk av en andre inkubator for styring av utfellings-fenomenet.

Foreliggende fremgangsmåte og apparat finner spesielt anvendelse i forbindelse med det varme reverserings-anlegg som i forbindelse med inkubatoren danner en termo-mekanisk anordning for oppnåelse av et varmvalset bånd med styrt mikrostruktur. De anvendes også spesielt for stål og stål-legerin-ger, skjønt andre metaller med lignende omvandlings-karakte-ristikker kan behandles i et apparat og med en fremgangsmåte som de foreliggende.

I tegningen viser

fig. 1 en skjematisk gjengivelse av et kjent halv-kontinuerlig bånd-vamvalseverk av standard-type,

fig. 2 en skjematisk gjengivelse av en inkubator som

er føyet til det kjente bånd-varmvalseverk ifølge fig. 1,

fig. 3 et mini-varmvalseverk hvor det brukes en varm, reverserende valsestol og en inkubator,

fig. 4 en skjematisk gjengivelse av en modifikasjon av mini-valseverket ifølge fig. 3 hvor det brukes et in-line temper-valseverk,

fig. 5 ytterligere et utførelseseksempel som viser ut-nyttelse av to inkubator in line med et varmt reverserings-verk,

fig. 6 ytterligere en modifikasjon av mini-valseverket ifølge fig. 5 med et in line temper-valseverk,

fig. 7 et standard jern-karbon-fase-diagram,

fig. 8 et standard TTT diagram for bløtt stål og fig. 9 en skjematisk gjengivelse av foreliggende oppfinnelse i forbindelse med et plate-valseverk.

Det halv-kontinuerlige, standard bånd-varmvalseverket er vist i fig. 1. Oppvarmingen av valseemnet opprettes ved hjelp av tre gjenoppvarmingsovner PCI, FC2 og FC3. Umiddelbart ved siden av gjenoppvarmingsovnene foreligger en glødeskall-bryter SB og nedstrøms av denne foreligger blokkvalseverket med fire enheter RI, R2, R3 og R^l. Emnet, som nå er redusert til en overføringsstang, fortsetter langs et motor-drevet rulr lebord T gjennom et flygende renskjæringsverk CS, hvor endene av overførings-stangen blir skåret av. Slutt-stasjonen i det illustrerte eksempel omfatter fem sluttbehandlings-stoler Fl, F2, F3 , F4 og F5, hvor overførings-stangen kontinuerlig blir redusert til den ønskede båndtykkelse. Slutt-stasjonen drives synkront ved hjelp av kjegleskive-utveksling som styrer alle

fem slutt-behandlingsstoler.

Båndet trer ut fra F5 med en ønsket slutt-temperatur, normalt i en størrelsesorden på 8<i>l3°C eller mer, hvor den spesifikke slutt-temperatur avhenger av ståltypen. Båndet passerer deretter langs utlpsbordet RO, hvor det avkjøles ved hjelp av flere vannstråler WS. Etter å ha blitt avkjølet til en passende temperatur ved hjelp av vannstrålene WS, blir båndet kveilet på en av to nedkveilere Cl og C2. Det skal bemerkes at den skjematiske gjengivelse i fig. 1 bare utgjør et av mange typer av halv-kontinuerlige bånd-varmvalseverk som eksisterer i dag. Det skal også bemerkes at vannstrålene på utløpsbordet kan være en hvilken som helst av flere typer som avkjøler en eller begge sider av båndet.

Det halv-kontinuerlige bånd-varmvalseverk ifølge fig. 1 kan modifiseres slik at det omfatter en inkubator ifølge oppfinnelsen som vist i fig. 2. Inkubatoren I er anbrakt langs utløpsbordet RO og mellom vannstrålene, slik at den begrenser et første sett av vannstråler WS1 oppstrøms av inkubatoren og et andre sett av vannstråler WS2 nedstrøms av inkubatoren. Inkubatoren kan være anbrakt ovenfor eller nedenfor passasje-linjen. Inkubatoren I må være i stand til å kveile båndet fra siste sluttbehandlings-stol og deretter å kveile opp strimmelen i motsatt retning mot nedkveilerne. Et antall slike kvei-lere er kjent, og detaljene ved kveileanordningen utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse.Inkubatoren kan også omfatte varmeorganer for utvendig oppvarming av produktet i inkubaro-ren og den kan omfatte en atmosfærestyring, f.eks. for opprettelse av en karbondioksydanriket atmosfære som forårsaker overflate-avkulling, en hydrogenanriket atmosfære for å forår-sake overflate-oppkulling eller en inert atmosfære for å hindre glødeskalldannelse eller for oppnåelse av andre formål som er kjente på området. Detaljene ved varme- eller atmosfæretil-førselen til inkubatoren danner ikke en del av foreliggende oppfinnelse.

Optimal bruk av inkubatoren oppnås ved bruk i forbindelse med et mini-valseverk som omfatter eller består av en varm reverserings-valsestol som vist i fig. 3- Ved et varmreverse-rende valseverk er det mulig å bruke deformasjons-, tempera-turreduksjons- og forsinkelsestider som er uavhengige av den etterfølgende eller foregående behandling. Dette er ikke såvlett å oppnå ved halv-kontinuerlige valseverk, hvor en enkelt kjegleskive-utveksling styrer valsingen av et flertall valsestoler. Det er spesielt anvendelig når det er ønskelig å eliminere etterfølgende gjenoppvarming og varmebehandling og hvor oppvarming og valsing brukes i forbindelse med hverandre, som ved den styrte valsing av rørlednings-stål, hvor en varmebehandling (i dette tilfelle et temperaturfall) benyttes før den endelige deformasjon. Varmevalseverkets behandlingslinje omfatter en gjen-oppvarmingsovn FC1 og et fire- varm-reverserings-verk HR med en standard kveilerovn C3 ' oppstrøms av valseverket og en lignende kveilerovn C4 nedstrøms av valseverket. Inkubatoren I er igjen anbrakt langs utløps-bordet RO mellom kjøle-anordnin-gene, slik at det dannes et første sett av vannstråler WS1 oppstrøms av inkubatoren I og et andre sett av vannstråler WS2 nedstrøms av inkubatoren I.

Ettersom det nå er mulig å holde båndet i inkubatoren I, kan båndet avkjøles tilstrekkelig ved hjelp av de nedstrøms kj øleanordninger V/S2, slik at et temper-valseverk og/eller et skjæreverk kan inkluderes in line som en del av bånd-varmvalseverket. En slik anordning er illustrert i fig. 4, hvor et temper-valseverk TM og et skjæreverk S er anordnet nedstrøms av den andre kjøleanordning WS2. Når båndet etter valsing, avkjø-ling, inkubering og vannavkjøling, passerer gjennom temper-valseverket for annen gang ved temperaturer i størrelsesorden lil8,89°C blirv.dét- passende rettet, deretter skåret opp og kveilet på en kveileanordning C5.

Flere<:>in-line-inkubatorer kan benyttes i forbindelse med et varm-reverserings-valseverk for oppnåelse av enda mer styring med de metallurgiske og fysiske egenskaper av produktet fra bånd-varmvalseverket. Slike anordninger er skjematisk vist i fig. 5 og 6. Bånd-varmvalseverket ifølge fig. 5 ligner det som er vist i fig. 3, bortsett fra at ytterligere en inkubator 12 er anordnet nedstrøms for andre kjøleanordning WS2 og en tredje kjøleanordning WS3 er anbrakt nedstrøms av den andre inkubator 12 og oppstrøms av den endelige nedkveiler Cl. Anord-ningen ifølge fig. 5 kan modifiseres ytterligere ved at et temper-valseverk TM og en kveileanordning C5 føyes til nedstrøms av tredje sett av vannstrålene WS3, som vist i fig. 6. Et skjæreverk kan også inngå i valseverket.

Foreliggende oppfinnelse kan også benyttes ved plate-valseverk hvor det benyttes en reverserings-valsestol. Dette er vist i fig. 9, hvor et stort emne trer ut fra ovnen FC1 og blir redusert på den varme reverseringsstol PM mellomkveile-ovnene C3 og C4. Kveilen blir deretter avkjølt med vannstråler V/Sl og kveilet i inkubatoren 1. Mens den er i inkubatoren, gjennomføres den egnede varmebehandling. Flere inkubatorer kan brukes. Kveilen blir deretter kveilet opp og passerer langs ut-løpsbordet RO, hvor platen blir luftkjølt (AC) før den skjæres med in-line skjæreanordningen PS. Deretter blir platene stap let eller på annen måte overført til kjøle-bord på konvensjo-nell måte. Fordelen er at store emner, f.eks. på 30 tonn eller mer kan behandles til plater, og de konvensjonelle små emner kan elimineres. I tillegg vil dette øke utbyttet til noe i størrelsesorden på 96% i forhold til de konvensjonelt oppnåd-de utbytter på 86%. Etter-varmebehandling kan i mange tilfelle elimineres.

Bruken av en inkubator gir uhyre stor fleksibilitet og mikrostruktur-styring ved varmvalsing av et varmt bånd.Hittil kunne mikrostrukturen av det varme bånd bare stures ved sammen-setningen, den avsluttende temperatur og kveiletemperaturen.

Nå er det mulig å styre a) fase, kimdannelse og omvandling,

b) gjenvinning og rekrystallisering og c) utfelling ved bruk av in-line inkubator(er).

Standard jern-karbon-fasediagrammet i fig. 7 definerer den termodynamiske mulighet av å gjennomføre en fase-omvandling. Oppløselighetsgrensene er avgjørende ved gjengivelsen av temperaturfase-forholdene for en gitt sammensetning. Tilnær-mingshastigheten til disse likevekt-faser er definert ved den totale sum av alle kinetiske faktorer som inngår i standard TTT diagrammer for hvilke diagrammet i fig. 8 for en bløt ståltype er representativt. TTT diagrammet spesifiserer temperaturen og omvandlings-produktene som kan realiseres i en tidsperiode. Det er mulig bokstavelig talt å føre produktet gjennom TTT diagrammet. Ved forhånds-kimdannelse av ferritt,

er det dessuten mulig å forskyve TTT kurvene og oppnå kortere omvandlings-tider.

Morfologien av omvandlings-produktene er basert på faststoff-diffusjon av legeringskomponenter, arten av den nyé-fases krystallisasjonskim, kimdannelses-hastigheten og de re-sulterende veksteffekter i stor skala som er følgene av sam-tidige kimdannelses-prosesser. De betingelser under hvilke kimdannelse gjennomføres under inkubasjonsperioden, vil ha en hovedeffekt på den totale morfologi.

Ved passering av en fasegrense, vil omvandling generelt ikke begynne umiddelbart, men kreve en bestemt tid før den blir registrerbar. Dette tidsintervall kalles inkubasjonsperioden og representerer den nødvendige tid for dannelse av stabile, synlige krystallisasjonskimer. Den hastighet med hvilken reaksjonen finner sted, varierer med temperaturen. Ved lave temperaturer er diffusjons-hastighetene svært lave, og reaksjonshastigheten styres av atomenes migrasjons-hastighet. Ved temperaturer like under solvus-linjen er oppløsningen bare noe overmettet, og nedgangen i fri energi som resulterer fra utfelling er svært liten. Følgelig er kimdannelses-hastigheten svært lav og omvandlingshastigheten styres av den hastighet med hvilken kimer kan dannes. De høye diffusjons-hastigheter som foreligger ved disse temperaturer kan gjøre lite, hvis det ikke er kimdannelse. Ved mellomliggende temperaturer øker den generelle hastighet til et maksimum og tidene er korte. En kombinasjon av disse effekter resulterer i vanlig omvandlings-kinetikk som illustrert i TTT diagrammet ifølge fig. 8.

Det fenomen som opptrer mens produktet befinner seg i inkubatoren, er relatert 'til dannelsen av kimstørrelse og for-deling. Mår denne tid er gått, er de etterfølgende fenomener i stor utstrekning vekst (diffusjon) styrt ved en gitt temperatur. Med andre ord kan det endelige reaksjonsproduktets egenart styres ved endring av hendelsene under inkubasjonsperioden. Av denne grunn vil bruk av en eller flere inkubatorer praktisk talt skape et grenseløst antall prosess-styrings-muligheter for oppnåelse av en fullstendig styrt mikrostruktur.

Apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen baserer seg på den erkjennelse av korn-raffinering er en hovedparameter ved styring for oppnåelse av større endringer i de mekaniske egenskaper. Innholdet i denne styring utøves ved at det skapes metallurgisk behandling av stålet som vil gi en fin, jevn kornstørrelse. Under1 de avsluttende def ormas j onstrinn, f. eks. på den varme reverserings-valsestol, blir sluttpasseringen gjennomført under en styrt temperatur, for at den skal resulte-re i deformasjon like over A^(typisk, skjønt det er stålkvaliteter hvor like under A^er en viktig passeringstemperatur) hvilket igjen resulterer i en metallurgisk deformasjonsbetin-gelse for bånd som splitter opp austenittkornene. Styring av den etterfølgende opprettholdte temperatur tillater rekrystallisering basert på den valgte tid og materialets kinetikk.

Når den ønskede mikrostruktur er oppnådd, kan den oppretthol des ved en umiddelbar reduksjon av bånd-temperaturen via en styrt og presisert avkjølings-hastighet på utløps-bordet på vei til inkubatoren. Den endelige temperatur som oppnås under denne utløps-avkjøling blir valgt slik at stålet går inn i inkubatoren ved en temperatur som kreves av TTT diagrammene. Dette kan ligge innenfor området av den normale avkjølings-temperatur, dersom en ferritt-perlitt mikrostruktur er ønsket, den kan ligge ca. hundre grader under denne, dersom det skal oppnås en acikulær bainitisk struktur eller den kan ligge mellom A-^ og A-j, hvis forkimdannelse av ferritt er ønsket.

Som tidligere nevnt, kan inkubatoren brukes til å styre a) fase, kimdannelse og omvandling, b) avfastning og rekrystallisering og c) utfelling. Dessuten er det mulighet for

interkritisk glødning i inkubatoren.

Ytterligere utløps-kjøling atter inkubatoren gir styrt reduksjon av gjenværende innleiringer (som karbon og nitrogen over oppløsningsgrensene), som opphever etterfølgende belast-nings-eldingsfenomener hvis det kan påføres stål.

Ved bløtt stål som har en høy MS temperatur, kan inkuba-r tortrinnet bli helt forbikoplet. Ved at det i kveileovnen for den varme reverserings-valsestol opprettholdes en temperatur like over A^, kan stålet bråkjøles direkte på utløpsbordet til omgivelsestemperatur, som fremkaller martensitt, og det kan her viderebehandles f.eks. ved temper-valsing. Dertil.kom-mer at inkubatoren kan brukes for enkel forsinkelse for koor-dinering med en etterfølgende operasjon, uavhengig av den tidligere operasjonens hastighet. Det vil f.eks. være mulig å benytte in-line skjæring og/eller temper-valsing, mens disse prosesser hittil har vært uavhengige av bånd-varmvalseverket.

Et nøkkelbegrep i disse forskjellige prosesser er full-føring av rekrystalliseringen før fremkalling av TTT reaksjons-produktene. Kornsplitting ved deformasjon gjør det dessuten unødig å avkjøle stålet til romtemperatur for fremkalling.'av en martensittisk kornsplitting, fulgt av gjenoppvarming, slik det vanligvis gjøres kommersielt. Det oppnås således en fullstendig kontinuerlig prosess for fremstilling av endelige metallurgiske egenskaper direkte fra bånd-varmvalseverket.

Den klassifikasjon som er angitt i Tabell 1 presenterer et antall materialer ved hoved-legeringskomponenten sammen med temperatur og tid ved korteste reaksjonsrute av TTT diagrammet. Dette gir en antydning om den nødvendige holde-tiden for en mengde legerings-ståltyper og antyder den relative mulighet av å gjennomføre omvandlinger i tidsperioder som er forenelige med normal valseverk-praksis. Generelt vil økning av karbon eller legeringsgehalt redusere omvandlingshastighetene. Økning av austenitt-kornstørrelsen har samme slags effekt, men økning av uhomogeniteten av austenitt vil øke omvandlingshastigheten. De ståltyper som er oppført i Tabell 1 er eksempler på de mange ståltyper som er egnet for behandling med foreliggende fremgangsmåte og apparat.

Som en material-klasse har legeringene ifølge Tabell 1

en høy grad av herdningsevne og moderate reaksjonstider ved standard kveile-temperaturer. Dette tillater effektiv bruk av uoppløste karbider i austenitten som virker som kimer for å skynde på omvandlingsstarten og samtidig hemmer kornvekst ved å styre korngrenser. Reaksjonstidene for de ovennevnte materialer kan styres ved før-kimdannelse i inkubatoren ved tempeTraturer mellom A-^og A^.

Andre metaller som har lignende omvandlings-karakteri-stikk kan også benyttes i forbindelse med foreliggende oppfin-neise. Eksempelvis gjennomgår titan en beta fase omvandling which prekjernedannelse finner seg. Dermed kan titan valses ved bruk av foreliggende oppfinnelse. Det følger eksempler på flere typer behandling som kan gjennomføres med stål på foreliggende bånd-varmvalseverk ved bruk av minst en inkubator som er anordnet mellom en kjøleanordning på utløpsbordet.

Eksempel 1

Et bedret varmvalset bånd av bløtt standardstål blir sluttvalset ved 8<i>i3°C ved bruk av standard reduks j onsmetoder. Den begynnende avkjøling gjennomføres av første sett av vannstråler og med en slik hastighet at båndets temperatur reduseres til 593°C. Nå kveiles båndet i inkubatoren og holdes i fem sekunder. Deretter kveiles det opp og ved ytterligere avkjø-ling bringes dets temperatur til J451I°C før den endelige ned-kveiling. Normalt blir et slikt produkt kveilet ved ca. 70H°Cihvor sulfid-utf elling oppnås- for styring av korngrensene.

Når kveilen deretter selv-glødes, tenderer karbidene til å

bli grovere etter at fase-omvandlingen er fullført, slik at en viss grad av kornvekst tillates. Med ovenstående bedrede fremgangsmåte vil avkjølingen til 593°C bevare en fin-krystallisert kornstørrelse og tillate at fase-omvandling finner sted uavhengig av utfellingen av sulfid og hindre enhver mulighet for kornvekst som følge av karbind-forgroving. Etterfølgende av-kjøling til en kveiletemperatur på il54°C tillater innleiringer å utfelles ved ytterligere langsom avkjøling av kveilen. Denne fremgangsmåte fører til et varmvalset bånd med bedrede mekaniske egenskaper og lettere glødeskall på grunn av de lave temperaturer som er involvert.

Eksempel 2

For bløtt stål av trekkbar kvalitet, blir det varme bånd avkjølt til nær A^, men ikke til to-fase-området. Deretter gjennomføres en sterk slutt-trekking på en varm reverserende valsestol for at rekrystallisering av kimer skal fremmes. Kveilen blir deretter kjørt inn i inkubatoren for en periode

i størrelsesorden 2 minutter for fullføring av rekrystallisa-4sjonen. Deretter skjer utløps-åvkjøling med 25°C pr sekund og ytterligere utløpskjøling skjer med et par grader i sekundet. Endelig gjennomføres en temper-passering ved l49°C for at det skal dannes dislokasjoner for utfelling.

Eksempel 3

For normalisert stål blir båndet behandlet ved varmvalsing på vanlig måte, bortsett at det før siste omgang på en varm reverserings-valsestol blir ført ut på utløpsbordet for avkjøling til 10°C over A^, ved hvilken temperatur det føres inn i inkubatoren for utjevning av temperaturen. Deretter gjen-nomføres en slutt-reduksjon i størrelsesorden 30% på den varme reverserende valsestol for dannelse av deformasjonsbånd innenfor den rekrystalliserte austenitt. Deretter blir båndet ført tilbake i inkubator-ovnen eller i en andre inkubatorovn i ca. 100 sekunder ved mer enn 871°C. Båndet blir deretter ført ut på utløpsbordet og avkjølt til 593°C med en hastighet på 10°C pr. sekund. Båndet blir igjen matet inn-i inkubatoren i ca. 60 sekunder ved ca. 593°C. Deretter avkjøles båndet til 427°C på utløpsbordet før den endelige kveiling.

E ksempel 4

En martensittisk stålkvalitet kan produseres ved behandling etter et normalt deformerings-program på et varmt reverserende fire-yalseverk.\Før siste omgang blir båndet ført ut på utløpsbordet og avkjølt til 10°C over A-^, hvor det blir anbrakt i inkubatoren for utjevning av temperaturen. Den siste omgang fremkaller en 30% reduksjon som er tilstrekkelig til å danne deformasjonsbånd i den rekrystalliserte austenitt. Båndet anbringes i den varme reverserende kveileovn for å holdes der et øyeblikk og føres deretter ut langs utløpsbordet og av-kjøles raskt til l49°C. Det blir deretter ført gjennom temper-verket.

Eksempel 3

To-fase-stålkvaliteter karakteriseres ved deres lavere flytegrense, høye deformasjons-herding og bedrede forlengelse sammenlignet med konvensjonelle stålkvaliteter. En typisk sammensetning vil omfatte 0,1% karbon, 0,4% silikon og 1,5% man-gan. Avkjølings-hastigheten fra den interkritiske glødnings-temperatur har vist seg å være en viktig prosess-parameter.

Tap av formbarhet skjer når avkjølingen overstiger 2,2°C/sek. fra den interkritiske glødetemperatur. Dette antas å skyldes undertrykkelsen av karbid-utfelling som finner sted. Ved bruk av det bånd-varmvalseverk som her er foreslått, følges den normale varmevalse-sekvens. Båndet blir avkjølt til den ønskede interkritiske temperatur ved utløps-avkjøling og blir deretter anbrakt i inkubatoren ved 749°C i to minutter. Deretter gjennomføres ytterligere utløpsbord-kjøling ved en maksimal avkjølings-hastighet på 36°C / sekund, inntil temperaturen når ca. 299°C. Alternativt kunne denne prosess optimaliseres ved at kveilen ble anbrakt i en andre inkubator når temperaturen på utløpsbordet når 427°C, hvor det er kjent at karbin-utfelling vil finne sted. Den andre inkubators funksjon er å frem-kalle så å si fullstendig fjernelse av karbon fra oppløsning for produksjon av et materiale som er bløtt og formbart.

Eksempel 6

Lav-legerte stålkvaliteter med høy styrke .kan behandles på samme måte som normalisert stål ifølge eksempel 3, bortsett fra at det kreves en lengre inkubasjonstid ved 593°C. Det kreves tidsperioder i størrelsesorden l80 sekunder, og deretter kan standard avkjøling tas i bruk.

Det vil ses at foreliggende oppfinnelse gir et nesten ubegrenset antall behandlingsteknikker for dannelse av en styrt mikrostruktur av et termomekanisk varmvalset båndprodukt. Ettersom hele etterfølgende behandlingstrinn og appara-ter kan elimineres, er forlengede utløpsbord og utvidede kjø-leanordninger økonomisk mulige.

Claims (22)

1. Bånd-varmvalseverk for reduksjon av et emne til et varmt bånd med en slutt-reduksjons-valsestol og utløps-kjøleanordninger nedstrøms av denne,karakterisert veden inkubator som er i stand til å kveile og kveile opp det varme bånd, beliggende mellom utløps-kjøleanordningene for å begrense en første kjøleanordning oppstrøms av inkubatoren og en andre kjøleanordning nedstrøms av inkubatoren.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved varme-anordninger tilordnet inkubatoren for varmetilfør-sel til denne.

3. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved organer for atmosfæretilførsel i tilknytning til inkubatoren for opprettelse av en inert, oksyderende eller reduserende atmosfære deri.

4. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedminst ett temper-valseverk og/eller skjæreverk beliggende nedstrøms av den andre utløps-kjøleanordning.

5. Anordning som angitt i krav 4,karakterisert veden kveileanordning beliggende nedstrøms av i det minste en av «temper-valseverket eller skjæreverket.

6. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat bånd-varmvalseverkets slutt-reduksjonsstol omfatter et varm-reverserende valseverk.

7. Anordning som angitt i krav 6,karakterisert veden kveileanordning beliggende både på opp-strøms og nedstrøms side av det varm-reverserende valseverk hvor nevnte nedstrøms kveileanordning er beliggende oppstrøms av første kjøleanordning.

8. Anordning som angitt i krav 7,karakterisert veden andre inkubator som er i stand til å kveile og kveile opp og er beliggende nedstrøms av den andre kj øleanordning.

9- Anordning som angitt i krav 8,karakterisertved en tredje kjøleanordning nedstrøms av den andre inkubator.

10. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedminst ett temper-valseverk og/eller skjære verk beliggende nedstrøms av tredje kjøleanordning.

11. Bånd-varmvalseverk,karakterisert vedat det omfatter et varm-reverserende valseverk med kveileanordninger på en side av dette og anordnet for gjennomføring av en slutt-reduksjonsomgang, et utløpsbord nedstrøms av det varm-reduserende valseverk og en første og en andre kjøleanordning, samt en inkubator som er i stand til å motta og kveile . båndet fra det varm-reverserende valseverk og kveile opp båndet i en motsatt retning, hvor inkubatoren er anordnet mellom første og andre kjøle-anordning.

12. Plate-valseverklinje for behandling av store emner til et flertall plater, som omfatter et varm-reverserende valseverk med en kveileovn på den ene eller andre side derav,karakterisert veden in-line inkubator, som er anordnet nedstrøms av det varm-reverserende valseverk for å motta og kveile nevnte emner i ferdig platetykkelse og for varmebehandling før oppkveiling for ytterligere behandling, inklusive kutting i platelengder på et skjæreverk nedstrøms av inkubatoren.

13. Fremgangsmåte for termomekanisk valsing av et varmt stålbånd-produkt til en styrt mikrostruktur på et bånd-varmvalseverk, som omfatter en slutt-reduksjons-valsestol og en inkubator beliggende langs et utløpsbord mellom en første og en andre kjøle-anordning,karakterisert vedat den etter tur omfatter: A. at båndet bringes til å forlate slutt-reduksjons-valsestolen ved en temperatur over A^, B. at båndet avkjøles - under A^med første kjøle-anordning, C. at båndet kveiles i inkubatoren, D. at båndet i inkubatoren holdes mellom A^og A^temperature-ne for fremkalling av kim-dannelse og vekst av ferritt-partik-ler i austenitt, E. at båndet kveiles opp utenfor inkubatoren og F. at båndet avkjøles utenfor inkubatoren ved hjelp av den andre kjøle-anordning for minimalisering av kornvekst og karbid-forgrovning. lk.

Fremgangsmåte som angitt i krav 13,karakterisert vedrask avkjøling av båndet fra trinn F til ca. 149°C eller mindre og temper-valsing av det raskt avkjølte bånd in-line.

15- Fremgangsmåte for termomekanisk valsing av et varmt stål-båndprodukt til styrt mikrostruktur på et bånd-varmvalseverk som omfatter et varm-reverserende valseverk med kveileanordninger på den ene eller annen side derav som siste reduksjons-valsestol og en inkubator beliggende langs et utløpsbord,karakterisert vedat den etter tur omfatter: A. at produktet reduseres på varm-reverserende måte på reverserings-valsestolen etter en standard deformasjonsplan gjennom nest siste omgang og vesentlig over A^, B. at båndet avkjøles på et utløpsbord til ca. 10°C over-A^, C. at båndet avkjøles i inkubatoren for utjevning av temperaturen, D. at båndet slutt-reduseres og E. at båndet avkjøles på utløpsbordet.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15,karakterisert vedat båndet avkjøles etter slutt-deformering til ca. 593°C på utløpsbordet, at båndet kveiles i inkubatoren og at temperaturen utjevnes ved at båndet holdes-i inkubatoren før avkjøling på utløpsbordet.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 15,karakterisert vedat båndet etter slutt-deformering holdes i en av den varm-reverserende valsestols kveileanordninger og at båndet avkjøles raskt på utløpsbordet.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17,karakterisert vedrask avkjøling av båndet til ca. l49°C og temper-valsing av båndet in-line.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 15,karakterisert vedslutt-reduksjon av båndet ved en betydelig deformering og holding av båndet i inkubatoren for fremmelse av rekrystallisasjon.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 19,karakterisert vedat båndet avkjøles raskt til ca. l49°C og temper-valses in-line.

21. Fremgangsmåte for termomekanisk valsing av et varmvalset stålprodukt til styrt acikulær ferritt mikrostruktur i et bånd-varmvalseverk som omfatter en varm-reverserende valse stol med kveileanordninger på den ene eller annen side av denne som siste reduksjons-valsestol og en inkubator, beliggende langs et utløpsbord,karakterisert ved.at den etter tur omfatter: A. valsing av produktet i austenitt-området, B. avkjøling av produktet til en. temperatur i området A-^-A^jC. kveiling og holding av produktet i inkubatoren for utjevning av temperaturen og for kimdannelse av ferritt, D. slutt-valsing med en avsluttende betydelig.deformerings-omgang, E . avkjøling ved utløp til et bainitt reaksjons-temperaturom- råde, P. kveiling av produktet og holding av dette i en inkubator for utjevning av temperaturen og fremkalling av bainitt-reak-sjon, og G. luft-kjøling av produktet.

22. Fremgangsmåte for termomekanisk valsing av et varmvalset produkt til styrt mikrostruktur på et bånd-varmvalseverk som omfatter en slutt-reduksjons-valsestol og en inkubator, beliggende langs et utløpsbord mellom en første og en andre kjøleanordning,karakterisert vedat den etter tur omfatter: A. reduksjon av båndet på slutt-reduksjons-valsestolen til en fastlagt tykkelse, B. avkjøling av båndet med første kjøle-anordning til en gitt temperatur, C. kveiling av båndet i inkubatoren, D. holding av båndet i inkubatoren i en gitt tid og ved en gitt temperatur, E. oppkveiling av båndet utenfor inkubatoren, og F. avkjøling av båndet med den andre kjøle-anordning.