專利名稱：熱軋金屬帶的制造裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱軋金屬帶的制造裝置及方法，更具體來說，涉及生產(chǎn)薄板的方法以及采用該方法的結(jié)構(gòu)緊湊的軋制設(shè)備。
本發(fā)明也涉及能軋制厚、薄板坯，板坯間延時(shí)最少的軋機(jī)和軋制方法。另外，本發(fā)明也涉及以任意速度在臨界變形溫度范圍以下完全軋制棒材或帶材而棒材或帶材的非軋制部分無熱損失的軋機(jī)和軋制方法。
本發(fā)明適于在連鑄機(jī)下游使用，用來生產(chǎn)厚度為1毫米或更小的薄板。
按照本發(fā)明的軋制方法和緊湊的軋制設(shè)備，能使至少相同質(zhì)量的設(shè)備制造得與同類型已知設(shè)備相比外型尺寸大大減小。這種外型尺寸的減小可高達(dá)30%以上。
生產(chǎn)薄板的軋制設(shè)備為人們熟知并廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中。
通常，在生產(chǎn)厚度大約在1毫米左右?guī)Р牡倪@種設(shè)備中，離開連鑄機(jī)的厚度約200至250毫米的鑄件被剪成約長12至15米的板坯。
這些板坯一般要在等溫爐中經(jīng)受后加熱工序，然后例如通過立輥減小其寬度。
最好在經(jīng)過一或多次除去熱處理中形成氧化鱗的工序之后，板坯經(jīng)過至少一個(gè)可逆式軋機(jī)機(jī)座的加工。
通常所采用的軋制循環(huán)，例如象美國專利第4，430，874號和第4，505，697號所述，使板坯承受在一或多個(gè)可逆式軋機(jī)機(jī)座內(nèi)正、反兩個(gè)方向交替的許多相繼的軋制以形成一根輸送棒材或具有大約25至30mm厚度的帶材。
這樣得到的棒材或帶材最后送至一連續(xù)的，半連續(xù)的或可逆的精軋機(jī)將其厚度減小至要求的值。
在精軋機(jī)下游的精軋帶材在卷繞機(jī)上繞成卷。
現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備具有一系列缺陷。首先，軋制的道數(shù)一般較小，因而每道減小的厚度大，從而增加了每單位軋制鋼材的能耗。
另外，這種設(shè)備中，位于下游的精軋機(jī)座在上游可逆式軋制機(jī)座軋制過程中未被使用。因而在工作中，下游機(jī)座的軋輥溫度與上游機(jī)座的軋輥溫度相差很大，這會(huì)引起帶材平整度及輪廓問題。
最后，為了能實(shí)施這種方法，在可逆式軋制機(jī)座上、下游，通常使用的軋制設(shè)備需要很長的軋制線。事實(shí)上，板坯厚度逐漸減小使板坯的長度相應(yīng)增加，這就要求設(shè)備足夠大以便處理相當(dāng)長的帶材。
顯然，正在軋制的棒材在可逆式軋制中改變其送進(jìn)的方向前，以及由可逆式軋制機(jī)座進(jìn)行下一道軋制前，其整個(gè)長度都進(jìn)行到可逆式軋制機(jī)座之外。由于這個(gè)原因以及前面提到的帶材尺寸值，在等溫爐和軋制機(jī)座之間必須提供至少50至70米的自由空間，在軋制機(jī)座和精軋機(jī)座之間必須提供至少80至120米的自由空間。顯然這就對廠房，能量消費(fèi)及設(shè)備的調(diào)整和維修提出很大要求。
在1986年4月的行業(yè)雜志《鋼鐵工程師》中，VladimirB.Ginzburg和WinfriedF.Schmiedberg的論文公開的一種方法中，在獲得最后的厚度前，在正、逆兩方向上采用了許多軋制機(jī)座，但是，沒有公開如何克服下游機(jī)座的軋輥磨損過大的問題及如何減少熱量損失。
現(xiàn)有技術(shù)的軋制設(shè)備的問題還在于，這些設(shè)備可接受生產(chǎn)厚度基本相同的板坯的兩個(gè)或更多連鑄機(jī)的板坯，因而這種軋制設(shè)備局限于生產(chǎn)那些能從特定板坯厚度生產(chǎn)的等級的鋼材。另外，從一連鑄機(jī)接受單一厚度的板坯的軋制設(shè)備一般局限于軋制板材或帶材。因此，就需要一種軋制設(shè)備，這種設(shè)備包括至少兩臺(tái)生產(chǎn)不同厚度板坯的連鏈機(jī)和一臺(tái)可以軋制不同厚度板坯的軋機(jī)，從而增加設(shè)備所能生產(chǎn)的鋼材的等級數(shù)目，并減少板坯處理間的時(shí)間延誤。
在普通的可逆式軋制設(shè)備中，在軋制中的形變熱處理是由普通熱軋，受控軋制，低溫精軋或連續(xù)軋制完成的。在普通的熱軋中，鋼的熱軋是連續(xù)進(jìn)行的，并且通常在高于上部冷卻轉(zhuǎn)變溫度Ar3的溫度下完成。上部冷卻轉(zhuǎn)變溫度Ar3是鋼中奧氏體(γ相)開始變成鐵素體的溫度，從而鋼中具有奧氏體和鐵素體的混合物(γ-α兩相的混合物)。出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的精確溫度取決于鋼中的碳含量，但通常在大約720℃至大約920℃范圍內(nèi)。高于上部冷卻轉(zhuǎn)變溫度Ar3的溫度范圍本說明書中稱為“γ區(qū)”。
在受控軋制中，金屬的軋制被一、二次時(shí)間延遲所中斷，從而使金屬首先在γ區(qū)變形，然后再在一個(gè)介于上部冷卻轉(zhuǎn)變溫度Ar3和下部轉(zhuǎn)變溫度Ar1之間的溫度范圍內(nèi)(γ-α兩相區(qū))變形。在下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，所有奧氏體都已轉(zhuǎn)變成鐵素體，因此，在鋼中只有鐵素體。同樣，上述轉(zhuǎn)變的精確溫度取決于鋼中的含碳量，但通常為大約720℃。
在低溫精軋中，精軋的道次是在介于室溫和低于下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度Ar1的溫度范圍內(nèi)(α區(qū))進(jìn)行的，通常的溫度范圍是大約600℃至大約720℃(α區(qū)的上端)。當(dāng)鋼的溫度進(jìn)入α區(qū)時(shí)，鐵素體開始轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。
當(dāng)軋制設(shè)備能在γ區(qū)，γ-α區(qū)和α區(qū)完成變形時(shí)，該軋制設(shè)備即能夠進(jìn)行連續(xù)軋制。普通的可逆式帶材熱軋機(jī)還不能在α區(qū)的下端，在大約20℃至大約400℃的溫度范圍內(nèi)生產(chǎn)薄鋼板，因?yàn)檫M(jìn)入精軋機(jī)座的棒材一般都太厚，介于20至30mm;這就要求要么大大增加軋輥功率，要么增加軋制機(jī)座的數(shù)目，或者滿足上述兩個(gè)要求，才能在低溫下軋制薄鋼板。對于這個(gè)問題，現(xiàn)有技術(shù)的解決方案是將產(chǎn)品運(yùn)至一冷軋?jiān)O(shè)備進(jìn)行精加工。這顯然要增加成品的成本并增加制造時(shí)間。
因此需要一種可逆式軋制設(shè)備，該設(shè)備能夠在γ區(qū)，γ-α區(qū)以及α區(qū)的上、下端都能進(jìn)行軋制。也就是說，需要一種可逆式熱軋?jiān)O(shè)備，該設(shè)備能直接生產(chǎn)大約8mm至大約4mm的卷形帶材以保存熱量，并將這種帶材軋成精確的厚度，同時(shí)保持對機(jī)械形變的精確控制，這是通過受控地減小厚度、軋制速度和帶材的冷卻速率來完成的，從而使這種設(shè)備能夠軋制目前由冷軋機(jī)生產(chǎn)的多種不同鋼材。
本發(fā)明人已經(jīng)研究、試驗(yàn)并研制出本發(fā)明以克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，并獲得了進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，閱讀上文及下面的詳細(xì)說明后將清楚地了解這些優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)方面是從需要長度的板坯開始生產(chǎn)薄帶材的方法，板材加熱后，減小其寬度，然后除鱗，在一系列軋制機(jī)座中進(jìn)行軋制，下游有一冷卻輥道，上游有一第一卷繞機(jī)，下游有一第二卷繞機(jī)，其改進(jìn)在于，從厚、薄板坯生產(chǎn)薄帶材包括以下步驟;首先在一系列軋制機(jī)座中逐步軋制每個(gè)厚板坯，這些機(jī)座為上述第一軋制的第一系列減厚進(jìn)行過預(yù)先調(diào)整;再次調(diào)整軋制機(jī)座以便進(jìn)行第二系列減厚;以逆向使第一逐步軋制的板坯再次通過那一系列軋制機(jī)座以生產(chǎn)可卷繞的棒材;在一卷繞爐中卷繞并加熱上述棒材;再次重新調(diào)整軋制機(jī)座以便進(jìn)行第三系列減厚以便生產(chǎn)成品帶材;通過系列軋制機(jī)座開繞并再次軋制棒材;以及在經(jīng)過預(yù)調(diào)以便由每個(gè)機(jī)座進(jìn)行單道次減厚的系列軋制機(jī)座中逐步軋制每個(gè)薄板坯，以便生產(chǎn)成品帶材;在系列軋制機(jī)座中，在第一預(yù)定數(shù)目的機(jī)座中進(jìn)行的厚度減小大于在第二預(yù)定數(shù)目的機(jī)座中進(jìn)行的厚度減小。
在本發(fā)明中也規(guī)定，將可卷繞的棒材的溫度保持在α區(qū)的臨界溫度以上，在該臨界溫度時(shí)，在棒材中的金屬開始從鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。開繞后的棒材最好經(jīng)冷卻，同時(shí)再次軋制通過軋制機(jī)座，從而使棒材處于α區(qū)的溫度。
本發(fā)明的一個(gè)有關(guān)方面是生產(chǎn)金屬薄帶的一種結(jié)構(gòu)緊湊的軋制設(shè)備，該設(shè)備在連鑄機(jī)的下游具有一個(gè)加熱等溫爐，一個(gè)減小板坯寬度的裝置，一個(gè)除鱗裝置，一個(gè)帶有加熱裝置的卷繞-開繞組件，以及包括三至七個(gè)軋制機(jī)座的軋制機(jī)座系列，每個(gè)軋制機(jī)座具有至少三個(gè)調(diào)整步驟，在每個(gè)軋制機(jī)座中的每個(gè)調(diào)整步驟是與下一機(jī)座的相應(yīng)軋制步驟一起調(diào)整的，在通過軋制機(jī)座系列的頭兩道軋制中，緊靠卷繞-開繞裝置的第一預(yù)定數(shù)目的軋制機(jī)座的減厚步驟，在這些機(jī)座的每一機(jī)座中都介于大約24%和大約60%，其余軋制機(jī)座中的每一個(gè)機(jī)座的減厚步驟則介于大約4%和大約15%。
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)薄板的方法及實(shí)施這種方法的結(jié)構(gòu)緊湊的軋制設(shè)備。該方法及設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)的軋制設(shè)備相比占據(jù)的空間大大減少。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供軋制方法及設(shè)備，它能減少每單位軋制鋼材的能耗，下游機(jī)座的軋輥的磨損得到控制，在所有軋制機(jī)座上的軋輥的表面熱度均勻，而且在各軋制步驟中減少帶材的熱損失。
因此，本發(fā)明能大大節(jié)約能量，維修及設(shè)備成本，同時(shí)能夠軋制出薄的成品厚度。
對照附圖閱讀下面對本發(fā)明推薦實(shí)施例的詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明。在附圖中相同的標(biāo)號表示相同的部件。圖中所示是為說明本發(fā)明的推薦實(shí)施例。但是，顯然本發(fā)明并不局限于這些圖示實(shí)施例。


圖1是按照本發(fā)明第一推薦實(shí)施例的第一軋制設(shè)備;
圖2a和2b所示為在兩個(gè)加工步驟中圖1所示軋制設(shè)備的細(xì)節(jié);
圖3表示圖1所示軋制設(shè)備的工作循環(huán);
圖4所示圖表為每個(gè)軋制道次后板坯厚度減少的百分?jǐn)?shù)的實(shí)例;
圖5所示圖表為在每個(gè)道次中，施加在每個(gè)軋輥上的軋制壓力值的實(shí)例;
圖6所示曲線圖表示板坯離開每個(gè)道次時(shí)的溫度減少;
圖7所示曲線圖表示按照操作第一軋制設(shè)備的第二種推薦方法中，當(dāng)板坯通過每個(gè)軋制機(jī)座時(shí)的板坯溫度;
圖8所示條線圖表示按照操作第一軋制設(shè)備的第二種推薦方法中，當(dāng)板坯通過每個(gè)軋制機(jī)座時(shí)作用在板坯上的軋輥分離力;
圖9是按照本發(fā)明第二推薦實(shí)施例的第二軋制設(shè)備的示意圖;
圖10A-10B中的示意圖表示圖9軋制設(shè)備的軋制程序。
附圖中標(biāo)號10表示按照本發(fā)明的生產(chǎn)薄板的結(jié)構(gòu)緊湊的軋制設(shè)備。
如圖所示，鑄件20正在離開連鑄機(jī)11，取決于對連鑄機(jī)按已知方式所作的調(diào)整，鑄件20可以是厚鑄件，也可以是薄鑄件。厚鑄件的厚度為大約75mm至大約250mm，推薦值為大約100mm至大約200mm，最好為大約130mm至160mm。薄鑄件的厚度為大約25mm至大約75mm，一般為大約40mm至大約60mm。
雖然圖1示出一臺(tái)連鑄機(jī)11作為整個(gè)設(shè)備的一部分，但也可使用一臺(tái)以上的連鑄機(jī)，以及適當(dāng)?shù)妮伒溃瑺t和其它附件以生產(chǎn)厚、薄鑄件。既然設(shè)備可以分階段制造，其結(jié)構(gòu)和安裝費(fèi)可控，故鑄件可以從賣主或存貨中取得，再通過再熱爐或類似裝置加熱至適當(dāng)?shù)臏囟取?br> 鑄件經(jīng)過一剪切步驟由剪切機(jī)12剪成板坯形式的工件，其厚度與鑄件相同，具有預(yù)定的長度，對厚板坯來說，例如可長大約10mm至大約20m，最好為大約10m至大約15米。板坯被一次一件地送入等溫爐13，然后由減少其寬度，修整其邊緣的裝置14處理。
在本實(shí)例中在減小寬度的裝置14下游具有至少一個(gè)除鱗裝置15。
其后，板坯被送過一個(gè)四輥式軋制機(jī)座系列，在本實(shí)例中由5個(gè)機(jī)座18即18a，18b，18c，18d和18e構(gòu)成。
在本實(shí)例中，5個(gè)軋制機(jī)座以下述方式調(diào)整，即，在第一預(yù)定數(shù)目的機(jī)座，如稱為上游機(jī)座29的頭兩個(gè)機(jī)座18a和18b中得到較大的減厚，而在第二預(yù)定數(shù)目的機(jī)座，如稱為下游機(jī)座30的其余3個(gè)機(jī)座18c，18d和18e中得到較小的減厚。
在本實(shí)施例中，“上游”機(jī)座29和“下游”機(jī)座30的定義應(yīng)理解為只是用于在機(jī)座18中進(jìn)行區(qū)分，因?yàn)楫?dāng)厚板坯20以逆向通過四輥軋制機(jī)座系列17時(shí)，板坯20先經(jīng)過“下游”機(jī)座30而后經(jīng)過“上游”機(jī)座29。
厚板坯通過四輥軋制機(jī)座系列17的第一道軋制使板坯20的厚度逐步減至部位19所示的一輸送棒材20′，其厚度為大約60mm至大約70mm，其長度為大約30m至大約40m。最好在此區(qū)域裝設(shè)在軋制線上的冷卻裝置21。
當(dāng)原為厚板坯的工件(其形式為板坯20或輸送棒材20′)已經(jīng)完全從四輥軋制機(jī)座中送出，例如，當(dāng)在圖1中從左至右運(yùn)行時(shí)，輸送棒材20′的送進(jìn)方向被反向，使輸送棒材20′以逆向通過機(jī)座系列17，此時(shí)，機(jī)座系列已被調(diào)整，以便作反方向的軋制。
此時(shí)，使第一道軋制無障礙進(jìn)行的一個(gè)缸-活塞致動(dòng)器22現(xiàn)被啟動(dòng)作用在門23上。在逆向軋制道次中，例如，當(dāng)輸送棒材在圖1中從右向左運(yùn)行時(shí)，與導(dǎo)輥配合工作的門23使離開四輥軋制機(jī)座系列17的輸送棒材向被向上導(dǎo)向，并被卷在一個(gè)卷繞-開繞裝置24(如一卷筒)上，該裝置24設(shè)置在卷繞-開繞工位16(圖2b)的卷繞爐中。
任何公知的加熱裝置27在與卷繞-開卷裝置24配合工作中，將卷繞-開繞工位16的卷繞爐中的溫度保持在任何需要的水平上。
在卷繞-開繞工位16，減厚了的輸送棒材可以認(rèn)為是帶材。如果在高于下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度的溫度下進(jìn)行第三道軋制，輸送棒材20′的厚度為大約10mm至大約20mm，其長度為大約120m至大約180mm。另一方面，如果在低于下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度的溫度下進(jìn)行第三道軋制。輸送棒材20′的厚度為大約8mm至大約4mm。
卷繞-開繞工位16最好緊鄰于四輥軋制機(jī)座系列17以便把軋制線的總長減至最短并避免輸送棒材20′或帶材的過大的熱損失。
當(dāng)輸送棒材20′或帶材已完全卷在卷繞-開繞裝置24上時(shí)，可能當(dāng)輸送棒材20′或帶材的首端或尾端部分已被飛剪機(jī)25剪去后，卷繞-開繞裝置24反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并使原來為厚板坯的輸送棒材20′或帶材開繞，以便進(jìn)行新的即第三道通過四輥軋制機(jī)座系列17的軋制，軋制機(jī)座系列已經(jīng)過再次調(diào)整以軋制成所需要的成品厚度。通過調(diào)整該道次的時(shí)間或者如果需要的話通過獨(dú)立的公知冷卻裝置(未畫)同時(shí)進(jìn)行輸送棒材20′或帶材的冷卻。
這個(gè)進(jìn)一步的軋制道次使輸送棒材20′或帶材達(dá)到成品帶材的需要厚度，該厚度可薄至大約1mm。如果輸送棒材20′的兩端在卷繞-開繞裝置24上的卷繞過程中未被切掉的話，當(dāng)最后軋制道次進(jìn)行時(shí)可在從裝置24的開繞過程中切掉。
成品帶材20′可能仍由冷卻裝置21冷卻，被一卷繞裝置26卷繞起來，并最后從軋制設(shè)備10上卸下。
從薄板坯只要通過四輥軋制機(jī)座系列17的一個(gè)道次的軋制就能軋成成品厚度的帶材，上述四輥軋制機(jī)座經(jīng)調(diào)整具有適當(dāng)?shù)能堉屏Α?br> 最好先加工厚、薄板坯之一，然后再加工厚、薄板坯中的另一個(gè)。最好，這種交替的加工反復(fù)進(jìn)行，使用一個(gè)能形成不同厚度鑄件的鑄造機(jī)，最好使用兩個(gè)獨(dú)立的連鑄機(jī)，一個(gè)形成厚鑄件，另一個(gè)形成薄鑄件。最好厚、薄板坯之一先加工，然后加工厚、薄板坯中的另一個(gè)。
下面描述軋制設(shè)備10操作的一個(gè)實(shí)施例先將離開連鑄機(jī)的，厚度為大約100mm至大約200mm，最好為大約130mm至大約160mm的厚鑄件切成預(yù)定長度的板坯，例如長度為大約10m大約20m，最好大約10m至15m，再經(jīng)加熱，使其溫度均化，減小其寬度并進(jìn)行除鱗工作。
接著使厚板坯通過四輥軋制機(jī)座進(jìn)行第一道軋制，這些機(jī)座經(jīng)調(diào)整逐步減小板坯厚度。
第一道軋制使板坯厚度減小至輸送棒材的厚度值，大約50mm至大約70mm，最好為大約60mm至大約70mm，相應(yīng)的長度為大約30m至大約40m。
接著，如果第三道軋制是在高于下部冷卻較變溫度的溫度下進(jìn)行，那么，四輥軋制機(jī)座系列的調(diào)整在反向中重新設(shè)定使帶材的送進(jìn)方向反向，在逆向中再次軋制帶材直至其厚度達(dá)到大約10mm至大約20mm，最好達(dá)到大約10mm至大約15mm，而其長度則達(dá)到大約100m至大約200m，最好為大約180m至大約200m。如果第三道軋制是在低于下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度時(shí)進(jìn)行，那么，在反向中再次設(shè)定四輥軋制機(jī)座系列的逐步調(diào)整，使帶材的送進(jìn)方向反向，并以反向再次軋制帶材直至其厚度達(dá)到大約8mm至大約4mm。
在相反方向的兩道軋制中，四輥軋制相應(yīng)系列以下述方式調(diào)整，在系列的頭幾個(gè)機(jī)座中產(chǎn)生大的減厚，例如，在頭兩個(gè)機(jī)座中的每一個(gè)座中使減厚值介于大約24%至大約60%.而在系列的其余機(jī)座中產(chǎn)生的減厚值介大于約4%至15%。
接著在卷繞-開繞裝置將離開四輥軋制機(jī)座系列的板坯卷繞起來，飛剪機(jī)與卷繞-開繞裝置配合工作，剪去帶材的首、尾端。
板坯被軋制成厚度為大約10mm至大約20mm的輸送棒材時(shí)，當(dāng)輸送棒材卷在卷繞-開繞裝置上時(shí)經(jīng)受加熱作用，其目的是使輸送帶材的溫度達(dá)到需要值;加熱作用可延長超過卷繞期，因而防止在軋制過程中的熱損失，除非如上面提到的那樣，需要冷卻至低于下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度。
減小熱損失的目標(biāo)也可以通過選擇通過四輥軋制機(jī)座第一道軋制的出口處的板坯或輸送棒材的厚度來實(shí)現(xiàn)，使輸送棒材的上述厚度與輻射時(shí)間的比值大于每秒大約0.5mm至大約0.75mm，最好是大于每秒大約0.75mm。
輻射時(shí)間的意思是輸送棒材保持與軋輥脫離接觸而又未被卷在卷繞-開繞裝置上的時(shí)間。
當(dāng)卷起的輸送棒材被加熱至所需要的值時(shí)，使卷繞-開繞裝置反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并使形成的卷開繞，取決于所需要的產(chǎn)品，經(jīng)冷卻或不經(jīng)冷卻，在四輥軋制機(jī)座系列中進(jìn)行下一道次的軋制。
下一道次使輸送棒材達(dá)到需要的厚度，即大約1mm厚的特別薄的帶材。
下面對照圖10B描述將薄板坯單道次軋制成需要的成品厚度的薄帶材的一個(gè)實(shí)例。
根據(jù)本發(fā)明的特征，由于可實(shí)現(xiàn)道次數(shù)目的增加，保持熱量或控制冷卻，軋輥表面溫度均勻而且減小了軋輥的磨員，因而可達(dá)到特別薄的厚度。
通過軋制機(jī)座最后道次(或薄板坯的第一道次)軋出的成品帶材，可選擇的并非典型的作法是在軋制線上的冷卻步驟之后，被卷在卷繞機(jī)上，從軋制線上卸下。
可以清楚地看出，本發(fā)明能夠使四輥軋制機(jī)座系列上游所需的空間減至最小。
按照本發(fā)明，四輥軋制機(jī)座系列包括3至7個(gè)機(jī)座，但最好是5個(gè)機(jī)座。同樣，軋制機(jī)座可從兩輥至六輥軋制機(jī)座任意選定而并不超出本發(fā)明的范圍。
圖3表示按照本發(fā)明的軋制設(shè)備10的工作步驟，及表示原為厚鑄件或板坯的板坯20或輸送棒材20′通過四輥軋制機(jī)座的相繼的軋制道次以便生產(chǎn)需要厚度的成品帶材。
圖4，5和6表示使用按照本發(fā)明的方法時(shí)厚板坯20進(jìn)行軋制的一個(gè)實(shí)例，板坯20的最初厚度為150mm，最初長度為12.22m，最后軋成1.5mm厚，1，250mm寬的成品帶材。
圖4和5分別表示通過每個(gè)軋制機(jī)座18的每個(gè)軋制道次之后的減厚百分?jǐn)?shù)和在每個(gè)道次中作用在每個(gè)軋制機(jī)座18上的負(fù)荷的相對值。
在頭兩個(gè)軋制機(jī)座18a-18b，即“上游”機(jī)座29中當(dāng)以一方向(道次1和2)或相反方向(道次9和10)通過機(jī)座29時(shí)，比起在其余軋制機(jī)座18c，18d和18e，即“下游”機(jī)座來說，更強(qiáng)調(diào)減厚百數(shù)得多。
在本實(shí)例中，每個(gè)道次的相對值大致如下向前26-27%;25-26%;10-11%;10%;9%向后5-6%;6%;8-9%;49%;43-44%卷繞和加熱向前52-53%;44-45%;31-32%;27-28%;21-22%圖5顯示在“上游”軋制機(jī)座29中比在“下游”軋制機(jī)座30中的軋制負(fù)荷大，以便獲得所需的減厚。
圖6顯示在軋制過程中工件溫度的情況，圖中分別表示板坯20的首端，中部及尾部的溫度，從大約1，250℃的再熱爐溫度開始直至第三(最后)道次當(dāng)離開最后一軋制機(jī)座18e時(shí)大約850℃的溫度。
圖6也表示在每個(gè)軋制機(jī)座中軋制的溫度值以及通過組成軋制線的其它裝置時(shí)溫度值，其中A，B，C，D代表在等溫爐13和軋制設(shè)備的第一機(jī)座18a之間的溫度降程。
現(xiàn)在參閱圖3，7和8描述操縱按照本發(fā)明的第一軋制設(shè)備10的第二種推薦方法。在第二種推薦方法中，前十個(gè)通過軋制機(jī)座系列17的道次軋制厚板坯按照前述方式(圖3)進(jìn)行的。取決于所生產(chǎn)的產(chǎn)品等級，在前十個(gè)道次中工件20，20′的溫度最好至少與第一溫度一樣高，從而使軋制在γ區(qū)，γ-α區(qū)或α-γ區(qū)的上端中進(jìn)行。推薦的初始厚度為大約100mm至大約160mm的工件20，20′通過軋制機(jī)座系列17軋制時(shí)，其溫度最好至少為大約900℃。當(dāng)通過軋制機(jī)座系列17的軋制道次10完成地，二件呈棒封20′的形式，其厚度為大約20mm至大約10mm，或者大約8mm至大約4mm，這取決于在第三道次中工件20，20′分別高于或低于下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度，這時(shí)工件的韌性足以卷繞在卷繞-開繞工位16的卷繞爐中的卷繞-開繞裝置上。
在棒材20′完成道次10后，卷繞在卷繞爐中的卷繞滾筒24上。與卷繞爐配合的加熱裝置27將卷繞爐中的卷繞起來的棒材20′保持在一個(gè)高于一臨界轉(zhuǎn)變溫度的基本恒定的溫度上，在該臨界轉(zhuǎn)變溫度，棒材20′內(nèi)的金屬開始從鐵素體轉(zhuǎn)變成珠光體。在本實(shí)施例中，臨界轉(zhuǎn)變溫度介于γ-α區(qū)和α區(qū)的下部冷卻轉(zhuǎn)變溫度。上述基本恒定的溫度的推薦值是在大約1000℃至大約720℃范圍內(nèi)的一個(gè)溫度，最好是大約1000℃至800℃范圍內(nèi)的一個(gè)溫度。如圖1所示，卷繞-開繞工位16的卷繞爐臨近于第一軋制機(jī)座18a因此，當(dāng)棒材20′從卷繞爐出來并進(jìn)入第一軋制機(jī)座18a的時(shí)間內(nèi)沒有很大的熱量損失。
接著，棒材20′從卷繞滾筒24上以預(yù)定速率開繞，而棒材在卷繞爐中的部分保持在一個(gè)高于臨界轉(zhuǎn)變溫度的基本恒定的溫度上，因此，棒材20′以其整個(gè)長度上基本恒定的溫度進(jìn)入每個(gè)機(jī)座18a，18b，18c，18d，18e。基本恒定的溫度最好處于α區(qū)，在大約720℃至20℃的范圍內(nèi)，具體對某些產(chǎn)品來說，通過最后的軋制機(jī)座18e的道次是在α區(qū)的低溫范圍內(nèi)進(jìn)行的，為大約400℃至接近室溫的大約20℃的范圍內(nèi)。
需要選擇帶材的預(yù)定的軋制和冷卻速率和上述基本恒定的溫度，因此連續(xù)地位于緊靠每個(gè)軋制機(jī)座進(jìn)口前方的棒材20′的部分處于基本恒定的溫度上，以便在成品厚度為1mm的棒材20′內(nèi)形成需要的特性和適當(dāng)?shù)臋C(jī)械變形。當(dāng)棒材20′通過軋制機(jī)座18a，18b，18c，18d，18e時(shí)，通過使用(例如)高壓噴水的方法使其冷卻至α區(qū)的低溫。這一點(diǎn)示于圖7中，圖7顯示通過最后5個(gè)道次的棒材20′的溫度從大約760℃降至260℃。如圖所示，在最后三個(gè)道次中軋制是在α區(qū)的下端完成的。
由于卷繞爐24將其內(nèi)的棒材20′保持在一恒定的溫度上，從而實(shí)現(xiàn)了軋制設(shè)備10對棒材20′溫度的精確控制。如上面提到的那樣，這一點(diǎn)與普通軋制設(shè)備的情況形成對照，普通軋制設(shè)備一般是在高得多的完工溫度下生產(chǎn)厚得多的帶材。(圖7和8中的數(shù)據(jù)相應(yīng)于厚120m，寬950mm的板材，軋出4的厚度為1.0mm。
雖然上面對第二種推薦方法的描述適用于軋制設(shè)備10，但是本專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)這些描述卻清楚第二種推薦方法同樣適用于其它可逆式軋制設(shè)備，其它軋制設(shè)備(例如)可包括在第五軋制機(jī)座后的出口卷繞裝置或包括不同數(shù)目的軋制機(jī)座，如2個(gè)或7個(gè)。
現(xiàn)在參閱圖9，10A和10B，圖中示出按照本發(fā)明的生產(chǎn)熱軋金屬帶材的第二種軋制制設(shè)備110。軋制設(shè)備110包括一個(gè)第一金屬連鑄機(jī)112，用于鑄造第一組具有第一預(yù)定厚度的鑄件114。在本實(shí)施例中，第一連鑄機(jī)112生產(chǎn)薄的鑄件，其厚度在大約25mm至大約75mm的范圍內(nèi)，而最好為50mm。
在第一連鑄機(jī)112下游是一第一剪切機(jī)116，用于將第一鑄件112a切成許多第一板坯114a。第一爐118位于剪切機(jī)116下游，用于接受來自第一連鑄機(jī)112的第一板坯114。在本實(shí)施例中，第一爐118最好是一隧道式爐。然而，本專業(yè)技術(shù)人員顯然知道也可以使用其它種爐而并不超出本發(fā)明的范圍。
一條板坯卸道20位于第一爐119下游。板坯卸道120接受第一板坯114，并使其送入四輥軋制機(jī)座系列117。在本實(shí)施例中，四輥軋制機(jī)座系列具有第一，第二，第三，第四和第五相繼排列的四輥軋制機(jī)座118a，118b，118c，118d和118e。
雖然推薦使用具有5個(gè)四輥軋制機(jī)座的系列，但是本專業(yè)技術(shù)人員顯然知道，可以使用任意個(gè)數(shù)的軋制機(jī)座，并不超出本發(fā)明的范圍。例如，可以使用2至7個(gè)軋制機(jī)座，在每個(gè)系列中粗軋和精軋機(jī)座的具體數(shù)目可以變化而并不超出本發(fā)明的范圍。另外，一些機(jī)座可得到較大的減厚，而其它機(jī)座則可得到較小的減厚，這與對照圖1所作的描述相同。
位于軋制機(jī)座系列117和板坯卸道120之間有一卷繞爐124和一個(gè)飛剪機(jī)125，飛剪機(jī)125以本專業(yè)技術(shù)人員熟知的方式切掉第一板坯114的首、尾端部分。卷繞爐124，飛剪機(jī)125，軋制機(jī)座系列117以及軋制機(jī)座117下游的軋制設(shè)備110的其余部分與對照圖1描述的軋制設(shè)備10基本相同。因此，為簡便不再對其作進(jìn)一步的描述。
如圖9所示，軋制設(shè)備110還包括一臺(tái)第二連鑄機(jī)122，用于生產(chǎn)鑄件122a，鑄件122a被分成許多第二板坯128，第二板坯128具有大于第一板坯114的第一預(yù)定厚度的第二預(yù)定厚度。具體來說，第二連鑄機(jī)122所鑄造的第二鑄件厚度在大約75mm至大約250mm的范圍內(nèi)。位于第二連鑄機(jī)122下游有一割炬或其它裝置130，用于將第二連鑄機(jī)122的較厚的第二鑄件122a分成第二板坯128。第二板坯卸道132位于割炬130下游，用于接受分開后的第二板坯128。
一步進(jìn)式再熱爐134位于第二板坯卸道132的下游，用于在橫向上從第二板坯卸道132接受一個(gè)或多個(gè)第二板坯128。再熱爐134位于第一板坯卸道120和第二板坯卸道132之間，再熱一個(gè)或多個(gè)第二板坯128，然后有選擇地將其送至第一板坯卸道120，以便在軋制機(jī)座系列117中進(jìn)行軋制。
一板坯場136位于第一板坯卸道132和再熱爐134附近，用于存放許多第一和第二板坯114，128，可以存放任何來源的板坯。因此，即使軋制設(shè)備中不包括連鑄機(jī)112或122，也可以使用圖9，10A和19B所示的本發(fā)明的那個(gè)方面，這是由于不同厚度的板坯可以從賣主哪里買到。根據(jù)需要，板坯可取自板坯場136，并放入再熱爐134或隧道爐118，以便以本專業(yè)技術(shù)人員可很好理解的方式由軋制機(jī)座系列117加工。
在軋制設(shè)備110中，軋制機(jī)座系列117最好設(shè)定位置以便從第一和第二連鑄機(jī)112，122接受第一和第二板坯114，128，使軋制設(shè)備110可以從第一和第二板坯軋制不同等級的帶材。具體來說，軋制機(jī)座系列117最好交替地以重復(fù)性循環(huán)從第一和第二連鑄機(jī)112，122接受第一和第二板坯114，128。上述重復(fù)性循環(huán)包括軋制機(jī)座系列117以推薦的1分鐘的最大時(shí)間延滯接受板坯，上述最大時(shí)間延滯是在軋制機(jī)座系列交替接受第一和第二板坯114，128之間，這一點(diǎn)下文將詳述。
本發(fā)明的軋制設(shè)備10并不限于使用5個(gè)機(jī)座，一臺(tái)卷繞爐及一臺(tái)飛剪機(jī)來加工第一和第二板坯114，128。在軋制設(shè)備110中可加入任意數(shù)目的其它加工設(shè)備而并不超出本發(fā)明的范圍。例如，在第五軋制機(jī)座118e之后可加入一臺(tái)第二軋邊機(jī)(未畫)，在卷繞爐124之前可加入一個(gè)除鱗箱(未畫)。
現(xiàn)在參閱圖9，10A和10B描述一種類似于軋制設(shè)備110的軋制設(shè)備的操作，不同之處在于該設(shè)備是六輥軋制機(jī)座。例如，第一連鑄機(jī)112可以鑄造第一鑄件112a，以便形成厚度為大約50mm的第一板坯114，而第二連鑄機(jī)122可鑄造第二鑄件128，以便形成厚度大約為250mm的第二板坯128。
此例的重復(fù)性循環(huán)以第一連鑄機(jī)112在每分鐘5.5m的鑄造速度下連續(xù)鑄造較薄的鑄件112a為開始。第一剪切機(jī)116為生產(chǎn)較薄的第一板坯114，每500秒分切來自第一連鑄機(jī)112的鑄件112。這樣形成的第一板坯114厚度為大約50mm，寬度為大約1，135mm，重量大約為20.3噸。第二連鑄機(jī)122大約在第一連鑄機(jī)112開始鑄造第一鑄件112a后205秒開始鑄造較厚的第二鑄件122a。第二連鑄機(jī)122的鑄造速度為每分鐘1.12m。割炬130每500秒切割來自第二連鑄機(jī)122的鑄件122a，所形成的第二板坯128厚度為大約250mm，寬度為大約1，112mm，重量為大約20.3噸。因此，第一和第二連鑄機(jī)的生產(chǎn)率都為大約每小時(shí)146噸。
第一板坯114按順序從第一剪切機(jī)116進(jìn)入第一爐118。當(dāng)?shù)谝话迮?14的首端從隧道式爐118中出來時(shí)，它花費(fèi)大約29秒走過第一板坯卸道120并與軋制機(jī)座系列117的第一軋制機(jī)座118a相接合。然后第一板坯114通過軋制機(jī)座系列117的每一軋制機(jī)座。在第一板坯114的首端接合第一軋制機(jī)座118a后大約119秒，第一板坯114的尾端從最后一個(gè)即第六軋制機(jī)座)通過軋制機(jī)座系列117生產(chǎn)出需要厚度的成品帶材，一般厚于大約2.5mm。
大約57秒后，割炬130從第二鑄件122a上割下一個(gè)第二板坯128。第二板坯128按順序沿第二板坯卸道進(jìn)入再熱爐134。因此，第一剪切機(jī)116和割炬130都是每500秒啟動(dòng)的，只是割炬130是在第一剪切機(jī)116啟動(dòng)大約205秒后才被啟動(dòng)。
第二板坯128經(jīng)過大約53秒后從再熱爐134中排出并沿第一板坯卸道120運(yùn)行，從而使第二板坯128的首端接合軋制機(jī)座系列的第一軋制機(jī)座118a。然后，第二板坯128在大約26秒時(shí)間內(nèi)通過軋制機(jī)座系列117的六個(gè)軋制機(jī)座，如圖10所示(不同之處在于圖10A中只是示意地畫出五個(gè)軋制機(jī)座)。然后，第二板坯128反向并以圖10A所示方式以相反的順序通過軋制機(jī)座系列117，然后卷繞在卷繞爐124中。這個(gè)第二道次的軋制需時(shí)大約52秒。然后，第二板坯從卷繞爐124開繞并如圖10A所示通過軋制機(jī)座系列117。完成該道次需時(shí)大約106秒。因此，從第二板坯128從再熱爐134排出直至按照圖10A所示程序其尾端離開軋制機(jī)座系列117的最后一個(gè)軋制機(jī)座18e，大約需時(shí)237秒。
根據(jù)上述定時(shí)，生產(chǎn)一個(gè)第一板坯114需時(shí)大約500秒，而使第一板坯114通過軋制機(jī)座系列117需時(shí)148秒。在第一剪切機(jī)116工作后205秒，割炬130工作時(shí)，在第一板坯114之一的尾端從軋制機(jī)座系列117出來后57秒(即間隙時(shí)間)，第二板坯128之一的首端才從再熱爐134中出來。同樣，從一塊第二板坯128的尾端從軋制機(jī)座117的最后軋制機(jī)座18e出來直至一塊第一板坯114的首端從第一爐116出來的間隙時(shí)間大約為58秒。取決于是否第一或第二板坯114，128被最后軋制，間隙時(shí)間在57秒和58秒之間交替。前述重復(fù)性循環(huán)在板坯間形成的時(shí)間延誤最短，提高了軋制設(shè)備的生產(chǎn)率。
本專業(yè)技術(shù)人員閱讀以上內(nèi)容后顯然懂得，取決于所采用的鑄件，成品類型及軋制機(jī)座數(shù)目，軋制設(shè)備110工作時(shí)可有不同的間隙時(shí)間，這并不超出本發(fā)明的范圍。
本專業(yè)技術(shù)人員可以對上述各實(shí)施例作出修改而并不涉及創(chuàng)造性，因此，本發(fā)明顯然并不局限于上述具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種從需要厚度的板坯生產(chǎn)薄帶材的方法，其中，板坯加熱后減小寬度，然后除鱗并在軋制機(jī)座系列中軋制，該系列在下游具有一冷卻輥道，上游有一第一卷繞裝置以及下游有一第二卷繞裝置，其改進(jìn)之處在于從厚、薄板坯生產(chǎn)薄帶材包括以下步驟(a)在軋制機(jī)座系列中第一次逐步軋制每個(gè)厚板坯，各機(jī)座為所述第一次軋制的第一系列減厚進(jìn)行過預(yù)調(diào)；(b)為第二系列減厚對各軋制機(jī)座再次調(diào)整；(c)以逆向使第一次逐步軋過的板坯再次通過軋制機(jī)座系列以形成可卷繞的棒材；(d)在一卷繞加熱爐內(nèi)卷繞并加熱所述棒材；(e)為第三系列減厚再次重調(diào)各軋制機(jī)座；(f)開繞并再次通過軋制機(jī)座系列軋制所述棒材以形成成品帶材；以及(g)在軋制機(jī)座系列中逐步軋制每個(gè)薄板坯，各軋制機(jī)座為單道次減厚經(jīng)過預(yù)調(diào)；在第一預(yù)定數(shù)目的軋制機(jī)座中的減厚較大，而在所述軋制機(jī)座系列的其余軋制機(jī)座中的減厚較小。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述軋制機(jī)座系列最少包括3個(gè)軋制機(jī)座，而最多包括7個(gè)軋制機(jī)座。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于形成較大減厚的所述第一預(yù)定數(shù)目的軋制機(jī)座經(jīng)調(diào)整使減厚介于大約24%和60%之間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟(a)和(c)中，形成較小減厚的所述第二預(yù)定數(shù)目的軋制機(jī)座經(jīng)調(diào)整使減厚介于大約4%和大約15%之間。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于離開軋制機(jī)座系列第一道次軋制的板坯厚度和該厚度的輻射時(shí)間之間的比值大于大約每秒0.75mm。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在厚板坯最初厚度為150mm，成品帶材厚度為1.5mm以及成品帶材寬大約1，250mm的情況下，由形成較大減厚的兩個(gè)第一機(jī)座和形成較小減厚的三個(gè)第二機(jī)座構(gòu)成的五軋制機(jī)座系列的減厚大致如下步驟(a)26-27%;25-26%;10-11%;10%;9%;步驟(b)5-6%;6%;8-9%;49%;43-44%;步驟(f)52-53%;44-45%;31-32%;27-28%;21-22%。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述厚板坯的厚度為大約75mm至大約250mm。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述薄板坯的厚度為大約25mm至大約75mm。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟(c)之后，板坯的厚度為大約10mm至大約20mm。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟(c)之后，板坯的厚度為大約4mm至大約8mm。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟(d)中，所述棒材保持高于一臨界轉(zhuǎn)變溫度的基本恒定的溫度，在所述臨界轉(zhuǎn)變溫度時(shí)棒材中的金屬開始從鐵素體轉(zhuǎn)變成珠光體。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于步驟(f)還包括以下分步驟(f)(1)從所述卷繞裝置開繞棒材;以及(f)(2)冷卻并同時(shí)再次通過軋制機(jī)座系列軋制棒材，從而使棒材的溫度低于所述臨界變溫度。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述分步驟(f)(2)是在所述軋制機(jī)座系列中至少一個(gè)機(jī)座中，在大約400℃至大約20℃溫度范圍內(nèi)的一個(gè)溫度下進(jìn)行的。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于步驟(d)的所述基本恒定的溫度是在大約1000℃至大約720℃范圍內(nèi)的一個(gè)溫度。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于步驟(a)和(c)是在至少為900℃的一個(gè)溫度下進(jìn)行的。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述臨界轉(zhuǎn)變溫度是在大約720℃至大約600℃的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述臨界轉(zhuǎn)變溫度是在大約720℃至大約600℃的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)至(f)和步驟(g)在重復(fù)性循環(huán)中是交替進(jìn)行的。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在步驟(f)完成和步驟(g)的停止和交替的步驟(g)的完成和步驟(a)的停止之間有一個(gè)大約1分鐘的最大間隙時(shí)間。
20.一種生產(chǎn)薄金屬帶材的結(jié)構(gòu)緊湊的軋制設(shè)備，它在連鑄機(jī)下游具有至少一加熱和等溫爐，一個(gè)減少板坯寬度的裝置，一個(gè)除鱗裝置，一帶有加熱裝置的卷繞一開繞裝置，以及包括3至7個(gè)軋制機(jī)座的軋制機(jī)座系列，每個(gè)軋制機(jī)座具有至少三個(gè)調(diào)整步驟，在一個(gè)軋制機(jī)座中的每一步驟相應(yīng)于下一軋制機(jī)座的軋制步驟作調(diào)整，緊鄰卷繞-開繞裝置的第一預(yù)定數(shù)目的軋制機(jī)座的減厚步驟介于大約24%和大約60%之間，其余軋制機(jī)座的減厚步驟介于大約4%和大約15%之間。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于還具有完成軋制時(shí)卷繞金屬帶材的最后的卷繞裝置。
22.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于所述帶有加熱裝置的卷繞一開繞裝置具有一個(gè)不卷繞工件的非工作位置和一個(gè)卷繞一開繞工作位置，帶有加熱裝置的卷繞-開繞裝置的溫度保持在一個(gè)溫度上以防止在卷繞-開繞裝置上卷繞的工件的不合需要的冷卻。
23.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于共有5個(gè)軋制機(jī)座，形成大約24%至大約60%減厚的第一預(yù)定數(shù)目的機(jī)座有兩個(gè)，其余三個(gè)機(jī)座形成大約4%至大約15%的減厚。
24.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于調(diào)整被軋制工件的送進(jìn)速度，使其工件厚度的和離開第一軋制道次的輻射時(shí)間的比值大于大約每秒0.75mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)熱軋金屬帶材的軋制設(shè)備及方法。這種軋制設(shè)備和方法可以軋制厚、薄兩種板坯，而在板坯間的時(shí)間延誤最短，在臨界轉(zhuǎn)變溫度以下進(jìn)行的棒材或帶材的完工軋制可以在任何速度下完成，而在帶材或棒材的未軋部分沒有熱量損失。
文檔編號B21B45/00GK1085834SQ93116800
公開日1994年4月27日 申請日期1993年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月26日
發(fā)明者布魯諾·狄·吉烏斯托, 弗拉迪米爾·B·金茲伯格 申請人:丹尼利機(jī)械廠聯(lián)合股票公司, 聯(lián)合工程有限公司, 國際軋機(jī)咨詢有限公司