專利名稱：熱軋設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱軋設(shè)備及熱軋方法，尤其是制造具有主要由鐵素體細晶構(gòu)成的精細組織的鋼板的熱軋設(shè)備及熱軋方法。
背景技術(shù)：
通常，作為提高鋼材機械性能的方法，知道了使鋼材組織細微化的手段。如果提高了鋼材機械性能，則帶來如實現(xiàn)了鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)輕型化的許多優(yōu)點。目前，已提出了許多制造有精細組織的鋼即制造有細微晶粒的鋼的方法，其典型方法就是(1)大壓下軋制法以及(2)控軋法。
其中，(1)大壓下軋制法記載于日本專利申請公開號昭58-123823及日本專利申請公開號平3-65564中。即，該方法對奧氏體晶粒施加大壓下量，以促進從奧氏體(γ)相到鐵素體(α)相的應(yīng)變相變并細化組織。
另外，(2)控軋法是實現(xiàn)鐵素體晶粒細化的方法，在鐵素體晶粒細含有Nb(鈮)和Ti(鈦)的情況下，不僅容易通過Nb和Ti的析出強化作用實現(xiàn)高張力化，而且通過Nb和Ti的抑制奧氏體晶粒再結(jié)晶的作用，在實施低溫軋制(鐵素體區(qū)軋制)時，促進從γ相到α相的應(yīng)變相變。
由于在低溫區(qū)(800℃或更低)實施精軋，所以控軋法具有這樣的缺點，即軋件的變形阻力明顯增高，因而，作用于軋制設(shè)備的負荷巨大。另一方面，如上述日本專利申請公開號平5-65564所述地，大壓下軋制法不能通過普通的熱帶鋼軋機而實用于工業(yè)上，必須使用特殊的軋制設(shè)備。原因在于，如上述專利申請公報所述，需要連續(xù)實施難于用普通熱軋設(shè)備實現(xiàn)的大壓下率(如40％以上)的軋制。
在實施大壓下軋制法地在工業(yè)和商業(yè)上制造細晶鋼材時，除了不能用成普通熱帶鋼軋機形式的軋制設(shè)備外，還存在下列問題。
1)由于大壓下量地實施軋制，所以經(jīng)常出現(xiàn)由軋制負荷造成的缺點。即存在這樣的情況，即軋制負荷達到軋制設(shè)備的固有極限值(軋機生產(chǎn)能力限制及機械強度)而無法進行軋制。另外，對軋件來說，無法實現(xiàn)預(yù)定的壓下率，而且導(dǎo)致邊緣減薄。不能獲得預(yù)定壓下率的原因在于，尤其是當軋制設(shè)備的出口側(cè)板厚為2mm以下地取40％以上的壓下率時，由于軋制負荷高且變形阻力高，所軋輥壓扁增大。在這種場合下，即便提增大壓力地進行大壓下量軋制，壓下率也不會提高。邊緣減薄增大的原因在于，高負荷施加于軋件的邊緣(寬度方向結(jié)束處)附近，并且不能獲得優(yōu)良的板形。
2)難于保持軋件溫度也是一個嚴重的問題。這是因為，當用多機架軋機進行大壓下率軋制時，因加工熱量而使軋件溫度明顯升高，所以不易于保持在適于完成大壓下軋制法的溫度(從Ar3相變點到Ar3+50℃)下。當加速軋件地提高輸送速度時，因應(yīng)變速度加快并增加了加工熱量，由此使保持溫度變得越來越難。
3)經(jīng)常導(dǎo)致與軋輥熱負荷有關(guān)的缺點。當進行壓下率高的高負荷軋制時，也增加了軋件的加工熱量并且相應(yīng)增加了軋輥的熱負荷。結(jié)果，容易出現(xiàn)直徑在每個軋輥的中心增大的熱凸度。熱凸度大小無法只通過冷卻每個軋輥來消除，在這種情況下，軋件的形狀惡化并且也板材不易穩(wěn)定地通過。
4)軋輥磨損加劇并且軋件形狀(中心厚凸部)容易進一步惡化。這是因為，在壓下率大和負荷高的軋制時，施加于軋輥的熱負荷或力學負荷高，所以軋輥易磨損。在接觸軋件邊緣的部分上，因軋制負荷高而尤其容易磨損，由此使對品質(zhì)而言是重要的軋件截面形狀惡化。另外，當軋輥易磨損時，用于如軋輥研磨或換輥的維護成本也增高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供解決與制造細晶熱軋鋼板有關(guān)的上述問題并可以順利制造該鋼板的熱軋設(shè)備及細晶鋼制造方法。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供適于制造細晶熱軋鋼板的連續(xù)熱軋方法，該熱軋方法在費效比方面很出色。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供使用能夠制造薄板的熱軋設(shè)備順利制造厚板的連續(xù)熱軋方法。
本發(fā)明涉及軋制軋件地制造鋼板的熱軋設(shè)備，它包括設(shè)置在前段中的軋機；設(shè)置在后段中的多機架軋機，所述多機架軋機具有帶有等效輥徑不到600mm的一對異徑工作輥的異徑輥軋機或帶有各自直徑不到600mm的一對工作輥的超細輥軋機；設(shè)置在所述后段的至少一架的軋機出口側(cè)的且冷卻所述軋件的冷卻裝置。
在這里，“等效輥徑”與異徑輥軋機有關(guān)地指上下一對異徑工作輥的直徑平均值。
另外，該冷卻裝置最好是幕墻式冷卻器。
在這里，“幕墻式冷卻器”指這種類型的冷卻裝置，即通過象幕簾一樣從上下方成層流狀地使大量冷卻水流動并且在整個寬度范圍內(nèi)沖擊軋件的上下表面。
另外，在設(shè)置在前段及后段內(nèi)的軋機中，至少設(shè)置在前段內(nèi)的軋機最好包括多架CVC軋機。
在這里，“CVC軋機”是指包含有外徑在軸長方向上連續(xù)變化的軋輥的并且軋輥可沿軸長方向移動(CVC軋輥)的軋機。
另外，異徑輥軋機的那對異徑工作輥的等效輥徑或所述超細輥軋機的所述工作輥的輥徑為550mm或更小。
另外，異徑輥軋機的工作輥或超細輥軋機的工作輥配備有CVC功能及彎輥功能。
在這里，“CVC功能”指沿軸長方向使其外徑在軸長方向上連續(xù)變化的軋輥移動地進行輥縫形狀變化控制的功能。而“彎輥功能”是指使彎輥力(彎曲力矩)作用于軋輥地改變輥縫形狀的功能。
另外，該熱軋設(shè)備最好還具有給所述軋機的軋輥提供潤滑劑的潤滑劑供給裝置，所述潤滑劑供給裝置設(shè)置于在設(shè)置于所述前段和后段內(nèi)的所述軋機中的至少任何一架軋機上。
另外，該潤滑劑供給裝置最好提供在潤滑脂中含微粒固體潤滑劑的潤滑劑。
另外，該熱軋設(shè)備最好還有將流體噴到所述軋件上并除去在所述軋件上的冷卻水的噴流器，該噴流器在終軋機架的出口側(cè)設(shè)置在所述軋件行走方向的該冷卻裝置的下游。
另外，該噴流器包括多個如此把高壓水噴向該軋件的噴嘴，即從該軋件上方?jīng)_著該軋件行走方向的上游側(cè)斜向下地噴射，從而使高壓水在該軋件寬度方向上展開。
本發(fā)明涉及軋制軋件地制造細晶鋼的方法，把加熱的所述軋件供給具有設(shè)置在前段中的軋機及設(shè)置在后段中的軋機的軋制設(shè)備，該軋制設(shè)備的設(shè)置在后段內(nèi)的軋機具有直徑為550mm或更小的工作輥；一邊在該軋制設(shè)備的設(shè)置于所述后段內(nèi)的軋機的沿該軋件行走方向的前后冷卻所述軋件，一邊使累積應(yīng)變?yōu)?.9或更高地軋制所述軋件。
在這里，“應(yīng)變”指下述值，即該值是在各軋機入口側(cè)的軋件厚度h0與出口側(cè)的厚度h1之差除以兩者平均值而獲得的。
ε＝(h0-h1)/{(h0+h1)/2)另外，“累積應(yīng)變”指εc，即考慮到影響金屬組織的強弱地權(quán)重計算后段的多架(例如3架，也可能是2架)軋機(因其作用小，所以忽略其上游軋機)中的應(yīng)變并由此分別假定終軋機架、終軋前一架以及再前一架的應(yīng)變?yōu)棣舗、εn-1和εn-2，由此得到εc＝εn+εn-1/2+εn-2/4本發(fā)明的細晶鋼制造方法使用任何前述的熱軋設(shè)備來如此軋制軋件，即在軋制設(shè)備后段中的軋件的累積應(yīng)變?yōu)?.9或更大。
另外，以20℃/s或更高的降溫速度對就在離開所述終軋機架后的軋件進行冷卻。
另外，軋件P最好含有0.5％或更少的碳含量以及5％或更少的合金元素含量。
本發(fā)明涉及連續(xù)熱軋軋件地制造鋼板的方法，其中將加熱的軋件供給具有在前段和后段中串列地配備有多個軋制機架的軋制設(shè)備；一邊使該軋件的累積應(yīng)變?yōu)?.6或更高地用所述軋制設(shè)備軋制該軋件，一邊在該軋制設(shè)備后段中的一個軋制機架的出口側(cè)冷卻所述軋件。
另外，軋件終軋溫度最好定為從Ar3相變點-50℃以上到Ar3相變點+50℃以下。
在這里，“終軋溫度”指通過設(shè)置在軋件行走方向的軋制設(shè)備下游(在終軋機架下游幾米遠的地方)的溫度計測量的軋件表面溫度。
另外，通過軋制軋件而獲得的鋼板的內(nèi)部鐵素體平均粒徑最好約為3μm-7μm。
本發(fā)明涉及軋制待軋材料并制造厚板的連續(xù)熱軋方法，其中將加熱的軋件供給具有如此串列設(shè)置在前段和后段中的多個軋制架的軋制設(shè)備，即它能夠軋制軋件地制造鋼板；一邊在可供使用的終軋機架的出口側(cè)冷卻所述軋件，一邊不使用所述軋制設(shè)備的設(shè)置于該后段內(nèi)的多架軋機中的至少一部分而使用靠近所述軋制設(shè)備入口側(cè)的至少三個軋制機架地如此軋制該軋件，即所述軋件的累積應(yīng)變?yōu)?.25或更大或者在可供使用的終軋機架中的壓下率為12％或更高。
在這里，“薄板”指厚度小于6mm的鋼板，而“厚板”指6mm或更厚(小于50mm)的鋼板提及的。
另外，軋件的終軋溫度最好設(shè)定為不超過Ar3相變點+50℃。
在這里，“終軋溫度”指通過裝在軋件行走方向的軋制設(shè)備下游(在終軋機架下游幾米遠的地方)的溫度計測量的軋件表面溫度。
另外，通過軋制該軋件而獲得的所述厚板的、在從板表面算起深達板厚的1/4的內(nèi)部的平均鐵素體粒徑約為3μm-10μm。


圖1是表示本發(fā)明實施例的熱軋設(shè)備的整體配置的側(cè)視示意圖。
圖2A、2B和2C分別與圖1所示軋制設(shè)備的前段軋機1有關(guān)地示意說明CVC功能。
圖3是表示圖1所示軋制設(shè)備的最終軋機6等的詳細的側(cè)視圖。
圖4是表示關(guān)于用圖1所示軋制設(shè)備制造的鋼板的鐵素體組織晶粒的晶粒大小與屈服點之間的關(guān)系圖。
圖5A、5B和5C分別表示用圖1所示軋制設(shè)備制造的鋼板的在上表面附近、板厚中心附近及底面附近的結(jié)晶組織。
圖6是表示異徑輥軋機的工作輥的等效輥徑與軋制負荷之間關(guān)系的曲線圖。
圖7是表示通過異徑輥軋機減輕邊緣減薄的曲線圖。
圖8是表示在使用潤滑劑時的軋輥表面磨損減輕效果的曲線圖。
圖9是示意表示根據(jù)圖1所示實施例的變型的熱軋設(shè)備的整體配置的側(cè)視圖。
圖10是示意表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的連續(xù)熱軋設(shè)備的整體配置的側(cè)視圖。
圖11A、11B和11C分別示意地表示圖10所示軋制設(shè)備的前段軋機10的CVC功能。
圖12是表示圖10所示軋制設(shè)備的后段軋機40-60及其附近的細節(jié)的側(cè)視圖。
圖13是表示通過測試軋制而獲得的各種鋼板的累積應(yīng)變與鐵素體粒徑之間的關(guān)系的曲線圖。
圖14是表示通過測試軋制而獲得的各種鋼板的結(jié)束溫度(終軋溫度)與鐵素體粒徑之間的關(guān)系的曲線圖。
圖15是表示通過測試軋制而獲得的各種鋼板的鐵素體粒徑與抗拉強度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖16是表示通過測試軋制而獲得的各種鋼板的鐵素體粒徑與延伸率之間的關(guān)系的曲線圖。
圖17是表示通過測試軋制而獲得的各種鋼板的鐵素體粒徑與抗拉強度×延伸率之間關(guān)系的曲線圖。
圖18A、18b和18C分別表示通過采用圖10所示軋制設(shè)備的軋制方法實施例而獲得的鋼板的在頂面附近、內(nèi)深1/4厚度的內(nèi)側(cè)附近及厚度中心附近的結(jié)晶組織。
圖19A、19B和19C分別表示通過本發(fā)明實施例D而獲得的鋼板的在頂面附近、內(nèi)伸1/4厚度的內(nèi)側(cè)附近以及厚度中心附近的結(jié)晶組織。
圖20是表示通過本發(fā)明實施例制成的鋼板的鐵素體粒徑、抗拉強度和屈服點之間關(guān)系的曲線圖。
圖21是表示通過本發(fā)明實施例制成的鋼板以及普通鋼板(非細晶鋼板)的擺錘沖擊值的溫度變化的曲線圖。
圖22是表示通過本發(fā)明實施例制成的鋼板的脆裂率的溫度變化的曲線圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖來說明本發(fā)明實施例的熱軋設(shè)備及使用該熱軋設(shè)備實施的細晶鋼板制造方法。
根據(jù)圖1所示實施例的熱軋設(shè)備是一臺精軋設(shè)備并且一個加熱爐及一個粗軋設(shè)備被安置在軋件P行走方向的上游(圖中未示出)，一條輸出輥道及一臺卷取機設(shè)置在下游(圖中未示出)。如此組成該熱軋設(shè)備，即通過連續(xù)軋制已在上游經(jīng)過粗軋的軋件P，制造出具有精細鐵素體組織的細晶熱軋鋼板。
首先，作為構(gòu)成熱軋設(shè)備前段3架軋機，串列設(shè)置所謂的CVC軋機1、2和3。最靠近熱軋設(shè)備入口的CVC軋機1構(gòu)成如圖1所示的由工作輥1a和1b及支承輥1c和1d組成的四輥軋機，該工作輥1a和1b具有如圖2A所示的凸度(CVC，即直徑連續(xù)變化)。如圖2B和2C所示的工作輥1a和1b可以在軸長方向上同時相對運動(移動)，因此，可以調(diào)整軋輥間位置關(guān)系即輥縫。工作輥1a和1b的直徑取為700mm，而向前及向后的最大移動量設(shè)定為100mm。另兩架CVC軋機2、3在構(gòu)造和功能上與CVC軋機1相同。
象這樣在前段設(shè)置CVC軋機1、2和3的原因是要使軋件P的中心凸厚部(形狀)保持合適。在后段的異徑輥軋機4、5和6(后面進行描述)中，容易形成由軋制產(chǎn)生的加工熱量導(dǎo)致的熱凸度等，所以預(yù)先通過安裝在前段的CVC軋機1、2和3來矯正板的中心凸厚部并且減小軋件P的中間收縮。
即，CVC軋機1、2和3與簡單地進行彎輥的裝置相比具有更大的輥縫形狀變化能力，由于軋件厚且易進行凸度控制的前段部分設(shè)置在中心，所以在調(diào)節(jié)板中心凸厚部及施加大壓力的后段上防止板不穩(wěn)定通過是有利的。
另外，作為緊跟前段的后段的3架連續(xù)軋機，根據(jù)該實施例的熱軋設(shè)備具有串列的所謂異徑輥軋機4、5和6。包括前述CVC軋機1、2和3在內(nèi)的所有6架軋機的機架間距全部相等，如為5.5m。從CVC軋機1算起是第4架的異徑輥軋機4被構(gòu)造成如圖1所示地由工作輥4a和4b及支承輥4c和4d組成的四輥軋機，工作輥4a和4b如圖所示地有不同直徑。
而且，只有工作輥4a和4b的大直徑下輥4b被一臺電機(未示出)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，如此構(gòu)成小直徑上輥4a，即它可無驅(qū)動力地自由轉(zhuǎn)動。工作輥4a和4b分別配有一個彎輥機構(gòu)(圖中未示出)，從而可以使工作輥4a和4b彎曲。另外，工作輥4a和4b被賦予CVC功能并且能夠使其在長軸方向上前后移動100mm以內(nèi)。
因為工作輥4a和4b被賦了彎輥功能和CVC功能，所以提高了軋件形狀控制能力并且可以獲得優(yōu)良的鋼板外形。
工作輥4a的直徑為480mm且工作輥4b的直徑為600mm，是兩者平均值的等效輥徑為540mm。在這樣的結(jié)構(gòu)和功能方面，靠后的另兩架異徑輥軋機5和6與異徑輥軋機4沒有差異的。另外，盡管異徑輥軋機4、5和6的工作輥的等效輥徑可以為小于540mm，但從強度的觀點出發(fā)，其最好是400mm或更大。
由于這三架異徑輥軋機4、5、6的等效輥徑較小并且因只有一個工作輥(4b等)被驅(qū)動而使剪切力作用于軋件P，所以，即便軋制負荷較低，也可以進行大壓下率(如50％的壓下率)的軋制。因此，能夠在軋制負荷低的情況下進行在軋件P中形成精細鐵素體組織的大壓下軋制。另外，因為軋制負荷低，所以也不會出現(xiàn)由輥壓扁及邊緣減薄造成的缺點。
圖6的曲線圖X3示出了這樣的情況，即當?shù)?架異徑輥軋機6以相等壓下率(48％)軋制厚2.3mm、寬730mm的鋼板(成分為0.16％的C，0.22％的Si及0.82％的Mn)時，工作輥的等效輥徑與軋制負荷是如何變化的。
另外，圖7所示的曲線X5表示當某異徑輥軋機5、6(工作輥5a和5b的直徑為480mm，工作輥5c和5d的直徑為600mm，每個軋機的等效輥徑為540mm)軋制與圖6所示相同的鋼板時所產(chǎn)生的邊緣減薄。另外，為了對比，圖7所示的曲線X4示出了當工作輥被制成同樣粗細(600mm的中等直徑)并且軋制相同的鋼板時的邊緣減薄。
另外，作為此實施例的一個變型例，如圖9所示，設(shè)置在后段內(nèi)的軋機可以代替異徑輥軋機4、5、6地變成包括一對直徑小于600mm的工作輥4a’和4b’的超細輥軋機4’、5’和6’。
另外，在此實施例的熱軋設(shè)備中，為所有6架軋機1-6的每個工作輥配備潤滑劑供給裝置。該裝置如圖3中所示符號5e、5f、6e和6f地例如由朝向每個工作輥面的噴口和潤滑劑供給泵組成。另外，作為實例的一個變型例，不直接將潤滑劑供給每個工作輥面，而是通過將潤滑劑供給軋件P表面，從而間接供給輥面。
另外，在此實施例的熱軋設(shè)備中，潤滑劑用來避免每個輥面磨損，而不是用來降低摩擦系數(shù)。因此，微粒固體潤滑劑如包括油脂的磷酸鈣、云母或碳酸鈣可被用作潤滑劑。通過混合那些固體微粒，在使用潤滑劑時的各工作輥與軋件P之間的摩擦系數(shù)μ變得相當高，如0.28或更高。當保證這樣高的摩擦系數(shù)時，適當防止了軋件P與輥的打滑。
當使用上述潤滑劑時，上述微粒位于每個輥面和軋件P之間，可防止軋輥直接接觸軋制材料，從而抑制輥面磨損，并且易于長期良好地保持軋件P的形狀。另外，在潤滑脂代替礦物油地包含固體微粒的情況下，存在這樣的優(yōu)勢，即不用擔心微粒會沉積在潤滑劑存儲容器中并且如此供給潤滑劑，即固體微粒總是均勻散布在輥面上。
圖8示出了因使用潤滑劑而減輕軋輥磨損的效果，曲線X6表示不使用潤滑劑的情況，而曲線X7表示使用潤滑劑的情況。另外，圖8的橫軸表示工作輥負荷大小，縱軸表示工作輥磨損量。
另外，在此實施例的熱軋設(shè)備中，幕墻式冷卻器7A、7B和7C被設(shè)置在異徑輥軋機4、5和6的出口側(cè)，以冷卻器7B為例進行說明。如圖3所示，冷卻器7B使大量常溫冷卻水層流狀(幕墻式，厚10mm或更厚，最佳為16mm)地從上下噴頭7Ba和7Bb中沖向軋件P的整個橫面上，從而強烈冷卻軋件P。冷卻水量可在100m3/h-500m3/h/軋件P單位寬度(1m)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)并且軋制材料P的溫降速度為20℃/s或更高。在幕墻式冷卻器中，通常使用350m3/h/單位寬度的冷卻水。當鋼板厚度和速度之積為1200mm·mpm時，這樣的軋件P的溫降速度達到60℃/s-80℃/s(包括由加工發(fā)熱引起的升溫，約40℃/s)。其它冷卻器7A和7C也具有相同的結(jié)構(gòu)和功能。
另外，在此實施例的熱軋設(shè)備中，幕墻式冷卻器設(shè)置在后段軋機4、5和6的出口側(cè)。但是，冷卻器的設(shè)置數(shù)量不限于此并且可以完全隨著軋件種類而改變。
通過使用幕墻式冷卻器7A、7B和7C，抑制了在軋制期間內(nèi)由于加工發(fā)熱而引起的軋件P升溫并且使軋件P保持在適于大壓下軋制法或控軋法的溫區(qū)內(nèi)，并且在軋制后抑制了精細組織的長大。
另外，在圖1所示熱軋設(shè)備下游的輸出輥道(圖中未示出)同樣通過冷卻水以10℃/s或更高的速度冷卻軋件P，以防止晶粒長大。
在圖1所示的熱軋設(shè)備中，噴水器8離幕墻式冷卻器7C約幾百毫米到1米地設(shè)置在最終的異徑輥軋機6的出口側(cè)。這是為了通過冷卻器7C來去除留在軋件P上表面上的冷卻水。如圖3所示，噴水器8有多個噴嘴8a(在此實施例中共4個)，它們分別將300升的約10kg/cm2的高壓水從軋件P上方向著軋件P行走方向的上游側(cè)斜向下地噴射到軋件表面上，噴射水與軋件P上表面的交角為65°(或50°-80°)。如圖3所示，在軋件P長度方向上，按一定間隔并且在其寬度方向也按一定間隔地設(shè)置多個噴嘴8a。噴嘴8a吹拂水地使水在軋件P寬度方向上鋪開，在軋件P寬度方向上的展開角最好設(shè)為15°-30°，在長度方向上的展開角最好設(shè)為1°-10°(在此實施例中，其分別設(shè)為21°和3°)。
能通過使用這樣的噴水器8順利除去因冷卻裝置7工作而留在軋件P上的冷卻水，從而可以通過安裝在下游的各測量儀器適當?shù)剡M行與軋制后的軋件P即成品鋼板有關(guān)的各種測量。在這里，由于水比空氣重，所以它易被賦予動能并且易于獲得，因此水適用作噴射流。產(chǎn)生良好作用的原因可被認為是，通過向著上游斜向下地吹送高壓水而能防止冷卻水到達下游(測量儀器側(cè))，而且通過使用在軋件P寬度方向展開的噴嘴而能在軋件P上表面的整個寬度范圍內(nèi)除去冷卻水。
此外，為各架軋機的工作輥配備了如圖3所示地軋輥冷卻水噴嘴(如符號5i、5j、6i、6j)和除去由此而來的冷卻水的排水板(如符號5g、5h、6g、6h)。
接著，說明使用上述熱軋設(shè)備(圖1)進行熱軋的實施例。
關(guān)于具有0.16％的C、0.2％的Si和0.82％的Mn的化學成分的鋼(不包括其它重要成分)，厚2.33mm、寬730mm的鋼板是在三種條件下(實施例1-3)通過圖1所示的軋制設(shè)備制成。下面的表1-1示出了實施例1的道次程序表(軋制條件)，表1-2示出了實施例2和3的道次程序表。另外，表1-3表示在實施例1-3中的幕墻式冷卻器7A、7B和7C的使用情況，表1-4表示在實施例1-3中在終軋機架6后測定的軋件P的終軋溫度。在各表中，“粗軋坯”表示一個粗軋設(shè)備，而“F1”-“F6”表示第一架到第六架軋機1-6。另外，軋制速度沒有特別限定，采用一般的熱帶材軋機長用的軋制速度(如7m/s-9m/s)。
實施例1道次程序表(累積應(yīng)變＝0.65)
實施例2、3道次程序表(累積應(yīng)變＝0.92)
冷卻條件(幕墻)
溫度條件

表1-5示出了分別由實施例1-3獲得的熱軋鋼板的鐵素體粒徑及機械性能。在表1-5中，“TS”表示抗拉強度，“YP”表示屈服點，而“EL”表示延伸率。另外，在表1-5中，還記錄了如表1-1到表1-3所示的主要軋制條件。
軋制條件以及機械性能

TS抗拉強度，YP屈服點，EL延伸率如表1-5所示，在累積應(yīng)變(上述權(quán)重計算值εc)為0.92的實施例2、3中，可獲得具有粒徑約為4μm的鐵素體組織及機械性能出色的鋼板。在幕墻式冷卻器7A-7C用在后段的3架(F4-F6)軋機出口側(cè)(后表面)的實施例3中，獲得了具有直徑約為4μm或更小的鐵素體組織以及機械性能特別出色的鋼板。
圖4表示通過實施例1-3獲得的鋼板的鐵素體組織晶粒的晶粒大小(粒徑D(μm)的-1/2次方)與屈服點之間的關(guān)系。如圖所示，當后段的3架軋機的累積應(yīng)變?yōu)?.65(示于圖4的組X2)時，晶粒大小為0.43或更小(5.4μm或更大的粒徑)并且屈服點不夠高。但當累積應(yīng)變?yōu)?.92時，晶粒大小變?yōu)榧s0.5(約4μm的粒徑)且屈服點提高到45kg/mm2或更高。
而且，圖5A、5B和5C分別顯示在實施例3中獲得的鋼板的在頂面附近、板厚中心附近及底面附近的結(jié)晶組織。在板內(nèi)的任何部分上，形成粒徑約為3μm的精細鐵素體組織。
如上所述，根據(jù)此實施例，可以順利地制成含有精細鐵素體組織及包括抗拉強度、延展性、韌性及疲勞強度在內(nèi)強度均衡性出色的細晶熱軋鋼板，該鋼板也可以工業(yè)化生產(chǎn)，理由如下a)設(shè)置在后段的2架或更多的異徑輥軋機4、5和6或超細輥軋機4’、5’和6’因等效輥徑或工作輥(對)直徑都小而能夠在低軋制負荷下實現(xiàn)大壓下軋制，即壓下率高的軋制。這是因為，隨著工作輥直徑變小，在相同壓下率下的軋制負荷減小并大致與工作輥直徑成比例(參考圖6)。當軋制負荷減小時，消除了因輥壓扁而不能進行壓下率高的軋制的現(xiàn)象并且因軋輥的扁平變形量減小而減輕了邊緣減薄(參考圖7)。
b)安裝在后段內(nèi)的幕墻式冷卻器7A、7B和7C抑制了隨著累積應(yīng)為0.9或更大的大壓下率軋制而產(chǎn)生的由軋件P加工發(fā)熱引起的升溫。冷卻器7A、7B和7C通過上述流動的大量冷卻水強烈冷卻鋼板P，所以即使軋件P被加速，冷卻器也可以使鋼P保持在適于實現(xiàn)大壓下軋制法的溫區(qū)內(nèi)(如Ar3相變點到Ar3相變點+50℃)。通過在軋制后立即強烈冷卻軋件P，可以阻止軋件P中的鐵素體組織晶粒長大，并且成品鋼板中的鐵素體組織晶粒的直徑可以細到如約4μm或更小。因為冷卻器7A、7B和7C不僅設(shè)置在最終機架6的出口側(cè)，而且設(shè)置在后段的至少2架軋機的出口側(cè)，所以有效地散去了在最終機架6和此前機架的軋制時所產(chǎn)生的熱量并且適當?shù)乇３譁囟?。因為冷卻器7A、7B和7C設(shè)置在每架軋機的出口側(cè)，所以軋件P在被每架軋機軋制后立即被強烈冷卻，由此也確保了阻止精細組織晶粒的長大。另外，由于冷卻器7A、7B和7C將水沖到軋件P的整個寬度范圍內(nèi)，所以能夠在寬度方向上無偏重地均勻冷卻軋件P。
如上所述，根據(jù)該實施例，與實施大壓下軋制法有關(guān)的問題i)和ii)得到了解決，并且可以借助成普通熱帶材軋機形式的軋制設(shè)備來順利地制造細晶鋼板并且可以實現(xiàn)細晶鋼板的工業(yè)化生產(chǎn)。
另外，當適當?shù)厥褂媚粔κ嚼鋮s器7A、7B和7C把軋件P溫區(qū)保持在700℃-800℃(溫區(qū))時，含Nb和Ti的鋼被用作軋件P，也可以穩(wěn)定地實現(xiàn)上述控軋法(隨后可以制造細晶鋼板)。
另外，當軋制含0.5％或以下的碳及5％或以下的合金元素的軋件時，因機械性能均衡(從抗拉強度及延展性等角度出發(fā)是通用的)及焊接能力強等，有這樣的成分的細晶鋼板被廣泛使用，并且因比較便宜而易于獲得，而且由于它可以回收，所以人們會迫切需要這種材料。因此，有這樣的成分含量的鋼板對社會的貢獻大并且生產(chǎn)起來十分經(jīng)濟合理。
通常，當碳含量增加時，鐵素體量減少且獲得主要由珠光體組成的鋼。但根據(jù)此實施例，即使碳含量相同，鐵素體量也可增加，并且當碳含量小于0.5％時，可以獲得主要由鐵素體構(gòu)成的組織。
另外，不管在軋件P中是否有除碳以外的合金元素，此實施例也獲得了優(yōu)良的結(jié)果。但為了將從Ar3相變點到Ar3相變點+50℃的溫區(qū)設(shè)定為700℃-900℃，此溫區(qū)最適合作為熱軋的溫區(qū)，最好根據(jù)合金元素總量來調(diào)整相變點溫度。但當合金元素總量大于5％時，Ar3相變點變得非常低并且不易獲得細晶。
接著，說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的熱軋設(shè)備和熱軋方法。
根據(jù)上述實施例的熱軋方法主要通過后段軋機來強烈壓下(即，累積應(yīng)變?yōu)?.9或更大的壓下量)軋件并且使鋼板保持在適當溫度下并由此制造出鐵素體粒徑約為4μm或更小的高品質(zhì)細晶鋼板。為實現(xiàn)這種方法，圖1所示的熱軋設(shè)備采用了通過較低軋制負荷進行所需壓下量并強烈冷卻軋件的結(jié)構(gòu)。由此一來，如果壓下量足夠高地強烈冷卻(溫控)軋件，則通過通常的串列軋制設(shè)備可以工業(yè)化生產(chǎn)出品質(zhì)非常高的細晶熱軋鋼板。
但在上述實施例中，存在著關(guān)于減輕施加于設(shè)備的負荷或最有效運行并制造細晶熱軋鋼板的改進空間。即，通過進一步研究壓下量及冷卻條件對軋件金屬組織的影響，盡可能抑制質(zhì)量(鐵素體粒徑等)下降，由此能夠放寬制造條件地低成本制造細晶鋼板。
通過從這樣的費效比方面來改善軋制法，容易工業(yè)化生產(chǎn)出完全實用的但質(zhì)量水平(粒徑等)略低的細晶鋼板。如上述實施例所說的大壓下量等在不考慮鋼板質(zhì)量的情況下通常是不可或缺，則與軋制設(shè)備構(gòu)造以及軋輥消耗有關(guān)地提高了生產(chǎn)成本，而且由伴隨大壓下的軋件加工發(fā)熱導(dǎo)致了，冷卻裝置也需要較高的設(shè)備成本和運行成本。
根據(jù)此實施例的熱軋設(shè)備和方法解決了這些問題。
根據(jù)圖10所示實施例的連續(xù)熱軋設(shè)備是用于軋件P的所謂精軋設(shè)備并且在軋件P行走方向的上游(圖中未示出)設(shè)有一加熱爐和一粗軋設(shè)備，在下游(圖中未示出)設(shè)有一輸出輥道和一卷取機。熱軋設(shè)備由總計6架各帶軋輥的串列軋機10-60組成，它連續(xù)軋制在上游經(jīng)過粗軋的軋件P并制造出通常厚約2mm-16mm的各種熱軋鋼板。在順利進行制造有普通內(nèi)部組織(平均鐵素體粒徑為10μm或更大)的鋼板的普通軋制的同時，通過適當設(shè)定運行條件來實現(xiàn)細晶鋼的軋制，也就是，制造有精細鐵素體組織的細晶熱軋鋼板，圖10所示軋制設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下。
首先，作為前段的3個機架，串列設(shè)置所謂的CVC軋機10、20和30?？拷鼰彳堅O(shè)備入口側(cè)的CVC軋機10成如圖10所示的由工作輥101a和101b及支承輥101c和101d組成的四輥軋機的形式，工作輥101a和101b具有如圖11A所示的凸度(CVC，直徑連續(xù)變化)。如圖11B和11C所示的工作輥101a和101b可以在軸長方向上同時相對運動(移動)，因此可調(diào)整軋輥之間的位置關(guān)系即輥縫。工作輥101a和101b的直徑定為700mm并且最大的前后移動量被定為100mm。另兩架CVC軋機20和30在構(gòu)造和功能上與CVC軋機10相同。
象這樣在前段設(shè)置CVC軋機10、20和30是要使軋件P的中心凸厚部(形狀)保持合適。在以后要描述的后段的異徑輥軋機40、50和60中，在軋制細晶鋼時，容易形成由軋制加工發(fā)熱而引起的熱凸度，所以預(yù)先通過裝在前段內(nèi)的CVC軋機10、20和30來矯正板的中心凸厚部并且可以減小軋件P的中間收縮。CVC軋機10、20和30的工作輥101a和101b分別通過一個減速齒輪箱及一個萬向接軸(都未示出)與有一個變速控制裝置的AC電機(未示出)相連。
作為后續(xù)的三個機架，串列設(shè)置所謂的異徑輥軋機40、50和60。包括前述CVC軋機10、20和30在內(nèi)的所有6架軋機的機架間距全都相等，如為5.5m。從CVC軋機10算起的第4架異徑輥軋機40成由如圖10所示的工作輥104a和104b及支承輥104c和104d組成的四輥軋機的形式，在此實例中，工作輥104a和104b具有不同直徑。只有工作輥104a和104b的大直徑下輥104b被一個通過減速齒輪箱子(未示出)及萬向接軸相連的電機(圖中未示出，是有變速控制裝置的AC電機)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，如此構(gòu)成小直徑上輥104a，即它可以無驅(qū)動力地自由旋轉(zhuǎn)。工作輥104a和104b分別配有一個彎輥機構(gòu)(圖中未示出)，所以，可以使工作輥104a和104b彎曲。另外，工作輥104a和104b被賦予CVC功能并且可以在軸長方向上前后移動100mm以內(nèi)。工作輥104a的直徑為480mm，工作輥104b的直徑為600mm，是兩者平均值的等效輥徑較小，如為540mm。在上述結(jié)構(gòu)和功能方面，靠后的另兩架異徑輥軋機50和60與異徑輥軋機40是相同的。
因其等效輥徑較小并且因只有一個工作輥104b被驅(qū)動而使剪切力作用在軋件P上，所以，這三架異徑輥軋機40、50和60甚至可以在相當?shù)偷能堉曝摵上逻M行大壓下率(如50％的壓下率)軋制。因此，軋制細晶鋼的大壓下軋制可以在非常低的軋制負荷下進行，另外，此時，由于軋制負荷低，所以即使軋制約2mm厚的薄板，也可以避免因輥平坦度和邊緣減薄而導(dǎo)致的缺點。
為連續(xù)進行細晶鋼軋制，需要充分冷卻軋件P并且使其保持在適當?shù)臏貐^(qū)內(nèi)，所以在熱軋設(shè)備最后段的每架軋機40、50和60之前和/或之后都設(shè)有如圖10所示的幕墻式冷卻器107(圖12所示符號107A-107H)。冷卻器107是成幕簾(幕墻形狀)形式地使大量常溫冷卻水(層流，如圖12所示符號f)從裝在上面或下面的噴頭中沖擊軋件P的整個橫向面。成幕簾狀的冷卻水的厚度(幕厚度)必須為10mm或更大，從冷卻效果的觀點出發(fā)，它最好約為16mm。每個冷卻器107的冷卻水量可以在100-500m3/h/軋件單位寬度(1m)的范圍內(nèi)調(diào)整，被冷卻的軋件P的溫降速度設(shè)定為20℃/s或更高。當增大壓下量時，使用350m3/h/單位寬度的冷卻水。但當板厚和速度之積為1200mm·mpm時，軋件P的溫降速度達到60℃/s-80℃/s(包括因加工發(fā)熱而引起的升溫，約40℃/s)。
圖10中示的多個冷卻器107如圖12所示地設(shè)置在軋件P的上表面和底面上，在軋件P上表面上，冷卻器107A、107B、107D、107E和107G分別設(shè)置在軋機40的后面、軋機50的前面和后面及軋機60的前面和后面，在軋件P的底面上，冷卻器107C、107F和107H分別設(shè)置在軋機40、50和60的后面。其中，冷卻器107H在終軋機架60的后部被裝在輥道T的支架上，其它冷卻器107A-107G被固定在各架軋機的牌坊上。
通過在后段的3架軋機40、50和60的各出口側(cè)使用幕墻式冷卻器7，即便使用此實施例的熱軋設(shè)備來實現(xiàn)伴隨有顯著加工發(fā)熱的大壓下軋制法和控軋法，也抑制了軋機40、50和60的升溫并且使軋件P保持在適當?shù)臏貐^(qū)內(nèi)，而且，可在軋制后抑制精細組織的晶粒長大。另外，即便在圖10所示的熱軋設(shè)備下游的輸出輥道(未示出)上，軋件P同樣被冷卻水冷卻，以防止晶粒長大。
另外，如圖10所示，在熱軋設(shè)備中，噴水器108設(shè)置在最后一架軋機60的出口側(cè)并且在下游距幕墻式冷卻器(107G、107H)有幾百毫米-1米。它是除去因多個冷卻器107G和107H而留在軋件P表面上的冷卻水的機構(gòu)，它通過多個噴嘴(未示出)從軋件上方向著軋件行走方向的上游斜向下地把高壓水噴想軋件P的上表面，從而使水在軋件P的寬度方向上展開。通過使用噴水器108，可以順利地去除因冷卻裝置107工作而留在軋件P上的冷卻水，從而可以通過各種測量儀器(溫度計等，未示出)適當?shù)販y量與軋制后的軋件P有關(guān)的各個值(終軋溫度等)。當測量精確度高時，可以通過控制冷卻水量等來精確地控制如終軋溫度這樣的軋制條件。
通過一個裝在噴水器108下游的并且在下游距離終軋機架60約2m遠的溫度計來測量鋼P的終軋溫度并且通過一個接收測量結(jié)果的計算操作裝置(圖中未示出)來增減每個幕墻式冷卻器107(尤其是保持終軋機架60的冷卻器107E、107G和107H)的冷卻水量。通過反饋控制來控制終軋溫度并且使其保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。
在有上述構(gòu)造的連續(xù)熱軋設(shè)備中，可以保證優(yōu)良生產(chǎn)力地以足夠高的速度(如7m/s-9m/s)制造約2mm-6mm厚的優(yōu)良的細晶熱軋鋼板。具體地說，通過軋制獲得0.6或更高的累積應(yīng)變(上述權(quán)重計算值εc)以及通過在每個后段軋機40、50和60后的幕墻式冷卻器107進行強烈冷卻，通過將含碳量和合金元素量低的鋼用作軋件，可以制造平均鐵素體粒徑約為3μm-7μm的細晶鋼板。雖然某些細晶鋼的延伸率較小，但可以消除這樣的缺點。后面要描述的實施例就是這樣的例子。
可實現(xiàn)這種優(yōu)良產(chǎn)品是因為，在嚴重影響金屬組織的后段軋機架中，通過使用有較高冷卻能力的幕墻式冷卻器107，使軋件P的溫度保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，通過小直徑異徑輥軋機40、50和60，可實現(xiàn)大壓下率軋制，從而產(chǎn)生上述累積應(yīng)變。在軋機40、50和60中，可避免輥壓扁和邊緣減薄，中心凸厚部可以通過軋機10、60的CVC功能來控制，所以在將鋼板制造得更薄的后段中，也可以抑制軋件P的蛇彎及形狀惡化。因此，在此實施例中，可以很順利地軋制細晶鋼板并可形成形狀很精確的鋼板。
發(fā)明人通過使用圖10所示的熱軋設(shè)備并且不同地改變軋件的冷卻程度(終軋溫度)及壓下量(累積應(yīng)變)而進行的許多試驗和研究發(fā)現(xiàn)了能夠在上述條件下制造出滿意的細晶鋼板。這種試驗和研究以及與獲得滿意的細晶鋼板的實施例有關(guān)的數(shù)據(jù)如下所示。
通過使用此實施例的連續(xù)熱軋設(shè)備并且不同地改變道次程序及表2-1所示鋼種(不包括其它重要組成)的終軋溫度，進行試軋制。但在各種情況下，終軋機架60出口側(cè)的鋼板厚為2mm-3mm并且軋制速度為8m/s-9m/s。
鋼的化學成分(重量％)相變點(℃)

對于通過試軋制而獲得的許多鋼板而言，測量厚度中心的鐵素體粒徑并且檢查軋制期間的累積應(yīng)變與結(jié)束溫度(終軋溫度)之間的關(guān)系。累積應(yīng)變(橫軸)與鐵素體粒徑(縱軸)之間的關(guān)系如圖13所示。在圖中，符號●表示終軋溫度在Ar3相變點±10℃范圍內(nèi)時的數(shù)據(jù)，▲表示終軋溫度變成低于Ar3相變點-10℃時的數(shù)據(jù)，■表示終軋溫度變成高于Ar3相變點+10℃時的數(shù)據(jù)(圖13-17)。
根據(jù)圖13，當終軋溫度高于Ar3相變點+10℃時，略微看到鐵素體粒徑隨累積應(yīng)變增加而減小的趨勢，當終軋溫度不同時，即使累積應(yīng)變增大，鐵素體粒徑也幾乎不減小。
另一方面，圖14以終軋溫度為橫軸地表示與鐵素體粒徑(縱軸)的關(guān)系。圖14示出了鐵素體粒徑在終軋溫度降低時徑明顯減小。
另外，在檢查各成品鋼板的機械性能及其結(jié)果與鐵素體粒徑等相關(guān)的并記錄在圖15-17中的各圖中，橫軸表示粒徑(μm)的-1/2方值。
圖15表示鐵素體粒徑與抗拉強度(MPa)之間的關(guān)系，圖16表示鐵素體粒徑與延伸率(％)之間的關(guān)系。如圖所示，當鐵素體粒徑減小(橫軸右側(cè))時，抗拉強度趨于提高，直到當終軋溫度變成低于Ar3相變點-10℃(圖中▲)時，鐵素體粒徑細化而延伸率減小。當終軋溫度低于Ar3相變點-10℃時，和鐵素體粒徑細化時一樣，抗拉強度與延伸率的乘積(MPa×％)如圖17所示地也減小了。
在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上，可以確定下列事實。即a)通過此實施例的軋制設(shè)備(圖10)，設(shè)置較低的終軋溫度比設(shè)置更高的累積應(yīng)變能更有效地獲得鐵素體細小的細晶熱軋鋼板。
b)但當終軋溫度明顯低于Ar3相變點時，即使進行了細化，也會減小延伸率，從而降低強度的優(yōu)勢。
c)考慮到當實施大壓下來增大累積應(yīng)變時提高了與軋制設(shè)備的結(jié)構(gòu)及軋輥磨損有關(guān)的成本，從費效比觀點出發(fā)，最好使累積應(yīng)變不太高，如0.6(最好0.65)或更大且小于0.9，并且精確控制終軋溫度，從而獲得細晶鋼板。通過使終軋溫度保持在Ar3相變點±50℃的范圍內(nèi)，可以制造出其鐵素體粒徑為4μm-6μm的且機械強度均衡性出色的細晶鋼板。尤其是通過把終軋溫度設(shè)定在如Ar3相變點-50℃至Ar3相變點+20℃的范圍內(nèi)，最好設(shè)定在如Ar3相變點-20℃至Ar3相變點+50℃的范圍內(nèi)，由此獲得抗拉強度高且延伸率也出色的鋼板。但從各強度及其均衡性的角度出發(fā)，最好使終軋溫度保持在Ar3相變點±10℃的范圍內(nèi)。
在表2-2至2-4和圖18中介紹了基于如此獲得的知識地制造優(yōu)良細晶鋼板的實施例。另外，表中所示的“F10”至“F60”分別表示第一架至第六架軋機10-60。
表2-2示出了軋機10-60出口側(cè)的板厚(“粗軋坯厚度”表示粗軋設(shè)備出口側(cè)的板厚)、壓下率(％)、應(yīng)變、累積應(yīng)變以及板寬，而表2-3示出了在每個軋機40-60后面的各幕墻式冷卻器7的使用情況和結(jié)束溫度(終軋溫度)。表2-4顯示了在表2-1至表2-3所示條件下獲得的實施例的鋼板在板厚中心部的鐵素體粒徑及機械性能。圖18A、18B和18C分別表示該實施例的鋼板在頂面附近的、內(nèi)深1/4厚度的內(nèi)側(cè)附近及厚度中心附近的結(jié)晶組織。在每一部分中，都形成平均鐵素體粒徑約為4μm-6μm的精細組織。
另外，獲得圖13-17所示數(shù)據(jù)的軋制以及此實施例的軋制可通過此實施例的軋制設(shè)備(參考圖10-12)來實現(xiàn)。但對于使用累積應(yīng)變約為0.6-0.9的軋制來說，可以推斷出，無須使用上述后段的異徑輥軋機40-60。即，即使這些軋機有等效直徑如約為600mm-700mm的上、下工作輥，也可以推斷它們是夠用的。另外，如果這種程度的累積應(yīng)變是足夠的，則伴隨加工發(fā)熱的熱凸度估計是不明顯，所以認為不必將CVC功能和彎輥功能賦予軋機10-60。


機械性能

TS抗拉強度，YP屈服點，EL延伸率根據(jù)此實施例的連續(xù)熱軋方法，可以在適中的條件下非常低成本地制造有足夠小的平均鐵素體粒徑、出色的機械性能以及實用品質(zhì)足夠高的細晶熱軋鋼板。
即，通過a)使用多機架軋機來實現(xiàn)累積應(yīng)變?nèi)鐬?.6以上的大壓下軋制b)在后段的每個多機架軋機出口側(cè)強烈冷卻軋件P，從而有效散走了在最終機架及此前機架中軋制時所發(fā)出的加工熱量并且保持適當?shù)臏囟?如使終軋溫度保持在Ar3相變點±50℃的范圍內(nèi))并阻止精細組織的晶粒長大，由此可以制成平均鐵素體粒徑約為10μm或更小的細晶熱軋鋼板。
通過發(fā)明者的最新研究，知道了通過上述處理能夠獲得細晶鋼板。即，可以確定的是，在大壓下軋制軋件以及強烈冷卻的條件下，即使前者條件略微放寬(即，即使累積應(yīng)變增大到0.9)，也可以制造出鐵素體晶粒太粗的高品質(zhì)細晶鋼板。具體而言，就是平均鐵素體粒徑通過前述的累積應(yīng)變和冷卻可以減小到約3μm-7μm。
如果0.6或更高的累積應(yīng)變就足夠了，則顯著降低了軋機尤其是后段軋機所需的壓下率(約30％)，并且大大降低了設(shè)備所需成本及運行成本。因此，沒有出現(xiàn)軋件P頭端不能很好地被咬入任何軋機的打滑現(xiàn)象。
另外，當平均鐵素體粒徑為10μm或更小時，細晶鋼板的機械性能明顯好于粒徑大于10μm的普通(非細晶鋼)熱軋鋼板并預(yù)期能廣泛使用。即，在具有上述化學成分和鐵素體粒徑的細晶鋼板中，機械性能均衡性(從抗拉強度、延伸率及延展性的角度出發(fā)是通用的)好且焊接能力出色。因此，細晶鋼板被廣泛使用，由于相對低的價格而易于獲得，而且它有優(yōu)良的回收性，所以人們迫切需要這樣的材料。因此，在制造這種鋼板的該實施例軋制方法中，對社會的貢獻大并且其生產(chǎn)的經(jīng)濟合理性也很高。
接著，將要說明本發(fā)明另一實施例的熱軋方法。
此實施例的熱軋方法涉及使用圖10所示實施例的熱軋設(shè)備來制造厚板的方法。
在圖10所示的前述實施例的熱軋設(shè)備中，在CVC軋機10、20和30及異徑輥軋機40、50和60中，考慮到當軋制進行時，板厚減小而軋制速度提高，后段軋機的減速比降低并且工作輥的最大轉(zhuǎn)數(shù)增大，同時設(shè)定低的最大輸出力矩。軋機10-60的允許最大輸出力矩值分別為125.0、98.2、61.4、34.1、22.7和19.5(單位為噸(tf).m)。
并且，通過使用圖10所示的上述實施例的軋制設(shè)備的所有軋機10-60，在足以確保優(yōu)良產(chǎn)品的速度(如7m/s-9m/s)下，可以制造出厚約2mm-6mm的優(yōu)良細晶熱軋鋼板。具體地說，通過軋制來獲得0.6或更大的累積應(yīng)變(為上述權(quán)重計算值εc)并且通過在每個后段軋機40、50和60后面的幕墻式冷卻器107進行強烈冷卻，通過將含碳量和合金元素量低的鋼用作軋件P，可以制造出平均鐵素體粒徑約為4μm-6μm的優(yōu)選細晶鋼板。尤其是，當累積應(yīng)變?yōu)?.9或更大時，相同鋼種的平均鐵素體粒徑可以減小到4μm或更小。后面將要說明的比較例A是一個有關(guān)例子(當εc＝0.6時)?？色@得這種產(chǎn)品的原因在于，在嚴重影響金屬組織的后段軋機架中，通過使用具有高冷卻能力的幕墻式冷卻器107，使軋件P的溫度保持在適當?shù)臏貐^(qū)內(nèi)，通過小直徑異徑輥軋機40、50和60，可以實現(xiàn)大壓下軋制并產(chǎn)生前述累積應(yīng)變。在軋機40、50和60中，可避免軋輥壓扁和邊緣減薄并且通過軋機10-60的CVC功能來控制凸度，所以在將鋼板制得更薄的后段中，可以抑制軋件P的蛇彎及形狀惡化，這也是可軋制這種細晶鋼的原因之一。
但當同樣用終軋機架60代替薄板地制造厚6mm或更厚的厚細晶鋼板時，輸出力矩在終軋機架60(或還在此前的軋機50)中不夠高，而且軋制可能不連續(xù)(電機停止)。原因在于，在厚板情況下，甚至當壓下率幾乎等于(或小于)薄板壓下率時，接觸弧長度大于薄板的接觸弧長度，因此需要高軋制力矩。在終軋機架60及前面的軋機50中，如上所述地允許低的最大輸出力矩，所以負荷變得高于功率，因此軋制不能連續(xù)。這種情況示于以下要描述的比較例中。
后段軋機不能實現(xiàn)足夠高的軋制力矩的原因如下。首先，在后段軋機中，軋輥驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)該對應(yīng)于因隨著軋制而板坯減薄而出現(xiàn)的軋制速度提高地成高速形式，并且與前段軋機相比，后段軋機通常被設(shè)定成轉(zhuǎn)速高(即減小率低)但軋制力矩低的形式。另一方面，當軋制厚板時，即使壓下率與軋制薄板時相同，入口側(cè)的接觸弧長度(接觸長度)也大(接觸角度大)，所以所需力矩明顯大于軋制薄板時的力矩。因此，在后段力矩低的軋機中，盡管薄板可以順利軋制，但要對厚板采取設(shè)備功率所需的增壓措施，因而難于制造厚細晶鋼板。
另外，沒有發(fā)現(xiàn)指出上述與通過串列多機架軋機設(shè)備來制造厚細晶鋼板有關(guān)的問題的文件。在說明書所述的在專利公開文獻中描述的現(xiàn)有技術(shù)作為相關(guān)技術(shù)地涉及制造厚3mm或5mm或更薄的薄細晶鋼板，或者使用可逆式軋制設(shè)備進行制造。
因此，為使用圖10所示的前述實施例的連續(xù)熱軋設(shè)備即制造薄細晶鋼板的連續(xù)熱軋設(shè)備來制造厚度6mm或更厚的厚細晶鋼板，發(fā)明人在下述的a)-d)情況下操作軋制設(shè)備。即a)不使用低輸出力矩的終軋機架60。當允許最大輸出力矩小于從板厚、壓下率及變形阻力計算出的所需力矩時，甚至不使用前段軋機40和50。因此，根據(jù)道次程序，從比終軋機架60更靠近軋制設(shè)備入口的軋機10-50中選擇并使用滿足軋制力矩的3架或更多架軋機。
b)道次程序是這樣決定的，即累積應(yīng)變設(shè)為0.25或更大(最好是0.29或更大)，或通過所用3架以上軋機中的終軋機架將壓下率設(shè)為12％或更高(最好是14％或更高)。原因在于，除非在下游強烈影響金屬組織的軋制在定量以上的壓下率下進行，否則難于使鐵素體粒徑變小。
c)使用幕墻式冷卻器107強烈冷卻鋼板(以便將表面溫降速度控制到約40℃/s)。至于冷卻器107，在經(jīng)過軋機的終軋機架后立即使用。最好使用包括終軋機架前的冷卻器的所有冷卻器107(107A-107H)。這是為使鐵素體粒徑變得更小，關(guān)鍵是在軋制后立即充分冷卻軋件P，以使其保持在適當溫區(qū)內(nèi)并精確抑制軋制后的晶粒長大。
d)通過c)冷卻，控制終軋溫度(通過在下游離終軋機架60幾米遠的溫度計測量的軋件P的表面溫度)不超過Ar3相變點+50℃(最好是Ar3相變點或更低)。盡管也希望有下限，但即使表面溫度顯著降低，也不會阻礙細晶鋼生產(chǎn)。起原因可能是，不考慮表面溫度，只要在約2m/s-3m/s的速度下軋制并制造厚6mm或更厚的鋼板，靠近軋件P板厚中心的溫度就保持在約Ar3相變點。
通過實現(xiàn)上述軋制，能夠生產(chǎn)出在從表面起深達1/4厚度的內(nèi)側(cè)的平均鐵素體粒徑為5μm-10μm的細晶熱軋厚鋼板，其鋼種為含碳0.5％以下和含合金元素5％以下。作為實施例C和D地示出了與制造這種厚鋼板有關(guān)的數(shù)據(jù)。
關(guān)于通過連續(xù)熱軋設(shè)備制造薄和厚的細晶熱軋鋼板，軋制數(shù)據(jù)如下所示。在表中，比較例A如上所述地涉及薄(厚度2.07mm)鋼板的制造，而比較例B表示使用軋機10-60來制造厚鋼板例子，該軋制不能連續(xù)。實施例C和D表示使用軋制設(shè)備順利地連續(xù)制造厚的(厚12.2mm)細晶鋼板。
首先，表3-1表示鋼板化學成分(所示成分外的成分是不重要的)以及實施例中Ar3相變點的溫度，比較例A-D和表3-2表示終軋溫度(終軋溫度)、每個鋼板的板寬及在每個軋機40-60后面的幕墻式冷卻器107的使用情況。表3-3表示每架軋機10-60出口側(cè)的板厚(“粗軋坯厚度”表示粗軋設(shè)備出口側(cè)的板厚)。表3-4、3-5和3-6表示當施加表3-3中的道次程序時，軋機10-60的壓下率、應(yīng)變、累積應(yīng)變及所需的軋制力矩(ton.m)。
鋼的化學成分(重量％) 相變點
道次程序表冷卻條件(幕墻)





根據(jù)表3-6，在不能連續(xù)軋制的比較例B中，終軋機架60所需的力矩大到23ton.m，這超過上述的軋機60允許最大力矩(19.5ton.m)。另外，在實施例D中，如表3-5所示，由于進行了如累積應(yīng)變?yōu)?.38這樣的大壓下，所以如表3-6所示，所用軋機的終軋機架40需要高達30ton.m(即在更靠后的軋機50或60中無法實現(xiàn)的力矩)的大力矩。
對在各實施例和比較例A-D中形成的鋼板進行鐵素體粒徑和機械性能的調(diào)查，其結(jié)果列在表3-7中。但是，在比較例B中示出了在無法軋制前暫時獲得的鋼板的數(shù)據(jù)。在比較例A中，所示粒徑是在厚度中央測得的，而在比較例B和實施例C和D中，是從表面起深達1/4厚度的地方測得的。在表中，“TS”表示抗拉強度，“YP”表示屈服點，而“EL”表示延伸率，“L方向”表示長度方向(軋制長度)，而“C方向”表示寬度方向。在所有情況下，都發(fā)現(xiàn)可以獲得鐵素體粒徑足夠小且機械性能出色的鋼板。
機械特征TS抗拉強度，YP屈服點，EL延伸率

圖19A、19B和19C分別表示通過實施例D獲得的鋼板的在頂面附近、內(nèi)深1/4厚的地方及厚度中心位置上的結(jié)晶組織。在厚1/4的地方形成平均粒徑為5μm-10μm的精細組織并且在厚度中心形成平均粒徑為10μm或更小的精細組織。
另外，圖20-22檢查并整理出了在實施例D的軋制條件下制造的鋼板的其它機械性能。即，首先，圖20表示鐵素體粒徑、抗拉強度與細晶鋼板(橫軸表示鐵素體粒徑d(μm)的-1/2次方值)屈服點之間的關(guān)系。并且，對于同樣的細晶鋼板，圖21顯示了擺錘沖擊值的溫度變化及普通鋼(非細晶鋼板)的變化，而圖22顯示了脆裂率對溫度的依賴性。另外，對制成的相同鋼板的多個試驗片進行基于JIS Z 3040的“焊接施工法的確認實驗方法”的焊接接頭的接頭拉伸試驗、接頭彎曲試驗、接頭沖擊試驗、顯微試驗以及硬度分布檢測試驗，可以確定，細晶鋼板的焊接能力是令人滿意的。
如上所述，通過此實施例的連續(xù)熱軋方法，使用設(shè)置用來制造薄板的多機架軋機，也能不引起由力矩不足帶來的缺陷地制造厚細晶鋼板。原因在于，即便終軋機架等后段軋機的力矩不夠高，但如果不使用這些機架并且只使用靠近具有能夠?qū)崿F(xiàn)大軋制力矩但低速驅(qū)動的驅(qū)動系統(tǒng)的軋制設(shè)備入口的軋機，則在軋制接觸弧度長的厚板時，也可避免力矩不足地進行充分壓下。盡管因不使用最后段軋機而未提高軋制速度，但同樣具有這樣的優(yōu)勢，即因為軋制速度變慢，所以容易保證因是厚板而要延長的所需冷卻時間。可以如上所述地軋制細晶鋼板的原因在于，把如累積應(yīng)變?yōu)?.25或更大(或終軋機架的壓下率為12％或更高)的大壓下施加到軋件P上并且在所用軋機的終軋機架的出口側(cè)充分冷卻軋件P。如上所述，軋機出口側(cè)的冷卻變得更強，可以獲得鐵素體晶粒更細的細晶鋼。另外，在加強冷卻的意義上，最好在最后段使用的軋機前也實施冷卻，或者在后段的每架軋機的出口側(cè)也實施冷卻。
此實施例的連續(xù)熱軋方法的特征尤其在于，終軋溫度被設(shè)為不超過Ar3相變點+50℃。
當上述冷卻能力受到控制且如上所述地設(shè)置終軋溫度時，至少在鋼板(如含有0.5％或更少的碳及5％或更少的合金元素的鋼)的表面附近形成了鐵素體粒徑小于10μm或更小的精細組織。適于大壓下軋制法的溫區(qū)假定為從Ar3相變點到Ar3相變點+50℃。但根據(jù)發(fā)明人所做的試驗，終軋溫度在不超過上述的Ar3相變點+50℃的范圍內(nèi)就足夠了。原因可以認為是，在厚板的情況下，即使表面溫度低，內(nèi)部溫度也保持接近Ar3相變點。
另外，此實施例的連續(xù)熱軋方法通過幕墻式冷卻器107強烈冷卻軋件P，所以，可順利制成粒徑特別細的細晶鋼板。因為可實現(xiàn)均勻冷卻，所以存在著在整個鋼板寬度范圍內(nèi)能夠使組織均勻化的優(yōu)點。
此實施例的連續(xù)熱軋方法的特征尤其在于，軋制含有0.5％或更少的碳及5％或更少的合金元素的軋件P并且可獲得在從表面起內(nèi)深達1/4厚度的內(nèi)側(cè)的平均鐵素體粒徑約為3μm-10μm的厚板。
具有上述化學成分及鐵素體粒徑的細晶鋼板具有高的機械性能均衡性(從抗拉強度和延展性等方面出發(fā)是通用的)，并且其低溫韌性和焊接能力強(如參考圖20-22)。因此，這種細晶鋼板被廣泛使用，由于價格比較低而容易獲得，另外，它具有優(yōu)良的回收性，所以人們會迫切需要這種材料。因此，這種鋼板對社會貢獻大并且其生產(chǎn)的經(jīng)濟合理性也很高。
權(quán)利要求
1.軋制軋件地制造鋼板的熱軋設(shè)備，它包括設(shè)置在前段中的軋機；設(shè)置在后段中的多機架軋機，所述多機架軋機具有帶有等效輥徑不到600mm的一對異徑工作輥的異徑輥軋機或帶有各自直徑不到600mm的一對工作輥的超細輥軋機；設(shè)置在所述后段的至少一架的軋機出口側(cè)的且冷卻所述軋件的冷卻裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的熱軋設(shè)備，其特征在于，所述冷卻裝置是幕墻式冷卻器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱軋設(shè)備，其特征在于，在設(shè)置于所述前段和后段內(nèi)的軋機中，至少設(shè)置在該前段內(nèi)的軋機包括多架CVC軋機。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的熱軋設(shè)備，其特征在于，所述異徑輥軋機的那對異徑工作輥的等效輥徑或所述超細輥軋機的所述工作輥的輥徑為550mm或更小。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的熱軋設(shè)備，其特征在于，所述異徑輥軋機的工作輥或所述超細輥軋機的工作輥具有CVC功能以及彎輥功能。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的熱軋設(shè)備，它還包括給所述軋機的軋輥提供潤滑劑的潤滑劑供給裝置，所述潤滑劑供給裝置設(shè)置于在設(shè)置于所述前段和后段內(nèi)的所述軋機中的至少任何一架軋機上。
7.如權(quán)利要求6所述的熱軋設(shè)備，其特征在于，所述潤滑劑供給裝置提供在油脂中含有微粒固體潤滑劑的潤滑劑。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的熱軋設(shè)備，它還包括將流體噴到所述軋件上并除去在所述軋件上的冷卻水的噴流器，該噴流器在終軋機架的出口側(cè)設(shè)置在所述軋件行走方向的該冷卻裝置的下游。
9.如權(quán)利要求8所述的熱軋設(shè)備，其特征在于，該噴流器包括多個如此把高壓水噴向該軋件的噴嘴，即從該軋件上方?jīng)_著該軋件行走方向的上游側(cè)斜向下地噴射，從而使高壓水在該軋件寬度方向上展開。
10.軋制軋件地制造細晶鋼的方法，它包括把加熱的所述軋件供給具有設(shè)置在前段中的軋機及設(shè)置在后段中的軋機的軋制設(shè)備，該軋制設(shè)備的設(shè)置在后段內(nèi)的軋機具有直徑為550mm或更小的工作輥；一邊在該軋制設(shè)備的設(shè)置于所述后段內(nèi)的軋機的沿該軋件行走方向的前后冷卻所述軋件，一邊使累積應(yīng)變?yōu)?.9或更高地軋制所述軋件。
11.細晶鋼的制造方法，其特征在于，用如權(quán)利要求1-9之一所述的熱軋設(shè)備來如此軋制所述軋件，即在所述軋制設(shè)備的后段中的所述軋件的累積應(yīng)變?yōu)?.9或更大。
12.如權(quán)利要求10或11所述的細晶鋼制造法，其特征在于，以20℃/s或更高的降溫速度對就在離開所述終軋機架后的軋件進行冷卻。
13.如權(quán)利要求10-12之一所述的細晶鋼制造法，其特征在于，所述軋件的碳含量為0.5％或更低并且其合金元素含量為5％或更低。
14.連續(xù)熱軋軋件地制造鋼板的連續(xù)熱軋方法，其特征在于，將加熱的所述軋件供給具有在前段和后段中串列地配備有多個軋制機架的軋制設(shè)備；一邊使該軋件的累積應(yīng)變?yōu)?.6或更高地用所述軋制設(shè)備軋制該軋件，一邊在該軋制設(shè)備后段中的一個軋制機架的出口側(cè)冷卻所述軋件。
15.如權(quán)利要求14所述的連續(xù)熱軋方法，其特征在于，該軋件的終軋溫度取定為從Ar3相變點-50℃以上到Ar3相變點+50℃以下。
16.如權(quán)利要求14或15所述的連續(xù)熱軋方法，其特征在于，軋制所述軋件而獲得的所述鋼板的內(nèi)部平均鐵素體粒徑約為3μm-7μm。
17.軋制軋件地制造鋼板的連續(xù)熱軋方法，其特征在于，將加熱的該軋件供給具有如此串列設(shè)置在前段和后段中的多個軋制架的軋制設(shè)備，即它能夠軋制軋件地制造鋼板；一邊在可供使用的終軋機架的出口側(cè)冷卻所述軋件，一邊不使用所述軋制設(shè)備的設(shè)置于該后段內(nèi)的多架軋機中的至少一部分而使用靠近所述軋制設(shè)備入口側(cè)的至少三個軋制機架地如此軋制該軋件，即所述軋件的累積應(yīng)變?yōu)?.25或更大或者在可供使用的終軋機架中的壓下率為12％或更高。
18.如權(quán)利要求17所述的連續(xù)熱軋方法，其特征在于，所述軋件的終軋溫度設(shè)不超過Ar3相變點+50℃。
19.如權(quán)利要求17或18所述的連續(xù)熱軋方法，其特征在于，通過軋制該軋件而獲得的所述厚板的、在從板表面算起深達板厚的1/4的內(nèi)部的平均鐵素體粒徑約為3μm-10μm。
全文摘要
本發(fā)明的熱軋設(shè)備具有設(shè)置在前段中的軋機；設(shè)置在后段中的多機架軋機，它包括直徑小于600mm的等效輥徑的一對異徑工作輥的異徑輥軋機或者包括具有直徑小于600mm的一對工作輥的超細輥軋機；一個冷卻軋件的冷卻裝置，該冷卻裝置設(shè)置在后段的至少兩架軋機的出口側(cè)。該熱軋設(shè)備能夠順利地制成細晶熱軋鋼板。
文檔編號B21B27/10GK1458867SQ02800719
公開日2003年11月26日 申請日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月16日
發(fā)明者竹士伊知郎, 倉橋隆郎, 森本敬治, 大谷崇, 箱守一昭, 高岡真司, 高橋昌范, 足立明夫 申請人:株式會社中山制鋼所, 川崎重工業(yè)株式會社