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CN108779508B - 用于轧制和/或热处理金属产品的方法 - Google Patents

用于轧制和/或热处理金属产品的方法 Download PDF

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CN108779508B CN201780016976.XA CN201780016976A CN108779508B CN 108779508 B CN108779508 B CN 108779508B CN 201780016976 A CN201780016976 A CN 201780016976A CN 108779508 B CN108779508 B CN 108779508B
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Abstract

本发明涉及一种用于轧制和/或热处理金属的产品(1)的方法，其中，产品在第一位置(2)处经受轧制操作，所述轧制操作被调节装置(3)调节，其中，产品(1)在第二位置(4)处被测量，产品(1)在第三位置(6)处经受另外的加工操作，并且在第四位置(7)处得到预设质量的产品(1)。为了提高制成的带材的质量，本发明规定，方法具有如下步骤：a)在第二位置(4)处测量材料性能(IW)的值；b)将在第二位置(4)处测得的值传输到调节装置(3)处，将测得的值与在调节装置(3)中储存的值(SW)相比较，并且如果测得的值与储存的值(SW)有偏差，调整参数(PP1)；c)在第四位置(7)处测量质量材料性能(Q)的值；d)将测得的值与储存的值相比较，并且如果测得的值与储存的值相差超过允许的公差，则启动用于影响质量参数性能(Q)的措施。

Description

用于轧制和/或热处理金属产品的方法
技术领域
本发明涉及一种用于轧制和/或热处理金属的产品、特别是带材的方法，其中，所述产品在第一位置处经受轧制和/或热处理操作，所述轧制和/或热处理操作被控制和/或调节装置控制和/或调节，其中，所述产品在第一位置之后的第二位置处借助于测量装置被测量，所述产品在第二位置之后的第三位置处经受另一加工操作，并且在第三位置之后的第四位置处得到预设质量的产品。
背景技术
预设的质量可为、但不是必须为产品的最终质量，其中，产品特别是为带材或板材。所述位置的顺序可理解成特别是沿着输送方向或者就生产顺序的意义而言。结合本发明，应注意的是，产品的概念尤其可理解成金属带材或板材。
这种类型的方法由WO 98/18970A1已知。WO 2016/071132 A1、WO 2017/050311 A1和WO 2016/189144 A1呈现了类似的其他解决方案。
以下，针对用于轧制或热处理带材或板材的方法，然而这不是强制性的；通常可实现任意金属产品。
在其制造结束时得到的金属产品的机械性能属于由金属产品制成的最终产品质量的重要标准。这些机械性能基本上通过带材的材料的微观结构确定。
目前，在制造高质量的金属带时，根据准确定义的过程对进程进行预设，使其主要特征尽可能确定。由此，将制造参数保持在如下水平上，即，保证所需的带材质量。在此，特别是确定或监控制造参数，如温度、在制造设备中的带材输送速度和轧制力，然而其仅仅间接地与带材的微观结构关联。在整个过程链中通常出现的变化可使在测得的参数和带材的微观结构之间的关联性移动，确切地说以如下方式，即，带材不再具有要求的机械性能。例如，在生产双相钢时，相对小的化学成分偏差已经可使所需的、对于在热处理期间期望的奥氏体和铁氧体份额所需的温度轮廓移动，使得产品过脆或过软。
当在生产过程期间有关于微观结构和机械性能的更准确的信息可供使用时，可改善生产过程。允许这种情况的可行方案如下：
可使用计算机模型，其以可用的可测量的参数、如温度和化学成分以及轧制力为基础，计算一个或多个与材料的微观结构或机械性能关联的参数，以便通过这种形式调整制造过程。
也可进行在线测量，其获取通过材料的微观结构确定的带材的性能，以便通过这种方式经由控制装置影响制造过程。
在首先提到的使用计算机模型的可行方案方面，如例如在文献EP 2 742 158 B1中描述的那样，得到的缺点是，必须进行复杂的研发尝试，以能稳定地使用该方法。在所述文献中，使用计算在热处理之后的机械性能的模型，所述机械性能基于一个或多个来自在热处理之前或期间的过程的参数。为了保持该方法稳定，需要不总是可供使用的数据。此外，需要来自过去过程的数据，这些过程必须被分配给相应的独立的带材段，这在实际中有时很困难。
为了监控和控制这种类型的或相似的过程，存在不同的已知解决方案，为此参考以下文献：DE 28 17 742 C2、EP 0 189 040 B1、JP 9033455 A、EP 1 233 265 A1、DE 112004 002 759 T5、US 7 092 843 B2、US 2010/0219567 A1、EP 2 557 183 A1、DE 10 2013225 279 A1和JP 2075 744A。
然而至今为止，没有以充分简单的方式保证稳定地控制或调节在热处理或轧制之后的金属产品的预设质量的方法。
发明内容
因此本发明的目的是，改进这种类型的方法，使得可提高制造出的产品的质量。在此，应动用已知的稳定工作的测量方法，利用该测量方法使得可通过简单的且因而经济性的方式实现所述目的。
通过本发明，该目的的解决方案的特征在于，所述方法具有如下步骤：
a)在第二位置处测量产品的材料性能的值，其中，材料性能反映产品材料的微观结构或者涉及与产品材料的微观结构关联的参数，其中，测量是或者包括利用伦琴射线照射所述产品并且获得所述伦琴射线在所述产品的材料的晶体结构处的衍射(伦琴衍射)；
b)将在第二位置处测得的材料性能的值传输到控制和/或调节装置处，将测得的值与在控制和/或调节装置中储存的值相比较，并且如果测得的材料性能的值与储存的值相差超过允许的公差，则调整轧制和/或热处理过程的至少一个参数，
c)在第四位置处测量产品的至少一个质量材料性能的值，其中，质量材料性能反映产品的质量标准或涉及与产品的质量标准关联的参数；
d)将测得的质量材料性能的值与储存的质量材料性能的值相比较，并且如果测得的质量材料性能的值与储存的值相差超过允许的公差，则启动用于影响质量材料性能的至少一项措施。
轧制可为带材的热轧制，并且第二位置处于完成位置之后或者在冷却区间之内，并且第四位置处于冷却区间之内或冷却区间结束处或者在冷却区间和卷绕机之间。
可在连续的退火生产线中或以火焰镀锌进行热处理，其中，第二位置优选地位于加热区间之后或加热区间中，或者位于保持区间中或保持区间之后，或者位于慢速冷却中或慢速冷却之后，或者位于快速冷却中或快速冷却之后，并且第四位置位于保持区间中或保持区间之后，或者位于慢速冷却中或慢速冷却之后，或者位于快速冷却中或快速冷却之后，或者位于过时效炉中或过时效炉之后，或者位于过时效炉和卷绕机之间。
轧制可为板或厚板的轧制，其中，第二位置优选地位于机架区域中或机架区域之后，或者位于冷却区间中或冷却区间之后，并且第四位置位于冷却区间之内或冷却区间结束处，或者位于冷却床中或冷却床之后。
调整的技术参数中的一个可为厚度减少、产品温度、输送速度、冷却率、加热率、保持时间、炉温、轧制力和/或水量。
此外，该方法可具有如下步骤：e)将在第二位置处测得的材料性能的值与在控制和/或调节装置中储存的值相比较，并且如果测得的材料性能的值与储存的值区别超过允许的公差，调整所述另一加工过程的至少一个参数。在这种情况中可设置成，调整的参数中的一个为厚度减小、产品温度、输送速度、冷却率、加热率和/或保持时间。
根据上述步骤d)涉及的措施可为，调整轧制和/或热处理过程的至少一个参数，调整所述另一加工过程的至少一个参数，和/或调整根据上述步骤b)在控制和/或调节装置中储存的材料性能的值。但是，通常也可改变在控制和/或调节装置中的其他值。为了所述调整至少一个参数和/或为了调整在控制和/或调节装置中储存的值，在此可使用计算机模型。
一种改进方案设置成，由多个制造的带材或板材缠绕相应数量的卷，其中，根据上述步骤d)，为了生产稍晚制造的带材或板材，调整在已制成的带材或板材的生产中根据上述步骤b)在控制和/或调节装置中储存的材料性能的值。
产品的材料性能例如可为产品材料的相状态、结构、晶粒大小和/或再结晶度、组织和/或各向异性。
上述的产品的质量材料性能为产品材料的相状态和/或屈服极限和/或抗拉强度和/或断裂伸长率和/或晶粒大小。
可通过拉伸试验，通过利用伦琴射线照射产品并且获得伦琴射线在产品的材料的晶格结构处的衍射(伦琴衍射)，获得质量材料性能。
从材料性能的获得中测得的或导出的至少一个值可应用和使用于质量材料性能的获得，以改善质量材料性能的获得的精确度。
从质量材料性能的获得中测得的或导出的至少一个值可应用和使用于材料性能的获得，以改善材料性能的获得的精确度。
可在第二位置处进行带材的材料性能值的上述测量，其中，在第二位置处带材具有至少200℃的温度。
因此，本发明针对金属带材在其制造中的在线测量，以改善带材和由此制造的产品的质量。
本发明允许，在使用在线测量和监控带材的最终质量的情况下，改善用于金属产品、特别是用于带材或板材的制造过程的控制或调节。本发明特别是使用在金属带材的热处理中或热轧制中。
设置成，安装测量系统，其适合用于在制造期间监控微观结构的性能，由此，一方面可以实现用于(特别是在输送方向上)经过的过程的简单调节(以闭环的调节回路)，并且另一方面可以实现用于(特别是在输送方向上)排队等待的或随后的过程的控制(非闭环的控制)。带材的材料的微观结构与最终得到的机械性能具有良好关联；特别是，与当监控产品(也就是说特别是带材)的温度或速度作为过程参数时相比，得到更好的关联。由此有利地，不需要复杂的计算机模型以用于确定在过程结束时的材料性能。
然而，在线监控产品(也就是说特别是带材)的材料的微观结构是困难的，这源于在粗糙的环境条件之内无破坏的、连续的、稳定的且准确的测量的要求。此外，寻找用于在闭环调节回路中的调节的合适的目标参数或用于开环控制(即在非闭环的调节回路中)的合适的控制数据，需要高的消耗。相应地，在涉及在过程结束时存在的材料性能的期望数据与在测量的位置处测得的微观结构的性能之间必须存在合适的关联。然而，对于本领域技术人员来说，可根据实验室经验和实际中的经验值获得这种类型的关联。
根据本发明优选地设置的、获得产品(也就是说特别是带材)的材料的微观结构性能的可行方案是，伦琴衍射(X射线衍射)，其将伦琴射线的衍射用作在金属的晶体结构中的晶体的距离的函数。探测器测量伦琴射线的强度作为衍射角度的函数。该数据可用于获得描述被照射的材料的微观结构的参数，例如结晶度、相成分、晶粒大小、内部和外部应力以及结构。这种技术是已知的，为此，例如参考以下文件：JP 2005 171 324 A、EP 0 189 040B1、DE 23 40 028 A1和WO 2006/047267 A2。然而，在线测量材料性能的应用未广泛用于监控金属带的制造过程。
在此，已知的解决方案通常基于数据调查，以根据预设的目标量实现简单的控制。用于确定合适的目标值的简单方法至今是未知的。
根据本发明，进行至少一次测量，其在优选地200℃热的产品(也就是说特别是带材)中进行，以获得材料性能(IW)。所述材料性能是产品材料的微观结构的性能，或与产品的材料的微观结构关联的性能。优选地，使用伦琴衍射，但是替代地，也测量磁性性能或使用激光超声波测量。根据测量结果，通过控制和/或调节装置控制或调节至少一个制造参数，其中，以所获得的测量值为基础。通过另一测量元件，可获得在过程结束时、即在热处理之后完成的产品的质量，并且为其他过程进行考虑。
如果已测得的值与预设的理论值不同，通过控制和/或调节装置可再次调整过去的过程(即，优选地在带的输送方向上，在测量之前的过程)的相应的过程参数。此外，也可由控制和/或调节装置通过测量值改变随后的过程(即，在输送方向上在测量之后的过程)。
在此，理论值可通过由至少一个参数确定的过程计算，在产品的材料热处理之前或期间获得所述至少一个参数。
如果在过程结束时得到的材料质量与目标值有区别，可为随后的卷调整理论值或用于获得理论值的方法。
在此，所述制造参数的调整不仅可被调节(特别是对于在测量之前的过程)而且可被控制(特别是对于在测量之后的过程)。这不仅考虑用于在过程期间的测量，而且用于产品质量的最终测量。
不仅在产品的制造过程期间而且在其预设的质量方面都可使用材料性能的测量值，以改善用于计算机模型的参数。
测量装置可在输送方向上而且可在横向于输送方向的方向上改变其位置，以能够在产品的合适点处进行测量，并且由此可最优地得到产品的材料性能、确切地说质量。
测量装置也可布置在慢速的或快速的冷却区间的结束处。其也可布置在热轧机中的水冷却部之内。
优选地，测量装置通过伦琴衍射测量用于关注的材料相的至少一个峰值。在本发明中，以特别的方式证实了这种测量方法。
利用测量装置测得的数据允许通过无破坏的质量控制改善金属带材的机械性能的预测。通过上述测量方法保证了无破坏性。
借助于无破坏的测量，不仅可在过程期间而且可在过程结束时检查金属带。该测量值可与在过程结束时得到的产品的机械性能关联，从而在在线方法中实现更好地控制和预测产品的预设质量。
为此，在制造过程期间有目的地在产品的整个长度上测量产品材料的微观结构，这能够实现，监控由产品制成的部件的质量并且将其保持在充分的水平上。
由此，可减少制造成本以及由于带材的质量不足可能带来的后续成本。
有目的地监控和评价带材的材料的微观结构能够实现利用以下优点：
带材的生产过程可与所获得的材料的微观结构相匹配，由此可在其长度上实现不变的带材质量。
在改善带材的质量时，降低了有缺陷的产品的报废成本，并且由此避免了后续成本(由于制成产品的带材的质量太低)。
通过有目的地监控带材的材料的微观结构，此外可优化制造过程，因为直接测量能够实现，在制造时调整或降低安全阈值。
在产品性能中的波动可来源于之前的过程中。所提出的方法的重要优点在于，即使没有对之前过程的具体认识，也可实现更好的过程控制。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例。唯一的附图示意性示出了钢带的制造过程。
具体实施方式
在附图中，示意性示出了用于制造金属带材1(钢带)的过程的示例。所示出的示例是带材的连续热处理过程，在其中，在所需的温度范围中加热带材1。
可看出第一位置2，炉8布置在位置2处。在输送方向F上，随后是布置在第二位置4处的测量装置5。此外，在输送方向F上，在第三位置6处的是冷却装置9。在沿输送方向F再随后的第四位置7处，进行带材1的当前质量的质量测量。
带材1的整个生产过程由控制和/或调节装置3控制或调节，其中，为炉8预设制造参数PP1并且为冷却装置9预设制造参数PP2。
为控制和/或调节装置3预设用于带材1的材料性能的值SW以及用于带材1的质量材料性能的值SQ。即，所述值为理论值。
测量装置5获得带材1的材料性能IW，即，实际值。
在第四位置7的区域中，测量带材1的质量材料性能Q。
即，测量装置5位于炉8之后，并且(如有必要在通过水冷却带材1之后)优选地借助于伦琴衍射测量带材1的性能，其可推出带材1的微观结构，例如相应的相在材料中的份额。测量值IW用于，通过参数PP1调节加热过程，从而在带材1的材料中测得的相份额不离开预设的储存的值SW、确切地说保持在预设的公差之内。
由于测得的测量值IW，在炉8中的过程可通过控制和/或调节装置3在闭环调节回路中进行；然而，随后在冷却装置9中的过程可作为开环控制通过控制和/或调节装置3进行。
之后，在完成带材之后，在第四位置7处测量带材1的质量，即，质量材料性能Q。
在此，可为软件或计算机模型预设质量材料性能Q的当前的实际值，其随后根据自学习算法的形式改进或调整预设的储存的值SW和/或用于冷却装置9的控制参数，使得在生产其他卷材时以最优的或匹配度制造参数为基础。由此可实现，以与期望的机械性能更好匹配的方式制造其他卷材。同样地，测量装置5的测量值也可以所述形式使用，以改善其他卷材的制造。
对于实施例，还应指出的是，当然在本发明的其他设计方案中，代替炉8，也可布置其他用于加工材料的元件，特别是轧机或冷却装置。
附图标记列表
1带材
2第一位置
3控制和/或调节装置
4第二位置
5测量装置
6第三位置
7第四位置
8炉
9冷却装置
IW带材的材料性能
Q带材的质量材料性能
SW储存的材料性能的值(理论值)
SQ储存的质量材料性能的值(用于质量的理论值)
PP1参数
PP2参数
F输送方向

Claims (13)

1.一种用于轧制和/或热处理金属的产品(1)的方法，其中，所述产品(1)在第一位置(2)处经受轧制和/或热处理操作，所述轧制和/或热处理操作被控制和/或调节装置(3)控制和/或调节，其中，所述产品(1)在置于所述第一位置(2)之后的第二位置(4)处借助于测量装置(5)被测量，所述产品(1)在置于所述第二位置(4)之后的第三位置(6)处经受另外的加工操作，并且所述产品(1)在置于所述第三位置(6)之后的第四位置(7)处得到预设的质量，其中，所述质量通过所述产品(1)的质量材料性能(Q)表征，所述质量材料性能的形式为所述产品(1)的材料的相状态和/或屈服极限和/或抗拉强度和/或断裂伸长率和/或晶粒大小，
其特征在于，
所述方法具有如下步骤：
a)在所述第二位置(4)处测量所述产品(1)的材料性能(IW)的值，其中，所述材料性能(IW)反映所述产品(1)的材料的微观结构或者涉及与所述产品(1)的材料的微观结构关联的参数，其中，测量是或者包括利用伦琴射线照射所述产品(1)并且获得所述伦琴射线在所述产品(1)的材料的晶体结构处的衍射，
b)将在所述第二位置(4)处测得的所述材料性能(IW)的值传输到所述控制和/或调节装置(3)处，将所述测得的值与在所述控制和/或调节装置(3)中储存的值(SW)相比较，并且如果所述测得的材料性能的值与所述储存的值(SW)相差超过允许的公差，则调整所述轧制和/或热处理操作的至少一个参数PP1，
c)在所述第四位置(7)处测量所述产品(1)的至少一个质量材料性能(Q)的值，其中，所述质量材料性能(Q)反映所述产品(1)的质量标准或涉及与所述产品(1)的质量标准关联的参数；
d)将测得的所述质量材料性能(Q)的值与针对所述质量材料性能的储存的值相比较，并且如果所述测得的质量材料性能(Q)的值与所述储存的值相差超过允许的公差，则启动用于影响所述质量参数性能(Q)的至少一项措施，其中所涉及的措施为：调整所述轧制和/或热处理操作的至少一个参数，调整所述另外的加工操作的至少一个参数，和/或调整根据步骤b)在所述控制和/或调节装置(3)中储存的所述材料性能(IW)的值(SW)，并且其中为了调整所述至少一个参数和/或为了调整在所述控制和/或调节装置(3)中储存的值(SW)而使用计算机模型；
e)将在所述第二位置(4)处测得的所述材料性能(IW)的值与在所述控制和/或调节装置(3)中储存的值相比较，并且如果所述测得的材料性能(IW)的值与所述储存的值区别超过允许的公差，则调整所述另外的加工操作的至少一个参数PP2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产品(1)是带材或板材。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轧制为带材的热轧制，并且所述第二位置(4)位于完成位置之后或者在冷却区间之内，并且所述第四位置(7)位于冷却区间之内或冷却区间结束处或者在冷却区间和卷绕机之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理在连续的退火生产线中进行或以火焰镀锌进行，其中，所述第二位置(4)位于加热区间之后或加热区间中、或者位于保持区间中或保持区间之后、或者位于慢速冷却中或慢速冷却之后、或者位于快速冷却中或快速冷却之后，并且所述第四位置(7)位于保持区间中或保持区间之后、或者位于慢速冷却中或慢速冷却之后、或者位于快速冷却中或快速冷却之后、或者位于过时效炉中或过时效炉之后、或者在过时效炉和卷绕机之间。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热处理在连续的退火生产线中进行或以火焰镀锌进行，其中，所述第二位置(4)位于加热区间之后或加热区间中、或者位于保持区间中或保持区间之后、或者位于慢速冷却中或慢速冷却之后、或者位于快速冷却中或快速冷却之后，并且所述第四位置(7)位于保持区间中或保持区间之后、或者位于慢速冷却中或慢速冷却之后、或者位于快速冷却中或快速冷却之后、或者位于过时效炉中或过时效炉之后、或者在过时效炉和卷绕机之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述轧制为板或厚板的轧制，其中，所述第二位置(4)位于机架区域中或机架区域之后、或者位于冷却区间中或冷却区间之后，并且所述第四位置(7)位于冷却区间之内或冷却区间结束处、或者位于冷却床中或冷却床之后。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，被调整的参数PP1中的一个参数为厚度减小、产品温度、输送速度、冷却率、加热率、保持时间、炉温、轧制力和/或水量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被调整的参数PP2中的一个参数为厚度减小、产品温度、输送速度、冷却率、加热率和/或保持时间。
9.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，由多个制造的带材或板材缠绕相应数量的卷，其中，根据权利要求1中的步骤d)，为生产稍后制造的带材或板材，调整在已制成的带材或板材的生产中根据权利要求1中的步骤b)在所述控制和/或调节装置(3)中储存的所述材料性能(IW)的值(SW)。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述产品(1)的材料性能(IW)为所述产品(1)的材料的相状态、结构、晶粒大小和/或再结晶度、组织和/或各向异性。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过拉伸试验、通过利用伦琴射线照射所述产品(1)以及获得伦琴射线在所述产品(1)的材料的晶格结构处的衍射，获得所述质量材料性能(Q)。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，从所述材料性能(IW)的获得中测得的或导出的至少一个值应用于和使用于所述质量材料性能(Q)的获得，以改善所述质量材料性能(Q)的获得的精确度。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，从所述质量材料性能(Q)的获得中测得的或导出的至少一个值应用于和使用于所述材料性能(IW)的获得，以改善材料性能(IW)的获得的精确度。
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