TW200302143A - Procedure and plant for the production of hot-rolled strip from austenitic stainless steel - Google Patents

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Description

200302143 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 一種製造由沃斯田式不銹鋼構成的滾壓產物的方法， 其中在第一步驟將一鑄造產物（6)在一滾壓道（13)中作一道 滾壓過程，而在第二步驟中作一道熱處理以阻止腐蝕的原 因，特別是由於碳化鉻析出造成之結晶間腐蝕的情事。 一種設備，其係用於製造由沃斯田式不銹鋼製成的熱 鋼帶，它們不會造成選擇性的（特別是結晶間的）腐蝕。 人們知道「沃斯田式不銹鋼」——此名稱一般指質量 比例含至少10.5%的鎳與鉻的鋼種類——對於結晶間 (interkristallin)的腐蝕特別敏感，這種腐蝕係由於在顆粒界 限上形成富含鉻的析出物（Ausscheidung)時，組織的顆粒界 限附近的區域的鉻量變少，以及與此有關的，在這些區域 的耐腐蝕性比起具有高含量之溶解鉻的組織區域來會降低 的現象。如果它們在冷却時通過臨界溫度範圍的速度太慢 ，則這種情事尤爲明顯。因此這些沃斯田式Cr-Ni鋼係在溶 解退火（LGsungsgltihhen，英：solutionize 或 soution heat treatment)及淬火（abschrecken)狀態作調整。這種先作溶解退 火接著作淬火的熱處理方式，係在約1〇〇〇〜ll〇〇°C間溶解 退火溫度使析出的碳化鉻再進到溶液中，並利用隨後的淬 火過程防止碳化鉻再形成的情事。這種先溶解退火接著作 淬火的處理係到一與滾壓作業分離的熱處理程序中進行。 爲此，該滾壓產物被運送到分別的熱處理設備，並在該處 作退火的熱處理並作快速冷却。除了防止碳化鉻形成外’ 200302143 利用溶解退火處理也可改善該沃斯田式鉻鎳鋼的可冷锻變 形性。 在歐洲專利EP 045 987 B2發表了一種連續製造帶狀鋼 或鋼片的方法，由厚度約50mm的薄鋼板（它們係在弧形道 連續鑄造後用水平的出口方向製出）製造，其程序步驟包含 在該條帶凝固後將該薄鋼板在弧形的導引豎道中在高於 1100°C溫度作滾壓、將該鋼板藉著噴水流或除銹垢而使溫 度下降、用感應方式再加熱到約1100°C的溫度、以及將該 薄鋼板在至少一條滾壓道中滾壓。藉著加熱調整鋼板中的 溫度，因此在滾壓道的變形裝置中可調整温度降低値，而 且使得在通入到最後的滾子架中時，該溫度位在仍足夠作 良好的變形的程度。此處，在一滾壓道的第三個亦即最後 的滾子架中，舉例而言，滾壓物的溫度下降到988°C，且做 爲最後一道滾壓過程，這種通過溫度是足夠了。滾壓物以 953°C或更低的溫度離開最後的滾子架，然後在更進一步降 低的溫度時裁切成所要的長度並堆疊起來或者用鉸盤捲繞 起來。 此外，還有一些用於將鑄造出來熱狀態的金屬帶及金 屬片作滾壓的設備，例如在Stahl & Eisen刊物，第二卷， 1993年，37頁起Flemming等人的專題中所述者，其中提到 CSP設備工程及其匹配廣泛的產物項目的方式。在這類設 備’利用具有特殊設計的錠模形狀，產生薄鋼板，切成個 別片段的長度，並送到一滾子爐底爐[Rollenherdofen，英 :roller hearth(conreyor) furnace)]作溫度均化。接著將薄鋼板 200302143 加速到隨後之滾壓道之高得多的入口速度，除銹垢，並送 到滾壓道。在位置固定的生產作業中，以5.5米/每分的鑄 造速度，該薄鋼板以約l〇80°C的平均溫度到達該滾子爐底 爐。從滾爐底爐出來的溫度約在在1100°C。因此滾壓程序 所需的熱能幾乎完全地由所鑄造的條帶中所含的熱量而來 。在滾壓廠中，由於在滾壓道中的冷却作用及由於與滾子 接解造成之熱損失受到控鄱，因此可調整到所要的終滾壓 溫度（例如880°C)。在冷却路徑慢慢地進行冷却作用，隨後 用鉸盤捲取起來。 這二種習知方法的共同點爲調整鋼板溫度，當作進入 「完工滾子架」中的入口溫度，此溫度仍足夠確保在完工 浪壓道的最後的滾子架中作滾壓變形。 本發明的目的在提供一種方法與設備，藉之可在節省 能量與時間的情形下製造沃斯田式不銹鋼。 這種目的係利用具有申請專利範圍第1項特徵點的方 法以及利用具有申請專利範圍第11項特徵點的設備達成。 有利的進一步特色見於申請專利範圍附屬項。 依本發明的基本構想，要製造由沃斯田式不銹鋼構成 的熱鋼帶或熱寬鋼帶，用於阻止腐蝕敏感性的熱處理的熱 係直接來自的滾壓熱，換言之，緊接在滾壓過程後，係充 分利用一個事實：鋼帶中溫度很高，故尙無碳化鉻會析出 ’或者，由此滾壓溫度開始，只要克服極小的溫度差，即 可將溫度調整到使鉻溶解或保持溶解。整體上，該滾壓產 物不再需要在一道分別的熱處理步驟中作溶解退火（它係包 200302143 含從室溫到溶解退火溫度的退火作業），而係利用滾壓熱， 且省却了這種很耗能量的退火過程。因此鋼可以不必作接 在後面的一道分別的熱處理（包含溶解回火及淬火的熱處理) 而製造，可節省能量及時間。 依本發明，這種在完工滾壓道的末端的所要之較高的 終滾壓溫度係用以下方式達到：將該鑄造產物進入該滾壓 機的完工滾壓道中的入口溫道調整比該終溫度更高，它宜 在至少15〇°C，且宜在1200°C以上，如此，儘管在滾壓過 程時有溫度下降情形，但滾壓物的溫度位準始終在碳化鉻 會析出的溫度之上。爲了達到這種入口溫度，故該鑄造產 物作一道數階段式（尤其是二階段式）的加熱，這種加熱作業 包含一道預熱階段及一道密集加熱階段。 最好該滾壓物的終滾壓溫度調整到至少l〇〇〇°C的溫度 ，且宜在1050°C以上，換言之，在這種溫度時，該含鉻之 不銹鋼之有析出碳化物傾向的鉻係存在溶液中。終滾壓溫 度要在一位準以上，在此位準時不會析出碳化鉻，但在此 位準時組織仍再結晶。「終滾壓溫度」一詞指在完工滾壓 道的最後的一個或幾個滾子架中滾壓物的溫度。然後（且宜 爲隨即）將該滾壓物淬火，到等於或低於650°C的溫度，且 宜在450°C以下。如此（特別是碳化鉻的）析出情事受壓抑。 整體上，得到一種已熱處理過的滾壓產物，它比起分別作 溶解退火及淬火過程的產物來，其優點爲在製造時較節省 能量及時間。 最好在預熱階段中，該鑄造產物的溫度調到1000〜 200302143 1150°C之間的値，其中，在隨後的密集加熱區域中，溫度 才升高到1200°C以上，最好，該預熱階段在一個用瓦斯或 油加熱的爐中進行，而隨後的密集加熱階段在一感應爐或 在一感應加熱出區域進行。這點有一特別的好處，即：預 熱作業可在一滾子爐底爐中進行，而加熱到1200°C的步驟 則移到一感應加熱區域。如此可防止該滾子爐底爐受負荷 太甚的情事，否則這種過負荷可能會使它受熱而破壞。在 該瓦斯或油加熱的預熱爐中，鋼板溫度升高到1000〜1150 °C之間的溫度，而不會超出該爐元件的負荷能力。 爲了避免一種受強力加熱造成的初級銹垢層的不利地 影響到該滾壓物的表面品質，故該鑄造產物表面，特別是 鋼板表面作除銹垢作業。爲此，在該預熱階段與該密集加 熱階段之間設一除銹垢裝置。如此，進入完工階段的入口 溫度係在該感應式密集加熱區域中調整。也可以在該預熱 階段的滾子爐底爐前方另外或單獨地已作過了一道除銹垢 作業，俾保護爐的滾子免受銹垢的損害，並因而保護鋼板 表面免受不想要的銹斑影響，並改善熱進到鋼板的傳導作 用。 在另一實施例中，要調整到所要的高的終滾壓溫度， 係另外在完工滾壓道的最後部段中另外將滾壓物再加熱， 且宜用感應式加熱。如此可確保在滾壓過程近尾聲時，滾 壓物的溫度確實保持在安全溫度値，在這些溫度値可進行 最結晶過程。 本發明的一個進一步持點，係將該滾壓物以該一定的 200302143 終滾壓溫度通過一個接在完工滾壓道後的加熱路徑（且宜爲 感應式加熱者）並進一步維持在能加速再結晶過程的溫度， 然後才作淬火。這點有一好處，即：由於與此相關的硬度 減少作用，故有較長的時間可用以作有利的再結晶過程。 如果確認到雖然入口溫度很高仍不能達到所要的終滾壓溫 度（例如由於不想要的不利滾壓過程所致），則可利用這段加 熱路徑。 一種實施上述方法的本發明的設備，其特徵在：該溫 度調整系統包含一預熱裝置，將鑄造產物預熱，以及一密 集加熱裝置，以將鑄造產物進入滾壓機的完工滾壓道中的 入口溫度（Tein)調整到到少1150°C，且宜在1200°C以上，俾 調整所要的終滾壓溫度（Twe)，俾能直接由滾壓熱作熱處理 〇 在此，該用於調整所要的高的終滾壓溫度的手段係爲 該溫度調整系統的一部分，換言之，係藉著調整高的入口 溫度，也在考慮到滾壓過程時溫度下降的情形下調整高的 終滾壓溫度。爲了將預熱爐（特別是滾子爐底爐）確保安全， 故此種溫度g周整系統由該預熱裝置及一*個接在其後的感應 式密集加熱區域組合而成。 爲了在滾壓後保持終滾壓溫度（Twe)，故該滾壓機後方 接一加熱區域。此加熱區域宜用感應方式加熱，且可調到 1000°C以上的溫度。它亦可爲一隧道爐（Tunnelofen)。 本發明其他的細節與優點見於申請專利範圍附屬項以 及以下的說明，在其中詳細說明圖式中所示的本發明實施 11 200302143 例。在此除了上述特點的組合外，這些單獨的特點本身 或者其他組合方式對本發明也都很重要。圖式中： 〔實施方式〕 弟1圖頒不種由與絡及錬合金的鋼種類製造鋼片或 鋼帶的設備，該鋼片或鋼帶作滾壓及熱處理，而不冷却到 室溫，故終產物呈已作了溶解退火及淬火狀態。 這種設備（1)包含一個連續鑄造設備（2)，它在此處用示 思方式利用一鐵水的盛桶（3)、一分配器（集流管 )(4)(Verteiler，英：distributor 或 header)、及一錠模（5)表示。 鑄造成近乎終尺寸的條帶或鑄造產物（6)在該滾子爐底爐或 預熱爐（7)前方利用一剪具（8)裁斷成鋼板，然後這些鋼板進 入該爐（7)中，俾在此處加熱加1〇〇0〜1150°C的溫度或作〜 道溫度均化（Temperaturausgleich)。該被加熱之鋼板通過— 除銹垢裝置（9)，俾隨後進入一個感應式密集加熱區域中。 此處，該鋼板在短而迅速的加熱過程中加熱到1000〜13〇〇 °C的區間，且宜在1200°C以上。在此密集加熱區域（10)中 所調整的溫度須均化，俾調整成至少1000°C之所要之終滾 壓溫度。只要在加熱過程溫度損失很小’則可能只要加熱 到1000°C左右的溫度就足夠。預熱爐⑺與密集加熱區域 (10)構成該溫度調整系統（11)。用於進行熱處理的手段係爲 預熱爐⑺以及該密集加熱區域（10)以及用於快速冷却的冷 却路徑。 在通過該密集加熱區域（10)後，該熱鋼板再度作除銹垢 [第二除銹垢裝置（12)]並通入該完工滾壓道（13)，它在此處 12 200302143 係由六個滾子架（13a)〜（13f)構成。入口溫度在1150〜1250 °C的溫度區間，且宜在1200°C以上的溫度。只要在滾壓道 中的溫度損失很少且能達到所要的終滾壓溫度，則同樣也 可調到1150°C的溫度。在第二除銹垢裝置（12)前方，設有 一緊急剪具（14)以供故障狀況之用。 在浪壓過程時，鋼板的溫度由於輻射及冷却而降低， 一直下降到滾壓道（13)的末端爲止，但不會降到1000〜1100 °c的溫度以下，因此鉻始終保持在溶解狀態，且在組織的 顆粒界限不會析出碳化鉻，且可完全地完成再結晶。然後 該滾壓物（15)進入冷却裝置（16)或一冷却路徑中，其冷却參 數調整成使滾壓物迅速冷却到400〜550°C的溫度區間，且 宜在450°C以下，以抑制碳化鉻形成。此處所示的冷却路徑 係具有水冷系統的冷却樑（17)。其他冷却方式同樣可以考慮 。然後將如此所滾壓及已作過熱處理的（且因此耐腐蝕的）鋼 帶在一鉸盤裝置（18)中捲取起來。 第2圖顯示一個背景案之用於用鑄造熱作滾壓的設備 ，以作比較，其中該鋼帶須在一道分別的程序作溶解退火 。和第1圖相當的設備部分用相關的圖號表示。此外，說 明個別設備部分中的（或所調整的）鋼板或鋼帶的溫度。在這 種設備，將鑄造產物（106)裁切然後導入一均化爐（107)，俾 在隨後作滾壓。這種在一分別的設備部分中用退火爐作的 溶解退火以及隨後的退火過程在圖中未示。 本發明係針對含至少10.5%鉻的沃斯田式不銹鋼，其中 ，在碳化鉻析出時由於鉻量變少造成之結晶間腐蝕的情事 13 200302143 需避免。利用本發明的方法，該不銹鋼在通過一個線上鑄 造及滾壓設備時，已在溶解退火狀態，因此對腐蝕有抵抗 力，這點可節省能量、時間以及成本。製造腐蝕不_銅•的 程序串列可縮短。 〔圖式說明〕 第1圖係實施本發明的方法的設備之第一實施Μ ° 第2圖係背景技術的設備。 〔元件符號說明〕 (1) (製造鋼片或鋼帶的）設備 (2) 連續鑄造設備 (3) 盛桶 (4) 分配器 (5) 錠模 (6) 條帶或鑄造產物 (7) 預熱爐 (8) 剪具 (9) 除銹垢裝置 (10) 密集加熱區域 (11) 溫度調整系統 (12) 第二除銹垢裝置 (13) 完工滾壓道 (14) 緊急剪具 (15) 滚壓物 (16) 冷却裝置 200302143 (17) 冷却樑 (18) 鉸盤裝置 (106) 鑄造產物 (107) 均化爐

Claims (1)

  1. 200302143 拾、申請專利範圍 1· 一種製造由沃斯田式不銹鋼構成的滾壓產物的方法， 其中在第一步驟將一鑄造產物（6)在一滾壓道（13)中作一道 滾壓過程，而在第二步驟中作一道熱處理以阻止腐蝕的原 因’特別是由於碳化鉻析出造成之結晶間腐蝕的情事，其 特徵在：爲了調整終滾壓溫度（Twe)，將鑄造產物進入滾壓 機的完工滾壓道（13)的入口溫度（Tein)利用一道數階段（且宜 爲二階段）式的加熱作業調整到至少115〇°C，且宜在1200°C 以上，該加熱作業包含一道預熱階段及一密集加熱階段， 且該熱處理用熱直接來自滾壓熱。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該滾壓物（15)的終滾壓溫度（Twe)調整到使該鋼仍然完全 再結晶的溫度値，且該滾壓物（15)在完工滾壓道最後一道批 次通過之後從終滾壓溫度（Twe)淬火到一個能抑制碳化鉻析 出的溫度。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中： 該滾壓物的終滾壓溫度（Twe)調整到至少1000°C的溫度 ，且宜在1050°C以上，然後將滾壓物淬火到溫度Ta，其至 多爲650°C，且宜在600°C以下，尤宜在450°C以下，特別 是在20秒之內淬火到該溫度。 4. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 在該預熱階段中將鑄造產物溫度調整到1〇〇〇〜1150°C 之間的溫度，且在隨後的密集加熱區域中將溫度升高到 120CTC以上的値。 200302143 5. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 該預熱階段在一瓦斯-或油加熱爐（7)中進行，而隨後的 密集加熱階段在一感應加熱區域（10)中進行。 6. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 在該預熱階段與密集加熱階段之間作一道除銹垢作業 ° . 7. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 在完工滾壓道（13)的最後的部段中將滾壓物另外再作一 道加熱作業，且宜用感應方式，如此在該滾壓過程時，溫 度保持在動力學的再結晶的範圍之內。 8. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 該滾壓物以該一定的終滾壓溫度（Twe)通過一個接在滾 壓道後方的加熱區域並將溫度保持在能使滾壓物完全再結 晶的溫度，隨後才作淬火。 9. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 用於防止腐蝕之原因的熱處理，其熱係直接來自鑄造 熱中之在接近終尺寸附近時所鑄造的鑄造產物的滾壓熱。 10. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 用於防止腐蝕的原因的熱處理，其熱係直接來自一條 連續鑄造出且在一熱寬鋼帶滾壓道上滾壓出來的滾壓產物 的滾壓熱。 11. 一種用於實施申請專利範圍第1項的方法的製造由 沃斯田式不銹鋼構成的熱鋼帶的設備，在第一步驟將一鑄 造產物（6)在一滾壓道（13)中作一道滾壓過程，而在第二步 200302143 驟中作一道熱處理以阻止腐蝕的原因，特別是由於碳化鉻 析出造成之結晶間腐蝕的情事，包含一連續鑄造設備⑵以 製造一鑄造產物（6)，以及一滾壓機（13)，該滾壓機（13)具有 設在前方之溫度調整系統（1)以及接在後方之將該滾壓物 (15)冷却的冷却裝置（16)，其特徵在： 該溫度調整系統（11)包含一預熱裝置（7)以將該鑄造產 物預熱，以及一密集加熱裝置（10)，以將該鑄造產物進入該 滾壓機的完工滾壓道的入口溫度（Tein)調整到1150°C以上的 溫度，且宜在1200°C以上，以調整終滾壓溫度（Twe)，俾直 接壓熱作熱處理。 12. 如申請專利範圍第11項之設備，其中： 該滾壓物的冷却裝置（16)包含淬火手段（16)以將滾壓物 淬火到600°C以下的溫度，且宜在450°C以下，俾在冷却時 抑制碳化鉻析出的情事。 13. 如申請專利範圍第12項之設備，其中： 該設備在滾壓機後有一加熱區域，以將滾壓物的終滾 壓溫度（Twe)保持在1000°C以上的溫度，且宜在1050°C以上 〇 14. 如申請專利範圍第11項之設備，其中： 該設備包含在滾壓時將滾壓物進一步加熱的加熱手段 ，以調整終滾壓溫度（Twe)。 15. 如申請專利範圍第11項之設備，其中： 包含：一連續鑄造機（2)，以鑄造出接近終尺寸的鑄造 產物（6); 18 200302143 一剪切裝置（8)，以在該溫度調整系統（11)之前將鑄造 產物（6)剪切， 以及選擇性地在該預熱裝置（7)及密集加熱裝置（10)之 間可有一第一除銹垢裝置（9)，以及在該溫度調整系統（11) 與完工滾壓道（13)之間有一第二除銹垢裝置； 一個直接地接到該完工滾壓道（13)或一溫度保持爐後方 的冷却裝置（16)，以作迅速冷却，以及 一個鉸盤裝置（18)，以將鋼帶鉸捲，或一切斷及堆疊裝 置，以將該熱處理過的滾壓物切斷及堆疊。 16.如申請專利範圍第11項之設備，其中： 一溫度調整系統，以將連續鑄造的鋼板或鋼棒加熱， 還可有一預滾壓滾子架及一個接在後方的熱寬鋼帶滾壓道 或鋼絲滾壓道； 一個直接地接到該熱寬鋼帶滾壓道或鋼絲滾壓道或一 溫度保持爐後方的冷却裝置，以作迅速冷却，以及 一個鉸盤裝置，以將該鋼帶鉸捲起來，或一切斷與推 疊或捲取裝置，以將該熱處理過的產物作切斷、堆疊或捲 取。 拾壹、圖式 如次頁
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