TWI433736B - 冷卻不銹鋼帶時之平坦度控制方法及設備 - Google Patents

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Description

冷卻不銹鋼帶時之平坦度控制方法及設備
本發明係關於一種在不銹鋼帶之完工修整線上退火之後的冷卻作業中控制平坦度之方法及設備。
當製造例如薄不銹鋼帶的薄金屬帶時，用於此帶的材料首先被熱滾軋成3mm的厚度，然後被冷滾軋而進一步地減少厚度。冷滾軋步驟是以幾次通過一個冷滾軋機、或者在幾個相繼的冷滾軋機中實施出來。冷滾軋步驟可以增進不銹鋼帶的機械強度，特別是，沃斯田鐵系(austenitic)不銹鋼，而此機械強度本身在許多應用情形中是令人滿意的。然而，這些鋼帶實際上也可能變得無法加工(例如：彎曲、衝壓、壓紋)。因此，當完成冷滾軋製程時，藉由將鋼帶加熱至鋼的再結晶溫度以上之溫度，亦即，大於1050℃的溫度。然後，鋼帶在一冷卻箱中進行冷卻。當在退火爐中加熱不銹鋼帶時，會在鋼帶的兩側上形成氧化物，其一部分是以氧化物鱗片的形式出現。冷卻過的鋼帶例如在噴砂機(shot-blasting machine)中去除鱗片，然後在酸洗槽(pickling bath)中接受酸洗。在酸洗之後，結束的冷滾軋則會達成如同表皮光整滾軋(skin-pass rolling)一般。經由表皮光整滾軋的鋼帶例如可以用於製造焊接管。另一方面，經由表皮光整滾軋的鋼帶可以另外在一退火爐中進行處理，以便達到許多應用情形中使用鋼帶的個別及想要的特性。
在各個階段中處理鋼帶時，應該要控制鋼帶的平坦度，以便能夠具有良好品質的鋼帶產品。歐洲(EP)專利申請案第1153673號係關於一種藉由防止板材或片材在完成熱滾軋後冷卻至室溫時在其邊緣部位上產生波浪狀起伏之金屬板平坦度控制方法與裝置。此方法係藉由透過測量在金屬片材或板材在其邊緣部位及橫跨前後設置的精修銑床的兩個滾軋架之間的寬度之中心部位，或者在一個倒轉精修銑床的入口及/或出口處之表面溫度，或者在完成熱滾軋或熱整平之後冷卻金屬片材或板材，且在完成精修滾軋之後冷卻金屬片材或板材，而使金屬片材或板材的表面溫度分佈均勻，藉此控制金屬片材或板材的平坦度。EP專利申請案第1153673號之目的是要將熱引導至金屬片材或板材的表面上，以便在滾軋期間降低溫度之前，於金屬片材或板材的交叉方向上維持均勻的溫度。
日本(JP)專利申請案第2002-045907號揭示一種用於控制金屬片材平坦度之方法與裝置。金屬片材的表面溫度是在熱前後式銑床的精修銑床之間、或在前後式銑床的出口上被測量，而且，在正常溫度下所產生的熱應力之殘留應力是根據此表面溫度而估算，而且，藉由精修銑床而施加於寬度方向上的殘留應力，被控制成為使得該殘留應力並不會產生波浪形狀。JP專利申請案2002-045907號之目的是要在滾軋期間降低溫度之前達成扁平的金屬片材。
在JP專利申請案第2002-045908號中所揭示之方法與裝置，不同於EP專利申請案第1153673號及JP專利申請案第2002-045907號所揭示之方法與裝置。JP專利申請案第2002-045908號之目的是要僅利用水作為冷卻媒介，在鐵、鋁或鈦所製成的厚板材或片材之熱滾軋期間，使得先前製程步驟中所產生的不平坦能夠被弄直。
以上述先前技術JP專利申請案第2002-045907號、2002-045908號、以及EP專利申請案第1153673號中所揭示之溫度測量為基礎之平坦度控制，係關於在例如表皮光整滾軋的精修滾軋中被滾軋之前，使得材質的表面溫度分佈保持穩定之方法，如此一來，可達成對於平坦度來說良好且均勻的滾軋結果。
本發明之目的是要產生一種透過薄金屬帶在完工修整線被退火時於冷卻期間決定此薄金屬帶之溫度而控制薄金屬帶平坦度之方法與裝備。本發明的主要特徵列舉於申請專利範圍內。
根據本發明，經由最終退火處理的熱薄不銹鋼帶，被引導通過冷卻區域、溫度決定區域、及平坦度控制裝置。冷卻區域包含諸如噴嘴之類的至少兩組供應裝置，用以供應冷卻媒介，而這些供應裝置係位在實質上橫向於鋼帶移動方向的位置上，致使，其中一組之冷卻效果實質上延伸至鋼帶寬度的整個區域內。溫度決定區域包含一個溫度決定裝置，其係有利地位於不銹鋼帶的上方。此溫度決定裝置亦被定位成使得至少一組噴嘴在鋼帶移動方向上係位於溫度決定裝置的後面。平坦度控制裝置包含有一個裝置，用以控制在相對於鋼帶移動方向的鋼帶橫貫方向上之個別區域中的平坦度。此平坦度控制裝置在鋼帶移動方向上係位於冷卻區域的後面，而且，此平坦度控制裝置另外係有利地位於鋼帶底下。
冷卻媒介供應裝置、溫度決定裝置、及平坦度控制裝置係與一個諸如電腦之類的中央處理單元電連接，而此中央處理單元係用以控制本發明的冷卻及平坦度控制之操作。中央處理單元亦記錄從溫度決定裝置及平坦度控制裝置所接收的資料。中央處理單元利用此預定及記錄的資料，而操作式地控制在冷卻區域中的冷卻媒介供應裝置。
用以供應冷卻媒介至本發明不銹鋼帶的噴嘴，係被機械式地連接至一個冷卻媒介來源、或多個冷卻媒介來源。位於實質上橫貫於鋼帶移動方向的位置上的至少一組噴嘴，係位於欲被冷卻的鋼帶底下。冷卻媒介有利地是水，其係透過位於鋼帶底下的噴嘴而供應至鋼帶上。然而，冷卻媒介也可一部分是氣體，例如，氮或氬之類的惰性氣體，而且，氣體至少是透過位於鋼帶外的噴嘴而被供應至鋼帶上。
本發明的平坦度控制是利用一個滾輪型的控制裝置而實施。此滾輪型控制裝置包含一個旋轉軸，而且，多個平坦度控制單元係連續地安裝在此軸周圍，致使，這些平坦度控制單元至少延伸於鋼帶寬度的整個區域內。在鋼帶移動方向之橫貫方向上的每個平坦度控制單元之寬度，較佳為實質上相同。平坦度控制裝置被分割成幾個區域，其寬度代表平坦度控制單元之寬度。平坦度控制單元在旋轉軸內旋轉，致使，這些平坦度控制單元具有與鋼帶相連續的機械接觸。
溫度決定裝置有利地是一個熱掃描器，其被安裝成能夠橫向於鋼帶移動方向而移動，且實質上連續地掃描鋼帶表面，以便決定不銹鋼帶之表面溫度。操作熱掃描器，使其決定出在鋼帶移動方向之橫貫方向上的一些區域中的鋼帶之表面溫度。這些用於溫度決定的區域之寬度，實質上類似於平坦度控制裝置之諸區域之寬度。
實質上位於鋼帶移動方向之橫貫位置上、且用於供應冷卻媒介至不銹鋼帶表面上的多組噴嘴，係位於鋼帶之寬度上，致使，每個平坦度控制區域均設有一個噴嘴，而且，一組噴嘴係覆蓋住鋼帶的整個寬度。噴嘴被設計成使得每個噴嘴在該噴嘴被導向的區域上形成一股實質上呈楔形的冷卻媒介噴灑流。因此，一組中的每個噴嘴係藉由冷卻媒介而實質上僅覆蓋住鋼帶上的一個區域。
當操作本發明的方法與設備時，熱鋼帶首先在冷卻區域中被預先冷卻，而在此冷卻區域中，藉由多組噴嘴，將惰性氣體噴至鋼帶表面上。在預先冷卻區域中，有利地安裝有至少一組噴嘴，以便將作為冷卻媒介的水噴至欲被冷卻的鋼帶表面上。然後，熱掃描器決定出在鋼帶各個區域內的溫度，而且，將每個區域內的溫度決定值與中央處理單元內所記錄的用於鋼帶平坦度的資料進行比較。當溫度值實質上不同於平坦度之預先決定的想要的值時，在平坦度控制之前，鋼帶便透過至少一組噴嘴而噴水至鋼帶表面上，以進一步冷卻。平坦度控制之值被記錄於中央處理單元內，而且，此資料被用於至少在預冷卻區域內調整噴嘴，以便達到用於鋼帶整個寬度之預期平坦度的想要的溫度。
本發明的方法與設備特別適用於厚度小於1mm的鋼帶。當藉由本發明而達到想要的平坦度時，在完工修整線上的鋼帶速度會增加，因此，完工修整線之容量也會變大。
參考附圖詳細說明本發明。
根據圖1與圖2，欲被冷卻的熱鋼帶1正移動至箭頭2所示的方向上。鋼帶1係以例示方式分割成多個區域3。鋼帶1首先通過一個預先冷卻區域4，此區域含有多組噴嘴5及6。噴嘴5及6係機械式連接至冷卻媒介(未顯示)之來源，而且，這幾組噴嘴5、6係以個別方式一個噴嘴接著一個噴嘴地電連接10至一個中央處理單元，即，電腦7。這幾組噴嘴5、6係位在橫貫於鋼帶1之移動方向2的位置上，致使，冷卻媒介透過此組中的一個噴嘴5、6而被噴至鋼帶1之一個區域3上。噴嘴5、6被建構成為使得冷卻媒介如圖所示般形成一股楔形噴出流。噴嘴5、6被定位成接近鋼帶1，致使，每個噴嘴5、6對於楔形噴出流來說具有20度到30度之間的尖峰角度(α)。透過噴嘴5所供應的冷卻媒介是氣體，而透過噴嘴6所供應的冷卻媒介是水。利用電腦7中所記錄的預定值，可以對各個噴嘴5、6調整冷卻媒介之量。
在移動通過預先冷卻區域4之後，藉由電連接14至電腦7的一個熱掃描器8，以決定鋼帶1之各個區域3之溫度。由各個區域3所決定的溫度值，被記錄於電腦7內，而且，這些新決定出來的溫度值與電腦7中每個各別的區域3內的預定及想要溫度值進行比較。當溫度之決定值與預定想要值彼此不同時，位於鋼帶1之移動方向2之橫貫位置上、且能夠如箭頭17所示橫向移動的熱掃描器8之後的一組噴嘴9，其對於每個區域3具有一個噴嘴，該組噴嘴被用來使溫度值中的差異變得相等。此組噴嘴9係電連接15至電腦7，致使，當因為在預定溫度值與決定溫度值之間的差異而必須實施噴出時，每個噴嘴9可以個別的方式一個噴嘴接著一個噴嘴地調整，而將作為冷卻媒介的水噴至鋼帶1上。鋼帶1進一步移動至平坦度控制裝置11。利用平坦度控制單元12，決定鋼帶1之平坦度，而這些平坦度控制單元係被安裝於平坦度控制裝置11之旋轉軸13周圍。平坦度控制單元12係一個單元接著一個單元地電連接16至電腦7，而且，每個單元12所決定的平坦度控制值被記錄於電腦7內。平坦度控制單元12具有在鋼帶1之縱向方向上與區域3相等的寬度。
1．．．鋼帶
2．．．(鋼帶)移動方向；箭頭(方向)
3．．．(鋼帶)縱向區域；區域
4．．．預先冷卻區域
5．．．噴嘴；供應裝置
6．．．噴嘴；供應裝置
7．．．電腦(中央處理單元)；(記錄、預定)資料
8．．．(溫度決定)裝置；熱掃描器；決定鋼帶溫度
9．．．噴嘴；供應裝置
10．．．電連接
11．．．平坦度控制裝置
12．．．平坦度控制單元
13．．．旋轉軸
14．．．電連接
15．．．電連接
16．．．電連接
17．．．箭頭(方向)；橫向移動
α．．．(尖峰)角度
圖1是以示意方式顯示本發明較佳實施例之急速前進位置的透視圖。
圖2是以示意方式顯示在斜向低手位置上所見到的圖1之實施例。
1．．．鋼帶
2．．．(鋼帶)移動方向；箭頭(方向)
3．．．(鋼帶)縱向區域；區域
4．．．預先冷卻區域
5．．．噴嘴；供應裝置
6．．．噴嘴；供應裝置
7．．．電腦(中央處理單元)；(記錄、預定)資料
8．．．(溫度決定)裝置；熱掃描器；決定鋼帶溫度
9．．．噴嘴；供應裝置
10．．．電連接
11．．．平坦度控制裝置
12．．．平坦度控制單元
13．．．旋轉軸
14．．．電連接
15．．．電連接
16．．．電連接
17．．．箭頭(方向)；橫向移動
α．．．(尖峰)角度

Claims (11)

  1. 一種在完工修整線上退火之後的冷卻作業中控制不銹鋼帶平坦度之方法，其特徵在於：鋼帶(1)首先在鋼帶移動方向(2)上透過至少一組供應裝置(5、6)供應至少一種冷卻媒介而產生冷卻，而該等供應裝置(5、6)對於鋼帶(1)之整個寬度來說係位於鋼帶移動方向的橫向上；運用具有所想要的鋼帶平坦度之溫度的記錄與預定資料(7)，來調整冷卻媒介之量，然後決定鋼帶之溫度(8)；而且當溫度之決定值不同於溫度之預定值時，在利用一個含有數個平坦度控制單元(12)和一個旋轉軸(13)、且位於鋼帶移動方向(2)之橫向上的平坦度控制裝置(11)以控制平坦度之前，透過位於鋼帶移動方向(2)之橫向上的至少一組供應裝置(9)，供應至少一種冷卻媒介，而在溫度決定之後，實施另一個冷卻步驟；該等平坦度控制單元(12)係連續地安裝在該旋轉軸(13)周圍。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，運用一個可以在鋼帶移動方向(2)上橫向移動(17)的熱掃描器(8)，以決定溫度，而且，使用該熱掃描器(8)，決定出鋼帶縱向區域(3)中的溫度，而該等區域(3)是由平坦度控制單元(12)之寬度所界定。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該組用於冷卻媒介的供應裝置(5、6、9)，係利用預定且各自決定好的資料， 而個別地調整冷卻媒介之量。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，冷卻媒介是透過噴嘴(5、6、9)而呈楔形噴出於鋼帶上。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中，諸組噴嘴(5、6、9)之楔形噴出之尖峰角度(α)，介於20度與30度之間。
  6. 一種在完工修整線上退火之後的冷卻作業中控制不銹鋼帶平坦度之設備，其特徵在於：此設備包含平坦度控制裝置(11)，其含有數個平坦度控制單元(12)和一個旋轉軸(13)，而該等平坦度控制單元(12)係連續地安裝在該旋轉軸(13)周圍；而且藉由平坦度控制裝置(11)之平坦度控制單元(12)，在縱向區域(3)中界定出鋼帶(1)之寬度，用以決定鋼帶之溫度(8)，而且，用以在溫度決定(8)之前與之後，將用於冷卻媒介的供應裝置(5、6、9)定位於冷卻區域內。
  7. 如申請專利範圍第6項之設備，其中，用於冷卻媒介的供應裝置(5、6、9)，係位在橫貫於鋼帶移動方向(2)的鋼帶(1)之整個寬度內。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之設備，其中，至少一組供應裝置(9)位在溫度決定之後。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之設備，其中，至少，利用水作為冷卻媒介的供應裝置(6、9)，是位於鋼帶(1)底下。
  10. 如申請專利範圍第6或7項之設備，其中，熱掃描器(8) 係用於溫度決定。
  11. 如申請專利範圍第6或7項之設備，其中，用於冷卻媒介的供應裝置(5、6、9)、用於溫度決定的裝置(8)、及平坦度控制單元(12)，係電連接(10、14、15、16)至一個中央處理單元(7)。
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