專利名稱：冷軋不銹鋼帶材的制造設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及不銹鋼帶材的制造。更確切地說，本發明涉及一種組合了從鑄造到冷軋的所有加工工序的不銹鋼帶材的制造設備。
成卷地供應給客戶的冷軋不銹鋼帶材通常是按照以下工序制成的-在帶冷卻的固定壁的無底結晶器中將液體金屬連鑄成約15-25厘米厚的板坯；-將板坯熱軋成幾毫米厚的帶材；-可選擇地進行帶材的初次退火；-通過機械的、化學的或電化學的手段或一系列這些處理手段對帶材表面進行除鱗和清理；-通常在包括許多機架的軋機中，基本上將帶材冷軋到其成品厚度；-退火；-酸洗；以及-在最后的成卷打包之前，使帶材經過光整冷軋機。
冷軋也可以在幾個被中間處理分開的步驟中進行。
冷軋后的退火和酸洗可以被光亮退火代替，這取決于所需的帶材表面狀態及其外觀。
以上工序是在大多數彼此分開的設備中進行的，這要求必須進行許多次的打包操作，如中間卷取工序并需要將帶卷從一臺設備處運往另一臺設備。
但是，在現有技術中已經公開了在單臺在線地進行各步驟的設備上實施將熱軋帶材轉變成已能出售的冷軋帶卷的步驟。在文獻EP 0695808中描述了這種設備的一個例子。
以上文獻還提到了這樣的可能性，即不是對由熱軋板坯生產的帶材進行加工，而是對由一臺用于直接將液體金屬連鑄成幾毫米厚的薄鋼帶的設備生產出的帶材進行以上轉變步驟，所述設備例如是通過在兩個內冷的水平輥之間澆注液體金屬而鑄出帶材的。可以任選地在連鑄之后在與連鑄相同的生產線上或在完全分開的設備上進行小壓下量的熱軋，其特定目的就是要限制帶材的表面粗糙度并促成金屬再結晶，以防止帶材在后續的轉變過程中表面出現褶皺狀的變形。也可以在熱軋機的下游和帶材卷取設備的上游設置退火爐。
在任何情況下，冷軋不銹鋼帶材的生產線都很長并體現出了相當高的投資。由于需要在不總是位于相同車間內的設備之間多次轉運中間產品(板坯和帶卷)并且必須在其中幾個上述工序之前重新加熱產品以便使其溫度從室溫升高到所需的處理溫度，所以這條生產線在能耗方面的成本也很可觀。另外，存放尚未加工完的中間產品需要空間并使金屬停止不前。
利用可直接鑄造薄鋼帶的設備減少了這些缺點并取消了熱軋工序或至少顯著地減小了熱軋規模。另外，如果在線地進行熱軋而不需要中間卷取的話，則剛鑄成的帶材的潛熱是有益的。
但是，仍然存在帶材的表面質量問題。總是很難充分地避免在處理后所獲得的帶材的表面上出現氧化皮殼。另外，在鋼材是更脆等級的鋼如SUS 409鐵素體不銹鋼時，表面裂紋會經常出現在成品帶材上并使得帶材成為廢品。
本發明的目的就是提出一種可經常獲得非常好的帶材表面質量的冷軋不銹鋼帶材的制造方法以及適用于該方法的制造設備。
鑒于以上目的，本發明提供了一種不銹鋼薄帶的制造方法，其中在一條加工生產線上按順序地連續進行以下步驟-直接將液體金屬連鑄成不銹鋼帶材；-對所述帶材進行除鱗；-冷卻所述帶材；-對所述帶材進行退火和酸洗或光亮退火；-例如通過使帶材經過一臺光整冷軋機而精加工所述帶材；以及-卷取所述帶材。
所述帶材可任選地在連鑄后馬上接受熱軋，而在所述熱軋工序之后可以進行帶材的退火。
本發明還提出了一種用于冷軋不銹鋼帶材的制造設備，該設備連續地包括以下部分-一臺直接將液體金屬連鑄成薄鋼帶的連鑄機；-一臺除鱗機；-一臺冷軋機；-一個退火-酸洗設備或光亮退火爐；-一臺用于精加工帶材的設備如光整冷軋機；以及-一個帶材卷取機，所有這些設備都設置在同一條連續生產線上并且至少其中一部分由一個帶材蓄料器分開。
該設備還可任選地在連鑄機的下游具有一臺熱軋機。該熱軋機的后面可以跟隨一個退火爐。
連鑄機可以是雙輥鑄造型的連鑄機。
本發明明確地包括在唯一一條生產線上連續地進行所有的將直接由液體金屬鑄成的薄鋼帶加工成冷軋不銹鋼帶材的方法步驟，即從連鑄步驟起經過精加工步驟而到將帶材包裝成卷以便運給客戶的步驟。
本發明人已經認識到，通過取消所有的帶材通常不得不在來回轉運之前所承受的中間卷取操作而明顯減少了時常在由傳統的非連續設備制造的冷軋帶材上發現的表面裂紋和殘余鱗疤。卷取不可避免地使帶材承受張力，這可能足以在卷取過程中或在冷卻帶材的過程中毀壞特別脆弱的鋼帶，因此帶材比較不可延展地保持卷繞狀態。另外，如果在卷取前沒有極好地清理帶材，則帶材處于緊繞狀態的時間促使任何留在帶材表面上的殘余氧化皮深入帶材表面層地結成硬殼。本發明的方法及其整條連續的生產線允許取消所有的中間卷取操作，因此消除了帶材表面質量降低的主要起因。
還可以提出本發明的其它優點。
每個卷取操作明顯地使構成帶卷的帶材頭部和尾部變形。因此，這使得帶材的這些部分成為廢品并甚至會損壞其在下個加工步驟中要經過的設備部分。因此，消除這樣的變形部分是很重要的。由此，在本發明方法中取消所有的中間卷取操作減少了在加工過程中成為廢品的金屬量并相應地減少了切斷帶材頭尾的設備個數。
本發明的加工生產線可以比較緊湊并且在任何情況下具有比其所替代的不連續式(通常在配置上是分散的)設備少的落地點。另外，在一個地方并靠近生產線地配置其作用與設備的不同部分相同的各車間變得簡單易行。
從一個設備向另一個設備轉運帶卷的操作被取消了，這在加工過程的總持續時間方面節省了大量時間。另外，常見的帶卷轉運具有使尚未準備好被運給客戶的金屬停止積壓的缺點，因此使尚未能有回報的資金無法流通。另外，必須存放等候處理的帶卷，而庫存區增大了工廠的規模。本發明可以使制造冷軋帶材的工廠以“生產節奏正合拍”的方式工作并具有那種運轉的常見經濟優勢。
在連鑄后并緊接在熱軋前和熱軋后，傳統的板坯連鑄機的使用產生了大量粘附力強的氧化皮。經驗表明，薄鋼帶的直接連鑄減少了在連鑄之后以及在任選的熱軋之后形成的氧化皮的總數量，尤其是如果在鑄造設備的下部采用惰性氣氛的話，例如使用一個在其下面保持非氧化或甚至還原性氣氛的保護罩。此外，確實形成的氧化皮比在傳統連鑄和熱軋設備中形成的氧化皮粘附力弱地粘在產品的表面上，這可能是由于產品保持高溫狀態的時間比較短而造成的。因此，使用者具有兩個實施本發明的選擇方案。
第一個供選方案就是要獲得其表面質量一般比普通帶材好得多的冷軋帶材。為此，生產線(尤其是在冷軋前)要保留有與傳統設備所用一樣的除鱗設備。這些除鱗設備一般按順序地包括-一個使熱軋帶材在其中彎曲并略微被拉伸的破鱗機，它使氧化皮層破碎；-一個或多個機械除鱗工具，它可以單獨地或串聯地包括一個噴丸硬化設備、一個鋼絲刷清理設備和一個用于噴射高壓流體的噴流設備，后兩個工具的作用主要是要完成去除一些由噴丸硬化處理松散的殘余氧化皮和任何留在帶材表面上的砂丸；以及-一個化學和／或電解酸洗設備，它可以包括一個或多個相似或不同的其成分根據常用參數如鋼種(這部分決定了氧化皮的成分和性質)、帶材所需的表面光潔度類型和所需的處理時間而選擇的液池。如果帶材的溫度在離開機械除鱗設備時比較高(特別是在帶材接受了熱軋并隨后進行中間退火時，則情況就可能如此)，則可能需要在帶材進入酸洗池之前冷卻帶材。
利用本發明方法的第二供選方案必然伴隨著滿足于從氧化皮結殼的角度出發只能與由傳統方法獲得的表面質量相提并論的普通的帶材表面質量，但這是用簡單的除鱗設備獲得了這樣的結果，因此這種除鱗設備的建造和運轉成本比較低。例如，存在著以下供選方式-利用破鱗機分散氧化皮或限制氧化皮作用的嚴重性，這對減少出現在更脆的帶材上的表面裂紋的危險很有用；-降低噴丸硬化處理的強度，或者完全取消噴丸硬化處理，以便獲得不太粗糙的且加工硬化不太強的帶材表面；以及-減少機械除鱗工具的數量和／或酸洗槽的數目。
對于不必要求最佳表面質量的鋼種(例如用于制造汽車排氣系統的鋼材)來說，甚至可以完全取消酸洗。在這種情況下，當帶材離開機械除鱗設備時，不再需要冷卻帶材，即使帶材事先接受了熱軋和中間退火處理。接著，可以在比通常情況高的溫度下并可以以比通常情況大的壓下率(通過增加額外的軋機機架或通過增大現有軋機機架的壓下率)開始進行冷軋。這在產品的制造方面開辟了新的前景。
唯一的附圖
是表示本發明設備的一個例子的視圖。
它首先包括一臺用于連續鑄造薄鋼帶的設備1，該設備由盛有待澆鑄的液體金屬的鋼水包2、帶有一液體金屬噴管4且給一結晶器供應液體金屬射流5的中間包3構成，所述結晶器包括兩個彼此沿相反方向轉動的內冷的水平輥6、6’。它們的圓柱形側表面限定出了一個其最小寬度等于要鑄造的帶材厚度且側面由被壓靠在水平輥6、6’的端部上的耐火材料板7封閉的澆注空間。對于這種連鑄機來說，液體金屬在結晶器內凝固成厚度大約為1-10毫米的不銹鋼薄帶8，并且連續地通過未示出的夾送輥從結晶器中拉出薄帶。帶材8接著最好經過一個保護罩9，其中保持可能是最低的氧化能力的氣氛，利用中性氣體如氬氣或氮氣或還原性氣體如氫氣來限制在帶材表面上形成氧化皮。保護罩9的壁板還將來自帶材8的輻射反射回帶材上，從而減少了帶材8的熱損失。然后，帶材8按照現有技術中已知的方式進入一個熱軋機10中，它的作用就是減小帶材厚度，以便封閉任何的內氣孔并使晶粒再結晶，而再結晶尤其是對避免在隨后由帶材8制成的拉制產品中出現表面褶皺狀變形是很有利的。接著，如果需要退火這樣的熱處理，則再按照現有技術中已知的方式使帶材8進入退火爐11。
上述設備部分對應于薄帶連鑄設備和過去可直接與之相連的加工設備的常見形式。連鑄設備可以是除雙輥連鑄機外的其它類型的連鑄設備，例如在移動帶之間進行澆注或在單個滾筒上進行澆注，它們可以制造出比上述1-10毫米略厚或略薄的帶材。類似地，熱軋機10和退火爐11不是必需的，因為它們的設置和使用與熱軋機10的設置和使用無必然關系。相反地，如果需要對剛鑄出的帶材8進行更復雜的熱處理和熱機械處理，則很容易在生產線上設置其它設備如附加的爐子和冷卻設備。
帶材8接著進入第一帶材蓄料器12中，它使生產線的連鑄-熱處理部分與下個生產線部分分開，其中使帶材8接受除鱗處理。蓄料器12能使帶材8穿過生產線的這兩個部分的速度彼此無關并且可以在暫時中斷其中一個部分的工作的同時繼續給另一個部分供應金屬。
當離開蓄料器12時，帶材8進入屬于現有技術中已知類型的破鱗機13中，它破裂并減薄盡管已為此采取了預防措施但仍可能已在帶材8的表面上形成的氧化皮層。帶材隨后進入噴丸硬化設備14中，在此通過將金屬小球或陶瓷球噴射到帶材8的表面上而使氧化皮碎裂。接著，最好通過鋼絲刷清理設備15清理帶材表面而使之沒有殘余的氧化皮并且可能的話清除掉可能已嵌入帶材表面內的砂丸，例如可以用一臺對帶材噴射高壓水的設備取代或補充所述鋼絲刷清理設備。帶材8的表面清理最好通過使帶材8經過一個或多個包含化學和／或電解酸洗池的酸洗槽16、17而告結束，所述酸洗池的性質如現有技術中已知的那樣是由帶材8的成分、帶材8需要在酸洗槽16、17中停留的時間、帶材8所需的表面光潔度的類型等確定的。如果需要，第一酸洗槽16的前面是一臺用于冷卻帶材8的冷卻設備。酸洗槽最好配備有能使帶材8繞過或進入其中的設備，這要視當時的需要來決定。清洗設備18和干燥設備19(和／或任何其它的適當設備)接著從帶材8的表面上除掉任何殘留的少許酸洗液。
在不超出本發明的范圍的情況下，可以改動上述生產線的除鱗部分的設計(它只包括現有技術中已知的部件)。已經在前面描述了可以設想到的簡化這個設備部分的方案及其簡化方式。
帶材8接著進入第二帶材蓄料器20中，它使生產線的除鱗部分與冷軋部分分開并且使這兩部分獨立工作。
在所示例子中，本發明設備的冷軋部分包括一臺帶三個軋機機架的傳統軋機，它們基本上將帶材8軋制到其成品厚度，但是應當管理解，這種設計形式絕不構成對本發明的限制。可以使用更多或更少的軋機機架或森吉米爾式軋機。軋機21的前面是一臺剪切機22，它在更換軋機21的軋輥時將帶材8切斷以便中斷給軋機21的供料。當在軋機21的工作中出現這樣的中斷時，沒有必要停止設備的上游部分的運轉，這是因為可以在第一、第二蓄料器12、20中繼續積蓄帶材8。按照已知的方式，軋機21的后面是去脂設備23和干燥設備24。
如上所述，如果帶材在較高的溫度下進入設備的冷軋區并且尤其是如果沒有使用酸洗設備的話，則所述冷軋區可以包括一臺第二冷軋機。
帶材8隨后進入第三蓄料器25中，它使生產線的冷軋部分與退火-酸洗部分分開并且使這兩部分獨立工作。
在所示例子中，生產線的退火-酸洗部分的起點是一臺傳統的退火爐26，隨后是冷卻設備27，帶材8在冷卻設備的下游進入盛有其成分在本領域中已知的液池的化學和／或電解酸洗槽28、29中。酸洗槽28、29最好都配備有這樣的設備，即根據工作人員的選擇，所述設備能使帶材8經過酸洗槽或繞過它們。唯一的視圖示出了兩個酸洗槽，但酸洗槽的個數顯然可以根據需要而更多或更少。在本發明設備的這個部分中進行的退火-酸洗處理與通常在傳統的冷軋帶材制造設備中進行的處理沒有什么特殊的不同之處。帶材8接著經過清洗設備30和干燥設備31。
退火爐26可以在其入口處具有一個感應加熱系統。這提供了很強的瞬時加熱能力，而這將帶材8快速地加熱到其名義加工溫度。也可以方便地改變加熱能力，這使得易于通過調整由感應加熱系統傳給帶材8的能量而改變帶材8在退火爐26內的停留時間，以便進行理想的冶金處理。從整體上講，這在控制生產線方面提供了更大的自由度。
如上所述，上述退火-酸洗部分可以被一臺光亮退火爐所代替，這取決于要制造的產品的類型。
帶材8接著進入第四蓄料器32中，它使生產線的退火-酸洗部分與光整冷軋機33分開并且使它們獨立地工作。
可配置張力平整機34的光整冷軋機33具有給帶材賦予其最終的冶金結構和表面狀態的傳統作用，這與很小地減小帶材厚度密切相關。同樣地，本發明設備的光整冷軋機與過去用于現有技術的冷軋生產線上的光整軋機沒有區別。
帶材8隨后進入第五蓄料器35，它使生產線的光整冷軋機33與卷取部分分開并且可以與帶材穿過光整冷軋機33的速度無關地調節帶材8的卷取張力和速度。
在離開蓄料器35之后，帶材最好穿過剪邊機36，它切掉了不具有足夠的所需冶金質量的帶材邊緣。接著，在其前面為剪切機38的卷取機37中包裝帶材，所述剪切機在卷取機37快要充滿帶材時切斷帶材8。雖然只畫出了一個卷取機37，但顯然必須至少設置兩臺卷取機，從而一旦一臺卷取機卷滿帶材，則可以將帶材送入另一個空卷取機中，這與傳統的冷軋生產線是一樣的。
作為其的一種替換形式，如果在幾個明顯分開的階段內減小帶材8的厚度是理想的，則本發明的設備可以配備有一臺第二冷軋機，它例如設置在退火-酸洗區之后。第二冷軋機的后面可以設置另一個退火-酸洗區。
不言而喻的是，可以給本發明的設備添置任何通常在本領域中已知的獨立設備中存在的且本說明書中沒有提到的輔助設備，例如用于監測表面質量和產品的平直度的設備。
如果可以不中斷冷軋設備的工作地處理數量多于連鑄機能連續鑄造的產量的鋼時，可以設置第二連鑄機(它可以任選地配備自己的熱軋機和／或其自己的退火爐)以及將由其中一臺連鑄機鑄出的帶材的尾端與由另一臺連鑄機生產出的帶材的前端連接起來的對接設備。例如，可以就在設備的除鱗部分的上游進行這兩個帶材端部的對接。
為了最好通過計算機來控制本發明的設備，選擇帶材8的成分、其它冶金特性和成品厚度并根據要遵守的冶金規定和設備各部分的相應生產速率來設定設備各部分的工作參數。作為一條總的原則，必須據其設定設備的工作參數的參考步驟是帶材8在退火爐26內的停留時間。根據在該加工階段具有預定厚度的帶材8而計算出的該步驟所需的時間尤其是決定了以下參數-帶材8在連鑄機1中的連鑄速度和其離開連鑄機1時的厚度；-在熱軋機10(如果該設備包括一臺熱軋機的話)的熱軋步驟與冷軋機21的冷軋步驟之間的帶材8的厚度壓下量的分配情況；以及-積聚在各蓄料器12、20、25、32、35中的帶材8的長度，這些蓄料器(其數目可以比在此例舉出的更多或更少)例如給設備賦予了足夠的操作靈活性并且防止了帶材8在酸洗槽16、17、28、29內停留太短或太長的時間，而這可能相應地造成酸洗不充分或者過酸洗并且不必要地消耗了金屬。
權利要求
1．一種不銹鋼薄鋼帶的制造方法，其中在唯一一條加工生產線上按順序地連續進行以下步驟-直接將液體金屬連鑄成不銹鋼帶材；-對所述帶材進行除鱗；-冷軋所述帶材；-對所述帶材進行退火和酸洗或光亮退火；-例如通過使帶材經過一臺光整冷軋機而對所述帶材進行精加工；以及-卷取所述帶材。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，在兩個沿相反方向轉動的內冷的水平輥之間連鑄出所述帶材。
3．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述連鑄帶材是經過熱軋的。
4．如權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，在連鑄后或在其經過熱軋后，對所述帶材進行退火。
5．如權利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述帶材通過噴丸硬化處理和／或鋼絲刷清理和／或對其噴射流體而去除氧化皮。
6．如權利要求5所述的方法，其特征在于，在除鱗處理之前，使帶材經過一臺破鱗機。
7．如權利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，它包括冷軋帶材的第二步驟，隨后任選地是一個退火和酸洗步驟。
8．如權利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，根據帶材退火步驟所需的時間來控制該加工生產線的工作。
9．一種用于制造冷軋不銹鋼帶材(8)的設備，它連續地包括-一臺直接將液體金屬連鑄成薄鋼帶(8)的連鑄機；-一臺除鱗機；--臺冷軋機(21)；-一個退火-酸洗設備(26，27，28，29，30，31)或一臺光亮退火爐；-一臺用于精加工帶材(8)的設備如光整冷軋機(39)；以及-一個用于卷取帶材(8)的卷取機(37)，所有這些設備都設置在同一條連續的生產線上并至少其中一部分由帶材蓄料器(12，20，25，32，35)分開。
10．如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述連鑄機是一臺在兩個沿相反方向轉動的內冷的水平輥(6，6’)之間進行鑄造的設備(1)。
11．如權利要求9或10所述的設備，其特征在于，它在連鑄機的下游包括一臺熱軋機(10)。
12．如權利要求9-11之一所述的設備，其特征在于，它在連鑄機或熱軋機(10)的下游有一個退火爐(11)。
13．如權利要求9-12之一所述的設備，其特征在于，除鱗機包括一個噴丸硬化設備(14)和／或一個鋼絲刷清理設備(15)和／或一個用于向帶材(8)的表面上噴射流體的噴流設備。
14．如權利要求13所述的設備，其特征在于，除鱗機的前面是一臺破鱗機(13)。
15．如權利要求9-14之一所述的設備，其特征在于，除鱗機的后面設有一個用于酸洗帶材(8)的酸洗設備(16，17，18，19)。
16．如權利要求9-15之一所述的設備，其特征在于，退火爐(26)在其入口處具有一個用于感應加熱帶材(8)的系統。
17．如權利要求9-16之一所述的設備，其特征在于，它包括一臺用于冷軋帶材(8)的第二冷軋設備，在該設備的后面任選地設置一臺第二退火-酸洗設備。
18．如權利要求9-17之一所述的設備，其特征在于，光整冷軋機(33)的后面是一臺張力平整機(34)。
19．如權利要求9-18之一所述的設備，其特征在于，它包括一臺第二連鑄機和一個用于將由其中一臺連鑄機鑄出的帶材的尾端與由另一臺連鑄機鑄出的帶材的前端接合在一起的對接設備。
全文摘要
本發明涉及一種不銹鋼薄帶的制造方法,它包括在唯一一條加工生產線上按順序地連續進行以下步驟:直接將液體金屬連鑄成不銹鋼帶材;對所述帶材進行除鱗;冷軋所述帶材;對帶材進行退火和除鱗或光亮退火;例如用最終冷軋和/或通過使帶材經過一臺光整軋機而對帶材進行精加工;卷取所述帶材。本發明還涉及一種實施該方法的設備。
文檔編號B21B3/02GK1291922SQ9980332
公開日2001年4月18日 申請日期1999年2月22日 優先權日1998年2月25日
發明者胡古斯·勒格朗, 呂克·文德威勒, 讓·韋耶, 弗朗西斯·沙薩涅, 讓－米歇米·達瑪塞, 亞恩·布勒韋勒, 亨利·吉勞德, 讓－皮埃爾·瑪林利奧克斯, 米歇爾·特尼西恩, 伯納德·特圖, 伯納德·韋拉特 申請人:尤吉納股份有限公司