高反射性扁钢产品的制法、产品和太阳能集中器反射镜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制造在太阳辐射区域内具有高反射性的扁钢产品的方法、相 应获得的扁钢产品和用于太阳能集中器的反射镜部件。
【背景技术】
[0002] 此处提到的扁钢产品只要没有其他说明都是指由碳素钢、不锈钢或优质钢制成的 钢带或钢板以及由此制成的扁坯、板材毛坯和其他类似物。
[0003] 此处提到的反射镜部件的类型例如使用在太阳能加热技术中，从而将照射在其上 的阳光聚集成束并集中在运输载热介质的管子或者其他类似物上。通过使用这类所谓的 "太阳能集中器"可以实现更高效地利用太阳能。在此，不仅要求反射镜部件在阳光照射区 域中具有最佳的反射性而且这类反射镜部件还应能经受住使用中产生的机械荷载并能低 成本地制造。
[0004] 此处提到的反射镜部件类型使用在发电站技术中，例如使用在抛物槽式 (Parabolrinnen)、菲涅耳式（Fresnel)、碟式-斯特林（Dish-Stirling)和塔式发电站。所 有这些系统的共同点在于必须集中太阳辐射。
[0005] 目前，太阳能集中器使用一面由银、铝和其他用于反射的组分蒸镀的玻璃载体。
[0006] 与之替代地，例如在US 5, 912, 777中已知一种即使在高于500°C的温度下仍具有 高反射性的扁钢产品，该扁钢产品可以通过抛光各个扁钢基底直到达到高反射性所需要的 低粗糙度来制造。
[0007] 当这里提到"粗糙度算术平均值Ra"是指按照DIN EN ISO 4287确定的数值。在 抛光的扁钢产品表面中，该粗糙度算术平均值Ra不具有明显的优选方向。取而代之，该抛 光的产品在表面上表现出一种特点为具有抛光时留下的加工痕迹的杂乱定向的表面结构。
[0008] 与扁钢产品表面的抛光有关的花费相当高，因为为此不仅要使用专门设置的机器 还必须经过非常长的加工时间。
[0009] 因此已经进行了不同尝试来无需抛光地生成高光泽的钢材表面。例如JP 7155809 A、JP 199876109 A或JP 1992340706 A分别提出了使用平均粗糙度Ra在0.01-0. 06 μπι范 围内的高光泽抛光的轧辊冷轧板材。但是，以这种方式在扁钢产品上能够产生的表面数值 在最好的情况下能达到粗糙度算术平均值Ra = 0. 05 μ m。这样获得的表面的光泽和与之伴 随的反射性通常不足以满足如今对于由这类扁钢产品制成的反射镜部件所提出的高要求。
【发明内容】
[0010] 以上述现有技术为背景，本发明的目的在于提出一种以尽可能经济有效的方式生 产扁钢产品的方法，该扁钢产品在完成轧制的状态下，即没有进行像抛光或磨削这样额外 的精加工的情况下，具有一定的反射性可使相应生产的扁钢产品适于制造太阳能集中器或 其他要求对阳光具有高反射性的应用。同样还提出了相应得到的扁钢产品和这类扁钢产品 特别经济的应用。 toon] 针对方法，该目的按照本发明的解决方案在于，在制造具有高反射性的扁钢产品 时完成权利要求1中说明的工艺步骤。
[0012] 按照本发明、实现上述目的的扁钢产品具有权利要求10给出的特征，其中须强调 的是，这些特征存在于完成精轧的，即没有进一步机械精加工的扁钢产品。按照本发明的方 法特别适用于制造这类扁钢产品。
[0013] 按照本发明的扁钢产品最理想经济性地用于制造太阳能集中器，其中在此应强调 按照本发明的扁钢产品是在完成精轧的，即没有进一步机械加工的，特别是未抛光的状态 下进行按照本发明的使用。
[0014] 本发明出于以下认知，即当扁钢产品的表面具有极低的表面粗糙度，其粗糙度算 术平均值Ra远小于0. 1 μπι时，所涉及的扁钢产品表面具有高定向的反射。
[0015] 为了产生这样平滑的、实现高光泽数值的表面，本发明提出了一种轧制策略，该轧 制策略可以以传统的轧机机架进行并仍能得到最理想的适合的产品。在此，按照本发明的 方法同样适用于由碳素钢或不锈钢制造扁钢产品。
[0016] 按照本发明的方法的第一个工艺步骤a)中提供了一种最理想最高2. 5mm厚的热 轧或冷轧扁钢产品，其中，至少一个表面具有小于2. 5 μm的粗糙度算术平均值Ra。
[0017] 这样获得的、特别是以卷材供应的初加工材料随后在工艺步骤b)中至少考虑到 以下条件进行冷轧：
[0018] -冷轧分为多个阶段，即多个轧制道次进行。所需完成的轧制道次的数目取决于 初始厚度和各个要求的最终厚度。在实施按照本发明的方法时典型地需要至少十个轧制道 次，其中，通常进行至少十二个轧制道次。
[0019] -经冷轧实现的总变形率为75-90%。基于例如为2. 5mm的典型初始厚度，冷轧后 得到的带材的厚度在〇. 625-0. 25mm的范围内。设置用来变形成为太阳能集中器的反射镜 部件的扁钢产品在此这样冷轧，即在完成轧制的状态下例如厚度最大为〇. 4mm。
[0020] -冷轧时实现的变形率随轧制道次递减。因此，冷轧在第一轧制道次中具有高的、 特别是至少为20%的变形率。然后，随后每个轧制道次调整为比各自上一个轧制道次低的 变形率。在此，变形率最理想地分别以5-10%随轧制道次递减。即各个轧制道次的变形率 等于上一个轧制道次变形率的90-95%。随后该扁钢产品在最终轧制道次中以最低的、特别 是小于10 %的变形率冷轧。
[0021] 在此，各个轧制道次η中实现的变形率e的计算如下式：
[0022] en[% ] = (De-Da)/De
[0023] 其中，De =扁钢产品在进入轧制道次η之前的厚度而且Da =扁钢产品在各个轧 制道次η之后的厚度。
[0024] 相应的，经过整个轧制过程实现的、扁钢产品冷轧前的厚度De与冷轧结束之后的 厚度Da之间的差值与厚度Da的比值称为总变形率eg。
[0025] -轧制压力根据加工材料的强度这样调整，即轧制压力在第一轧制道次中为 200-800MPa而且在最终轧制道次中为1000-4000MPa。例如，由材料编号1. 4301的钢材制 成的扁钢产品中当总变形率为84%时，乳制压力在第一轧制道次中为400MPa而且在最终 轧制道次中为1600MPa。
[0026] -在40°C加入粘度为5-10mm2/s的轧制油进行冷轧。
[0027] -冷轧期间冷轧速度大于200m/min。通过这种方式在各个冷轧道次期间可在轧辊 和扁钢产品之间保持有均匀的轧油膜。
[0028] 为了赋予该扁钢产品要求的最小表面粗糙度，最后至少在最终冷轧道次中，最 理想在最后四个冷轧道次中，通过轧辊进行冷轧，在轧辊与轧制品接触的圆周面上具有 的粗糙度算术平均值Ra低于扁钢产品的各个表面所要求的平均粗糙度，典型的为小于 0. 01 ym。在此，该轧辊可以多次更换。适宜的是，可以在倒数第二个或最后四个道次中将 轧辊更换为平均粗糙度Ra < 0. 01 μπκ专门准备的轧辊。换辊之前所使用的轧辊的粗糙度 算术平均值Ra可以例如在0. 08 μ m或更低的范围内。
[0029] 按照本发明的方法在实际中可以在常规的20-辊轧机机架上进行。
[0030] 在工艺步骤c)中，为了软化得到的冷轧带材例如在传统的光亮退火装置中进行 冷轧带材退火处理。该退火在氢含量大于50%的保护气体环境中进行。在扁钢产品由具 有大于10. 5重量％的Cr含量的不锈钢构成的情况下，在此水蒸气与氢气的分压比p (H2O)/ P(H2) <10_4,而在Cr含量最高为10. 5重量％的钢材中分压比P(H2O)/p(H2) <10_3就足够。
[0031] 在工艺步骤d)中，已退火并按照本发明冷轧的扁钢产品例如在双轧辊机架中分 一个或多个，特别是两个轧制道次精轧。精轧时所实现的变形率为0.5-2%。通常，精轧 用于消除突出的屈服极限，该屈服极限在退火处理之后出现并可能导致所谓的"变形线 (LUder'sche Linien)"。在此，为了在很小的变形率下实现精乳的效果，精乳应干燥地进 行。双轧辊预先磨光并且在其与轧件接触的表面上通常具有小于〇. 03 μ m的粗糙度算术平 均值Ra。
[0032] 以按照本发明的方式冷轧的扁钢产品在完成精轧的状态下在其至少一个面上具 有小于0. 03 μ m，特别是小于0. 02 μ m的粗糙度算术平均值Ra。按照本发明的扁钢产品的 本质特征在于，平均粗糙度Ra具有明显的平行于冷轧的轧制方向的优选方向。因此，按照 本发明完成精轧的扁钢产品可以借助表面形貌图像清楚地辨认出轧制方向。
[0033] 已令人意外的显示，可以产生按照本发明的扁钢产品，该扁钢产品在精轧后已经 具有按照DIN 67530确定的、大于1200光泽单位的光泽和大于60%的定向反射，其中，通常 在实际中定向反射达到大于80%，特别是大于90%。因此，按照本发明的扁钢产品具有的 反射性至少等于传统方式制造并抛光的扁钢产品的反射性。
[0034] 按照本发明的扁钢产品与传统冷轧并随后抛光的扁钢产品之间的另一个显著差 异在于，抛光的扁钢产品表面明显比按照本发明的扁钢产品的表面更硬。因此，按照本发明 的扁钢产品在其反射面上具有典型的小于4Gpa，特别是小于3. 5Gpa的表面硬度。以传统方 式抛光的扁钢产品更高的表面可以通过抛光过程引起的表面的冷作硬化解释，因为抛光是 在重结晶退火之后才进行。
[0035] 为了进一步提高反射性可以在按照本发明制造并获得的扁钢产品上涂覆反射涂 层系统。
[0036] 涂层的涂覆可以例如借助真空气相沉