TWI432272B - 用於以薄鋼板為基礎由矽鋼製造熱軋條帶的方法與設備 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用於由矽合金鋼製造熱軋條帶(原料)的方法與設備，該熱軋條帶用於進一步處理成晶粒定向薄板(例如，電氣薄板)。此進一步處理不構成本發明之標的；而該處理係在冷軋機中進行。
舉例而言，不同於一般種類之方法與設備可參考以下兩個公開案而得知：
舉例而言，在Stahl & Eisen，第2卷，1993，第37頁及以下諸頁中描述了由鑄造熱(casting heat)輥軋條帶及薄板之方法及設備。在此處所描述之設備中，薄鋼板係以具有特殊設計之模具之連續鑄造機製造，並切割為個別長度且供應至輥底式爐(roller-hearth furnace)以進行溫度均衡。鋼板接著被加速至後續輥軋機組之較高入口速度、除垢並供應至輥軋機組。在具有5.5公尺/分之鑄造速度的固定生產操作中，薄鋼板到達平均溫度為1080℃的輥底式爐。輥底式爐之出口溫度為約1100℃。因此，輥軋過程所需之能量幾乎完全由鑄造胚料中含有之熱量提供。在輥軋機中，藉由變化輥軋速度、冷卻且根據滾輥接觸來控制溫度，使得，最終輥軋溫度為880℃。此後係在冷卻區中緩慢冷卻，接著捲繞。
在EP 1 469 954中揭示了用於在鑄件進入輥軋機組前加熱鑄件之多階段溫度設定系統。
在EP 0 415 987 B2中亦揭示了用於由約50mm厚之薄鋼板連續生產帶鋼或片鋼之方法，薄鋼板在具有水平出口方向之連續電弧鑄造設備上生產。該方法包含有以下方法步驟：在胚料於拱狀導軸中固化之後於高於1100℃之溫度輥軋薄鋼板；在噴擊(blasting)或除垢期間冷卻鋼板；感應再加熱至約1100℃之溫度；及在至少一輥軋機組中輥軋薄鋼板。藉由加熱而設定鋼板中之溫度，使得在輥軋機組之成形裝置上建立溫度梯度且使得在初始進入輥軋機組之最後一輥軋台期間，輥軋件之溫度已下降至(例如)988℃，且適合用作最後轉變步驟之初始通過溫度。輥軋件在953℃或更低之溫度下離開最後一輥軋台且接著在甚至更低溫度下切割為所要長度、堆疊或捲繞在捲軸上。如果需要的話，則可在個別輥軋台之間提供一或複數個階段之感應中間加熱操作。
習知技術之兩種方法之共同特徵在於可設定進入精軋階段之入口溫度以使得可維持所建立之最終輥軋溫度。
根據EP 0 415 987 B2，本發明之目標在於提高習知技術之方法及設備之熱處理效率，藉此，由si合金鋼生產熱條帶原料則進一步處理成晶粒定向薄板。
該目標由本發明之說明而達成。
藉由根據本發明之方法，首次藉由簡單方式設定進入精軋機組之入口溫度，此溫度確保在輥軋件中的較佳時效硬化形態。習知技術之單階段溫度設定不能將鑄件加熱至
設定此處所要/所需之再結晶狀態所需之高溫(在進入輥軋機組時較佳高於1250℃的入口溫度)。在所主張之方法中可以有利方式達到高溫，而在該方法中係實行了鑄件之雙階段預熱，而該雙階段預熱係包含有主能量加熱階段及感應加熱階段。所主張之雙階段預熱處理的額外優勢在於：鑄件不僅可加熱至高於1250℃之溫度，且如果需要的話，亦可加熱至較低入口溫度(若此係設定其他所要結構或再結晶狀態所需的)，而在該等範圍內所主張之發明係高度適用。
後續精軋機組中之溫度控制取決於待獲得之最終結構，且由輥軋速度及使用中間機台冷卻系統的組合所設定。
在本發明之較佳具體實施例中，只要涉及到該方法，輥軋件之最終輥軋溫度(TWE
)及最終輥軋速度可設定為某些數值，在該等數值下，不再發生完全再結晶，且輥軋件(在最終通過熱軋機組之後)自最終輥軋溫度(TWE
)淬火至某一溫度(TA
)，該溫度確保根據條帶厚度之所需再結晶狀態之設定或凝固(freezing)。根據本發明之另一設計特徵係建議：輥軋件之最終輥軋溫度(TWE
)設定為至少950℃、較佳高於1000℃之溫度，且之後輥軋件較佳地立即在10秒內淬火至最大650℃、較佳低於600℃且尤其較佳低於450℃之溫度(TA
)。在此狀況下，可抑制熱條帶之完全再結晶。再結晶結構之比例可根據條帶厚度而選擇捲軸溫度而加以設定。
根據本發明之另一設計特徵，係提供在預熱階段中要設定鑄件之溫度為介於1000與1100℃之間的數值，且在後續強化加熱階段中升高至1250℃之數值。在較佳設計中，在氣熱或油熱爐中實行預熱階段，且在感應加熱階段中實行後續強化加熱階段。此具有特定優勢：可在輥底式爐中實行預熱，而加熱階段被轉移至高達1200℃以上之溫度的感應加熱區。此可防止輥底式爐過載，因為在此特定條件下可導致熱破壞。
為了避免強化加熱之初始氧化物層對輥軋件之表面品質之不良效應，對鋼板表面進行除垢。為了此目的，根據本發明之另一設計特徵，在預熱階段與強化加熱階段之間在除垢裝置中實行除垢。因此，接著可藉由感應加熱階段設定進入精軋階段之入口溫度。此處，精軋階段可由單個或多重初始步驟機台及多重最終步驟機台組成。兩個步驟之間的距離在此狀況下可藉由輥道(roller table)或經加熱之加熱隧道進行橋接。
為了改良表面品質，根據本發明之另一設計特徵，進一步提供在強化加熱階段之後於第二除垢階段中實行進一步除垢。
此外，可額外或僅在輥底式爐前提供前述除垢，用以移除污垢以保護爐之輥子免於污垢之增加，且因此保護鋼板之底部免於不必要之痕跡，並以改良至熱傳件的熱傳導。
本發明之上述目標進一步由上文所描述之設備達成。
關於獲得之優點，為了避免重複，因此參考上述本發明方法之優點。
在根據本發明設備之較佳設計中，裝置係提供成包含有用於將輥軋件淬火至低於600℃、較佳低於450℃之溫度之組件，以便冷卻輥軋件。
根據本發明之另一設計特徵，建議將熱軋機組設計為小型精軋機組。根據另一設計特徵，熱軋機組係提供可設計成使得其劃分為至少一初始輥軋及至少一最終輥軋步驟。
本發明之其他優點及細節自附屬項且自以下描述中顯而易見，其中，係進一步詳細地解釋圖式中所表示之本發明具體實施例。除了上述特徵之組合外，本發明可具有基本個別或呈現其他組合之特徵。
圖1展示設備1，其用於以矽合金鋼之薄板或條帶形式生產輥軋件，以用於進一步加工成晶粒定向薄板(例如，電氣薄板)，該等薄板或條帶被熱處理且在未受中間冷卻至室溫下受到輥軋，使得接著可得到具有所要結構特性的輥軋件。設備1包含有連續鑄造設備1a。呈鑄件2形式而具有接近最終尺寸之尺寸之鑄造之胚料在輥底式爐3前藉由剪切機4而切割成鋼板，該等鋼板接著直接自鑄造熱直接饋入至輥底式爐3以便加熱至1000至1100℃之溫度並經歷溫度均衡。該等鋼板較佳為具有高達120mm之厚度的薄鋼板。經加熱之鋼板接著較佳行進穿過除垢裝置5，接著穿
過強化加熱階段6。此處，鋼板在較短快速加熱過程中加熱至1100至1300℃、較佳高於1250℃之入口溫度。在此狀況下，在諸如輥底式爐3之氣熱或油熱爐中實行預熱階段3，且在感應加熱階段中實行後續強化加熱階段6。強化加熱階段6在此處必須設計成可確保鑄件2在進入輥軋機時高於1200℃之入口溫度Tein
。預熱階段3及強化加熱階段6形成溫度設定系統7。用於實行熱處理之構件包含有預熱階段3、強化加熱階段6及中間機台冷卻裝置10。
在行進穿過強化加熱階段6之後，鑄件2再次被除垢(第二除垢階段8)且被饋入至熱軋機組9a或9b。熱軋機組9a或9b可表示小型精軋機組9a，或可劃分為初始或最終輥軋步驟9b。可不確定在兩個部分步驟中之每一者中之機台數目。
在根據本發明之方法中，現提供在進入輥軋機之熱軋機組9a或9b時鑄件2之至少1200℃、較佳高於1250℃之入口溫度Tein
係由多重階段熱處理所設定以設定最終輥軋溫度TWE
，鑄件直接自鑄造熱饋入至熱預處理。多重階段熱預處理藉由溫度設定系統7實行，溫度設定系統7包含有用於預熱鑄件2之預熱階段3及用於設定進入熱軋機組時之鑄件2之入口溫度Tein
的強化加熱階段6。
在本發明之方法中，輥軋件之最終輥軋溫度TWE
及最終輥軋速度可設定為某些數值，在該等數值下，不再發生鋼之完全再結晶。輥軋件在最終進入作為熱後處理之部分的熱軋機組後，自最終輥軋溫度TWE
淬火至一溫度TA
，其
確保根據條帶厚度之在熱軋機組之端部處的輥軋件所需之再結晶狀態。在此狀況下，輥軋件之最終輥軋溫度TWE
設定為至少950℃、較佳高於1000℃之溫度，且輥軋件在10秒內淬火至最大650℃、較佳低於600℃且尤其較佳低於450℃之溫度TA
。
輥軋之後的熱後處理係為快速冷卻裝置12與具有水冷卻之正常冷卻柱13之組合。所冷卻之輥軋件接著捲繞在捲繞裝置14上。
1‧‧‧用於生產熱條帶之設備
1a‧‧‧連續鑄造設備
2‧‧‧鑄件(胚料)
3‧‧‧用於預熱之裝置(輥底式爐)
4‧‧‧剪切機
5‧‧‧除垢裝置
6‧‧‧強化加熱階段
7‧‧‧溫度設定系統
8‧‧‧第二除垢階段
9a‧‧‧作為熱軋機組之小型精軋機組
9b‧‧‧熱軋機組之初始及最終輥軋步驟
10‧‧‧中間台冷卻裝置
11‧‧‧用於冷卻之裝置(冷卻區)
12‧‧‧快速冷卻裝置
13‧‧‧藉由水冷卻之冷卻柱
14‧‧‧捲繞裝置
圖1展示用於實行根據本發明之方法之設備的圖解表示。
1‧‧‧用於生產熱條帶之設備
1a‧‧‧連續鑄造設備
2‧‧‧鑄件(胚料)
3‧‧‧用於預熱之裝置(輥底式爐)
4‧‧‧剪切機
5‧‧‧除垢裝置
6‧‧‧強化加熱階段
7‧‧‧溫度設定系統
8‧‧‧第二除垢階段
9a‧‧‧作為熱軋機組之小型精軋機組
9b‧‧‧熱軋機組之初始及最終輥軋步驟
10‧‧‧中間台冷卻裝置
11‧‧‧用於冷卻之裝置(冷卻區)
12‧‧‧快速冷卻裝置
13‧‧‧藉由水冷卻之冷卻柱
14‧‧‧捲繞裝置
Claims (17)
- 一種用於由矽合金鋼之一鑄件生產熱軋條帶之方法，而該熱軋條帶係進一步處理成晶粒定向(grain orientated)薄板，其中，該鑄件(2)在一第一步驟中承受一預熱處理且該預熱之鑄件在一第二步驟中於一熱軋機組中承受一輥軋製程；且其中，一輥軋件以此方式轉換至一適用於在一所需最終輥軋溫度(TWE )下之後續進一步處理的再結晶狀態，其中預熱該鑄件(2)包含將該鑄件通過至少一預熱階段(3)及一強化加熱階段(6)以用於設定該熱軋機組中之該輥軋件之該最終輥軋溫度(TWE )，且進入該熱軋機組(9a或9b)之前，以此方式加熱至少1200℃的一入口溫度(Tein )，且其中另外，該鑄件在該預熱處理之前完成除垢，或另外在該熱軋機組的上游除垢，且在後續精軋機組的溫度控制係經由輥軋速度及使用中間機台冷卻系統的組合所設定。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該輥軋件之該最終輥軋溫度(TWE )及最終輥軋速度係設定為某些數值，在該等數值下，不再發生該鋼之完全再結晶，且該輥軋件在最終通過該熱軋機組後，自該最終輥軋溫度(TWE )淬火至一溫度(TA )，而該溫度(TA )可確保根據該條帶厚度而凝固(frozen)設定在該熱軋機組之端部處之所需再結晶狀態。
- 如申請專利範圍第2項所述之方法，其特徵在於：該輥軋件之該最終輥軋溫度(TWE )設定為至少950℃， 且在熱軋之後，該輥軋件在10秒內淬火至一最大650℃之溫度(TA )。
- 如申請專利範圍第1項至第3項其中任一項所述之方法，其特徵在於：在該預熱階段(3)中，該鑄件(2)之溫度係設定至介於1000與1100℃之間，且在該後續強化加熱階段(6)中，該溫度係升高至1250℃。
- 如申請專利範圍第1項至第3項其中任一項所述之方法，其特徵在於：該預熱階段(3)係在一氣熱或油熱爐中實行，且該後續強化加熱階段(6)係在一感應加熱階段中實行。
- 如申請專利範圍第1項至第3項其中任一項所述之方法，其特徵在於：在該熱軋機組上游之進一步的除垢係在一位於該預熱階段下游的除垢裝置(5)中實行。
- 如申請專利範圍第1項至第3項其中任一項所述之方法，其特徵在於：在該熱軋機組上游之進一步的除垢係在該強化加熱階段的下游實行。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該輥軋件之 該最終輥軋溫度係設定為一高於1000℃的溫度，且在輥軋之後該輥軋件係在10秒內淬火至一低於450℃的溫度。
- 如申請專利範圍第1項至第3項其中任一項所述之方法，其中該輥軋件包含一薄鋼板，且該晶粒定向薄板包含電氣薄板。
- 一種藉由使用如申請專利範圍第1項至第9項其中任一項所述之方法而由一呈矽合金鋼形式之鑄件生產熱軋條帶之設備(1)，該熱軋條帶用於後續進一步加工成晶粒定向(grain orientated)薄板，其中該設備包含有：一連續鑄造設備(1a)，其用於生產該鑄件(2)；一溫度設定系統(7)，其用於預熱該鑄件；及一輥軋機(9a或9b)，其連接在該溫度設定系統(7)下游，其中，該溫度設定系統(7)及該輥軋機(9)用於將該鑄件(2)轉換成該輥軋件，而該輥軋件具有一適用於在一特定最終輥軋溫度(TWE )下用於該後續進一步加工之再結晶狀態；其特徵在於：用於設定該輥軋機組中之該輥軋件之該最終輥軋溫度(TWE )之該溫度設定系統(7)包含有一用於預熱該鑄件(2)之預熱階段(3)及一用於將該鑄件(2)強化加熱至一用於進入該熱軋機組之高於1200℃之入口溫度(Tein )的強化加熱階段(6)；一除垢裝置係被提供於該預熱階段的上游，該設備(1)進一步包含一用於將該滾軋件冷卻至一低於600℃的溫度 之裝置(11)，該裝置包含一用於調節該滾軋件速度的裝置與一快速冷卻裝置(12)以及一藉由水冷卻之冷卻柱(13)。
- 如申請專利範圍第10項所述之設備，其特徵在於：該熱軋機組被設計為一小型精軋機組(9a)。
- 如申請專利範圍第10項所述之設備，其特徵在於：該熱軋機組可設計成使得其係劃分為至少一初始及至少一最終輥軋步驟(9b)。
- 如申請專利範圍第10項至第12項其中任一項所述之設備，其中該晶粒定向薄板包含電氣薄板。
- 如申請專利範圍第10項至第12項其中任一項所述之設備，其中該用於冷卻之裝置係可操作以將該滾軋件冷卻至一低於450℃的溫度。
- 如申請專利範圍第10項至第12項其中任一項所述之設備，其中該溫度設定系統係可操作以將該鑄件加熱至一高於1250℃的入口溫度。
- 如申請專利範圍第10項至第12項其中任一項所述之設備，進一步包含一除垢裝置，其位於該強化加熱階段的下游以及該熱軋機組的上游。
- 如申請專利範圍第10項至第12項其中任一項所述之設備，進一步包含一除垢裝置，其位於該預熱階段的下游以及該強化加熱階段的上游。
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