用于制造金屬帶材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于制造金屬帶材的方法,在所述方法中,帶材在多機(jī)架的社機(jī) 中被社制,在社機(jī)的最后一臺(tái)社制機(jī)架之后沿輸送方向被取出并且在冷卻裝置中被冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼材料的機(jī)械性能可能受到多方面影響。通過補(bǔ)充一定的合金元素實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度提 高(混合結(jié)晶硬化)。此外,在社制期間可降低精社機(jī)組溫度,W實(shí)現(xiàn)更高的滲入密度(滲 入硬化)。通過添加微合金元素(例如Nb、v或Ti)形成析出物,該析出物引起強(qiáng)度的提高 (析出硬化)。然而,運(yùn)些作用原理具有的缺點(diǎn)是,不利地影響了初性。相反地,組織的細(xì)晶 粒結(jié)構(gòu)(細(xì)晶粒硬化)有利地作用于強(qiáng)度特性W及同時(shí)有利地作用于初性特性。通過小的 晶粒尺寸,改善了鋼材料的強(qiáng)度特性和初性特性。
[0003] 鐵素體晶粒大小的下降提高了強(qiáng)度并且通過霍爾-佩奇公式描述。據(jù)此,根據(jù)W 下關(guān)系式,強(qiáng)度增加(A〇v)與晶粒大小(d)成比例:
[0004]
陽〇化]該關(guān)系式已經(jīng)多次通過實(shí)驗(yàn)研究得到證實(shí)。
[0006] 原則上,在鐵素體晶粒直徑減小時(shí)出現(xiàn)屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度的增加?;魻?佩奇-關(guān) 系式良好地給出了工業(yè)制造的非合金的低碳鋼(LC鋼)和微合金鋼的結(jié)果。微合金鋼通常 由于受到抑制的再結(jié)晶而具有較小的晶粒大小并且相應(yīng)地比傳統(tǒng)的LC鋼處于更高的強(qiáng)度 水平上。同時(shí),小的鐵素體晶粒尺寸對(duì)初性有有利的作用。在晶粒大小減小時(shí),轉(zhuǎn)變溫度 DBTT(初脆轉(zhuǎn)變溫度)明顯降低(科特雷爾-佩奇關(guān)系式)。
[0007] 通過熱機(jī)械社制(熱機(jī)械控制工藝-TMCP),在熱社和厚板社機(jī)中有意識(shí)地充分利 用該效應(yīng)。在變形期間奧氏體的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶被稱為最重要的機(jī)理。在過去幾年中,通過熱 機(jī)械社制已持續(xù)地改進(jìn)了在社制和緊接著的冷卻過程中受控的溫度引導(dǎo)并且調(diào)至更小的 鐵素體晶粒大小。普遍適用的是,3至5μm的晶粒大小對(duì)于傳統(tǒng)的CMn鋼來說是極限值,與 在社制過程期間引入的奧氏體相變形的程度無關(guān),利用工業(yè)方法和傳統(tǒng)的合金方案已經(jīng)無 法提供更小的值。
[000引然而,霍爾-佩奇等式(見W上)預(yù)測了進(jìn)一步的晶粒細(xì)化度。1μπι的晶粒大小 例如在初性改善的同時(shí)可使強(qiáng)度提高350MPa。因此,在材料發(fā)展中很大的動(dòng)力是,在設(shè)備、 過程和方法技術(shù)中給出新的方案并且在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中給出該晶粒大小的高強(qiáng)度材料。
[0009] 典型地,在熱社帶材或厚板社制機(jī)組中規(guī)定,在最后一臺(tái)社制機(jī)架和冷卻區(qū)間之 間產(chǎn)生大于12m的距離。在該區(qū)域中,通常安裝有用于溫度、厚度、輪廓和平整度的測量裝 置。由此,剛好在緩慢社制的帶材中,直至到達(dá)冷卻的時(shí)間可大于12秒(在Im/s的帶速 時(shí))。然而,運(yùn)對(duì)在帶材之內(nèi)的組織的晶粒大小進(jìn)而對(duì)可實(shí)現(xiàn)的機(jī)械性能有不利作用,因?yàn)?在變形之后出現(xiàn)再結(jié)晶和再生過程。
[0010] 不利的是,在社制帶材或板材之后在組織中出現(xiàn)顯著的晶粒生長,其與再結(jié)晶和 再生過程疊加。該晶粒生長導(dǎo)致機(jī)械性能的惡化。
[0011] 另一方面設(shè)及帶材或板材的平整度。在冷卻區(qū)間中冷卻之后的溫度越低W及帶材 厚度或板材厚度越厚,則對(duì)帶材上側(cè)和下側(cè)的水量施加越重要。如果在上側(cè)和下側(cè)之間的 水量比例不是最優(yōu)的,那么帶材或板材將不平或不平整。在運(yùn)種情況下,需要高成本的再加 工或修補(bǔ)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 因此本發(fā)明所基于的目的是,提供一種根據(jù)前序所述的方法,其特別是在熱社帶 材和厚板社制機(jī)組中能夠?qū)崿F(xiàn)更好地調(diào)整金屬材料、特別是鋼的機(jī)械性能W及相成分。此 夕F,待制造的帶材或板材的平整度應(yīng)盡可能得高。
[0013] 通過本發(fā)明,所述目的的解決方案的特征在于,帶材或板材在經(jīng)過最后一臺(tái)社制 機(jī)架的工作社漉之后緊接著經(jīng)受附加的快速冷卻,其中,帶材或板材的冷卻至少部分地還 在最后一臺(tái)社制機(jī)架沿輸送方向的延伸之內(nèi)進(jìn)行,其中,通過從上和從下將冷卻介質(zhì)施加 到帶材或板材上,進(jìn)行快速冷卻,其中,從下施加到帶材或板材上的冷卻介質(zhì)體積流量(即 單位時(shí)間的介質(zhì)或水量)為從上施加到帶材或板材上的冷卻介質(zhì)體積流量的至少120%。
[0014] 優(yōu)選地,從下施加到帶材或板材上的冷卻介質(zhì)體積流量為從上施加到帶材或板材 上的冷卻介質(zhì)體積流量的至少150%。另一方面,從下施加到帶材或板材上的冷卻介質(zhì)體積 流量優(yōu)選地最高為從上施加到帶材或板材上的冷卻介質(zhì)體積流量的400%。已表明,在高于 400%的值時(shí),可能出現(xiàn)帶材棱邊的向下拱起。
[0015] 在帶材或板材的快速冷卻時(shí),優(yōu)選地W如下運(yùn)樣的量(并且必要時(shí)W運(yùn)樣的壓 力)施加冷卻介質(zhì),即,帶材或板材的冷卻在其表面處W至少500K/S的梯度、優(yōu)選地W至少 750K/S的梯度、尤其優(yōu)選地W至少lOOOK/s的梯度進(jìn)行。
[0016] 優(yōu)選地,首先在連續(xù)鑄造設(shè)備中鑄造鑄錠,之后使其在加熱爐中、特別是在漉底式 加熱爐中加熱到限定的溫度,并且隨后緊接著在用作精社機(jī)組的社機(jī)中向下社制到精社帶 材厚度,由此制造帶材或板材。
[0017] 優(yōu)選地,制造鋼帶或鋼板作為帶材或板材。在此,帶材可為添加了合金成分的鋼 帶。
[0018] 優(yōu)選地,社機(jī)是熱社機(jī)。
[0019] 優(yōu)選地,快速冷卻從社機(jī)的最后一臺(tái)社制機(jī)架的內(nèi)部沿輸送方向(即沿社制方 向)延伸一段2m至15m之間的、優(yōu)選地6m至10m之間的距離。同時(shí),冷卻裝置在社機(jī)的最 后一臺(tái)社制機(jī)架之后沿輸送方向優(yōu)選地在大于10m的距離處開始。
[0020] 因此,根據(jù)本發(fā)明提出一種影響晶粒結(jié)構(gòu)并且設(shè)定盡可能小的鐵素體晶粒的方 法。在精社機(jī)組的最后一臺(tái)機(jī)架中,設(shè)置有快速冷卻。由此使在經(jīng)過最后的社制間隙和對(duì) 帶材或板材進(jìn)行冷卻之間的時(shí)間最小化。優(yōu)選地,快速冷卻設(shè)計(jì)為,在表面處冷卻速率可超 過lOOOK/s。水量的施加使得產(chǎn)生最優(yōu)的平整度。沿社制方向或輸送方向在快速冷卻之后 布置有測量儀器(用于帶材的厚度或其溫度)。緊接著,進(jìn)行(傳統(tǒng)的)層流冷卻并且之后 進(jìn)行帶材的卷取。
[0021] 本發(fā)明允許在熱社機(jī)和厚板社機(jī)中更好地制造、特別是由金屬材料(主要由鋼和 鐵合金)制造帶材或板材。
[0022] 所產(chǎn)生的晶粒結(jié)構(gòu)是在變形期間在材料中進(jìn)行的再結(jié)晶和再生過程的結(jié)果。在熱 社帶材社制機(jī)組或者在厚板社制機(jī)架中特別是在最后一個(gè)道次之后才發(fā)生晶粒生長,并且 可通過盡可能提早的帶材冷卻抑制或減少晶粒生長。
[0023] 因此,普遍而言,本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域是社機(jī)、熱社帶材和厚板社機(jī),W及鋼和鐵合 金的帶材和板材的制造。所提出的方法可通用地應(yīng)用于在生產(chǎn)過程中材料必須進(jìn)行冷卻的 地方,特別是在分別具有附屬設(shè)備的熱社帶材和厚板社制機(jī)組中在生產(chǎn)過程中材料必須進(jìn) 行冷卻的地方。
[0024] 有利地,特別是在熱社帶材和厚板社制機(jī)組中可更好地調(diào)整鋼的機(jī)械性能W及相 成分。通過上側(cè)和下側(cè)的最優(yōu)水量分配,產(chǎn)生良好的平整度。
[00巧]有利的是,通過根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生的組織的很小的晶粒大小,且具有更好的 平整度。
[00%]由此本發(fā)明提供了一種答案并且描述了一種布置方案,在其中,快速冷卻直接緊 接著最后一臺(tái)社制機(jī)架。通過快速冷卻,達(dá)到非常高的冷卻速率和小的晶粒大小。
[0027] 在平整度方面應(yīng)注意的是,在帶材或板材的上側(cè)和下側(cè)上水量的施加使得產(chǎn)生平 整的帶材或板材。通常,在上側(cè)和下側(cè)之間的水量比例為1:1至1:1. 15。運(yùn)意味著,在上 側(cè)和下側(cè)上的水量相同,或者與在上側(cè)上相比,在下側(cè)上給出最多多15%的體積流。
[0028] 然而,本發(fā)明已確定,該比例不利于調(diào)至良好的平整度。會(huì)出現(xiàn)邊緣波浪,從而帶 材棱邊不再位于漉道上。根據(jù)本發(fā)明,當(dāng)水量比例處于1 :1.2至1 :4之間的范圍內(nèi)時(shí)、即與 在帶材上側(cè)上的情況相比至少120%且最多至400%的體積流量施加到下側(cè)上時(shí),防止了 運(yùn)種情況并且實(shí)現(xiàn)了高的平整度。
[0029] 在制造熱社帶材時(shí),首先在連續(xù)鑄造設(shè)備中鑄造鑄錠,之后在漉底式加熱爐中將 其加熱到期