Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к способу производства стальной полосы, прокатанной в ферритном или аустенитном состоянии, и устройству для его осуществления. В способе производства стальной полосы, при котором расплавленную сталь отливают в установке для непрерывной разливки в плоскую заготовку и, используя тепло разливки, перемещают через печь, прокатывают предварительно в устройстве для предварительной прокатки и прокатывают начисто в устройстве для чистовой прокатки в стальную полосу до желательной толщины готового изделия. Прокатку стальной полосы на последней стадии прокатки осуществляют в устройстве для бесконечной или полубесконечной прокатки, при этом а) для производства стальной полосы, прокатанной в ферритном состоянии, плоскую заготовку прокатывают в устройстве для предварительной прокатки в аустенитном состоянии и после прокатки в аустенитном состоянии охлаждают до температуры, при которой сталь имеет, в основном, ферритную структуру, и полосу, плоскую заготовку или часть плоской заготовки прокатывают в устройстве для чистовой прокатки при скоростях, преимущественно соответствующих скорости входа в устройство для чистовой прокатки и последующим обжатиям по толщине, и, по меньшей мере, в одной клети устройства для чистовой прокатки прокатывают в ферритном состоянии; b) для производства стальной полосы, прокатанной в аустенитном состоянии, полосу, выходящую из устройства для предварительной прокатки, нагревают до температуры в аустенитной области или удерживают при данной температуре и прокатывают в устройстве для чистовой прокатки преимущественно в аустенитном состоянии до толщины готового изделия и после данной прокатки охлаждают до температуры в ферритной области; и стальную полосу, прокатанную в ферритном или аустенитном состоянии по достижении желательной толщины готового изделия разрезают на части желательной длины, которые затем наматывают в рулоны. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей, в частности возможности производства тонкой полосы в аустенитном состоянии с толщиной готового изделия менее 1,2 мм, пригодной для дальнейшего обжатия в ферритном состоянии с целью использования ее в качестве упаковочной стали, например, при производстве консервных банок для напитков. 3 с. и 40 з.п.ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2172652
Класс(ы) патента: B21B1/22, B21B1/46, B21B1/26
Номер заявки: 99100328/02
Дата подачи заявки: 09.06.1997
Дата публикации: 27.08.2001
Заявитель(и): ХОГОВЕНС СТАЛ Б.В. (NL)
Автор(ы): КОРНЕЛИССЕН Маркус Корнелис Мария (NL); ГРОТ Алдрикус Мария (NL); ДЕН ХАРТОГ Хейберт Виллем (NL)
Патентообладатель(и): ХОГОВЕНС СТАЛ Б.В. (NL)
Описание изобретения: Изобретение относится к способу производства стальной полосы, посредством которого расплавленную сталь отливают на установке для непрерывной разливки в плоскую заготовку и, используя теплоту разливки, перемещают через печь, прокатывают предварительно в устройстве для черновой прокатки и прокатывают начисто до толщины готового изделия в устройстве для чистовой прокатки стальной полосы, и к устройству для осуществления данного способа.
Такой способ известен из заявки на Европейский патент ЕР 0666122.
Изобретение особенно подходит для изготовления тонкой плоской катаной заготовки с толщиной менее 150 мм, предпочтительно менее 100 мм, более предпочтительно с толщиной в диапазоне от 40 до 100 мм.
В заявке WO 96/12573 описывается способ и устройство для производства стальной полосы со свойствами, которые она имеет в состоянии после холодной прокатки. Цель изобретения по заявке WO 96/12573 состоит в том, чтобы разработать способ, который не требует операции повторного нагрева в аустенитном состоянии. В заявке WO/12573 предлагается единственная операция предварительной прокатки без повторного нагрева, после которой следует охлаждение полосы до ферритного состояния и последующая прокатка в ферритном состоянии и диапазоне температур от 850 до 600oC. В способе по данной публикации стальную полосу изготавливают по принципу рулон за рулоном. Предварительно прокатанную полосу разрезают и после охлаждения сматывают в рулон. Рулоны предварительно прокатанной и охлажденной полосы без чистовой прокатки и намотки представляют собой окончательно обработанную полосу. Каждый головной и хвостовой конец этих рулонов имеет свойства, которые отличаются от остальной готовой полосы, как это будет объяснено ниже.
В заявке на Европейский патент ЕР 0666122 раскрывается способ, в котором после гомогенизации в туннельной печи полученную непрерывной разливкой тонкую стальную заготовку прокатывают посредством ряда операций горячей прокатки, то есть в аустенитной области, в полосу толщиной менее 2 мм. Для достижения такой толщины готового изделия в устройствах для прокатки и прокатных линиях, которые можно реализовать на практике, предлагается повторно нагревать стальную полосу, по меньшей мере, после первой клети прокатного стана, предпочтительно с помощью индукционной печи.
Между установкой для непрерывной разливки и туннельной печью расположено устройство для резки, с помощью которого полученная непрерывной разливкой тонкая плоская заготовка может быть разрезана на отдельные заготовки приблизительно равной длины, которые подвергают гомогенизации в туннельной печи при температуре приблизительно от 1050oC до 1150oC. После выхода из туннельной печи отдельные заготовки при желании могут быть снова разрезаны на плоские заговки с весом, соответствующим весу рулона, подлежащего изготовлению. Каждую половину плоской заготовки прокатывают в полосу, имеющую желательную толщину готового изделия, и затем сматывают в рулон с помощью моталки, установленной после устройства для прокатки.
Заявка на Европейский патент EP-A-0306076 относится к непрерывному процессу изготовления катаной стальной полосы в ферритном состоянии и к устройству для осуществления способа. В соответствии с этой публикацией тонкую плоскую заготовку с толщиной менее 100 мм отливают на установке для непрерывной разливки, подвергают горячей прокатке в аустенитном состоянии, охлаждают до ферритной области и затем сматывают в рулон. В данном способе имеет место непрерывное прохождение стали из установки для непрерывной разливки до наматывающего устройства, предназначенного для сматывания в рулон стальной полосы, прокатанной в ферритном состоянии.
Заявка на патент DE-A-19520832 относится к способу и устройству для производства стальной полосы со свойствами, которые она имеет в состоянии после холодной прокатки. Цель изобретения по заявке на патент DE-A-19520832 состоит в том, чтобы разработать способ, который не требует операции повторного нагрева в аустенитном состоянии. В заявке на патент DE-A-19520832 предлагается единственная операция предварительной прокатки без повторного нагрева, после которой следует охлаждение полосы до ферритного состояния и последующая прокатка в ферритном состоянии в диапазоне температур от 850 до 600oC. В способе по данной публикации стальную полосу изготавливают по принципу рулон за рулоном.
Задачей изобретения является разработка способа известного типа, позволяющего повысить эффективность изготовления стальной полосы. Эта задача решается в заявленном изобретении с достижением технического результата, заключающегося в том, что расширяются технологические возможности способа и устройства согласно изобретению за счет того, что в способе производства стальной полосы, при котором расплавленную сталь отливают в установке для непрерывной разливки в плоскую заготовку и, используя теплоту разливки, перемещают через печь, предварительно прокатывают в устройстве для предварительной прокатки и прокатывают начисто в устройстве для чистовой прокатки в стальную полосу до желательной толщины готового изделия, прокатку стальной полосы на последней стадии прокатки осуществляют в устройстве для бесконечной или полубесконечной прокатки и стальную полосу, прокатанную в ферритном или аустенитном состоянии, после достижения желаемой толщины готового изделия разрезают на части желательной длины, которые затем наматывают в рулоны.
Решение поставленной задачи осуществляется также с помощью устройства для производства стальной полосы, содержащего установку для непрерывной разливки, предназначенную для отливки тонких плоских заготовок, печь для гомогенизации отлитой плоской заготовки, разделенной или не разделенной на части, устройство для предварительной прокатки и устройство для чистовой прокатки, которое отличается тем, что оно включает в себя устройство для повторного нагрева, расположенное за устройством для чистовой прокатки, причем данное устройство для повторного нагрева выполнено с возможностью удаления его с траектории движения полосы и с возможностью замены его холодильной установкой для принудительного форсированного охлаждения полосы, прокатанной в аустенитном состоянии.
В данном контексте полоса рассматривается как плоская катаная заготовка, толщина которой уменьшена как до достижения толщины готового изделия, так и после этого. Предпочтительно способ осуществляется как бесконечный или полубесконечный процесс.
Изобретение основано на множестве новых и изобретательских идей.
Одна новая идея основана на том, что можно применить способ, с помощью которого согласно известному предшествующему уровню получают не только горячекатаную стальную полосу, прокатанную в аустенитном состоянии, но и стальную полосу, прокатанную в ферритном состоянии, со свойствами холоднокатаной стальной полосы, используя при этом преимущественно те же самые средства.
Это открывает возможность производства более широкого сортамента стальных полос в самом по себе известном устройстве, более точно - производства с его помощью стальных полос, которые имеют значительно более высокую стоимость на рынке. Кроме того, как разъясняется в дальнейшем, способ создает особое преимущество в случае прокатки полосы в ферритном состоянии.
Вторая новая идея базируется на том, что значительные преимущества могут быть получены с помощью способа, в котором осуществляется производство не по принципу рулон за рулоном, а посредством которого при полубесконечном или бесконечном процессе одну или более плоских заготовок прокатывают в полосу до желательной толщины готового изделия. Полубесконечный процесс следует понимать как процесс, при котором из одной плоской заготовки в результате прокатки получают множество рулонов, предпочтительно более трех рулонов, предпочтительно более пяти рулонов с обычным размером рулона, причем прокатка осуществляется до толщины готового изделия при непрерывном процессе, по меньшей мере, в устройстве для чистовой прокатки. При бесконечном процессе прокатки плоские катаные заготовки или - после устройства для предварительной прокатки - полосы присоединены друг к другу таким образом, что в устройстве для чистовой прокатки может выполняться бесконечный процесс прокатки, тем самым при полубесконечном процессе и при бесконечном процессе отсутствует материальная связь между сталью в установке непрерывной разливки, с одной стороны, и сталью, прокатываемой в устройстве для чистовой прокатки, с другой стороны.
Исходным моментом при обычном способе производства стальной полосы является рулон горячекатаной полосы, который также изготовлен с помощью известного способа по заявке на Европейский патент ЕР 0666122 путем разрезания плоской катаной заготовки на части с весом, соответствующим желательному весу рулона. Обычно такой тип рулона горячекатаной полосы имеет вес от 16 до 30 тонн. Этот способ производства имеет серьезный недостаток. Один недостаток заключается в том, что в случае достижения большой величины отношения ширины стальной полосы к ее толщине затруднено регулирование профиля, другими словами, затруднено регулирование отклонения толщины по ширине полосы. Регулирование профиля представляет собой особую проблему, когда полоса поступает в устройство для чистовой прокатки и выходит из него. Вследствие прерывистости потока материала и, в частности, вследствие связанных с этим неоднородности напряжений и колебаний температуры в полосе головная и хвостовая части горячекатаной стальной полосы, подлежащей прокатке, ведут себя иначе, нежели средняя часть в устройстве для прокатки. На практике используются прогрессивные способы опережающего регулирования и адаптивного управления и числовые модели при попытке получить головную часть и хвостовую часть, которые имеют неправильный профиль, как можно более короткими. Несмотря на эти меры, из каждого рулона в отходы приходится переводить головную и хвостовую части, а они могут составлять до нескольких десятков метров по длине, на которых отклонение по толщине в четыре или более раз превышает допустимое значение.
В установках, используемых в настоящее время, отношение ширины к толщине полосы, прокатанной в аустенитном состоянии, составляющее приблизительно 1200 - 1400, рассматривается как практически достижимый максимум: любое отношение ширины к толщине свыше этого приводит к слишком длинным головной и хвостовой частям до того, как будет достигнуто стабильное состояние, и к значительным отходам.
С другой стороны, с точки зрения уровня качества материалов при производстве как горячекатаной стальной полосы или стальной полосы в аустенитном состоянии, так и холоднокатаной стальной полосы существует потребность в обеспечении большей ширины при неизменной или уменьшающейся толщине. На рынке есть спрос на стальную полосу с отношением ширины к толщине, составляющим 2000 или более, но по описанным выше причинам эти отношения практически недостижимы в известном способе.
Способом согласно изобретению можно прокатать начерно стальную полосу, предпочтительно поступающую из печи, при непрерывном процессе или процессе без перерывов в аустенитном состоянии, прокатать ее в устройстве для чистовой прокатки до толщины готового изделия и впоследствии разрезать в устройстве для разрезания на полосы желательной длины и смотать их в рулоны.
При полубесконечном процессе плоскую заготовку определенной длины гомогенизируют в печи и затем прокатывают предварительно при выходе ее из печи, а затем подвергают чистовой прокатке, при этом предпочтительно не осуществляют промежуточное хранение, а плоскую заготовку подают в черновую клеть и в чистовую клеть и прокатывают.
Скорость разливки плоских заготовок обычной в данном случае толщины составляет приблизительно 6 м/мин. Однако предпочтительно выполнять, по меньшей мере, чистовую прокатку при скорости прокатки, отличающейся от скорости разливки и равной приблизительно 12 м/мин. Это можно обеспечить путем использования многоручьевой установки непрерывной разливки стали или путем использования большего числа установок для разливки. Одновременно изготовленные плоские заготовки могут быть соединены вместе с образованием бесконечной плоской заготовки. Другая альтернатива заключается в том, чтобы прокатать предварительно плоские заготовки и затем соединить их, возможно в комбинации с приемной коробкой разматывателя для рулонов с целью временного хранения. В обеих ситуациях можно обеспечить бесконечный процесс прокатки в устройстве для чистовой прокатки.
Также можно непрерывно заполнять печь, используя множество ручьев или большее число установок для разливки, и применять постоянно полубесконечный процесс. Естественно, также можно производить рулон за рулоном путем нарезания коротких плоских катаных заготовок, хотя при этом невозможно обеспечить все преимущества полубесконечного или бесконечного процесса.
Полубесконечный или бесконечный процесс имеет ряд преимуществ.
В известном способе прокатывают рулон за рулоном, поэтому каждая полоса, которая смотана в рулон после прокатки, должна подаваться в прокатный стан. Если требуется малая толщина готового изделия, валки опираются на верхние части других валков при подаче полосы в прокатный стан, и заданная толщина готового изделия достигается за счет упругой деформации валков и прокатного стана. Помимо трудности регулирования толщины готового изделия, известный способ связан и с дополнительными недостатками, заключающимися в том, что входная скорость небольшая, и в том, что невозможно осуществлять смазку во время прокатки, поскольку это приводит к уменьшению трения до такой степени, что валки не могут зажимать полосу.
При бесконечном или полубесконечном процессе прокатки полоса подается в устройство для прокатки, после чего из этой полосы изготавливают некоторое количество рулонов. В данном случае можно подать полосу в устройство для прокатки один раз без смазки, а затем осуществлять смазку во время процесса прокатки. Смазка во время прокатки имеет ряд преимуществ: меньше износ валков, уменьшенные усилия на валки, следовательно, достижение меньшей толщины готового изделия, улучшенное распределение напряжений по всему поперечному сечению полосы, следовательно, лучшее регулирование текстуры.
Кроме того, при бесконечной или полубесконечной прокатке обеспечивается преимущество большего достижимого диапазона отношений ширины к толщине в полосе, прокатываемой до толщины готового изделия, а также достигается меньшее утолщение посередине части полосы и более высокая скорость выхода полосы после последнего прохода.
Испытания, экспериментальные модели и математические модели показали, что в данном способе можно достичь отношения ширины к толщине, превышающего 1500, предпочтительно более 1800, и при достаточно высокой скорости прокатки превышающего 2000 для материала, прокатанного в аустенитном и ферритном состояниях. Предпочтительно используется тонкая плоская катаная заготовка с толщиной от 40 до 100 мм на выходе из кристаллизатора установки непрерывной разливки стали. Предпочтительно среди других моментов, связанных с большей свободой при выборе формы кристаллизатора и лучшим регулированием потока в кристаллизаторе, следует указать на то, что плоскую заготовку обжимают по толщине после выхода из кристаллизатора, когда сердцевина ее еще находится в жидком состоянии. Обжатие по толщине, как правило, составляет от 20 до 40%. Предпочтительная толщина плоской катаной заготовки при входе в печь составляет от 60 до 80 мм. Установлено, что можно прокатать тонкую плоскую заготовку с толщиной в указанном выше диапазоне в аустенитном состоянии до конечной толщины 0,6 мм или даже меньше. Следовательно, при ширине плоской катаной заготовки или полосы 1500 мм или более можно достичь отношения ширины к толщине, составляющего 2500, и это возможно при данном уровне техники.
Для специалиста в данной области очевидно, что при данном техническом уровне также можно обеспечить более низкие значения отношения ширины к толщине, но тем не менее превышающие 1500.
Особым признаком настоящего изобретения является то, что можно получить не только высокие значения отношения ширины к толщине, но также можно обеспечить значительно меньшие значения толщины готового изделия в аустенитном состоянии, чем считалось возможным и практически достижимым прежде.
При прокатке металла в аустенитном состоянии, также называемой горячей прокаткой, строго придерживаются правила предотвращения прокатки в диапазоне температур, при котором одновременно присутствует материал в аустенитном и ферритном состояниях, поскольку в так называемой двухфазной области структура материала не предсказуема. Важной причиной этого является то, что при снижении температуры от приблизительно 910oC процентное содержание аустенитного материала снижается очень быстро. В зависимости от процентного содержания углерода при примерно 850oC более 80% стали превращается в феррит.
При прокатке в двухфазной области, то есть в диапазоне температур, который, в основном, лежит между 850 и 920oC, аустенитная и ферритная структуры не распределены равномерно в процентном отношении по поперечному сечению полосы вследствие неизбежной неравномерности температуры. Поскольку превращение из аустенита в феррит связано с влиянием температуры, влиянием объема и влиянием формуемости, неоднородное распределение аустенита и феррита означает то, что будет получен очень трудно регулируемый профиль и структура полосы. Чтобы избежать прокатки в двухфазной области, обычно на практике не прокатывают материал в аустенитном состоянии до значений толщины менее 1,5 мм, и в исключительных случаях до значений толщины не менее 1,2 мм. Процесс полубесконечной или бесконечной прокатки открывает возможность получения меньших значений толщины до 0,6 мм при аустенитном состоянии материала. Предпочтительно используют тонкую плоскую заготовку с толщиной в пределах вышеуказанного диапазона. Целесообразно на практике гомогенизировать плоскую заготовку в печи до температуры в диапазоне от 1050 до 1200oC, предпочтительно от 1100 до 1200oC, особенно приблизительно 1150oC. Благодаря бесконечному или полубесконечному процессу полоса непрерывно направляется в установке, даже предпочтительно непосредственно перед устройством для разрезания и после устройства для разрезания, которое режет полосу на части желательной длины. Следовательно, можно поддерживать высокую скорость прокатки без риска, заключающегося в том, что полоса станет нерегулируемой (неконтролируемой) из-за аэродинамических эффектов. Было установлено, что можно успешно получить окончательные значения толщины в аустенитной области (при аустенитном состоянии металла), составляющие 0,6 - 0,7 мм, при скоростях выхода из последней прокатной клети чистового прокатного стана, составляющих менее 25 м/с. В зависимости от числа прокатных клетей в чистовом прокатном стане и состава стали эти значения также достижимы при выходных скоростях 20 м/с.
Высокая эффективность способа согласно изобретению обуславливается и тем обстоятельством, что в данном способе используется тонкая плоская заготовка. При обычной горячей прокатке используется плоская заготовка толщиной примерно 250 мм. Такая плоская заготовка имеет краевую зону с шириной примерно 100 мм на обоих краях плоской заготовки, и в этих зонах падение температуры составляет около 50oC, что означает, что краевые зоны, имеющие значительную ширину, существенно холоднее средней части. Прокатка такой плоской катаной заготовки в аустенитном состоянии может происходить только до тех пор, пока эти краевые зоны не перейдут в двухфазное аустенитно-ферритное состояние. В тонких плоских заготовках эти краевые зоны существенно меньше и составляют несколько миллиметров, и падение температуры в этих краевых зонах также существенно меньше (несколько градусов, а именно от 5 до 10oC). Когда тонкие плоские прокатные заготовки начинают прокатывать в аустенитном состоянии, получается значительно большая аустенитная рабочая зона.
Способ согласно изобретению также обладает преимуществом, которое связано с профилем. Для хорошего направления полосы через различные прокатные клети полосу выполняют с так называемой утолщенной средней частью полосы, то есть с имеющей несколько большую толщину средней частью полосы. Чтобы предотвратить искажения профиля в направлении длины, утолщенная средняя часть полосы должна иметь постоянный размер во время процесса прокатки. При уменьшении толщины это означает, что относительная величина утолщенной средней части полосы увеличивается. Такая относительно большая утолщенная средняя часть полосы нежелательна. С другой стороны, направление боковых сторон полосы невозможно при малых значениях толщины полосы.
В способе согласно изобретению полосу непрерывно направляют в устройство для намотки, так что направление боковых сторон не является необходимым, и достаточно иметь утолщенную среднюю часть полосы с меньшими размерами (толщиной).
Способ согласно изобретению обеспечивает получение на стальной полосе новой комбинации структуры (получаемой при прокатке в аустенитном состоянии до толщины готового изделия) и толщины готового изделия (меньшей, чем 1,2 мм, предпочтительно меньшей, чем 0,9 мм). Такие стальные полосы имеют новые области применения.
До настоящего времени обычная практика заключалась в том, что для применения стальной полосы с толщиной менее 1,2 мм полосу, прокатанную при аустенитном состоянии материала, подвергали холодной прокатке до получения толщины готового изделия также и в тех случаях, когда качество поверхности и формуемость, достигаемые при холодной прокатке, не требовались.
Примерами таких случаев применения являются стальные детали, для которых требуется лишь ограниченная формуемость и/или качество поверхности, такие как радиаторы для центрального отопления, внутренние части автомобилей, плиты для строительной индустрии, барабаны и трубы.
Следовательно, способ согласно изобретению обеспечивает придание стали нового качества в тех областях применения, где до сих пор использовалась значительно более дорогая холоднокатаная сталь.
Другое преимущество способа согласно изобретению заключается в том, что он подходит для производства высокопрочной стали с толщиной, которую до настоящего времени невозможно было получить прямым путем (непосредственно), например, такой стали, которая требуется в автомобильной промышленности. Известно, что для производства высокопрочной стали с малой толщиной прокатывают стальную полосу в аустенитном состоянии металла, впоследствии подвергают эту полосу холодной прокатке до желательной толщины, а затем добиваются желательных прочностных характеристик путем повторного нагрева полосы до аустенитного состояния, после чего регулируемым образом охлаждают полосу для получения желательных прочностных свойств.
В способе согласно изобретению можно получить высокопрочную сталь желательной толщины непосредственно (прямым путем). Как указано выше, тонкая плоская прокатная заготовка имеет распределение температур с высокой степенью равномерности, что делает возможным, с одной стороны, получить очень небольшую толщину готового изделия и, с другой стороны, обеспечивает возможность прокатки в двухфазной области при однородной структуре. Результатом является то, что даже в двухфазной области можно получить однородную и регулируемую структуру при малых значениях толщины. Путем выбора температуры прокатки и значений обжатия при прокатке в зависимости от состава стали (от элементов, образующих выделения) и (режима) охлаждения можно обеспечить производство желательной высокопрочной стали экономичным и эффективным образом. Также можно производить высокопрочные стали обычной толщины непосредственным образом. Такие тонкие высокопрочные стальные листы имеют особо важное значение для автомобильной промышленности, где существует потребность в прочных, но легких конструкциях в связи с требованиями безопасности и энергопотребления. Это также открывает возможность использования новых рамных конструкций для автомобилей. Примерами таких высокопрочных сталей являются так называемые двухфазные (dual-phase) стали и ТРИП-стали с пластичностью, обусловленной мартенситным превращением (TRIP - transformation induced plasticity), для которых предусмотрено, что их состав и свойства включены в данную заявку путем данной ссылки. Следовательно, при производстве высокопрочных сталей с малой толщиной прокатка выполняется таким образом при двухфазном состоянии материала (в двухфазной области). Этот способ представляет собой вариант осуществления изобретения и предусмотрено, что он охватывается операцией b.
Большая рабочая зона по отношению к температуре гомогенизации, скорости прокатки и температуре на выходе из чистового прокатного стана достигается в варианте реализации способа согласно изобретению, при котором, по меньшей мере, одна операция обжатия выполняется в ферритной области.
Под ферритной областью в этой связи понимается интервал температур, при котором, по меньшей мере, 75% и предпочтительно не менее 90% материала имеет ферритную структуру. Предпочтительно избегать интервала температур, при котором две фазы присутствуют одновременно. С другой стороны, предпочтительно выполнять операции прокатки в ферритной области при такой высокой температуре, что после намотки сталь рекристаллизуется на рулоне. Для низкоуглеродистой стали, имеющей содержание углерода выше примерно 0,03%, температура намотки лежит в интервале от 650 до 720oC, для стали со сверхнизким содержанием углерода, которая имеет содержание углерода менее 0,01%, предпочтительна температура намотки в интервале от 650 до 770oC. Такая стальная полоса, прокатанная в ферритном состоянии, пригодна в качестве замены обычной холоднокатаной стальной полосы или в качестве исходного материала для дальнейшей холодной прокатки известным образом и для известных случаев применения.
В случае низкоуглеродистой стали на стадии прокатки в ферритном состоянии получается стальная полоса, которая при рекристаллизации в рулоне имеет крупнозернистую структуру и, следовательно, сравнительно низкий физический предел текучести. Такая полоса очень подходит для дальнейшей обработки посредством обычных процессов холодной прокатки. Если полоса является достаточно тонкой, она также подходит для того, чтобы заменить холоднокатаную полосу в широком ряде существующих в настоящее время случаев применения.
Преимущество использования стали со сверхнизким содержанием углерода (с содержанием углерода < приблизительно 0,01%) заключается в том, что она обладает малой сопротивляемостью деформированию при высокой температуре в ферритном состоянии. Кроме того, данный тип стали создает возможность прокатки в однофазном ферритном состоянии при широком диапазоне температур. Следовательно, способ, раскрытый в изобретении, может быть в значительной степени предпочтительным при применении его для стали со сверхнизким содержанием углерода с целью получения стальной полосы с хорошей способностью к деформированию.
Полученная полоса может быть подвергнута обычной дополнительной обработке, например травлению, возможно холодной прокатке, отжигу или может снабжаться металлическим покрытием и подвергнута дрессировке. Также возможно нанесение на нее покрытия из органического вещества.
Полубесконечный или бесконечный процесс в соответствии с изобретением обеспечивает возможность использования простой установки для выполнения ряда операций, которые придают стали новые свойства в зависимости от выбранной температуры и режимов прокатки. Можно прокатывать полосу в аустенитном состоянии, в аустенитно-ферритном состоянии в двухфазной области или в основном в ферритном состоянии. Что касается температуры, то эти области (состояния) почти примыкают друг к другу, однако, при прокатке в этих состояниях получается полоса для разнообразных случаев применения.
Способ согласно изобретению имеет особые преимущества в случае реализации его при бесконечном варианте осуществления. При полубесконечном варианте осуществления прокатывают плоские прокатные заготовки обычной длины. Причина этого состоит в том, что при имеющихся в настоящее время на рынке установках непрерывной разливки стали массовый расход недостаточен с точки зрения величины массового расхода, желательного для процесса прокатки.
Регулирование потока в кристаллизаторе представляет собой один из путей повышения внутренней чистоты и качества поверхности, и для обеспечения этого регулирования можно использовать электромагнитный тормоз (EMBR - electromagnetic brake) с двумя или более полюсами. Для обеспечения тех же предпочтительных свойств поток в кристаллизаторе также можно регулировать путем использования вакуумного промежуточного разливочного устройства или в комбинации с электромагнитным торможением, как указано выше, или без такой комбинации.
Дополнительным преимуществом использования электромагнитного тормоза и/или вакуумного промежуточного разливочного устройства является то, что при их применении можно обеспечить более высокие скорости разливки.
Очевидно, что для регулирования профиля полосы можно использовать значительно более простое регулирование с обратной связью.
Предпочтительно, чтобы на операции "а" после выхода из устройства для чистовой прокатки полоса в ферритном состоянии была смотана в обрабатывающем устройстве в рулон при температуре намотки свыше 650oC. После этого может происходить рекристаллизация стали в рулоне; это делает дополнительную операцию рекристаллизации излишней.
Общей проблемой при прокатке стали в аустенитном и ферритном состоянии является регулирование температуры стали в сочетании с количеством проходов при прокатке и обжатием за проход при прокатке.
В предложенном способе достигается преимущество, заключающееся в том, что толщина при превращении из аустенитного состояния в ферритное состояние выбирается рациональным образом, при этом избегают нежелательной прокатки в так называемом двухфазном состоянии, при котором материал в аустенитном состоянии превращается в материал в ферритном состоянии, и материал существует одновременно в аустенитном и ферритном состояниях.
При соответствующем выборе температуры гомогенизации в печи, стадий обжатия и скоростей прокатки можно добиться желательного общего обжатия без снижения температуры стали ниже температуры превращения. Это представляет собой более важное обстоятельство, поскольку при высоких температурах, то есть при охлаждении из аустенитного состояния процент аустенита в значительно большей степени зависит от температуры, чем в том случае, когда температуры являются низкими в зоне перехода к материалу в полностью ферритном состоянии.
Это обеспечивает возможность в процессе чистовой прокатки начать обжатие в ферритном состоянии при температуре, которая довольно существенно превышает температуру превращения, тем самым имеет место структура стопроцентного феррита, поскольку в данном случае аустенит присутствует только в небольшом количестве, что не ухудшает конечных свойств готового изделия. Кроме того, доля феррита в данном интервале температур только в незначительной степени зависит от температуры. При прокатке в полностью аустенитном состоянии в основном стремятся удержать сталь при температуре выше минимальной. При выборе одной или более стадий обжатия в ферритном состоянии требуется только не превышать определенную максимальную температуру. Такое требование в целом легче выполнять.
При этом также достигается эффект, заключающийся в том, что, несмотря на то, что обжатие должно быть выполнено в ферритном состоянии, температуру в течение всего процесса прокатки в ферритном состоянии можно поддерживать на уровне значений, превышающих или находящихся в зоне температуры, при которой происходит самопроизвольная рекристаллизация в рулоне. На практике можно, несмотря на температуру перехода (превращения), составляющую 723oC, при определенном высоком содержании углерода начать процесс чистовой прокатки для выполнения прокатки в ферритном состоянии при температуре приблизительно 750oC и до 800oC или даже до 850oC в тех случаях, когда допустимо высокое процентное содержание аустенита, например 10%.
Даже большая степень свободы при желании в сочетании с вышеприведенным подходом достигается в случае марок стали со сверхнизким содержанием углерода (ULC или ELC), в которых содержание углерода составляет менее, чем приблизительно 0,04%.
Предпочтительный вариант реализации способа в соответствии с изобретением, который создает больше возможностей для выбора параметров режима прокатки в ферритном состоянии, отличается тем, что после выхода из устройства для чистовой прокатки и перед сматыванием в рулон, если таковое имеет место, стальную полосу в ферритном состоянии нагревают до температуры, превышающей температуру рекристаллизации, и предпочтительно тем, что нагревание выполняют путем генерирования электрического тока в полосе, предпочтительно в индукционной печи. Вследствие того что полосу после ее выхода из устройства для чистовой прокатки нагревают до желательной температуры, предпочтительно превышающей температуру рекристаллизации, становится допустимым большее падение температуры при чистовой прокатке. Следовательно, также достигается большая свобода при выборе температуры на входе, обжатия за проход при прокатке, количества проходов при прокатке и любых возможных дополнительных операций способа.
В частности в тех случаях, когда сталь находится ниже точки Кюри, и обычная толщина готового изделия составляет от 2,0 до 0,5 мм, индукционный нагрев становится особенно предпочтительным процессом, который может быть реализован с помощью в целом доступных средств.
Следующее особое преимущество данного варианта реализации способа связано со скоростью разливки, обеспечиваемой поколением промышленно изготавливаемых в настоящее время установок непрерывной разливки стали при отливке тонких плоских заготовок из стали. Такие установки непрерывной разливки стали имеют скорость разливки, то есть скорость, с которой отлитая плоская прокатная заготовка выходит из установки непрерывной разливки, составляющую приблизительно 6 м/мин при толщине плоской заготовки менее 150 мм, но, в частности, менее 100 мм. В известных устройствах по предшествующему техническому уровню такая скорость создает проблемы при производстве, без дополнительных мероприятий, полосы в ферритном состоянии (металла) при полностью непрерывном процессе в соответствии с изобретением. Способ, описанный выше, при котором стальную полосу нагревают после чистовой прокатки, обеспечивает возможность наличия большего падения температуры в устройстве для чистовой прокатки и, таким образом, возможность прокатки при меньшей скорости на входе. Этот предпочтительный вариант реализации способа открывает возможность осуществления полностью непрерывного процесса даже в случае применения его с имеющимися в настоящее время установками непрерывной разливки стали.
Испытания на моделях и математические модели показали, что при скоростях разливки, составляющих приблизительно 8 м/мин или более, возможна полностью непрерывная работа при прокатке полосы в ферритном состоянии. В принципе в данном случае, вероятно, существует возможность исключить какой-либо дополнительный нагрев после чистовой прокатки. Однако, как уже было описано, для того, чтобы сохранить большую свободу при выборе параметров прокатки, также может быть желательным применить такую операцию нагрева, в особенности также для нагрева краев полосы.
В частности, в случае применения способа для производства полосы в ферритном состоянии, в случае наличия разницы между скоростью разливки и желательной скоростью прокатки на чистовых валках, принимая во внимание обжатие по толщине, предпочтительно разрезать отлитую плоскую прокатную заготовку на отрезки (части) с максимально возможной длиной.
Максимальное значение этой длины ограничено расстоянием между выходной стороной установки непрерывной разливки и входной стороной первой прокатной клети устройства для черновой прокатки. За счет того, что обеспечена возможность температурной гомогенизации отлитой плоской заготовки, в таких случаях плоская прокатная заготовка будет на практике разрезана на отрезки приблизительно такой же длины, как и длина печи. При практической реализации это означает наличие отрезков плоской заготовки с длиной, составляющей приблизительно 200 м, из которых при непрерывном процессе может быть получено примерно пять-шесть рулонов полосы нормальных размеров, при этом такой непрерывный процесс в данной заявке также назван полубесконечным процессом.
Особенно рациональный способ реализации данного процесса заключается в том, чтобы заполнить печь отлитыми плоскими заготовками или частями плоских заготовок, которые или предварительно обжаты по толщине, или нет. В этом случае печь функционирует в качестве буферного устройства для запаса плоских прокатных заготовок, частей плоских прокатных заготовок или полос, каждая из которых затем может быть прокатана при полубесконечном процессе в аустенитном состоянии и при желании впоследствии прокатана в ферритном состоянии без возникновения потерь в головной и хвостовой частях.
Для получения отрезков желательной длины используют устройство для разрезания, которое само по себе известно и расположено между установкой непрерывной разливки стали и печью.
Для повышения однородности отлитой плоской заготовки и для согласования более высокой скорости прокатки устройства для черновой прокатки и/или устройства для чистовой прокатки с производительностью установки непрерывной разливки предпочтительно, чтобы на операции "а" плоская прокатная заготовка или части плоской прокатной заготовки подавались в печь с меньшей скоростью по сравнению со скоростью их выхода из печи.
В том случае, когда прокатанная в аустенитном состояния или горячекатаная стальная полоса получена в соответствии с операцией "b", как описано выше, полоса должна быть прокатана в устройстве для чистовой прокатки в основном в аустенитном состоянии. Как указано ранее, во время охлаждения из аустенитного состояния при сравнительно небольших перепадах температур возникают значительные количества феррита. С целью предотвращения слишком сильного охлаждения и, таким образом, также образования феррита в слишком больших количествах предпочтительно, чтобы на операции "b" после черновой прокатки температура полосы была сохранена на том же уровне, или предпочтительно нагреть полосу путем использования термического устройства, такого как вторая печь, и/или одного или более жарозащитных экранов, и/или приемных коробок разматывателя, или оснащенных средствами для поддержания температуры или средствами для нагрева, или нет.
Термическое устройство может быть помещено или над, или под траекторией перемещения стальной полосы, или оно может быть иным образом выполнено с возможностью удаления его с этой траектории, если его нельзя оставлять на данной траектории, когда оно не используется.
Испытания на моделях и математические модели показали, что при существующем в настоящее время предшествующем техническом уровне технически невозможно прокатать стальную тонкую отлитую плоскую заготовку с толщиной 150 мм или менее, например 100 мм или менее, в полностью аустенитном состоянии при непрерывном процессе до толщины готового изделия, составляющей приблизительно от 0,5 до 0,6 мм.
Принимая во внимание данное обстоятельство, предпочтительно разбить процесс прокатки в аустенитном состоянии на ряд оптимально выбранных последовательных и оптимально согласованных подпроцессов.
Это оптимальное согласование может быть достигнуто посредством следующего варианта реализации способа согласно изобретению, который отличается тем, что на операции "b" стальную плоскую заготовку прокатывают предварительно со скоростью, превышающей скорость, соответствующую скорости разливки, и более предпочтительно отличается тем, что стальную полосу прокатывают начисто при скорости, превышающей скорость предварительной прокатки.
Для обеспечения лучшего качества поверхности предпочтительно, по меньшей мере, на одной из операций "а" или "b", перед тем, как стальная полоса поступит в устройство для предварительной прокатки, удалить с нее слой окалины в случае ее наличия на полосе. Это предотвращает ситуацию, при которой любой оксид, имеющийся на поверхности, будет вдавлен в поверхность при предварительной прокатке, тем самым вызывая поверхностные дефекты. Может быть использован обычный способ удаления оксида с применением водяных струй, подаваемых под высоким давлением, при этом такой способ не должен приводить к нежелательно большому падению температуры стальной плоской заготовки.
Для обеспечения хорошего качества поверхности предпочтительно, по меньшей мере, на одной из операций "а" или "b", перед тем, как стальная полоса поступит в устройство для чистовой прокатки, удалить с нее любую окалину, имеющуюся на ней. Путем использования, например, водяных струй, подаваемых под высоким давлением, удаляют любой оксид, который мог образоваться. Охлаждающий эффект данного процесса влияет на температуру, но это влияние остается в рамках допустимых пределов. При желании, в случае прокатки в ферритном состоянии, полосу можно повторно нагреть после чистовой прокатки и перед сматыванием в рулоны.
Следующий предпочтительный вариант реализации способа согласно изобретению отличается тем, что, по меньшей мере, в одной из прокатных клетей устройства для чистовой прокатки выполняется прокатка со смазкой. Это позволяет обеспечить преимущество, заключающееся в уменьшении усилий при прокатке, тем самым обеспечивается возможность получения большего обжатия за проход при прокатке и улучшается распределение напряжении и распределение деформаций по поперечному сечению стальной полосы.
Изобретение также реализовано в устройстве для производства стальной полосы, которое, помимо других целей, пригодно для реализации способа согласно изобретению и которое представляет собой устройство для производства стальной полосы, в особенности пригодное для реализации способа в соответствии с одним из предшествующих пунктов (формулы) и содержащее установку непрерывной разливки, предназначенную для отливки тонких плоских заготовок, печь для гомогенизации отлитой плоской заготовки, или разделенной (на части), или нет, устройство для предварительной прокатки и устройство для чистовой прокатки.
Такое устройство известно из ЕР 0666122. Для того чтобы в данном устройстве получить больше возможностей для выбора параметров прокатки, устройство предпочтительно включает в себя устройство для повторного нагрева, установленное за устройством для чистовой прокатки, при этом в более предпочтительном случае устройство для повторного нагрева представляет собой индукционную печь. Данный вариант осуществления делает процесс в целом менее зависящим от колебаний температур в устройствах для прокатки и на любых других промежуточных операциях процесса.
Для того чтобы в случае производства полосы в аустенитном состоянии удержать полосу во время всего процесса прокатки в основном в аустенитном состоянии, используется особый вариант осуществления устройства, отличающийся тем, что между устройством для предварительной прокатки и устройством для чистовой прокатки помещено термическое устройство, предназначенное для удерживания полосы при более высокой температуре или для нагрева ее до более высокой температуры.
В данном варианте выполнения исключается охлаждение или уменьшается охлаждение между устройством для предварительной прокатки и устройством для чистовой прокатки, или можно даже провести повторный нагрев.
Термическое устройство может иметь вид одного или более жарозащитных экранов, изолированного или нагреваемого намоточного аппарата или печи, или комбинации этих устройств.
Для того чтобы обеспечить возможность охлаждения полосы, прокатанной в аустенитном состоянии, до ферритного состояния после устройства для чистовой прокатки, следующий вариант осуществления отличается тем, что устройство для повторного нагрева выполнено с возможностью его удаления с траектории и с возможностью замены его холодильной установкой для принудительного (форсированного) охлаждения полосы, прокатанной в аустенитном состоянии. В данном варианте осуществления достигается преимущество, заключающееся в том, что устройство в целом может быть выполнено коротким. Предпочтительно, если холодильная установка имеет очень высокую холодопроизводительность на единицу длины, так что перепад температур при прокатке в ферритном состоянии будет ограничен.
Этот вариант осуществления имеет особо важное значение в связи с особым вариантом осуществления, который отличается тем, что на как можно более коротком расстоянии за устройством для повторного нагрева или за холодильной установкой в случае ее наличия размещен намоточный аппарат, предназначенный для намотки полосы, прокатанной в ферритном состоянии.
Для того чтобы обеспечить возможность направления широкой тонкой полосы в ферритном состоянии с высокой скоростью на выходе из устройства для чистовой прокатки, чтобы предотвратить потери материала и чтобы повысить выработку и производительность, важно обеспечить возможность захвата головной части прокатанной в ферритном состоянии полосы в намоточном аппарате и намотки ее за возможно более короткое время после выхода (из устройства для чистовой прокатки).
Изобретение далее поясняется более подробно посредством ссылки на неограничивающий вариант осуществления, показанный на чертежах.
На фиг. 1 показан схематичный вид сбоку устройства согласно изобретению;
фиг. 2 - графическое изображение изменения температуры стали как функции местоположения устройства;
фиг. 3 - графическое изображение изменения толщины стали как функции местоположения устройства.
На фиг. 1 поз. 1 обозначает установку для непрерывной
разливки, предназначенную для отливки тонких плоских заготовок. В данном описании предполагается, что имеется в виду установка для непрерывной разливки, предназначенная для отливки тонких плоских заготовок из стали с толщиной менее 150 мм, предпочтительно менее 100 мм. Поз. 2 обозначает разливочный ковш, из которого расплавленная сталь, подлежащая разливке, перемещается к промежуточному разливочному устройству 3, которое в данном варианте осуществления имеет вид вакуумного промежуточного разливочного устройства. Под данным промежуточным разливочным устройством 3 расположен кристаллизатор 4, в который разливается расплавленная сталь и в котором она, по меньшей мере, частично затвердевает. При желании кристаллизатор 4 может быть оснащен электромагнитным тормозом. Вакуумное промежуточное разливочное устройство и электромагнитный тормоз не являются обязательными, и каждое из этих устройств также может быть использовано по отдельности и создает возможность достижения более высокой скорости разливки и лучшего внутреннего качества стали после разливки. Обычная установка для непрерывной разливки имеет скорость разливки приблизительно 6 м/с; при наличии дополнительных средств, таких как вакуумное промежуточное разливочное устройство и/или электромагнитный тормоз, можно ожидать, что скорости разливки достигнут 8 м/мин или более. Затвердевшая плоская заготовка подается в туннельную печь 7 с длиной, например, 200 - 250 м. Как только отлитая плоская заготовка достигнет конца печи 7, осуществляется разрезание ее на части плоской заготовки с помощью разрезающего устройства 6 (ножниц). В каждой части плоской заготовки содержится количество стали, соответствующее пяти-шести обычным рулонам. В печи имеется пространство для хранения некоторого количества таких частей плоской заготовки, например трех таких частей плоской заготовки. При этом достигается преимущество, заключающееся в том, что части установки, расположенные после печи, могут продолжать работать, пока происходит замена разливочного ковша в установке непрерывной разливки, и должна начаться отливка новой плоской заготовки. В то же время хранение в печи приводит к увеличению времени, в течение которого части плоской заготовки остаются в печи, что также обеспечивает лучшую температурную гомогенизацию частей плоской заготовки. Скорость впуска плоской заготовки в печь соответствует скорости разливки и, следовательно, составляет приблизительно 0,1 м/с. За печью 7 расположено устройство 9 для удаления оксида, в данном случае выполненное в виде сопел высокого давления, имеющих давление порядка 400 атмосфер и предназначенных для сбива оксида, который образовался на поверхности плоской заготовки. Скорость прохода плоской заготовки через установку для удаления оксида и скорость плоской заготовки на входе в устройство 10 для прокатки составляет приблизительно 0,15 м/с. Устройство 10 для прокатки, которое функционирует в качестве устройства для черновой прокатки, содержит две четырехвалковые клети (клети кварто, клети доппель-дуо). При желании в случае крайней необходимости может быть встроено устройство 8 для разрезания.
На фиг. 2 показано, что температура стальной плоской заготовки, которая после выхода стали из промежуточного разливочного устройства имеет значение, составляющее приблизительно 1450oC, падает на конвейере (при транспортировке) ниже уровня, составляющего приблизительно 1150oC, и в печи происходит гомогенизация стальной плоской заготовки при данной температуре. Интенсивное разбрызгивание воды в устройстве 9 для удаления оксида заставляет температуру плоской заготовки падать от приблизительно 1150oC до приблизительно 1050oC. Это применимо соответственно как для способов прокатки в аустенитном состоянии а, так и для способов прокатки в ферритном состоянии f. В двух прокатных клетях устройства 10 для черновой прокатки температура плоской заготовки падает при каждом проходе при прокатке еще на приблизительно 50oC, так что плоская прокатная заготовка, которая первоначально имела толщину приблизительно 70 мм, преобразуется при промежуточной толщине 42 мм в стальную полосу с толщиной приблизительно 16,8 мм при температуре приблизительно 950oC.
Изменение толщины как функции местоположения изображено на фиг. 3. На фигуре толщина указана в мм. После устройства 10 для предварительной прокатки расположена холодильная установка 11 и ряд приемных коробов 12 разматывателей, и при желании может быть установлена дополнительная не показанная печь. В случае производства полосы, прокатанной в аустенитном состоянии, полосу, выходящую из устройства 10 для прокатки, можно временно хранить и гомогенизировать в приемных коробах 12 разматывателей, и в том случае, когда необходимо дополнительное повышение температуры, полосу нагревают в не показанном на чертеже нагревательном устройстве, расположенном за приемным коробом разматывателя. Для специалиста в данной области очевидно, что холодильная установка 11, приемные коробы 12 разматывателей и не показанная печь могут быть расположены относительно друг друга иначе, чем было описано выше. Вследствие обжатия по толщине катаная полоса выходит из приемных коробов разматывателей со скоростью приблизительно 0,6 м/с. За холодильной установкой 11, приемными коробами 12 разматывателей или не показанной печью расположена вторая установка 13 для удаления оксида, имеющая давление воды примерно 400 атмосфер и предназначенная для повторного удаления окалины, которая могла образоваться на поверхности катаной полосы. При желании в установку может быть включено еще одно устройство для разрезания, предназначенное для отрезания головной и хвостовой частей полосы. Затем полосу подают на линию прокатки, которая может иметь вид шести четырехвалковых прокатных клетей, примыкающих друг к другу и установленных одна за другой. В случае производства полосы в аустенитном состоянии можно добиться желательной толщины готового изделия, составляющей, например, 0,6 мм, путем использования только пяти прокатных клетей. Толщина, достигаемая в каждой прокатной клети, для случая, при котором толщина плоской заготовки составляет 70 мм, показана в верхнем ряду цифр на фиг. 3. После выхода из линии 14 прокатки полоса, которая имеет теперь конечную температуру приблизительно 900oC и толщину 0,6 мм, интенсивно охлаждается с помощью холодильной установки 15 и наматывается в намоточном аппарате 16. Скорость на входе в намоточный аппарат составляет приблизительно 13 - 25 м/с. В том случае, когда должна быть получена стальная полоса, прокатанная в ферритном состоянии, стальная полоса, выходящая из устройства 10 для предварительной прокатки, должна быть интенсивно охлаждена посредством холодильной установки 11. Эту холодильную установку также можно разместить между прокатными клетями чистового прокатного стана. Также можно использовать естественное охлаждение между прокатными клетями или можно обойтись без него. После этого полоса обходит приемные короба 12 разматывателя и при желании не показанную печь, а затем в установке 13 для удаления оксида с нее удаляется любой оксид. Полоса, находящаяся теперь в ферритном состоянии, имеет температуру приблизительно 750oC. Как указано выше, часть материала может все еще иметь аустенитную структуру, но в зависимости от содержания углерода и желательного качества готового изделия это приемлемо. Чтобы довести полосу в ферритном состоянии до желательной толщины готового изделия, составляющей приблизительно 0,5 - 0,6 мм, используются все шесть прокатных клетей линии 14 прокатки.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна прокатная клеть линии 14 прокатки, более предпочтительно последняя прокатная клеть, имеет рабочие валки из быстрорежущей стали. Такие рабочие валки обладают высокой износостойкостью и, следовательно, большой долговечностью, обеспечивая при этом хорошее качество поверхности катаной полосы, кроме того, они имеют низкий коэффициент трения, который способствует снижению усилий, действующих на валки, и имеют высокую твердость. Это последнее свойство обеспечивает возможность осуществления прокатки при больших усилиях на валки, так что можно получить меньшую толщину готового изделия. Диаметр рабочего валка предпочтительно составляет около 500 мм. Как и в случае прокатки полосы в аустенитном состоянии, так и в случае прокатки полосы в ферритном состоянии используется по существу одно и то же обжатие на прокатную клеть за исключением обжатия в последней прокатной клети. Это все проиллюстрировано посредством изображенного на фиг. 2 изменения температуры и изменения толщины, показанного в нижнем ряду на фиг. 3 для случая прокатки стальной полосы в ферритном состоянии, при этом изменение температуры и изменение толщины показаны в виде функции местоположения. Ход температурной кривой показывает, что на выходе полоса имеет температуру, значительно превышающую температуру рекристаллизации. Для того чтобы предотвратить образование оксида, следовательно, может быть желательным путем использования холодильной установки 15 охладить полосу до желательной температуры намотки, при которой рекристаллизация еще может происходить. Если температура полосы на выходе из линии 14 прокатки слишком низкая, то с помощью печи 18, расположенной за линией прокатки, можно нагреть полосу, прокатанную в ферритном состоянии, до желательной температуры намотки.
Холодильная установка 15 и печь 18 могут быть расположены следом друг за другом или после друг друга. Также можно заменить одно устройство другим устройством в зависимости от того, производится ли прокатка в ферритном или аустенитном состоянии. В случае производства полосы в ферритном состоянии прокатка является, как указано, бесконечной. То есть, полоса, выходящая из устройства 14 для прокатки и, возможно, из холодильной установки 15 или печи 18, имеет большую длину по сравнению с обычной длиной, требуемой для получения одного единственного рулона, и производится непрерывная прокатка части плоской заготовки, которая имеет длину, равную полной длине печи или превышающую ее. В устройство включено разрезающее устройство 17, предназначенное для разрезания полосы на отрезки желательной длины, соответствующей обычным размерам рулона. Было установлено, что за счет надлежащего выбора различных элементов устройства и операций способа, реализуемых с их помощью, таких как гомогенизация, прокатка, охлаждение и временное хранение, обеспечивается возможность работы данного устройства при наличии одной единственной установки непрерывной разливки, в то время как в известном предшествующем техническом уровне используются две установки для непрерывной разливки для согласования ограниченной скорости разливки со значительно более высокими скоростями прокатки, которые обычно применяются. При желании в устройство может быть включено дополнительное так называемое закрытое намоточное устройство, установленное непосредственно после линий 14 прокатки с целью улучшения регулирования перемещения полосы и температуры полосы. Устройство подходит для полос с шириной в диапазоне от 1000 до 1500 мм при толщине полосы, прокатанной в аустенитном состоянии, приблизительно 1,0 мм и толщине полосы, прокатанной в ферритном состоянии, приблизительно 0,5 - 0,6 мм. Продолжительность гомогенизации в печи 7 составляет приблизительно десять минут при хранении трех плоских заготовок с длиной, равной длине печи. В случае прокатки в аустенитном состоянии приемный короб разматывателя пригоден для хранения двух полных полос.
Способ и устройство согласно изобретению особенно подходят для производства тонкой полосы в аустенитном состоянии, например, с толщиной готового изделия менее 1,2 мм. Благодаря тому что фестонообразование происходит за счет анизотропии, такая полоса особенно подходит для дальнейшего обжатия в ферритном состоянии с целью использования ее в качестве упаковочной стали, например, при производстве консервных банок для напитков.
Формула изобретения: 1. Способ производства стальной полосы, при котором расплавленную сталь отливают в установке для непрерывной разливки в плоскую заготовку и, используя теплоту разливки, перемещают через печь, предварительно прокатывают в устройстве для предварительной прокатки и прокатывают начисто в устройстве для чистовой прокатки в стальную полосу до желательной толщины готового изделия, отличающийся тем, что прокатку стальной полосы на последней стадии прокатки осуществляют в устройстве для бесконечной или полубесконечной прокатки и стальную полосу, прокатанную в ферритном или аустенитном состоянии, по достижении желаемой толщины готового изделия разрезают на части желательной длины, которые затем наматывают в рулоны.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения стальной полосы, прокатанной в ферритном состоянии, плоскую заготовку прокатывают в устройстве для предварительной прокатки в аустенитном состоянии и после прокатки в аустенитном состоянии охлаждают до температуры, при которой сталь имеет, в основном, ферритную структуру, и полосу, плоскую заготовку или часть плоской заготовки прокатывают в устройстве для чистовой прокатки при скоростях, преимущественно соответствующих скорости входа в устройство для чистовой прокатки и последующим обжатиям по толщине, и, по меньшей мере, в одной клети устройства для чистовой прокатки прокатывают в ферритном состоянии, и стальную полосу, прокатанную в ферритном состоянии по достижении желаемой толщины готового изделия разрезают на части желательной длины, которые затем наматывают в рулоны.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для производства стальной полосы, прокатанной в аустенитном состоянии, полосу, выходящую из устройства для предварительной прокатки, нагревают до температуры в аустенитной области или удерживают при данной температуре и прокатывают в устройстве для чистовой прокатки преимущественно в аустенитном состоянии до толщины готового изделия и после данной прокатки охлаждают до температуры в ферритной области, стальную полосу, прокатанную в аустенитном состоянии, по достижении желаемой толщины готового изделия разрезают на части желательной длины, которые затем наматывают в рулоны.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что полосу в ферритном состоянии после выхода ее из устройства для чистовой прокатки сматывают в обрабатывающем устройстве в рулон при температуре намотки свыше 650oC.
5. Способ по п.2 или 4, отличающийся тем, что после выхода из устройства для чистовой прокатки и перед охлаждением, если оно имеет место, полосу в ферритном состоянии нагревают до температуры, превышающей температуру рекристаллизации.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что нагрев выполняют путем генерирования электрического тока в полосе, предпочтительно в индукционной печи.
7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что прокатку выполняют при полностью непрерывном процессе от непрерывной разливки до нагрева после устройства для чистовой прокатки.
8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что прокатку выполняют при полностью непрерывном процессе от непрерывной разливки со скоростью разливки приблизительно 8 м/мин или более, включая прокатку в устройстве для чистовой прокатки.
9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что перед входом в устройство для предварительной прокатки стальную плоскую заготовку разрезают на части с получением плоской заготовки приблизительно такой же длины, как и рабочая длина печи.
10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что плоскую заготовку или части плоской заготовки подают в печь со скоростью, которая меньше скорости, с которой заготовку или часть плоской заготовки извлекают из печи.
11. Способ по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что после предварительной прокатки путем применения термического устройства, например второй печи и/или, по меньшей мере, одного жарозащитного экрана, и/или приемного короба разматывателя, которое может быть снабжено средствами для удержания тепла, полосу поддерживают при заданной температуре или нагревают.
12. Способ по любому из пп. 1 - 11, отличающийся тем, что стальную плоскую заготовку предварительно прокатывают при скорости, превышающей скорость, соответствующую скорости разливки.
13. Способ по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что по меньшей мере одна прокатная клеть снабжена рабочими валками из быстрорежущей стали.
14. Способ по любому из пп.1 - 13, отличающийся тем, что отлитые плоские заготовки, или части плоской заготовки, или предварительно обжатые плоские заготовки, или части плоской заготовки соединяют друг с другом и прокатывают до толщины готового изделия преимущественно в непрерывном процессе.
15. Способ по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что перед входом стальной полосы в устройство для предварительной прокатки с нее удаляют окалину в случае наличия окалины на полосе.
16. Способ по любому из пп.1 - 15, отличающийся тем, что перед входом стальной полосы в устройство для чистовой прокатки с нее удаляют окалину в случае наличия окалины на полосе.
17. Способ по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что, по меньшей мере в одной из прокатных клетей устройства для чистовой прокатки или устройства для черновой прокатки выполняют прокатку со смазкой.
18. Способ по любому из пп.1 - 17, отличающийся тем, что тонкая плоская заготовка на выходе из кристаллизатора имеет толщину 40 - 100 мм.
19. Способ по любому из пп.1 - 18, отличающийся тем, что тонкую плоскую заготовку обжимают по толщине, в то время как сердцевина плоской заготовки является еще жидкой.
20. Способ по любому из пп.1 - 19, отличающийся тем, что обжатие по толщине в то время, когда сердцевина плоской заготовки является еще жидкой, составляет 20 - 40%.
21. Способ по любому из пп.1 - 20, отличающийся тем, что скорость на выходе из устройства для чистовой прокатки составляет менее 25 м/с, предпочтительно менее 20 м/с.
22. Способ по любому из пп.1 - 21, отличающийся тем, что тонкую плоскую заготовку гомогенизируют в печи до температуры 1050 - 1200oC.
23. Способ по любому из пп.1 - 22, отличающийся тем, что отношение ширины к толщине полосы, прокатанной в ферритном или аустенитном состоянии, составляет более 1500, предпочтительно более 1800 и предпочтительно более 2000.
24. Способ по любому из пп.2, 4 - 23, отличающийся тем, что полосу, прокатанную в ферритном состоянии, наматывают в рулон непосредственно после выхода ее из устройства для чистовой прокатки.
25. Способ по любому из пп.1 - 24, отличающийся тем, что поток расплавленной стали в кристаллизаторе регулируют с помощью электромагнитного тормоза с, по меньшей мере, двумя полюсами.
26. Способ по любому из пп.1 - 25, отличающийся тем, что поток расплавленной стали в кристаллизаторе регулируют путем использования вакуумного промежуточного разливочного устройства.
27. Способ по любому из пп.3 - 23, 25, 26, отличающийся тем, что полосу, прокатанную в аустенитном состоянии и выходящую из устройства для чистовой прокатки, интенсивно охлаждают перед наматыванием.
28. Способ по любому из пп.3 - 23, 25 - 27, отличающийся тем, что высокопрочную стальную полосу производят путем выполнения прокатки в двухфазном аустенитно-ферритном состоянии.
29. Способ по п. 27 или 28, отличающийся тем, что для получения высокопрочной стальной полосы выбирают температуру прокатки и обжатия при прокатке в зависимости от состава стали и режима охлаждения.
30. Способ по любому из пп.27 - 29, отличающийся тем, что полученную стальную полосу используют в рамных конструкциях для автомобилей.
31. Стальная полоса, имеющая толщину менее 1,5 мм, отношение ширины к толщине более 1400 и утолщенную среднюю часть полосы, которая меньше, чем образуемая при обычных процессах прокатки.
32. Стальная полоса по п.31, отличающаяся тем, что она имеет лучший профиль по сравнению с достигаемым при обычных процессах горячей прокатки.
33. Устройство для производства стальной полосы, содержащее установку для непрерывной разливки, предназначенную для отливки тонких плоских заготовок, печь для гомогенизации отлитой плоской заготовки, разделенной или не разделенной на части, устройство для предварительной прокатки и устройство для чистовой прокатки, отличающееся тем, что оно включает в себя устройство для повторного нагрева, расположенное за устройством для чистовой прокатки, причем данное устройство для повторного нагрева выполнено с возможностью удаления его с траектории движения полосы и с возможностью замены его холодильной установкой для принудительного форсированного охлаждения полосы, прокатанной в аустенитном состоянии.
34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что устройство для повторного нагрева представляет собой индукционную печь.
35. Устройство по п.33 или 34, отличающееся тем, что оно включает в себя термическое устройство между устройством для предварительной прокатки и устройством для чистовой прокатки, предназначенное для удерживания полосы при более высокой температуре или нагрева ее до более высокой температуры.
36. Устройство по любому из пп.33 - 35, отличающееся тем, что на как можно более коротком расстоянии за устройством для повторного нагрева или за холодильной установкой при наличии ее установлен намоточный аппарат для намотки полосы, прокатанной в ферритном состоянии.
37. Устройство по любому из пп.33 - 36, отличающееся тем, что за устройством для чистовой прокатки и перед устройством для намотки полосы установлена холодильная установка для интенсивного охлаждения катаной полосы.
38. Устройство по п. 37, отличающееся тем, что на как можно более коротком расстоянии за холодильной установкой установлен намоточный аппарат для намотки полосы, прокатанной в ферритном состоянии.
39. Устройство по любому из пп.33 - 38, отличающееся тем, что за устройством для предварительной прокатки и перед устройством для намотки стальной полосы предусмотрено устройство для резки полосы.
40. Устройство по любому из пп.33 - 39, отличающееся тем, что непосредственно за устройством для чистовой прокатки установлен закрытый намоточный аппарат.
41. Устройство по любому из пп.33 - 40, отличающееся тем, что между устройством для предварительной прокатки и устройством для чистовой прокатки предусмотрена холодильная установка.
42. Устройство по любому из пп.33 - 41, отличающееся тем, что кристаллизатор установки для непрерывной разливки оснащен электромагнитным тормозом.
43. Устройство по любому из пп.33 - 42, отличающееся тем, что установка для непрерывной разливки оснащена вакуумным промежуточным разливочным устройством.