Способ и устройство для производства металлических полос
Изобретение предназначено для уменьшения размеров установки и улучшения качества поверхности холоднокатаной полосы из нержавеющей стали. Полоса разматывается с моталки и проводится в направлении движения через устройство, в котором она подвергается прокатке, нагреву и химической обработке. Увеличение производительности, формирование заданной структуры металла обеспечивается за счет того, что прокатку проводят только после нагрева с отжигом и химической обработки полосы с обжатием по толщине, по меньшей мере, на 20% или после нагрева без отжига и химической обработки с обжатием 30-40%. В устройстве, предназначенном для реализации способа, прокатные клети расположены в направлении движения за устройствами для нагрева полосы и химической обработки, при этом устройство для прокатки имеет линию прокатного стана тандем, обеспечивающую в процессе прокатки обжатие полосы по толщине, по меньшей мере, на 20%. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способу производства металлической, преимущественно холоднокатаной, полосы, в частности полосы из нержавеющей стали, причем производимая полоса проводится в направлении подачи через агрегат, в котором полоса подвергается прокатке, нагреву и химической обработке. Далее, изобретение относится к устройству, в частности, для реализации указанного способа.
При производстве холоднокатаных полос, в частности полос из нержавеющей стали, металлическая полоса проходит через промышленный агрегат, в котором над полосой осуществляются различные технологические операции. При этом в процессе прокатки уменьшается толщина полосы. В дальнейшем может осуществляться термообработка, при которой материалу полосы придаются специальные свойства. Для дальнейшей обработки полоса должна иметь свободную от окалины поверхность, поэтому полосу пропускают через травильную линию, в которой посредством химической обработки удаляется окалина.
Для дальнейшей обработки - например для холодной прокатки, для нанесения металлического покрытия или непосредственной обработки для получения конечного продукта - горячекатаная стальная полоса должна иметь свободную от окалины поверхность. Поэтому образовавшаяся при горячей прокатке и во время последующего охлаждения окалина должна целиком удаляться. Это происходит, преимущественно, посредством процесса травления, причем окалина, состоящая из различных оксидов железа (FeO, Fe3O4, Fe2О3) или, в случае нержавеющей стали, также из богатых хромом оксидов железа, удаляется, в зависимости от качества стали, при наличии различных кислот (например, соляной, серной, азотной или смешанных кислот) при повышенных температурах в химической реакции с кислотой. Для нормальной стали в большинстве случаев перед травлением необходима еще дополнительная механическая правка с гибкой и растяжением, для разламывания окалины и обеспечения, таким образом, более быстрого проникновения кислоты в слой окалины. При существенно более трудно протравливаемых нержавеющих, аустенитных и ферритных сталях предусматривают отжиг и механическое предварительное удаление окалины с полосы перед процессом травления, для обеспечения по возможности более хорошей протравливаемости поверхности полосы.
Способ и устройство подобного типа известны из документа DE 10022045 С1. Из указанного документа известно проведение полосы через устройство травления, при этом перед и за устройством травления расположена соответствующая секция прокатки. В направлении подачи полосы, за второй секцией прокатки полоса проходит печь для отжига и затем травильную ванну, в которой с поверхности полосы удаляется окалина. Перед намоткой произведенной таким образом полосы она может обрабатываться еще в дрессировочном стане.
Документы WO 00/37189 и WO 00/37190 описывают устройство для производства металлической полосы, в котором полоса первоначально обжимается по толщине в многоклетевом прокатном стане. Затем полосу подают в печь для отжига, за которой предусмотрено травильное устройство для полосы. Перед намоткой полосы также дополнительно может осуществляться операция прокатки, которая обеспечивает, тем не менее, только еще одно незначительное сокращение толщины полосы.
Похожее устройство для производства металлической полосы известно из документа US 2001/0037667 A1. В описанном устройстве не предусмотрено, однако, никакого нагрева полосы. Полоса пропускается через прокатный стан лишь после удаления окалины в линии травления.
Известные способы имеют тот недостаток, что прокатке подвергаются поверхности, частично покрытые окалиной, или, соответственно, только с частично удаленной окалиной. При прокатке полосы с такими поверхностями возникает существенно более высокий износ валков, чем при обработке поверхностей с удаленной окалиной. Далее, вследствие этого не может быть достигнуто требуемое качество поверхностей, так что необходимы дорогостоящие дополнительные обработки.
Далее, что касается рентабельности рассматриваемого способа, то очень невыгодно, что следующие за прокатным станом устройства, и в особенности печь для отжига и линия травления, по размерам должны согласовываться с уменьшенной в процессе прокатки толщиной полосы; поскольку полоса уже является более тонкой, однако же и более длинной, то печь для отжига и линия травления также проектируются соответственно более длинными, что ведет к высокой стоимости агрегата.
В основе изобретения лежит поэтому задача создания способа и соответствующего агрегата описанного выше типа, с помощью которых можно избежать упомянутых недостатков, при этом должны достигаться, в частности, более высокие производительность и рентабельность при производстве полосы и улучшении качества поверхностей произведенной полосы.
Решение этой задачи, согласно изобретению, заключается в том, что прокатка проводится только после нагрева полосы и после химической обработки.
При этом образе действий достигают того, что в технологическом агрегате происходят три стадии процесса: прокатка полосы до желаемой толщины, проведение термообработки полосы посредством процесса отжига и удаление окалины с полосы посредством травления, причем вышеупомянутые недостатки не проявляются. Поскольку прокатка полосы от первоначальной до уменьшенной окончательной толщины имеет место только в направлении подачи, после прокаливания и травления, можно предусмотреть как печь отжига, так и линию травления более меньшими по размерам. Далее упомянутый процесс прокатки происходит только со вполне свободной от окалины поверхностью полосы, так что износ валков остается незначительным. Далее, из-за предложенной последовательности стадий процесса улучшается качество поверхностей полосы, без дополнительных мероприятий.
Предлагается, чтобы нагрев полосы, химическая обработка полосы и процесс прокатки проводились, преимущественно, в указанной последовательности. В качестве процесса прокатки преимущественно осуществляется процесс тандем-прокатки. В основном, под процессом прокатки здесь нужно понимать процесс, посредством которого полоса сокращается по ее толщине существенно, преимущественно, по меньшей мере, на 20%. Как уже сказано выше, при химической обработке полосы речь идет, предпочтительно, о процессе травления.
Согласно изобретению, устройство для производства металлической холоднокатаной полосы содержит устройство для нагрева, то есть, в частности, для отжига полосы, устройство для химической обработки полосы и устройство для прокатки полосы. Согласно изобретению предусмотрено, чтобы в направлении прохождения полосы устройство для прокатки полосы было расположено за устройством для нагрева и устройством для химической обработки полосы, причем предусмотрена, как минимум, одна линия прокатного стана тандем для прокатки полосы. Линия состоит из нескольких прокатных клетей, которые могут быть сформированы как прокатный стан с клетями шестивалкового типа или Z-валкового типа. Кроме этого устройства прокатки не требуется никаких дополнительных устройств для обжатия полосы по толщине.
Для повышения качества между устройством нагрева полосы (печь для отжига) и устройством для химической обработки полосы (линия травления) дополнительно может быть расположено устройство правки растяжением. Далее, между печью для отжига и линией травления может располагаться блок распыления металлического порошка.
Дополнительно, в направлении подачи за устройством для химической обработки полосы может располагаться блок обрезки, для обрезки боковых сторон полосы.
Поддержание, по возможности, равномерного движения полосы через технологический агрегат облегчается посредством того, что агрегат содержит, по меньшей мере, одно, преимущественно, - три накопительных устройства для полосы.
В зависимости от объема произведенной полосы рассматриваемый технологический агрегат может эксплуатироваться также как комбинированная линия нагрева и травления горяче- и холоднокатаной полосы с интегрированной линией прокатного стана (тандем-стана). Для улучшения показателей дополнительно в направлении движения полосы перед устройством нагрева, в частности перед входным накопителем полосы, может располагаться устройство обезжиривания.
На чертеже представлен пример выполнения изобретения. Единственный чертеж схематически показывает устройство для производства полосы из нержавеющей стали.
На чертеже можно видеть устройство 2, в котором обрабатывается металлическая полоса 1. При этом полоса 1 проводится в направлении R движения полосы - т.е. на чертеже слева направо - через устройство 2, причем обеспечивается непрерывное прохождение полосы 1 (прохождение по существу с постоянной скоростью движения).
На неизображенном подробно входном участке 13 полоса 1 подводится к устройству 2. При этом полоса 1 разматывается с непредставленной моталки и проводится в устройство 2. В направлении R движения полосы далее расположено устройство 12 обезжиривания, в котором чистится поверхность полосы. Затем полоса 1 попадает в накопитель 9 полосы (входной накопитель), который расположен ниже устройства 3 нагрева полосы 1 (печь для отжига). С помощью накопителя 9 полосы можно достигнуть того, что и при незначительных внешних помехах в доставке достигается непрерывное движение полосы.
В печи 3 для отжига полоса 1 подвергается термообработке. Затем она попадает в устройство 6 правки растяжением, в котором полоса 1 разглаживается. Следом за устройством 6 правки растяжением расположен блок 7 распыления металлического порошка.
В направлении R движения полосы за блоком 7 распыления металлического порошка расположено устройство 4 для химической обработки полосы 1, а именно - линия травления, в которой полоса 1 проводится через бассейны, наполненные кислотой. Посредством травления может удаляться слой окалины с поверхности полосы 1 и, таким образом, придаваться улучшенное качество поверхности полосы 1.
Ниже линии 4 травления расположен накопитель 11 полосы (промежуточный накопитель). От него полоса 1 проходит в блок 8 обрезки, в котором обрезаются боковые стороны полосы 1. От блока 8 обрезки полоса 1 через следующий накопитель 10 полосы (выходной накопитель) попадает к устройству 5 прокатки полосы 1. Устройство 5 выполнено как линия прокатного стана тандем. Имеются в наличии три последовательно расположенные прокатные клети 5а, 5b и 5с, в которых полоса 1 прокатывается и уменьшается, вследствие этого, по толщине.
За линией 5 прокатного стана тандем расположен выходной участок 14, который снабжен не представленной на чертеже моталкой, с помощью которой может наматываться готовая полоса 1.
Линия 5 прокатного стана тандем содержит - как уже указывалось - три прокатные клети 5а, 5b и 5с, которые могут быть сформированы в виде многовалковой клети прокатного стана холодной прокатки, в частности шестивалковой или Z-валковой. Посредством того, что уменьшение толщины полосы 1 происходит только в единственном устройстве 5 для прокатки полосы 1 в конце устройства 2 полоса 1 перед линией 5 прокатного стана тандем имеет еще относительно большую толщину, а именно - толщину, с которой полоса 1 входит в устройство 2. Это влечет за собой то, что монтажная длина как печи 3 для отжига, так и линии 4 травления может считаться относительно незначительной.
Вследствие этого получается относительно компактная конструкция устройства 2, которая обусловливает малые величины капиталовложений в устройство 2. Как печь 3 для отжига, так и линия 4 травления могут рассчитываться на первоначальную толщину полосы 1, с которой полоса 1 входит в устройство 2.
По меньшей мере, для аустенитных и простых ферритных материалов уменьшение толщины может производиться без предварительного отжига, что ведет к уменьшению величины максимального обжатия до, максимально, от 30 до 40%.
Максимальное обжатие полосы 1 за проход через устройство 2 определяется только материалами и производительностью линии 5 прокатного стана тандем и не лимитируется подачей полосы после отжига.
Прокатная клеть линии 5 прокатного стана тандем может быть выполнена таким образом, что при заключительном отжиге полоса 1 может дрессироваться.
Лишенная окалины и, преимущественно, уже с обрезанными краями полоса может поступать при выводе из устройства 2 без промежуточного складирования и при равномерном движении полосы непрерывно в последующее устройство (установка горячего цинкования, и т.п.). При этом готовая полоса может наматываться за последующим устройством попеременно двумя моталками и разделяться ножницами.
Перечень обозначений
1 полоса (металлическая заготовка)
2 устройство
3 устройство нагрева полосы (печь для отжига)
4 устройство для химической обработки полосы (устройство травления)
5 устройство для прокатки полосы (линия прокатного стана тандем)
5а прокатная клеть
5b прокатная клеть
5с прокатная клеть
6 устройство правки вытяжением
7 блок распыления металлического порошка
8 устройство обрезки краев
9 накопитель полосы (входной накопитель)
10 накопитель полосы (выходной накопитель)
11 накопитель полосы (промежуточный накопитель)
12 устройство обезжиривания
13 участок входа
14 участок выхода
R направление движения полосы
1. Способ производства холоднокатаной металлической полосы (1) из нержавеющей стали, при котором металлическую полосу (1) проводят в направлении (R) движения через устройство (2), в котором полосу подвергают процессу прокатки, нагреву и химической обработке, отличающийся тем, что горячекатаную металлическую полосу сматывают с моталки перед устройством (2), и процесс прокатки проводят после нагрева с отжигом и химической обработки полосы, причем в процессе прокатки полосу обжимают по толщине, по меньшей мере, на 20%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев полосы (1), химическую обработку полосы (1) и процесс прокатки проводят в указанной очередности.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что процесс прокатки является процессом тандем-прокатки.
4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что химическая обработка является процессом травления.
5. Способ производства холоднокатаной металлической полосы (1) из нержавеющей стали, при котором металлическую полосу (1) проводят в направлении (R) движения через устройство (2), в котором полосу подвергают процессу прокатки, нагреву и химической обработке, отличающийся тем, что для получения, по меньшей мере, простых ферритных и аустенитных металлических полос горячекатаную металлическую полосу сматывают с моталки перед устройством (2) и процесс прокатки проводят после нагрева полосы без отжига и после химической обработки полосы, причем в процессе прокатки полосу обжимают по толщине примерно на 30-40%.
6. Устройство (2) для производства холоднокатаной металлической полосы (1) из нержавеющей стали, в котором производимая полоса (1) проходит через устройство (2) в направлении (R) движения, содержащее устройство (3) для нагрева полосы (1), устройство (4) для химической обработки полосы (1) и устройство (5) для прокатки полосы (1), отличающееся тем, что оно предназначено для реализации способа по любому из пп.1-4 или 5, при этом горячекатаная металлическая полоса сматывается с моталки перед устройством (2), а устройство (5) для прокатки полосы (1) расположено в направлении (R) движения за устройством (3) для нагрева полосы (1) и устройством (4) для химической обработки полосы (1), при этом устройство (5) для прокатки полосы (1) содержит линию прокатного стана тандем (5а, 5b, 5с), обеспечивающую в процессе прокатки обжатие полосы по толщине, по меньшей мере, на 20%.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что прокатные клети (5а, 5b, 5с) сформированы как многовалковые клети стана холодной прокатки с шестивалковой или Z-валковой компоновкой.
8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что устройство (4) для химической обработки полосы (1) является устройством травления.
9. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что между устройством (3) для нагрева полосы (1) и устройством (4) для химической обработки полосы (1) расположено устройство (6) правки растяжением.
10. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что между устройством (3) для нагрева полосы (1) и устройством (4) для химической обработки полосы (1) расположен блок (7) распыления металлического порошка.
11. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что в направлении (R) движения полосы за устройством (4) для химической обработки полосы (1) расположено устройство (8) обрезки краев.
12. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что в направлении (R) движения полосы перед устройством (3) для нагрева полосы (1) расположено устройство (12) обезжиривания.
