CN101291750B - 用于制备金属带的工艺及设备 - Google Patents

Abstract

用于连续制备热轧钢带的工艺和极紧凑设备，包括一个锭模，其以4-16m/min速度生产非常薄板，其中窄侧厚度为15-50mm，且带有中央膨胀。这样的板具有一个液芯，其通过一个垂直预轧制装置，该装置缩减板的厚度并整平板。固化的板可以通过夹送辊经历第一轻轧制工艺，并通过形成自由弯曲其移想水平位置，在该处其可通过另一夹送辊经历第二轻轧制工艺，如果需要，在一个感应器中的加热工艺，一个表层除锈工艺和一系列在至少三个机架组成的轧制机组中的缩减，并沿线保持其温度高于Ar₃再结晶点。轧制机组的下游设有带冷却喷头的轧辊，用于将金属带切割成所需尺寸的飞剪，夹送辊和至少两个盘卷器用来形成热轧金属带卷。

Description

用于制备金属带的工艺及设备

技术领域：

本发明涉及连续从高铸造速度制备的极薄板制备热轧金属带的工艺和设备。 

背景技术：

已知的制备热轧钢带的方法和设备包括厚度为150-320mm的传统板或者厚度为60-90mm的普通薄板。 

这样的设备包括至少一个锭模在其底部出口连接到一个弯曲的轧辊传送器可以容纳并引导铸板进入从铸造垂直方向到轧制水平方向的路径中。通常冶金锥(即圆锥板的中央区域，在该处钢材仍为液态)延伸到锭模的外部，并靠近弯曲的路径，这样固化是在轧辊传送器上完成的。 

位于冶金锥附近的轧辊还在固化皮上施加一个压力以便实现板的软缩减进而在铸造机器末端得到更薄的厚度。此外，轧辊传送器还连有例如由大量的喷雾喷嘴组成的板的第二冷却系统。 

在铸造机器下游，与之成一线的，设有常规飞剪用来将产品切割成所需尺寸，一个长隧道型熔炉用来恢复单板的温度以使得它们适于轧制，一个除锈装置，以及一个轧制机组(由6个或更多机架组成)，所述轧制机组缩减板的厚度以获得所需要的金属带。由于通道通过每个机架以及其厚度相对缩减会冷却金属带，为了维持材料的温度高于Ar3再结晶点，从而保持在奥氏体区域轧制，已知的技术还包括位于轧制机架之间的感应器用来加热将被轧制的金属带到适宜温度。 

最后，轧制机组的下游，设有金属带冷却系统，用于将金属带剪切成所需尺寸的剪子以及将金属带盘卷成预设重量的金属带卷的盘卷装置。 

这样的生产线存在的一个问题是总生产线长度，这将影响投资成本以及生产能耗成本以及维护成本。 

另一个现有技术的问题是生产过程的中断，轧制机组的供应被打断，这使得无间断轧制(即无尽轧制)成为不可能，随之而来的是能耗和环境影响的负面反弹。 

因此需要实现一种设备和相应的生产工艺适于连续操作热轧金属带，并允许安装在相当紧凑的生产线中而且显著减少每吨生产成本。 

最后，已经有大量的努力被用来实现不同的“无尽”解决方案，然而用来将厚度缩减到所需值所占区域和所需轧制机架的数量仍然太高。 

还需要发展一种方法来生产厚度薄并且商业等级高的热轧金属带，使其在很多应用中替代冷轧产品。 

发明内容：

本发明的主要目的是实现连续从高铸造速度制备的极薄板制备热轧钢带的高度紧凑设备和连续工艺。 

本发明的另一个目的是得到一种厚度为0.8-12mm的热轧金属带，其具有均匀分布的细晶内部结构，其还将包含冷轧材料的特性，因此具有高质量和无瑕疵特性。 

本发明再一个目的是实现用于从液态钢直接生产热轧卷的“无尽”设备，其产能是500000-1500000吨/年，与生产相同厚度金属带的传统设备相比可以减少投资成本和运营成本。 

本发明又一个同样重要目的是实现一种设备，其可以经济地利用可生产极薄板的锭模的产能。 

因此，本发明试图解决上述问题，并通过热轧金属带连续生产工艺实现上述目标，其包括一个内置结晶器的锭模，一个位于结晶器出口部分附近的液芯预轧制装置，一个第一夹送辊，一个路径偏转和引导装置，所述装置至少可以在预设的时间段内操作，一个第二夹送辊，一个第三夹送辊和矫直装置，加热装置和/或恒温装置，一个除锈装置，和至少三个轧制机架，其中工艺包括如下无间断步骤：

a)从结晶器以4-16m/min的速度铸造出薄板，窄侧为15-50mm，且有液芯， 

b)通过所述液芯预轧制装置对所述板进行软缩减，从而获得完全固化的厚度为15-40mm的铸件， 

c)在所述第一和第二夹送辊之间形成铸件自由弯曲， 

d)通过所述的除锈装置完成铸件的除锈操作， 

e)通过所述的轧制机架在铸件上实施连续的多次轧制操作，进而最终使得金属带厚度为0.8-12mm。 

基于本发明的其它方面，这样的工艺通过一个用于连续生产热轧金属带的“无尽”设备，其包括一个带有内置可以制备厚度为15-50mm的薄液芯板的结晶器的锭模，一个位于结晶器出口部分附近的液芯预轧制装置，一个第一夹送辊，一个第二夹送辊，一个第三夹送辊和矫直装置，加热装置和/或恒温装置，一个除锈装置和至少三个轧制机架，其中一个铸件的偏转和引导装置设于所述第一和第二夹送辊之间，其至少可以在预设的时间段内被操作，从垂直路径到水平路径，可以在正常操作条件下脱离所述铸件，进而使得在所述第一和第二夹送辊之间铸件形成自由弯曲。 

下面列出基于本发明的工艺和设备的特性，进而指出其优点。 

-中间包系统优选用于加热熔融钢材，进而适于确保有效和可靠地控制在铸造过程中中间包中的钢材相对于其液相温度超温，所述的超温也称为“过热”。优选的，等离子焰炬可以用来校正钢水过热值，特别是恢复中间包内温度下降，特别是当开始铸造时，当中间包内热吸收更强烈时，确保没有固化；相比其他已知的加热装置，在中间包内使用等离子焰炬不会产生流体力学问题；其使得内容物波动并确保钢水温度分布一致。优选的，为了更好的终产物冶金学质量，保持相对低和恒定的过热，典型是在20℃左右。作为结果，恒定的过热使得可以获得等轴晶粒结构，并确保整个铸件性状的均衡。 

-通过结晶器锭模可以铸造板材，所述板材的厚度远薄于已知锭模在高速下(4-16m/min)所得厚度，约为15-50mm，其中液芯靠近侧端区域；优选的，结晶器的盆或铸造腔被设置成可以确保有足够的空间来防止喷嘴的熔融钢喷射而导致不希望的其内表面上形成的皮的再熔化，特别是，起始于一个特定的与喷嘴距离，这是喷射部分的最大区域。高速铸造极薄厚度需要在锭模内的高冷却速度：这样的加速冷却有利于使其实现产品的良好微观结构。 

-喷嘴优选时多孔型；其形状与结晶器的漏斗互补以避免固化桥。优选的，喷嘴的流量被控制以便于适当地熔融润滑剂粉末到半月板以及适当的向侧部扩散，进而根据铸造速度调节将熔融钢带向结晶器半月板和侧部的各部分流，例如通过使用电磁装置。 

-由于当板材离开锭模时存在液芯，可将液芯预轧制，也称“软缩减”，因此得到一个精致的芯结构，其开始固化，同时减少内部多孔性并消除中间分离现象。优选的，液芯预轧制以可控方法动态实施，进而适当地设置液锥在与相对于正常操作条件下的铸造参数变化相关的瞬变中的结束点。进而可以在任何操作条件下制得高质量板。 

-液锥的顶点(即所谓的″焊合点″，在该处两个壳连接)位于近锭模下方处，优选的，在锭模出口部分和其下夹送辊轴间距之间的垂直部分；因此轧辊传送器所实施的“软缩减”是相对短的，进而节省空间。 

-紧随“软缩减”部分之后设有第一夹送辊，其可以在固化的产品上实施第一次厚度缩减，称为“硬缩减”；这样的厚度缩减在0.5-3mm，因此其仍然相对有限的，并且是实施在仍然很热的产品上，其需要低碾压力。因此第一轻轧工艺为产品提供额外品质，特别是内部品质，这是因为其通过压缩结构缩小了晶粒之间的枝晶间路径。此外，其允许材料的有利动态重结晶以防止铝化合物在晶界沉淀，进而提供更均 衡的结构；另外，这样的重结晶防止在随后的轧制工艺中形成表面裂痕以及裂边。 

-“硬缩减”后，铸件已经具有与金属带相似的尺寸和厚度，这就是为何也称为“预成带”，其跟随一个弯曲路径以从铸件垂直方向到轧辊水平方向而无需引导装置的引导。由于预成带的温度仍然高，这给予材料很好的延展性，其可以沿弯曲路径抬升和降低一定量。这个自由弯曲进而形成上游和下游部分的解偶联，并一定程度上将铸造工艺与轧制工艺分离，给“无尽”的刚性系统提供弹性；因此这样的弹性使得可以获得“半-无尽”系统的优点，例如更少繁琐更少复杂的工艺控制装置，因为不需要沿生产线控制。基本上，在正常系统操作中这样的弯曲在形状上是半圆弧。 

-同样为了控制铸造工艺的起始阶段，即通过阶段，在这个阶段板材沿整个生产线保持脱离锭模厚度，沿弯曲路径有一个铸件的临时偏转和引导装置，其可以包括一个或两个弯曲轧辊传送器(绕一个的末端枢轴旋转)或者一个滑动安装在适当的滚轮上的弯曲轧辊传送器。一旦工艺开始起正常操作，所述轧辊传送器脱离以便释放铸件，进而使得其可以沿弯曲路径自由浮动。临时偏转和引导装置是开口形弯曲轧辊传送器的另一优点是当在轧制机组有卵石或铸造机器出错(例如从锭模脱离或粘在其中)的情况下清除铸造线时操作更便捷。事实上，用于牵引和引导板材的传统轧辊是固定且复杂的(刚性系统)，这是特别复杂的操作来清除生产线，使用本发明的轧辊传送器系统可以快速清除铸造生产线，并重新开始生产无需浪费时间或额外的设置。在轧制机组有卵石或从锭模脱离或粘在其中的情况下，位于上游的熔融钢将停止流动，通过用适当的切割装置(例如氧气喷枪切割装置)将其切割成一块或几条，板材被迅速和完全清理出垂直铸造线，其中所述的条块可以可自由掉落进位于锭模下方的大桶中。优选的，所述氧气喷枪切割装置横向于铸造方向操作一个或多个至少等于板材宽度的切割，这是缓慢向前且由一个 特定的全自动机械臂控制；另外，收集桶是有轮的，这样其可以被金属绳索或其它已知装备移动。 

-在轧制线的水平部分的开始处，设有第二和第三双轧辊夹送辊；所述的第二或第三夹送辊可以实施预成带的轻厚度缩减，因此第二“硬缩减”严格地依照位于出口的第一夹送辊的“软缩减”部分，缩减0.5-3mm。 

第三夹送辊矫直并引导板材或预成带的头，其倾向于在第二夹送辊的出口处向上转向。 

-在第三夹送辊和矫直装置下游可以安装旋转筒式飞剪，主要用在铸造工艺开始时切割长板段直到达到最大铸造速度，因此，直到系统达到其正常操作速度；它们还被用在所有紧急状况(例如从锭模脱离或粘在其中，或者轧制机组中有卵石)，还可被用来在需要时分离引锭杆头。 

-在筒式飞剪下游优选安装有加热系统和/或恒温系统以确保在任何运营条件下进入第一轧制机架的产品的温度正确。这样的系统可以是主动的，例如感应加热炉或简单的感应器，或被动的，例如绝缘罩或者绝缘板。 

由于与传统系统相比产品沿铸造路径的热量损失相当有限，基于前述，所述系统的氧化皮会的整体尺寸也有限，换句话说长度会在1-2m。优选的，在所述一个系统的出口，产品必须具有均衡的温度，至少为1000℃，或者保证在轧制机组出口温度至少为850℃。在感应加热系统或简单的感应器情况下，需要例如为3-5MW，3000Hz的能源来确保这一温度值。 

所用的特定能源以及可能使用的感应器由铸造条件所限定，特别是根据铸造速度和“软缩减”后的厚度：这些参数确定所谓的“质量流”，这个值与产品在轧制机组末端的温度相关。如果需要，感应器可以仅适合加热边缘，也可以完全加热整个预成带。其根据需要可以被开启或关闭，另外，它的功率比已知类似系统更有限，这是由于要被加热 的铸件厚度更薄。感应器优选是有轮的，这样其可以从生产线侧部失效。在后者，假设，可以更容易的接近筒式飞剪，例如更换刀片。 

-在轧制机组右上方，设有从产品表面去除氧化皮的系统，例如除锈装置。所述除锈装置优选是有轮的，这样它可以被伸出生产线侧部，进而更利于维护并更好接近第一轧制机架。除锈装置可以是静态或动态的，例如转动的，其使用高压低流速水确保在进入轧制机组前去除整个铸件表面的氧化皮并最小化表面冷却。 

-轧制机组有至少三个四高型轧制机架组成；这些机架在尺寸上可以一样或不同，并且在固定位置一前一后地设置；少数几个机架就足够了，这是因为分别经历了“软缩减”和一个或两个“硬缩减”的极薄板后输入的产品已经是减厚的。如果板的最大厚度(例如50mm)被铸造，但两个“硬缩减”中一个也没有进行，优选加有第四机架。然而与现有技术相比机架的数量是低的，因而获得紧凑的轧制机组。只经历“软缩减”或液芯预轧制的板材称为铸件，而经历至少一个“硬缩减”的称为预成带。 

基于本发明的工艺，位于轧制机架之间的感应器不是维持正确奥氏体轧制温度所必需的，因而节省了空间和成本。产品在轧制中缩减的比例由金属带最终宽度而定，不是轧制力。 

-下述设备被安装在轧制机组下游：剪板机(可选)，带冷却喷头的轧辊传送器，将金属带切割刀所需尺寸的飞剪，夹送辊和至少两个盘卷器(例如地下卷取机)。 

基于本发明另一个实施例，所述的剪板机替代筒式飞剪被安装在感应器上游，并紧随轧制机组的出口，有利于使得轧制机组上游部分系统更紧凑；其主要用于切割长段的： 

-在铸造初始阶段制备的板材，直到达到最大铸造速度； 

-在随后的靠近轧制机组机架阶段制备的厚度不均的金属带。 

当需要的时候其还可以用来将引锭杆的头在工艺开始时脱离铸造板。优选的，剪板机的尺寸与已知相比更有限，这是因为在任何情况下将被切割的板的最大厚度都是被缩减的。 

在下游终点区域卷板被用来存放被筒式飞剪或剪板机切割的长板段。这一解决方案不需要在筒式飞剪或剪板机附近放置大的专用废料桶，因此简化了地基并使得更有效地规划。 

在正常操作条件下使用飞剪来切割所需尺寸，将金属带切割成所需尺寸以获得需要的卷重。 

-为开始铸造，引锭杆的头可以两种方法插入结晶器的末端部分。第一种方法从地下卷取机下游末端区域(其在该处包裹)开始沿整个生产线发送引锭杆；在这种方法引锭杆通过整个轧制机组，这是在机架开口的停顿，并通过弯曲轧辊传送器其在进入结晶器前从水平方向变成垂直方向。当开始铸造，引锭杆的头通过筒式飞剪或剪板机与板分离。第二种方法中直接从底部将引锭杆插入锭模的垂直轴。为实施这个特殊的方法，引锭杆被容纳在一个滑动有轮装置中，其可以移动到铸造线上；在有轮装置中设有有源轧辊用来移动和引导引锭杆，其还可以装配有用来在开始后分离引锭杆头的轧辊装置。 

-到目前所描述的整个生产工艺，从中间包中的熔融钢到金属带，优选通过特定区域控制器监控，其通过彼此相互作用控制不同的系统成分；这些区域控制器涉及一个监督器其在不同的变量上操控使其彼此有系统地相互作用确保相对于变化的操作条件和系统扰动和不规则干扰工艺仍然稳定。这样工艺被整体主动智能地控制，因而是一个“智能全动态工艺”。 

高速铸造的极薄板并直接连到轧制机组(该装置使用更少数量的机架将从比已知铸造工艺更薄的板转换为金属带)以及总体缩减生产线的长度，允许更少的影响土木工程，例如地基，工业仓储高度，管线，基础建设等。这使得相比已有技术低初始投资和运营成本，以及更少的维护成本。 

此外，铸造非常薄的板以及实现液芯厚度缩减，“软缩减”，跟随有(如果需要)固芯缩减，“硬缩减”，使得可以实现足够薄的铸件/预成带以形成自由浮动弯曲；所述自由弯曲解偶合铸造和轧制工艺有显著的优点，进而使得系统更灵活。 

基于本发明的工艺和设备使得可以实现不同的优选实施例，其中一些例子在下面被描述，以便总结一下工艺参数/条件，以及沿生产线所得厚度： 

例1(描述在图2) 

铸造速度：10m/min 

从锭模(窄侧)脱离的板厚度：32mm 

“软缩减”后的厚度：22mm 

第一“硬缩减”：no 

第二“硬缩减”：no 

轧制机架：3 

1100mm宽金属带的最终厚度：2.2mm 

1300mm宽金属带的最终厚度：2.3mm 

1500mm宽金属带的最终厚度：2.9mm 

例2(描述在图3) 

铸造速度：10m/min 

从锭模(窄侧)脱离的板厚度：32mm 

“软缩减”后的厚度：22mm 

第一“硬缩减”后的厚度：20mm 

第二“硬缩减”：no 

轧制机架：3 

1100mm宽金属带的最终厚度：2.0mm 

1300mm宽金属带的最终厚度：2.2mm 

1500mm宽金属带的最终厚度：2.7mm 

例3(描述在图4) 

铸造速度：10m/min 

从锭模(窄侧)脱离的板厚度：32mm 

“软缩减”后的厚度：22mm 

第一“硬缩减”后的厚度：20mm 

第二“硬缩减”后的厚度：18mm 

轧制机架：3 

1100mm宽金属带的最终厚度：1.8mm 

1300mm宽金属带的最终厚度：2.0mm 

1500mm宽金属带的最终厚度：2.5mm 

例4(描述在图5) 

铸造速度：10m/min 

从锭模(窄侧)脱离的板厚度：40mm 

“软缩减”后的厚度：30mm 

第一“硬缩减”：no 

第二“硬缩减”：no 

轧制机架：4 

1100mm宽金属带的最终厚度：1.6mm 

1300mm宽金属带的最终厚度：1.7mm 

1500mm宽金属带的最终厚度：2.0mm. 

例5(描述在图5a) 

铸造速度：10m/min 

从锭模(窄侧)脱离的板厚度：40mm 

“软缩减”后的厚度：30mm 

第一“硬缩减”后厚的度：29mm 

第二“硬缩减”后厚的度：27mm 

轧制机架：4 

1100mm宽金属带的最终厚度：1.5mm 

1300mm宽金属带的最终厚度：1.6mm 

1500mm宽金属带的最终厚度：1.9mm。 

附图说明：

本发明的进一步特点和优点通过优选但非唯一的，仅仅是示范而非限定的生产金属带的系统的实施例在附图的帮助下会被更换的指出，其中： 

图1显示基于本发明的系统的侧视示意图； 

图1a显示基于本发明的系统的一个实施例的侧视示意图； 

图1b显示基于本发明的系统的另一个实施例的侧视示意图； 

图2显示图1中系统的局部的第一实施例的纵剖面； 

图3显示图1中系统的局部的第二实施例的纵剖面； 

图4显示图1中系统的局部的第三实施例的纵剖面； 

图5显示图1中系统的局部的第四实施例的纵剖面； 

图5a显示图1a中系统的局部的第四实施例的纵剖面； 

图6显示在特定操作状态下图1中系统的变化的纵剖面； 

图7显示在另一特定操作状态下图1中系统的局部的第三实施例的纵剖面。 

具体实施方式：

图1、2、3、4、5描述的用于制备金属带的系统包括： 

-锭模15，其合并有一个结晶器15′，用来制备具有液芯的极薄板， 

-液芯预轧制装置16，位于锭模出口部分附近，其制备完全固化的铸件， 

-所述铸件的第一夹送辊17，其可以牵引铸件，并实施轻微厚度缩减； 

-切割装置24(例如氧气喷枪切割装置)用于在紧急情况下切割板，例如轧制机组中有卵石或者铸件脱离或粘滞；所述装置是全自动 的，并由适当的机械臂控制，当铸件向前供料时横向于铸件切割板以清除铸造线； 

-临时偏转和引导装置18、18′用于“非软化”板从垂直路径到水平路径， 

-大型有轮桶51置于铸造线的垂直下方， 

-第二夹送辊22′， 

-第三双轧辊夹送辊和矫直装置22″， 

-前带或铸件的加热系统50，和/或恒温系统， 

-除锈装置19， 

-轧制机架20′，20″，20′″，至少三个， 

-剪板机30， 

-一套金属带冷却喷头32位于金属带的供料轧辊传送器32上， 

-飞剪，用于将金属带切割成所需长度33， 

-至少两个盘卷器34， 

-存放区域52，用于引锭杆和剪板机30切割的厚度不均长板段。 

锭模15优选在铸造速度4-16m/min生产极薄板，其窄侧厚度为15-50mm，且具有中央膨胀和液芯。当提到铸造板的厚度，总指向末端(所谓的窄侧)的厚度。 

优选的，钢水加热系统被用在锭模上游的中间包60中，以确保有效和可靠地控制在铸造过程中中间包内的“过热”。优选的，所述加热系统包括等离子焰炬70用来校正钢水的“过热”值，为了更好的终产物质量，该值被保持相对低，典型的是大约20℃。 

液芯预轧制装置16位于锭模15出口部分附近，基本上有垂直轧制轴，其包括一组定形的上下横向轧辊16′用以修正板的过渡部分，进而对凸起表面渐进整平，即脱离结晶器，以便使板成有矩形截面的铸件。用于恢复凸起形状的行动包括压缩板液芯直到其厚度等同于结晶器出口部分窄侧的宽度。 

优选的，所述横向轧辊16′可被置于近处以便在轧辊传送器出口获得线性铸件，且其厚度比出结晶器有更多缩减：基本上，厚度缩减作用在仍具有液芯的板上，换句话说，进行所谓的“软缩减”。基于本发明，板厚度在“软缩减”后缩减为15-40mm。 

上下横向轧辊16′被分成两个或更多元件，称为“软缩减”片断，每个具有独立控制，例如通过液压柱。 

这组横向轧辊16′，操作时带有一体的冷却系统，也实施对板(仍具有液芯)的容纳和引导功能。 

优选的，锭模15装有快速更换装置以及用于液芯预轧制或“软缩减”装置16的部分。 

所述更换设备的第一实施例需要一个特定的桥装置，桥式起重机80，如图6中所示的，由此可以将锭模15抬升到位置150，或者锭模与液芯预轧制装置16一起，然后将它们置于特定的位置，例如铸造地面。为了便于移动被替换的部分，桥式起重机80可以通过轧辊200、201在特定轨道上滑动。 

所述更换设备的第二实施例需要液芯预轧制装置16在适宜的横向轨道上通过轧辊180，180′滑动，如图7所示，借此锭模通过例如i例如by a桥式起重机(未显示)从上面抬升。 

另一方面，除了所述的横向轨道用于相对于铸造轴侧向滑动液芯预轧制装置16，第三实施例还需要垂直-弯曲轨道190用于液芯预轧制装置16使其随后降到平面下方，如图7所示。一些下降中被装置16所占的位置160在图7中用细线示出。在这个状态，装置16是无能力的，第二替代装置161(其在对侧操作)沿垂直-弯曲轨道自动操控，因此带到线上操作位置，有铸造轴。在这一情况下，锭模15也可以由起重机(未示出)从上方抬升然后替换。这些操作，当用所述更换装置时，可以操作更换操作，例如更换将被铸造的板的形式；他们还可以在紧急状态下更换操作，例如当轧制机组中有卵石或者锭模中出现脱离。 

紧挨着轧辊组16′下游的是第一夹送辊17，其包括两个圆柱17′、17″，这两个圆柱拉出锭模铸造的产品；这样的圆柱的尺寸也被研究以缩减铸件的厚度，这是通过在其上实施适当的碾压力实现的。更特别的，所述圆柱17′、17″在铸件下游或至少靠近液锥结束点(所谓″焊合点″)处施加轧制力；通过这样做，圆柱17′、17″的作用在完全固化的铸件上实现了。因此真正的轧制工艺(所谓“硬缩减”)被实现。 

基于本发明，“硬缩减”后出来的铸件厚度为12-37mm，得到所谓的预成带，这个厚度很接近最终产品金属带的厚度。这样的轧制工艺提供了额外的产品品质，特别是内部品质，这是因为其通过压缩结构缩小了晶粒之间的枝晶间路径。 

为了还控制铸造工艺的起始状态(其为通过状态)，临时偏转和引导装置18被安装，其包括一个位于双圆柱17′、17″紧下方的双开口弯曲轧辊传送器。所述弯曲的轧辊传送器18、18′还是在结晶器15′中引导和导入引锭杆头所必需的。当开始铸造，被引锭杆牵引的板没有液芯，因此不可能通过“软缩减”来减少厚度；另外，双圆柱17′、17″在碾压作用中不起作用。因此，沿整个线铸造板的第一部分的厚度等于锭模出口部分的厚度，向上直到第三轧制机架20′″或第四轧制机架40的出口，因此在第一阶段其被称为“非软化板”。弯曲的轧辊传送器18、18′的尺寸被设计成可以施加足够的力来弯曲“非软化板”。弯曲的轧辊传送器18、18′的引导轧辊23是惰性的，且轧辊传送器的支架通过特定的液压千斤顶21、21′保持在活动位置。弯曲的轧辊传送器的底部18和上部18′都是铰连的以便使得他们可以旋转和从铸件脱离，当在正常的操作条件下需要清理跟随有预成带的路径或者当紧急情况下(例如有卵石)需要卸载所有凹陷中的材料。当弯曲的轧辊传送器18、18′是开启的，下部和上部的位置在图2中用细线示出。 

如上所述，在短暂的开始状态的终点，铸造在正常操作条件下完成，所述的轧辊传送器的两部分18、18′出于开启位置，因而允许预成带形成一个自由弯曲53，在正常操作条件下其形状基本为半圆弧形。 

自由弯曲53的存在提供了显著的优点： 

a)其在更下游将铸造工艺与轧制工艺分开，从而控制轧制和铸造工艺之间可能存在的速度差； 

b)其给予设备更大灵活性，进而使得，例如，使用更少繁琐和更少复杂的工艺来控制装置，这是因为在生产线上无需牵引控制； 

c)由于没有常规系统的支架和引导轧辊之间的热交换，降低了预成带的冷却； 

d)防止了锭模水平控制与主要可铸性和板质量优点之间的牵连。 

基于本发明，自由弯曲被抬升以便在预设的间隔内浮动，所述预设的间隔是由可能的曲线自身几何形状和材料特性所限定的；在这个方法中，可以控制材料的流动，进而(在预设的限定内)使得上游速度和下游速度完全脱离。控制系统连续监控(例如通过探针)自由弯曲相对于预设的上限下限和期间的位置，当弯曲靠近所述限制之一，根据预设的控制程序激活系统元件。 

弯曲后沿预成带线移动，设有第二双轧辊夹送辊22′或第二“夹送辊”其在临时状态牵引“非软化板”，或者在正常操作情况下牵引预成带，如果需要，还实施第二轻轧制操作。从这个第二夹送辊22′出来时预成带厚度为9-34mm。 

第二“夹送辊”22′中下轧辊25优选与上轧辊具有相同尺寸。在一种变化中，第二“夹送辊”22′的下轧辊25的尺寸可以大于上轧辊，这样可以在操作中由预成带形成对弯曲53适宜的支撑表面。 

第一夹送辊17和第二夹送辊22′都优选设有系统来快速更换圆柱。 

图2-4显示基于本发明的系统的一些实施例的纵剖面。 

图2中，装置17和装置22′优选用作铸造的夹送辊而不是是轧制或“硬缩减”操作。 

图3中，装置17优选即用做夹送辊又用作制机架，而装置22′优选只用作夹送辊。 

替代的，在图4中，夹送辊17、22′都用作轧制机架，进而实施双“硬缩减”。通常，所述第一和第二夹送辊17、22′还可以在铸件和/或预成带上实施轧制操作；在这种情况下，它们圆柱的直径是300-500mm。 

预成带头的第三夹送辊和矫直装置22″优选置于第二夹送辊22′后。 

第三夹送辊和矫直装置22″的下游优选设有加热系统50和/或恒温系统以确保在任何工况下进入第一轧制机架20′的产品的正确温度。这个系统50可以是主动型，例如感应加热炉，或被动性，例如绝缘罩或绝缘板。 

由于沿铸造路径产品热损失相当有限，所述系统50具有有限的总体尺寸，其长度为1-2m。优选的，在所述加热系统的出口处产品必须具有均衡的温度，至少1000℃，或者确保在轧制机组出口处温度至少850℃。在使用感应加热炉或类似感应器时，需要能源(例如3-5MW，3000Hz)来确保这一的温度值。 

无论是否使用感应器，所用能源的水平是有铸造条件确定的，特别是铸造速度和″软缩减″后厚度：这样的参数限定所谓的″质量流″；这个值与产品在铸造线末端的温度相关。 

轧制机组右上方，设有从产品表面去除氧化皮的系统，例如水旋转喷灌除锈装置19。 

根据铸造速度调整除锈装置的水流速。 

轧制机组由至少三个″第四″类的轧制机架20′、20″、20′″组成。这些机架可以是一样的，并在固定位置一前一后地设置；由于已经分别经历了″软缩减″和一个或两个“硬缩减”，进入的产品已经是缩减尺寸的，所以少量几个机架是足够的。如果板的最大厚度(50mm)被铸造，而两个“硬缩减”中一个也没有实施，根据图5所示系统另一实施例，第四机架40将被优选添加上，和/或一个更长的液芯预轧制装置16将被使用。 

下列设备被安装于轧制机组下游：剪板机30，带有层状水冷喷头32的轧辊传送器31，用于将金属带切割刀所需尺寸的飞剪33，至少两个盘卷器34，例如″地下卷取机″型。 

卷轴的下游是终点区52，用于存放引锭杆和剪板机30切割的厚度不均的板段。所述剪板机可以是如下类型：钟摆型、连接型、轮型、旋转型；然而，其应该适于在低进料速度下切割大厚度。在正常操作条件下使用飞剪33切割金属带以获得所需要的尺寸来获得一个卷盘，其重量约为30吨。基于图1a和5a中所示的本发明的系统的实施例，与之前实施例相比具有如下区别特征。 

-夹送辊17由复数对连续排列并形成基本垂直-弯曲路径的轧辊组成；每对轧辊可以在铸造板上实施轻碾压，使得厚度缩减0.1-0.7mm。 

-临时偏转和引导装置18包括一个单一弯曲的轧辊，其铰接在系统布局的右端，如图5a所示；轧辊传送器18可通过液压柱(未示出)选择性操控，将其从工作位置(在该处其与夹送辊17的在水平铸造方向靠近弯曲的后轧辊协作)移到解偶合位置(其被降低)，反之亦然。 

-切割装置24优选包括一个安装在臂上的割炬，所述臂基本为拉长形，其铰接在一端并能在至少两个工作位置间移动。 

第二夹送辊22′优选置于轧辊传送器18的旋转点附近；更好的，夹送辊的下轧辊是惰性的，并且与销钉旋转轴同轴，而上轧辊稍小且为有源的。夹送辊22′不在产品上实施“硬缩减”。 

-第三夹送辊和矫直装置22″是有刻度的可以实施轻硬缩减使得厚度缩减0.5-3mm；其还优选可以快速更换圆柱。 

-第三夹送辊和矫直装置下游是带有旋转刀头的筒式飞剪30′，替代其它变化中所述的轧制机组下游的剪板机30。筒式飞剪30′实施如下操作： 

a)在铸造工艺开始时，它们分离引锭杆的头部，并切割长段不能被轧制的板，直到达到最大铸造速度，因此直到达到正常操作条件； 

b)在铸造线故障的情况下，它们切割板的尾端以中断连续工艺并将好材料送去轧制，然后切割长段直到系统停止。； 

c)在轧制机组故障情况下，它们中断材料向轧辊的流动。 

筒式飞剪在这个位置时的可以通过在工艺和紧急处理时的初始和结束阶段优化废料以增加输出。 

-筒式飞剪下游是感应器，其优选是有轮的，可在生产线侧部失效。在后者假设，可以易于接近筒式飞剪，例如更换刀头。 

-轧制机组的紧上游是旋转除锈装置19，其使用高压极低流速水；除锈器优选是有轮的，这样可以在侧部失效进而易于维护和更好地靠近第一轧制机架。 

-轧制机组由四个机架组成。 

在连续生产中当轨道上有卵石时，生产线按照如下步骤清除： 

-上游熔融钢供应停止； 

-铸造线被清除，夹送辊17供应被割炬24切割的板段；在这个阶段割炬的臂成角以便于在夹送辊17后立即切割； 

-轧制线被清除，夹送辊22′逆向移动在轧制机组中被阻产品，然后用割炬切割成段；在这个阶段割炬24的臂成角以便也在夹送辊22′后立即切割； 

-割炬24切割的长段在收集桶51中冷却，然后清理出去。 

图1b所示的本发明系统的变化，与前述变化具有如下区别特征。 

-轧辊传送器18有轮装置54的一体部分，该装置相对于垂直铸造轴侧向滑动。 

-有轮装置54包括引锭杆57并在其内部设有有源轧辊55以移动和引导所述引锭杆。 

-有轮装置54设在外部，优选在上部，带有轧辊装置56以便在初始阶段后分离引锭杆头，并完成轧辊传送器18路径的连接；所述轧辊装置包括例如液压制动器来移动轧辊。 

-有轮装置54在与轧辊传送器18相对的位置设有用于引锭杆57的支撑面58，并且使用传统方法移动，例如液压柱、架子等等(未示出)。 

-铸造工艺的初始阶段包括如下步骤：有轮装置54置于锭模的垂直下方以便于轧辊传送器18随着弯曲的路径引导″非软化″板；有源轧辊55牵引引锭杆脱离有轮装置(当其通过第一夹送辊)直到轧辊被适当隔开，其从底部插入结晶器的底部；有源轧辊55在相对方向牵引引锭杆进而提出第一板；板通过第一夹送辊17，轧辊现在处于关闭位置，轧辊装置由各自的制动器操控在单一打击下实现引锭杆头从板上分离，板然后由轧辊装置56和轧辊传送器18引导通过弯曲；有轮装置仍在位置上，直到到达工艺的恒定速度状态，例如10m/min，然后该装置在侧向失效使得弯曲自由。 

基于要素的特点安排，包括在不同实施例中所描述的系统，锭模入口部分平面的高度相对于机架20′、20″、20′″的水平轧制轴X为低于8m。铸造线的长度(下至弯曲的偏转和引导部分)比已知工艺的系统短很多。 

基于本发明的系统的优选实施例中，要求机组的第一轧制机架20′设置距离结晶器15′的外垂直面所含的垂直铸造轴Y不超过11m的距离内。所述第一机架20′和所述除锈装置19之间最小距离优选为2m。缩小的结晶器和第一轧制机架之间的铸造线的长度使得在铸件上很少形成氧化皮，因此使得可以使用低能耗除锈装置，更少的水和能量消耗，更少的铸件冷却和更少地蒸汽。 

基于本发明，这个系统和工艺可以在有限空间在生产线上不间断地生产成品。事实上，铸造工艺通过结晶器15′，使得可以在高速下铸造厚度已经非常接近成品(即金属带)的起始产品(即板)。优选的，这些薄板在结晶器15出口的厚度是15-50mm，铸造速度是4-16m/min。 

因此本发明可以在一个有竞争性的成本下和单一极紧凑和高灵活性的循环内将从钢厂来的熔融钢连续变换成高质量薄钢带卷。基于本发明 工艺制备的钢带的总长为50-70m，这是从结晶器15′外垂直面所含的垂直铸造轴Y到第二卷盘的轴之间的距离。 

基于本发明系统和工艺所得的热轧金属带与使用传统铸造和热轧系统制备的相似产品相比具有更好的机械性能，这意味着对于许多应用而言，传统系统所需的随后冷轧工艺，不再需要了。除了明显降低能耗和改进环境容量外，这会明显节约投资和生产成本。 

Claims (28)

1.热轧金属带连续生产工艺，包括一个内置结晶器(15′)的锭模(15)，一个位于结晶器(15′)出口部分附近的液芯预轧制装置(16)，一个位于液芯预轧制装置(16)下游的第一夹送辊(17)，一个至少可在预设时间段内操控从轧制线垂直路径到水平路径的路径偏转和引导装置(18)，均位于轧制线的水平部分开始处的一个第二夹送辊(22′)和一个第三夹送辊(22″)和矫直装置，加热装置和/或恒温装置(50)，一个除锈装置(19)和至少三个轧制机架(20′、20″、20′″)，其中工艺包括如下无间断步骤：

a)以4-16m/min速度从结晶器(15′)铸造出薄板，其窄侧厚度15-50mm，且具有一个在其中钢仍为液态的芯，

b)通过所述液芯预轧制装置(16)对所述板实施软缩减以获得厚度为15-40mm的完全固化铸件，

c)在所述第一夹送辊(17)和第二夹送辊(22′)之间形成铸件的自由弯曲(53)，

d)通过所述除锈装置(19)对铸件实施除锈操作，

e)通过所述至少三个轧制机架(20′、20″、20′″)对所述铸件实施连续复数轧制操作，最终得到厚度为0.8-12mm的金属带，

其中步骤c)是通过在正常操作条件下铸件从路径偏转和引导装置(18)脱离来实现的，借此铸件是自由浮动且通过至少三个轧制机架(20′、20″、20′″)进行的铸造操作和轧制操作是分开的，

其中在步骤b)和步骤c)之间，通过所述第一夹送辊(17)在铸件上实施第一轧制操作以得到前带，

且其中，在步骤c)之后通过第二夹送辊(22′)或第三夹送辊(22″)对所述前带实施第二轧制操作。

2.如权利要求1所述的工艺，其中步骤c)后通过所述加热装置和/或恒温装置(50)实施加热操作和/或恒温操作以便在末端轧制机架出口获得不低于850℃的铸件温度。

3.如权利要求2所述的工艺，其中加热操作由感应器装置实施。

4.如权利要求3所述的工艺，其中所述感应器根据质量流开启关闭。

5.如权利要求2所述的工艺，其中恒温操作由绝缘罩或绝缘板装置实施。

6.如权利要求2所述的工艺，其中所述液芯预轧制操作是在工艺的过渡阶段动态控制。

7.如权利要求1所述的工艺，其中前带的厚度为12-37mm。

8.如权利要求1所述的工艺，其中通过第二轧制操作前带的厚度达到9-34mm。

9.如权利要求1所述的工艺，其中在轧制机架(20′，20″，20′″)的出口，金属带经历层状水冷工艺，由飞剪装置(33)切割成所需尺寸然后由至少两个盘卷器(34)盘绕成卷。

10.如权利要求1所述的工艺，其中在正常操作条件下所述自由弯曲(53)基本成半圆弧形。

11.如权利要求1或10所述的工艺，其中在步骤c)中，自由弯曲(53)位置控制操作是通过一个探针实施的。

12.如权利要求2所述的工艺，其中步骤a)的上游，在一个容纳钢水的中间包(60)中经由第二加热装置(70)实施第二加热操作，以便在铸造工艺中保持中间包中熔融液体过热20℃。

13.如权利要求12所述的工艺，其中钢水通过一个多孔卸载装置从中间包(60)卸载到结晶器(15′)，卸载装置中钢水流速通过电磁装置调节，其可以根据铸造速度调节将钢水带向结晶器的半月板和后部的部分的流速。

14.如权利要求1所述的工艺，其中可根据铸造参数调节用于加热装置的能源和在步骤d)中用于除锈装置(19)的水流速度。

15.热轧金属带的连续生产设备，适于运行权利要求1所述的连续生产工艺，包括一个可生成窄侧为15-50mm的薄液芯板的内置结晶器(15′)的锭模(15)，一个位于结晶器(15′)出口部分附近的液芯预轧制装置(16)，一个第一夹送辊(17)，一个第二夹送辊(22′)，一个第三夹送辊(22″)和矫直装置，加热装置和/或恒温装置(50)，一个除锈装置(19)，和至少三个轧制机架(20′、20″、20′″)，

其中位于液芯预轧制装置(16)下游的第一夹送辊(17)能牵引铸件进行第一轧制操作，

其中第二夹送辊(22′)以及第三夹送辊(22″)和矫直装置被置于轧制线的水平部分的开始处且能够进行第二轧制操作，

其中，在所述第一夹送辊(17)和第二夹送辊(22′)之间设有一个铸件的路径偏转和引导装置(18)，其在正常操作条件下至少可在预设时间段内操控从垂直路径到轧制线的水平路径以脱离铸件，进而在所述第一夹送辊(17)和第二夹送辊(22′)间形成铸件的自由弯曲(53)，借此铸件自由浮动且通过至少三个轧制机架(20′、20″、20′″)进行的铸造操作和轧制操作是分开的，

其中所述液芯预轧制装置(16)包括一组定形的上下横向轧辊(16′)以便于修正板的过渡部分进而对板表面实施渐进整平以使得铸件具有矩形截面。

16.如权利要求15所述的设备，其中液芯板的预轧制装置(16)基本为垂直的。

17.如权利要求15所述的设备，其中所述横向轧辊(16′)被分为至少两个可独立操作的元件。

18.如权利要求17所述的设备，其中为替代和/或失效所述液芯预轧制装置(16)，设有轨道(190)用来侧向和/或朝向低平面垂直-弯曲的方向滑动液芯预轧制装置(16)。

19.如权利要求18所述的设备，其中所述偏转和引导装置(18)包括一个或两个可绕其一端枢转的开口弯曲轧辊传送器。

20.如权利要求18所述的设备，其中所述轧制机架(20′，20″，20′″)的下游接连安装有如下装置：层状水冷装置(32)、切割金属带到所需尺寸的飞剪(33)，和至少两个盘卷器(34)。

21.如权利要求15所述的设备，其中一个筒式飞剪(30′)被安装在加热装置和/或恒温装置(50)的上游。

22.如权利要求15所述的设备，其中一个剪板机(30)安装在紧邻轧制机组下游的位置。

23.如权利要求15所述的设备，其中用于在紧急条件下切割所述板的装置(24)安装在自由弯曲附近。

24.如权利要求23所述的设备，其中切割装置包括自动切割喷枪(24)。

25.如权利要求21或22或23所述的设备，其中安装用于由筒式飞剪(30′)或剪板机(30)切割的板段和/或用于引锭杆的存放区(52)。

26.如权利要求15-24中任一所述的设备，其中锭模(15)进口部分平面相对于所述机架的轧制轴(X)的高度架不超过8m，所述第一轧制机架(20′)到垂直铸造轴(Y)的距离不超过11m。

27.如权利要求15所述的设备，其中在锭模(15)上游设有一个中间包(60)，其包括第二钢水加热装置(70)和一个由电磁装置控制的多孔流卸载装置。

28.如权利要求18所述的设备，其中偏转和引导装置包括一个弯曲的轧辊传送器(18)，其结合在一个侧向滑动的有轮装置(57)上。

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