專利名稱：用于熱軋金屬帶或金屬板的熱軋機和方法
用于熱軋金屬帶或金屬板的熱軋機和方法本發明涉及一種用于熱軋金屬帶或金屬板特別是鋼帶或鋼板的方法，其中La)在第一步驟中使板坯或帶材或板材在熱軋機內經受一次或多次變形，用于產生均勻的精細晶粒的奧氏體組織；和2)然后在第二步驟中使板坯或帶材或板材經受冷卻，用于產生精細晶粒的組織。利用熱軋機制造鋼帶或鋼板在現有技術中已有充分記載。相應的公開物例如JAL P. Uranga> A. I.等人的文章 “ Improvement of Microstructural Homogeneity inThemomechanical Processed Nb Steels by Thin S lab Casting，，,第 43 屆機械工藝和鋼處理會議，夏洛特，ISS,第39卷,第511-529頁；C. Klinkenberg等人的文章“Processingof Niobium Microalloyed API Grade Steel on a Thin Slab Plant”,材料科學論壇,第500-501 卷，2005 年，第 253-260 頁；S. V. Subramanian 等人的文章 “Process modeling ofmicroalloyed steel for near net shane casting”,關于熱機式處理的國際會議論文集“Mechanics, Microstructure”，E. J. Palmiere 等人編，謝菲爾德大學，謝菲爾德，2003 年，第 148-156 頁。熱機式方法(TM方法)一種典型應用是用來由微合金鋼產生熱軋的鋼帶和鋼板。這種TM處理往往包括如下步驟在第一步驟I. a中在再結晶的溫度范圍內使奧氏體原始組織進行一次或多次變形，用于產生均勻的精細的再結晶的奧氏體組織。然后可以在步驟l.b中使再結晶的奧氏體組織進行一次或多次變形，用于產生盡可能展平的(flachgestreckt)位錯明顯的(versetzungsreich)非再結晶的奧氏體組織(所謂的餅狀組織)。該第一步驟也稱為奧氏體預處理(Konditionierung)。最后，在第二步驟中，對第一步驟的媒質即經預處理的奧氏體組織進行冷卻，用于在相轉變情況下在制好的熱軋帶材或熱軋板材中產生精細晶粒的組織。制好的熱軋帶材或熱軋板材的組織由鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體的組合物構成，其中這四種組織成分的含量均可以介于0%和100%之間。按照對TM方法的前述說明，也可以省去前述步驟I. b，即在奧氏體的非再結晶溫度范圍內的變形。在這種情況下，對奧氏體的預處理完全在奧氏體的再結晶溫度范圍內進行。然而熱機式熱軋的難點在于，為了在再結晶范圍內產生均勻地精細地再結晶的奧氏體晶粒(上述步驟I. a)，必須進行盡可能大的變形。精細地再結晶的組織的特點在于，無論以前的不均勻的鑄造結構，還是分立的大晶粒或組織區域，都完全過渡為均勻的精細地再結晶的組織，其在平均晶粒大小周圍的雜散度較小。通常，該條件不能得到滿足，或者不能完全得到滿足，進而導致未充分地預處理的奧氏體組織。在奧氏體再結晶溫度范圍內的熱軋第一步驟I. a中，接下來是在奧氏體非再結晶溫度范圍內的步驟I. b，在制好的熱軋帶材或熱軋板材的厚度與板坯或中間帶材的厚度的比例較大的情況下，通常只留有很少的剩余變形量用于在熱機式處理的所述步驟l.b中進行后續變形。即使切斷各個機架，這有時不足以使可能還存有的剩余鑄造結構以及各個粗大的晶粒或組織區域過渡成由非再結晶的奧氏體晶粒構成的均勻的平的餅狀組織。在這種情況下也有未充分預處理的奧氏體。未充分預處理的奧氏體以不利的方式在制好的熱軋帶材或熱軋板材中導致在平均晶粒大小周圍的正常分布之外的各個粗大的晶粒，和/或導致以小角度晶粒界為其結構特征的組織區域。但這種組織區域導致制好的帶材或板材的惡化的機械特性，特別是導致減小的韌性。按照前述TM方法，在該方法的上述步驟I. a中，在奧氏體再結晶范圍內的變形對于制好的鋼帶的特性有決定性的意義。在熱機式處理的步驟I. a中所需要的變形度雖然可以部分地由提高的進入溫度來代替，但這種方案受限于最大熔溫以及在輥接觸時的冷卻以及在機架之間的熱輻射，如果有多個機架參與該步驟。本發明的目的因此在于，提出一種開頭部分所述的能克服所述缺點的方法。據此將實現成本低廉地產生特別是熱機式軋制的鋼帶或鋼板，同時改善組織和機械特性。本發明的另一目的在于，提出一種設備方案，其能夠實施本發明的方法，且在其結構和應用多樣性(Einsatzvielfalt)方面特別簡單,此外僅需較小的安裝空間。在方法方面，采用本發明實現所述目的的解決方案的特征在于，在執行上述步驟I. a時，使板坯或帶材在熱軋機(2)的至少兩個軋機機架(3、4、5、6)之間在步驟I. a的執行中經受加熱。優選有至少兩個軋機機架(Fl、F2)參與。在所有相關的機架中的變形優選都在1000°C即優選的機架進入溫度以上進行。由此有利地確保在再結晶范圍內連續地軋制，然后全部變形導致再結晶的組織。 優選在所有相關的機架中都進行優選> 25%的相對道次壓下(Stichabnahme)。由此有利地確保通過高的引入到材料中的位錯密度以及通過與此相關的因內部摩擦引起的材料變熱，同樣連續地在再結晶范圍內軋制。優選在步驟I. a結束時存在有完全再結晶的精細晶粒的奧氏體組織，該組織具有在平均晶粒大小周圍的很小的雜散度。鑄造組織的平均晶粒直徑通常為500-20001! m，其中特別是在板坯中間出現粗大的晶粒，基于這種鑄造組織，實現優選再結晶的組織，其晶粒大小為40iim土約20iim。特別是對于微合金的尤其API品質的鋼來說，可以得到30iim土約IOiim的晶粒大小。優選在步驟I. a結束時不存在殘余鑄造結構。優選在步驟I. a結束時必要時加入的微合金元素至少幾乎完全溶解(Ldsung)，特別是> 90%的相應的分析含量溶解。本發明意義下的加熱系指全部有針對性地采取的措施，借此在一定程度上補償機架之間的溫度損失，使得在給定的變形、中間機架時間和原始晶粒大小情況下進行完全再結晶并消除鑄造結構。優選適當地組合變形能量、熱能和中間機架時間，由此引入用來完全再結晶并消除鑄造結構所需要的能量，從而完全再結晶并消除鑄造結構。為了實現在參與步驟I. a的全部機架中使得奧氏體完全再結晶，在第一和第二機架或者后續的機架之間對帶材或板材進行加熱。這里的加熱是指對帶材I進行加熱，使得能調節目標明確的溫度控制。這也可以包括借助合適的加熱元件將帶材I的溫度保持在所希望的恒定水平(補償機架之間的溫度損失)，但也可以包括減輕帶材I的冷卻。
設備方面的目的通過一種用于熱軋金屬帶或金屬板的熱軋機得以實現，其中在至少兩個參與步驟I. a的軋機機架之間設置有用于加熱軋制件的加熱機構。在此優選采用感應機構進行加熱。優選加熱到再結晶的溫度范圍內，特別是加熱到軋制件完全再結晶，直到鑄造結構完全消除。在按照上述步驟I. a進行加熱之后，且在執行可選的步驟I. b之前，可以對板坯或帶材或板材進行冷卻。在此優選將板坯或帶材或板材冷卻到非再結晶的溫度范圍內。在按照上述步驟I. a進行的變形之后，緊接著是按照上述步驟I. b進行的變形，在根據I. a進行變形之后，優選利用水強制冷卻到奧氏體的非再結晶的溫度范圍內。該溫度范圍根據鋼分析、變形度和道次間隔時間來改變。為此在根據步驟I. a進行變形之后，任 選地將一機架架起，且在后一機架之前和/或之后對中間帶材進行高強度冷卻，從而在溫度低于變形的奧氏體的再結晶溫度優選< 1000°C特別優選< 900°C時，產生用于根據步驟
l.b的變形過程的進入溫度。最后，在第二步驟中，對第一步驟的媒質即經預處理的奧氏體組織進行冷卻，用于在制好的熱軋帶材或熱軋板材中產生精細晶粒的組織。在制好熱軋帶材或熱軋板材之后，其組織優選僅表現出奧氏體、鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體之中的一種和/或這些成分的組合，其中這些組織成分的含量均可以介于0%和100%之間。微結構的特點尤其在于，不存在各個粗大的晶粒或較大的組織區域，其晶粒界和/或子結構以小角度晶粒界為特征。該方法的特征還在于，優選使用具有彡120mm的澆鑄密度的薄板坯作為原始產品,和/或該薄板還優選直接由燒鑄加熱機構(GiePhitze)加工。在設備方面，優選使用多機架的連軋機作為軋制設備，在該連軋機內部優選應用方法步驟La，即在感應式加熱機構的輔助下在高溫中進行軋制，并任選地進行冷卻；方法步驟I. b，即在低溫中進行軋制。因此這里并未像由現有技術公知的那樣使用粗軋機架或厚板軋機機架。變形步驟由分步驟I. a構成,可選地由I. a加I. b構成,這些變形步驟優選關聯，也就是說，在板坯軋制或中間帶材進入之后，所有相關機架都同時咬合(Eingriff)。在這里，軋機機架在串列式運行中移動，因而其運行方式使得板坯或中間帶材同時穿過全部軋機機架。但各個機架在此也可以被架起(auffahren)，因而不參與變形工作。本發明的方法可靈活地應用，也就是說，也可以用于制造薄的最終厚度。在這里，主動地使用第三機架進行軋制。此外，可以在無頭作業中使得閉合的連鑄坯并不通過橫向切分(Querteilen)而分成板坯，確切地說，而是連續地優選通過隧道式爐被輸送給熱軋機，被終軋成熱軋帶材，被冷卻，在卷取機之前才被橫向切分，接下來被卷繞成帶卷。這種運行方式減少切頭產生，因為在帶材上沒有端頭和底角產生。附加地也可以產生薄的優選< Imm的帶材厚度，因為在薄帶材進入到熱軋機的最后的機架中時翻卷(Hochgehern)(彎斜(Cobble))的危險局限于起動時。在無頭軋制時，第一活動機架的引入速度減小至澆鑄速度，這會導致增大在熱軋之前和/或期間的溫度損失。因此，為了按照上述步驟I進行軋制，需要較高的軋制溫度，以便在鐵素體相內和/或在奧氏體加鐵素體的兩相區內避免軋制最終溫度。本發明的方法也允許制造具有減小的奧氏體相區的鋼種，例如其硅含量> 1.0%。在此，在按照上述步驟I. a優選I. a和I. b進行軋制時，需要較高的軋制溫度，以便在鐵素體相內和/或在奧氏體加鐵素體的兩相區內避免軋制最終溫度。根據本發明，用于熱軋金屬帶或金屬板特別是鋼帶或鋼板的熱軋機，存在有至少兩個沿軋制方向相繼布置的軋機機架，板坯或帶材或板材可以分別在所述軋機機架中經受變形，這種熱軋機的特征在于，在至少兩個軋機機架之間設置有用于加熱軋制件的加熱機構。加熱機構在此優選是感應式加熱機構，其尤其是帶有至多4個感應元件。感應式加熱機構的設計目標通常是，結構盡可能緊湊，且功率密度大。對在帶材中實際感應的功率密度進行測量，該功率密度優選處于至少3000MW/m2的范圍內，優選至少為4000MW/m2。在這里，用來把功率引入到帶材中的器件稱為感應元件。因此，多個感應元件可以形成一個感應式加熱機構。在兩個其它的軋機機架之間，或者在至少一個其它的軋機機架之后，還可以設置有用于板坯或帶材或板材的冷卻段。只要相距下一個機架有足夠的間距，則按照本發明的 另一設計也可以規定，沿軋制方向直接在加熱機構之后設置用于板坯或帶材或板材的冷卻段。據此，本發明優選適宜于在熱軋機的各個機架之間安裝例如感應式加熱元件形式的快速加熱機構(微助推器)。由此能實現使得板坯或帶材或板材以相對低的溫度(必要時也在非再結晶的溫度范圍內)進入到帶材熱軋機中。在第一機架(F0，有時還有Fl或F2)中，在防止再結晶情況下存儲有變形能量。在第一和第二機架之間(在和Fl之間)，或者還在第二和第三機架之間(在Fl和F2之間)，借助所設置的加熱元件來加熱中間帶材，確切地說，目標明確地加熱到再結晶的溫度范圍內。按照上述步驟I. a，在變形且完全再結晶之后，可任選地通過中間機架冷卻將中間帶材冷卻到非再結晶的溫度范圍內，并依照上述步驟l.b進行軋制。由此實現適宜的溫度控制，用于在熱機式處理期間產生任選地經過預處理的奧氏體組織。采用所提出的方案以有利的方式得到一種成本低廉的熱機式熱軋方法，用于產生具有改善的組織和改善的機械特性的熱軋的鋼帶或鋼板。可以通過加熱有針對性地對板坯或帶材或板材進行溫度控制，由此特別是得到了節省微合金元件和軋制能量的優勢。此外，僅略微改變已有帶材熱軋機的結構，并對其相應地改裝，即可毫無問題地應用本發明的方法。在此，本發明的另一特殊的優點在于，由于各個組件的結構長度小，且有多種多樣的機組可以與在至少兩個軋機機架之間的加熱機構相組合，所以在重新設計帶材熱軋機時能特別靈活地改裝。特別是可以將用于在合適的部位消除或者至少減少Ski-Up、夾送輥對、冷卻機構、噴水除鱗裝置、剪切機等的裝置實施到帶材熱軋機中，由此僅以較小的代價即可實現多種有利的效果。本發明因而不僅可以應用于已有的帶材熱軋機中，而且也能實現成本低廉地設計新的加工設備，其用于較小的板坯厚度和/或帶有較薄弱的(schwadi)軋機機架特別是機架 H)、Fl 和 F2。附圖
中示出了本發明的多個實施例。圖中
圖I在第一實施例中示意性地示出用于熱機式地加工板坯的熱軋機，該板坯用于制造經熱軋的鋼帶；圖2示出本發明的第二實施例，其中在示意性地示出的帶鋼熱軋機的兩個機架之間設置有感應式加熱機構和夾送輥對。圖I中示出熱軋機2，在該熱軋機中可以軋制帶材I。為此設有多個軋機機架3、4、5、6、7 (也稱為F0、F1、F2、F3和F4)，這些軋機機架各自沿軋制方向W輸送帶材1，且能按公知的方式軋制帶材。在熱軋時，帶材I經受熱機式加工，以便產生經熱軋的鋼帶。所示僅為熱機式處理的第一步驟。然后，帶材I經過多次變形，這些變形通過各個軋機機架3、4、5、6、7來進行。在此，奧氏體原始組織經過充分加熱，使其處于再結晶的溫度范圍內。由此按公知的方式實現產生均勻的精細的經過再結晶的奧氏體組織。未再示出的一這些步驟緊接于圖I中所示的設備部分之后一是，在上述可選步驟I. b中，已再結晶的奧氏體組織可在非再結晶的溫度范圍內進行一次或多次變形，用于產生所謂的餅狀組織。在另一步驟2中，對相應的步驟I. a和可選步驟I. b的經預處理的奧氏體組織進行冷卻。由此可以在從奧氏體到 鐵素體的后續相轉變中制得精細晶粒的組織。這里重要的是，在執行所述步驟I. a的過程中，在至少兩個軋機機架之間，當前在軋機機架3和4之間、4和5之間以及5和6之間，帶材I在熱軋機2中經受加熱。這里的加熱是對帶材I的加熱，使得能調節目標明確的溫度控制。這也可以包括借助合適的加熱元件將帶材I的溫度保持在所希望的恒定水平，但也可以包括減輕帶材I的冷卻。為此設置有感應式加熱元件8、9和10，利用這些感應式加熱元件能按所希望的方式，即按照能進行徹底再結晶的方式，在短時間內調節帶材I的溫度。在此期間，在軋機機架6之后且在軋機機架7之前設置有冷卻段11，利用該冷卻段能把帶材I又冷卻到所希望的溫度，即處于非再結晶范圍內的溫度。圖2示出了在根據本發明的第二實施方式中的熱軋機2的一部分，其中金屬帶I穿過被稱為的第一軋機機架和被稱為Fl的第二軋機機架。帶材I在從粗軋機架出來之后，直接進入到感應式加熱機構8中，隨后進入到夾送輥對12中。利用該夾送輥對12對帶材I進行最小拉力調節，此外把留在帶材I上的水輕易地擠出。這種夾送輥對12因而被視為(未示出的)環件(Looper)的替代解決方案，在該環件中能抑制住帶材張力或帶材長度方面的輕微波動。最后，沿軋制方向W在軋機機架Fl的后面設置有冷卻段11，通過該冷卻段能把在加熱裝置8中被加熱到再結晶溫度以上的溫度的帶材I冷卻至非再結晶范圍內的溫度范圍中。
權利要求
1.ー種用于熱軋金屬帶(I)或金屬板特別是鋼帶或鋼板的方法，其中 La)在第一步驟I. a中使板坯或帶材或板材(I)在熱軋機(2)內經受一次或多次變形，用于產生均勻的精細的再結晶的奧氏體組織；和 2)然后在第二步驟中使板坯或帶材或板材(I)經受冷卻，用于產生精細晶粒的組織， 其特征在干， 在熱軋機(2)的至少兩個軋機機架(3、4、5、6)之間在執行步驟a)時，使板坯或帶材或板材(I)經受加熱。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，在步驟I.a)與2)之間的步驟I. b中，使板坯或帶材或板材(I)經受再結晶的奧氏體組織的一次或多次變形，用于產生展平的位錯明顯的奧氏體組織。
3.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，加熱通過感應機構來進行。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，加熱到再結晶的溫度范圍內，特別是加熱到完全再結晶。
5.如權利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于，在按照步驟I.a進行加熱之后，且在執行中間步驟l.b之前，對板坯或帶材或板材(I)進行冷卻。
6.如權利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，在加熱帶材或板材(I)之后，進行噴水除鱗。
7.如權利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，在加熱之前對帶材或板材(I)進行切頭，特別是切割帶材頭部或板材頭部和/或帶材尾部或板材尾部。
8.如權利要求I至7中任一項所述的方法，其特征在于，變形步驟由分步驟I.a構成，優選地由I. a與l.b—起構成，這些變形步驟是關聯的，其中，在板坯軋制或中間帶材進入之后，所有相關機架都同時與板坯或中間帶材咬合。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，可以將各個機架架起。
10.一種特別是用來實施根據權利要求I至9中任ー項的方法的、用于熱軋金屬帶或金屬板(I)特別是鋼帶或鋼板的熱軋機(2)，其中熱軋機(2)具有至少兩個沿軋制方向(W)相繼布置的軋機機架(3、4、5、6、7)，板坯或帶材或板材(I)可以分別在所述軋機機架中經受變形， 其特征在干， 在至少兩個軋機機架(3、4、5、6)之間設置有用于加熱軋制件的加熱機構(8、9、10)。
11.如權利要求10所述的熱軋機，其特征在于，加熱機構(8、9、10)是感應式加熱機構，特別是帶有至多四個感應式元件的感應式加熱機構。
12.如權利要求10或11所述的熱軋機，其特征在于，在兩個其它的軋機機架(6、7)之間，或者在至少ー個其它的軋機機架(6)之后，設置有用于板坯或帶材或板材(I)的冷卻段(11)，特別地，沿軋制方向(W)直接在加熱機構(8、9、10)之后設置有用于板坯或帶材或板材⑴的冷卻段(11)。
13.如權利要求10至12中任一項所述的熱軋機，其特征在于，至少ー個夾送輥對沿軋制方向(W)設置在加熱機構(8、9、10)之后。
14.如權利要求10至13中任一項所述的熱軋機，其特征在于，至少在軋制方向(W)上的第一軋機機架(3)優選粗軋機架(FO)具有用于上面的和下面的工作輥(H)a、FOb)的獨立的 驅動機構。
全文摘要
本發明涉及一種用于熱軋金屬帶(1)或金屬板特別是鋼帶或鋼板的方法，其中1.a)在第一步驟1.a中使板坯或帶材或板材(1)在熱軋機(2)內經受一次或多次變形，用于產生均勻的精細的再結晶的奧氏體組織；和2)然后在第二步驟中使板坯或帶材或板材(1)經受冷卻，用于產生精細晶粒的組織，其特征在于，在熱軋機(2)的至少兩個軋機機架(3、4、5、6)之間在執行步驟a)時，使板坯或帶材或板材(1)經受加熱。本發明還涉及一種特別是用來實施根據本發明的方法的、用于熱軋金屬帶或金屬板(1)特別是鋼帶或鋼板的熱軋機(2)，其中熱軋機(2)具有至少兩個沿軋制方向(W)相繼布置的軋機機架(3、4、5、6、7)，板坯或帶材或板材(1)可以分別在所述軋機機架中經受變形，其特征在于，在至少兩個軋機機架(3、4、5、6)之間設置有用于加熱軋制件的加熱機構(8、9、10)。
文檔編號C21D9/48GK102686749SQ201080054838
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者C·克林肯貝格, C·克萊因, C·比爾根, D·羅森塔爾 申請人:Sms西馬格股份公司