CN100513591C - 不锈钢带的退火工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不锈钢带的退火工艺(4)，其中至少进行下列步骤，按任一顺序：在还原气氛下加热(2)所述不锈钢带；冷却(2)所述不锈钢带；在所述不锈钢带的表面上压出(23)粗糙度。本发明还涉及一种实施该方法的退火设备(4)，该退火设备包括：用于在还原气氛中加热所述不锈钢带的装置(2)；用于冷却所述不锈钢带的装置(2)；用于在所述不锈钢带的表面上压出(23)粗糙度的装置(23)。

Description

不锈钢带的退火工艺

技术领域

本发明涉及一种不锈钢带的退火工艺。

背景技术

在金属行业中，众所周知，为了制造薄板卷，金属要进行一次或几次冷轧步骤。

为了实现这点，薄金属带通过一个事先确定的路径，在两个轧辊之间轧制以减小它的厚度。

因此，材料发生硬化并进一步损失其延展性以承受高的负荷。

为了能再加工金属带，退火方法是已知的，这种方法是使材料恢复到稳定状态，从而使材料随后发生软化并且恢复其延展性。

于是，可以挑选出两种退火类型，即所谓的中间退火和所谓的最终退火。

为了获得要求的金属薄板厚度，不锈钢金属带经常需要进行若干次连续的冷轧步骤。在这种情况下，不锈钢带沿着闭合环循环以在轧辊之间穿过若干次。

然而，每一个在所述轧辊之间穿过的程序之后，金属带应该被软化以实施一个新的程序：其为中间退火。

经过最后冷轧步骤之后，金属薄板或不锈钢金属带应该进行软化并具有无瑕疵的饰面以适合于销售：其为最终退火。

应当理解的是，在中间退火工艺之后获得的成品质量与最终退火不一定是相同的。因而已知一个适当的方法：退火并通过化学试剂刻蚀。

最终退火也可以是平滑退火，即所述退火—刻蚀。

平滑退火是在封闭的箱式炉内并在由N₂最多占25％的H₂/N₂混合物，甚至可能为纯H₂组成的非氧化性可控气氛中实施。

传统上应用电阻炉、气动马弗炉，或结合以上两项技术的氢化物炉来实现。

平滑退火又可以通过横向磁通量感应加热的方法来实现，其能直接提高所述带的温度。

通常，炉子后面有至少一对轧辊，它的外壁磨光得象镜子一样，即所谓的《轧制面(pass skin)》，能够对所述带进行表面轧制。

上述平滑退火工艺的效果很好，并能使薄板金属的成品质量达到国际金属标准所定义的BA级。

尽管如此，由于成品质量的粗糙度太小，以至于之后不能轻易的冲压所述薄板金属。实际上，太平滑的表面不适合冲压。

在这种情况下，通过退火—刻蚀工艺处理钢带，使其能够获得较容易冲压的足够的表面粗糙度是已知的。

然后，在开放的箱式炉中进行退火。氧含量依照钢的等级控制在3-6％之间。由于存在氧化气氛，通过化学刻蚀处理来除去氧化层是必要的，称之为去锈。

这种化学处理根据处理钢的等级不同而使用不同的化学物质，生成可能是气态或液态的流出物。

例如已知的化学物质可以是：

——用作AISI300和AISI400的电解浴的硫酸钠，然而，这种溶液产生Cr⁰⁺；

——用于钝化AISI400的硝酸(HNO₃)，然而，反应产生硝酸盐；

——一种由氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)组成的混合酸，然而，这种反应产生NO_X烟(黄色)，硝酸盐和氟化物。

在这种刻蚀步骤的最后，成品质量为国际金属标准所说的2D。然后，薄板金属带可以在两个抛光镜面轧辊之间穿过以获得小的粗糙度同时进行极小的延伸。

在这个步骤之后，成品质量为所谓的2B。然而，应该理解，刻蚀必需的化学物质，和为了使用它们，尤其是加热化学浴和电解的能量，以及清除污染所采取的处理表明了巨大的运转成本。

应该注意，已知的应用化学试剂的退火和刻蚀工艺具有的生产能力通常在180,000吨/年至230,000吨/年范围之间。使用传统炉进行的平滑退火，其本身具有在60,000吨/年至100,000吨/年范围之间的较小的生产能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和退火设备，以弥补上述缺点，并显著地避免使用化学试剂。

本发明的另一个目的是提供一种相当于2D和2B质量的不锈钢带的最终退火工艺，其允许进行以后的冲压操作。

本发明其它的目的和优势将在以下描述中说明，仅作为实施例给出但并不局限于此。

本发明首先涉及在至少一次初轧步骤后的不锈钢带的退火工艺，其中至少进行以下步骤，尤其是依次：

——在还原气氛下加热所述不锈钢带，

——冷却所述不锈钢带，

——在所述不锈钢带的表面上压出粗糙度。

本发明还涉及一种实现该方法的退火设备，包括：

——在还原气氛中加热所述不锈钢带的装置，

——冷却所述不锈钢带的装置，

——在所述不锈钢带的表面上压出粗糙度的装置。

附图说明

当阅读了说明书及附图后，将会更好的理解发明，其中：

图1是一幅描述尤其是包括应用现有技术的化学试剂来进行退火和刻蚀步骤的冷轧方法的示意图。

图2是一幅描述包括现有技术的最终平滑退火工艺的冷轧方法的示意图。

图3是一幅描述包括本发明所述退火工艺的冷轧方法的示意图。

图1描述了冷轧方法1，包括现有技术的退火工艺，并包括初次退火和化学试剂刻蚀步骤20。正如所述，在完成这个步骤之后的不锈钢带的质量是国际金属标准所述的2D。

然后，不锈钢带通过设备，尤其是通过抛光镜面轧辊21进行表面轧制步骤。在这个步骤出口处的不锈钢带的质量为国际金属标准所述的2B。

由退火和刻蚀步骤形成的退火工艺20可以构成中间退火工艺。实际上，金属带可以沿密封回路而行并若干次穿过轧辊直到获得要求的带厚度。

图2示意性地描述了包括现有技术中已知平滑退火类型的最终退火步骤的冷轧方法。在平滑退火中应该注意，化学处理不是必要的。有利地，在每一个平滑退火炉中的露点应该尽可能得低。

具体实施方式

如今，三种工艺可应用于平滑退火炉，都显示竖直的设计：

——通过电阻加热砖炉：它是一种具有很小的灵活性和高露点的老式设计。这种炉子的生产能力最大达到每小时15吨。

——气热马弗炉型炉子：其为最可靠的炉子。然而，由于其马弗炉长度限于26-27米，所以它们的生产能力限于每小时10吨。

——综合体(the mixed fours)：它是最大生产能力为每小时12-13吨的上述两种设计的复杂组合。

横向磁通量感应加热炉也是已知的。感应加热的主要优势在于它们的高电通过量和能够尽可能快地达到所述带的恰当温度的高表面能。

根据本发明，平滑退火的原理适于能够提供相当于在应用化学试剂的退火-刻蚀中获得的产品的方法。

因此，本发明涉及在先进行初轧步骤后对不锈钢带进行的退火工艺4，其中至少进行以下步骤，不考虑顺序：

——在还原气氛下加热所述不锈钢带，

——在所述不锈钢带的表面上压出粗糙度。

根据一个实施方案，不锈钢带在加热后被有效地冷却。

根据一个实施方案，实施以下步骤，尤其是依次：

——在还原气氛下加热所述不锈钢带，

——冷却所述不锈钢带，特别是在还原气氛下，

——在所述不锈钢带的表面上压出粗糙度。

还原气氛尤其可能由包括最多占25％的N₂的H₂/N₂混合物形成或可能由纯H₂形成。

根据不同的变体，通过气控炉、电阻器或用纵向或横向的磁通量感应加热技术来加热。

竖直安装所述带的加热区。

有利地，所述钢带通过循环还原气来冷却。

该方法将能达到200,000吨/年以上的显著生产能力。因而，将实施具有达到百万W/m2数量级的加热能力和达到100℃/s数量级的冷却速度的加热和快速冷却。

有利地，通过表面轧制压出粗糙度引起不锈钢带很小的延伸。

依据一个实施方案，通过表面轧制来压出足够的粗糙度以使不锈钢带较容易冲压。

依据一个实施方案，压出的粗糙度相当于国际金属标准规定的质量为2D的不锈钢粗糙度。这种不锈钢质量尤其可以通过利用退火和刻蚀工艺的现有技术退火方法来获得。

依据另一个实施方案，压出的粗糙度相当于国际金属标准规定的质量为2B的不锈钢的粗糙度。这种钢的质量尤其可以通过现有技术的退火方法、利用退火—刻蚀步骤加上应用抛光镜面轧辊的表面轧制步骤得到。

本发明还涉及一种实现该方法的退火设备，该设备包括：

——在还原气氛中加热所述不锈钢带的装置2，

——冷却所述不锈钢带的装置2，

——在所述不锈钢带的表面上压出粗糙度的装置23。

在所述不锈钢带的表面上压出粗糙度的装置由包括至少一对具有粗糙表面的轧辊的轧制设备形成。

依据一个实施方案，加热装置由具有感应加热装置的竖炉2形成。

依据一个实施方案，竖炉2包括下列全部或部分元件：

——入口密封装置，

——控制和测量不锈钢带张力的装置，

——调节不锈钢带张力的驱动装置，

——横向磁通量感应加热装置，

——冷却装置，

——出口密封装置。

感应加热装置有利地由两个平行于所述钢带的卷组成，并能产生横穿所述钢带的磁场。其能将不锈钢带加热到1,200℃。

冷却装置能够加速所述带温度的降低。尤其是，这些冷却装置是气体循环装置的形式。有利地，循环冷却气是非氧化性的。

有利地，冷却装置能以等于或大于100℃/s的速度降温。

依据一个实施方案，所述设备还具有测量不锈钢带粗糙度的装置和/或控制具有粗糙表面的轧辊的压力的驱动装置。

如图3的描述，轧制设施包括冷轧辊1和本发明的退火设备，由横向感应竖炉2和包括至少一对具有粗糙表面的轧辊23的表面轧制设备组成。

有利地，退火设备位于所述轧辊1的下游。不锈钢带也可以通过密闭回路22′，其允许所述带若干次穿过轧辊1之间。

在穿过具有粗糙表面的轧辊23之后，所述不锈钢带的质量被称为2B⁺(这种质量相当于传统上退火—刻蚀工艺所获得的质量2B)。

该退火工艺在轧制工艺上有一个特殊应用，如为了软化材料并恢复所述不锈钢带延展性的中间退火工艺。

该退火工艺在轧制工艺上有另一个应用，如最终退火工艺。尤其是，它将用作如待冲压的不锈钢带的最终退火工艺。经过这种退火工艺的不锈钢具体有两种类型，即AISI300或AISI400。

通过传统退火和刻蚀工艺获得的质量为2B的不锈钢AISI300与质量为2B⁺的不锈钢AISI300之间的主要区别在于在2B情况下为乳白色外观，在2B⁺情况下则是未抛光的灰色。

本发明的退火工艺能够具有显著的温度上升速度和高能产量。

本发明的方法能够避免使用污染性的化学试剂。因此，这种退火工艺从生态的角度来看是有利的。

有利地，给出的轧制设施可以是组装式的，并可以根据用途来装配粗糙轧辊或抛光镜面轧辊。因此，轧辊将是可拆卸的以根据用途进行改变。

因此，如图3的描述，该设施装配了包括至少一对具有粗糙表面的轧辊23的表面轧制设备，其能够在出口23’处获得质量为2B⁺的不锈钢带。

希望用抛光镜面轧辊21取代具有粗糙表面的轧辊23，从而在出口21’处获得质量为BA的钢。

此外，当退火仅是中间退火并且钢带沿密闭回路22’进行一个新的轧制程序1时，钢带可以不进行任何的表面轧制，尤其是具有粗糙表面的轧辊23或抛光镜面轧辊21可以简单地打开。

很明显，在不脱离本发明范围的情况下可以预料，还存在其它本领域技术人员可以理解的实施方案。

Claims (1)

1、一种不锈钢带的退火工艺，在至少进行一次初轧步骤之后进行，其中至少进行以下步骤：

——在还原气氛下加热所述不锈钢带，其中加热依靠横向磁通量感应装置来进行，

——冷却所述不锈钢带，其中所述不锈钢带通过循环还原气来冷却，并以大于或等于100℃/s的速度降温，

——在所述不锈钢带的表面上压出粗糙度，其中压出的粗糙度相当于国际金属标准定义的质量为2B的不锈钢的粗糙度。

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