专利名称：薄扁材的制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在这样的设备上由厚连铸板坯或中厚连铸板坯或薄板坯制造也很宽的且在双相区内接受温轧的高强薄扁材的制造方法，即该设备包括一个单机架或多机架的粗轧机、一条输送轧件并使其摆动的辊道、一个带有可翻转的绝热罩盖的辊道段、一个矫直粗轧件的矫直装置、一个在粗轧件的整个长度和宽度范围内将粗轧件可控制地加热到规定温度的感应加热装置、一个多机架的精轧机、一条带有冷却热带材的装置和用于卷取精轧带材的后置的卷取机的输出辊道，其中在单机架或双机架的粗轧机中，一块或多块由其含碳量约为0.2％-0.8％的中碳钢或合金渗碳钢或合金调质钢制成的板坯通过在辊道上摆动而暂停以便中间冷却地被分成两级地轧成一条或多条粗轧带材，所述粗轧带材通过罩盖与感应加热设备的联合作用而在其整个宽度和长度范围内被加热到规定温度并且在多机架的精轧机中在双相区内被轧制成高强精轧薄带。
本发明也涉及由厚、中厚或薄的连铸板坯制造在双相区内进行温轧的高强薄扁材的设备，它包括一个单机架或多机架的带有可被罩起来的辊道、一个矫直装置和一感应加热装置的粗轧机、一个多机架的精轧机、一条具有一个用于冷却精轧带材的装置和用于卷取精轧带材的后置的卷取机的输出辊道。
在厚板坯或中厚板坯的情况下，轧制设备一般由一个对板坯进行多道次可逆轧制的单机架或多机架的粗轧机以及一个多机架的精轧机或斯特克尔轧机构成。粗轧机的生产能力是如此设计的，即连铸板坯可以在开轧温度为1250℃-1050℃的情况下在一个轧制阶段中被轧制成粗轧带材。加热炉、粗轧机机架和精轧机机架之间的距离是根据各板坯的可逆式运行而设计的，即要确保轧件的自由输出。如果在精轧机前设有卷箱来卷取粗轧带材，则可以缩短粗轧机机架与精轧机机架之间的距离。在整个热轧带长度范围内近似均匀的温度或是借助在粗轧机和精轧机之间的卷箱并通过用绝热罩盖住的辊道段以及在精轧机中加速而获得的，或是通过在斯特克尔轧机前后的卷炉而获得的。在这种情况下，这就是不连续的工艺过程，即粗轧机和精轧机一般是独立运转并轧制各板坯的。在粗轧机中的轧制是以阶段方式进行的。
在薄板坯的情况下，可以用作为原材料的板坯厚度40毫米-65毫米或大于65毫米来区分轧制设备。第一种轧制设备包括一多机架的精轧机、一条带有把热带材冷却到卷取温度的装置和卷取热轧带材的卷取机的输出辊道。轧制是以阶段方式进行的。用于大于65毫米的薄板坯的设备因为在最终厚度一样时所需的变形加工较大而包括一个单机架或多机架的且用于在朝向轧制设备末端进行一道或多道轧制的粗轧机、一个多机架的精轧机以及一条带有把热轧带材冷却到卷取温度的装置和卷取热轧带材的卷取机的输出辊道。在粗轧机和精轧机之间有用于冷却或加热和/或卷取粗轧带材的装置，它们确保了所需的精轧机入口温度。如果粗轧机和精轧机是联合工作的，则轧制以阶段方式进行。如果粗轧机和精轧机是独立工作的，则轧制分别在一个轧制阶段中进行。
所述轧制设备一般是如此设计和运转的，即在在粗轧机和精轧机的各自轧制道次中的变形加工对于所有钢种来说完全是奥氏体区内进行的，或对低碳钢来说，在精轧机中在奥氏体-铁素体区内进行的，或对于过脱碳钢来说，在奥氏体-铁素体区或只在铁素体区内进行。
在奥氏体轧制时，轧制温度在所有道次中都高于铁碳相图的GOS线。为了获得细晶组织，在精轧机最终机架处的终轧温度接近地位于GOS线以上。
当对碳含量为0.03％-0.07％的低碳钢进行奥氏体-铁素体(双相区)轧制时，在精轧机的所有机架或最终机架处的轧制温度低于GOS线地为810℃-890℃。这可以通过降低坯出炉温度1250℃-1050℃来实现，由此一来，在固溶体中的微合金元素含量降低并且降低了热轧带材的质量。也可以不降低出炉温度地降低轧制速度，这样一来，加强了轧件的冷却。事实证明，产量的降低和带材头尾之间的大温差是不利的。可以组合这两种措施，但仍然存在上述缺陷。
当铁素体轧制过脱碳钢时，终轧温度降低到720℃是通过已在奥氏体轧制中描述过的措施并连带其缺陷地实现的。
从奥氏体温区降低到双相区或铁素体温区可以在轧制道次之间用水来实现，这样一来，带材边缘被强烈冷却，这不利地影响到在带材宽度范围内的质量一致性。例如，当粗轧机和精轧机单独工作时，也可以通过在粗轧机和精轧机之间的辊道上摆动进行空冷。在此期间内，一般无法在粗轧机中进行轧制，这是因为正在冷却的摆动粗轧带材占据着粗轧机和精轧机之间的辊道。因此，产量较低。
在奥氏体-铁素体轧制和铁素体轧制时，只在最后两道或三道轧制中达到低轧制温度，由此一来，在目标温区内的压下量小。相变点在精轧机内并且因机架间的温度影响而移动。这导致轧制力因材料变形阻力在转入铁速体温区后比较低而急降。这对用于确保精轧带材的厚度、截面形状和外形和平坦度的弯辊-辊压下系统是不利的，因为该系统以测量轧制力为初始信号。
因为奥氏体到铁素体的组织转变与温度有关，所以总有几个道次位于奥氏体-铁素体双相区内。按照这种技术的精轧薄带的轧制出于可靠的机架负荷和工作负荷的考虑而被局限于变形阻力总体较小的低碳钢和过脱碳钢。
当在双相区内轧制碳含量约为0.2％-0.8％的中碳钢以及低渗碳钢和调质钢时，获得了这样的组织和机械性能，即它近似等于热处理后的状态。获得了很高的抗拉强度和拉伸极限(＞1000N/mm2)。但是，与低碳钢和过脱碳钢相比，这些钢的特点是变形阻力高了许多。
这些钢的相变起始温度比较低，例如根据化学成分的不同而等于830℃-730℃。当相变点随着加热温度的升高而移向较低温度时，在奥氏体区内的增大的变形率造成相变点升向较高温度。这同样适用于相变结束温度。这些钢的双相区根据化学成分的不同位于830℃-630℃内。随着温度降低，变形阻力增大。在相变起始温度以下的变形阻力的降低明显比在低碳钢或过脱碳钢时弱了许多，甚至不值一提。
因此，在根据现有技术的工业设备上，在带材很宽的情况下(＞1250毫米)，无法不超过可靠机架负荷和工作负荷的情况下在双相区内以50％-80％的总压下率轧制出由中碳钢或渗碳钢和调质钢构成的温轧薄带。
发明内容
根据这种现有技术，本发明的任务是，提供一种用于在奥氏体-铁素体双相区内温轧由中碳钢和合金渗碳钢和合金调质钢构成的薄带的制造方法和生产设备，以此消除上述的缺点和问题并且仍然能够实现在现有技术中已知的技术。
在具有要求1的特征的制造方法以及在具有权利要求13的生产设备中得到了该任务的解决方案。
该制造方法是专门为在双相区内轧制由中碳钢、高强合金渗碳钢和调质钢构成的薄带而设计的，但是，该方法也可以实现低碳钢和过脱碳钢的奥氏体轧制技术和奥氏体-铁素体轧制以及铁素体轧制机构。
通过该生产设备，可以在一个单机架或多机架的粗轧机中通过在辊道上摆动而暂停以便中间冷却地将也很宽的连铸板坯轧制成一条或多条粗轧带材，该粗轧带材通过绝热罩盖和一感应加热装置的联合作用而在整个长度和宽度范围内被加热到规定温度并且在一个多机架精轧机中在双相区内被轧制成高强精轧薄带。
根据实际情况，作为粗轧机地需要一个或两个两辊或四辊轧机，它们也被设计用于在较低温度下轧制较宽的粗轧带材，并且作为精轧机地需要四辊和/或六辊轧机，它们也被设计用于在双相区内轧制较宽的精轧带材。这些轧机具有在热轧和温轧时所需的执行机构和调节回路，以便目的明确地控制温度并确保厚度、截面形状、平坦度和材料工程性能以及机械性能所需的精加工公差。
为了目的明确地影响在粗轧机中的轧制温度，在单架或两架粗轧机的前后需要辊道，所述辊道具有可独立驱动的同步辊道段。为了目的明确地影响在精轧机中的轧制温度，在精轧机前需要一个带有可翻转的绝热罩盖的辊道段和一个感应加热装置。
图1表示本发明的生产设备。
图2表示在没有在整个粗轧带材长度范围内感应加热粗轧带材时的双相区轧制的温度变化曲线。
图3表示在整个粗轧带材长度范围内感应加热粗轧带材时的双相区轧制的温度变化变化曲线。
图4是板坯多块轧制的时间曲线图。
轧制工艺过程的开始是从炉子13中抽出已被加热或均热到一上奥氏体温度的板坯并随后借助高压水除鳞机2对板坯表面进行除鳞。
接着，在粗轧机4中并在第一变形阶段中轧制板坯并且通过使中间带材在如位于粗轧机后的辊道3和/或5前的辊道段3上摆动被冷却到一个近似位于铁碳相图的GOS线以上，即近似位于从奥氏体转变到铁素体的相变起始温度以上。随后，根据本发明，中间带材在粗轧机的第二变形阶段中被轧制成粗轧带材，在这里，轧制温度近似位于相变起始温度以上。
最好采取以下措施，即具有高强度的碳钢、合金渗碳钢和合金调质钢在第一变形阶段中以40％-70％的总压下率进行轧制并在第二变形阶段中在变形阻力高的情况下以60％-80％的总压下率进行轧制。
这样一来，在第一变形阶段中出现了连铸组织因完全再结晶而转变成轧制组织并在第二变形阶段中调节出部分强化的且按照DIN50601的6-10晶粒级的细晶组织。
通过本发明的第二变形阶段，轧件的相变起始温度在精轧机10轧制前被提高了并且加速了转变，这对薄带轧制是有利的，因为从奥氏体转变到铁素体时的变形阻力先减小并随着变形温度降低而普遍增大。
最好采取以下措施，即在粗轧机中的第二变形阶段的起始温度以及在第一变形阶段和第二变形阶段之间的摆动时间和第二变形阶段的总轧制时间被如此最佳化，即在把粗轧带材从粗轧机送往精轧机时，不需要其它暂停以便通过摆动来实现中间冷却。当为了在第一变形阶段和第二变形阶段之间进行中间冷却而暂停时，可翻转的绝热罩盖5上翻，从而中间带材在其在辊道上摆动时可接受自由空冷。
根据粗轧带材的厚度和长度、精轧带材的厚度、喂入精轧机10的喂入速度和在精轧机10前的高压水除鳞机9的除鳞效果，粗轧带材在其整个长度和宽度范围内通过关闭的罩盖5和感应加热装置7的联合作用被均匀加热到一个目标温度，从而在精轧机10的所有道次中的轧制可以在双相区内进行。
当在粗轧机的第二变形阶段中轧制时，可能在带头和/或带尾上出现上弯或下翘，在接近相变起始温度以上的温度下进行轧制促成了这种翘曲。在粗轧带材进入感应加热装置7前，在矫直装置6中矫直接带材头尾。
附图2、3示出了在整个设备范围的轧制过程中分别对应于带头1、带中心2和带尾3的温度变化过程。为了轧制较厚的薄带，只利用了下翻的绝热罩盖(图2)，以便在精轧机中调整出均匀的轧制温度。感应加热装置可以被用于加热带材边缘。为了轧制较薄的薄带，不仅要利用下翻的绝热罩盖，而且要利用感应加热装置(图3)，以便在精轧机中并在带材的整个长度和宽度范围内调整出均匀的轧制温度。
在精轧机所有道次中的轧制最好在双相区内以50％-80％的压下率进行，这样一来，对中碳钢、合金渗碳钢和合金调质钢来说，可以获得高于1000N/mm2的高强度。
在中间带材在粗轧机的第一变形阶段和第二变形阶段之间被中间冷却的暂停期间内，根据本发明，一个或多个板坯被轧制成中间带材。附图4示出了多个板坯或带材的轧制过程的时间重叠情况。
粗轧机第二变形阶段、把粗轧带材送往精轧机以及在精轧机中的轧制的总时间短于在粗轧机的第一变形阶段和第二变形阶段之间的暂停时间，所述总时间的倍数决定了在粗轧机第一变形阶段中并在罩盖打开的情况下先后进行轧制的并可在粗轧机后在辊道上摆动以便中间冷却的板坯的数量。
最好规定，在粗轧机的第一变形阶段后进行中间冷却的一些中间带材在第一中间带材的中间冷却结束后包括第一中间带材在内地分组或分头先后借助摆动从在粗轧机后的辊道上的位置移入在粗轧机前的辊道上的位置，但没有进行道次压下，以便继续进行中间冷却，随后，第一中间带材在粗轧机的第二变形阶段中进行轧制，接着，其它中间带材以相同的冷却时间紧随其后(图4)。
为了在粗轧机前后进行中间冷却时使中间带材摆动，设置对立驱动的同步辊道段。
在精轧机完成双相区轧制后，精轧带材在输出辊道上并在一台冷却装置上被冷却到规定卷取温度，这样一来，保持获得了在轧制时得到的有利的机械性能综合效果，或者从质上改善这种综合效果。
附图标记一览表图11-在双相区内温轧高强薄扁材的生产设备；2-高压水除鳞机；3-辊道；4-单机架或双机架的粗轧机；5-带有可翻转的绝热罩盖的辊道段；6-矫直装置；7-感应加热装置；8-剪切机；9-高压水除鳞机；10-多机架的精轧机；11-冷却精轧带材的装置；12-卷取机；13-加热/均热炉；14-剪切机；15-浇注设备；图21-带头的温度变化曲线；2-带中心的温度变化曲线；3-带尾的温度变化曲线；图31-带头的温度变化曲线；2-带中心的温度变化曲线；3-带尾的温度变化曲线；图41-第一带材的带头时间变化曲线；2-第一带材的带尾的时间变化曲线；
权利要求
1.在这样一种设备上由厚连铸板坯或中厚连铸板坯或薄板坯制造也很宽的扁材的制造方法，即该设备包括一个单机架或多机架的粗轧机、一条输送轧件并或许使其摆动的辊道、一个带有可翻转的绝热罩盖的辊道段、一个矫直粗轧件的矫直装置、一个在粗轧件的整个长度和宽度范围内将粗轧件可控制地加热到一规定温度的且尤其是感应式的加热装置、一个多机架的精轧机、一条带有冷却热带材的装置和用于卷取精轧带材的后置的卷取机的输出辊道，其中在单机架或双机架的粗轧机中，一块或多块由其含碳量约为0.2％-0.8％的中碳钢或合金渗碳钢或合金调质钢制成的板坯通过在辊道上摆动而暂停以便中间冷却地被分成两级地轧制成一条或多条粗轧带材，所述粗轧带材通过该罩盖与该感应加热设备的联合作用而在其整个宽度和长度范围内被加热到一规定温度并且在多机架的精轧机中在双相区内被轧制成高强精轧薄带。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在总压下率为40％-70％情况下，粗轧机的第一变形阶段的在上奥氏体区内的轧制温度导致连铸组织通过完全再结晶而转变为轧制组织。
3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，在高变形阻力的情况下，通过粗轧机的第二变形阶段的在奥氏体区内近似位于相变起始温度以上的轧制温度以及第二变形阶段的60％-80％总压下率产生部分强化的且按照DIN50601的6-10晶粒级的细晶组织。
4.至少如权利要求1-3之一所述的制造方法，其特征在于，通过部分强化的细晶组织提高了组织转变到双相区的相变起始温度并且缩短了相变时间，以便降低在精轧机中的变形阻力。
5.至少如权利要求1-4之一所述的制造方法，其特征在于，第二变形阶段的起始温度、在粗轧机的第一变形阶段和第二变形阶段之间的暂停时间以及第二变形阶段的总轧制时间被如此最佳化，即在把粗轧带材从粗轧机送往精轧机的过程中，不需要暂停以便通过摆动把粗轧带材中间冷却到其进入精轧机的入口温度。
6.至少如权利要求1-5之一所述的制造方法，其特征在于，根据粗轧带材的厚度和长度、精轧带材的厚度、喂入精轧机的喂入速度以及在精轧机前的高压水除鳞机的冷却效果，粗轧带材在其整个长度和宽度范围内通过关闭的罩盖和感应加热装置的联合作用而被均匀地调节到一个目标温度，从而在精轧机的所有道次中的轧制是在双相区内进行的。
7.至少如权利要求1-6之一所述的制造方法，其特征在于，在精轧机内的双相区轧制是在50％-80％的总压下率的情况下进行的，以便获得高强度值。
8.至少如权利要求1-7之一所述的制造方法，其特征在于，用于粗轧机的第二变形阶段、把粗轧带材送往精轧机以及精轧机轧制的总时间短于在粗轧机的第一变形阶段和第二变形阶段之间的暂停时间，所述总时间的倍数决定了可以在粗轧机的第一变形阶段中并在罩盖打开的情况下先后进行轧制的并可在粗轧机后在辊道上摆动以便进行中间冷却的板坯的数量。
9.至少如权利要求1-8之一所述的制造方法，其特征在于，在粗轧机的第一变形阶段后进行中间冷却的一些中间带材在第一中间带材的中间冷却结束后包括第一中间带材在内地分组或分头先后借助摆动从在粗轧机后的辊道上的位置移入在粗轧机前的辊道上的位置，但没有进行道次压下，以便继续进行中间冷却，随后，第一中间带材在粗轧机的第二变形阶段中进行轧制，接着，其它中间带材以相同的冷却时间紧随其后。
10.至少如权利要求1-9之一所述的制造方法，其特征在于，通过独立驱动的同步的辊道段来确保在粗轧机前后的中间冷却时的中间带材摆动。
11.至少如权利要求1-10之一所述的制造方法，其特征在于，在精轧机中接受双相区轧制的精轧带材在辊道上被冷却到一规定卷取温度，以便获得轧制时得到的机械性能的综合效果或从质上改善所述综合效果。
12.至少如权利要求1-11之一所述的制造方法，其特征在于，奥氏体、奥氏体-铁素体和铁素体轧制低碳钢和过脱碳钢。
13.执行至少如权利要求1-12之一所述的本发明方法的生产设备，它包括一台用于制造连铸板坯的浇注设备(15)、一个切分板坯的剪切机(14)、一个将冷装或热装的板坯加热或均热到轧制起始温度的炉子(13)、一个对被加热或均热的连铸板坯进行除鳞的高压水除鳞机(2)、一条带有独立驱动的且用于在轧制方向上输送板坯或轧件的并或许在中间冷却时使中间带材摆动的辊道段的辊道(3)、一个单机架或双机架的且带有或没有轧边机的并用于至少一个轧制阶段内将也很宽的连铸板坯轧制成粗轧带材的粗轧机(4)、一条具有可翻转的绝热罩盖的辊道段(5)、一个用于矫直粗轧带材的矫直装置(6)、一个用于在粗轧带材的整个长度和宽度范围内可控制地将粗轧带材加热到一规定温度的且尤其是感应式的加热装置(7)、一台剪掉粗轧带材头的或切边的剪切机(8)、一个对粗轧带材进行除鳞的高压水除鳞机(9)、一台将粗轧带材轧制成精轧带材的精轧机(10)、一条具有一个用于冷却精轧带材的装置(11)和一个或多个用于卷取精轧带材的且设置在精轧机后的卷取机的输出辊道。
全文摘要
本发明涉及在这样的生产设备(1)上由厚连铸板坯、中厚连铸板坯或薄板坯制造也很宽的扁材的制造方法，该设备包括一个单机架或多机架的粗轧机(4)、一条输送轧件并或许使其摆动的辊道(3)、一个带有可翻转的绝热罩盖的辊道段(5)、一个矫直粗轧件的矫直装置(6)、一个在粗轧件的整个长度和宽度范围内将粗轧件可控制地加热到规定温度的尤其是感应式的加热装置(7)、一个多机架精轧机(10)、一条带有冷却热带材的装置(11)和卷取精轧带材的后置卷取机(12)的输出辊道。在单机架或双机架粗轧机中，一块或多块由其含碳量约为0.2％－0.8％的中碳钢或合金渗碳钢或合金调质钢制成的板坯通过在辊道上摆动而暂停以便中间冷却地被分成两级地轧制成一条或多条粗轧带材。粗轧带材通过该罩盖与该感应加热设备的联合作用而在其整个宽度和长度范围内被加热到规定温度并且在多机架精轧机中在双相区内被轧制成高强精轧薄带。
文档编号B21B45/00GK1446129SQ01813846
公开日2003年10月1日 申请日期2001年7月21日 优先权日2000年8月5日
发明者H·维哈格, U·施科达－多普, M·布罗伊尔, J·哈菲 申请人:Sms迪马格股份公司