用于制造金属带材的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于制造金属带材的方法，在所述方法中，带材在多机架的社机 中被社制，在社机的最后一台社制机架之后沿输送方向被取出并且在冷却装置中被冷却。
【背景技术】
[0002] 钢材料的机械性能可能受到多方面影响。通过补充一定的合金元素实现强度提 高（混合结晶硬化）。此外，在社制期间可降低精社机组溫度，W实现更高的渗入密度（渗 入硬化）。通过添加微合金元素（例如Nb、v或Ti)形成析出物，该析出物引起强度的提高 (析出硬化）。然而，运些作用原理具有的缺点是，不利地影响了初性。相反地，组织的细晶 粒结构（细晶粒硬化）有利地作用于强度特性W及同时有利地作用于初性特性。通过小的 晶粒尺寸，改善了钢材料的强度特性和初性特性。
[0003] 铁素体晶粒大小的下降提高了强度并且通过霍尔-佩奇公式描述。据此，根据W 下关系式，强度增加（A〇v)与晶粒大小（d)成比例：
[0004]
阳〇化]该关系式已经多次通过实验研究得到证实。
[0006] 原则上，在铁素体晶粒直径减小时出现屈服点和抗拉强度的增加。霍尔-佩奇-关 系式良好地给出了工业制造的非合金的低碳钢（LC钢）和微合金钢的结果。微合金钢通常 由于受到抑制的再结晶而具有较小的晶粒大小并且相应地比传统的LC钢处于更高的强度 水平上。同时，小的铁素体晶粒尺寸对初性有有利的作用。在晶粒大小减小时，转变溫度 DBTT(初脆转变溫度）明显降低（科特雷尔-佩奇关系式）。
[0007] 通过热机械社制（热机械控制工艺-TMCP)，在热社和厚板社机中有意识地充分利 用该效应。在变形期间奥氏体的动态再结晶被称为最重要的机理。在过去几年中，通过热 机械社制已持续地改进了在社制和紧接着的冷却过程中受控的溫度引导并且调至更小的 铁素体晶粒大小。普遍适用的是，3至5μm的晶粒大小对于传统的CMn钢来说是极限值，与 在社制过程期间引入的奥氏体相变形的程度无关，利用工业方法和传统的合金方案已经无 法提供更小的值。
[000引然而，霍尔-佩奇等式（见W上）预测了进一步的晶粒细化度。1μπι的晶粒大小 例如在初性改善的同时可使强度提高350MPa。因此，在材料发展中很大的动力是，在设备、 过程和方法技术中给出新的方案并且在工业标准中给出该晶粒大小的高强度材料。
[0009] 典型地，在热社带材或厚板社制机组中规定，在最后一台社制机架和冷却区间之 间产生大于12m的距离。在该区域中，通常安装有用于溫度、厚度、轮廓和平整度的测量装 置。由此，刚好在缓慢社制的带材中，直至到达冷却的时间可大于12秒（在Im/s的带速 时）。然而，运对在带材之内的组织的晶粒大小进而对可实现的机械性能有不利作用，因为 在变形之后出现再结晶和再生过程。
[0010] 不利的是，在社制带材或板材之后在组织中出现显著的晶粒生长，其与再结晶和 再生过程叠加。该晶粒生长导致机械性能的恶化。
[0011] 另一方面设及带材或板材的平整度。在冷却区间中冷却之后的溫度越低W及带材 厚度或板材厚度越厚，则对带材上侧和下侧的水量施加越重要。如果在上侧和下侧之间的 水量比例不是最优的，那么带材或板材将不平或不平整。在运种情况下，需要高成本的再加 工或修补。
【发明内容】
[0012] 因此本发明所基于的目的是，提供一种根据前序所述的方法，其特别是在热社带 材和厚板社制机组中能够实现更好地调整金属材料、特别是钢的机械性能W及相成分。此 夕F，待制造的带材或板材的平整度应尽可能得高。
[0013] 通过本发明，所述目的的解决方案的特征在于，带材或板材在经过最后一台社制 机架的工作社漉之后紧接着经受附加的快速冷却，其中，带材或板材的冷却至少部分地还 在最后一台社制机架沿输送方向的延伸之内进行，其中，通过从上和从下将冷却介质施加 到带材或板材上，进行快速冷却，其中，从下施加到带材或板材上的冷却介质体积流量（即 单位时间的介质或水量）为从上施加到带材或板材上的冷却介质体积流量的至少120%。
[0014] 优选地，从下施加到带材或板材上的冷却介质体积流量为从上施加到带材或板材 上的冷却介质体积流量的至少150%。另一方面，从下施加到带材或板材上的冷却介质体积 流量优选地最高为从上施加到带材或板材上的冷却介质体积流量的400%。已表明，在高于 400%的值时，可能出现带材棱边的向下拱起。
[0015] 在带材或板材的快速冷却时，优选地W如下运样的量（并且必要时W运样的压 力）施加冷却介质，即，带材或板材的冷却在其表面处W至少500K/S的梯度、优选地W至少 750K/S的梯度、尤其优选地W至少lOOOK/s的梯度进行。
[0016] 优选地，首先在连续铸造设备中铸造铸锭，之后使其在加热炉中、特别是在漉底式 加热炉中加热到限定的溫度，并且随后紧接着在用作精社机组的社机中向下社制到精社带 材厚度，由此制造带材或板材。
[0017] 优选地，制造钢带或钢板作为带材或板材。在此，带材可为添加了合金成分的钢 带。
[0018] 优选地，社机是热社机。
[0019] 优选地，快速冷却从社机的最后一台社制机架的内部沿输送方向（即沿社制方 向）延伸一段2m至15m之间的、优选地6m至10m之间的距离。同时，冷却装置在社机的最 后一台社制机架之后沿输送方向优选地在大于10m的距离处开始。
[0020] 因此，根据本发明提出一种影响晶粒结构并且设定尽可能小的铁素体晶粒的方 法。在精社机组的最后一台机架中，设置有快速冷却。由此使在经过最后的社制间隙和对 带材或板材进行冷却之间的时间最小化。优选地，快速冷却设计为，在表面处冷却速率可超 过lOOOK/s。水量的施加使得产生最优的平整度。沿社制方向或输送方向在快速冷却之后 布置有测量仪器（用于带材的厚度或其溫度）。紧接着，进行（传统的）层流冷却并且之后 进行带材的卷取。
[0021] 本发明允许在热社机和厚板社机中更好地制造、特别是由金属材料（主要由钢和 铁合金）制造带材或板材。
[0022] 所产生的晶粒结构是在变形期间在材料中进行的再结晶和再生过程的结果。在热 社带材社制机组或者在厚板社制机架中特别是在最后一个道次之后才发生晶粒生长，并且 可通过尽可能提早的带材冷却抑制或减少晶粒生长。
[0023] 因此，普遍而言，本发明的应用领域是社机、热社带材和厚板社机，W及钢和铁合 金的带材和板材的制造。所提出的方法可通用地应用于在生产过程中材料必须进行冷却的 地方，特别是在分别具有附属设备的热社带材和厚板社制机组中在生产过程中材料必须进 行冷却的地方。
[0024] 有利地，特别是在热社带材和厚板社制机组中可更好地调整钢的机械性能W及相 成分。通过上侧和下侧的最优水量分配，产生良好的平整度。
[00巧]有利的是，通过根据本发明的方法产生的组织的很小的晶粒大小，且具有更好的 平整度。
[00%]由此本发明提供了一种答案并且描述了一种布置方案，在其中，快速冷却直接紧 接着最后一台社制机架。通过快速冷却，达到非常高的冷却速率和小的晶粒大小。
[0027] 在平整度方面应注意的是，在带材或板材的上侧和下侧上水量的施加使得产生平 整的带材或板材。通常，在上侧和下侧之间的水量比例为1:1至1:1. 15。运意味着，在上 侧和下侧上的水量相同，或者与在上侧上相比，在下侧上给出最多多15%的体积流。
[0028] 然而，本发明已确定，该比例不利于调至良好的平整度。会出现边缘波浪，从而带 材棱边不再位于漉道上。根据本发明，当水量比例处于1 :1.2至1 :4之间的范围内时、即与 在带材上侧上的情况相比至少120%且最多至400%的体积流量施加到下侧上时，防止了 运种情况并且实现了高的平整度。
[0029] 在制造热社带材时，首先在连续铸造设备中铸造铸锭，之后在漉底式加热炉中将 其加热到期