用于对由钢制成的钢带进行热轧并且进行热处理的方法

摘要

本发明涉及一种用于对由钢制成的钢带(1)进行热轧并且进行热处理的方法。为了能够在钢带设备中较为经济地制造具有足够韧度的高强度的和极高强度的钢带，该方法规定了以下步骤：a)对有待轧制的板坯进行加热；b)将板坯轧制到所期望的钢带厚度；c)对钢带(1)进行冷却，其中钢带(1)在冷却之后具有高于环境温度(T0)的温度；d)将钢带(1)卷绕成绕组(2)；e)使钢带(1)从所述绕组(2)上开卷；f)对钢带(1)进行加热；g)对钢带(1)进行冷却；以及h)运走钢带(1)，其中钢带(1)在按步骤f)的加热之前具有高于环境温度(T0)的温度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对由钢制成的钢带进行热轧并且进行热处理的方法。

背景技术

钢构件的淬火和随后的回火是流行的做法。由此达到这一点，即可以有针对性地调节材料的强度和韧度的所期望的组合。这种工艺原则上也在板材设备中制造较高强度的钢板时使用。该工艺在EP 1764423A1中得到说明。这里在对板坯进行加热并且在厚板轧机机架中分多个倒转道次粗轧到最终厚度之后将板材以很高的速度比如一直冷却到室温，也就是说完成淬火过程。紧随其后是回火过程，也就是说将钢带再次加热到比如600℃，随后再度进行冷却。由此可以在轧板机架中灵活地以很小的批次来制造具有不同的性能的板材。

如在板材制造的领域内一样，在钢带制造中对具有很高的强度的钢种的需求也就是说对所谓的高强度的和极高强度的钢的需求也在不断增加。其中，这些材料应用在汽车、起重机、容器和管子上。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种方法，利用该方法可以在钢带设备中较为经济地制造具有足够韧度的高强度的和极高强度的钢带。尤其由此应该能够有利地制造QT(Q：淬火的；T：经回火的)-钢。

本发明的这项任务的解决方案的特征在于，所述方法具有以下步骤：

a)对有待轧制的板坯进行加热；

b)将板坯轧制到所期望的钢带厚度；

c)对钢带进行冷却，其中钢带在冷却之后基本具有高于环境温度的温度；

d)将钢带卷绕成绕组；

e)使钢带从所述绕组上开卷；

f)对钢带进行加热；

g)对钢带进行冷却；以及

h)运走钢带，

其中，所述钢带在按步骤f)的加热之前具有高于环境温度的温度。

所述绕组在本发明的一种优选的设计方案中在实施步骤d)时处于卷绕站上，其中所述绕组在实施步骤e)时优选处于一个在空间上远离所述卷绕站的开卷站上并且其中所述绕组在步骤d)和e)之间在与卷绕站绝热的情况下可能通过一个绝热的绕组存储器输送给开卷站。

步骤e)可以立即紧随在步骤d)之后进行。

所述钢带在按步骤c)和/或步骤g)的冷却期间或者冷却之后经受矫直过程。该钢带在按步骤e)的开卷与按步骤f)的加热之间也可以经受矫直过程。此外该钢带可以在按步骤f)的加热与按步骤h)的运走之间经受矫直过程。可以通过使钢带围绕沉没辊、转向辊、夹送辊或者其它的辊子转向来进行所提到的矫直过程。

所述矫直过程通常用辊式矫直机或者说经过调整的钢带转向辊或者按照本发明的一种特殊的实施方式在所谓的表皮光轧机架(Skin-Pass-Gerüst)上进行。

所述钢带也可以在按上面的步骤f)的加热的过程中经受矫直过程。

钢带的按步骤c)的冷却可以包括层状冷却以及后置的强化冷却。钢带的按步骤g)的冷却也可以包括层状冷却或者作为替代方案或补充方案包括空气冷却。

冷却装置的至少几部分可以构造为区带冷却装置，所述区带冷却装置按区带地在钢带宽度范围内起作用。

钢带的冷却也可以用高压条(Hochdruckbalken)来进行，由此可以同时对钢带进行清洁或者说除鳞。

钢带的按步骤f)的加热可以包括感应加热。在此作为替代方案，也可以进行直接向钢带加载火焰。在后一种情况下优选规定，通过具有至少75％的氧气优选具有几乎纯氧的气体射流向钢带直接加载火焰，在该气体射流中混合了气态的或者液态的燃料。

一种改进方案规定，在惰性气体(保护气体)之下对钢带进行感应加热。

钢带的按步骤h)的运走过程可以包括钢带的卷绕。钢带的按步骤h)的运走过程也可以包括将钢带的板状切割的部分分离这个过程。

所述钢带优选在按步骤c)的冷却之前具有至少750℃的温度。

所述钢带优选在按步骤c)的冷却之后并且在按步骤d)的卷绕之前具有至少25℃且最高400℃优选在100℃与300℃之间的温度。

此外，一种改进方案规定，所述钢带在按步骤f)的加热之后具有至少400℃优选在400℃与700℃之间的温度。不过，所述钢带优选在按步骤g)的冷却之后并且在按步骤h)的运走过程之前拥有最高200℃优选在25℃与200℃之间的温度。

钢带的加热在钢带宽度范围内会以不同的程度进行。

最后可以规定，步骤e)到g)在倒转作业中实施，为此使用处于按步骤g)的冷却过程后面的卷绕站。

此外可以规定，在所述钢带处理设备的至少两个位置上为了对钢带的质量进行监控而测量钢带的平直度和/或钢带的温度(后者优选借助于温度扫描仪来测量)。

钢带的穿过钢带处理设备的穿过速度、尤其与区带有关的钢带加热、矫直辊的调整度和/或尤其与区带相关的钢带冷却可以通过过程模型来控制或者说调节。

最后钢带在经过钢带处理设备时至少可以按区段借助于夹送装置保持在指定的钢带张力之下。这尤其在强化冷却段的区域中适用。

为了保证钢带定心地进入夹送装置、辊式矫直单元或者强化冷却装置中，优选在这些装置之前布置了钢带侧面导向装置。

用于对由钢制成的钢带进行热轧和热处理的方法的一种作为替代方案的实施方式具有以下步骤：

a)对有待轧制的板坯进行加热；

b)将板坯轧制到所期望的钢带厚度；

c)对钢带进行冷却，其中钢带在冷却之后具有高于环境温度的温度；

d)将钢带卷绕到一台第一卷取机上；

e)使钢带在所述第一卷取机与一台第二卷取机之间倒转，其中钢带在所述卷取机之间经受加热，用于实施回火过程，

其中钢带在按步骤e)的加热之前具有高于环境温度的温度。

这种方法也可以与上面所提到的设计方案相组合。

对于一些材料来说不需要进行回火也就是说强度和韧度性能在步骤d)之后就已符合要求，对于这些材料来说也可以仅仅运用步骤a)到d)。

此外，以下改进方案已经受验证：

在钢带的冷却前后，可以借助于夹送装置来形成钢带张力。

钢带可以借助于侧面导向装置横向于其纵轴线来导引。所述侧面导向装置在此优选布置在钢带的冷却的区域中，尤其布置在钢带的层状冷却的区域中。

此外，所述钢带的侧面导向装置可以布置在夹送装置之前并且在钢带头部经过之后打开且在钢带尾部上为导向任务再次关闭。

钢带温度的测量可以借助于低温辐射温度计来进行。钢带温度的测量可以优选在改变温度的冷却装置和/或加热装置之前、之内和/或之后进行。

宽钢带热轧机组的生产多样性明显有别于厚板轧机机架的生产多样性。因此存在着大量在过去十年时间里新开发的高强度及极高强度的钢种，其性能可以通过有针对性的轧制策略和/或冷却策略来调节。一种合适的用于此用途的方法是在轧制之后以很高的冷却速度对钢带进行淬火，接下来再次加热到低于相位转变温度的温度。

能够通过这种方法制造的传统的QT钢(Q：淬火的；T：经回火的)早已在厚板轧机机架上生产。不过，所述传统的QT钢可以在宽钢带热轧机组上以更为经济的方式来制造。

此外，在钢带热轧机组上也能够更为可靠地生产具有更小的温度和厚度公差以及钢带平直度的更薄的极高强度的钢带。因此，有意义和有利的是，将生产份额从厚板轧机机架转移到钢带轧机机组上。

除此以外存在着多种多样新颖的不是在厚板轧机机架上制造的钢种。这里所介绍的方法在极高的程度上适合于多相钢的类别。借助于明显扩大的温度-时间-变化曲线的多样性并且尤其借助于中断冷却过程并且暂时再次提高温度的方案，可以生产目前不能生产的具有相位组成部分的几乎任意的组合的结构。此外存在着让析出过程进行下去并且就这样有针对性地引入第二相位的可能性，所述第二相位代表着现代钢种的特征。

此外通过所介绍的方法可以调节性能，对所述性能来说在传统的加工过程中需要更高的合金含量。

有利的是，在单独布置轧制及冷却过程以及回火过程时，所述方法具有灵活性(不需要混合轧制)，可以灵活地调节钢带的温度-时间-变化曲线，并且可以对自身的绕组或者其它设备的绕组进行加工。也可以依赖于钢带的使用目的或者可卷绕性对绕组和钢板进行切割。钢板的切割在此优选在温度更高时也就是说尤其在温度为回火温度时进行。

有利的是，在耦合布置所述轧制及冷却过程以及回火过程时可以节省特别巨大的能量，对于难以卷取和打捆的绕组来说使用具有直接的传送功能的专用卷取机以避免所谓的钟表弹簧问题。此外，在直接继续加工时可以很快地对钢带进行继续加工或者说提供所述钢带。最后应该提到，对于所提及的布置方式有更大的可能性来影响钢带的微结构。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施列。其中：

图1是按本发明的一种第一实施方式的用于制造钢带的钢带热轧机组的示意图，

图2示出所述钢带热轧机组的一种作为图1的替代方案的设计方案，

图3示出钢带的关于钢带热轧机组的输送方向的示范性的温度特性，

图4示出作为按图1或2的钢带热轧机组的截取部分的、具有集成的强化冷却装置的矫直机的原理结构，

图5示出作为按图1或2的钢带热轧机组的截取部分的、具有集成的加热装置的矫直机的原理结构，并且

图6是钢带热轧机组连同一个第一工序的一种作为替代方案的设计方案的示意图。

具体实施方式

图1示出了一台钢带热轧机组，在该钢带热轧机组中首先在一个第一工序(用I.表示)中并且随后在一个第二工序(用II.表示)中对钢带1进行加工。

在第一工序中，也就是说在轧制及冷却过程中，首先在多机架的轧钢机组中对板坯进行轧制。在该轧钢机组中仅仅示出了最后三台精轧机架7，所述精轧机架7已经轧制出具有中间厚度的钢带。随后可以测量钢带中的温度分布情况或者说平直度。接着钢带1沿输送方向F到达钢带冷却装置8中，该钢带冷却装置8在这里划分为一个具有所谓的边部挡板(Edge-Masking)的强化的层状的钢带冷却装置9和一个层状的钢带冷却装置10。输送速度比如为6m/s。接着得到冷却的钢带1进入强化冷却装置11中，按照本发明的一种优选的设计方案在该强化冷却装置11中集成了矫直机和夹送装置(图4示出了这方面的细节)。在所述强化冷却装置11之前和之后可以设置夹紧装置。

紧接在强化冷却装置11后面可以再度测量钢带的温度分布情况和平直度。优选对于这些较低的温度使用低温辐射温度计。在所述强化冷却装置内部也可以为了温度冷却剂调节而设想在两个挤干辊或者夹送辊之间进行温度测量。

然后钢带1在卷绕站3中被卷取机12或者13所卷取。

接着绕组2进入第二工序中，也就是说进入回火过程中。

这里绕组2首先在开卷站4中开卷并且而后被输送给矫直机14(这台矫直机14可以布置在紧随着的加热炉的前面和/或后面)。在区带15中已经在钢带的长度和宽度范围内进行了温度平衡之后，钢带1进入加热炉16中。可能并且有利的是，与冷却相类似将矫直机集成到加热炉16中(图5示出了这方面的细节)。这里在连续作业或者倒转作业中对钢带1进行加热。优选使用氧燃料炉或者感应炉，其中加热时间在10与600秒之间。

接下来是切边机17和剪切机18。随后钢带1进入层状的钢带冷却装置中或者作为替代方案进入空气冷却装置19中。紧接着可以布置一台矫直机20。然后在图1中还进一步示出了钢板分离单元21或者说卷绕站5中的卷取机22。

这里也可以取代矫直机14或者20而布置一台表皮光轧机架。

在开卷站4的位置上也可以送入来自其它的钢带热轧机组中的绕组。

与此相对，在图2中可以看出所述两个工序I.和II.直接连接(所示出的设备未完整地装备)。类似地，这里示出了第一工序的一台宽钢带热轧机组(精轧机组7)的最后的机架、钢带冷却装置8和卷取机12和13。最后一台卷取机23设置用于卷绕更高强度的钢带。在此该卷取机23有利地是用于单一卷绕高强度的钢的专用卷取机。该卷取机23在这种情况下是所谓的传送卷取机。绕组在那里不需要打捆。能够回转的压紧辊在朝开卷位置旋转时将钢带保持在张力下。因而就在卷绕之后在回火线(第二工序)中继续进行加工。与在按图1的解决方案中相类似地继续进行输送。

在这里特别有利的同样是，在具有更高的卷绕温度的钢带上节省能量并且快速地将绕组从第一工序继续输送给第二工序。也就是说规定，钢带1在加热炉16中加热之前就已具有高于环境温度T₀的温度。

此外，对特殊的钢带来说也可以使钢带在两台卷取机23与22之间倒转，以便能够实现钢带的所期望的温度特性或者说处理效果。

优选在钢带较短并且/或者构件间距具有足够尺寸时，也直接地将钢带1从第一工序输送给第二工序，而不要中间卷取钢带1并且/或者随后使钢带1从卷取机22倒转到卷取机23上。因此这里没有使用卷取机23，而是在钢带尾部以很低的或者首先很高并且随后很低的速度从轧机中出来之后直接实施回火过程。

作为替代方案可以在不依赖于厚度和速度的情况下使用这种用于钢带的处理方式。于是，首先不使用卷取机23并且加热炉停止使用。钢带被卷绕到卷取机22上。随后回火过程倒转地在卷取机22和23之间实施。

相应于图2，在图3中示出了用于钢带1的沿钢带轧机的优选的温度特性。在回火线的末端进行的冷却优选是水冷却或空气冷却。

但是也可以用高压条(Hochdruckbalken)进行冷却。在此同时对钢带表面进行清洁或者说除鳞。

轧制设备的生产量通常比回火过程中的生产量高，因为钢带的轧制速度大于回火速度。因此也可以进行所谓的混合轧制作业，用于最佳地利用轧机。这意味着，将一定数量的钢带卷绕到卷取机12和13上，而在回火线上中则继续对更高强度的钢带进行加工。

因此，按本发明钢带的制造主要划分为两个工序，下面示范性地用其它可选的步骤对所述工序进行说明：

第一工序：

-在多机架的宽钢带热轧机组中对板坯(厚板坯或薄板坯)进行加热并且随后进行轧制；

-在出料辊道上对钢带进行强化冷却；

-从矫直机中穿过；

-将钢带卷绕成绕组。

为了提高高强度的钢带的平直度，有利的是，在传统的精轧机组之前进行钢带棱边加热，使用设在第一冷却段单元中的边部挡板并且使用矫直机。

在卷绕温度较高时，将绕组快速地输送给接下来的第二工序是有利的，以便在回火时节省加热能量。然后在绝热罩下输送所述绕组，以便减少温度损失并且保证均匀的材料特性。

第二工序：

-在有不平直度时在矫直机中对钢带进行任意矫直；

-在真正的回火处理之前可选通过区带的冷却或者加热对钢带温度进行任意平衡，以便使钢带温度在钢带长度和宽度范围内变得均匀；

-使钢带回火，也就是说用感应加热或者在能量方面有利地在气体加热的连续式加热炉中(比如具有所谓的DFI工艺的氧燃料加热炉)进行连续的再加热；

-给钢带切边；

-随后使钢带冷却；

-再度对钢带进行矫直；

-再度将钢带卷绕成绕组。

作为替代方案，可以在加热炉之前、在加热炉之后并且/或者直接在钢板分离单元之前将钢带切割成钢板。钢板的这种切割对于难以卷取的钢带特别有利。在温度为回火温度时进行切割是有利的，因为钢带在这种情况下具有较低的强度。

对于较厚的钢带和/或再也无法切割的高强度的钢来说，将火焰切割机、激光切割机或者热切割机设置用于切割。

在所提到的氧燃料加热炉中实施所谓的DFI-氧燃料方法(直接的火焰加载)进行回火，所述氧燃料加热炉是特殊的加热炉，在该加热炉中取代空气将(几乎)纯粹的氧气与气态的或者液态的燃料相混合并且将由此产生的火焰直接对准钢带。这不仅优化了燃料过程，而且也减少了氧化氮排放。起鳞性能同样是有利的或者说铁鳞的增长在这种情况下很小(在空气不足的情况下运行)。气体的很高的流动速度甚至对钢带表面起到清洁作用。关于钢带表面质量，这种加热方式特别有利。利用该方法可以在获得很好的效率的情况下取得与在感应加热中相类似的很高的热强度。

可以取代第一或第二工序中的先后布置的冷却段和在线矫直机，也将矫直机和钢带冷却装置组合地安置在一台机组中。矫直辊而后同时用作水挤干辊并且因此用于在钢带的宽度范围内产生尽可能均匀的冷却作用，因为可能的钢带横向弯曲以及不平直度直接在产生时就得以消除。在依赖于钢带温度和材料质量的情况下借助于矫直机模型来个别地调整矫直辊，从而避免钢带表面的过度膨胀。即使在没有形成机架张力或者卷取机张力时，冷却段单元之前及之后的夹送装置也用于尽可能长时间地产生钢带张力。钢带冷却装置的一部分可以构造为钢带区带冷却装置的形式，用于能够积极地影响温度分布。所述冷却矫直单元在图1和2中示出。关于这方面的细节可从图4中看出。在该附图中可以看出用于矫直、冷却和挤干的可能的任意的组合。对于钢带头部的可靠的穿带过程来说，尤其在碰到较薄的钢带时将所述冷却矫直单元构造为能够提升和回转的结构，这也在图4中示出(参见双箭头)。所述矫直辊能够个别地调节。

在可以在图4中看出的由矫直机和冷却装置构成的共同的装置之前和/或之后可以设置一个用于钢带的温度扫描仪。一个钢带头部形状探测器(为了探测Skis和波纹)可以定位在所示出的设备之前。

在图4中可以详细地看出夹送装置24、纯粹的冷却单元25、矫直辊26以及组合的挤干辊/夹送装置27。此外可以看出强化冷却装置28的喷嘴。

在此可以交替地布置冷却、矫直和夹送辊单元。在依赖于钢带的材料和温度的情况下来个别地调节矫直量。所述矫直冷却单元能够提升和回转。

如可以在图5中看出的一样，第二工序的矫直及加热过程14、16也可以与所示出的设备组合运行。类似地，矫直量可以与存在的钢带温度及钢带材料相匹配。在此，所述感应加热装置的趋肤效应(更高的表面温度)(或者在DFI氧燃料方法中直接的火焰加载)起积极作用。同时，所述矫直辊将钢带保持到位并且避免不平直度，从而可以在钢带的很长的切片部分(Filetteil)中进行尽可能有效的(感应的)加热。所述加热矫直单元之前及之后的夹送装置29将钢带保持在张应力30之下。为可靠地穿入钢带头部，感应线圈32以及矫直辊和导向辊31构造为能够垂直调整的结构。

所述冷却矫直单元(图4)或者说加热矫直单元(图5)的使用不局限于钢带设备，而是也可以设置在厚板设备中。

在可以在图5中看出的由矫直机和加热装置构成的共同的装置之前和/或之后可以设置一个用于钢带的温度扫描仪。

为了能够在第二工序中在感应加热时影响钢带宽度范围内的温度分布，此外使用横向磁场感应器，所述横向磁场感应器可以横向于钢带运行方向或者说输送方向F移动。在此-如有必要-比如可以对钢带边缘进行更大程度的加热或者更小程度的加热。

可选在将钢带加热到回火温度之前通过对太热的或者太冷的钢带段进行有针对性的冷却(区带冷却)或者加热这种方式可以对钢带的长度及宽度范围内的钢带温度进行平衡。如果应该处理不完全冷却到环境温度的绕组，则尤其应该设置这种做法。由此可以缩短绕组穿过绕组轴承(Coillager)的穿过时间。绕组跟踪系统(模型)以及在绕组开卷时所测量的温度分布用于理想地控制加热或冷却机组。

对于矫直辊来说使用堆焊的高耐磨的轧辊材料，用于保证很长的寿命以及很好的钢带质量。

生产线内部的温度扫描仪和平直度测量设备间接地对钢带的质量进行监控并且用作用于调节和调整元件的信号，所述调节和调整元件比如用于通过过程模型来控制的通过速度、加热功率、矫直辊调整量和冷却。

图6示出了第一工序在一种稍作改动的实施方式中的情况。与图1相类似，图6示出了精轧机组7的后面部分、层状的钢带冷却单元9、10以及强化冷却装置11和卷绕站3。在该实施方式中，所述强化冷却装置11和一个钢带矫直单元36.1、36.2布置在不同的位置上。夹送装置34和35定位在所述强化冷却装置11的前面和后面。由此可以在所述强化冷却装置11的内部几乎为整个钢带长度保持一种钢带张力，而没有将该钢带夹紧在机架或者卷绕设备中。由此可以将可能出现的钢带浪皱拉出来并且就这样获得尽可能均匀的冷却效果。

为了保证钢带定心地进入夹送装置34、35中并且/或者进入强化冷却装置11中，尤其有利的是，在所述夹送装置和/或强化冷却装置之前布置了钢带侧面导向装置33.1。在钢带头部经过所述夹送装置33.1以及强化冷却装置11之后，所述侧面导向装置33.1再次打开，以便不会阻止层状的钢带冷却装置10中的水排出。然后对于剩余的钢带来说导向装置33.2承担导向任务。类似地，对于钢带尾部来说在该端部已经离开精轧机组之后再次短暂地调整所述导向装置33.1，用于反作用于钢带尾部的偏移。为了将冷却段长度降低到最低限度，所述侧面导向装置33.1因此优选布置在所述层状的钢带冷却单元10的内部。

所述相应的卷绕站3前面的矫直辊36.1、36.2在形成钢带张力之后沉入钢带平面中并且通过沉没辊、转向辊或者夹送辊的缠辊来用于产生钢带矫直效果。如果在所述强化冷却段11的内部布置了转向辊26(参见图4)，那么类似的处理方式就得到实际应用。

附图标记列表：

1钢带(在精轧机组后面具有最终厚度)

2绕组

3卷绕站

4开卷站

5卷绕站

6钢带(在精轧机组的内部具有中间厚度)

7精轧机组

8钢带冷却装置

9强化的层状的钢带冷却装置

10层状的钢带冷却装置

11强化冷却装置

12卷取机

13卷取机

14矫直机

15区带

16加热炉

17切边机

18剪切机

19空气冷却装置或者层状的钢带冷却装置

20矫直机

21钢板分离单元

22卷取机

23卷取机

24夹送装置

25纯粹的冷却单元

26矫直辊

27挤干辊/夹送装置

28强化冷却装置的喷嘴

29夹送装置

30张应力

31导向辊

32感应线圈

33.1在第一夹送装置之前/强化冷却装置之前的侧面导向装置

33.2在卷绕夹送装置之前的侧面导向装置

34在强化冷却装置之前的夹送装置

35在强化冷却装置之后的夹送装置

36.1在第一卷绕站之前的矫直辊

36.2在第二卷绕站之前的矫直辊

I.第一工序

II.第二工序

F输送方向

T₀环境温度