PL186319B1 - Sposób wytwarzania taśmy lub arkusza ze stali - Google Patents

Abstract

1 Sposób wytwarzania tasmy lub arkusza ze stali, polegajacy na tym, ze plynna stal odlewa sie w urzadzeniu do ciaglego odlewa- nia i tworzy sie cienka plyte, po czym przy wykorzystaniu ciepla od- lewania przepuszcza sie ja poprzez urzadzenie piecowe i poddaje zgrubnemu walcowaniu w walcarce zgrubnej do grubosci przejscio- wej, a nastepnie ponownemu walcowaniu w koncowym zespole walcowniczym az do utworzenia tasmy lub arkusza ze stali o wyma- ganej grubosci koncowej, znamienny tym, ze cienka plyte stalowa doprowadza sie do urzadzenia piecowego i dzieli na wstegi plyty stalowej o wielkosci odpowiadajacej wielokrotnosci wielkosci kon- wencjonalnie stosowanych zwojów tasmy stalowej, korzystnie odpowiadajacej wielkosci co najmniej pieciu zwojów, nastepnie wstege plyty stalowej doprowadza sie bez przerwy, bezposrednio z urzadzenia piecowego z predkosciami, które, korzystnie, odpo- wiadaja predkosci wejsciowej do walcarki zgrubnej i poddaje kolej- nym redukcjom grubosci, z walcarki zgrubnej uzyskana tasme stalowa podaje sie do urzadzenia obróbczego, które jest umieszczo- ne ponizej koncowego zespolu walcowniczego i w którym tasme stalowa opuszczajaca walcarke zgrubna ogrzewa sie i/lub utrzymu- je w temperaturze odpowiadajacej zakresowi austenitycznemu, a nastepnie w koncowym zespole walcowniczym poddaje walcowa- niu do pozadanej koncowej grubosci w polu austenitycznym, po czym tasme stalowa chlodzi sie do temperatury odpowiadajacej za- kresowi ferrytycznemu, przy czym po osiagnieciu pozadanej grubo- sci koncowej walcowana w polu austenitycznym tasme stalowa, korzystnie, tnie sie na kawalki o odpowiedniej dlugosci i zwija w standardowe zwoje F ig 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiot wynalazku dotyczy sposobu wytwarzania taśmy lub arkusza ze stali.

Kiedy poniższy tekst odnosi się do taśmy ze stali, należy rozumieć, że obejmuje to również arkusz ze stali. Przez cienką płytę rozumie się płytę, której grubość jest mniejsza niż 150 mm, korzystnie mniejsza niż 100 mm.

Znany jest sposób wytwarzania taśm lub arkuszy ze stali ujawniony w europejskim zgłoszeniu patentowym EP 0 666 122.

Powyższe zgłoszenie patentowe ujawnia sposób, w którym w sposób ciągły odlewana cienka płyta ze stali, po ujednorodnianiu w tunelowym urządzeniu piecowym, jest walcowana w licznych etapach gorącego walcowania, tj. w polu austenitycznym, w celu wytworzenia taśmy, mającej grubość mniejszą niż 2 mm.

W celu osiągnięcia takiej końcowej grubości przy użyciu urządzeń walcowniczych i zespołów walcowniczych, które mogą być zrealizowane w praktyce, proponuje się rozgrzanie taśmy stalowej, korzystnie przy pomocy pieca indukcyjnego, przynajmniej po pierwszej walcarce.

Urządzenie separujące jest umieszczone między urządzeniem do ciągłego odlewania i tunelowym urządzeniem piecowym i jest wykorzystywane do cięcia odlewanej w sposób ciągły cienkiej płyty na części o w przybliżeniu równej długości, przy czym części są ujednorodniane w tunelowym urządzeniu piecowym w temperaturze ok. 1050°C do około 1150°C. Po opuszczeniu tunelowego urządzenia piecowego, części mogą być, jeśli trzeba, cięte ponownie na połówkowe płyty, które mają wagę, która odpowiada wadze zwoju, na który taśma stalowa jest zwinięta poniżej urządzenia walcowniczego.

Znany jest z europejskiego opisu patentowego nr EP-A-0 306 076 sposób, w którym wykorzystano ciągły proces wytwarzania taśmy stalowej, tj. taki w którym jest zachowana nieprzerwana ciągłość przepływu stali od maszyny ciągłego odlewania cienkiej płyty poprzez walcarkę zgrubną walcarkę końcową aż do zwijarki, w celu poprawy sterowania temperaturą i uzyskania innych korzyści, począwszy od etapu ciągłego odlewania cienkiej płyty stalowej, poprzez walcowanie zgrubne oraz walcowanie końcowe. Według tego procesu w celu uniknięcia nadmiernego, niekontrolowanego spadku temperatury podczas walcowania gorącego prowadzącego do częściowego, niekontrolowanego przejścia walcowanej stali w zakres ferrytyczny, co grozi utratą dobrych właściwości metalurgicznych produktu, obniża się celowo temperaturę stali po pierwszym etapie walcowania zgrubnego. W ten sposób stal w dużym stopniu ok. 75% jest przekształcona z austenitycznego w stan ferrytyczny a następnie walco4

186 319 wana w wyższej temperaturze zakresu ferrytycznego. Zarówno doświadczenia, jak i liczne testy oraz obliczenia inżynierskie dowiodły, że sposób zaproponowany w tym opisie patentowym jest niemożliwy do zrealizowania w praktyce ponieważ w związku z relatywnie niską prędkością odlewania cienkiej płyty w urządzeniu do ciągłego odlewania i w efekcie ciągłego przepływu stali przez całą linię obróbczą prowadzi do zbyt niskiej prędkości walcowania (w tym walcowania zgrubnego) i zbyt dużego spadku temperatury podczas walcowania.

W europejskim opisie patentowym nr EP-A-0 666 122 ujawniono sposób wytwarzania taśmy stalowej polegający na oddzielnym wytwarzaniu każdego standardowego zwoju taśmy metodą „zwój za zwojem”, według którego odlewana płyta stalowa jest dzielona na kawałki płyty w urządzeniu tnącym, które są następnie, każdy z osobna, podgrzewane w urządzeniu piecowym, walcowane w pierwszym stanowisku walcarki, ponownie ogrzewane w urządzeniu podgrzewającym, a następnie walcowane do grubości końcowej i zwijane w zwijarce. Ten sposób wytwarzania powoduje duże straty materiału w związku z występowaniem podczas oddzielnego walcowania każdego kawałka taśmy efektu deformacji przedniej i tylnej części każdego kawałka taśmy, które to odcinki w tym przypadku stanowią odpad produkcyjny.

Znany jest także, z niemieckiego opisu patentowego nr DE-A-19520832 sposób i urządzenie do wytwarzania zwojów taśmy stalowej o właściwościach stali walcowanej na zimno.

Według tego sposobu cienka odlewana płyta stalowa jest walcowana w temperaturze w zakresie austenitycznym w urządzeniu walcarki i po walcowaniu gorącym, cięta w urządzeniu tnącym na kawałki płyty, które są następnie chłodzone w urządzeniu chłodzącym, po czym jeśli to jest wymagane, mogą być zwijane w zwoje. Następnie walcowany na gorąco kawałek płyty w postaci taśmy, w zwoju lub nie, jest walcowany do grubości końcowej w walcarce końcowej. Tak więc także i według tego opisu taśma stalowa jest wytwarzana metodą „zwój za zwojem” i posiada wszystkie opisane wyżej wady i niedogodności oddzielnego walcowania „na zimno”, które są niepożądane.

W znanym sposobie wytwarzania ferrytycznej lub walcowanej na zimno, taśmy stalowej, materiałem wyjściowym jest walcowana na gorąco rolka stali, jaka jest również wytwarzana przy użyciu znanego sposobu według zgłoszenia patentowego nr EP 0,666,112. Walcowana na gorąco rolka stali tego typu zwykle ma wagę między 16 a 30 ton. W tym przypadku, powstaje problem, że jest bardzo trudno, przy dużych stosunkach szerokości do grubości uzyskanej taśmy stalowej, kontrolować wymiary taśmy, to jest, profil grubości na całej szerokości taśmy i na całej długości taśmy. W wyniku nieciągłości strumienia materiału, przednia i tylna część walcowanej na gorąco taśmy zachowuje się w urządzeniu walcowniczym inaczej niż część środkowa. Kontrolowanie wymiarów stanowi problem przede wszystkim podczas wprowadzania do i wyprowadzania z końcowej walcarki w celu ferrytycznego lub zimnego walcowania. W praktyce, w celu uzyskania możliwie jak najkrótszych części przedniej i tylnej, które mają niewłaściwe wymiary, zastosowano zaawansowane urządzenia kontrolne wyprzedzające i samoadaptacyjne oraz modele numeryczne. Niemniej, każda rolka ma części przednią i tyln^ które muszą być usunięte, a ich łączny wymiar może dochodzić do kilkudziesięciu metrów długości.

W obecnie stosowanych instalacjach, stosunek szerokości do grubości równy około 1200 - 1400 jest uważany za maksymalny, możliwy do uzyskania w praktyce: większy stosunek szerokości do grubości taśmy prowadzi do powstawania nadmiernie długich części przedniej i tylnej, przed osiągnięciem stabilności sytuacji, a zatem do nadmiernego poziomu odpadów.

Z drugiej strony, z punktu widzenia wydajności materiałów przy obróbce taśmy stalowej walcowanej na gorąco lub na zimno, istnieje potrzeba uzyskiwania większej szerokości taśmy o identycznej lub mniejszej grubości. Stosunki szerokości do grubości równe około 2000 lub więcej są pożądane na rynku, ale nie mogą być uzyskane w praktyce w znanych procesach, z opisanych powyżej powodów.

Sposób wytwarzania taśmy lub arkusza ze stali, polegający na tym, że płynną stal odlewa się w urządzeniu do ciągłego odlewania i tworzy się cienką płytę, po czym przy wykorzystaniu ciepła odlewania przepuszcza się ją poprzez urządzenie piecowe i poddaje zgrubnemu

186 319 walcowaniu w walcarce zgrubnej do grubości przejściowej, a następnie ponownemu walcowaniu w końcowym zespole walcowniczym aż do utworzenia taśmy lub arkusza ze stali o wymaganej grubości końcowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że cienką płytę stalową doprowadza się do urządzenia piecowego i dzieli na wstęgi płyty stalowej o wielkości odpowiadającej wielokrotności wielkości konwencjonalnie stosowanych zwojów taśmy stalowej, korzystnie odpowiadającej wielkości co najmniej pięciu zwojów, następnie wstęgę płyty stalowej doprowadza się bez przerwy, bezpośrednio z urządzenia piecowego z prędkościami, które, korzystnie, odpowiadają prędkości wejściowej do walcarki zgrubnej i poddaje kolejnym redukcjom grubości, z walcarki zgrubnej uzyskaną taśmę stalową podaje się do urządzenia obróbczego, które jest umieszczone poniżej końcowego zespołu walcowniczego i w którym taśmę stalową opuszczającą walcarkę zgrubną ogrzewa się i/lub utrzymuje w temperaturze odpowiadającej zakresowi austenitycznemu, a następnie w końcowym zespole walcowniczym poddaje walcowaniu do pożądanej końcowej grubości w polu austenitycznym, po czym taśmę stalową chłodzi się do temperatury odpowiadającej zakresowi ferrytycznemu, przy czym po osiągnięciu pożądanej grubości końcowej walcowaną w polu austenitycznym taśmę stalową, korzystnie, tnie się na kawałki o odpowiedniej długości i zwija w standardowe zwoje.

Korzystnie, końcowa grubość austenitycznie walcowanej taśmy jest mniejsza niż 1.8 mm, korzystnie mniejsza niż 1.5 mm, a bardziej korzystnie mniejsza niż 1.2 mm, ponadto taśma lub arkusz jest walcowany na zimno do ferrytycznej końcowej grubości w polu ferrytycznym z całkowitą redukcją mniejszą niż 90%, przy czym taśma stalowa jest ze stali o niskiej' lub ultraniskiej zawartości węgla, korzystnie stosowanej jako stal głębokotłoczna.

Korzystnie, całkowita redukcja uzyskana z walcowania w polu ferrytycznym jest mniejsza niż 87%.

Korzystnie, ferrytyczna końcowa grubość taśmy jest osiągnięta co najmniej częściowo w polu walcowania ferrytycznego.

Korzystnie, przejściowa grubość taśmy jest mniejsza niż 20 mm.

Korzystnie, stosunek szerokości do grubości taśmy lub arkusza ze stali jest większy niż 1500, korzystnie większy niż 2000.

Sposób wytwarzania taśmy lub arkusza ze stali, polegający na tym, że płynną stal odlewa się w urządzeniu do ciągłego odlewania i tworzy się cienką płytę, po czym przy wykorzystaniu ciepła odlewania przepuszcza się ją poprzez urządzenie piecowe i poddaje zgrubnemu walcowaniu w walcarce zgrubnej do grubości przejściowej a następnie ponownemu walcowaniu w końcowym zespole walcowniczym aż do utworzenia taśmy lub arkusza ze stali o wymaganej grubości końcowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że cienką płytę stalową doprowadza się do urządzenia piecowego i dzieli na wstęgi płyty stalowej o wielkości odpowiadającej wielokrotności wielkości konwencjonalnie stosowanych zwojów taśmy stalowej, korzystnie odpowiadającej wielkości co najmniej pięciu zwojów, następnie wstęgę płyty stalowej doprowadza się bez przerwy bezpośrednio z urządzenia piecowego, z prędkościami, które, korzystnie, odpowiadają prędkości wejściowej, do walcarki zgrubnej i poddaje kolejnym redukcjom grubości, z walcarki zgrubnej uzyskaną taśmę stalową podaje się do urządzenia obróbczego, które jest umieszczone poniżej końcowego zespołu walcowniczego i w którym taśmę stalową opuszczająca walcarkę zgrubną chłodzi się do temperatury, w której stal ma w zasadzie strukturę ferrytyczną, a następnie poddaje walcowaniu w końcowym zespole walcowniczym w temperaturze w zakresie ferrytycznym, przy czym po osiągnięciu pożądanej grubości końcowej walcowaną w polu ferrytycznym taśmę stalową tnie się na kawałki o odpowiedniej długości i zwija w standardowe zwoje.

Korzystnie, końcowa grubość austenitycznie walcowanej taśmy jest mniejsza niż 1.8 mm, korzystnie mniejsza niż 1.5 mm, a bardziej korzystnie mniejsza niż 1.2 mm, oraz taśma lub arkusz jest walcowany na zimno do ferrytycznej końcowej grubości w polu ferrytycznym z całkowitą redukcją mniejszą niż 90%, przy czym taśmą stalowa jest ze stali o niskiej lub ultraniskiej zawartości węgla, korzystnie stosowanej jako stal głębokotłoczna.

Korzystnie, całkowita redukcja uzyskana z walcowania w polu ferrytycznym jest mniejsza niż 87%.

186 319

Korzystnie, ferrytyczna końcowa grubość taśmy jest osiągnięta co najmniej częściowo w etapie walcowania w polu ferrytycznym.

Korzystnie, przejściowa grubość taśmy jest mniejsza niż 20 mm.

Korzystnie, stosunek szerokości do grubości taśmy lub arkusza ze stali jest większy niż

1500, korzystnie większy niż 2000.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie sposobu wytwarzania taśm lub arkuszy walcowanych, który oferuje więcej opcji i przy pomocy którego, ponadto, taśma stalowa lub arkusz mogą być wytwarzane w bardziej wydajny sposób. Zalety rozwiązania według wynalazku wynikają z tego, że w celu wytworzenia walcowanej taśmy ze stali ferrytycznej, taśma, płyta lub jej część jest doprowadzana bez przerwy co najmniej z jednego urządzenia piecowego z prędkością, która w zasadzie odpowiada prędkości wejściowej do walcarki zgrubnej i dalszej redukcji grubości, od walcarki wstępnej do urządzenia obróbczego, które jest umieszczone poniżej końcowego zespołu walcowniczego, następnie taśma opuszczająca walcarkę wstępną jest chłodzona do temperatury, przy której stal ma w zasadzie strukturę ferrytyczną.

Natomiast w celu wytworzenia walcowanej taśmy ze stali austenitycznej, taśma opuszczająca walcarkę zgrubną jest ogrzewana lub utrzymywana w temperaturze w zakresie austenitycznym, zaś w końcowym zespole walcowniczym jest walcowana do końcowej grubości w zasadzie w polu austenitycznym i jest następnie ochładzana po tym walcowaniu do pola ferrytycznego.

W tym kontekście, przez taśmę rozumie się płytę o zredukowanej grubości.

Sposób według wynalazku umożliwia wstępne walcowanie taśmy stalowej, opuszczającej, urządzenie piecowe z dowolną szybkością, w nieprzerwanym lub ciągłym procesie w polu austenitycznym, w celu ochłodzenia jej do pola ferrytycznego i do walcowania jej w polu ferrytycznym w celu uzyskania końcowej grubości.

Okazało się, że wystarczające jest dużo prostsze sterowanie zwrotne w celu kontrolowania wymiarów taśmy.

Wynalazek wykorzystuje również pogląd, że możliwe jest wykorzystanie procesu, w którym, według dotychczasowego stanu techniki, wytwarzana jest w taki sposób tylko walcowana na gorąco taśma stalowa, przy wykorzystaniu w zasadzie tych samych środków, które w tym procesie można uzyskać, oprócz austenitycznie walcowanej taśmy stalowej, również ferrytycznie walcowanej taśmy stalowej, mającej właściwości taśmy stalowej walcowanej na zimno.

Otwiera to możliwość użycia urządzenia, które jest znane, do wytwarzania szerszego zakresu taśm stalowych, a w szczególności do wytwarzania taśm stalowych, które mają znacznie większą wartość dodaną na rynku. Dodatkowo, proces dostarcza szczególnej korzyści przy walcowaniu ferrytycznej taśmy, jak będzie wyjaśnione poniżej.

Wynalazek umożliwia również uzyskanie licznych innych ważnych korzyści, które zostaną opisane poniżej.

Przy realizacji sposobu według wynalazku, korzystne jest wykonywanie wstępnego walcowania w polu austenitycznym, możliwie najwcześniej poniżej urządzenia piecowego, w którym płyta jest ujednorodniana w odpowiedniej temperaturze. Następnie, korzystne jest dobranie dużej prędkości walcowania i redukcji. W celu uzyskania stałych właściwości stali, konieczne jest zapobieżenie sytuacji, w której płyta lub co najmniej znaczna jej część, przeszła do pola dwufazowego, w którym struktury austenityczna i ferrytyczna istniejąjedna obok drugiej. Po opuszczeniu urządzenia piecowego, ujednorodniona płyta austenityczna jest ochładzana najszybciej przy bocznych krawędziach. Stwierdzono, że chłodzenie ma miejsce głównie w części brzegowej płyty, która ma szerokość porównywalną z bieżącą grubością płyty lub taśmy. Przez walcowanie taśmy krótko po tym, jak opuści ona piec i korzystnie ze znaczną redukcją grubości, rozmiary ochłodzonej części brzegowej są ograniczone. Można wówczas wytworzyć taśmę o właściwym kształcie i o stałych, przewidywalnych właściwościach na właściwie całej szerokości.

Uzyskany w procesie według wynalazku właściwie jednorodny rozkład temperatury wzdłuż szerokości taśmy, wraz z grubością płyty, pozwala na uzyskanie dodatkowej korzyści

186 319 w postaci szerszego zakresu roboczego, wewnątrz którego wynalazek może zostać zastosowany. Ponieważ jest niepożądane wykonywanie walcowania w polu dwufazowym, zakres roboczy odnośnie temperatury (temperaturowy) jest ograniczony od dołu przez temperaturę tej części płyty, która najpierw przechodzi w pole dwufazowe, tj. rejonu brzegowego. W procesie tradycyjnym, temperatury części środkowej są wówczas wciąż o wiele wyższe od temperatury przejścia, przy której austenit przechodzi w ferryt. W celu umożliwienia mimo to wykorzystywania wyższej temperatury części środkowej, zaproponowano w dotychczasowym stanie techniki ponowne ogrzewanie brzegów. Przy zastosowaniu wynalazku, ten środek nie jest potrzebny lub przynajmniej jest potrzebny w znacznie mniejszym stopniu, zaś wynik jest taki, że proces walcowania austenitycznego może być kontynuowany, aż właściwie cała płyta, w szczególności w kierunku szerokości, będzie miała temperaturę bliską temperatury przejścia.

Bardziej jednorodny rozkład temperatury zapobiega powstaniu sytuacji, w której stosunkowo mała część płyty przeszła już w pole dwufazowe, powodując, że dalsze walcowanie jest niepożądane, podczas gdy duża część jest wciąż znacznie w polu austenitycznym, a zatem może być wciąż walcowana. Należy również tutaj zauważyć, że przy chłodzeniu z pola austenitycznego w stosunkowo małym zakresie temperatury, w którym następuje transformacja, duża część materiału ulega transformacji. Oznacza to, ze nawet mały spadek temperatury poniżej temperatury przejścia powoduje transformacje dużej części stali. Z tego powodu, w praktyce istnieje znaczna obawa przed zejściem poniżej najwyższej temperatury tego zakresu temperatur.

Znane są urządzenia, służącego do realizacji wynalazku, jak również różne przykłady ich wykonania, opisane w zgłoszeniu patentowym NL-1003293, które jest tu włączone w całości jako materiał źródłowy.

Wynalazek jest szczególnie odpowiedni do zastosowania przy wytwarzaniu stali głębokotłocznej. Aby stal mogła być głęboko tłoczona, parametry stali muszą spełniać liczne wymagania, z których kilka istotnych jest omówionych poniżej. Na przykład w celu uzyskania zamkniętej, tak zwanej dwuczęściowej puszki, której pierwsza część zawiera podstawę i korpus, zaś druga część jest przykrywą, podstawą dla pierwszej części jest płaskim półwyrobem wykonanym z głębokotłocznej stali, który jest najpierw głęboko tłoczony w celu utworzenia kubka, mającego średnicę, na przykład 90 mm i wysokość, na przykład 30 mm, przy czym ścianki kubka są następnie tłoczone w celu utworzenia puszki, mającej średnicę, na przykład, 115 mm. Przykładowe wartości grubości materiału stalowego w różnych fazach produkcji są równe następującym: początkowa grubość półwyrobu 0.26 mm, grubość podstawy i grubość ścianki kubka 0.26 mm, grubość podstawy puszki 0.26 mm, grubość ścianki puszki w połowie wysokości 0.09 mm, grubość górnej krawędzi puszki 0.15 mm.

Stal głębokotłoczna musi być ekstremalnie plastyczna i musi pozostawać taka przez cały czas, tj. nie może tracić plastyczności z upływem czasu. Starzenie prowadzi do powstawania dużych sił deformujących, powstawania pęknięć podczas deformowania i defektów powierzchniowych w wyniku istnienia linii płynięcia. Sposobem przeciwdziałania starzeniu jest tak zwane przestarzenie przez strącenie węgla.

Spełnienie wymagania oszczędności materiału przez umożliwienie wykonywania nawet lżejszych puszek również skutkuje wymaganiem dużej plastyczności w celu, począwszy od danej grubości początkowej półwyrobu, umożliwienia uzyskania możliwie minimalnej grubości końcowej ścianki puszki, a także górnej krawędzi puszki. Wykonanie górnej krawędzi puszki nakłada szczególne wymagania na stal głębokotłoczną. Po uformowaniu puszki przez wytłoczenie ścian, średnica górnej krawędzi jest redukowana w procesie znanym jako szyjkowanie, w celu umożliwienia stosowania mniejszej przykrywki i oszczędzenia w ten sposób materiału przykrywki. Po szyjkowaniu, wytwarzana jest kryza wzdłuż wierzchołka górnej krawędzi w celu umożliwienia przymocowania przykrywki. Szyjkowanie i wytwarzanie kryzy, w szczególności, są procesami, które nakładają wysokie wymagania na dodatkową plastyczność stali głębokotłocznej, która została wcześniej już zdeformowana podczas wytwarzania korpusu.

186 319

Oprócz plastyczności, ważna jest czystość stali. Czystość jest w tym przypadku rozumiana jako stopień, w jakim usunięte są wtrącenia, w większości wtrącenia tlenkowe lub gazowe. Wtrącenia tego typu są utworzone, kiedy stal jest wykonywana w tlenowym urządzeniu produkującym stal i z proszku odlewniczego, który jest używany w ciągłym odlewaniu płyty stalowej, która tworzy materiał wyjściowy dla stali głębokotłocznej. Podczas szyjkowania lub tworzenia kryzy, wtrącenia mogą prowadzić do pęknięć, które same z kolei mogą spowodować następnie nieszczelności puszki, która zostanie napełniona zawartością, a następnie zamknięta. W takim przypadku podczas przechowywania i transportu, wyciekająca zawartość może, w wyniku w szczególności zanieczyszczenia, spowodować uszkodzenie innych puszek i towarów dokoła niej, co przekracza wielokrotnie wartość przeciekającej puszki i jej zawartości. Kiedy grubość krawędzi puszki maleje, ryzyko pęknięcia powstającego z powodu wtrąceń rośnie. Zatem, stal głębokotłoczna powinna być wolna od wtrąceń. Ponieważ wtrącenia są nieuniknione w obecnie stosowanym sposobie wytwarzania stali, ich rozmiary muszą być utrzymywane na jak najmniejszym poziomie i mogą one występować tylko w bardzo małej liczbie.

Jeszcze inne wymaganie odnosi się do poziomu anizotropii stali głębokotłocznej. Przy produkcji głęboko tłoczonej dwuczęściowej puszki z tłoczonymi ściankami lub ścienianymi ściankami, górną krawędź puszki nie leży w jednej płaszczyźnie, ale raczej ma kształt falisty, zwłaszcza wokół obwodu puszki. Wśród specjalistów, falisty brzeg jest zwany uszami. Tendencja do powstawania uszu jest wynikiem anizotropii w stali głębokotłocznej. Uszy muszą być odcinane do najniższego poziomu wspólnego w celu uzyskania górnej krawędzi, która biegnie w płaskiej powierzchni i może być deformowana na kryzę, proces ten prowadzi jednakże do powstania straty materiału. Wielkość uszu jest zależna od całkowitej redukcji grubości przy walcowaniu na zimno i od zawartości węgla.

Jest normalne, przy rozważaniu inżynierii procesu, rozpoczynanie od arkusza lub taśmy walcowanej na gorąco, mającej grubość 1.8 mm lub więcej. Przy redukcji około 85%, prowadzi to do końcowej grubości równej około 0.27 mm. Wobec wymagania, aby minimalizować zużycie materiału użytego na każdą puszkę, pożądana jest jeszcze mniejsza końcowa grubość, korzystnie mniejsza niż 0.21 mm. Najbardziej zalecane są wartości około 0.17 mm jak wspomniano wcześniej. Przy danej początkowej grubości materiału wyjściowego około 1.8 mm, wymaga to zatem redukcji większej niż 90%. Przy zwykłych koncentracjach węgla, prowadzi to do powstawania dużych uszu, a następnie, w wyniku odcinania uszu, do dodatkowych strat materiału, negując zatem część korzyści uzyskanych z mniejszej grubości. Poszukiwano rozwiązania wyżej opisanego problemu stosując stal o bardzo niskiej lub ultra niskiej zawartości węgla (stal ULC). Stal tego typu, która ogólnie posiada koncentracje węgla poniżej 0.01%, aż do wartości rzędu 0.001% lub niższych, jest wykonywana przez wdmuchiwanie większej ilości tlenu do surówki w tlenowym urządzeniu do wytwarzania stali, także większa ilość węgla jest spalana. W miarę potrzeby, następnie może być prowadzona obróbka wyparką próżniową, w celu dalszego zredukowania koncentracji węgla. W wyniku wprowadzenia większej ilości tlenu do surówki, powoduje się również powstawanie niepożądanych tlenków metali w surówce, które pozostają jako wtrącenia w odlewanej płycie stalowej i później w taśmie walcowanej na zimno. Negatywny wpływ wtrąceń jest zwiększany przy mniejszej końcowej grubości stali walcowanej na zimno. Jak omówiono, takie wtrącenia są szkodliwe, ponieważ mogą prowadzić do tworzenia pęknięć. W wyniku mniejszej końcowej grubości, ten szkodliwy efekt dotyczy w szczególności stali ULG. W rezultacie, wydajność przy stosowaniu stali typu ULG do celów opakowaniowych jest niska, ze względu na dużą, ilość odpadów.

Inną zaletą rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie sposobu wytwarzania stali głębokotłocznej z typów stali o niskiej zawartości węgla, przez co zwykle rozumie się zawartość węgla między 0.1% a 0.01%. Umożliwia to uzyskanie małej końcowej grubości taśmy lub arkusza stali przy dużej wydajności materiału, a także uzyskanie innych korzyści. W sposobie według wynalazku taśma stalowa jest ze stali o niskiej zawartości węgla, mającej zawartość węgla między 0.1% a 0.01% i jest chłodzona przy przejściowej grubości mniejszej niż 1.8 mm od pola austenitycznego do pola ferrytycznego, a całkowita redukcja przez walcowanie w polu ferrytycznym jest mniejsza niż 90%.

186 319

Poziom anizotropii jest zależny od koncentracji węgla i całkowitej redukcji w wyniku walcowania, jakiej jest poddawana stal głębokotłoczna w polu ferrytycznym.

Kolejna zaleta rozwiązania według wynalazku wynika z faktu, że wynalazek jest oparty na założeniu, że całkowita redukcja w polu ferrytycznym po przejściu z pola austenitycznego jest ważna dla powstawania uszu, oraz że powstawanie uszu może być zablokowane lub ograniczone przy zimnym walcowaniu w polu ferrytycznym, przez utrzymywanie redukcji w określonych granicach, dla danej zawartości węgla, oraz przez osiąganie pola ferrytycznego przy dostatecznie cienkiej taśmie.

Korzystnie całkowita redukcja uzyskana przez walcowanie w polu ferrytycznym jest mniejsza niż 87%. Poziom redukcji w wyniku walcowania, przy którym występuje minimalna anizotropia, zależy od koncentracji węgla i rośnie, kiedy koncentracja węgla spada. Dla stali o niskiej zawartości węgla, redukcja w wyniku walcowania na zimno, która wytwarza minimalną anizotropię, a zatem minimalne uszy, leży w zakresie mniej niż 87% lub bardziej korzystnie mniej niż 85%. w połączeniu z dobrymi właściwościami deformacyjnymi, korzystne jest, aby całkowita redukcja była większa niż 75%, a bardziej korzystne, aby była większa niż 80%.

Redukcja, jaką należy uzyskać w polu ferrytycznym może być niska przy małej grubości końcowej w innym przykładzie wykonania wynalazku, który charakteryzuje się tym, że przejściowa grubość jest mniejsza niż 1.5 mm.

Sposób według wynalazku zapewnia uzyskanie stali glębokotłocznej, która może być wytwarzana w znany sposób, przy użyciu ogólnie znanego urządzenia i który umożliwia wytwarzanie cieńszej stali glębokotłocznej niż było to dotąd możliwe. Znane techniki mogą zostać użyte do walcowania i dalszej obróbki w polu ferrytycznym.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania został przedstawiony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku, w widoku z boku, schematycznie, fig. 2 - wykres ilustrujący temperaturę stali w funkcji położenia w urządzeniu, fig. 3 - wykres ilustrujący profil grubości stali jako funkcję położenia w urządzeniu.

Sposób wytwarzania taśmy lub arkusza ze stali według wynalazku może być zrealizowany przy użyciu urządzenia przedstawionego na fig. 1, stanowiącego urządzenie 1 do ciągłego odlewania, służące do odlewania cienkich płyt. W tym wstępnym opisie, urządzenie 1 do ciągłego odlewania jest rozumiane jako odpowiednie do odlewania cienkich stalowych płyt o grubości mniej niż 150 mm, korzystnie mniej niż 100 mm. Urządzenie zawiera kadź 2, z której płynna stal, która ma być odlana, jest wprowadzana do kadzi przewoźnej 3, która w tej konstrukcji przyjmuje postać próżniowej kadzi przewoźnej. Poniżej kadzi przewoźnej 3 znajduje się wlewnica 4, do której wlewana jest płynna stal i w której stal ulega zestaleniu, co najmniej częściowo. Jeśli trzeba, wlewnica 4 może być wyposażona w hamulec elektromagnetyczny. Próżniowa kadź przewoźna i elektromagnetyczne hamulce nie są konieczne i mogą być zastosowane oddzielnie, zapewniając możliwość uzyskania wyższej szybkości odlewania i lepszej wewnętrznej jakości odlewanej stali. Tradycyjne urządzenie ciągłego odlewania mające szybkość odlewania w przybliżeniu 6 m/min, dodatkowe środki, takie jak próżniową kadź przewoźną i/lub hamulec elektromagnetyczny, daje możliwość uzyskania szybkości odlewania 8 m/min lub więcej. Zestalona cienka płyta jest wprowadzana do pieca tunelowego 7, mającego długość, na przykład, 200 m. Jak tylko odlana płyta osiągnie koniec pieca 1 użyty jest mechanizm tnący do pocięcia płyty na części płyty. Każda część płyty reprezentuje ilość stali odpowiadającą pięciu do sześciu tradycyjnych zwojów. W piecu jest pomieszczenie do przechowywania pewnej liczby części płyty tego typu, na przykład do przechowywania trzech takich części płyty. W efekcie, te części instalacji, które leżą poniżej pieca mogą dalej działać, podczas gdy kadź odlewnicza w urządzeniu ciągłego odlewania musi być wymieniona i trzeba rozpocząć odlewanie nowej płyty. Przechowywanie w piecu również zwiększa czas przebywania części płyty w nim, zatem również zapewnia lepsze ujednorodnienie temperaturowe w częściach płyty. Prędkość, z jaką płyta wchodzi do pieca odpowiada szybkości odlewania, a zatem około 0.1 m/sek. Poniżej pieca 7, znajduje się urządzenie 9 służące do usuwania tlenków, które w tym przypadku jest w postaci wysokociśnieniowych strumieni wody, w celu wybicia z powierzchni tlenków, które powstały na

186 319 powierzchni płyty. Prędkość, z jaką płyta przechodzi przez instalację usuwania tlenków i wchodzi do urządzenia walcowniczego 10 jest równa w przybliżeniu 0.156 m/s. Urządzenie walcownicze 10, które spełnia funkcję walcarki zgrubnej, zawiera dwie klatki czterowalcowe. Jeśli trzeba, mechanizm tnący 8 może być dodany na wszelki wypadek.

Na fig. 2 można zauważyć, że temperatura płyty stalowej, która jest na poziomie około 1450°C przy opuszczaniu kadzi przewoźnej, spada, na przenośniku walcowym, do poziomu około 1150°C i jest ujednorodniana w tej temperaturze w urządzeniu piecowym. W wyniku intensywnego natrysku wodą w urządzeniu 9 usuwającym tlenki, temperatura płyty spada z około 1150°C do około 1050°C, zarówno w procesie austenitycznym jak i w procesie ferrytycznym, oznaczonym odpowiednio a i f. W dwóch walcarkach urządzenia walcowniczego 10, temperatura płyty w przybliżeniu o dalsze 50°C na każdą drogę walcowania (przejście), tak że płyta, która początkowo miała grubość około 70 mm, jest uformowana w dwóch etapach z pośrednią grubością 42 mm, w taśmę stalową o grubości w przybliżeniu 16.8 mm w temperaturze w przybliżeniu 950°C. Profil grubości jako funkcja położenia jest pokazany na fig. 3. Liczby pokazują grubość w mm. Urządzenie chłodzące 11 i blok rolek 12 i, jeśli trzeba, dodatkowe urządzenie piecowe (nie pokazane), są dołączane poniżej urządzenia zgrubnego walcowania 10. Przy wytwarzaniu austenitycznie walcowanej taśmy, taśma wychodząca z urządzenia walcowniczego 10 jest, jeśli trzeba, przechowywana czasowo i jest ujednorodniana w bloku rolek 12 i jeśli wymagany jest dodatkowy wzrost temperatury, jest ogrzewana w urządzeniu grzewczym (nie pokazane), które jest umieszczone poniżej bloku rolek. Jest oczywiste dla specjalisty wdanej dziedzinie, że urządzenie chłodzące 11, bloki rolek 12 i urządzenie piecowe (nie pokazane) mogą mieć inne położenie jedno w stosunku do drugiego niż pokazane powyżej. W wyniku redukcji grubości, walcowana taśma jest wprowadzana do bloku rolek z prędkością w przybliżeniu 0.6 m/s. Druga instalacja 13 usuwania tlenków jest umieszczona poniżej urządzenia chłodzącego 11, bloku rolek 12 lub urządzenia piecowego (nie pokazane), w celu ponownego usuwania warstwy tlenkowej, która mogła utworzyć się na powierzchni walcowanej taśmy. Jeśli trzeba, inne urządzenie tnące może być również dołączone, w celu odcinania części przedniej i tylnej z taśmy. Taśma jest następnie wprowadzana do zespołu walcowniczego, który może mieć postać sześciu połączonych szeregowo klatek czterowalcowych. Jeśli wytwarzana jest taśma austenityczna, możliwe jest osiągnięcie pożądanej grubości końcowej równej, na przykład, 1.0 mm przez użycie tylko pięciu walcarek. Grubość osiągana w tej operacji dla każdej walcarki jest wskazywana w górnym wierszu liczb z fig. 3 dla przypadku płyty o grubości 70 mm. Po opuszczeniu zespołu walcowniczego 14, taśma, która ma wówczas końcową temperaturę około 900°C przy grubości 1.0 mm, jest chłodzona intensywnie przy pomocy urządzenia chłodzącego 15 i jest nawijana na zwijarce 16. Prędkość, z jaką wchodzi do zwijarki jest równa w przybliżeniu 13 m/s.

Jeśli ma być wytworzona ferrytycznie walcowana taśma stalowa, taśma stalowa opuszczająca urządzenie zgrubnego walcowania 10 jest chłodzona intensywnie przy pomocy urządzenia chłodzącego 11. Taśma następnie omija blok rolek 12 i, jeśli trzeba, urządzenie piecowe (nie pokazane), a następnie usuwany jest tlenek w instalacji usuwania tlenku 13. Taśma, która osiągnęła w międzyczasie pole ferrytyczne, ma temperaturę w przybliżeniu 750°C. Jak wspomniano powyżej, część materiału może być wciąż austenityczna, ale zależnie od zawartości węgla i wymaganej jakości końcowej, jest to dopuszczalne. W celu uzyskania wymaganej końcowej grubości dla taśmy ferrytycznej w przybliżeniu 0.7 do 0.8 mm, wszystkie sześć klatek zespołu walcowniczego 14 jest wykorzystywane. Jak w sytuacji, kiedy walcowana jest taśma austenityczna, podczas walcowania taśmy ferrytycznej następuje w zasadzie identyczna redukcja w każdej walcarce, z wyjątkiem redukcji przez końcową walcarkę. Jest to zilustrowane na krzywej temperatury na fig. 2 i na profilu grubości przez dolny szereg liczb na fig. 3 dla ferrytycznie walcowanej taśmy stalowej, jako funkcja położenia. Krzywa temperatury pokazuje, że taśma ma temperaturę wyjściową która jest znacznie powyżej temperatury rekrystalizacji. Zatem, w celu zapobieżenia formowaniu się tlenków, może być pożądane ochłodzenie taśmy przy pomocy urządzenia chłodzącego 15 do pożądanej temperatury zwijania. W takim przypadku rekrystalizacja wciąż może występować. Jeśli temperatura wyjściowa z zespołu walcowniczego 14 jest zbyt niska, urządzenie piecowe 18, które jest umieszczone poniżej zespołu walcowniczego, może zostać użyte do ogrzania ferrytycznie walcowanej taśmy do wymaganej temperatury zwijania. Chłodzące urządzenie 15 i urządzenie piecowe 18 mogą być umieszczone równolegle lub szeregowo jedno względem drugiego. Możliwe jest również zastąpienie jednego urządzenia innym urządzeniem, zależnie od tego, czy wytwarzana jest taśmą ferrytyczna, czy austenityczna. Jak wspomniano, jeśli jest wytwarzana taśma ferrytyczna, walcowanie jest wykonywane w sposób ciągły. Oznacza to, że taśma opuszczająca urządzenie walcownicze 14 i opcjonalnie urządzenie chłodzące 15 lub urządzenie piecowe 18 ma większą długość niż taśma stosowana zwykle do utworzenia pojedynczej rolki i że część płyty o długości całego pieca lub dłuższej, jest zwijana w sposób ciągły. W celu przycięcia taśmy na wymaganą długość, odpowiadającą zwykłym wymiarom rolki, dołączony jest mechanizm tnący 17. Przez odpowiedni dobór różnych składników urządzenia i etapów sposobu, który realizują, takich jak ujednorodnianie, walcowanie, chłodzenie i tymczasowe magazynowanie, stwierdzono, że możliwe jest obsługiwanie tego urządzenia przez pojedyncze urządzenie odlewania ciągłego, podczas gdy w dotychczasowym stanie techniki używane są dwa urządzenia ciągłego odlewania w celu dopasowania ograniczonej szybkości odlewania do dużo większych szybkości walcowania, które są zwykle stosowane. Jeśli trzeba, dodatkowa, tak zwana ciasna zwijarka może być dołączona bezpośrednio poniżej zespołu walcowniczego 14, w celu lepszej kontroli przesuwania taśmy i jej temperatury. Urządzenie jest odpowiednie dla taśm, mających szerokość, leżącą w zakresie między 1000 a 1500 mm przy grubości austenitycznie walcowanej taśmy w przybliżeniu 1.0 mm i grubości ferrytycznie walcowanej taśmy w przybliżeniu 0.7 do 0.8 mm. Czas ujednorodniania w urządzeniu piecowym 7 wynosi około 10 minut dla przechowywania trzech płyt o tej samej długości co piec. Zwijarka jest dostosowana do przechowywania dwóch kompletnych taśm w walcowaniu austenitycznym.

Sposób i urządzenie według wynalazku są szczególnie odpowiednie do wykonywania cienkiej austenitycznej taśmy, na przykład mającej końcową grubość mniejszą niż 1.2 mm. Taśma tego typu jest szczególnie odpowiednia, w odniesieniu do powstawania uszu jako wyniku anizotropii, do dalszej redukcji ferrytycznej w celu stosowania jako stali opakowaniowej, na przykład w przemyśle, puszek do napojów.

Claims (12)

1. Sposób wytwarzania taśmy lub arkusza ze stali, polegający na tym, że płynną stal odlewa się w urządzeniu do ciągłego odlewania i tworzy się cienką płytę, po czym przy wykorzystaniu ciepła odlewania przepuszcza się ją poprzez urządzenie piecowe i poddaje zgrubnemu walcowaniu w walcarce zgrubnej do grubości przejściowej, a następnie ponownemu walcowaniu w końcowym zespole walcowniczym aż do utworzenia taśmy lub arkusza ze stali o' wymaganej grubości końcowej, znamienny tym, że cienką płytę stalową doprowadza się do 'urządzenia piecowego i dzieli na wstęgi płyty stalowej o wielkości odpowiadającej wielokrotności wielkości konwencjonalnie stosowanych zwojów taśmy stalowej, korzystnie odpowiadającej wielkości co najmniej pięciu zwojów, następnie wstęgę płyty stalowej doprowadza się bez przerwy, bezpośrednio z urządzenia piecowego z prędkościami, które, korzystnie, odpowiadają prędkości wejściowej do walcarki zgrubnej i poddaje kolejnym redukcjom grubości, z walcarki zgrubnej uzyskaną taśmę stalową podaje się do urządzenia obróbczego, które jest umieszczone poniżej końcowego zespołu walcowniczego i w którym taśmę stalową opuszczającą walcarkę zgrubną ogrzewa się i/lub utrzymuje w temperaturze odpowiadającej zakresowi austenitycznemu, a następnie w końcowym zespole walcowniczym poddaje walcowaniu do pożądanej końcowej grubości w polu austenitycznym, po czym taśmę stalową chłodzi się do temperatury odpowiadającej zakresowi ferrytycznemu, przy czym po osiągnięciu pożądanej grubości końcowej walcowaną w polu austenitycznym taśmę stalową, korzystnie, tnie się na kawałki o odpowiedniej długości i zwija w standardowe zwoje.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że końcowa grubość austenitycznie walcowanej taśmy jest mniejsza niż 1.8 mm, korzystnie mniejsza niż 1.5 mm, a bardziej korzystnie mniejsza niż 1.2 mm, ponadto taśma lub arkusz jest walcowany na zimno do ferrytycznej końcowej grubości w polu ferrytycznym z całkowitą redukcją mniejszą niż 90%, przy czym taśma stalowa jest ze stali o niskiej lub ultraniskiej zawartości węgla, korzystnie stosowanej jako stal głębokotłoczna.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że całkowita redukcja uzyskana z walcowania w polu ferrytycznym jest mniejsza niż 87%.

4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że ferrytyczna końcowa grubość taśmy jest osiągnięta co najmniej częściowo w polu walcowania ferrytycznego.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przejściowa grubość taśmy jest mniejsza niż 20 mm.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 5, znamienny tym, że stosunek szerokości do grubości taśmy lub arkusza ze stali jest większy niż 1500, korzystnie większy niż 2000.

7. Sposób wytwarzania taśmy lub arkusza ze stali, polegający na tym, że płynną stal odlewa się w urządzeniu do ciągłego odlewania i tworzy się cienką płytę, po czym przy wykorzystaniu ciepła odlewania przepuszcza się ją poprzez urządzenie piecowe i poddaje zgrubnemu walcowaniu w walcarce zgrubnej do grubości przejściowej a następnie ponownemu walcowaniu w końcowym zespole walcowniczym aż do utworzenia taśmy lub arkusza ze stali o wymaganej grubości końcowej, znamienny tym, że ciein^ą płytę stalową. doprowadza się do urządzenia piecowego i dzieli na wstęgi płyty stalowej o wielkości odpowiadającej wielokrotności wielkości konwencjonalnie stosowanych zwojów taśmy stalowej, korzystnie odpowiadającej wielkości co najmniej pięciu zwojów, następnie wstęgę płyty stalowej doprowadza się bez przerwy bezpośrednio z urządzenia piecowego, z prędkościami, które, korzystnie, odpowiadają prędkości wejściowej, do walcarki zgrubnej i poddaje kolejnym redukcjom grubości, z walcarki zgrubnej uzyskaną taśmę stalową podaje się do urządzenia obróbczego, które jest umieszczone poniżej końcowego zespołu walcowniczego i w którym taśmę stalową opuszczająca walcarkę zgrubną chłodzi się do temperatury, w której stal ma w zasadzie strukturę ferrytyczną, a następnie poddaje walcowaniu w końcowym zespole walcowniczym

186 319 w temperaturze w zakresie ferrytycznym, przy czym po osiągnięciu pożądanej grubości końcowej walcowaną w polu ferrytycznym taśmę stalową tnie się na kawałki o odpowiedniej długości i zwija w standardowe zwoje.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że końcowa grubość austenitycznie walcowanej taśmy jest mniejsza niż 1.8 mm, korzystnie niniejsza niż 1.5 mm, a bardziej korzystnie mniejsza niż 1.2 mm, oraz taśma lub arkusz jest walcowany na zimno do ferrytycznej końcowej grubości w polu ferrytycznym z całkowitą redukcją mniejszą niż 90%, przy czym taśma stalową jest ze stali o niskiej lub ultraniskiej zawartości węgla, korzystnie stosowanej jako stal głębokotłoczna.

9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że całkowita redukcja uzyskana z walcowania w polu ferrytycznym jest mniejsza niż 87%.

10. Sposób według zastrz. 7 albo 9, znamienny tym, że ferrytyczna końcowa grubość taśmy jest osiągnięta co najmniej częściowo w etapie walcowania w polu ferrytycznym.

11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że przejściowa grubość taśmy jest mniejsza niż 20 mm.

12. Sposób według zastrz. 7 albo 8, albo 9, albo 11, znamienny tym, że stosunek szerokości do grubości taśmy lub arkusza ze stali jest większy niż 1500, korzystnie większy niż 2000.