Способ и установка для изготовления проката в виде горячекатаной полосы из кремнистой стали на базе тонких слябов

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения эффективности термической обработки при изготовлении полосы из легированных кремнием стальных сплавов для последующей обработки с получением листа с ориентированной зеренной структурой, например листов электротехнической стали, литую заготовку - сляб толщиной, например, 120 мм, подвергают предварительной тепловой обработке и прокатке в линии горячей прокатки для регулирования необходимого состояния рекристаллизации. Литую заготовку в процессе предварительной тепловой обработки для регулирования температуры T_we конца прокатки в линии горячей прокатки подвергают по меньшей мере одной ступени подогрева и ступени интенсивного нагрева и нагревают до температуры (T_ein) входа в линию горячей прокатки по меньшей мере 1200°С. Перед ступенью подогрева осуществляют удаление окалины, при этом управление температурой в линии горячей прокатки осуществляют посредством комбинирования скорости прокатки и использования промежуточных устройств охлаждения между прокатными клетями. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается способа и установки для изготовления горячекатаной полосы (заготовки для горячекатаной полосы) из легированных кремнием сталей для последующей обработки с получением материала, например листа, с ориентированной зеренной структурой, например электротехнической листовой стали. Дальнейшая переработка не является предметом настоящего изобретения, она осуществляется холодной прокаткой.

Из уровня техники известны различные способы и установки такого типа, в этой связи следует указать на два документа.

Способ и устройство для прокатки полос и листов из горячей заготовки после разливки известны и описаны, например, в публикации Stahl&Eisen, том 2, 1993, стр.37 и далее. В описанной установке с помощью машины непрерывной разливки со специально выполненным кристаллизатором изготавливается плоская заготовка, которая разделяется на отрезки определенной длины, при этом производится выравнивание температуры в печи с роликовым подом. Затем плоская заготовка ускоряется до существенно более высокой скорости входа в последующий прокатный стан, очищается от окалины и подводится к прокатному стану. В стационарном производственном режиме со скоростью литья 5,5 м/мин плоская заготовка достигает печи с роликовым подом со средней температурой 1080°С. Температура на выходе из печи с роликовым подом составляет около 1100°С. Необходимая для процесса прокатки энергия, таким образом, почти полностью покрывается тепловой энергией, которая содержится в горячей литой заготовке. В прокатном стане осуществляется управление температурой посредством изменения скорости прокатки, охлаждения или посредством контакта с прокатными валками, так что температура конца прокатки составляет 880°С. Следует медленное охлаждение на участке охлаждения, а также последующая смотка.

Многоступенчатые системы регулирования температуры для нагрева литой заготовки до ее входа в прокатный стан известны из документа ЕР 1469954, который является ближайшим аналогом.

Кроме того, из документа ЕР 0415987 В2 известен способ для непрерывного изготовления стальной полосы или стального листа из тонких слябов с толщиной около 50 мм, причем плоские заготовки изготавливаются в вертикальных установках непрерывной разливки с изгибом и горизонтальным направлением выхода. Способ включает в себя этапы: прокатки плоских заготовок после затвердевания заготовок в дуговой направляющей проводке при температурах более 1100°С, охлаждение сляба в процессе струйной обработки или удаления окалины, индукционный подогрев до температуры около 1100°С, а также прокатка тонкого сляба в по меньшей мере одном прокатном стане. Посредством нагревания регулируется температура сляба, так что на деформирующих приспособлениях прокатного стана возникают перепады температур, а именно таким образом, что при вхождении в последнюю прокатную клеть температура еще находится в пределах, достаточных для хорошего деформирования. Здесь в третьей и последней прокатной клети температура прокатываемого материала падает, например, до 988°С и является достаточной для захода на последний этап деформирования. Прокатываемый материал покидает последнюю прокатную клеть с температурой 953°С или менее и после этого при еще более низкой температуре разрезается по желаемой длине, штабелируется или наматывается. В случае необходимости между отдельными прокатными клетями могут быть предусмотрены одна или несколько ступеней индукционного подогрева.

Для обоих способов общим является то, что температура входа в ступень чистовой прокатки регулируется таким образом, что может обеспечиваться поддержание установленной температуры конца прокатки.

Исходя из решения по ЕР 0415987 В2, задачей изобретения является повышение эффективности термической обработки в известном способе и в известной установке, с помощью которой изготавливаются заготовки для полосы из легированной кремнием стали для последующей обработки с получением листов с ориентированной зеренной структурой.

Задача решается с помощью способа, раскрытого в п.1 формулы.

С помощью соответствующего изобретению способа первый раз и несложным образом устанавливают температуру на входе в производственную линию, которая обеспечивает благоприятную морфологию осаждений в прокатываемом материале. Известные из уровня техники одноступенчатые системы установки температуры не в состоянии подогревать в прокатном стане литую заготовку до высоких температур, предпочтительно, свыше 1250°С, желательных/необходимых для регулирования состояния рекристаллизации. В случае заявленного способа высокие температуры достигаются предпочтительным образом за счет того, что осуществляется двухступенчатый подогрев литой заготовки, включающий в себя ступень обогрева первичной энергией и ступень индукционного нагрева. Заявленная двухступенчатая тепловая обработка имеет, кроме того, то преимущество, что она позволяет не только нагревать литой продукт, в случае необходимости, до температур свыше 1250°С, но и нагревать его до более низких температур входа, если это необходимо для регулирования других желаемых состояний структуры или рекристаллизации; в соответствии с этим заявленный способ отличается высокой универсальностью применения.

Управление температурой в прокатном стане чистовой прокатки ориентируется на подлежащую достижению конечную структуру и управляется посредством комбинирования скорости прокатки и использования охлаждения между прокатными клетями.

В случае одной предпочтительной формы исполнения настоящего изобретения в отношении способа температуру (T_WE) конца прокатки и скорость прокатки прокатываемого материала устанавливают на значения, при которых более не происходит полной рекристаллизации стали, и прокатываемый материал после последнего прохода охлаждается в линии горячей прокатки с температуры (T_WE) конца прокатки до температуры (T_A), которая обеспечивает регулирование или приостановление желаемого состояния рекристаллизации по толщине полосы. При этом в соответствии со следующим вариантом исполнения настоящего изобретения рекомендуется, что температура (T_WE) конца прокатки прокатываемого материала устанавливается на по меньшей мере 950°С, предпочтительно свыше 1000°С, при этом в завершение, предпочтительно непосредственно после прокатки, прокатываемый материал резко охлаждают до температуры (T_A) максимально 650°С, предпочтительно ниже 600°С, особенно предпочтительно ниже 450°С в течение 10 с. При этом подавляется полная рекристаллизация горячей полосы. За счет выбора температуры смотки может регулироваться доля рекристаллизированной структуры по толщине полосы.

В соответствии со следующим вариантом исполнения настоящего изобретения предусмотрено, что на ступени подогрева температура литой заготовки устанавливается на величину между 1000 и 1100°С, при этом на последующей ступени интенсивного нагрева температура повышается до величины 1250°С. При этом в предпочтительном исполнении ступень подогрева реализуется в работающей на газе или мазуте печи, а последующая ступень интенсивного нагрева - в печи индукционного нагрева. Это имеет то существенное преимущество, что предварительный нагрев может производиться в печи с роликовым подом, в то время как этап нагрева до температур свыше 1200°С переносится в индукционную зону нагрева. Тем самым предотвращается усиленная нагрузка на печь с роликовым подом, которая при определенных обстоятельствах может привести к термическому разрушению.

Чтобы избежать отрицательного влияния сильно разогретого слоя первичной окалины на качество поверхности прокатываемого материала, производится очистка поверхности сляба от окалины. При этом в соответствии со следующим признаком настоящего изобретения между ступенью подогрева и ступенью интенсивного нагрева производится удаление окалины в установке для удаления окалины. Регулировка температуры входа на ступень чистовой прокатки осуществляется, таким образом, с помощью индукционной печи. Ступень чистовой прокатки может включать в себя одну или несколько клетей предварительной группы и множество клетей финишной группы. Дистанция между ними может быть при этом оснащена рольгангом или обогреваемым туннелем.

С целью дальнейшего улучшения качества поверхности в соответствии со следующим вариантом исполнения настоящего изобретения предусмотрено, что после прохождения ступени интенсивного нагрева осуществляется второй процесс удаления окалины во второй установке для удаления окалины.

В остальном предусмотрено, дополнительно или отдельно к названным операциям по удалению окалины, удаление окалины уже перед печью с роликовым подом, чтобы защитить ролики печи от налета окалины и, следовательно, нижнюю сторону плоской заготовки от нежелательных меток, и чтобы улучшить переход тепла в плоскую заготовку.

Положенная в основу изобретения или названная задача решается, кроме того, с помощью заявленной в п.8 установки. В качестве возникающего при этом преимущества можно во избежание повторений сослаться на описанные выше преимущества соответствующего изобретению способа.

В предпочтительной форме исполнения соответствующей изобретению установки предусмотрено, что устройство для охлаждения прокатываемого материала содержит компоненты для резкого охлаждения прокатываемого материала до температур ниже 600°С, предпочтительно ниже 450°С.

В соответствии со следующим признаком исполнения настоящего изобретения рекомендуется выполнение стана горячей прокатки в качестве компактной чистовой линии. В соответствии с альтернативным признаком предусмотрено, что стан горячей прокатки выполнен разделенным на по меньшей мере одну предварительную группу и по меньшей мере одну финишную группу.

Другие преимущества и подробности изобретения вытекают из дополнительных пунктов формулы изобретения и из последующего описания, в котором более подробно поясняются изображенные на чертежах формы исполнения изобретения. Наряду с указанными выше комбинациями признаков для изобретения важными являются сами признаки или признаки в других комбинациях.

Чертеж показывает схематическое изображение установки для осуществления соответствующего изобретению способа.

Чертеж показывает установку 1 для изготовления прокатываемого материала в форме полос или листов из легированной кремнием для дальнейшей обработки к виду полос с ориентированной зеренной структурой, например листов электротехнической стали, которые без промежуточного охлаждения до температуры в помещении подвергаются горячей обработке и прокатываются, так что после этого в распоряжение предоставляют прокатываемый материал с желаемыми свойствами структуры. Установка 1 включает в себя установку 1а непрерывной разливки. Близкая к конечному размеру заготовка в форме литого изделия 2 перед печью 3 с роликовым подом разрезается с помощью ножниц 4 на слябы, которые затем, поступая в горячем состоянии после разливки, передаются непосредственно в печь 3 с роликовым подом для нагрева до температур от 1000 до 1100°С или для выравнивания температуры. В случае слябов речь идет предпочтительно о тонких слябах с толщиной до 120 мм. Нагретые слябы проходят после этого предпочтительно через устройство 5 удаления окалины и в завершение поступают в ступень 6 интенсивного нагрева. Здесь слябы в течение короткого быстрого процесса нагревания нагреваются до температуры входа 1100-1300°С, предпочтительно свыше 1250°С. Ступень 3 подогрева осуществляется при этом в отапливаемой газом или мазутом печи, как в печи 3 с роликовым подом, и осуществляется завершающая ступень 6 интенсивного нагрева на ступени индукционного нагрева. Ступень 6 индукционного нагрева должна быть выполнена при этом таким образом, чтобы обеспечивалась температура T_EIN входа литой заготовки 2 в прокатный стан на уровне более 1200°С. Ступень 3 подогрева и ступень 6 интенсивного нагрева образуют систему 7 установки температуры. Средства для осуществления тепловой обработки содержат ступень 3 подогрева, ступень 6 интенсивного нагрева, а также устройства 10 промежуточного охлаждения между клетями.

После прохождения ступени 6 интенсивного нагрева литая заготовка 2 еще раз подвергается процедуре удаления окалины (вторая ступень 8 удаления окалины) и вводится в стан 9а или 9b горячей прокатки. Стан горячей прокатки 9а, 9b может представлять собой компактную чистовую линию 9а или быть подразделенным на одну предварительную группу и одну финишную группу 9b. Количество клетей в каждой из обеих групп не ограничено.

В случае соответствующего изобретению способа предусмотрено, что для регулирования температуры T_WE конца прокатки температура T_EIN входа литой заготовки 2 в линию 9а, 9b горячей прокатки стана горячей прокатки устанавливается на величине по меньшей мере 1200°С, предпочтительно свыше 1250°С, за счет многоступенчатой тепловой обработки, причем поступающая из зоны литья в горячем состоянии литая заготовка непосредственно подводится к узлу подогрева. Это многоступенчатое нагревание осуществляется с помощью системы 7 установки температуры, которая содержит ступень 3 подогрева для предварительного нагрева литой заготовки 2 и ступень 6 интенсивного нагрева для установки входной температуры T_EIN литой заготовки 2 перед входом в линию горячей прокатки.

В соответствующем изобретению способе температура T_WE конца прокатки и скорость конечной прокатки прокатываемого материала устанавливаются на значения, при которых более не осуществляется полной рекристаллизации стали. После последнего прохода прокатываемый материал в рамках тепловой обработки резко охлаждается в стане горячей прокатки от температуры T_WE конца прокатки до температуры Т_А, в результате чего обеспечивается желаемое состояние рекристаллизации прокатываемого материала в конце прокатного стана по толщине полосы. При этом температура T_WE конца прокатки прокатываемого материала устанавливается на величину по меньшей мере 950°С, предпочтительно свыше 1000°С, и в завершение прокатываемый материал резко охлаждается до температуры Т_А максимально 650°С, предпочтительно ниже 600°С, особо предпочтительно ниже 450°С в течение 10 с (см. чертеж).

При последующей тепловой обработке после прокатки можно предусмотреть комбинацию из установки 12 быстрого охлаждения и стандартных охлаждающих балок с водяным охлаждением 13. Охлажденный прокатанный материал затем сматывается в намоточном устройстве 14.

Перечень ссылочных обозначений

1 Установка для изготовления горячей полосы

1а Установка непрерывной разливки

2 Литая заготовка (штранг)

3 Устройство подогрева (печь с роликовым подом)

4 Ножницы

5 Устройство удаления окалины

6 Ступень интенсивного нагрева

7 Система установки температуры

8 Вторая ступень удаления окалины

9а Компактная чистовая линия в виде стана горячей прокатки

9b Предварительная и финишная группы стана горячей прокатки

10 Устройство промежуточного охлаждения между клетями

11 Устройство для охлаждения (участок охлаждения)

12 Устройство быстрого охлаждения

13 Охлаждающие балки с водяным охлаждением

14 Намоточное устройство

1. Способ для изготовления проката в виде горячекатаной полосы из литой заготовки, например тонкого сляба, из легированной кремнием стали для последующей переработки в материал с ориентированной зеренной структурой, например, в виде листов электротехнической стали, причем литую заготовку (2) на первом этапе подвергают предварительной тепловой обработке и на втором этапе нагретую литую заготовку подвергают процессу прокатки в прокатном стане, при этом прокатываемый материал переводят в пригодное для последующей обработки состояние рекристаллизации с желаемой температурой T_we конца прокатки, причем литую заготовку (2) в рамках предварительной тепловой обработки для регулирования температуры T_we конца прокатки в линии горячей прокатки подвергают, по меньшей мере, одной ступени (3) подогрева и ступени (6) интенсивного нагрева и нагревают до температуры T_ein входа в прокатный стан (9а, 9b) горячей прокатки до уровня, по меньшей мере, 1200°С, отличающийся тем, что перед ступенью (3) подогрева осуществляют удаление окалины посредством устройства удаления окалины, при этом управление температурой в прокатном стане (9а, 9b) горячей прокатки осуществляют посредством комбинирования скорости прокатки и использования промежуточных устройств (10) охлаждения между прокатными клетями.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру T_we конца прокатки и скорость конца прокатки устанавливают на значения, при которых не происходит полная рекристаллизация стали, и прокатываемый материал после последнего прохода в линии горячей прокатки резко охлаждают с температуры T_we конца прокатки до температуры T_A, при которой фиксируется желаемое состояние рекристаллизации по толщине полосы, установленное в конце линии горячей прокатки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что температуру T_we конца прокатки устанавливают на уровне, по меньшей мере, 950°С, предпочтительно выше 1000°С, при этом после горячей прокатки прокатываемый материал резко охлаждают до температур T_A максимально 650°С, предпочтительно ниже 600°С или предпочтительно ниже 450°С, в течение 10 с.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что температуру литой заготовки (2) устанавливают на величине между 1000 и 1100°С, при этом на последующей ступени (6) интенсивного нагрева температуру повышают до 1250°С.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ступень (3) подогрева реализуют в отапливаемой газом или мазутом печи, а последующую ступень (6) интенсивного нагрева осуществляют посредством индукционного нагрева.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что между ступенью (3) предварительного нагрева и ступенью (6) интенсивного нагрева осуществляют удаление окалины в устройстве (5) для удаления окалины.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что после ступени (6) интенсивного нагрева осуществляют удаление окалины во второй ступени (8) удаления окалины.

8. Установка (1) для изготовления проката в виде горячекатаной полосы из литой заготовки, например тонкого сляба, из легированной кремнием стали для последующей переработки в материал с ориентированной зеренной структурой, например, в виде листов электротехнической стали, содержащая установку (1а) непрерывной разливки для изготовления литой заготовки (2), систему (7) установки температуры для нагрева заготовки, расположенный за системой (7) установки температуры стан (9а, 9b) горячей прокатки, причем система (7) установки температуры и стан горячей прокатки (9) служат для перевода литой заготовки (2) в прокатываемый материал с пригодным для последующей переработки состоянием рекристаллизации при определенной температуре T_we конца прокатки, при этом система (7) установки температуры для установки температуры T_we конца прокатки прокатываемого материала в прокатном стане содержит одну ступень (3) подогрева для нагрева литой заготовки (2) и одну ступень (6) интенсивного нагрева для интенсивного нагрева литой заготовки (2) до температуры Т_ein входа в стан горячей прокатки свыше 1200°С, предпочтительно свыше 1250°С, отличающаяся тем, что перед ступенью (3) подогрева установлено устройство для удаления окалины, при этом стан (9а, 9b) горячей прокатки имеет промежуточные устройства (10) охлаждения для осуществления управления температурой посредством комбинирования скорости прокатки и охлаждения между прокатными клетями.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что включает устройство (11) для охлаждения прокатываемого материала, содержащее средства для понижения температуры до величины ниже 600°С, предпочтительно ниже 450°С.

10. Установка по любому из пп.8 и 9, отличающаяся тем, что прокатный стан горячей прокатки (9а) выполнен в виде компактной чистовой линии.

11. Установка по любому из пп.8 и 9, отличающаяся тем, что прокатный стан (9b) горячей прокатки выполнен разделенным на, по меньшей мере, одну предварительную группу и по меньшей мере одну финишную группу прокатки.