устройство для производства полосы из нержавеющей стали
Классы МПК: | C21D8/02 при изготовлении плит или лент B21B1/46 для прокатки металла непосредственно после непрерывного литья C21D9/52 для проволоки; для лент |
Автор(ы): | Синити Тераока (JP), Тосиюки Суехиро (JP), Еитироу Исимару (JP), Такаси Араи (JP), Хидеки Ока (JP), Тецуроу Такесита (JP), Синдзи Сода (JP), Йосикацу Нохара (JP) |
Патентообладатель(и): | Ниппон Стил Корпорейшн (JP) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-04-12 публикация патента:
10.04.1999 |
Устройство для производства полосы из нержавеющей стали содержит расположенные последовательно машину непрерывной разливки со сдвоенным барабаном, укрытие для регулирования среды или атмосферы, внутри которого расположен натяжной ролик или протяжной ролик, машину горячей прокатки, термическую печь, охладитель, моталку. Термическая печь содержит пламенные горелки, соединенные с коллекторными трубами. Пламенные горелки расположены зигзагообразными рядами по всему продольному направлению печи. Изобретение позволяет получить полосу из нержавеющей стали с прекрасным качеством поверхности при непрерывной разливке расплава в тонкие полосовидные слябы толщиной не более 10 мм. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 17 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20
Формула изобретения
1. Устройство для производства полосы из нержавеющей стали, включающее машину непрерывной разливки со сдвоенным барабаном для разливки расплава нержавеющей стали в тонкие полосовидные слябы толщиной не более 10 мм, машину для горячей прокатки слябов, охлаждающее средство для охлаждения полосы полученной горячей прокаткой, и моталку для смывания охлажденной полосы, отличающееся тем, что оно содержит укрытие для регулирования среды или атмосферы, изолирующее среду или атмосферу в зоне перемещения полосы, проходящей от машины непрерывной разливки до машины горячей прокатки, во внутренней полости которого расположен натяжной ролик или протяжный ролик для регулирования натяжения перемещаемой полосы, и термическую печь с нагревательным устройством для нагрева и выдержки горячекатаной полосы, установленную со стороны выхода полосы из машины горячей прокатки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет укрытия для поддержания температуры, установленные между машиной горячей прокатки и термической печью, при этом между укрытиями для поддержания температуры расположен датчик толщины. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет два комплекта протяжных роликов, размещенных во внутренней полости укрытия для регулирования среды или атмосферы, между которыми установлен датчик толщины тонкого полосовидного сляба. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термическая печь имеет несущий ролик, выполненный с возможностью обеспечения передвижения полосы вдоль печи, а нагревательные устройства термической печи выполнены в виде пламенных горелок, расположенных с возможностью обеспечения прохождения полосы между ними и размещенных на верхней и нижней стенках печи с возможностью распыления пламени через горелки непосредственно на обе стороны полосы. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термическая печь разделена в продольном направлении на зоны с размещенными в каждой зоне пламенными горелками, установленными с возможностью размещения полосы между ними, при этом оно дополнительно имеет в каждой зоне клапан регулирования расхода горючего газа, устройство регулирования горения горелки, выполненное с возможностью управления на базе команд клапаном регулирования расхода горючего газа, и вычислительное регулирующее устройство для регулирования горения, выполненное с возможностью приема данных о температуре полосы tc на выходе термической печи, температуре полосы t в выходной зоне или на выходе термической печи, толщины полосы h на выходе термической печи, осуществления вычислений и передачи команды на базе результатов вычислений в устройство регулирования горения горелки. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковая стенка термической печи разделена в продольном направлении на нижнюю секцию, имеющую несущий ролик, и верхнюю секцию с подъемным исполнительным механизмом, при этом внутренняя поверхность верхней секции и наружная поверхность нижней секции выполнены скошенными с возможностью опускания верхней секции для обеспечения герметизации печи, а нагревательные устройства термической печи выполнены в виде пламенных горелок, соединенных с гибким рукавом. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно имеет нагревательное устройство, расположенное на укрытии для регулирования среды или атмосферы. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что машина горячей прокатки размещена внутри укрытия для регулирования среды или атмосферы. 9. Устройство для производства полосы из нержавеющей стали, включающее термическую печь для нагрева и выдержки или для выдержки полосы, полученной посредством машины непрерывной разливки, отличающееся тем, что термическая печь содержит несущие ролики, расположенные во внутренней полости печи и выполненные с возможностью обеспечения перемещения полосы вдоль печи, часть из которых или все установлены с возможностью подъема и приведения в контакт с полосой или с возможностью отвода от полосы посредством исполнительного механизма, и пламенные горелки, расположенные зигзагообразными рядами в направлении перемещения полосы на верхней и нижней стенках термической печи с возможностью размещения полосы между ними и обеспечением эжектирования пламени непосредственно на обе стороны полосы и наклоненные под углом 5 - 10o к направлению перемещения полосы. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что часть или все несущие ролики, расположенные внутри термической печи, имеют газовый охладитель циркуляционного типа для обеспечения циркуляции охлаждающего газа и его контакта с круговой поверхностью несущего ролика. Приоритет по пунктам:14.04.95. - по пп.1 - 3, 8;
26.07.95. - по пп.4 - 7, 9.
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к устройству, в котором нержавеющую сталь разливают в полосовидный сляб, имеющий толщину не более 10 мм, который затем прокатывают в горячем состоянии в стальной листовой продукт. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для производства полосы из нержавеющей стали с превосходным качеством поверхности. Предшествующий уровеньВ последнее время разработана и испытана, используя реальное оборудование, технология, при которой расплавленную сталь разливают непосредственно в тонкий полосовидный сляб, имеющий толщину не более 10 мм. Эта новая технология может упростить или исключить этап горячей прокатки. Сляб, имеющий толщину, превышающую 100 мм, до настоящего времени прокатывали в горячем состоянии посредством стана горячей прокатки, потребляющего много энергии. Поэтому с точки зрения более низкой стоимости производства, а также воздействия на окружающую среду желательно упростить или исключить этап горячей прокатки. Процесс, включающий этап разливки расплавленной стали в тонкий полосовидный сляб, имеющий толщину не более чем 10 мм, будет далее в настоящем описании упоминаться как "новый процесс", тогда как процесс, включающий этап горячей прокатки сляба в тонкий полосовидный сляб, будет далее упоминаться как "общепринятый процесс". Производство холоднокатаного листа нержавеющей стали на Cr-Ni-основе, представленной 18%Cr-8%Ni сталью, или нержавеющей стали на Cr-основе посредством нового процесса, поставило проблему шероховатости поверхности (называемой "шагреневой поверхностью" или "roping"), образующейся на поверхности продукта (при черновой обработке). Например, в статье в ZAIRYO ТО PUROSESU (Current Advances in Materials and Processes) Vol. 1 (1990), p. 770, опубликованной Институтом чугуна и стали Японии (The Iron and Steel Institute of Japan) описано явление ухудшения качества поверхности листовых продуктов SUS 304, полученных посредством нового процесса. Согласно этой статье шероховатость поверхности в виде шагреневой поверхности создается на поверхности холоднокатаного стального листа благодаря присутствию крупных зерен в материале перед чистовой холодной прокаткой. Для предотвращения этого явления полезно измельчение зерен в материале перед чистовой холодной прокаткой посредством следующих двух средств. 1) Тонкий полосовидный сляб подвергают горячей прокатке и отжигу горячекатаного листа. Например, его прокатывают в горячем состоянии с коэффициентом обжатия 16% и подвергают обработке на твердый раствор при температуре 1150oC в течение одной минуты. 2) Тонкий полосовидный сляб подвергают холодной прокатке дважды с промежуточным отжигом между ними. Например, его прокатывают при комнатной температуре с коэффициентом обжатия 10% и подвергают промежуточному отжигу и затем чистовой прокатке. Коме того, в статье в ZAIRYO ТО PUROSESU (Current Advances in Materials and Processes) Vol.4 (1991), p. 996 указано, что несмотря на то, что поверхностная шероховатость (roping) холоднокатаного листа может быть смягчена путем подвергания холоднокатаного листа дрессировке или прогладке с высоким коэффициентом обжатия, эта технология ухудшает качество, в частности вытяжки, материала, неизбежно влечет за собой регулирование состава стали с тем, чтобы довести состав системы до состава нестабильной
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128055/947.gif)
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128043/948.gif)
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128055/947.gif)
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128055/947.gif)
Авторы настоящего изобретения установили, что измельчение зерен тонкого полосовидного сляба наиболее эффективно снижает проблему шероховатости (жгутов), обусловленной разливкой нержавеющей стали в тонкий полосовидный сляб. Соответственно, настоящее изобретение относится к технологии, когда тонкий полосовидный сляб непосредственно и прямо прокатывают в горячем состоянии для образования трещин в зернах и затем подвергают термообработке для измельчения зерен. Конструкция настоящего изобретения для реализации вышеупомянутой технологии является следующей. При разливке расплавленной нержавеющей стали, такой как, например, расплав нержавеющей стали на Cr-Ni-основе или расплав нержавеющей стали на Cr-основе, в тонкий полосовидный сляб, имеющий толщину не более 10 мм, вначале предусмотрена установка для непрерывной разливки со сдвоенным барабаном. В этой разливочной машине поверхность стенки изложницы, определяемая сдвоенными валками, двигается синхронно с получаемым тонким полосовидным слябом и обеспечивает охлаждение и затвердевание расплава стали, формируя посредством этого заготовку, которая спрессовывается посредством сдвоенного валка с образованием тонкого полосовидного сляба. Установка или машина для горячей прокатки установлена в непосредственной близости от разливочной машины или установки для непрерывной разливки, так что тонкий полосовидный сляб, полученный из разливочной машины, прокатывается при поддержании температуры в слябе в диапазоне от 900 до 1200oC с коэффициентом обжатия не менее 10%. Для того, чтобы поддерживать температуру тонкого полосовидного сляба в вышеупомянутом температурном диапазоне, участок между разливочной машиной и машиной для горячей прокатки укрывается укрытием с регулируемой атмосферой. В укрытии с регулируемой атмосферой предусмотрены два комплекта протяжных роликов или натяжной ролик. Это обеспечивает возможность разделить натяжение, прилагаемое к тонкому полосовидному слябу, на натяжение со стороны разливочной машины (низкое натяжение) и натяжение со стороны машины горячей прокатки (высокое натяжение), и приложение соответствующего натяжения к высокотемпературному тонкому полосовидному слябу дает возможность стабильной прокатки сляба до требуемой толщины и может предотвратить изгиб, перелом и другие нежелательные явления в тонком полосовидном слябе. Смежно с машиной горячей прокатки установлена термическая печь. В настоящем изобретении внутренняя полость разделена на множество греющих зон в направлении ее длины, и в каждой греющей зоне на верхней стенке и на нижней стенке установлены горелки с прямой подачей топлива для того, чтобы при прохождении прокатанной в горячем состоянии полосы через печь между горелками, расположенными на верхней и нижней стенках, укладывать ее чередующимися слоями. Горелки с прямой подачей топлива обладают прекрасной способностью повышать температуру полосы в соответствии с инструкциями о повышении температуры и могут легко и надежно осуществлять регулирование температуры каждой зоны, давая возможность в значительной степени улучшить сопротивление образованию жгутов. Кроме того, толщина полосы изменяется в процессе разливки, длина зоны в термической печи может регулироваться в соответствии с толщиной полосы. Следовательно, в любом случае термообработка может осуществляться в направлении ширины полосы, что приводит к уменьшению образования жгутов и хорошему поверхностному блеску. Участок между машиной горячей прокатки и термической печью может быть укрыт поддерживающим температуру укрытием. В этой связи следует отметить, что в укрытии с регулируемой атмосферой или в укрытии для поддержания температуры могут быть предусмотрены измерители толщины полосы для осуществления регулирования коэффициента обжатия в машине горячей прокатки, регулирования прокатки горячей полосы, или для регулирования температуры в термической печи. Также предусмотрен охладитель, в котором полосу, подвергнутую термообработке в термической печи для измельчения зерен, охлаждают со скоростью не менее чем 10oC/сек. В качестве охладителя может использоваться прорезной охлаждающий коллектор. Кроме того, предусмотрена моталка для сматывания охлажденной полосы. Поскольку в полосе, полученной с использованием вышеописанного устройства, зерна равномерно измельчены по всей площади полосы, последняя может быть очищена от окалины и затем подвергнута холодной прокатке и отжигу - травлению или светлому отжигу для изготовления листового продукта, имеющего значительно улучшенные характеристики качества поверхности. Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает диаграмму, показывающую зависимость коэффициента обжатия от температуры при горячей прокатке тонкого полосовидного сляба и высоты или глубины образования жгутов в полученном холоднокатаном продукте;
фиг. 2 изображает диаграмму, показывающую зависимость между температурой и термообработкой, осуществляемой после горячей прокатки тонкого полосовидного сляба и глубины шероховатостей (жгутов) в полученном холоднокатаном продукте;
фиг. 3 схематически изображает вид сбоку устройства для производства полосы нержавеющей стали в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4 изображает диаграмму, показывающую зависимость между дугой контакта при литье, скоростью полосы, эффективной длиной термообработки термической печи и эффективной длиной охлаждения охлаждаемой полосы, когда толщина разливаемого тонкого полосовидного сляба изменяется (уменьшается) в устройстве для производства полосы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 5 изображает диаграмму, показывающую зависимость между дугой контакта при литье, скоростью полосы, эффективной длиной термообработки термической печи и эффективной длиной охлаждения охлаждаемой полосы, когда толщина разливаемого тонкого полосовидного сляба изменяется (увеличивается) в устройстве для производства тонкого полосовидного сляба в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 6(A) изображает диаграмму, показывающую нижний предел угла контакта при непрерывной разливке в устройстве для производства полосы в соответствии с настоящим изобретением; и
фиг. 6(B) является диаграммой, показывающей верхний предел угла контакта при литье;
фиг. 7 схематически изображает вид сбоку другого варианта устройства для производства полосы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 8 изображает вид сбоку в продольном разрезе термической печи в устройстве для производства полосы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 9 изображает вид сбоку в продольном разрезе термической печи в соответствии с другим вариантом настоящего изобретения;
фиг. 10 изображает сечение X-X фиг. 9;
фиг. 11 (A) изображает вид в поперечном сечении термической печи в направлении ширины в соответствии с одним вариантом настоящего изобретения, иллюстрирующим пропуск полосы без обжатия (холостой пропуск), и фиг. 11 (B) изображает вид в поперечном сечении, иллюстрирующем передачу полосы;
фиг. 12 схематически изображает вид в частичном разрезе ведущего валика внутри термической печи в соответствии с настоящим изобретением, в которой ведущий валик имеет устройство охлаждения циркуляцией газа;
фиг. 13 (A) изображает вид в поперечном сечении термической печи в направлении ширины в соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, в котором верхняя стенка печи находится в поднятом состоянии (в состоянии разъединения), и фиг. 13 (B) изображает вид в поперечном сечении термической печи того же типа, что и на фиг. 13(A), в которой верхняя стенка печи находится в опущенном состоянии (закрытом состоянии). фиг. 14 изображает диаграмму, показывающую зависимость между временем термообработки и величиной шероховатости (жгутов) для различных горелок;
фиг. 15 изображает диаграмму, показывающую зависимость между временем термообработки и повышением температуры полосы для различных горелок;
фиг. 16 изображает диаграмму, показывающую зависимость между толщиной полосы на входе термической печи и временем термообработки в случае высокой температуры на входе термической печи и низкой температуры на входе термической печи; и
фиг. 17 изображает диаграмму, показывающую зависимость между скоростью литья и толщиной полученной отливки тонкого полосовидного сляба для машины непрерывной разливки со сдвоенным барабаном. Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Для измельчения зерен тонкого полосовидного сляба наиболее эффективными является горячая прокатка посредством машины для горячей прокатки, непосредственно соединенной с разливочной машиной, использующая скрытую теплоту тонкого полосовидного сляба, с последующей термообработкой в термической печи, соединенной непосредственно с прокатывающей машиной. Кроме того, предусмотрено укрытие с регулируемой атмосферой между разливочной машиной и машиной горячей прокатки для регулирования температуры горячей прокатки, или, если необходимо, между машиной горячей прокатки и термической печью предусмотрено укрытие для поддержания температуры. Таким образом, отливку тонкого полосовидного сляба прокатывают в то время, пока поддерживается температура разливки и, если необходимо, нагревают тонкий полосовидный сляб, и затем горячекатаную полосу подвергают термообработке, необходимой для рекристаллизации без снижения температуры полосы до 800oC или ниже. Вышеописанная технология позволяет осуществить рекристаллизацию после прокатки, и сматывание полосы при низкой температуре ускоряет рекристаллизацию, измельчающую зерна, обеспечивая таким образом достаточное уменьшение глубины шероховатостей (жгутов). На фиг. 3 изображен один из вариантов поточной линии непрерывной разливки со сдвоенным барабаном/прокатки/термообработки тонкого полосовидного сляба согласно настоящему изобретению. Тонкий полосовидный сляб 2 разливают посредством машины непрерывной разливки со сдвоенным барабаном 1 и, если необходимо, нагревают в зоне с регулируемой атмосферой 3 для регулирования температуры тонкого полосовидного сляба на входе машины горячей прокатки 6. Тонкий полосовидный сляб 2 передается посредством протяжного ролика 4, расположенного под сдвоенным барабаном, и натяжение на входе машины горячей прокатки обеспечивается посредством натяжного ролика 5, расположенного ниже по потоку за барабанами для предотвращения изгиба сляба 2, образующегося за счет прокатки с высоким коэффициентом обжатия. Один или два ролика натяжения 5 или один или два комплекта протяжных роликов 5-1 (см. фиг. 7) расположены в зоне регулирования атмосферы 3. Установка регулятора натяжения на входе машины горячей прокатки является одним из признаков настоящего изобретения. Отливка полосовидного сляба согласно настоящему изобретению имеет малую толщину (не более 100 мм) и высокую температуру (от 900 до 1200oC). Поэтому для приложения давления равномерно по всей площади тонкого полосовидного сляба с тем, чтобы равномерно измельчить зерна тонкий полосовидный сляб необходимо постоянно пропускать через машину горячей прокатки. По этой причине необходимо высокое натяжение (0,5 до 1,5 кг/мм2), которое определяется с учетом рассмотрения свойств тонкого полосовидного сляба. С другой стороны, натяжение, прикладываемое к тонкому полосовидному слябу на этапе разливки, создается растягивающим усилием при литье и, следовательно, должно быть низким (от 0,1 до 0,5 кг/мм2). Кроме того, на линии непрерывной разливки со сдвоенным барабаном по эксплуатационным причинам трудно равномерно поддерживать затвердевание тонкого полосовидного сляба. Форма кромки полосы тонкого сляба не всегда идентична, в некоторых случаях она становится неровной. В частности, в настоящем изобретении, когда машина непрерывной разливки со сдвоенным барабаном прилегает непосредственно к прокатывающей машине, прокатка с высоким коэффициентом обжатия посредством прокатывающей машины, вероятно, вызывает удлинение полосы в направлении одной стороны благодаря влиянию асимметрии формы тонкой полосы сляба и в то же самое время вызывает изгиб прокатываемого материала на входе прокатывающей машины. Влияние немедленно приводит к изгибу тонкой полосы сляба на входной стороне протяжного ролика, расположенного перед машиной горячей прокатки, и тонкая полоса сляба в форме цепной петли под сдвоенным барабаном часто изгибается вверх, вызывая в то же время изгибающие колебания, и входит в контакт с держателем направляющей линейки, что может стать причиной перелома. Следовательно, в настоящем изобретении к тонкой полосе сляба должно быть приложено заданное натяжение при таких условиях, когда атмосфера регулируется при высокой температуре, причем для достижения этой цели предусмотрен натяжной или протяжной ролик. Тонкую полосу сляба 2 прокатывают посредством машины горячей прокатки 6 с коэффициентом обжатия в диапазоне от около 10 до 50%. Поскольку горячая прокатка осуществляется непрерывно, тонкая полоса сляба прокатывается за счет термического расширения прокатки, ролик теряет свою форму, и наиболее часто подвергается продольному изгибу, и время проходит. По этой причине в машине горячей прокатки предусмотрен регулятор в форме клещей, или альтернативно, конструкция выполнена таким образом, что ролики во время полета перекрещиваются. Кроме того, поскольку прокатка осуществляется непрерывно, существует возможность того, что происходит истирание ролика и/или термическое растрескивание. Для того, чтобы исключить эти нежелательные явления, конструкция спроектирована таким образом, что ролики в ходе полета могут быть перегруппированы. Ниже по потоку за машиной горячей прокатки 6 расположен измеритель толщины 13, и информация о толщине полосы передается назад для регулирования формы, и для предотвращения снижения температуры горячекатаной полосы 2S на входной стороне машины горячей прокатки 6 предусмотрено укрытие для поддержания температуры 15. Термическая печь 7 расположена поточно с укрытием для поддержания температуры 15 и действует для регулирования температуры полосы посредством струйной газовой горелки или горелки с прямой подачей топлива и для поддержания концентрации кислорода в атмосфере от около 2 до 6%. В новом процессе этап нагрева сляба перед горячей прокаткой, проводимый в известном процессе, полностью исключен. Кроме того, поскольку толщина тонкой полосы сляба невелика, скорость охлаждения после затвердевания намного выше, чем скорость охлаждения сляба в известном процессе. По этой причине в слябе, образованном посредством известной непрерывной разливки, выделившиеся фазы, такие как MnS и Cu2S, присутствуют в форме твердого раствора. Когда сляб подвергают горячей прокатке в этом состоянии и охлаждают до температуры 800oC или ниже без достаточной рекристаллизации, вдоль дислокаций, внесенных горячей прокаткой, образуются тонкие выделившиеся фазы. По этой причине для обеспечения полностью рекристаллизованной структуры при последующем отжиге горячекатаного листа время, необходимое для отжига, является более продолжительным, чем необходимо для термообработки. Исходя из этого факта, можно сказать, что термообработка полосы сразу же после горячей прокатки без понижения температуры полосы до 800oC и ниже для обеспечения полностью рекристаллизованной текстуры очень полезна для эффективной рекристаллизации текстуры горячекатаного листа. Термообработанная полоса охлаждается в зоне охлаждения 8, расположенной на выходной стороне термической печи, например, посредством прорезного охлаждающего коллектора, и разрезается ножницами 11 на полосы заданной длины. Затем полоса непрерывно сматывается посредством двух моталок 9 для образования рулона 14, в то время, пока переключаются моталки. В линии непрерывной разливки со сдвоенным барабаном полоса нержавеющей стали, не имеющая значительной шероховатости (жгутов) и имеющая хороший поверхностный блеск, производится следующим способом. Тонкую полосу сляба, имеющую толщину не более 10 мм, непрерывно разливают посредством разливочной машины для непрерывной разливки со сдвоенным барабаном, прокатывают в горячем состоянии с коэффициентом обжатия от 10 до 50% в диапазоне температур от 900 до 1200oC в течение 5 секунд или дольше, посредством чего проводят термообработку, и сматывают при температуре 600oC или ниже для формирования стальной полосы, которую затем очищают от окалины, охлаждают и подвергают отжигу/травлению или светлому отжигу. Если необходимо, после вышеописанного процесса проводят дрессировку или прогладку полосы. Когда полосу после термообработки охлаждают до температуры охлаждения, ее охлаждают в диапазоне температур от 900 до 600oC со скоростью предпочтительнее не менее чем 10oC/сек, более предпочтительно не менее чем 20oC/сек. Температура прокатки предпочтительнее находится в диапазоне от 1150 до 1000oC, и температура термообработки после прокатки предпочтительнее находится в диапазоне от 1150 до 1050oC. Условия горячей прокатки и термообработки, оказывающие огромное влияние на явление появления шероховатости (жгутов), далее будут описаны более подробно. Для определения оптимальных условий по температуре горячей прокатки и коэффициенту обжатия проводили следующий эксперимент. Специально в лаборатории сталь SUS 304 разливали в тонкую полосу сляба, имеющую толщину 4 мм, и прокатывали в горячем состоянии в диапазоне температур от 1250 до 850oC с коэффициентом обжатия от 5 до 50% с получением горячекатаной полосы, которую затем пропускали через термическую печь, выдерживали при температуре 1000oC в течение 5 секунд, охлаждали и сматывали при температуре 600oC или ниже. Затем полосу очищали от окалины и прокатывали в холодном состоянии с коэффициентом обжатия 50%. Полученный холоднокатаный лист оценивали на шероховатость (жгуты) на его поверхности. Результаты приведены на фиг. 1. Как видно из фиг. 1, когда температура горячей прокатки выше 1200oC, рекристаллизованные зерна настолько крупные, что проблема шероховатости не снижается. С другой стороны, когда температура горячей прокатки ниже 900oC, в процессе горячей прокатки выделяются фазы MnS и Cu2S, замедляющие рекристаллизацию. Кроме того, когда коэффициент обжатия при горячей прокатке ниже 10%, не может образоваться полностью рекристаллизованная текстура и имеет место появление шероховатости (жгутов). На основании вышеупомянутых результатов горячую прокатку проводят при температуре в диапазоне от 900 до 1200oC с коэффициентом обжатия не менее 10%. Однако для того, чтобы тонкую полосу сляба прокатывать в горячем состоянии с коэффициентом обжатия, превышающим 50%, необходимо установить огромные машины горячей прокатки, что создает трудности при использовании признаков нового процесса. По этой причине коэффициент обжатия был ограничен до не более 50%. Предпочтительнее коэффициент обжатия составляет от 20 до 40%, и температура горячей прокатки находится в диапазоне от 1000 до 1150oC. Аналогичным образом для определения условий термообработки после горячей прокатки был проведен следующий эксперимент. Сталь SUS 304 разливали в тонкий сляб в виде полосы, имеющей толщину 4 мм, который затем прокатывали в горячем состоянии при температуре 1100oC с коэффициентом обжатия 20% с получением горячекатаной полосы. После этого горячекатаную полосу выдерживали при температуре в диапазоне от 1250 до 850oC в течение от 2 до 50 секунд, применяя индукционный нагрев. Затем полосу очищали от окалины и прокатывали в холодном состоянии с коэффициентом обжатия 50%, и полученный холоднокатаный стальной лист оценивали на шероховатость его поверхности. Полученные результаты приведены на фиг. 2. Как видно из фиг. 2, когда горячую прокатку проводили при температуре выше 1200oC, рекристаллизованные зерна были укрупненными, что приводило к появлению шероховатости (жгутов), тогда как, когда температура горячей прокатки составляла ниже 900oC, рекристаллизация не происходила, что снова приводило к появлению шероховатости (жгутов). Также в случае термообработки в течение менее 5 секунд имела место шероховатость, поскольку не была сформирована полностью рекристаллизованная текстура. На основании вышеупомянутых результатов экспериментов было установлено, что приемлемой является термообработка после горячей прокатки путем выдержки полосы в диапазоне температур от 900 до 1200oC в течение 5 секунд или дольше. Предпочтительнее температура и время термообработки составляют 1150oC и от 10 до 30 сек соответственно
Таким образом, производство тонкой полосы сляба с использованием устройства настоящего изобретения имеет своим результатом получение полосы нержавеющей стали с прекрасным качеством поверхности. Далее будет подробнее описана термическая печь согласно настоящему изобретению. Как описано выше, в качестве нагревательных средств в термической печи используют индукционный нагрев, струйные газовые горелки и горелки с прямой подачей топлива. Далее будет описана термическая печь, использующая горелки с прямой подачей топлива, которая даже в случае, когда толщина в ходе литья изменяется, может осуществлять настолько правильную и совершенную термообработку, что рекристаллизованные зерна могут быть измельчены в соответствии с изменением толщины. В процессе непрерывной разливки/горячей прокатки тонкого сляба в виде полосы, когда тонкие полосы различных размеров (толщин) производятся небольшими партиями, тот факт, что толщина полосы может изменяться во время полета, является предпочтительным с точки зрения повышения производительности, снижения стоимости производства и т.п. Условия прокатки могут изменяться для воспроизведения или копирования до некоторой степени изменения толщины тонкой полосы сляба в процессе полета. Однако, когда основной предпосылкой является производство полос нержавеющей стали, имеющих стабильное качество (оцениваемое с точки зрения внутренней текстуры, блеска и степени шероховатости (жгутов), такое состояние имеет свои пределы, и в этом случае изменение толщины тонкой полосы сляба также необходимо принимать во внимание. Когда толщина изготавливаемого тонкого сляба в виде полосы изменяется в течение полета в сторону уменьшения в машине для непрерывной разливки со сдвоенным барабаном, угол контакта (определяемый углом
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128106/920.gif)
Т = f ( tc
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128047/183.gif)
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128047/183.gif)
для обеспечения регулирования времени термообработки в каждой зоне т.е. области горения горелки. Например, когда толщина полосы минимальна, зона 7-1 термической печи является зоной горения горелки. С другой стороны, когда толщина полосы максимальна, область горения составляют зоны 7-1 по 7-4. Полное горение осуществляют в зоне 7-1 при температуре полосы t1, в зоне 7-2 при температуре полосы t2. В зоне 7-3 с температурой полосы t3 горение регулируют таким образом, чтобы исключить перегрев полосы, тогда как в зоне 7-4 с температурой полосы t4 горение регулируют или подавляют, и температуру полосы поддерживают, используя тепло отходящего газа. Таким образом, в настоящем изобретении управление с обратной связью осуществляют посредством управляющего вычислительного устройства 26. Как видно из фиг. 10, являющейся сечением X-X фиг. 9, множество коллекторных труб 23 расположены рядом бок о бок в направлении ширины термической печи, и регулятор 34 распределения температуры в направлении ширины полосы дополнительно соединен с клапаном регулирования расхода горючего газа 28, и сигналы о температуре, измеренной датчиком температуры 31, расположенным в направлении ширины полосы за зоной, вводятся в регулятор 34. Регулятор обеспечивает обратную связь между состоянием распределения температуры в направлении ширины полосы и датчиком регулирования расхода горючего газа 28 для распыления горючего газа на требуемый концевой участок полосы, посредством чего предотвращается снижение температуры на концевом участке полосы (температура, по крайней мере, на 20oC ниже, чем заданное значение температуры, создает шероховатость) и перегрев (эффект экономии энергии). В варианте, показанном на фиг. 8, внутри термической печи 7 предусмотрено пять несущих роликов 24, и, как показано на фиг. 11A и 11B, несущие ролики 24 установлены с возможностью подъема посредством поднимающего устройства (гидравлического цилиндра) 37. Когда осуществляют холостой пропуск полосы, ее поддерживают все несущие ролики 24s 24x внутри печи. С другой стороны, в этапе перемещения полосы, с точки зрения предотвращения отложений или настылей, несущие ролики 24x, расположенные внутри печи, опускаются и вытягиваются для того, чтобы они не контактировали с полосой 2s, и полоса 2s перемещается с использованием минимального количества несущих роликов, например, только одним несущим роликом 24s. У несущих роликов, расположенных внутри печи, на обеих сторонах в зоне перемещения полосы выполнены скошенные и наклоненные к центру под углом от 5o до 30o участки для предотвращения изгиба полосы в процессе перемещения ее. Привод 38 несущих роликов расположен снаружи печи. Подвижное укрытие 39, которое поднимается вместе с осью 24y посредством поднимающегося устройства 37 и скользит по поверхности стенки печи, расположено на участке поверхности стенки, вдоль которого поднимается ось 24y несущего ролика. На входе и выходе термической печи 7 расположен уплотняющий ролик 25 для герметизации термической печи. Кроме того, поскольку несущие ролики 34s, 34x, расположенные внутри печи, подвергают также воздействию высокотемпературного факела горелки, как показано на фиг. 12, вблизи круговой поверхности несущего ролика 34x размещено охлаждающее седло 45, которое имеет изогнутую поверхность 48, коаксиальную круговой поверхности несущего ролика 34x, расположенного внутри печи, и которое оборудовано каналом для эжектирования охлаждающего газа 46 и выхлопным каналом 47. Дымовой газ 49, содержащий окалину, выпускается через выхлопной канал 47, и следовательно, существует вероятность повреждения трубопровода окалиной. Для того, чтобы исключить это нежелательное явление, окалина, содержащаяся в дымовом газе 49, отделяется в камере отделения окалины 51, дымовой газ 49 после удаления из него окалины охлаждается в охладителе 50 (через который пропускают охлаждающую воду 52) и циркулирует. Охлажденный газ эжектируется через эжекционные отверстия 46, на поверхности несущего ролика 24s, расположенного внутри печи. В качестве охлаждающего газа, эжектируемого через охлаждающее седло 45 на круговую поверхность несущего ролика 24s в настоящем изобретении используется горючий отходящий газ, имеющий температуру от 800 до 900oC и низкую концентрацию кислорода, из термической печи 7 для предотвращения окисления полосы и в то же самое время, снижения до минимума воздействия на термообработку. В данном случае горючий газ охлаждают в охладителе 50 до температуры 300oC или ниже, и затем он циркулирует и эжектируется через эжекционное отверстие 46. Далее, для улучшения профилактического ухода за печью во время аварийных остановок, например, выгрузка полосы, оставшейся внутри печи, может быть предусмотрена следующая печь. В частности, как показано на фиг. 13A и 13B, боковая стенка термической печи 7 разделена в ее продольном направлении на нижнюю секцию стенки 42-1, предусмотренную с несущим роликом 24, и верхнюю часть стенки 42-2, и внутренняя боковая поверхность 43 верхней части стенки и наружная боковая поверхность 44 нижней секции стенки скошены. На верхней части верхней секции стенки 42-1 расположен поднимающийся привод или исполнительный механизм, и пламенные горелки соединены с гибкими рукавами 40. Как показано на фиг. 13A, во время работы внутри печи, верхняя секция стенки поднимается исполнительным механизмом 41, и как показано на фиг. 13B, во время термообработки верхняя секция стенки опускается таким образом, что скошенные поверхности обеих стенок входят в контакт друг с другом, таким образом приводя термическую печь в герметизированное состояние. Настоящее изобретение может быть осуществлено посредством следующих этапов, при использовании следующего оборудования для непрерывной разливки/горячей прокатки. В настоящем изобретении при изменении толщины тонкой полосы сляба в процессе непрерывной разливки нержавеющей стали уровень поверхности расплава нержавеющей стали, разливаемой посредством машины непрерывной разливки со сдвоенным барабаном 1, снижается до 20o - 30o в переводе на угол контакта при литье для снижения скорости разливки, и после этого раствор между разливочными барабанами уменьшается, таким образом изменяя толщину тонкой полосы сляба в процессе полета в сторону уменьшения. Эта операция может исключить влияние толщины тонкой полосы сляба на измельчение рекристаллизованных зерен, даже когда полоса производится без изменения коэффициента обжатия в машине горячей прокатки, расположенной ниже по потоку за разливочными барабанами, и без увеличения эффективных пределов нагрева в термической печи и путем охлаждения полосы в зоне охлаждения до температуры от 500 до 550oC. Когда полоса в ее части, имеющей уменьшенную толщину, достигает термической печи, заданная тепловая мощность термической печи снижается, позволяя укоротить эффективную длину термообработки в термической печи. В этом случае при использовании пламенных горелок тепловая мощность может быть значительно снижена, поскольку они могут непосредственно нагревать полосу. Относительно зоны охлаждения, слежение за толщиной тонкой полосы сляба осуществляют, используя измеритель или датчик толщины, расположенный перед машиной горячей прокатки, и необходимую длину зоны охлаждения определяют путем расчета в соответствии с толщиной полосы, вводимой в зону охлаждения, и температурой, и скоростью перемещения полосы на входе зоны охлаждения, и полосу охлаждают до температуры сматывания от 500 до 550oC. С другой стороны, при изменении толщины тонкой полосы сляба в сторону увеличения в процессе непрерывной разливки нержавеющей стали раствор между разливочными барабанами увеличивается для снижения скорости разливки и, в то же самое время, толщина изменяется в сторону увеличения в процессе полета. В машине горячей прокатки 6, расположенной ниже по потоку за разливочными барабанами, участок, имеющий измененную толщину, всегда быстро определяется посредством измерителя толщины 16, расположенного перед машиной горячей прокатки, и, когда участок, имеющий измеренную толщину, только достигает машины горячей прокатки, раствор валков прокатной машины изменяется для осуществления прокатки с тем же самым коэффициентом обжатия (от 30 до 50%). Прежде чем участок с увеличенной толщиной, прокатанный таким образом, достигает термической печи 7, предел повышения температуры печи (длина термообработки) увеличивается посредством регулятора термообработки 21 до заданной эффективной длины термообработки. Это исключает влияние толщины полосы на измельчение рекристаллизованных зерен. Относительно зоны охлаждения 8, как и в случае уменьшения толщины полосы, слежение за толщиной тонкой полосы сляба осуществляют, используя измеритель или датчик толщины 16, расположенный перед машиной горячей прокатки 6, и необходимую длину зоны охлаждения определяют путем расчета, используя регулятор зоны охлаждения, в соответствии с толщиной полосы 2s, вводимой в зону охлаждения 8, и температурой полосы на входе зоны охлаждения, измеренной датчиком температуры 16, и скоростью перемещения полосы на входе зоны охлаждения, и затем полосу охлаждают до температуры сматывания от 500 до 550oC. Машина горячей прокатки 6 оборудована высокоскоростным гибочным прессом и высокоскоростным AGC (не показаны), и на входе машины горячей прокатки предусмотрен датчик или измеритель толщины 16. Форма полосы тонкого сляба измеряется посредством датчика толщины 16, и высокоскоростной гибочный пресс (регулирование формы) и высокоскоростной AGC (регулятор толщины полосы) машины горячей прокатки 6 подвергаются управлению с прямой связью посредством регулятора прокатки 17 для осуществления определения, на входе машины горячей прокатки 6, участка полосы, имеющей толщину, измененную посредством разливочных барабанов, и слежение за толщиной осуществляют для обеспечения прокатывания тонкой полосы сляба посредством машины горячей прокатки без разрыва формы при высокой скорости, посредством чего увеличивается выход полосы 2 в переходный период изменения толщины полосы. Термическая печь 7 является термической печью с системой пламенных горелок (или горелок с прямой подачей топлива) и может непосредственно изменять температуру полосы со скоростью от 5 до 20oC/сек, так что подвод тепла к полосе может регулироваться посредством регулятора термообработки 21 в соответствии с изменением (
![устройство для производства полосы из нержавеющей стали, патент № 2128717](/images/patents/343/2128001/177.gif)
Нержавеющие стали на основе Cr-Ni, включающие в качестве базовой сталь 18%Cr-8%Ni, оговоренной в табл. 1, и изготовленные посредством процесса плавки, разливали в тонкие слябы в виде полосы, имеющие различные толщины от 2 мм до 10 мм, используя устройство, включающее машину непрерывной разливки со сдвоенным барабаном и машину горячей прокатки, как показано на фиг. 3. После разливки температуру тонких полос слябов регулировали струйными газовыми горелками, тонкие полосы слябов прокатывали в горячем состоянии в диапазоне температур от 900 до 1200oC. Коэффициент обжатия при горячей прокатке был от 10 до 50%. После осуществления горячей прокатки температуру горячекатаной полосы регулировали посредством струйной газовой горелки затем полосы подвергали термообработке в диапазоне температур от 900 до 1200oC в течение 5 секунд или дольше и затем сматывали при температуре 600oC или ниже. Для сравниваемых материалов условия горячей прокатки, термообработки после горячей прокатки и сматывания выходили за пределы сферы применения настоящего изобретения. После этого материалы протравливали, очищали от окалины, прокатывали в холодном состоянии и затем подвергали обычному отжигу или светлому отжигу. Затем проверяли внешний вид поверхности полученных таким образом продуктов. В частности, уделяли внимание высоте шероховатости и блеску поверхности продуктов. Как видно из табл. 1 (см. в конце описания), для всех образцов, подпадающих под сферу действия изобретения, тонкая рекристаллизованная текстура обеспечивалась благодаря оптимизации условий горячей прокатки и условий термообработки после прокатки, и сочетание вышеупомянутой оптимизации с регулированием скорости охлаждения обеспечивает хорошее качество поверхности продукта. С другой стороны для сравнительного процесса температура горячей прокатки, коэффициент обжатия и термообработка после горячей прокатки были неудовлетворительными, и, кроме того, последующий контроль за охлаждением не осуществляли, что привело к заметной шероховатости и слабому поверхностному блеску. Пример 2
Полосы Cr-Ni нержавеющей стали, (содержащей не менее 8% Cr и не менее 13% Ni, остальное - Fe), имеющие толщину от 2 до 3 мм, изготавливали, используя ряд оборудования машина непрерывной разливки со сдвоенным барабаном/машина горячей прокатки, как показано на фиг. 7. В процессе непрерывной разливки (в процессе полета) толщина тонкой полосы сляба изменялась, и полученные полосы нержавеющей стали подвергали травлению/холодной прокатке для получения полосового продукта нержавеющей стали, качество которого затем оценивали. Результаты и условия работы приведены в табл. 2 (см. в конце описания). В этой связи следует отметить, что описание условий травления/холодной прокатки и отжига/обдирки выпущено, поскольку эти условия общеизвестны. Как видно из табл. 2, для всех образцов, у которых согласно настоящему изобретению угол контакта при литье был уменьшен до 30o, т.е. на 10o меньше, чем известный уровень, с уменьшением толщины отлитых полос не наблюдали шероховатости и, в то же самое время, блеск был ровный, так что продукты были удовлетворительными. Напротив, для всех образцов, толщина отливки полосы которых уменьшалась в процессе полета в то время, пока угол контакта при литье поддерживали равным 40o, обычном уровне, иногда появлялись шероховатость и блеск был неровным, так что продукты были неудовлетворительны по качеству. Кроме того, для всех образцов, подпадающих под сферу действия изобретения, для которых угол контакта при литье уменьшался до 30o, т.е. на 10o меньше известного уровня, при увеличении толщины отливки полосы шероховатость не наблюдали, и в то же самое время блеск был ровным, так что продукт был удовлетворительным. Напротив, для сравнительных материалов, толщина отливки полосы которых увеличивалась во время полета при поддержании угла контакта при литье 40o, т. е. обычном уровне, иногда появлялась шероховатость, и вдобавок, блеск был неровным, так что продукты были неудовлетворительными. Промышленная применимость
В соответствии с устройством настоящего изобретения могут быть изготовлены холоднокатаные стальные листы, имеющие хорошее качество поверхности без значительной шероховатости, и, в частности, даже при изменении толщины литья при разливке условия горячей прокатки и условия термообработки могут изменяться в соответствии с этим изменением и можно получить стальные листовые продукты, имеющие прекрасное качество поверхности. Кроме того, при изменении толщины полосы в сторону увеличения нет необходимости в увеличении длины печи в переходный период изменения толщины, и обеспечивается возможность уменьшения длины печи. Кроме того, выход полосы в той ее части, где происходит изменение толщины в процессе полета, не снижается, так что полоса в этой части может быть доведена до продукта, который производили в неизменном состоянии. Кроме того, применение пламенных горелок в термической печи обеспечивает возможность экономии энергии. Далее, несущие ролики внутри печи могут устанавливаться с возможностью подъема, так что при перемещении полосы после пропуска холостой полосы некоторые несущие ролики могут быть удалены или убраны с тем, чтобы не контактировать с полосой, тем самым уменьшая вероятность образования дефектов настылеобразования. Далее, охлаждение несущих роликов внутри термической печи путем циркуляции охлаждающего газа может предотвратить отделение нанесенного покрытия (или отложения), керамического или подобного ему, образованного на поверхности ролика, и образование дефектов из-за образования отложений или настыли. Таким образом, настоящее изобретение является очень выгодным и полезным с точки зрения промышленного использования для производства листовых продуктов нержавеющей стали.
Класс C21D8/02 при изготовлении плит или лент
Класс B21B1/46 для прокатки металла непосредственно после непрерывного литья
Класс C21D9/52 для проволоки; для лент