由硅钢或多相钢构成的带材的热轧方法和热轧设备 【技术领域】
本发明涉及带钢制造方法，它最好由硅钢且尤其是结晶定向硅钢构成或由多相钢如合金成分较高的钢(如微合金钢)构成，在此方法中，首先在浇铸机中浇铸出薄板坯，薄板坯随后在至少一个轧机机列中被轧制成带材，并且在所述至少一个轧机机列之前和/或之后，在至少一个炉中进行薄板坯的加热。此外，本发明涉及由硅钢或多相钢构成的带材的热轧设备。
背景技术
近年来，对硅钢制造设备的需求提高了。此时分为结晶定向(GO、CGO或HGO)硅钢和非结晶定向(NGO)硅钢。非结晶定向硅钢的轧制已知在薄板坯轧制设备中进行。在这里，可以很经济且高质量地制造这种材料。人们也越来越要求制造结晶定向硅钢。
目前，结晶定向硅钢在传统的热带钢轧机中被轧制。在这里，有各种不同的工艺路线。在一种制造高质量的结晶硅钢的工艺路线中，首先在加热后粗轧薄板坯。此时，粗大的铸造组织转化为等轴区尽量多的细小均匀组织。粗轧扩大了工艺窗并且对最终产品的磁性产生有利影响。随后，重新加热到较高的炉温。在此情况下，尽可能彻底地使会在随后的处理步骤中起到抑制剂作用的各种不同析出物溶解。出现了对后续工艺有利的组织形成。从高温开始，薄板坯随后在粗轧机和精轧机中被轧制成热轧薄带。
上述技术的细节例如在EP0193373B1、DE4001524A1、EP1025268B1、EP1752548A1和DE60205647T2中有所描述。
尤其对结晶定向硅钢的制造来说，目前采用的制造方法还不令人满意。就制造时的产量和经济性而言，情况就是如此。
【发明内容】
因此，本发明的任务是提供一种方法和对应的设备，对于单位时间的带钢产量和加工所用能量来说以及对于带钢质量来说，可借此在硅带钢且尤其是由结晶定向硅钢构成的带材的制造时获得更好的结果。
对多相钢的需求在近几年里也迅猛提升。多相钢通常在传统的热带钢轧机中生产。此时，由于长度范围内的温差，所以必须在进入精轧机时容忍轧制速度在长度范围内有变化，以调整出稳定不变的终轧温度。在长度范围内递增的带材速度导致难于在冷却路段中出现在长度范围内均匀一致的组织，这是因为多相钢必然遇到复杂的温度-时间周期。轧制前的加热尤其也用于使相对粗大而不均匀的铸造组织均质化，但这只能在有限程度内做到。总之，用于生产多相钢的制造方法尚不令人满意。
因此，本发明的任务是提供一种方法和对应的设备，对于单位时间的带钢产量和加工所用能量来说以及对于带钢质量来说，即便生产的是多相钢，也可以借此获得更好的结果。
在方法方面，本发明完成上述任务的解决方案的特点是，薄板坯在浇铸机之后且在粗轧机之前在第一炉中被加热到粗轧温度，该薄板坯随后在粗轧机中被轧制，并且薄板坯在粗轧机后在第二炉中被加热到高于粗轧温度的规定温度，随后薄板坯在精轧机中被轧制到最终带厚。
或者，省掉第一炉并且在利用浇铸温度的情况下直接与浇铸机联线地在粗轧机中轧制薄板坯。随后，如上所述地完成至较高温度的加热和精轧。
此时，粗轧温度介于1000℃至1200℃之间。并且在精轧机之前的规定温度介于1150℃至1350℃之间，对于硅钢来说，尤其是高于1200℃，而对于多相钢，则是低于1300℃。
在加工多相钢的情况下，带材在一段预定的停留时间内被保持在升高的温度，最好是1150℃至1300℃，直到合金元素的不均匀分布(偏析)已经至少部分且最好完全消除。而在加工结晶定向硅钢的情况下，带材可以在一段预定的停留时间内被保持在升高的温度，最好是1200℃至1350℃，直到不同类型的析出物至少部分且最好完全溶解。
此时，带材可以在预定时间内存放在主运送线内或主运送线旁的渡台或炉中。
至较高温度的加热可以至少部分通过感应加热来完成。这也可以至少部分通过薄板坯直接火焰冲击来完成。在后者情况下最好规定，薄板坯直接火焰冲击通过含有至少75％氧气的气流来进行，在该气流中混有气态或液态的燃料。不过，也可以规定传统方式的间接火焰冲击，其采用氧气-燃料混合物(氧燃料法)。
本发明方法地另一个设计方案规定，薄板坯的轧制按照分批作业方式进行。或者可以规定，薄板坯的轧制按照连续作业方式并依据待轧制的最终厚度、浇铸速度和材料来进行。
包括以下步骤的上述运行方式都可对硅钢和微合金钢和多相钢来执行，即浇铸、在第一温度的粗轧、随后加热到升高的温度和精轧。
根据本发明，用于制造由硅钢且尤其是结晶定向硅钢或者多相钢构成的带材的设备的特点是，在浇铸机和粗轧机之间设有第一炉，可借助第一炉将薄板坯加热到粗轧温度。作为替代方式，可利用浇铸热并且粗轧机紧接在浇铸机之后。而且，在粗轧机之后且在精轧机之前设有第二炉，可借助第二炉在精轧之前将薄板坯加热到规定温度，其中第二炉以高温炉形式构成。在一个替代实施方式中，在粗轧机之后还设有作为粗轧带材储存装置的卷箱。
第二炉最好包括传统的炉和感应加热装置的组合形式。它也可以包括用于薄板坯直接火焰冲击的装置。另外，第二炉可以包括传统的炉。
在薄板坯运送方向上，首先设有传统的炉，随后设有感应加热装置或用于薄板坯直接火焰冲击的装置。一个替代方案规定，在薄板坯运送方向上，首先设有感应加热装置或用于薄板坯直接火焰冲击的装置，随后设有传统的炉。另一个替代方案规定，在薄板坯运送方向上，首先设有一个传统的炉，随后设有感应加热装置或用于薄板坯直接火焰冲击的装置，接着设有另一个传统的炉。最后，也可以规定，在薄板坯的运送方向上，首先设有感应加热装置或用于薄板坯直接火焰冲击的装置，随后设有传统的炉，接着设有另一个感应加热装置或用于薄板坯直接火焰冲击的装置。
第一炉的一部分或第二炉的一部分也可以至少部分成渡台的形式(尤其是摆渡台或横渡台或卷车)，从而在双流浇铸机的情况下，两个薄板坯被移入轧制线中并且可以在轧机(或多台轧机)中被轧制。
此外，包括至少一个摆渡台或横渡台或卷车的单流浇铸机也是可行的，用于将薄板坯或者成型的薄板坯存储在渡台中或平行设置的炉中。
在第一炉前最好设有剪切机。
第一轧机机列可以由单个轧机机架或多个轧机机架构成。
可以采用立式浇铸机或弧弯式浇铸机。
一个改进方案规定，设有辊道罩，它可代替传统的炉或代替感应加热装置地摆入或移入生产线。
可以在粗轧机之后设有卷箱。
所述至少一个感应加热装置或所述至少一个用于薄板坯直接火焰冲击的装置可横向于薄板坯的运送方向移动地设置。在此情况下可以规定，设有至少一个传统的炉，它可沿薄板坯的运送方向移动地设置，以替换所述感应加热装置或所述用于直接火焰冲击的装置。
一个改进方案规定，设置在粗轧机之前的第一炉包括用于薄板坯直接火焰冲击的装置，或者部分由感应加热装置组成。
根据设备的一个实施方式，粗轧机在不设有第一炉的情况下直接设置在浇铸机的后面。
第一炉的一部分或第二炉的一部分成渡台形式。此时优选规定以下措施，渡台成摆渡台或横渡台或卷车形式，用于将薄板坯或者说粗轧薄板坯存放在单流或双流浇铸机的主运送线旁的炉内。
该炉可以在例如换辊过程中起到生产缓冲区的作用。而且，出于冶金原因(例如消除偏析，使析出物溶解)，该炉被设置用于在精轧之前有目的地将薄板坯保持在更高的温度。
在薄板坯粗轧之前，可以设有高压除鳞装置。该高压除鳞装置最好被设计用于以400至600巴之间的压力工作。
该设备还包括定向辊或压辊和/或用于滑痕识别的摄像机。该定向辊或压辊和/或摄像机此时最好设置在感应加热装置之前。
为了消除滑痕，可以在本发明设备的所有变型方案中规定，至少一台切头剪切机紧接在感应加热装置之前(而不是在感应加热装置之后)。
也可以前后设置两台切头剪切机，两者间没有轧机机架。此时，所述两台切头剪切机以不同形式构成，这样一来，可以单独采用其中一台或另一台剪切机以适应经过加工的薄板坯的不同运送速度。
本发明的构想建立在已知的CSP技术上。CSP是指薄板薄带连铸连轧设备，当连铸机和轧机固定不变地连接并且其温度控制通过整个设备来掌握时，CSP可以实现热带钢的高效生产。就是说，在依靠在传统的热带钢轧机中的运行方式的情况下，薄板坯在浇铸之后又被略微加热或者浇铸温度被利用，随后进行粗轧，第二次被加热至较高的温度，随后被精轧。
因为依靠CSP设备的生产是非常经济的运行方式并且就组织生成来看有一些优势，所以利用所提出的做法而在生产硅带钢以及多相钢时发挥了该技术的优势。这样一来，就CSP设备的基本优势和工艺安全性而言将获得有利情况。
【附图说明】
在图中示出了本发明的多个实施例，其中：
图1示意表示根据本发明第一实施方式的连铸连轧设备，包括浇铸机、第一炉、粗轧机、第二炉和精轧机；
图2表示作为图1的替代方案的一个连铸连轧设备设计；
图3表示作为图1的替代方案的另一个连铸连轧设备设计；
图4表示在替代设计中的连铸连轧设备的第二炉；
图5表示在另一个替代设计中的连铸连轧设备的第二炉；
图6示意表示没有第一炉的连铸连轧设备，包括联线设置的浇铸机和粗轧机。
【具体实施方式】
在图1中草拟出了薄板坯轧制设备的设计，在该设备中，可以执行用于制造由结晶定向硅钢或多相钢构成的带材1的本发明方法。设有立式浇铸机2，例如70毫米厚的薄板坯3在该浇铸机中被浇铸。在剪切机12上完成板坯被切分成期望的板坯段。随后是第一炉6，薄板坯3在第一炉中被加热到大约1000℃至1200℃的粗轧温度并且在该炉中得到在宽度方向上的一定的温度均衡。
随后，在粗轧机4中进行粗轧，粗轧机包括一个或多个机架，薄板坯3在粗轧机中被轧制到中间厚度。这可以灵活地是光轧道次轧制，或者是例如65％的大压下量。
在粗轧中，铸造组织转变为细晶轧制组织。通过选择粗轧机4机架的轧制速度，也可以影响进炉温度。为了在薄板坯的整个横截面上产生尽量均匀的性能，或许在粗轧机4中的结晶定向硅钢的粗轧时省掉采用水力除鳞机13。
在粗轧机4机架之后设有呈暂存炉或均温炉形式的第二炉7。第二炉7至少提供如此多的地方，以接纳经过粗轧的薄板坯。也可以规定，在炉中完成粗轧薄板坯的摆渡或存放。代替暂存炉7，在这里也可以设置辊道罩(用于加工例如普通钢)。或者，在粗轧机4之后设置卷箱，作为省地的粗轧带钢储存装置。
随后设有感应加热装置8，可借此在整个横截面上均匀地将薄板坯3加热至期望的更高温度T2。对于结晶定向硅钢的轧制，规定在感应加热装置8之后的大约1200℃至1350℃的温度范围。利用此措施，通过高温解决析出物并且创造随后使现在已溶解的元素再次沉积的有利条件，这保证了最终产品获得期望的性能。
在轧制多相钢时，规定加热到例如1150℃至1300℃。
就是说，对于高于1150℃的强烈加热，规定感应加热方式。在加入之后完成在精轧机中的精轧，即在多机架精轧机列中轧制到期望的精轧带厚和精轧带温度，随后在冷却路段4中进行冷却，以及最后卷绕至卷取机15上。
当在所示设备上轧制普通钢时，在感应加热装置8之后只需要大约1100℃至1150℃的温度，特殊情况下可能甚至更低。就是说，如果需要，薄板坯可以在粗轧之后灵活地加热到高温或较低温度。
为了经济地加热或者说处理例如普通钢，同样或许规定，感应加热装置8可以横移地构成，从而作为替代方式，可以代替感应加热装置8地将传统的炉(例如第一炉6)移入运送线中。
另外，作为替代方式规定，代替感应加热装置8，执行利用所谓DFI氧燃料法(DFI：直接火焰冲击)或者传统的氧燃料法的高温加热。对于此方法，参见EP0804622B1以及J.v.Scheele等人的文章“Sauerstoff stattheisser Luft”(Energy 01/2005，第18-19页，GIT出版社有限公司，KG，Darmstadt)，以及S.Ljungars等人的“Erfolgreiche Umruestung vonDurchlaufoefen auf Oxyfuel-Betrieb”，GASWAERME International，54，Nr.3，2005。
在此情况下，可以是特殊炉，在该炉中，纯氧代替空气与气态或液态燃料混合，火焰被直接引向薄板坯。这不仅优化了燃烧过程，而且减少氮氧化物排放。氧化性能同样有利，或者说，氧化皮生长此时小。利用此方法，可以在高效率的同时获得与在感应加热时相似的高的热密度。此外，可以在燃烧时调节出最少的氧余量或氧不足量。
或许也可以给粗轧机之后的整个加热区只配备DFI氧燃料炉或传统的氧燃料炉即高温炉，用于不在一台设备中采用两个不同的加热系统(感应加热和火焰加热)。图2示出了这样的解决方案。
为了在第一炉6中保持少量形成氧化皮并缩短炉长度，在本发明的其它实施方案中规定，第一炉6在浇铸机2之后也配备有效的DFI氧燃料法，即便在这里只调节出大约1150℃的温度。
DFI氧燃料法可以有利地用于薄板坯加热，即便是在没有粗轧机架的设备中。这尤其适用于应产生少量氧化皮并且炉长度应该短的场合。
图3、图4和图5表示在粗轧机4之后的、细节不同的、其它替代的炉布置方式。
图3在此表示紧接在粗轧机4机架中的粗轧之后的感应加热装置8。感应加热装置8之后是传统的炉9。利用这种配置，可以做到在高温下停留(停放)较长时间。这一措施是针对调节出硅钢和多相钢所期望的冶金特性而拟定的。
在图4中，感应加热被划分，即在运送方向F上在前的感应加热装置8和靠后的感应加热装置11，在这里，在两个感应加热装置8和11之间设有传统的炉9。
在图5中，传统的炉9和10的划分在粗轧机组之后完成，其间设有感应加热装置8。代替感应加热装置8，在这里也可以设置DFI氧燃料加热。此时，在粗轧机组之后的停留时间可进一步延长。
为了延长在更高温度下在炉中的存放时间，也作为附加储存装置地设有在主运送线旁的渡台和炉子。
所提出的设备配置表明了在粗轧机组之后设置高温炉的可能性，粗轧机组包括传统炉与感应加热的组合或串列炉与DFI氧燃料技术的组合。借此，可以生产普通材料，但也可以生产特殊材料，尤其是结晶定向硅钢。就是说，在这种薄板坯轧制设备中，温度控制可以灵活调整，从而在这里，不仅可以轧制结晶定向硅钢，而且可以轧制普通钢，例如软碳钢或微合金钢。
如上所述，可以按照任何顺序在粗轧和精轧之间设置传统的炉、辊道罩、特殊炉和/或感应加热装置。感应加热装置或许可以横向移动，从而可以换上传统的炉。
粗轧之后的炉内温度控制可以单独地依据所制造的材料(结晶定向硅钢、多相钢或普通钢)来调整。
紧接在粗轧之前的结晶定向硅钢的除鳞(如果尤其是)最好在低于50立方米/小时/米的较低水流量和高于400巴至600巴的高压下发生。
通过工艺控制(浇铸速度、粗轧轧制速度、运送)来规定，影响进炉温度并且控制在粗轧机组之后的炉中的停留时间。
DFI氧燃料炉为了加热薄板坯而有选择地也直接设置在浇铸机2的后面，确切说用于带有或不带粗轧的CSP设备。
在图6中示意表示薄板坯轧制设备的替代实施方式。在这里，省掉在第一炉内的加热(在第一轧机4之前)，取而代之地利用浇铸热。直接在浇铸机2之后，在高压除鳞装置13后面在线地在大约1000℃至1200℃的温度T1在粗轧机4中轧制薄板坯3。入口温度T1的控制通过调整铸坯冷却装置和浇铸速度来完成。在此变型方案中，浇铸设备和粗轧机组相关联。在达到期望的中间带钢长度时，在粗轧机4后的剪切机12处完成切断。可以如此确定炉7的尺寸，即中间带钢位于其中。进一步的加工即加热到更高的温度T2和精轧等按照上述方式发生。作为替代或补充，在粗轧机4和剪切机12之后设有卷箱，作为省地的粗轧带钢储存装置。
作为特殊情况，所示设备还可以交替地或者说可选择地以连续方式作业。就是说，浇铸机以及粗轧机和精轧机相互关联并且轧制以浇铸速度进行。分断成期望带钢长度的切断发生在连续轧制中，就在卷取机之前。为了换辊，先从连续作业又切换到分批作业。为了换辊，可以降低浇铸速度和/或提高精轧机喂带速度。
为了对感应加热装置进行受力保护以免受伤，在粗轧机之后或在感应加热装置之前设置定向辊或压辊和/或用于滑痕识别的摄像机，并且在粗轧机架上规定不同直径和采取工作辊转速的单独调整，以避免滑痕。
作为替代方式，当然也可以如上所述地在所述设备上加工其它材料。
不过，取决于材料，将调整温度控制，在精轧机5之前调节出不同的确定温度T2，以及利用或者启用第二炉7内的上述组成部分。
尽管在普通钢的情况下第二炉7主要起到暂存炉的作用，但在硅钢情况下，还在各种不同的微合金钢或多相钢的情况下在粗轧机之后在第二炉7内调节出规定的更高温度(例如高于1150℃至1350℃)，进而有利地影响性能。就是说，本发明或者说调节出更高的中间温度T2不仅规定用于硅钢，而且用于微合金钢和多相钢。
附图标记列表
1-带钢；2-浇铸机；3-薄板坯；3’-成形的薄坯；4、5-轧机；4-粗轧机；5-精轧机；6-第一炉；7-第二炉(高温炉)；8-感应加热装置/薄板坯直接火焰冲击装置；9-传统的炉；10-传统的炉；11-感应加热装置/薄板坯直接火焰冲击装置；12-剪切机；13-水力除鳞装置；14-冷却路段；15-卷取机；F-运送方向；T1-粗轧温度；T2-精轧之前的规定升高温度。