專利名稱：連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法及連續(xù)生產(chǎn)薄鋼板的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用雙輥式連續(xù)澆鑄裝置、生產(chǎn)細(xì)化結(jié)構(gòu)、表面光滑的金屬薄板的方法，本發(fā)明還涉及一種連續(xù)生產(chǎn)金屬薄板的裝置。
有關(guān)生產(chǎn)冷軋薄鋼板的一種方法提供了一種用雙輥式連續(xù)澆鑄裝置，制造厚度為2至10毫米并將其用作熱軋薄板，還提供了一種方法，將上述薄板經(jīng)酸洗從薄板表面去除鐵屑片后，薄板冷軋到預(yù)定的厚度并退火。
上述技術(shù)的最重要一點(diǎn)是，由雙輥式連續(xù)澆鑄裝置制造的薄板的物理性質(zhì)，根據(jù)上述常規(guī)的生產(chǎn)過(guò)程，在冷軋之前(如澆鑄)薄板的金屬結(jié)構(gòu)是粗的，因此所獲得的產(chǎn)品只能應(yīng)用于低檔次的用途，為了改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，就必需增加冷軋的壓縮比。
為了得到細(xì)化的金屬結(jié)構(gòu)，公開了以下方法，日本未審查的專利公開No.61-99630描述了一種生產(chǎn)冷軋薄鋼板的方法，在此方法中鋼水中的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.015％的量；用于冷軋的薄鋼帶直接用上述鋼水澆鑄出來(lái)；凝固以后，鋼帶冷卻到不高于800℃的溫度；鋼帶再加熱到不低于900℃的溫度；鋼帶再冷卻到不高于800℃的溫度；卷繞冷卻了的鋼帶；鋼帶經(jīng)酸洗、冷軋并退火。日本未審查的專利公開No.60-30545描述了一種生產(chǎn)冷軋薄鋼板的方法，在此方法中使用了一種彼此平行水平放置的水冷雙輥的連續(xù)澆鑄裝置，對(duì)應(yīng)金屬薄板的厚度形成兩輥之間的間隙，兩輥以彼此相反方向旋轉(zhuǎn)；由上述裝置澆鑄的金屬薄板自然冷卻到不高于相變點(diǎn)A1的溫度；金屬薄板加熱到并在生產(chǎn)線上保持在不低于相變點(diǎn)A3的溫度；同時(shí)金屬薄板由氣或氣與水的混合物進(jìn)行冷卻。
然而使用上述方法的裝置的長(zhǎng)度是較長(zhǎng)的，因?yàn)樵谏鲜鲅b置中，為熱處理需要一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間，例如在日本專利申請(qǐng)No.59-226515描述的一個(gè)例子中，操作實(shí)施如下，由裝置澆鑄的薄板凝固在3.2毫米的厚度；凝固的薄板由水冷卻到700℃-950℃；薄板由直接加熱爐再加熱100秒；薄板在950℃保持5秒；同時(shí)當(dāng)薄板冷卻到最低溫度550℃時(shí)卷繞起來(lái)；在本例中，操作條件設(shè)置如下，用雙輥方法的澆鑄速度大約為30米/分；薄板冷卻到溫度700℃的水冷速度為50℃/秒；在950℃下再加熱的時(shí)間是100秒；薄板冷卻到550℃的水冷速度是50℃/秒。于是冷卻-加熱-冷卻的裝置長(zhǎng)度可由下式表示，
公式(4)的意義表述如下(1)公式(4)左邊第一項(xiàng)表示冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，這時(shí)將薄板從1100℃冷卻到700℃時(shí)所需的時(shí)間(分)乘澆鑄速度(30米/分)。
(2)公式(4)左邊第二項(xiàng)表示再加熱所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算再加熱所需裝置的長(zhǎng)度，當(dāng)將薄板從700℃再加熱到950℃時(shí)所需的時(shí)間乘澆鑄速度(30米/分)。
(3)公式(4)左邊第三項(xiàng)表示冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，當(dāng)將薄板從950℃冷卻到500℃時(shí)所需的時(shí)間乘澆鑄速度(30米/分)。
在日本專利申請(qǐng)No.60-30545中所描述的實(shí)例中，當(dāng)薄板的厚度是3t，澆鑄速度是28米/分，以及將薄板從范圍650℃至700℃加熱到范圍900℃至950℃的加熱時(shí)間為1至2分，當(dāng)薄板在卷繞溫度700℃卷繞時(shí)，冷卻速度為5℃/秒，則冷卻-加熱-冷卻裝置的長(zhǎng)度可由下式表示，
公式(5)的意義表述如下，(1)公式(5)左邊第一項(xiàng)表示冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，這時(shí)將薄板從1100℃冷卻到700℃時(shí)所需時(shí)間(分)乘澆鑄速度(28米/分)。
(2)公式(5)左邊第二項(xiàng)表示再加熱所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算再加熱所需裝置的長(zhǎng)度，這時(shí)將薄板再加熱時(shí)所需的時(shí)間(2分)乘澆鑄速度(28米/分)。
(3)公式(5)左邊第三項(xiàng)表示冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，這時(shí)將薄板從950℃冷卻到700℃時(shí)所需時(shí)間(分)乘澆鑄速度(28米/分)。
用上述裝置生產(chǎn)的薄板的表面不光整，即用上述裝置生產(chǎn)的薄板的表面狀態(tài)，不同于常規(guī)熱滾壓工廠生產(chǎn)出的熱滾壓薄板，因此，用上述裝置生產(chǎn)的薄板的用途是受限的，本發(fā)明的一個(gè)目的就是縮短生產(chǎn)薄板的裝置的長(zhǎng)度，因而可節(jié)省生產(chǎn)過(guò)程的能量，本發(fā)明的另一目的就是改進(jìn)薄板的表面粗糙度并使薄板晶粒的尺寸細(xì)化。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下事實(shí)。當(dāng)直接由鋼水澆鑄的薄鋼帶在其進(jìn)行熱處理之前，作輕微壓縮，在澆鑄之后進(jìn)行冷卻的過(guò)程中金屬結(jié)構(gòu)由γ-結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變到α-結(jié)構(gòu)的溫度要上升到高于薄板不進(jìn)行壓縮情況下的溫度。
本發(fā)明生產(chǎn)薄鋼板方法的特征將描述如下，1.本發(fā)明提供一種由以下步驟組成的連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法將鋼水的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.001％；由這種鋼水直接澆鑄成用于冷軋的薄鋼帶；對(duì)薄鋼帶賦以不低于10％的輕微壓縮比；冷卻壓縮了的薄鋼帶；再加熱冷卻了的薄鋼帶；冷卻再加熱的薄鋼帶；卷繞冷卻了的薄鋼帶。
2.本發(fā)明提供一種由以下步驟組成的連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法將鋼水的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.001％；由這種鋼水直接澆鑄成用于冷軋的薄鋼帶；對(duì)薄鋼帶賦以不低于10％的輕微壓縮比；控制薄鋼帶再結(jié)晶之前的γ-晶粒尺寸不大于100微米，同時(shí)控制薄鋼帶的表面粗糙度(Rmax)不大于15微米；冷卻壓縮了的薄鋼帶；對(duì)冷卻了的薄鋼帶再加熱；冷卻再加熱了的薄鋼帶；同時(shí)卷繞冷卻了的薄鋼帶。
3.本發(fā)明提供一種由以下步驟組成的連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法將鋼水的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.001％；由這種鋼水直接澆鑄成薄鋼帶；對(duì)薄鋼帶賦以不低于10％的壓縮比；將凝固了的鋼帶冷卻到不高于T1℃的溫度；將冷卻了的薄鋼帶再加熱到不低于T2℃的溫度；將再加熱的薄鋼帶冷卻到不高于T3℃的溫度；同時(shí)卷繞冷卻了的薄鋼帶，其中T1是含碳量的函數(shù)，壓縮比(RR)和冷卻速度(CR)以及T2和T3是含碳量的函數(shù)。
T1＝A(-295.45〔C〕-32.72)+B(363.63〔C〕-151.51)+(-1477.27〔C〕+1171.36)(公式1)式中A冷卻速度(℃/秒)的常用對(duì)數(shù)〔C〕含碳量(％)B在線壓縮比的函數(shù)(＝750/(90×ILRR))ILRR在線壓縮比T2＝-2000×〔C〕+980(℃) (公式2)T3＝-9000×〔C〕+920(〔C〕＜0.02％)(℃) (公式3-1)T4＝740℃ (〔C〕≥0.02％)(℃) (公式3-2)在這種情況下，溫度的精度為±10℃。
4.本發(fā)明提供了按照上述1，2或3項(xiàng)所述的一種連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法，其中最終的冷軋薄鋼帶由含碳量為0.001到0.25％，抗拉強(qiáng)度為30到40公斤/毫米2的普通鋼生產(chǎn)。
5.本發(fā)明提供了一種連續(xù)生產(chǎn)薄鋼板的裝置，包括進(jìn)行小壓下量薄的輥軋裝置；冷卻裝置；加熱裝置；冷卻裝置；以及卷繞裝置，其中這些裝置是連續(xù)按順序地在用于連續(xù)澆鑄薄鋼板的雙輥式連續(xù)澆鑄裝置的下游一側(cè)安排的。


圖1是表示在線壓縮比與表面粗糙度Rmax之間的關(guān)系曲線。
圖2是表示在線壓縮比與一經(jīng)減薄后γ-晶粒尺寸之間的關(guān)系曲線。
圖3是表示含碳量為0.05％的情況下，冷卻速度和溫度T1之間的關(guān)系曲線。
圖4是表示含碳量為0.16％的情況下，冷卻速度和溫度T1之間的關(guān)系曲線。
圖5是本發(fā)明的薄鋼板連續(xù)生產(chǎn)裝置總體安排示意圖。
本發(fā)明將具體地通過(guò)最佳實(shí)施例說(shuō)明如下。
(1)壓縮比為了改善表面粗糙度，需要進(jìn)行壓縮比不低于5％的軋制，如圖1所示，當(dāng)薄板經(jīng)輥軋可能升高溫度T1，溫度T1升高的理由是，γ-晶粒的尺寸在再結(jié)晶之前由輥軋而減小，因此，結(jié)晶界面可能增加，同時(shí)向α-區(qū)域的轉(zhuǎn)變可能容易進(jìn)行，根據(jù)發(fā)明人所做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了在再結(jié)晶之前使γ-晶粒的尺寸不大于100微米，需要進(jìn)行壓縮比不低于10％的輥軋，更可取的是進(jìn)行壓縮比不低于10％和不高于30％的輥軋，如圖2所示。
(2)冷卻溫度(T1)由γ-晶粒轉(zhuǎn)變到α-晶粒的溫度T1，受輥軋前γ-晶粒的尺寸、冷卻速度和含碳量的影響，輥軋前γ-晶粒的尺寸是在線的壓縮比的函數(shù)，薄板澆鑄后的γ-晶粒的尺寸為500至1000微米，當(dāng)薄板以10％的壓縮比輥軋時(shí)，γ-晶粒的尺寸減小到一個(gè)不大于100微米的值，在圖3中，表示當(dāng)含碳量為0.05％時(shí)冷卻速度和溫度T1之間的關(guān)系，當(dāng)薄板以10％的壓縮比輥軋時(shí)，溫度T1升高，此溫度隨含碳量而變化，即當(dāng)含碳量增時(shí)，此溫度降低，如式(1)所示，當(dāng)含碳量為0.16％時(shí)，冷卻速度與溫度T1之間的關(guān)系如圖4所示。
T1＝A(-295.45〔C〕-32.72)+B(363.63〔C〕-151.51)+(-1477.27〔C〕+1171.36)(公式1)式中A冷卻速度(℃/秒)的常用對(duì)數(shù)〔C〕含碳量(％)B在線壓縮比的函數(shù)(＝750/(90×ILRR+1))(3)再加熱溫度(T2)再加熱溫度由含碳量確定，此關(guān)系由式(2)所示，即再加熱溫度是γ-結(jié)晶在α-晶粒界面再產(chǎn)生的溫度，當(dāng)溫度低于T2時(shí)，γ-結(jié)晶未充分產(chǎn)生。
T2＝-2000×〔C〕+980(℃) (公式2)(4)卷繞溫度(T3)確定卷繞溫度不要高于再結(jié)晶溫度，此溫度受含碳量的影響且由式3來(lái)表達(dá)。
T3＝-9000×〔C〕+920(〔C〕＜0.02％)(℃) (公式3-1)T4＝740℃ (〔C〕≥0.02％)(℃) (公式3-2)
在此關(guān)系中，按照本發(fā)明的最終產(chǎn)品冷軋鋼帶，由含碳量為0.001至0.25％、抗拉強(qiáng)度為30至40公斤/毫米2的普通鋼生產(chǎn)，此最終產(chǎn)品的冷軋鋼帶可在這樣一種狀態(tài)下生產(chǎn)，即按照本發(fā)明薄板制成后，經(jīng)任意的酸洗過(guò)程、冷軋、退火等等。
為了認(rèn)識(shí)本發(fā)明的方法，最好使用圖5所示的薄板連續(xù)生產(chǎn)裝置，包括安排在雙輥式連續(xù)澆鑄裝置下游一側(cè)進(jìn)行小壓縮比的輥軋裝置，冷卻裝置，加熱裝置，冷卻裝置和卷繞裝置。
在這方面，上述每個(gè)冷卻裝置的冷卻系統(tǒng)可以是水冷系統(tǒng)或水霧冷卻系統(tǒng)，上述每個(gè)加熱裝置的加熱系統(tǒng)可以是煤氣加熱系統(tǒng)或可快速加熱薄板的一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)。
實(shí)例實(shí)例1以下是一個(gè)實(shí)例，用澆鑄法制造厚度3毫米，含碳量為0.05％的薄板，澆鑄條件表述如下，澆鑄速度為30米/分，壓縮比為10％，水冷卻速度為50℃/秒，加熱速度為2.5℃/秒，加熱后的冷卻速度為5℃/秒，溫度T1為767℃，再加熱溫度T2為880℃，卷繞溫度為740℃。
則加熱-冷卻-加熱裝置的長(zhǎng)度由下式表示，
公式(6)的意義表述如下，(1)公式(6)左邊第一項(xiàng)表示在以10％的壓縮比進(jìn)行輥軋后，冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，這時(shí)將從1100℃冷卻到767℃時(shí)所需時(shí)間(分)乘澆鑄速度(30米/分)。
(2)公式(6)左邊第二項(xiàng)表示，再加熱所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算再加熱所需裝置的長(zhǎng)度，這時(shí)以2.5℃/秒從767℃再加熱到880℃時(shí)所需時(shí)間(分)乘澆鑄速度(30米/分)。
(3)公式(6)左邊第三項(xiàng)表示，冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，即計(jì)算冷卻所需裝置的長(zhǎng)度，這時(shí)將從880℃冷卻740℃時(shí)，并在此溫度卷繞已冷卻的鋼帶，所需時(shí)間(分)乘澆鑄速度(30米/分)。
在不對(duì)薄板進(jìn)行壓縮的情況中，上述結(jié)果可直接與日本專利申請(qǐng)No.60-30545所描述的公式(5)進(jìn)行比較，因?yàn)樵谑?5)中從650℃加熱至950℃的加熱時(shí)間，當(dāng)加熱速度為2.5℃/秒時(shí)，具有相同的意義，因此當(dāng)對(duì)薄板進(jìn)行壓縮時(shí)，熱處理裝置的長(zhǎng)度83米可縮短到40米，因此獲得的薄板的表面粗糙度為10微米，相當(dāng)于熱滾壓薄鋼板的表面粗糙度，所獲得薄板晶粒的尺寸是20微米，相當(dāng)于現(xiàn)在使用的熱軋薄鋼板的晶粒尺寸，這樣獲得的產(chǎn)品在機(jī)械性質(zhì)、表面粗糙度和脆性方面提供極好的結(jié)果。
例2表1表示當(dāng)加熱爐區(qū)域的長(zhǎng)度各種變化時(shí)所生產(chǎn)薄鋼板的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表1
在表1中，實(shí)例1至6是本發(fā)明的實(shí)例，在實(shí)例1至3中，含碳量在0.05至0.16的范圍內(nèi)變化，比較實(shí)例如實(shí)例1-參考至3-參考所示，在所有的例子中，熱處理裝置的長(zhǎng)度縮短大約10米。
在實(shí)例4至6中，時(shí)間區(qū)間T1、T2和T3有10％的變化。
根據(jù)上述例子，很顯然加熱爐區(qū)域的長(zhǎng)度可以通過(guò)對(duì)薄板進(jìn)行輥軋而縮短，這樣獲得的薄板的晶粒尺寸大約為20微米，薄板的質(zhì)量在表面粗糙度和脆性兩方面是高的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明對(duì)澆鑄金屬板進(jìn)行壓縮之后，將其從γ-相變點(diǎn)冷卻到不高于α-相變點(diǎn)的溫度，以后將薄板從α-相變點(diǎn)加熱到不低于γ-相變點(diǎn)的溫度，然后將薄板冷卻，由于前述的熱處理過(guò)程和一種將薄板冷卻并加熱使之晶粒細(xì)化的簡(jiǎn)單熱處理過(guò)程相比較，就可能通過(guò)一種長(zhǎng)度被縮短了的生產(chǎn)裝置，獲得一種金屬結(jié)構(gòu)細(xì)化的薄板，從而在節(jié)能的同時(shí)生產(chǎn)裝置小型化，并可能獲得一種在質(zhì)量上和好的熱軋薄鋼板等同的薄板。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法，包括以下步驟將鋼水的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.001％；由此鋼水直接澆鑄出用于冷軋的薄鋼帶；對(duì)薄鋼帶賦以不低于10％的壓縮比；冷卻已壓縮了的薄鋼帶；對(duì)已冷卻的薄鋼帶再加熱；冷卻再加熱的薄鋼帶；同時(shí)卷繞已冷卻的薄鋼帶。
2.一種連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法，包括以下步驟將鋼水的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.001％；由此鋼水直接澆鑄出用于冷軋的薄鋼帶；對(duì)薄鋼帶賦以不低于10％的小壓縮比，以控制薄鋼帶的γ-晶粒尺寸在再結(jié)晶之前不大于10微米，同時(shí)控制表面粗糙度不大于15微米；冷卻已壓縮了的薄鋼帶；對(duì)已冷卻的薄鋼帶再加熱；冷卻再加熱的薄鋼帶；同時(shí)卷繞已冷卻了的薄鋼帶。
3.一種連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法，包括以下步驟將鋼水的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.001％；由此鋼水直接澆鑄出用于冷軋的薄鋼帶；對(duì)薄鋼帶進(jìn)行不低于10％的小壓縮；將已凝固了的鋼帶冷卻到至少不高于T1℃的溫度；將已冷卻的鋼帶再加熱到不低于T2℃的溫度；將再加熱的鋼帶冷卻到不高于T3℃的溫度；同時(shí)卷繞已冷卻的鋼帶，其中T1是含碳量的函數(shù)，冷卻速度和在線壓縮比、以及T2與T3是含碳量的函數(shù)，T1＝A(-295.45〔C〕-32.72)+B(363.63〔C〕-151.51)+(-1477.27〔C〕+1171.36)(公式1)式中A冷卻速度(℃/秒)的常用對(duì)數(shù)〔C〕含碳量(％)B在線壓縮比的函數(shù)(＝750/(90×ILRR+1))ILRR在線壓縮比T2＝-2000×〔C〕+980(℃) (公式2)T3＝-9000×〔C〕+920(〔C〕＜0.02％)(℃) (公式3-1)T4＝740℃ (〔C〕≥0.02％)(℃) (公式3-2)在這種情形下，T1、T2和T3的精度為±10℃。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的一種連續(xù)澆鑄薄鋼板的方法，其中最終冷軋薄鋼板由含碳量為0.001％至0.25％，抗拉強(qiáng)度為30至40公斤/毫米2的普通鋼制成。
5.一種連續(xù)生產(chǎn)薄鋼板的裝置，包括進(jìn)行小壓縮量的輥軋裝置；冷卻裝置；加熱裝置；冷卻裝置和一個(gè)卷繞裝置，其中這些裝置是連續(xù)按順序地安排在連續(xù)澆鑄薄鋼板的雙輥式連續(xù)澆鑄裝置的下游一側(cè)。
全文摘要
鋼水的含碳量調(diào)節(jié)到不低于0.001%的一個(gè)值,以這種鋼水使用雙輥式連續(xù)澆鑄裝置,借助直接澆鑄,制成一種薄鋼板,對(duì)所獲得的薄板賦以不低于10%的壓縮比,將凝固了的薄板冷卻到一個(gè)不高于由含碳量、冷卻速度和在線減薄率的函數(shù)確定的溫度,此后,再加熱鋼帶,同時(shí)再冷卻到一個(gè)不高于由含碳量的函數(shù)確定的溫度,然后卷繞冷卻了的鋼帶,在上述過(guò)程中可生產(chǎn)出一種表面光潔、金屬結(jié)構(gòu)細(xì)化的金屬薄板。
文檔編號(hào)B22D11/12GK1178561SQ97190041
公開日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1997年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月26日
發(fā)明者田中重典, 赤松聰 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社