СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОГО ТОЛСТОГО ЛИСТА
METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS MANUFACTURING OF STEEL THICK SHEET

Изобретение относится к способу и соответствующему устройству для изготовления стального толстого листа непрерывным образом от узла для непрерывного литья до последней прокатной клети.
Известно, что обычно в этой области промышленности для прокатки используются клети «реверсивного» прокатного стана посредством нескольких продольных и поперечных проходов, с тем чтобы увеличивать каждый раз размер в длину и ширину получаемого продукта, причем слиток предпочтительно с прямоугольным поперечным сечением или сляб, предварительно нагревают до необходимой температуры в нагревательной печи с выравниванием температуры, и получают толстый лист с желательной толщиной и шириной. Размеры слитка или сляба, из которых второй может быть изготовлен непрерывным литьем, находятся в интервале от 120 до 400 мм по толщине и в интервале от 1000 до 2000 мм по ширине, в зависимости от вида стали и технологии, использованной для изготовления.
Также известно, что при обработке такого вида соотношение толщины исходного материала, то есть слитка или сляба, и толщины требуемого конечного толстого листа должно составлять не менее 1:4, чтобы обеспечить заваривание пор, возможно присутствующих в центральной части или в средней области, что типично для слитков/слябов большой толщины. Это означает, что для листа конечной толщины 50 мм минимальная толщина первоначальной плоской заготовки составляет 200 мм.
При последующем развитии технологии получения тонких слябов были разработаны устройства, посредством которых отливали тонкие слябы толщиной 150 мм или менее при ширине 3600 мм или менее. Эти тонкие слябы затем разрезали и после пропускания через нагревательную печь с выравниванием температуры направляли в линию к реверсивному прокатному стану, который, однако, приспосабливали лишь к продольной прокатке.
При использовании этих устройств соотношение толщины плоской заготовки и конечного толстого листа может быть таким низким, как 1:3, в соответствии с чем для листа толщиной 50 мм требуется тонкий сляб с минимальной толщиной 150 мм. Естественно, при использовании таких устройств также возможно изготовление не только толстых листов, но также и полосы, смотанной в рулоны, посредством той же самой реверсивной прокатной клети для работы с двумя направляющими в печи («технология толстый лист/прокатный стан Стеккеля»). Понятно, что при уменьшенном соотношении толщин тонкого сляба и конечного листа, составляющем 1:3, для получения толщины конечного листа 40-50 мм необходимо, чтобы слябы размером 120-150 мм отливались с максимальной скоростью примерно 2 м/мин, которая недостаточна для проведения непрерывного процесса прокатки в линии, требующего, в противоположность этому, минимальной скорости в 3,5 м/мин.
Эти факторы препятствовали использованию для изготовления толстолистового материала по схеме «литье-прокатка», уже известной в области изготовления лент. На основании экспериментов, которые, однако, не сделали возможным уменьшение размеров более чем на 35%, вследствие пониженной величины крутящего момента таких клетей прокатного стана, были разработаны математические имитационные модели. Из этих моделей следует, что результаты с аналогичным качеством могут быть достигнуты при коэффициенте обжатия даже более 50% и вплоть до 60% или менее, что обеспечивает возможность уменьшения габаритов устройства, а также снижение производственных затрат и инвестиций.
Поэтому целью данного изобретения является предоставление способа и соответствующего устройства для изготовления толстых листов толщиной 100 мм или менее и шириной 4000 мм или менее при малых инвестициях и производственных затратах.
При адаптировании технологии, использованной для изготовления в соответствии с патентами ЕР 0925132, ЕР 0946316 и ЕР 1011896 (на имя настоящего заявителя) было обнаружено, что, начиная с толщины продукта на выходе кристаллизатора 75 мм и у выхода из машины для непрерывного литья с толщиной продукта 55 мм, после обжатия с жидкой центральной частью (soft reduction) устанавливалась средняя температура более 1200°С при скорости 5 м/мин. Прокатка в линии выполнялась двумя клетями, обеспечивающими высокую степень обжатия (33% для первой клети и 30% для второй клети), чтобы получить конечные толстые листы толщиной 25 мм и, соответственно, соотношение толщины сляб/листа примерно 1:2. Качество продукта было сравнимо с качеством толстых листов, изготовленных в соответствии с прототипом, в частности отсутствовали поры и обеспечивалась гомогенная микроструктура по всей толщине.
Цель данного изобретения, таким образом, достигнута посредством способа и соответствующего устройства, определенных в пунктах 1, 7 формулы изобретения соответственно.
Эти и другие цели, преимущества и особенности данного изобретения будут более очевидны из приведенного ниже подробного описания двух вариантов его осуществления, представленных в виде неограничивающего примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой схему устройства в соответствии с данным изобретением для изготовления толстых листов из нержавеющей стали;
Фиг.2 представляет собой схему устройства в соответствии с данным изобретением для изготовления толстых листов из нелегированной или низколегированной стали.
На фиг.1 показано устройство, в котором соответствующие расстояния между различными компонентами устройства образуют общее расстояние между машиной 1 для непрерывного литья и концом этапа прокатки, составляющее примерно 60 м. Также указаны значения толщины, которые отличаются от значений, упомянутых в примере выше, однако в любом случае попадающих в заявленный интервал значений. При начальной толщине 70 мм сляб 10, подаваемый из машины 1 для непрерывного литья со скоростью 3,5 м/мин и средней температурой 1200°С, пропускался через окалиноломатель 2 и затем, без остановок, через прокатный стан 3, установленный в одной линии с машиной 1 для непрерывного литья, без нарушения непрерывности процесса до получения на выходе листа толщиной 8 мм или менее. В соответствии с видом стали и желательной толщиной листа число клетей прокатного стана, обозначенных тремя номерами (М1-М3), могло быть уменьшено на одну или две. Благодаря реализации заявленных температурных условий было возможно получение конечного толстого листа даже при использовании одной прокатной клети и подходящей степени обжатия, находящейся между 1:1,5 и 1:2,5 и предпочтительно составляющей примерно 1:2.
Следует заметить, что благоприятный температурный профиль для тонкого сляба, при котором температура в центральной части или в средней области довольно высокая и близка к 1350°С, увеличивает среднюю температуру прокатки и обеспечивает высокую степень уменьшения толщины, соответственно обеспечивая заваривание внутренних пор при меньшем числе проходов при прокатке по сравнению с обычным толстолистовым прокатным станом. Фактически, при превышении некоторой заданной степени обжатия или фактора деформации при постоянной ширине гидростатическое напряжение или специфическое давление в центральной части тонкой плоской заготовки достигает величин, которые достаточно высоки для заваривания любых имеющихся пор. Кроме того, высокие температуры деформации увеличивают рекристаллизацию, т.е., процесс, посредством которого кристаллические зерна деформируются и затем благодаря высокой температуре рекристаллизуются полностью, поддерживая тем самым образование равномерных микроструктур, в противоположность тому, что происходит при прокатке при более низких температурах, например от 1050 до 900°С, как указано в документе ЕР 0580062. Такие низкие температуры обычно приводят в конечном счете к смешанным структурам, которые не рекристаллизованы полностью.
Высокие температуры прокатки также увеличивают растворимость карбидов хрома в нержавеющей стали, соответственно устраняя их скопление без возможности протекания процесса, обратного указанному специфическому растворению.
Как видно на фиг.1, после этого следует этап ускоренного охлаждения, обозначенный цифрой 4, который обеспечивает дополнительное улучшение микроструктуры и характеристик профиля толстого листа.
В заключение, после резака 5 для разрезания листа на отрезки желательной длины может быть предусмотрен этап 6 правки. Как видно на фиг.2, представлен другой вариант осуществления устройства в соответствии с данным изобретением, который в особенности подходит для толстых листов нелегированной или низколегированной стали. В этом случае в качестве промежуточного звена между клетями М2 и М3 предусмотрен узел 4' промежуточного охлаждения, способный к снижению на 50-100°С высокой температуры прокатки, как это требуется для этих видов стали. В этих случаях требуется обеспечение термомеханической обработки в комбинации с прокаткой, включающей механическую деформацию и охлаждение.
Расстояние между М2 и М3 увеличено вследствие размещения дополнительной охлаждающей системы 4' между этими двумя клетями. Также может быть предусмотрено, принимая аналогичным образом во внимание вышеуказанную термомеханическую обработку, которая требуется для нелегированной или низколегированной стали, уменьшенное расстояние между первой клетью M1 и узлом 4 интенсивного охлаждения на выходе прокатного стана.