專利名稱：生產(chǎn)半成品的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的生產(chǎn)薄金屬帶形式的半成品的方法和實施這種方法的一種裝置。
EP0331602B1號專利公開了生產(chǎn)薄金屬帶的一種方法和一種裝置。其中，一個厚度為0.1—1.4mm且表面被清洗的金屬型材，例如帶狀薄金屬片(母帶)，連續(xù)通過充滿同種類鋼熔體的熔池的底板，其熔池的底板上設有一狹縫狀開口，該開口帶有一密封裝置以阻止熔體流出。熔體溫度接近液相線溫度TLiq。鋼帶以一個恒定速度穿過熔體并從熔體中向上導出。由于鋼帶的熱容量低(帶溫幾乎同室溫相同)，在其表面形成一由結晶體和還能流動的熔體組成的附著層，該層的厚度可為原始母帶厚度的數(shù)倍，它尤其取決于在熔體中停留的時間(母帶的速度)、熔融溫度(和固相線溫度TSOL之差)、熔融潛熱、所用材料的比熱以及母帶厚度。該方法的實施應避免附著的結晶重新熔融。在這種條件下，帶厚方向上產(chǎn)生一個溫度梯度，在母帶通過熔池期間，其內部溫度最低，并逐漸向邊緣升高。在附著層內部也存在同樣的溫度分布。在附著層的最外部區(qū)域恰巧為液相線溫度TLiq。
最初附著層具有所形成的結晶體和介于二者之間的流態(tài)熔體(糊狀區(qū))的混合組成。流態(tài)熔體相的含量向外逐漸增加。離開熔池之后，附著層被冷卻，此時的溫度落差與厚有的正好反向，因而就出現(xiàn)了附著層的完全凝固。
從BP0311602B1中還可得知，用上述方法生產(chǎn)的半成品在離開熔池之后保存在防止氧化的保護氣體中，直到它被冷卻或進入變形設備中，在變形設備中，半成品將經(jīng)歷一個熱或冷變形過程。其中所生產(chǎn)出的成品的一部分作為母帶重新從本方法的開頭內容開始并再次通過熔池。
就生產(chǎn)鋼帶材料而言，這種方法的實際使用到目前為止還存在一個重大障礙。另外，優(yōu)質冷軋帶或熱軋帶的使用方要求生產(chǎn)方確保帶厚的波動在一定范圍內，其最大波動為額定厚度的2％。目前使用的方法還不能確保遵守這么小的偏差。離開熔池后存在的超過所述的最大波動極限的帶厚不規(guī)則性在以后的變形工藝中實際上不能被去除，這是因為輥軋中使用的半成品(寬厚比至少為60)的扁平率過大，使(減厚)變形實際上只在長度方向上進行，而其厚度不會回到額定值的范圍內。沿橫交于帶長度方向(相對而言)直線上的厚度差無法改變。
EP0311602B1中給出了第二種方法，其母帶相反從上方導入并穿過熔池底板再導出。在此實施例中，底板的密封問題尤為嚴重，因為熔體流出方向和母帶導出方向一致，所以不僅缺乏有效的密封作用，甚至存在不利的促進流體流出的帶出作用。由于這一原因，在熔池底板部設有一密封輥子對形式的特別的密封裝置，該密封輥子對糊狀區(qū)進行強烈的壓縮，使得從已形成的海綿狀結晶組織中擠出大部分液態(tài)物。其結果是，所得到的附著層的厚度相對于第一種方法顯著減小。單從經(jīng)濟性考慮，這種方法仍不適合于實際使用。
本發(fā)明的目的是，進一步完善這種方法，以確保帶厚的最大偏差在所要求的2％以內，并提供一種實施該方法的裝置。
通過權利要求1的特征部分可達到本發(fā)明的目的。本發(fā)明的其它有益的創(chuàng)新可由從屬權利要求2至8得知。實施上述方法的裝置原則上也適用于其它形式的型材(如圓形和任意多邊形)，它具有權利要求9的特征并可按從屬權利10至14以有益的方式來制造。
下面參照圖中示意的適合本發(fā)明方法的裝置的實施例對本發(fā)明進行更詳細的解釋。
裝上一帶卷盤作為母帶，并以一確定的速度展開。標號11是一個焊接帶裝置，用于連接已展開的卷盤末端和一個新的卷盤，使之能達到連續(xù)傳送。標號7為一帶存儲機構，它能抵擋換卷盤時焊接過程中出現(xiàn)的短時間的送料中斷，以使生產(chǎn)運行不被中斷。生產(chǎn)流程中帶存儲裝置7后面設有帶清洗裝置6，使母帶的表面為純金屬組成。傳送輥對2用于將母帶以一穩(wěn)定的預先選好的速度通過溶池1底板上相應的狹縫狀開口進入熔體3中，該母帶寬厚比至少為60，最好至少為100，母帶的熱焓很小，因為它的溫度例如為室溫，熔體3(如鋼)由與母帶相同的材料組成。置于熔池1底板上的一密封裝置圖中未單獨示出。在母帶自下而上通過熔體期間，結晶出一隨停留時間(即接觸熔池面時間)的增加而加厚的層。因為母帶從所接觸的周圍熔體3中吸收熱量、使它得以加熱。此外，熔體3的溫度比液相線溫度高例如10K。熔池面高度通過一種未透露的方式保持在一穩(wěn)定值。參照此及其它參數(shù)，特別是熔體材料的固相溫度、熔融潛熱、比熱，最好這樣來確定鋼帶通過傳送輪2的速度，即使帶粘附層的母帶在離開熔體3時的厚度為原始母帶厚度的3—7倍。
在熔池面上方設有一相互并排設置的精整輥對4形式的精整輥裝置。該精整輥對與熔池面間距離可通過下面的方式調節(jié)，即利用機電式或液壓式調節(jié)裝置按箭頭所示調節(jié)精整輥子對4的高度。精整輥子對4到池面最小距離為0.5m；最大距離為5m。高度位置的選擇應在這樣一個位置實現(xiàn)精軋，即在該處母帶上粘附層一方面已較大程度凝固，另一方面在其外部區(qū)域仍有相當數(shù)量的流態(tài)物，使橫過母帶長度方向的物料流動成為可能，這也取決于固體和流態(tài)物之間盡可能有利的數(shù)量比，在此，控制參數(shù)為結晶層中的平均溫度。按本發(fā)明精軋在TgL溫度進行，它符合下述關系TgL＝TSOL＋Q(TLlq—TSOL)其中a為一個因子，其值域在0.1—0.8之間、最好在0.2—0.4之間。a越小，凝固體含量就越多。下限被認為是不利的，因為在干擾情況下很容易產(chǎn)生完全或近似完全的凝固，使已有的較大厚度差異不可能消除。a的上限首要受其經(jīng)濟性制約。熔體相含量較高時，由于帶材的垂直牽引，其大部被向下擠出，使得產(chǎn)量相應降低。為使調整簡化，可在精整輥子對4的調節(jié)區(qū)內設一帶表面溫度測量裝置(未示出)。精整輥子對按照目的采用內部液體冷卻(水冷)。通過精軋所產(chǎn)生的金屬帶厚度下降應在5—15％之間。
為避免對所生產(chǎn)的半成品的后序再加工將產(chǎn)生干擾的鋼帶表面氧化，可使母帶的粘附層通過一個充滿惰性氣體的室5，用以防止和氧氣接觸。室5直接和熔池1連接并包容輥子對4。為了避免粘附層產(chǎn)生不希望的快速冷卻并由此避免過度凝固，必要時在室5例壁的至少一部分尤其是在精整輥子對4的調節(jié)區(qū)裝有絕熱材料。此外，室5壁適宜采用冷卻壁，特別是采用內部液體冷卻壁(水冷)。通過控制冷卻液溫度使生產(chǎn)的半成品的精整輥裝置4后面連接的冷卻區(qū)8內實現(xiàn)一可控的冷卻，這能導致獲得所希望的材料性能。帶狀材料在冷卻區(qū)8中間段與定額退火相似通過相應的轉向輪形成彎道，使得在該區(qū)內形成一較長的停留時間。生產(chǎn)的金屬帶得到充分的冷卻之后就離開惰性氣體室5，由一靜電上油裝置9上油，以防止腐蝕。隨后帶狀材料就由一卷盤13連續(xù)卷起。卷盤13達到一確定的重量之后就由一剪切機10將它與其余帶分開并運送到冷熱軋鋼廠進行再加工。
也可如EP0311602B1中所述，直接就進行再加工。在這種情況下，為節(jié)省熱能可在遠高于室溫就終止冷卻，而帶惰性氣體的室(室5)延伸至與之相連的變形機。
借助下面的實施例(已在圖中示意出其設備圖)，對本發(fā)明做進一步說明。
由X60鋼形成的冷軋鋼帶中含有0.16％ C，0.35％ Si，1.3％Mn，0.013％ P，0.003％ S，0.041％ Al，0.025％ Nb，0.0092％ N，其余為鐵和一般雜質。
在鋼帶厚為0.5mm、寬為1000mm。在酸洗池6中脫油之后，由一驅動輥子對2垂直引入充滿液態(tài)鋼的熔池1的底板并進入熔池。熔體有和鋼帶相同的成份。來自分配器的鋼熔體被連續(xù)注入熔池1。熔體3的高度和鋼帶速度為控制參數(shù)，用于調整鋼帶和熔池3所要求的接觸時間，此處的接觸時間為2秒。因為速度是1m/s。所以熔池深度始終保持2m。在溫度約為1512℃的熔體3中，鋼帶通過時形成一厚度約為2.5mm的結晶層，因此離開鋼液3時鋼帶的總厚經(jīng)約為3mm。此時的鋼帶具有更粘稠的表面，按照公式T＝TSOL＋a×(TLiq－TSOL)(此處a＝0.5)，其結晶層內的平均溫度為T＝1497℃＋0.5×(1507℃－1497℃)＝1502℃，它被送入設在充滿氬氣的和可控制冷卻的室5內的可垂直移動的精整輥子機4內，在那里其最大厚度降低約17％(0.5mm)其表面粗糙度也被大大降低。對于上述情況，為實施本發(fā)明的精軋而必要的1502℃的溫度特別有利于達到預期目標。接下來調整精整輥子機的垂直位置，以使在此時的冷卻條件下精整輥子機內入料口處達到上述溫度。通過精軋可獲得完全無缺陷的和各分層熔接極好的且具有約2.5mm相同厚度的鋼帶。實際帶厚和預定帶厚的偏差為1.5％，明顯小于將進一步冷加工的熱軋帶所允許的最大值2％。從精整輥子機導出之后，鋼帶繼續(xù)通過氬氣防止氧化，并在室5的水冷腔中進行受控的冷卻。并且經(jīng)過同樣被冷卻和充滿氬氣的緩沖腔(冷卻區(qū)8)而導入卷盤臺13。緊接著將鋼帶送進一個冷軋機(未示出)將其重新軋成0.5mm厚。這樣制得的冷軋帶具有優(yōu)異的機械－工藝特性并能滿足各種質量要求。連續(xù)生產(chǎn)的大約20％的產(chǎn)品作為輸入材料將重新經(jīng)歷該過程。
利用本發(fā)明可通過格外簡單的方式生產(chǎn)帶狀金屬條，其形狀和表面公差方面精度都很高(貫穿整個長度的外形和厚度偏差低于2％)。同時本方法還保證粘附層和母帶之間的熔接非常安全。通過控制冷卻可使帶材獲得優(yōu)異的材料性能。
權利要求
1.一種生產(chǎn)薄金屬帶，特別是鋼帶的方法，薄金屬帶厚度小于20mm，其中低熱函的、未經(jīng)冷卻且被表面凈化的金屬型材自下而上連續(xù)通過同類材料的熔池，帶速與熔池面高度有關，其調整應使通過金屬截形上的結晶和熔液產(chǎn)生一個帶厚，該厚度至少應為原始帶厚的三倍，在生產(chǎn)該金屬帶過程中應將其保持在一個惰性氣體中，其特征在于為了生產(chǎn)這種寬厚比大于60并帶厚波動小于2％的半成品，金屬帶離開熔池之后應進行精軋，這應在金屬帶結晶層的平均溫度滿足下述關系的條件下Tgl＝TSOL＋a×(TLiq－TSOL)式中a在0.1—0.8之間，TSOL為固相線溫度，TLiq為液相線溫度。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征是，因子a在0.2—0.4之間。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于通過精軋厚度的減少應在5—15％之間。
4.按照權利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于在生產(chǎn)所述鋼帶時對其通過熔池速度進行調整，使所得鋼帶厚度為原始帶厚的3—7倍。
5.按照權利要求1到4中任一項所述的方法，其特征在于進行精軋前的金屬帶的冷卻通過熔池和導出金屬帶外圍室壁溫度的影響來控制進入到精軋道次的金屬帶的冷卻。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于按自然冷卻的延緩來進行控制。
7.按照權利要求5所述的方法，其特征在于按自然冷卻的加速來進行控制。
8.按照權利要求1到7中任一項所述的方法，其特征在于精軋之后對金屬帶進行一個受控的冷卻。
9.特別是用于實施按權利要求1方法的裝置，它具有一個熔池(1)，在其底部設有一用于導進金屬型材的開口，開口還包含一阻止熔體流出的密封裝置，另外還有一能使金屬型材連續(xù)通過的傳送裝置(2)和一個室(5)，所述的室(5)包住金屬型材從熔體(3)導出后的區(qū)域和與之相連的金屬帶冷卻區(qū)(8)，并且該室可充滿惰性氣體，其特征在于在室(5)中距熔池面0.5—5m處設有一精整輥子機(4)，且該輥子機(4)到熔池面的距離可調。
10.按照權利要求9所述的裝置，其特征在于所述的成狹縫狀開口，用于導入寬厚比至少為60的帶狀金屬條，精整輥子機(4)為并列鄰近的精整輥子對。
11.按照權利要求9至10之任一項所述的裝置，其特征在于精整輥子機(4)的高度位置可電動或液壓調整。
12.按照權利要求9至11之任一項所述的裝置，其特征在于室(5)在精整輥子機(4)的高度調整區(qū)至少局部設有絕熱壁。
13.按照權利要求9至12之任一項所述的裝置，其特征在于室(5)至少在部分區(qū)域有流體冷卻的冷卻壁。
14.按照權利要求9至13之任一項所述裝置，其特征在于在精整輥子機(4)高度調整區(qū)至少設有一個測量金屬帶表面溫度的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)薄金屬帶形式半成品的方法和實施這種方法的一種裝置。為了能確保所要求的不超過2％的帶厚偏差，建議在生產(chǎn)這種寬厚比在60以上并厚度偏差小于2％的半成品過程中，當結晶層平均溫度滿足一定關系時，使鋼帶導出熔池之后再進行精軋。對此在室(5)中距熔液(3)平面0.5—5m處設有一精整輥子機(4)，而精整輥子機(4)到熔池液面距離又為可變的。
文檔編號B22D11/00GK1124936SQ94192379
公開日1996年6月19日 申請日期1994年6月3日 優(yōu)先權日1993年6月8日
發(fā)明者弗里茨·P·普萊斯奇烏特施尼格, 迪特爾·斯托艾肯, 米歇爾·馮德班克, 英戈·V·哈根, 洛撒·帕沙特, 塔雷克·E·甘默爾, 彼得·L·哈梅徹, 烏爾里克·門內, 尤威·施米德特 申請人:曼內斯曼股份公司