Способ получения рулонов стальной полосы и установка для его осуществления

 

Использование: в области металлургии, конкретно в технологии и оборудовании совмещенной непрерывной разливки - прокатки для получения рулонов стальной полосы. Сущность: отливку с жидкой сердцевиной предварительно прокатывают. После кристаллизации при температуре 1100^oC дополнительно прокатывают. Полученную полосу подвергают индукционному нагреву до 1100^oC и прокатывают. Температура окончания прокатки находится в интервале 600-250^oC. После одно- или многостадийной холодной прокатки полосу наматывают в рулон. В установке для получения рулонов стальной полосы, имеющей кристаллизатор для непрерывной отливки плоской заготовки, участок изгиба заготовки с обжимным устройством на этом участке, участок горячей прокатки затвердевшей заготовки, ее охлаждения и намотки, согласно изобретению дополнительно предусмотрено устройство для индукционного нагрева и выравнивания температуры по сечению заготовки до участка горячей прокатки и участок холодной прокатки перед намоткой. Предусмотрено также промежуточное устройство намотки-размотки полосы, и средства промежуточной очистки от окалины. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение касается способа и соответствующей установки для получения рулонов стальной полосы с характеристиками холоднокатаной полосы, полученными непосредственно на линии горячей прокатки из непрерывного литья с дуговидной траекторией и горизонтальным выходом.

Известно, что для получения рулонов горячекатаной стальной полосы осуществляют последовательно следующие операции: получают литьем стальной сляб толщиной между 160 и 250 мм и возможно хранят его; такой сляб нагревают, если он поступает со склада, или в любом случае его доводят снова до температуры прокатки по крайней мере до 1050^oC; осуществляют горячую прокатку для первого обжатия по толщине и после этого осуществляют обжатие для получения горячекатаной полосы, имеющей минимальную толщину 2 мм; горячекатаную полосу подвергают отжигу для восстановления зерен, которые были деформированы и стали неоднородными во время предшествующих операций, в частности на стадии горячей прокатки; изделие подвергают травлению для удаления с его поверхностей окислов, ранее образованных, в частности во время отжига; осуществляют истинную стадию холодной прокатки, которая заключается в размещении рулона на разматыватель, чтобы полоса снова стала плоской, заставляя полосу проходить через по крайней мере одну клеть стана холодной прокатки для достижения толщины меньше, чем 1 мм, до 0,5 0,2 мм и, наконец, полосу наматывают на моталку для получения готового рулона полосы.

Следует заметить, что количество калибров в клетках стана холодной прокатки зависит от требуемой конечной толщины и процента обжатия, который должен достигаться, другими словами, количество калибров зависит от отношения между толщиной горячекатаной полосы и толщиной конечного изделия. Для высоких значений такого обжатия, выраженного в процентах, недостаточно только увеличить число калибров, поскольку полосу необходимо подвергнуть другой операции отжига и последующему травлению, иначе материал затвердеет и конечный продукт будет низкого качества.

Хотя горячей прокаткой можно получить полосу толщиной меньше чем 2 мм, однако, обычно ее исключают для достижения этих значений, поскольку такой тип обработки является неэкономичным главным образом из-за снижения производительности прокатного стана в этом случае. Однако в любом случае затраты, связанные с уменьшением толщины полосы, очень высокие. Если взять за стоимость горячей прокатки, начиная с жидкой стали 100, то стоимость только одной стадии холодной прокатки составит по крайней мере 80.

Известны попытки создать установки для изготовления тонкой полосы за счет более коротких циклов в сравнении с упомянутым известным циклом для его упрощения и уменьшения продолжительности последнего. Например, в заявке ЕП-А-226446 описано множество примеров горячей прокатки, осуществляемой на линии при очень высоких скоростях (не меньше чем 1500 мм/мин), однако, конечный продукт не только имеет толщину 2-6 мм, тем самым не достигая интервала, установленного для горячей прокатки, но также, конечно, не демонстрирует признаки структуры холоднокатаного изделия. Основная цель этой недавно опубликованной заявки достижение высокой производительности, а не высокого качества.

В Европейской заявке N 370575 раскрыт способ получения стальной полосы, имеющей конечную толщину 0,5 и 1,5 мм, который заключается в стадиях горячей прокатки стального сляба толщиной меньше чем 100 мм при температуре между 300^oC температурой, при которой по крайней мере 75% материала превращается в феррит, с обжатием по толщине свыше 30% по крайней мере на одной стадии прокатки и при скорости на выходе после горячей прокатки меньше чем 1000 м/мин с последующей окончательной намоткой полосы в рулон после рекристаллизации. Этим решением пытались исключить два последующих цикла горячей и холодной прокатки с промежуточными стадиями отжига и травления, однако эта попытка была также неуспешной, поскольку в действительности, за исключением предложенного технического решения, нельзя было достичь успеха, так как в любом случае внутренняя структура материала, когда ее подвергали холодной прокатке, является неустойчивой, чтобы выдержать эту обработку для получения конечного продукта приемлемого качества. Это происходит вследствие того факта, что внутренняя структуру, если она не кристаллизирована до холодной прокатки, становится неоднородной, что касается аспекта размера, с недостаточно мелкими зернами в сравнении с размером зерен, который требует известная технология холодной прокатки в соответствии с описанным циклом.

С другой стороны, известно, что чрезмерное обжатие по толщине в последующих клетях прокатного стана на одной и той же линии горячей прокатки приводит к такому снижению температуры, что она становится ниже температуры рекристаллизация А_чз, при которой сталь не является больше аустенитной, таким образом, последующий отжиг выше точки А_чз восстанавливает существующую до этого структурную ситуацию без получения выгоды от уменьшения размера зерна.

Способ улучшить достигнутые результаты раскрыт в Европейской заявке N 0-306076, согласно которому за первой стадией прокатки изделия в аустенитной области следует стадия прокатки в ферритовой области, причем обе стадии разделены промежуточной стадией охлаждения. Однако для получения высококачественной стали требуются стадии отжига с рекристаллизацией и возможно травления.

Вместо этого неожиданно было установлено, что, если предварительное обжатие по толщине осуществлять на литом изделии в состоянии жидкой сердцевины непосредственно под изложницей с последующим дополнительным обжатием по толщине при температуре выше чем 1100^oC, то изделие, поступающее на вторую стадию прокатки будет иметь внутреннюю структуру с мелкими зернами, равномерно распределенными так, что изделие демонстрирует характеристики материала, пригодного для холодной прокатки. Поэтому считалось, что прокатка до толщины <1 мм может быть достигнута без необходимости в отжиге и травлении, поскольку ее можно осуществлять вместе с горячей прокаткой, проводимой вверх по течению.

Таким образом, можно преодолеть существующее в технике предубеждение, которое очень часть бытует среди специалистов в области горячей прокатки и специалистов в области холодной прокатки, поскольку материал, полученный на линии прокатки, может быть пригодным для холодной прокатки, даже если его температура понижается ниже точки А_чз рекристаллизации.

Было установлено, что для достижения таких результатов нужно, чтобы во время первой стадии горячей прокатки в аустенитной области поддерживалась по возможности равномерная температура, например, примерно 1100^oC посредством повторного индукционного нагрева, как раскрыто в патенте WO 89/11363.

Итак, целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для получения холоднокатаного изделия очень тонкого по толщине, начиная непосредственно с горячекатаного изделия, связанного с ним, что касается скорости, и без необходимости дополнительной обработки (например, отжиг и травление) материала, таким образом, какие-либо перебои производственной линии исключаются.

Это достигается способом, признаки которого раскрыты в настоящем пункте 1 формулы.

Следует отметить, что ожидаемая температура на выходе из устройства для контролируемого охлаждения всегда меньше точки A_чз рекристаллизации, которая изменяется в зависимости от содержания углерода в стали: минимум 690^oC при 0,6% содержания углерода и вплоть до максимума 900^oC для более низкого или более высокого содержания углерода. Таким образом, несомненно, что последующей обработкой является фактически стадия холодной прокатки, осуществляемая на материале, внутренняя структура которого имеет все требуемые характеристики для того, чтобы операция холодной прокатки проводилась наилучшим образом, и чтобы снабдить конечное изделие, с металлургической точки зрения, всеми свойствами, которые требуются для холоднокатаного изделия.

Эти и дополнительные цели, преимущества и признаки способа в соответствии с настоящим изобретением, а также соответствующей установки станут понятными для специалиста в данной области техники из последующего подробного описания конкретного исполнения, представленного в качестве неограничивающего примера со ссылкой на приложенный чертеж, показывающий в схематическом виде установку в соответствии с изобретением, полезного также для описания заявленного способа.

Из изложницы 10 для непрерывного литья стальной плоский продукт 1, приводимый и направляемый по дуговидному роликовому пути из начального вертикального направления, проходит по дуговидному пути, образованному роликами 11 до горизонтального направления. Согласно настоящему изобретению толщину литого изделия 1 сначала уменьшают в состоянии жидкой сердцевины, например, на двух различных секциях роликов 13 и затем после затвердения, но все еще при температуре примерно 1100^oC, на первой стадии прокатки 15 в конце изогнутого пути 11 и в начале горизонтального пути. Затем в индукционной печи 21 плоское изделие 1 повторно нагревают до температуры горячей прокатки и после этого прокатывают в одной или нескольких клетях 27, между которыми могут быть расположены дополнительные индукционные печи (не показаны на чертеже) для поддержания температуры прокатки по крайней мере 865^oC на выходе из клетки.

В соответствии с вариантом исполнения этой первой части установки, сразу после первой стадии 15 прокатки могут быть расположены ножницы 17, а до стадии 15 устройство 19 для удаления окалины с поверхности обрабатываемого изделия. Кроме того, между индукционной печью 21 и клетями 27 для горячей прокатки может быть установлено устройство для намотки и размотки, содержащее моталку 22 для намотки полосы из печи 21, соединенную с разматывателем 24 для размотки полосы, подаваемой в клети 27 возможно после дополнительной стадии обескаливания в соответствующем устройстве 25, установленном на входе в первую клеть прокатного стана.

Горячекатаную полосу 1 на выходе из последней клети 27 прокатного стана при температуре, которая несколько выше, чем температура рекристаллизации А_чз, заставляют проходить на той же производственной линии в устройство 29 для охлаждения и регулирования температуры, на выходе из которого полоса имеет температуру, которую можно регулировать каждый раз и которая находится в интервале 250^oC и 500^oC. Оно представляет собой по существу водоохлаждаемое устройство, например, так называемого типа "ламинарный дождь", снабженное датчиком температуры с управлением через обратную связь клапанами для подачи воды в устройство. Значение температуры, установленной для полосы 1 на входе на последующую стадию холодной прокатки, с отклонениями не больше чем 20^oC будет зависеть от типа стали (например, содержание углерода), скорости подачи полосы и ее толщины, но в любом случае оно будет меньше, чем температура в точке А_чз рекристаллизации, которая изменяется между 900^oC и минимум 690^oC для содержания углерода 0,6% Когда максимальная температура на выходе из устройства 29 и, следовательно, на входе на последующую стадию 31 холодной прокатки равняется 600^oC, то полоса конечно находится при температуре ниже точки А_чз и, следовательно, при наилучших условиях для подвергания ее стадии холодной обработки благодаря тонкозернистой структуре материала с обработки вверх по течению, причем она абсолютно пригодна для холодной обработки.

Такую прокатку осуществляют по крайней мере в одной клети, например в клети с шестью валками, установленными вертикально. Однако калибров для холодной прокатки может быть больше чем один, но все они расположены последовательно, когда применяют множество клетей, расположенных рядом, в отличие от способа применения множества последующих калибров в одних и тех же клетях в соответствии с известной технологией холодной прокатки.

Наконец, холоднокатаную полосу толщиной меньше чем 1 мм, готовую для применения, поскольку она демонстрирует типичные признаки микрокристаллической структуры холоднокатаного изделия, например равномерное распределение зерен, наматывают на конечную моталку 33. Нижний предел толщины, которая может быть достигнута этим способом, будет не только зависеть от захвата клетей 31 холодной прокатки, а также их точности, но и несомненно от проблем, связанных с отверждением материала или возникающих так или иначе из-за его металлургической структуры.

Формула изобретения

1. Способ получения рулонов стальной полосы, включающий получение плоской заготовки толщиной менее 100 мм, индукционный нагрев до 1100^oС, прокатку, охлаждение с температуры конца прокатки, одностадийную или многостадийную холодную прокатку, отличающийся тем, что после получения заготовки осуществляют обжатие заготовки с жидкой сердцевиной непосредственно под кристаллизатором, а после кристаллизации заготовки ведут обжатие при 1100^oС до получения толщины 10 30 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение ведут с температуры конца прокатки, находящейся выше АС₃ до предпочтительно 600 - 250^oС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит одну или несколько операций: перед нагревом осуществляют резку полосы, после нагрева перед прокаткой ведут удаление окалины, намотку и размотку полосы проводят с подогревом полосы между стадиями прокатки.

4. Установка для получения рулонов стальной полосы, содержащая кристаллизатор для непрерывной отливки плоской заготовки, участок изгиба заготовки с направляющими роликами, обжимное устройство для уменьшения толщины заготовки на участке изгиба в условиях жидкой сердевины и/или сразу после затвердевания ее, по меньшей мере одну клеть горячей прокатки затвердевшей заготовки, устройство для охлаждения заготовки после горячей прокатки и моталку для получения рулона готовой полосы, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для индукционного нагрева и выравнивания температуры по сечению заготовки, установленным до клети горячей прокатки, и по меньшей мере одной клетью холодной прокатки, установленной между устройством для охлаждения и моталкой.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что устройство для охлаждения выполнено водоохлаждающим с датчиком температуры с обратной связью, с клапанами подачи воды.

6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для намотки и последующей размотки полосы, установленным непосредственно за устройством для индукционного нагрева заготовки, и ножницами, установленными перед устройством для индукционного нагрева.

7. Установка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что она содержит по крайней мере еще одно устройство для индукционного нагрева заготовки, установленное между клетями горячей прокатки.

8. Установка по любому из пп.4 6, отличающаяся тем, что она снабжена устройствами для очистки от окалины заготовки, установленными перед устройством для обжатия заготовки сразу после затвердевания ее и перед клетями горячей прокатки соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.07.1998

Номер и год публикации бюллетеня: 17-2001

Извещение опубликовано: 20.06.2001        

---