专利名称：热/冷轧不锈钢卷的表面粗糙度缺陷改善设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种热/冷轧不锈钢巻的表面粗糙度改善设备及其方法，更具 体地讲，涉及这样一种热/冷轧不锈钢的表面粗糙度改善设备及其方法，所述 改善设备能够在不锈钢连续铸造工艺中通过高压喷水器和辊刷切割完全凝固
的熔融钢并在高温下去除附着在板坯上的铸模内渣(mold slag)和氧化皮来 改善不锈钢板坯的表面粗糙度。
背景技术：
通常，热/冷轧不锈钢产品通过重新加热并轧制在钢连铸连轧机(steel and continuous casting mill)中生产出的板坯，再通过退火和酸洗工艺将所述板坯 制成期望的产品而用于普通构造应用(general construction application)或者 在冷轧工艺之后用于厨房用具。
以下将参照附图更加详细地描述使用连续铸造机的不锈钢连续铸造工
艺
图1是示出传统的不锈钢连续铸造机的截面图。图2a是示出现有技术的 热轧不锈钢巻的表面的表面粗糙度的照片。图2b是示出现有技术的热轧不锈 钢巻的表面的表面的表面粗糙度的仿真视图。
参照图1、图2a和图2b，在电炉或者精炼炉中生产出熔融钢IO之后， 进行生产钢制产品的制钢工艺以确保精炼炉中的熔融钢10的期望的组分和 温度。接着，熔融钢10被置于盛钢桶(ladle) 20中，并通过连续铸造工艺进 行铸造。；波置于盛钢桶20中的熔融钢10被输送到漏斗30,并通过设置在漏 斗30和铸模40之间的浸渍管(immersion nozzle )被供应到铸模40。被供应 到铸模40中的熔融钢10流入由水冷却的坯料支撑轧辊(slab supporting roll) 50中，并在坯料支撑轧辊50中凝固，接着，熔融钢10被排出铸模40并通 过二次冷却喷洒器60喷洒水而完全凝固。接着，完全凝固的熔融钢10被切 割成固定尺寸的板坯70， ^皮切割的板坯70进入加热炉并在传统的加热和轧 制条件下^皮热轧。然而，由于在通过坯料支撑轧辊50进行的第一次冷却工艺期间保护渣和
氧化皮附着在被切割的板坯70的表面上，所以在板坯70的表面上出现表面 粗糙度问题，加入保护渣能够保持熔融钢10的温度并具有润滑效果，氧化皮 是在高温下形成的。如果表面粗糙度问题不能在加热和轧制工艺之前完成， 则在被切割的不锈钢板坯70内部存在的氧化皮更易碎，使得在板坯70的加 热工艺中氧化不均匀，从而导致板坯70的表面更粗糙。这表示在热轧工艺之 后，在产品(热轧巻)的表面上会出现条形线缺陷，如图2a中的"A"和图 2b中的"B"所示。
图3是示意性示出传统的不锈钢板坯的缺陷产生的机理的仿真视图。 参照图3，按顺序示出了由不锈钢板坯中的铸模内渣和氧化皮引起的缺 陷生长。更具体地讲，示意性示出了由传统的不锈钢板坯中的未去除的保护 渣和氧化皮引起的表面粗糙度缺陷(条紋)的机理。
首先，如果板坯70进入到加热炉中，而没有将铸才莫内渣71从板坯70 的表面上完全去除，在进入到加热炉的板坯70上形成被氧化的氧化皮层，该 被氧化的氧化皮层的内氧化皮72不容易被去除并具有薄并且致密的结构，这 是因为在铸模内渣71的区域中，氧的扩展速率降低。相反，粘附性差的多孔 氧化皮形成在不具有铸模内渣71的板坯70的表面层上，这是因为铸模内渣 71被加速。接着，在热轧工艺过程中，板坯70经历去除氧化皮72的工艺。 此时，正好形成在板坯70的附着在板坯70上的铸模内渣71之下并具有强的 粘附性的氧化皮72不容易被去除，从而导致板坯70的表面上的表面粗糙度 问题
发明内容
技术问题
提出本发明以解决现有技术的上述缺陷，因此本发明的目的在于提供一 种热/冷轧不锈钢的表面粗糙度改善设备及其方法，所述改善设备能够在不锈 钢连续铸造工艺中通过高压喷水器和辊刷切割完全凝固的熔融钢并在高温下 去除附着在板坯上的铸模内渣和氧化皮来改善不锈钢板坯的表面粗糙度。
技术方案
通过提供一种热/冷轧不锈钢的表面粗糙度改善设备可实现本发明的实 施例，该改善设备包括至少一个喷水单元，被安装成沿着坯料支撑轧辊将水喷洒在铸造的不4秀钢板坯的表面上；切割单元，布置在所述喷水单元的端 头，并切割通过所述喷水单元凝固的不锈钢板坯；高压喷水器，具有至少一 个喷嘴，位于不锈钢板坯被切割单元切割以及被排放的区域，并被对称地安 装在不锈钢板坯的上部和下部；辊刷，被安装成与通过所述喷水器的不锈钢 板坯的上部和下部^妾触并对称地安装在所述不4秀钢斧反坯的上部和下部，以Y更 高速旋转。
通过提供一种热/冷轧不锈钢的表面粗糙度改善方法可实现本发明的另 一实施例，该改善方法包括将水喷洒在铸造的不锈钢板坯的表面上；切割 被水喷洒过的不《秀钢板坯；使用高压喷水器和辊刷从;故切割的不锈钢板坯的 表面上去除杂质。
有益的效果
根据本发明的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度的改善设备可用于在不锈钢 连续铸造工艺中通过高压喷水器和辊刷切割完全凝固的熔融钢并在高溫下去 除附着在板坯上的铸才莫内渣和氧化皮来改善不锈钢板坯的表面粗糙度。
通过下面结合附图对特定示例性实施例进行的描述，本发明的这些和/ 或其它实施例和特点将会变得清楚和更易于理解，其中 图1是示出传统的不锈钢连续铸造机的截面图； 图2a是示出现有技术的热轧不锈钢巻的表面的表面粗糙度的照片；
真视图3是示意性示出传统的不锈钢板坯的缺陷产生的机理的仿真视图4是示出根据本发明的不锈钢连续铸造机的截面图5是示出根据本发明的用于从被切割的不锈钢板坯去除杂质的设备的
图6是示出根据本发明的用于从被切割的不锈钢板坯去除杂质的高压喷 水器设备的分解截面图7是示出根据本发明的用于从被切割的不锈钢板坯去除杂质的辊刷的 分解截面图8是示出根据本发明的依据水喷洒的喷洒距离的喷洒冲击压强的曲线图9是示出根据本发明的附着在板坯的表面上的铸模内渣的量指数
(amount index )的曲线图10是示出根据本发明的热轧巻的表面的表面粗糙度的生长率的曲线图。
具体实施例方式
以下，将参照附图描述才艮据本发明的优选实施例。这里，当一个元件连接到另一元件时， 一个元件可以仅仅直接连接到另一元件，也可以通过另外的元件间接连接到另一元件。此外，为了清楚起见，省略了不相关的元件。此外，相同的标号始终指示相同的元件。以下，将参照附图描述根据本发明的特定示例性实施例。这里，当第一元件被描述为结合到第二元件时，第一元件可以仅仅直接结合到第二元件，也可通过第三元件间接结合到第二元件。此外，为了清楚起见，省略了对于完全理解本发明不是必要的的元件。另外，相同的标号始终指示相同的元件。
图4是示出根据本发明的不锈钢连续铸造机的截面图。将参照图4详细描述根据本发明的连续铸造机。首先，铸造的不锈钢板坯170被构造成从铸模140中出来，并通过多个坯料支撑轧辊150运动，喷水单元160沿着坯料支撑轧辊150形成的线安装在坯料支撑轧辊150之间。在本发明中，喷水单元160形成为二次冷却喷洒器，并且二次冷却喷洒器160用来将水喷洒到;f反坯170的表面上，并^f吏板坯170 1€固。
凝固的不锈钢板坯170使用安装在坯料支撑轧辊150和二次冷却喷洒器160的端头的切割单元200按照固定的尺寸被切割。具有至少一个喷嘴的高压喷水器180在不锈钢板坯170被切割和排放的一个区域被对称地安装在不锈钢板坯170的上部和下部。当高压喷水器180对板坯170的上部和下部进行喷洒时，通过水和板坯170之间的喷洒沖击压强去除附着到板坯170上的氧化皮。此外，辊刷190与通过高压喷水器180的不《秀钢板坯170的上部和下部接触并对称地安装在所述不《秀钢板坯170的上部和下部，以便高速旋转，从而在辊刷l卯摩擦不锈钢板坯170的同时，将最终将铸模内渣和氧化皮从不锈钢板坯170上去除。
此外，根据本发明的改善设备还包括用于感测板坯170的位置的传感器。传感器191安装在安装于被切割的板坯170的下部的喷水器180的与铸造方向相反的方向的一个区域以及安装于被切割的板坯170的下部的辊刷190的与铸造方向相同的方向的另一区域。因此，通过使用传感器191感测板坯170进入到喷水器180和辊刷190以及/人喷水器180和辊刷190出来的路径对喷水器180和辊刷190的操作时间进行优化。
传感器191是被设计成利用激光感测板坯170的高精度激光传感器。以下，将详细描述根据本发明的使用不锈钢连续铸造机的表面粗糙度的改善方法。通常，在电炉或者精炼炉中生产出熔融钢110之后，进行生产钢制产品的制钢工艺以确保精炼炉中的熔融钢110的期望的组分和温度。接着，熔融钢110被置于盛钢桶120中，并通过连续铸造工艺进行铸造。被置于盛钢桶120中的熔融钢110被输送到漏斗130，并通过设置在漏斗130和铸模140之间的浸渍管被供应到铸模140。被供应到铸模140中的熔融钢110流入由水冷却的坯料支撑轧辊150中，并在坯料支撑轧辊150中凝固，接着，熔融钢110被排出铸模140并通过二次冷却喷洒器160喷洒的水而完全凝固。接着，完全凝固的熔融钢IIO被切割成固定尺寸的板坯170。
使用高压喷水器180和辊刷190完全去除附着到被切割的板坯170的表面上的4寿才莫内渣和氧化皮。
以下，将参照图5至图8更详细地描述根据本发明的使用喷水设备和辊刷将铸模内渣和氧化皮从板坯上去除的步骤。图5是示出根据本发明的用于从被切割的不锈钢板坯去除杂质的设备的截面图。图6是示出根据本发明的用于从被切割的不锈钢板坯去除杂质的高压喷水设备的分解截面图。图7是示出根据本发明的用于从被切割的不锈钢板坯去除杂质的辊刷的分解截面图。图8是示出根据本发明的依据喷洒的水的喷洒距离的喷洒沖击压强的曲线图。
参照图5至图8,高压喷水器180和辊刷190分别对称地安装在板坯170的表面的上部和下部以去除附着在板坯170上的铸模内渣和氧化皮。此时，对板坯170进行喷洒的高压喷水器180的喷洒冲击压强(MPa)应该被提高，以按照更加有效的方式去除附着在板坯170上的铸模内渣和氧化皮。
可通过下面的等式1确定用于去除附着在板坯170上的杂质的喷洒沖击压强的优化条件。
等式l喷洒冲击压强(Affa) = ^~
爿
其中，K表示常数，Q表示流速(1/min )， P表示喷嘴或者泵的压强(MPa),A表示冲击面积(m2)。
根据等式1,应增大流速和压力以及减小沖击面积以提高喷洒冲击压强。沖击面积"A"与高压水通过其喷洒的喷嘴和板坯之间的距离的平方根成反比，也就是说，冲击面积"A"与喷洒距离按照指数函数形式成反比，因此，喷洒距离应该一皮缩短以减小冲击面积。这就表示通过缩短喷洒距离使喷洒冲击压强显著增加，如图8所示。也就是说，通过缩短喷洒距离，喷洒冲击压强呈指数函数形式增加。
通过上述理论分析，根据本发明的高压喷水器180的整体流速被设置成200 1/min至300 1/min,在高压喷水器180上部和下部的喷嘴的数量被设置成11 (总共为22=2x11)，喷嘴的类型被设置成用于去除氧化皮的喷嘴类型(DNH)系列，喷嘴盖的宽度被设置成900mm,用于进行高压喷洒的喷嘴的水压被设置成100巴到200巴，喷嘴的顶端与板坯之间的喷洒距离被设置成100mm至200mm以确保合适的喷洒沖击压强，以有效地去除^反坯中的氧化皮。此外，安装了三个用于驱动高压喷水器180的75KW容量的泵以满足如上所述的设定流速和设定压力。
高压喷水器180的流速被设置成200 1/min至300 1/mm。这样设置的理由是如果高压喷水器180的流速低于200 1/min，则喷洒冲击压强不足以从板坯170的表面上去除氧化皮，然而如果高压喷水器180的流速超过300 1/min,则氧化皮的去除效果不高。例如，高压喷水器180可具有11个喷嘴。考虑到在其中安装有高压喷水器180的轧钢机中生产的板坯170的宽度而设置该数量的喷嘴。也就是说，如果喷嘴的数量小于ll,则喷嘴不能完全覆盖生产的板坯170的宽度，然而，如果高压喷水器180中喷嘴的数量超过了 11，则存在不必要的喷嘴。高压喷水器180中的喷嘴盖的宽度被设置成900mm。考虑到生产的板坯170的宽度以及板坯170的具有氧化皮缺陷的宽度的位置而设置该宽度。
高压喷水器180的喷嘴的水压被设置成100巴到200巴。这是因为如果高压喷水器180的水压小于100巴，则该喷洒冲击压强不足以从板坯170的表面上去除氧化皮，然而，如果高压喷水器180的水压超过了 200巴，则氧
化皮去除效果不高。
在该设备中，高压喷水器180的喷洒距离是最重要的因素之一，因此根据本发明的高压喷水器180的喷洒距离被设置成100mm至200mm。这是因为如果高压喷水器180的喷洒距离小于100mm，则喷洒沖击压强会非常大。在这种情况下，从板坯170上去除氧化皮的效果良好，但是由于喷洒覆盖的面积非常小，所以需要大量喷嘴，因此难以确保安装这些喷嘴的空间。然而，如果喷洒距离超过了 200mm，则由于喷洒冲击压强突然减小而使从板坯170去除氧化皮的效果显著降低。
此外，用于驱动高压喷水器180的三个75KW的泵用于满足如上所述的设定流速和设定压力。
如上所述，使用高压喷水器的强大的喷洒冲击压强去除板坯表面中存在的杂质(即，氧化皮、铸模内渣等)，使用高速旋转的辊刷190完全去除附着在板坯170内部的杂质。例如，辊刷190与高压喷水器180分开并对称地安装在板坯170的表面的上部和下部，接着旋转以对板坯170的表面施加摩擦，从而剥掉铸模内渣和氧化皮。此时，考虑到生产的板坯的宽度和缺陷产生的位置将辊刷190的宽度设置成1000mm，这样能够有效地去除杂质。
如上所述，通过使用高压喷水器180和辊刷190将杂质从板坯170的表面上去除而可4吏具有光洁表面的板坯170进入处于传统的加热和轧制条件下的力口热炉中，并3皮热礼。
图9是示出根据本发明的附着在板坯的表面上的铸模内渣的量指数的曲线图。
参照图9,该曲线图表示测试样品中的铸模内渣的量，通过从板坯表面层准备特定区域(大约0.5mm)的测试样品，并分析铸模内渣中存在的组分(例如，钙(Ca))而获得该曲线图。将由现有技术计算的板坯中的附着的铸模内渣的指数与由本发明计算的板坯中的附着的铸模内渣的指数相比，根据现有技术的附着在板坯上的铸模内渣的指数示出为大约是8.3，然而，根据本发明的附着在板坯上的铸模内渣的指数示出为大约是1.5。也就是说，使用高压喷水器和辊刷进行清洁的板坯中的附着的铸模内渣的指数显示为比根据现有技术的板坯中的附着的铸模内渣的指数低6.8。
图10是示出根据本发明的热轧巻的表面的表面粗糙度的生长率的曲线
10图。参照图10，通过采用高压喷水器和辊刷可确定表面粗糙度的生长率(％)。将由现有技术计算的冷轧巻的表面粗糙度的生长率(％)与由本发明计算的计算的冷轧巻的表面粗糙度的生长率(％)相比，测得的根据现有技术的冷
轧巻的表面粗糙度的生长率大约是21.4 (%),然而，根据本发明的冷轧巻的
表面粗糙度的生长率大约是3.1 (%)。也就是说，如果使用高压喷水器和辊
刷对板坯进行清洁，本发明的冷轧巻的表面粗糙度的生长率显示为比根据现
有技术的冷轧巻的表面粗糙度的生长率低18.3 (%)。
虽然已表示和描述了本发明的示例性实施例，但本领域:技术人员应该理
解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
权利要求
1、一种热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善设备，包括至少一个喷水单元，被安装成沿着坯料支撑轧辊将水喷洒在铸造的不锈钢板坯的表面上；切割单元，布置在所述喷水单元的端头，并切割通过所述喷水单元凝固的不锈钢板坯；高压喷水器，具有至少一个喷嘴，位于不锈钢板坯被切割单元切割以及被排放的区域，并被对称地安装在不锈钢板坯的上部和下部；辊刷，被安装成与通过所述喷水器的不锈钢板坯的上部和下部接触并对称地安装在所述不锈钢板坯的上部和下部，以便高速旋转。
2、 如权利要求1所述的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善设备， 其中，对被切割的不锈钢板坯的表面进行喷洒的所述喷水器的流速的范围为 2001/min至3001/min,所述喷水器的喷嘴的水压的范围为100巴至200巴。
3、 如权利要求1所述的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善设备， 其中，从喷嘴的顶端至被切割的不锈钢板坯的距离的范围为100mm至 200mm。
4、 如权利要求1所述的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善设备， 还包括用于感测被切割的不锈钢板坯的位置的传感器，该传感器位于安装在 被切割的板坯的下部的所述喷水器的与铸造方向相反的方向的一个区域以及 位于被切割的板坯的下部的辊刷的与铸造方向相同的方向的另 一 区域。
5、 一种热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善方法，包括 将水喷洒在铸造的不锈钢板坯的表面上； 切割一皮水喷洒过的不4秀钢纟反坯；使用高压喷水器和辊刷从被切割的不锈钢板坯的表面上去除杂质。
6、 如权利要求5所述的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善方法， 其中，对被切割的不锈钢板坯的表面进行喷洒的高压喷水器的流速的范围为 200 1/min至300 1/min,所述喷水器的喷嘴的水压的范围为100巴至200巴。
7、 如权利要求6所述的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善方法， 其中，从喷嘴的顶端至被切割的不锈钢板坯的距离的范围为100mm至 200mm。
8、 如权利要求5所述的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善方法， 其中，使用高压喷水器和辊刷从被切割的不锈钢板坯的表面上去除杂质的步 骤还包括包含用于感测被切割的不锈钢板坯的位置的传感器的步骤。
9、 如权利要求5所述的热/冷轧不锈钢的表面粗糙度缺陷的改善方法， 其中，在使用高压喷水器和辊刷从被切割的不锈钢板坯的表面上去除杂质的 步骤之后，还包括将被切割的不锈钢板坯置于加热炉中并热轧被切割的不锈 钢板坯的步骤。
全文摘要
本发明公开一种热/冷轧不锈钢卷的表面粗糙度的改善设备及其方法。本发明提供一种热/冷轧不锈钢卷的表面粗糙度的改善设备，该改善设备包括喷水单元，将水喷洒在铸造的不锈钢板坯的表面上；切割单元，切割不锈钢板坯；高压喷水器，具有至少一个喷嘴，位于不锈钢板坯被切割单元切割以及被排放的区域，并被对称地安装在不锈钢板坯的上部和下部；辊刷，被安装成与通过所述喷水器的不锈钢板坯的上部和下部接触并对称地安装在所述不锈钢板坯的上部和下部，以便高速旋转。因此，由于根据本发明的改善设备能够容易地从不锈钢板坯上去除氧化皮和铸模内渣，所以可用于生产具有优良表面质量的不锈钢板坯。
文档编号B21B45/04GK101541446SQ200780043647
公开日2009年9月23日 申请日期2007年9月12日 优先权日2006年11月23日
发明者李定无, 金东植, 金中机, 金钟完 申请人:Posco公司