用于生产铁素体轧制钢带的方法和装置 本发明涉及一种用于生产铁素体轧制钢带的方法，其中，在连续铸钢机中铸造钢水，以形成初轧板坯，并在利用铸造热的同时，将板坯运送经过一炉子装置；在初轧装置中进行初轧；以及在最后的轧制装置中被精轧，以形成具有所要求的最终厚度的铁素体钢带。具有这种性质的一种方法已在专利申请PCT／NL97/00325中作了描述，由此将其内容结合在本专利申请中。本发明还涉及一种用于生产钢带的装置，它特别适合于实施一种按照本发明的方法，该装置包括：至少一台用于铸造薄的初轧板坯的连续铸钢机；一个用于均匀化已经任选地经受初步减薄的板坯地炉子装置；一个用于将板坯进一步轧薄成具有所要求的最终厚度的钢带的轧制装置；以及一个用于卷取钢带的卷取装置。具有这种性质的一种装置也可以从专利申请PCT／NL97/00325中得知。
PCT／NL97/00325描述了一种用于生产钢带的完全连续的无头或半无头轧制方法，其中所述钢带在铁素体范围内经历至少一次轧制工序。从最终的轧制装置中排出的钢带在一个使得在卷材中发生再结晶的温度下被卷至一个卷取装置上，该卷取装置布置在最终的轧制装置的下游。
令人惊奇的是，已经发现，上述方法特别适合于生产具有特殊性能的钢带。在此方法中，采用了在申请PCR/NL97/00325中描述的装置的特殊方面。特别是，这些方面涉及极好地控制和均匀化板坯或钢带在宽度方向和厚度方向上的温度。温度沿纵向也是均匀的，这是因为由于该装置对轧制铁素体钢带所提供的连续的半无头或无头轧制方案，轧制方法以稳定的速度进行，并因此在轧制过程中无需加速或减速。
作为时间的函数的温度均匀性也比用传统设备所能得到的要好。此外，本装置提供了这样的可能性，即在一台或更多台轧机机架上以润滑的方式进行轧制。还有，在装置中的各个地方设置了冷却装置，从而能特别成功地控制钢板坯或钢带在其通过设备并从设备中输出时的温度分布图。
此外，特别是当采用一真空中间包时，可以使钢的化学成分特别精细地与所要求的产品性能相匹配。另外，由于良好的温度均匀性水平，该装置允许有一非常宽的铁素体范围，也就是说，如在上述专利申请中说明的那样，有一遍布宽的温度范围的铁素体范围。
已经发现，已知的方法在一实施例中提供了一种具有特别好的变形特性的钢带，按照本发明，该实施例的特征为，在一种完全连续的无头的或半无头的轧制方法中，在初轧装置中使初轧板坯在奥氏体范围内受到轧制，并且当在奥氏体范围内进行轧制以后，将板坯冷却至基本上具有铁素体组织的温度，然后，在最终的轧制装置中，以基本上对应于其进入最终轧制装置和随后的减厚工序的速度轧制钢带，并且在最终轧制装置的至少一个机架中，使钢带以位于85℃至600℃之间的温度在铁素体范围内被轧制，随后，在离开最终的轧制装置之后，使钢带迅速冷却至一低于500℃的温度，以求基本上避免再结晶。
本发明以这样的基础工作，即，通过在按铁素体轧制的钢带离开最终的轧制装置之后将其迅速冷却，而不发生再结晶或产生很少的再结晶，同时保持了至少一部分已经在高的铁素体范围内经受变形的组织。此外，按这种方式得到的铁素体轧制钢带可以按本身已知的方式经历冷的铁素体压下，例如，以这样的方式，即总的铁素体压下在70％至80％附近，而其中的一部分是在热的铁素体状态下作用的，一部分是在冷的铁素体状态下作用的。结果生产出具有高的r值和低的△r值的冷轧钢带。为了描述，可以这样说，即板坯厚度可以约为70mm，而减薄的板坯在从奥氏体范围转变至铁素体范围时的厚度在位于15mm和40mm之间的范围内。将热轧的铁素体钢带迅速冷却至一低于500℃的温度，可防止变形组织由于再结晶而损失。
除去良好的温度分布以外，由横过板坯或钢带的厚度和宽度地进行的轧制而得到的尺寸上的减少的良好分布也是特别重要的。因此，最好以这样一种方式实施该方法，即在进行铁素体轧制的至少一个轧机机架上进行有润滑的轧制，但是特别好的则是以这样一种方式实施该方法，即在进行铁素体轧制的所有轧机机架上进行有润滑的轧制。
板坯或钢带的整个横截面上的应力分布和减薄分布的进一步改进可通过下述一种方法实现，其特征为，在初轧装置的至少一个轧机机架上，以有润滑的方式进行轧制。
特别良好的变形性能，即高的r值和低的△r值用本方法的一个实施例获得，其特征为，钢为一种IF钢。这种性质的钢使之有可能得到大约为3的r值。最好采用一种按重量分析具有足够高的钛含量和恰当匹配的硫含量的IF钢，从而在铁素体轧制过程中没有空隙形成。具有这种性质的一种钢带特别适合用作深冲钢和用于涂层钢带特别是镀锌带钢的原材料。
按照本发明的方法的另一实施例的特征为，钢是一种低碳钢。用于制造DWI钢的已知方法使之有可能获得在1.1附近的r值。在包装用钢的领域中，r值为1.2是理想的。采用按照本发明的方法，可以容易地得到1.3或更大的r值。其背景为，与传统的生产DWI钢的方法相反，采用按照本发明的方法，有可能得到能提供理想的为1.3的r值的组织的良好起始值。在本文中，低碳钢应被理解为是指碳浓度在0.01％和0.1％之间，最好在0.01％和0.07％之间的钢。
为了得到理想的高冷却速度，按照本发明的方法的又一实施例的特征为，钢带在离开最终的轧制装置之后由冷却能力大于2MW/m2的冷却装置冷却。为了保持最终的轧制装置与卷取装置之间的距离尽可能地短并得到冷却速度方面高水平的柔性，按照本发明的方法的又一实施例的特征为，冷却装置具有大于3MW/m2的冷却能力。
这种冷却速度可以通过一种下述方法达到，即，按照本发明，该方法的特征为，在冷却装置中，采用由以高位置密度放置的相干喷嘴喷溅到板坯上的水。
除了别的内容以外，在欧洲钢煤联营(ECSC)计划NO.7210-EA/214的最后报告中还描述了一种允许达到按照本发明是理想的冷却速度的冷却装置，该报告的内容由此可被认为已经结合在本申请中。从此报告中得知的冷却装置的一个显著优点为，可以调节冷却能力的范围宽，冷却均匀性，以及每单位表面积的冷却能力高。选择这种性质的高冷却能力使之有可能以出口速度得到理想的冷却速度，其中所述的出口速度是在连续的无头或半无头轧制方法中产生的。
本发明还用一种用于生产钢带的装置来实施，该装置特别适合于实施一种按照本发明的方法，它包括：至少一台用于铸造薄的初轧板坯的连续铸钢机；一个用于均匀化已经任选地经过初步的尺寸减小的板坯的炉子装置；一个用于将板坯往下轧制成具有所要求的最终厚度的钢带的轧制装置；以及一个用于卷取钢带的卷取装置。
令人惊奇的是，现在已经发现，可以用本发明装置的一个实施例避免设置直接位于轧机机架下游的所谓的近距离卷取机(close-in-coiler)，该实施例的特征为，具有至少为2MW/m2的冷却能力的卷取装置被放置在轧制装置的最终的轧机机架与卷取装置之间。
过去，对于用于在轧制装置的下游和卷取装置的上游获得钢带的高的冷却速度的装置和方法曾经提出过无数的建议。在PCT／NL 97/00325所描述的装置的情况下，有可能不但生产在卷材中再结晶的的铁素体轧制钢带，而且也能生产奥氏体轧制钢带。此外，该装置特别适合于生产按照本发明的铁素体轧制钢带。当生产在卷材中再结晶的铁素体钢带时，力图在钢带离开最终的轧制装置之后保持其冷却尽可能地低并因此要采用一台尽可能地靠近最终的轧制装置的下游而布置的卷取装置(近距离卷取机)。如果要生产奥氏体轧制钢带，该钢带必须在被卷取之前受到冷却。因此，刚才提到的近距离卷取机并不适于这一目的，因而要求有一个跟在冷却装置后面的第二卷取机。如果冷却装置的冷却能力大，则进行冷却所用的长度就短，由此可以省去近距离卷取机，这一事实提供了额外的大大节约成本的优点。
如果已经具有这种性质的高冷却能力。则位于最终的轧制装置的出口侧和设在冷却装置后面的卷取机之间的距离就如此之短，此致铁素体轧制钢带在这一距离内的温度降也如此之低，从而仍然证明有可能以在卷材中发生再结晶的温度卷取钢带。
现在参考按照附图的一个非限制性实施例更加详细地描述本发明，图中：
图1示出了可以实施按照本发明的方法的装置的示意侧视图；
图2是一曲线图，它示出了钢中作为在装置中的位置的函数的温度分布图；
图3是一曲线图，它示出了钢中作为在装置中的位置的函数的厚度分布图。
在图1中，参考标号1代表一台用于铸造薄的初轧板坯的连续铸钢机。在此介绍性说明中，该术语应被理解为是指一种用于铸造厚度小于150mm、优选地小于100mm，最好小于80mm的薄钢板坯的连续铸钢机。该连续铸钢机可包括单流式或多流式连续铸钢机。也可以将多台连续铸钢机彼相相邻地放置。这些实施例都落入本发明的范围内。参考标号2代表一个铸钢桶，要浇铸的钢水从该铸钢桶中被送至一个中间包3中，所述中间包在本设计方案中被做成一个真空中间包。中间包最好设有例如计量装置、搅拌装置和分析装置的装置，以将钢的化学成分调节成所要求的成分，因为在本发明中成分很重要。在中间包3的下面，设有一铸模4，钢水被浇入其中并且至少部分地凝固。如果需要的话，铸模4可以装备有一个电磁制动器。标准的连续铸钢机的铸造速度约为6m/min；附加的手段，如真空中间包和/或电磁制动器提供了8m/min或更高的铸造速度前景。将凝固的薄板坯送入一个长度例如为250-330m的隧道炉7中。一旦扁铸坯已经到达炉子7的端部，就在一个半无头方法中用剪切装置6将板坯切成板坯段。半无头方法可以被理解为是指这样一种方法，其中，在连续的轧制方法中至少在最终的轧制装置中从单个板坯或板坯段轧出许多具有标准带卷尺寸的卷材(优选地多于三个，最好多于五个)，以便得到最终的厚度。在无头轧制方法中，板坯或经过初轧装置之后的钢带被结合在一起。从而可以在最终的轧制装置中实施无头轧制方法。在一种连续的方法中，板坯不中断地移过位于连续铸钢机和轧制装置的出口侧之间的通路。本发明在此处是基于半无头轧制方法进行说明的，但是显然也可以用于无头的或连续的方法。每个板坯段拥有对应于5个到6个传统带卷的钢量。在炉子中，设有一储存许多具有这种性质的板坯段例如储存三个板坯段的地方。因此，当正在更换连续铸钢机中的铸钢桶并开始铸造一新的板坯时，设备的位于炉子下游的那些部分可以继续工作，并确保即使在下游出现故障时，连续铸钢机也能继续工作。还有，在炉子中的储存增加了板坯段在其中的停留时间，导致改进板坯段的温度均匀性。板坯进入炉子的速度与铸造速度相当，因此约为0.1m/s。在炉子7的下游设有一去除氧化物的装置9，在此情况下，该装置是压力约为400个大气压的高压水喷枪，用于喷吹掉已经在板坯表面上形成的氧化物。板坯经过去除氧化物的设备并进入炉子装置7的速度约为0.15m/s。执行初轧装置的功能的轧制装置10包括两个四辊式机架，它们最好装备有用于润滑轧辊的装置。如果需要的话，可包括一个剪切装置8，以用于紧急情况。
从图2中可以看出，在离开中间包时大致为1450℃的钢板坯的温度在轧机机架中降至约为1150℃的水平，并且板坯以此温度在炉子装置中被均匀化。去除氧化物的装置9中的强烈喷水使板坯的温度从大约1150℃降至大约1050℃。这分别适用于奥氏体方法a和铁素体方法f。在初轧装置10的两个轧机机架中，板坯的温度下降，它随着每个轧辊的增加被另外降低大约50℃，从而厚度原来约为70mm并以中间厚度42mm在两步中成形至厚度约为16.8mm的钢带的板坯的温度约为950℃。作为位置的函数的厚度分布图示于图3中。数字代表厚度，其单位为mm。在初轧装置10的下游装有一冷却装置11、一组带卷开卷箱12，如果需要的话，还装有一附加的炉子装置(未示出)。在生产奥氏体轧制钢带时，从轧制装置10输出的钢带可被暂时地存贮在带卷开卷箱12中并被均匀化，而且如果需要额外地提高温度的话，可以在位于带卷开卷箱下游的加热装置(未示出)中加热。对于本领域中的技术人员来说，显然冷却装置11、带卷开卷箱12和未示出的炉子装置可以彼此相对地处于与上述位置不同的位置。由于厚度减少，经轧制的钢带以约为0.6m/s的速度进入带卷开卷箱。在冷却装置11、带卷开卷箱12或炉子装置(未示出)的下游设置一第二去除氧化物的装置13，其水压力约为400个大气压，用于再次去除可能在经轧制的钢带表面上形成的氧化物皮。如果需要的话，也可以包括另一剪切装置，以便切去钢带的头部和尾部。然后，将钢带送入一轧制机组，该机组可以是一个布置在另一个的后面的六台四辊式轧机机架，并且最好被构造成具有一个用于润滑轧辊的装置。
当生产奥氏体钢带时，有可能通过只使用五个轧机机架而得到所要求的例如在0.1mm和0.6mm之间的最终厚度。对于70mm的板坯厚度，由每个轧机机架所能达到的厚度以图3中的上面一排数字表示。在离开轧机机组14之后，当时最终温度约为900℃并且厚度为0.6mm的钢带借助于冷却装置15强烈地冷却并被卷取至一个卷取装置16上。钢带进入卷取装置的速度约为13-15m/s。
如果要生产按照本发明的按铁素体轧制的钢带，从初轧装置10中输出的钢带由冷却装置11强烈地冷却。此冷却装置也可以配置在最终的轧制装置的各轧机机架之间。也可以任选地在各轧机机架之间采用自然冷却。随后，钢带跨越带卷开卷箱12，并且在需要时还跨越炉子装置(未示出)，然后在去除氧化物的设备13中去掉氧化物。现在处于铁素体范围内的钢带于是就处于750℃左右的温度下。在此情况下，材料的其它部分可能仍为奥氏体的，不过，根据碳含量和所要求的最终品质，这可能是可以被接受的。为了提供具有所要求的例如在0.8mm和0.5mm之间的最终厚度的铁素体钢带，要使用轧机机组14的全部六个机架。
如同在轧制奥氏体钢带时的情况一样，对于轧制铁素体钢带而言，除去由最终的轧机机架实施的厚度减小外，对每个轧机机架都采用了基本上相同的厚度减小。所有这些都示于作为位置的函数的用于钢带的铁素体轧制的按照图2的温度分布图中和按照图3下排的厚度分布图中。温度分布图表明，钢带在输出时所处的温度远高于再结晶温度。因此，为了防止形成氧化物，可能要求采用一冷却装置15，以将钢带冷却至所要求的卷取温度，在该温度，再结晶可能仍会产生。如果从轧机机组14输出的出口温度太低，则有可能借助位于轧机机组下游的炉子装置18将按铁素体轧制的钢带升至所要求的卷取温度。在按照本发明的方法中，按铁素体轧制的钢带在其离开二次轧制装置14之后由冷却装置15极快地冷却至这样一个温度下，即在该温度，至少相当大部分的在轧制过程中形成的组织得以保持。为此目的，冷却至500℃以下已经足够。
由于按铁素体轧制的钢带以高速从二次轧制装置14输出，并且为了保持进行冷却所需的距离较小，故冷却装置15具有非常大的冷却能力，其冷却能力大于2MW/m2，最好大于3 MW/m2。
由于冷却装置15很短，在二次轧制装置14的出口侧和卷取装置16之间的距离也很短，其中所述的卷取装置16在此情况下是所谓的转盘式卷取机。因此，卷取装置15也可以用在传统的用于生产钢在其中在卷材中再结晶的铁素体钢带的方法中。因此，为了限制在二次轧制装置14与卷取装置之间的温度降，无需紧接在二次轧制装置14的出口侧下游的所谓近距离卷取机。
冷却装置15和炉子装置18可以并排地放置或一个位于另一个的后面。也可以根据是要生产铁素体钢带还是奥氏体钢带而用一种装置代替另一个装置。在生产铁素体钢带时，可以无头地或连续地进行轧制。这意味着，分别从轧制装置14中和如果合适的话从冷却装置15或炉子装置18中输出的钢带的长度大于通常用于形成单个带卷的长度，以及意味着连续轧制长度为整个炉子长度的板坯段，甚至更长的板坯段。包括一剪切装置17，以便将钢带切成所要求的与标准带卷尺寸对应的长度。通过合适地选择装置的各个组成部分和利用该装置实施的方法步骤，如均匀化、轧制、冷却和暂时储存，已证明有可能用单个连续铸钢机运营该装置，而在现有技术中，则采用了两台连续铸钢机，以便使受限制的铸造速度与惯用的高得多的轧制速度匹配。如果需要的话，可以紧接在轧机机组14下游地安装一附加的所谓近距离卷取机，以便有助于控制钢带的移动和钢带温度，但是，如同上面所指出的那样，这并不是必需的。本装置适用于宽度在位于1000mm和1500mm之间的范围内且厚度在奥氏体轧制钢带的情况下约为0.1mm而在按铁素体轧制钢带的情况下约为0.5-0.6mm的钢带。在炉子装置7中的均匀化时间对于储存三个长度为炉长的板坯的情况而言约为十分钟。在奥氏体轧制的情况下，带卷开卷箱适于储存两条完整的钢带。