专利名称：高强度包装钢带的生产设备及其生产方法
技术领域：
本发明属于包装钢带技术领域，特别是一种高强度包装钢带的生产设备及其生产方法。
背景技术：
由于钢带具有优良的机械性能，许多行业的许多工序和许多产品都使用钢带来进行包装。随着社会的进步和技术的发展，对于高强度包装钢带的需求量也越来越大。
高强度包装钢带的传统制造工艺为将热轧或冷轧带钢分切成窄带—将分切出的窄带钢进行冷轧—冷轧后再分切(或热轧宽带钢—冷轧后切分)—进行热处理(得到理想的组织和性能)—再进行涂漆、涂腊等工序，形成成品。这种制造工艺的缺点是工序多，制造成本高。高强度包装钢带通常要在加热后进行铅浴，铅浴工艺对环境和人类都有损害。另外，分切后的钢带边部有尖利的棱角和毛刺，容易损伤被捆轧的物体，而在运输过程中容易形成断裂源，与角部圆滑的钢带相比，其疲劳寿命较低。部分高强度包装钢带需采用碳含量相对较高的钢卷来生产，在加工过程中必须采用中间退火工艺，使得加工艺更为复杂。美国专利US5542995提出了一种以圆钢为原料的生产包装钢带的方法，以盘卷或钢棒为原料，采用普通电加热(传导加热)，经7架轧机热轧，采用水雾—风冷进行控制冷却，涂层后收卷，生产出带圆滑边角部的包装用钢带。这种工艺存在下列问题1、用普通电加热的加热速度较慢，因此延长了加热时间，加热炉长度也较长。
2、仅设置两架立辊，宽度精度难以保证。
3、没有冷轧工序，钢带表面质量和厚度精度较差。
4、设置二套矫直机，使设备成本和生产成本都较高，同时用矫直机除鳞，表面铁皮难以除净，影响钢带质量。
5、采用水雾—风冷冷却工艺不够稳定，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够生产宽度、板形和厚度精度高、机械强度高、表面质量好，工艺流程较短，生产效率较高、制造成本低、原料范围较广的高强度包装钢带的生产设备及其生产方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
按照本发明的高强度包装钢带的生产设备，包括原料准备设备、加热炉、切头剪、热轧机、冷却段、涂层装置、收卷设备、传送设备，其特征在于所述的加热炉为电感应快速加热炉，全套设备包括依次排列的原料准备设备、电感应快速加热炉、轧机入口切头剪、高压水除磷装置、第一架水平辊轧机、第一架立辊轧机、第二架水平辊轧机、第二架立辊轧机、第三架水平辊轧机、第四架水平辊轧机、测宽仪、第三架立辊轧机及其宽度闭环控制系统、第五架水平辊轧机、冷却段、带有工艺冷却和润滑的四辊冷轧机、活套、涂层装置、收卷设备，连接上述设备的传送装置，和冷轧机相连接的厚度闭环控制系统。
按照本发明，不同的原料要采用不同的准备设备，当所述的原料为盘条时，原料准备设备由依次相接的开卷机、直头机和加热前矫直机所组成。
当原料为钢棒时，所述的原料准备设备由依次相接的直头机、焊接机和加热前矫直机所组成。
如果所生产钢带的断面较小，散热较快，为了保持适当轧制温度，可在所述的测宽仪和第三架立辊轧机之间设有温度补偿加热装置。
按照本发明，可以根据不同需要设置不同的涂层装置，所述的涂层装置为涂漆、涂腊、涂塑或镀锌装置。
为了保证工艺稳定，所述的冷却段由风冷段连接水冷段再连接设有盘旋轨道的保温炉及后水冷段装置所组成。
采用本发明的高强度包装钢带的生产设备生产高强度包装钢带的方法，包括原料准备、加热、热轧、控制冷却、收卷，其特征在于包括下列步骤1)将准备好的原料圆钢送入电感应快速加热炉中加热到轧制温度，2)加热到轧制温度的圆钢出炉后送到轧机入口切头剪处切头、再进行高压水除鳞，3)进行热轧第一道水平辊轧制—第二道轧边—第三道水平辊轧制—第四道轧边—第五、六道水平辊轧制，4)测量轧件宽度，5)根据测宽结果控制第三架第七道立辊轧机压下率进行轧边，再进行第八道水平辊热轧，达到成品尺寸，6)热轧后的带钢先进入风冷段，含氧量受控制的循环空气通过鼓风机对带钢进行风冷，再进入水冷段，循环水对钢板进行冷却，水冷后的带钢沿水平方向进入保温炉并沿保温炉内的盘旋轨道通过保温炉，7)从保温炉出来的带钢用后水冷段装置冷却到环境温度，再在厚度闭环控制下的进行冷轧，8)从冷轧机出来的带钢经活套缓冲后到达收卷机或经过涂层装置进行涂层，再由收卷机卷取成为高强度包装用钢带成品卷。
其各工艺参数为1)将电感应快速加热炉的温度控制在900℃～1100℃的钢带奥氏体Ar3以上温度，2)控制各道次轧制压下率第一道水平辊轧制延伸系数1.2～1.5第二道立辊轧边压下率1～8％第三道水平辊轧制压下率 10～30％
第四道立辊轧边压下率1～3％第五道水平辊轧制压下率 15～20％第六道水平辊轧边压下率 10～20％第七道立辊轧制压下率0.5～1.5％第八道水平辊轧制压下率 5～15％四辊冷轧的压下率5～20％3)冷却段风冷速度18～20℃/s，水冷速度20～50℃/s4)保温炉温度550℃～700℃。
所述的涂层为涂漆层、涂腊层、涂塑层或镀锌层。
按照本发明，原料可选用普通材质圆钢，如SS400和Q235、20#、StE350等钢种的钢棒或线材。加热到奥氏体温度以上进行热轧，先将圆钢轧成椭圆形，然后连续轧制成接近目标厚度和宽度的钢带，经控制冷却得到需要强度的组织结构贝氏体、低碳马氏体组织或铁素体组织中混有珠光体或珠光体和马氏体的双相组织，确保带钢具有必要的高强度。
控制冷却工序相当于对热轧后的包装钢带进行热处理，是获得高强度的关键工序，应保证在有效的温度区间内控制冷却速度。
本发明的优点是1、所生产的高强度包装钢带具有圆滑的边角和良好的延伸率，使用时不会损伤被包装物体，不会形成断裂源。
2、由于采用了8架热轧机，其中有3架立辊轧机，提高了宽度控制精度，保证了宽度精度在0～1mm范围内。
3、由于采用电感应快速加热方法，提高了加热速度，缩短了加热时间，满足了连续高速生产的要求。
4、由于增加了带有工艺冷却和润滑的四辊冷轧机，提高了包装钢带的表面质量以及板形和厚度精度。
5、只采用一次矫直，降低了设备成本，减少了二次矫直给钢材带来的表面缺陷和所花费的生产成本。
6、由于采用高压水除鳞，反向冲洗，可以将表面铁皮清洗干净，保证表面质量优良。
7、冷却工艺采用风冷和水冷相结合的斯太尔摩法，使得工艺更加稳定，并降低了成本，由于严格控制空气中的氧含量，使钢板表面不被氧化。由于水冷段会使钢带表面脱碳，造成碳含量从钢带芯部到钢带表面呈梯度分布，使产品具有芯部强度高，表面较软，将高强度和高韧性很好地结合起来。
8、由于钢带沿着特定的盘旋轨道通过保温炉，这就保证有足够的时间在保温炉内特定的温度条件下完成金相转变，使产品的物理性能类似或超过回火工艺生产的产品，保证了带钢的高强度。
图1为本发明的设备构成图。
图2为生产工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合
本发明的具体实施方式
。
如图1所示，按照本发明的高强度包装钢带的生产设备，包括原料准备设备、加热炉、切头剪、热轧机、冷却段、涂层装置、收卷设备、传送设备，其特征在于所述的加热炉为电感应快速加热炉5，全套设备包括依次排列的原料准备设备、电感应快速加热炉5、轧机入口切头剪6、高压水除磷装置7、第一架水平辊轧机8、第一架立辊轧机9、第二架水平辊轧机10、第二架立辊轧机11、第三架水平辊轧机12、第四架水平辊轧机13、测宽仪14、第三架立辊轧机15及其宽度闭环控制系统、第五架水平辊轧机16、冷却段17、带有工艺冷却和润滑的四辊冷轧机18、活套19、涂层装置20、收卷设备21，连接上述设备的传送装置，和冷轧机相连接的厚度闭环控制系统。
如图1所示，当原料为盘条时，所述的原料准备设备由依次相接的开卷机1、1′、直头机2和加热前矫直机4所组成。开卷机一般设两台、一台工作，一台准备，保证连续生产。
当原料为钢棒时，所述的原料准备设备由依次相接的直头机2、焊接机3和加热前矫直机4所组成。
当轧件断面较小时，在所述的测宽仪14和第三架立辊轧机15之间设有温度补偿加热装置。
所述的涂层装置20为涂漆、涂腊、涂塑或镀锌装置。
为了保证工艺稳定，所述的冷却段17由风冷段连接水冷段再连接设有盘旋轨道的保温炉及后水冷段装置所组成。
如图2所示，本发明的生产方法，包括原料准备、加热、热轧、控制冷却、收卷，其特征在于包括下列步骤1)完成开卷、直头、焊接、加热前矫直后，将准备好的原料圆钢送入电感应快速加热炉中加热到轧制温度，2)加热到轧制温度的圆钢出炉后送到轧机入口切头剪处切头、再进行高压水除鳞，3)进行热轧第一道水平辊轧制(1#平轧)—第二道轧边(1#立轧)—第三道水平辊轧制(2#平轧)—第四道轧边(2#立轧)—第五、六道水平辊轧制(3#平轧、4#平轧)，4)测量轧件宽度(测宽)，5)根据测宽结果控制第三架第七道立辊轧机压下率进行轧边，再进行第八道水平辊热轧，达到成品尺寸，6)热轧后的带钢先进入风冷段，含氧量受控制的循环空气通过鼓风机对带钢进行风冷，再进入水冷段，循环水对钢板进行冷却，水冷后的带钢沿水平方向进入保温炉并沿保温炉内的盘旋轨道通过保温炉，
7)从保温炉出来的带钢用后水冷段装置冷却到环境温度，再在厚度闭环控制下的进行冷轧，8)从冷轧机出来的带钢经活套缓冲后到达收卷机或经过涂层装置进行涂层，再由收卷机卷取成为高强度包装用钢带成品卷。
其各工艺参数为1)将电感应快速加热炉的温度控制在900℃～1100℃的钢带奥氏体Ar3以上温度，2)控制各道次轧制压下率第一道水平辊轧制延伸系数 1.2～1.5第二道立辊轧边压下率 1～8％第三道水平辊轧制压下 10～30％第四道立辊轧边压下率 1～3％第五道水平辊轧制压下率15～20％第六道水平辊轧边压下率10～20％第七道立辊轧制压下率 0.5～1.5％第八道水平辊轧制压下率5～15％四辊冷轧的压下率 5～20％3)冷却段风冷速度18～20℃/s，水冷速度20～50℃/s4)保温炉温度550℃～700℃。
所述的涂层为涂漆层、涂腊层、涂塑层或镀锌层。
在具体实施中，包装钢带产品的最终性能和所选用的原料密切相关。采用Q235生产的包装钢带强度在800～900MPa之间，采用20#或SS400生产的包装钢带强度可达900～1100MPa，采用StE350的钢带，强度可达1000～1400MPa。本发明的典型生产线，生产31.75×0.9mm钢带，小时产量为6吨，速度达到280m/min；生产19×0.9mm钢带时，小时产量为4吨，速度达到500m/min。
权利要求
1.一种高强度包装钢带的生产设备，包括原料准备设备、加热炉、切头剪、热轧机、冷却段、涂层装置、收卷设备、传送设备，其特征在于所述的加热炉为电感应快速加热炉，全套设备包括依次排列的原料准备设备、电感应快速加热炉、轧机入口切头剪、高压水除磷装置、第一架水平辊轧机、第一架立辊轧机、第二架水平辊轧机、第二架立辊轧机、第三架水平辊轧机、第四架水平辊轧机、测宽仪、第三架立辊轧机及其宽度闭环控制系统、第五架水平辊轧机、冷却段、带有工艺冷却和润滑的四辊冷轧机、活套、涂层装置、收卷设备，连接上述设备的传送装置，和冷轧机相连接的厚度闭环控制系统。
2.根据权利要求1所述的高强度包装钢带的生产设备，其特征在于当原料为盘条时，所述的原料准备设备由依次相接的开卷机、直头机和加热前矫直机所组成。
3.根据权利要求1所述的高强度包装钢带的生产设备，其特征在于当原料为钢棒时，所述的原料准备设备由依次相接的直头机、焊接机和加热前矫直机所组成。
4.根据权利要求1所述的高强度包装钢带的生产设备，其特征在于所述的测宽仪和第三架立辊轧机之间设有温度补偿加热装置。
5.根据权利要求1所述的高强度包装钢带的生产设备，其特征在于所述的涂层装置为涂漆、涂腊、涂塑或镀锌装置。
6.根据权利要求1所述的高强度包装钢带的生产设备，其特征在于所述的冷却段由风冷段连接水冷段再连接设有盘旋轨道的保温炉及后水冷段装置所组成。
7.一种采用权利要求1的高强度包装钢带的生产设备生产高强度包装钢带的方法，包括原料准备、加热、热轧、控制冷却、收卷，其特征在于包括下列步骤1)将准备好的原料圆钢送入电感应快速加热炉中加热到轧制温度，2)加热到轧制温度的圆钢出炉后送到轧机入口切头剪处切头，再进行高压水除鳞，3)进行热轧第一道水平辊轧制-第二道轧边-第三道水平辊轧制-第四道轧边-第五、六道水平辊轧制，4)测量轧件宽度，5)根据测宽结果控制第三架第七道立辊轧机压下率进行轧边，再进行第八道水平辊热轧，达到成品尺寸，6)热轧后的带钢先进入风冷段，含氧量受控制的循环空气通过鼓风机对带钢进行风冷，再进入水冷段，循环水对钢板进行冷却，水冷后的带钢沿水平方向进入保温炉并沿保温炉内的盘旋轨道通过保温炉，7)从保温炉出来的带钢用后水冷段装置冷段却到环境温度，再在厚度闭环控制下的进行冷轧，8)从冷轧机出来的带钢经活套缓冲后到达收卷机或经过涂层装置进行涂层，再由收卷机卷取成为高强度包装用钢带成品卷。
8.根据权利要求7所述的高强度包装钢带的生产设备生产高强度包装钢带的方法，其特征在于各工艺参数为1)将电感应快速加热炉的温度控制在900℃～1100℃的钢带奥氏体Ar3以上温度，2)控制各道次轧制压下率第一道水平辊轧制延伸系数1.2～1.5第二道立辊轧边压下率1～8％第三道水平辊轧制压下率 10～30％第四道立辊轧边压下率1～3％第五道水平辊轧制压下率 15～20％第六道水平辊轧边压下率 10～20％第七道立辊轧制压下率0.5～1.5％第八道水平辊轧制压下率 5～15％四辊冷轧的压下率5～20％3)冷却段风冷速度18～20℃/s，水冷速度20～50℃/s4)保温炉温度550℃～700℃。
9.根据权利要求7所述的高强度包装钢带的生产设备生产高强度包装钢带的方法，其特征在于所述的涂层为涂漆层、涂腊层、涂塑层或镀锌层。
全文摘要
本发明属于包装钢带技术领域，特别是一种高强度包装钢带的生产设备及其生产方法。设备包括原料准备设备、电感应加热炉、切头剪、高压水除磷装置、8架热轧机，一架冷轧机，中间冷却段，宽度闭环控制系统、厚度闭环控制系统、活套、涂层装置、卷取机。工艺过程包括原料准备、感应加热、切头、除鳞、热轧、宽度控制、控制冷却、冷轧、涂层、收卷，必要时可设置原料焊接机、附加加热装置。生产过程中应精确控制加热炉温度，轧机压下率、风冷、水冷速度。根据需要选择涂层种类。这种高强度包装钢带具有圆滑的角部，表面质量好，宽度精度在0～1mm范围内，板形和厚度精度高。钢带芯部强度高，表面韧性好，生产速度快，效率高，制造成本低，原料范围广。
文档编号B21C47/00GK1927482SQ20051004714
公开日2007年3月14日 申请日期2005年9月7日 优先权日2005年9月7日
发明者赵朋, 高义, 王义栋 申请人:鞍山市穗丰草制品厂