專利名稱：雙相組織結(jié)構(gòu)熱軋帶的生產(chǎn)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種從熱軋狀態(tài)生產(chǎn)熱軋帶的方法，這種熱軋帶的組織結(jié)構(gòu)是由鐵素體和馬氏體兩相組成，其中的鐵素體最少由70％的奧氏體轉(zhuǎn)化而成，經(jīng)過精軋以后通過兩級(jí)受控冷卻，熱軋帶溫度降至馬氏體形成的溫度以下，冷卻的過程是在一個(gè)冷卻段進(jìn)行，冷卻段由成組前后相繼間隔距離布置的水冷卻裝置組成。
已知鋼材通過控制冷卻可以按照要求轉(zhuǎn)化其組織結(jié)構(gòu)，在這種情況下熱軋帶進(jìn)行形變以后進(jìn)行這種控制冷卻以制造雙相組織結(jié)構(gòu)的鋼材。對(duì)此要調(diào)整可實(shí)現(xiàn)的雙相組織結(jié)構(gòu)主要在于從設(shè)備技術(shù)上講可能實(shí)現(xiàn)的冷卻速度和鋼材的化學(xué)成分。在此不管如何，重要的是在第一個(gè)冷卻階段要充分形成鐵素體，至少70％，應(yīng)該避免奧氏體在第一個(gè)冷卻階段中轉(zhuǎn)化為珠光體。
緊接著第一個(gè)冷卻階段之后是第二個(gè)冷卻階段，它必須要有足夠的冷卻能力使熱軋帶的卷取溫度降至馬氏體開始形成溫度以下，只有這樣才能確保形成一種具有鐵素體和馬氏體組成的雙相組織結(jié)構(gòu)。
眾所周知的雙相組織鋼材的制造技術(shù)在熱軋帶運(yùn)行速度不大或者說在冷卻段有足夠長(zhǎng)的情況下沒有問題。對(duì)于熱軋帶運(yùn)行速度較高的情況，在現(xiàn)有的冷卻段內(nèi)，第二冷卻階段的始點(diǎn)自然就會(huì)向前推進(jìn)不少，這樣以來就會(huì)造成緊接著馬氏體的形成不完全或者是完全沒有進(jìn)行馬氏體的轉(zhuǎn)化，那么熱軋帶就會(huì)產(chǎn)生一種具有鐵素體、貝氏體和馬氏體含量的混合組織結(jié)構(gòu)，這個(gè)混合組織結(jié)構(gòu)達(dá)不到純兩相組織結(jié)構(gòu)力求達(dá)到的機(jī)械性能。
在EP 0 747 495 B1中介紹了一種高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，鋼板的組織結(jié)構(gòu)具有75％的鐵素體，至少10％的馬氏體，可能也有貝氏體和殘余奧氏體，因此不涉及到純兩相組織結(jié)構(gòu)。一種含有鈮的微合金鋼材作為合金來用，為了生產(chǎn)這種合金鋼，對(duì)經(jīng)過熱軋的鋼板進(jìn)行有目的的冷卻，這種冷卻是采用先慢速后快速冷卻的方法，或者是首先是快速冷卻然后是慢速冷卻。對(duì)于第一冷卻階段來說，在8～40秒的冷卻持續(xù)時(shí)間間隔中其冷卻速度達(dá)到2～15℃/s，熱軋帶一直降溫到一個(gè)Ar1溫度點(diǎn)和730℃范圍之間的最終溫度。第二冷卻階段的冷卻速度在20～150℃/s的范圍內(nèi)，熱軋帶溫度冷卻到300℃。先是快速冷卻后是慢速冷卻的方法其冷卻速度在20～150℃/s的范圍內(nèi)，熱軋帶溫度冷卻到Ar3溫度點(diǎn)以下。
在EP 1 108 072 B1中介紹了一種雙相組織鋼材的生產(chǎn)方法，這種生產(chǎn)方法是板材精軋后進(jìn)行兩級(jí)冷卻——首先慢速冷卻，然后進(jìn)行快速冷卻——從而獲得具有70-90％鐵素體和30-10％馬氏體的組織結(jié)構(gòu)，在一個(gè)冷卻段里完成第一慢冷卻階段，在這個(gè)第一冷卻階段中熱軋帶經(jīng)過成組前后相繼間隔距離布置的水冷卻區(qū)域，其冷卻速度規(guī)定在20-30K/s范圍之內(nèi)，在該階段中冷卻要調(diào)整到使其冷卻曲線還具有較高的溫度就進(jìn)入鐵素體區(qū)，從而可以迅速形成鐵素體，這個(gè)第一冷卻階段時(shí)間可持續(xù)到至少70％的奧氏體轉(zhuǎn)化為鐵素體，而緊接著進(jìn)行其它冷卻階段(快速冷卻)且沒有停頓時(shí)間之前。
根據(jù)已介紹的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提出不同的方案生產(chǎn)雙相組織結(jié)構(gòu)的鋼材，介紹一種方法或者一種設(shè)備，利用這種方法或者這種設(shè)備可以現(xiàn)有的場(chǎng)地和時(shí)間的雙重限制條件下常規(guī)鑄軋?jiān)O(shè)備上生產(chǎn)具有雙相組織結(jié)構(gòu)的熱軋帶，本發(fā)明特征在于這種設(shè)備的冷卻段，在一般情況下不超過50m，并且沒有配備緊湊型冷卻裝置。
通過采用權(quán)利要求1所述的特征實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法目標(biāo)。從一種鋼材出發(fā)，其化學(xué)成分為0.01％～0.08％C，0.9％Si，0.5～1.6％Mn，1.2％Al，0.3～1.2％Cr，其余為鐵以及一般的伴生元素，為了獲得一種具有70-95％鐵素體和30-5％馬氏體組成的雙相組織結(jié)構(gòu)，具有較高機(jī)械強(qiáng)度和較高形變能力(抗拉強(qiáng)度大于600MPa，斷裂韌性最小25％)的熱軋帶，在一個(gè)鑄軋機(jī)列的冷卻段中進(jìn)行兩級(jí)受控冷卻，從一個(gè)精軋帶鋼溫度T精軋(A3-100K)＜T精軋＜A350K降至卷取溫度T卷?。?00℃(小于馬氏體開始形成溫度)，在這個(gè)兩級(jí)冷卻過程中冷卻速度V1，2在V＝30-150K/s之內(nèi)，最佳值位于V＝50-90K/s之間，第一冷卻階段進(jìn)行到冷卻曲線進(jìn)入鐵素體區(qū)域?yàn)橹?，利用奧氏體轉(zhuǎn)化為鐵素體所釋放的轉(zhuǎn)化熱保持達(dá)到的帶鋼溫度不變，冷卻停頓時(shí)間為5秒，然后進(jìn)入第二個(gè)冷卻階段。
由于現(xiàn)有鑄軋機(jī)列中的冷卻段長(zhǎng)度不大，只有采用一個(gè)特殊的冷卻策略才能制造具有雙相組織結(jié)構(gòu)的熱軋帶，為了能實(shí)施這種冷卻策略必須遵守鋼材化學(xué)成分的極限值，如權(quán)利要求1所述，以便在可供使用的短暫的冷卻時(shí)間內(nèi)達(dá)到所期望的轉(zhuǎn)化率。
因此冷卻策略提出采用可選擇不同冷卻速度的兩級(jí)冷卻方法，這兩個(gè)冷卻階段通過最長(zhǎng)時(shí)間5秒的等溫停頓階段隔開。和第一冷卻階段結(jié)束時(shí)間相對(duì)應(yīng)的冷卻停頓開始時(shí)間可通過冷卻曲線進(jìn)入鐵素體區(qū)域的時(shí)間或者奧氏體開始轉(zhuǎn)化為鐵素體的時(shí)間進(jìn)行確定。在這個(gè)最長(zhǎng)5秒鐘等溫的短暫冷卻時(shí)間內(nèi)，按照本發(fā)明的要求利用釋放的轉(zhuǎn)化熱使熱軋帶溫度保持在一個(gè)恒定值，在這種情況下使不可避免的空氣冷卻得到補(bǔ)償，從而在短暫冷卻停頓期間奧氏體向鐵素體進(jìn)行轉(zhuǎn)化，力爭(zhēng)達(dá)到至少70％的鐵素體。緊接著這個(gè)冷卻停頓階段開始進(jìn)行第二冷卻階段，直到熱軋帶冷卻至300℃以下，由于這個(gè)溫度低于馬氏體開始形成溫度，那么在第二冷卻階段中就會(huì)按要求值獲得第二個(gè)組織結(jié)構(gòu)成分馬氏體。
除了進(jìn)行短暫的冷卻停頓之外，還要通過精確預(yù)定的冷卻速度確定兩個(gè)冷卻階段的冷卻策略，這個(gè)冷卻速度位于V＝30-50K/s之內(nèi)，最佳值位于V＝50-90K/s之間，取決于熱軋帶的幾何形狀以及使用鋼種的化學(xué)成分。對(duì)于這些冷卻速度必須加以說明，在常規(guī)連鑄連軋?jiān)O(shè)備上冷卻段中由于可用的冷卻時(shí)間不長(zhǎng)冷卻速度不可能小于30K/s，而在這種類型的冷卻段中的冷卻速度同樣也不會(huì)超過150K/s。
與現(xiàn)有技術(shù)雙相組織結(jié)構(gòu)的熱軋帶的制造比較，除了不同的輸出鋼材化學(xué)成分外本發(fā)明所述的方法特征還在于a)精軋溫度明顯低于A3-溫度之下，b)在第二冷卻階段中一直降至300℃以下，c)冷卻速度位于小于150K/s和大于30K/s的范圍內(nèi)，d)在兩個(gè)冷卻階段之間設(shè)置一個(gè)最長(zhǎng)5秒鐘的非常短暫的冷卻停頓時(shí)間，其間不進(jìn)行冷卻，e)轉(zhuǎn)化成鐵素體產(chǎn)生等溫線。
實(shí)施本發(fā)明所述方法的設(shè)備特征是在最后一臺(tái)精軋機(jī)架之后布置的連鑄連軋?jiān)O(shè)備的常規(guī)冷卻段，這個(gè)冷卻段由成組前后相繼間隔距離布置的可調(diào)節(jié)的帶有水冷梁的冷卻裝置組成。每一組冷卻裝置中配備的水冷梁能夠均勻給熱軋帶的上下兩面提供所規(guī)定的水量。通過在軋制期間關(guān)閉或者接通單個(gè)冷卻梁可以調(diào)節(jié)總供水量，接通水冷梁的數(shù)目和配置可以提前進(jìn)行調(diào)整變更，以便使整體冷卻段適合于調(diào)節(jié)到最佳的冷卻狀態(tài)。
有關(guān)本發(fā)明其它元件，特征和性能隨后通過對(duì)圖中示出的實(shí)施例作進(jìn)一步的闡述。
圖示

圖1一種熱軋帶的時(shí)間-溫度-冷卻曲線圖2一臺(tái)配有6機(jī)架精軋機(jī)列的連鑄連軋?jiān)O(shè)備的冷卻段布置3一臺(tái)配有7機(jī)架精軋機(jī)列的連鑄連軋?jiān)O(shè)備的冷卻段布置圖在圖1中舉例示出熱軋帶的時(shí)間-溫度變化過程的冷卻曲線，按照本發(fā)明介紹的冷卻方法在一個(gè)冷卻段1中的輸出輥道上進(jìn)行冷卻。熱軋帶的化學(xué)成分是0.06％C，0.1％Si，1.2％Mn，0.015％P，0.06％S，00.036％Al，0.15％Cu，0.054％Ni，0.71％Cr，其余為鐵以及一般的伴生元素，采用的冷卻速度V1＝54K/s，精軋溫度調(diào)節(jié)到T精軋為800℃，在第一冷卻階段中熱軋帶溫度降至670℃，在這個(gè)冷卻過程中其冷卻曲線進(jìn)入到鐵素體區(qū)域。然后在大約4秒的冷卻停頓期間，熱軋帶溫度一直保持在這個(gè)等溫溫度T恒值，最后在具有冷卻速度V2為54K/s的第二冷卻段，將熱軋帶溫度降至300℃(大約250℃的卷取溫度)。按照本發(fā)明的冷卻方法生產(chǎn)的熱軋帶具有一個(gè)雙相組織結(jié)構(gòu)，力求獲得鐵素體至少占70％比例，馬氏體少于20％，用這種熱軋帶做試驗(yàn)得出抗拉強(qiáng)度達(dá)到620MPa并具有0.52的屈服點(diǎn)與抗拉強(qiáng)度之比。
在圖2中舉例說明在常規(guī)連鑄連軋?jiān)O(shè)備上按照本發(fā)明所述的冷卻段1的布置圖，在最后一臺(tái)精軋機(jī)2和卷取機(jī)5之間布置一個(gè)冷卻段1，熱軋帶10沿著運(yùn)行方向8經(jīng)過冷卻段1，為了控制進(jìn)入冷卻段中的熱軋帶10的溫度，在最后一臺(tái)精軋機(jī)2和第一組水冷裝置31之間設(shè)置一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)6，冷卻段1按圖2所示由總共8組冷卻裝置組成，31-7和4，其中后者常常是作為平衡區(qū)域4設(shè)計(jì)的。6組和9組冷卻裝置之間的通用部分屬于一個(gè)常規(guī)冷卻區(qū)域，取決于當(dāng)前的連鑄連軋?jiān)O(shè)備的情況。
圖2示意出一個(gè)配有6機(jī)架軋機(jī)的連鑄連軋?jiān)O(shè)備上一個(gè)冷卻段的標(biāo)準(zhǔn)布置，在間隙處能看出冷卻裝置37和冷卻裝置4。在以后擴(kuò)建成7機(jī)架精軋機(jī)列常常受限，例如第一組冷卻裝置(冷卻區(qū))31必須向后移裝到冷卻裝置37和冷卻裝置4之間的空隙中，在這種情況下結(jié)果是按圖3所示冷卻段1′的布置，它與圖2所示冷卻段1的布置方式的區(qū)別僅僅是在冷卻裝置37和冷卻裝置4之間的空隙取消了，所以圖3中各結(jié)構(gòu)件和部件的附圖標(biāo)記和圖2中的附圖標(biāo)記相對(duì)應(yīng)。第一組冷卻裝置31′作為一個(gè)例外，在冷卻裝置32到冷卻裝置37的一般長(zhǎng)度中，第一組冷卻裝置31′的上冷卻梁和圖2中的冷卻裝置31的冷卻梁相反。
一般情況下每組冷卻裝置在其上下兩側(cè)各配備四個(gè)冷卻梁，為了冷卻熱軋帶的上面10′和下面10″，每個(gè)冷卻梁配備兩排水管，圖2所示的一組冷卻裝置31作為一個(gè)特殊情況，由于場(chǎng)地的原因上面少設(shè)置一個(gè)冷卻梁。
平衡區(qū)域4區(qū)別于前面幾組冷卻裝置31-7，冷卻裝置31-7為每個(gè)冷卻梁配有一個(gè)可開關(guān)的閥件7而平衡冷卻區(qū)域4每個(gè)冷卻梁上配備2個(gè)閥件7，這就說明在平衡冷卻區(qū)域中每排冷卻管可以單獨(dú)控制，這樣就可以更精確地調(diào)整供水量。
根據(jù)軋制后的最終熱軋帶厚度改變來自于精軋機(jī)列熱軋帶的運(yùn)行速度，因此為了調(diào)整熱軋帶的性能而能夠調(diào)節(jié)所要求的時(shí)間一溫度特性曲線，運(yùn)行方式要和冷卻段的運(yùn)行方式相適應(yīng)。以3mm厚度的熱軋帶為例，第一個(gè)冷卻階段只需要使用冷卻裝置31和冷卻裝置32，在第二冷卻階段中使用冷卻裝置35，冷卻裝置36，冷卻裝置37和平衡區(qū)域4就可以就能達(dá)到目的。對(duì)于2.0mm厚的精軋熱軋帶來說，考慮到帶邊變化的情況第二冷卻階段只使用冷卻裝置36，冷卻裝置37和平衡區(qū)域4。
附圖標(biāo)記清單1 冷卻段2 最后一臺(tái)精軋機(jī)31-7成組水冷裝置4 成組水冷裝置(平衡區(qū)域)5 卷取機(jī)6 溫度測(cè)量點(diǎn)7 調(diào)節(jié)閥8 運(yùn)行方向10 熱軋帶10′ 熱軋帶上表面10″ 熱軋帶下表面V1第一冷卻階段的冷卻速度V2第二冷卻階段的冷卻速度T精軋最后一臺(tái)精軋機(jī)軋制后的熱軋帶溫度T恒溫等溫時(shí)間結(jié)束后的熱軋帶溫度T卷取冷卻結(jié)束后的熱軋帶溫度(卷取溫度)
權(quán)利要求
1.從熱軋狀態(tài)制造具有鐵素體和馬氏體組成的雙相組織結(jié)構(gòu)的熱軋帶(10)的方法，其中至少70％的奧氏體轉(zhuǎn)化成鐵素體，經(jīng)精軋之后在一個(gè)由成組前后相繼間隔距離布置的水冷卻裝置(31-7，4)組成的冷卻段(1，1′)中通過受控的兩級(jí)冷卻，溫度降至馬氏體開始形成溫度以下，其特征在于，以化學(xué)成分為0.01～0.08％C，0.9％Si，0.5～1.6％Mn，1.2％Al，0.3～1.2％Cr，其余為鐵以及一般的伴生元素的鋼來說，為了在一個(gè)連鑄連軋?jiān)O(shè)備的冷卻段中獲得一種具有70％-95％鐵素體和30％-5％馬氏體組成的雙相組織結(jié)構(gòu)、具有高機(jī)械強(qiáng)度和高形變能力(抗拉強(qiáng)度大于600MPa，斷裂韌性最小25％)的熱軋帶(10)，a)進(jìn)行兩級(jí)受控冷卻，從一個(gè)精軋帶鋼溫度T精軋，A3-100K＜T精軋＜A350K降至一個(gè)卷取溫度T卷?。?00℃(小于馬氏體開始形成溫度)，在這個(gè)兩級(jí)冷卻過程中冷卻速度V1，2在V＝30-150K/s之內(nèi)，最佳值位于V＝50-90K/s之間，b)第一冷卻階段進(jìn)行到冷卻曲線進(jìn)入鐵素體區(qū)域?yàn)橹?，利用奧氏體轉(zhuǎn)化為鐵素體所釋放的轉(zhuǎn)化熱保持等溫達(dá)到的帶鋼溫度T恒值，冷卻停頓時(shí)間為5秒，然后開始第二個(gè)冷卻階段。
2.實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的，用于從熱軋狀態(tài)生產(chǎn)具有雙相組織結(jié)構(gòu)的熱軋帶(10)的連鑄連軋?jiān)O(shè)備，包括一個(gè)布置在最后一臺(tái)精軋機(jī)(2)之后的冷卻段(1，1′)，這個(gè)冷卻段由成組前后相繼間隔距離布置的冷卻裝置(31-7，4)組成，其特征在于，冷卻段(1，1′)具有一個(gè)對(duì)常規(guī)連鑄連軋?jiān)O(shè)備來說通常的長(zhǎng)度(＜50m)，其中布置相應(yīng)數(shù)量的可調(diào)水冷卻裝置(31-7，4)，使得根據(jù)熱軋帶厚度和熱軋帶的運(yùn)行速度，通過和整個(gè)冷卻段匹配的運(yùn)行方式能夠調(diào)整每個(gè)冷卻段需要的冷卻速度以及在兩個(gè)冷卻段之間在熱軋帶溫度T恒溫時(shí)實(shí)現(xiàn)必要的停頓時(shí)間。
3.按照權(quán)利要求2的連鑄連軋?jiān)O(shè)備，其特征在于，每組水冷卻裝置(31-7，4)都配備多個(gè)通過可切換的閥件(7)調(diào)節(jié)的冷卻梁，該冷卻梁使經(jīng)過的熱軋帶(10)的上表面(10′)和下表面(10″)均勻地受到所規(guī)定的水量加載，用于熱軋帶上表面(10′)和下表面(10″)的水量也相對(duì)平衡。
4.按照權(quán)利要求3的連鑄連軋?jiān)O(shè)備，其特征在于，用于冷卻熱軋帶上表面(10′)和下表面(10″)的最后一組水冷卻裝置(4)為上下各4個(gè)冷卻梁分別配備8個(gè)可切換的閥件(7)以達(dá)到準(zhǔn)確調(diào)節(jié)供水量。
全文摘要
為了根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況即使在現(xiàn)有的連鑄連軋機(jī)列的冷卻段中也能在完成形變之后通過兩級(jí)冷卻階段對(duì)熱軋帶進(jìn)行受控冷卻達(dá)到生產(chǎn)雙相鋼材的目的，本發(fā)明提出，除了將最終軋制帶鋼的化學(xué)成分保持在規(guī)定的精確極限值外，還要進(jìn)行兩級(jí)冷卻階段，從熱軋帶終軋溫度A
文檔編號(hào)C21D11/00GK1820086SQ200480016757
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者K·-E·亨斯格爾, W·亨尼希, T·貝歇爾, C·比爾根 申請(qǐng)人:Sms迪馬格股份公司, 比茲卡亞擠壓鑄鋼廠股份有限公司