CN101678415A - 用于生产金属条的工艺和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于热轧钢条的不间断生产的工艺和超紧凑设备，其包括以在4到16m/min的范围之间的速度生产非常薄的板的锭模(15)，该板的窄侧面的厚度范围在40到55mm之间并具有中央隆起。该板呈现核心，在该核心中，钢仍然为液体，该板被穿过垂直的预轧装置(16)，以使板的厚度减小并将板压平。固化的板因此可受到传送机(17)执行的第一次轻柔轧制，并通过形成自由曲线而采取水平位置，在该水平位置，其受到第一次表面除鳞、第一次轧制、感应器(23)中的加热、第二次表面除鳞以及在由至少两个机座形成的轧机(30)中进行的一系列减小，同时沿着轧机将其温度保持在再结晶点Ar₃以上。在轧机(30)的下游设置有带有冷却喷淋器的辊轧道、用于将生产的条切割到一定长度的飞速运转的剪切机(33)、夹紧辊，以及至少两个旋转的轮子(34)以便将热轧条形成卷。

Description

用于生产金属条的工艺和设备

描述

发明领域

本发明涉及一种由高速铸造的薄板不间断地生产热轧钢条的工艺和相关设备。

技术现状

现有技术中，已知用于由厚度为从150直到320mm的标准板(classicalslab)，或者由厚度为大约60-90mm的普通薄板生产热轧钢条的工艺和设备。

这些设备包括至少一个锭模(ingot mould)，其较低地关联于弯曲的辊路径(roller path)，或辊传送机，适合于在从竖直铸造方向到水平轧制方向的通道中包含和引导铸板(cast slab)。一般地，冶金锥(metallurgiccone)实质上为板的圆锥形中心区域，且钢在冶金锥中仍然保持为液体，冶金锥在锭模外面延伸并沿着弯曲的路径闭合，以便完成发生在辊轧道(roller runway)中的固化。

为了在铸造机械的端部处得到较薄的厚度，位于冶金锥处的辊还在固化的表皮(skin)上施加压力，以执行液体核心板(liquid core slab)的预轧。另外，用于冷却板的辅助冷却系统的组成为例如多个喷雾嘴，并且该辅助冷却系统关联于辊传送机。

在铸造机械的下游并与其成一条线的位置，通常提供有用于将产品切割到一定长度的剪切机(shear)、用于恢复单个的板的温度以便它们适合于被轧制的长隧道炉、除鳞机(descaler)以及轧机(rolling mill)，该轧机由六机座(stand)或更多机座形成，其减小板的厚度，直到金属条达到想要的厚度值。因为穿过每个机座以及相关的厚度减少意味着条的温度降低，所以为了将材料的温度保持在再结晶点Ar₃以上，并因此一直在奥氏体区(austenitic field)中轧制，现有技术的设备还包括机座间感应器(interstand inductor)，以便在轧制过程中适当地加热金属条。

在轧机的下游，最终设置有条冷却系统、用于切割到一定长度的剪切机，以及卷绕装置，该卷绕装置用于将条卷绕成具有预定重量的卷。

以此种方式制造时发生在生产线中的第一个问题涉及生产线的大规模的总长度，其不仅影响投资成本，也影响生产能量成本以及维护成本。

已知设备的另一个问题和生产工艺的不连续性有关，该不连续性意味着通向轧机的进给被中断，并且还意味着不可能不中断地轧制，即所谓的“不间断(endless)”模式，随之而来，其对能量消耗和环境影响有负面后果。

因此存在对用于热轧条(rolled strip)的设备和相关的生产工艺的需要，这里，设备和相关的生产工艺适合于不间断地操作，从而允许实现生产线的高紧凑构型以及实现每吨生产成本的可观的降低。

已经在此方向做出了巨大努力，并且已经提出了若干种非“不间断”的解决方法，但是在任何情形中，用于将厚度减小到想要的值的轧机座(rolling stand)所需占用的空间以及轧机座的数量仍然很高。

另外，需要提供一种允许生产具有薄厚度和高商业质量的热轧条比如用以允许代替用于很多用途的冷轧产品的工艺的需要。

发明概述

本发明的基本目的是提供一种超紧凑设备以及相关的不间断工艺，用于从通过高速连续铸造得到的薄板开始生产热轧钢条。

本发明的另一个目的是得到一种热轧条，其厚度可以在0.8到12mm的范围中变化，内部结构具有细晶粒，这些细晶粒均匀地分布，以便已经呈现冷轧材料的有代表性的特征，并因此具有高质量而且没有缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种能直接由液态钢以不间断模式生产热轧卷的设备，该设备生产能力在500,000和1,500,000吨/年的范围之间，和生产相同厚度的条的传统设备相比时，该设备减少了投资和运行成本。

因此，本发明旨在解决上面陈述的问题，并通过实施热轧金属条的不间断生产工艺来达到上面所述的目标，依据权利要求1，该工艺包括：锭模，其包括结晶器；轻压装置(soft reduction device)，其布置成靠近结晶器的出口段；第一夹紧辊；路径偏离和引导装置(path deviation and guidedevice)，其至少在预定时间段的过程中可操作；第一除鳞机，其包括第二夹紧辊；第一轧机座；加热和/或温度保持装置；第二除鳞机，其包括第三夹紧辊；以及精轧机(rolling finishing mill)，其由至少两个第二轧机座组成，该工艺包括以下步骤而中间不间断：

a)铸造薄板，该薄板从结晶器以4到16m/min范围内的速度出来，该薄板具有窄侧面(narrow side)以及核心，窄侧面的尺寸范围在40到55mm之间，钢在该核心中处于液态，

b)通过所述预轧装置执行板的轻压操作(soft reduction operation)，以得到完全固化的铸造产品，该铸造产品的厚度在15到37mm之间；

c)在包括在所述第一夹紧辊和所述第二夹紧辊之间的一部分中的铸造产品上形成自由曲线(free curve)；

d)在铸造产品上，通过所述第一除鳞机来执行第一次除鳞操作；

e)在第一轧机座中执行第一轧制操作(rolling operation)，该第一轧机座界定了完全固化的铸造产品的厚度减少的多达40-50％；

f)通过所述加热和/或温度保持装置进行加热和/或温度保持操作；

g)通过所述第二除鳞机在铸造产品上执行第二次除鳞操作；

h)在所述精轧机中执行多次第二轧制操作，以便界定厚度范围在0.8到12mm之间的条。

依据本发明的另一个方面，上述工艺由依据权利要求14的用于热轧金属条的不间断生产的设备来实现，该不间断生产的设备包括锭模、液体核心预轧装置、第一夹紧辊、第一除鳞机、第一轧机座、加热和/或温度保持装置、第二除鳞机，以及精轧机；其中，锭模包括适合于生产厚度范围在40到55mm之间的液体核心薄板的结晶器，液体核心预轧装置布置在结晶器的出口段附近，第一除鳞机包括第二夹紧辊，第二除鳞机包括第三夹紧辊，精轧机至少由两个第二轧机座形成，

其中，在第一夹紧辊和第二夹紧辊之间设置有偏离和引导装置，该偏离和引导装置至少在预定的时间周期过程中可操作，用于将铸造产品从垂直路径偏离和引导到水平路径，并适合于释放在规则的运行状态下铸造的产品，以便允许在所述第一夹紧辊和第二夹紧辊之间的一部分中形成铸造产品的自由曲线。

依据本发明的该工艺和设备的特征被列举在下文，以强调其优势。

在中间罐(tundish)中，加热系统可以有优势地用于加热液态钢，该加热系统适合于确保有效且可靠地控制中间罐中的钢相对于其“液相点”温度的过热温度，在铸造过程中，所述过热温度也被称为“过热”。优选地，可以使用等离子体焰炬(plasma torch)来纠正液态钢的过热值，并且具体地，特别是在铸造开始时，中间罐对热量的吸收更强烈的时候，恢复落在中间罐中的可能温度，以便确保其中没有固化。相对于其它已知的加热装置来说，等离子体焰炬的使用在中间罐中不产生流体动力扰动问题，其允许夹杂物(inclusion)的波动，并确保液态钢温度的均匀分布。有优势地，保持了相对低和相对均匀的过热，在大约20℃的平均值时提升了最终产品更好的冶金质量。恒定的过热允许实际上得到等轴结构(equi-axic structure)，并确保在所有铸造产品上温度均匀。

所采用的锭模允许通过结晶器以4到16m/min的高速度铸造板，该板的厚度在40到55mm之间，比使用已知锭模得到的厚度小得多，并且其中核心在侧面端部区域(side end area)附近也保持液态；有优势地，结晶器的罐(tank)或铸造室使得能保证适当的空间，以便来自喷嘴的液态钢射流(liquid steel jet)不引起不想要的围绕其内部表面形成的表皮重铸现象，特别是从离开于喷嘴的某个距离开始的不想要的表皮重铸现象，而在该某个距离处射流的横截面表面较大。以高速度铸造非常薄的厚度要求在锭模中有较高的冷却速度：此种快速冷却有优势地允许产品得到更精细的微观构造。

喷嘴优选地为多口型，并具有对应于结晶器的罐的形状以避免固化桥(solidification bridge)。喷嘴的流量有优势地被调整成允许润滑粉在凸起的液面(meniscus level)处适当地熔融，而向着侧面区域适当地扩散，通过控制铸造速度的功能，比如，通过电磁装置的使用，部分流量引起液态钢输入朝向凸起的液面以及朝向结晶器的侧面区域。

由于在离开锭模时存在仍处于熔融状态的金属核心，所有的板可被施加液体核心预轧，也称为“轻压”，从而通过内部孔隙率的减小和中心偏析的消除而得到固化核心的结构的精炼。有优势地，液态核心预轧是动态地实现的并处于控制的形式，以便在与变化相关的过渡过程中正确地设置液体锥的闭合点，这里的变化可以是干涉与规则的运行状态有关的铸造参数的变化。以此种方式，保证了板的质量在每种运行状态中都是优良的。

液体锥的顶点，即所谓的“吻点”，在该点处两个半表皮(half-skin)接合，位于锭模之下较短的距离处；接下来辊传送机实现相对短的“轻压”，随之节省了空间。

第一夹紧辊也可有优势地在固化产品上执行厚度的第一次减少，这里称为“硬压(hard reduction)”，以便将其与液体核心预轧或“轻压”区分开，该第一夹紧辊就放置在“轻压”段的外面；此厚度减小是相对小的并要求低压力，因为其是在产品非常热时在产品上执行的。此种第一轻柔轧制(mild rolling)为产品的质量特别是内部质量提供了更多贡献，因为它通过结构的压实而闭合了晶粒之间的枝晶间区域(interdendritic area)。另外，其允许得到材料的有优势的动态再结晶，这避免了铝化合物(compound)围绕晶粒的析出并允许得到更均匀的结构；该再结晶进一步允许在接下来的滚轧过程中不必形成表面裂缝(superficial crack)以及不规则边缘。

在“硬压”之后，铸造产品已经达到接近于条的大小和厚度的大小和厚度，因此其也被称为“预条(pre-strip)”，并且其遵循实质上弯曲的路径，从垂直铸造方向到达水平滚轧方向，而无须由规则的运行状态中的任何装置引导。因为预条仍然处于高温以提供延性特征好的材料，所以有可能沿着弯曲的路径被一定程度地升高和降低。此自由曲线因此允许在相同曲线的上游和下游之间产生退耦，并因此在一定程度上使铸造工艺与轧制工艺分离，从而允许对设备提供柔性，而其自身将成为刚性的就好像是“不间断”的一样。此种柔性进而允许得到“半不间断”设备的优势，比如使用较不高级的和较不复杂的装置用于控制工艺，因为对沿着产品线的牵引控制没有要求。此种曲线在设备规则的运行过程中实质上具有圆周的形状。

为了控制铸造工艺的起始步骤，即在板沿着所有的产品线从锭模中离开时保持相同厚度的过程中的过渡步骤，设置有用于铸造产品的沿着弯曲的路径的偏离和引导装置，该偏离和引导装置有优势地包括弯曲的辊传送机，该弯曲的辊传送机可枢轴转动地围绕其一端部铰接。在起始步骤结束时，生产工艺达到规则的运行速度，以使所述辊传送机被释放，以便分离并释放产品，并因此允许产品沿着弯曲的路径自由浮动。

形式为弯曲的辊传送机的过渡的偏离和引导装置的进一步的优势是允许更方便地干涉以便在轧机中出现废品或者铸造机械发生故障例如锭模中出现烧穿(breakout)或粘连(sticking)时释放铸造线。

实际上，用于板的常规的保持和引导辊传送机是固定的，具有复杂结构(刚性设备)，并且其意味着用于清理生产线的长和复杂的操作，而在依据本发明的辊传送机的情况下，铸造线可以被快速地清理，并且生产可以再次开始而不会损失漫长的时间和进行另外的布置。实际上，在轧机上出现废品时或者锭模中发生烧穿或粘连时，液态钢的流入在上游被停止，并且通过将板切割成一件或者若干件而完全地并迅速地从垂直铸造线清空，其中切割是使用合适的切割装置比如一个或更多氧气切割装置进行的，而切割后的所述件能自由地落在布置在锭模的垂直下方的收集匣中。

有优势地，所述氧气切割装置以与铸造方向成横向的方向执行等于将被切割的板的宽度的一个或更多行程(stroke)，同时它缓慢地向前移动，并优选地被特殊机器人全自动地控制；另外，收集匣装有轮子，以便允许其位移，并使用例如金属索或其它已知方法移动。

在轧制线的水平段的起点设置有用于从铸造产品的表面移除鳞的除鳞机，该除鳞机使用非常高的压力和非常低流速的水。在上游包括双辊夹紧辊的所述除鳞机有优势地为高性能的装置，即其允许通过采用最小的水流速度以及铸造产品的小的温度降低来执行鳞的精确移除。此外，此装置的大小在现有的考虑深度中是非常有限的。

在除鳞机之后设置有用于控制铸造产品的温度和几何形状的装置以及四辊式轧机座(four-high rolling stand)，该四辊式轧机座适合于在所述产品上执行厚度减小。有优势地，机座的轧制参数的设置是根据由所述装置在探测中探测到的情况来执行的，其中所述轧制参数使得条能产生适合于随后的精轧机中的轧制的轮廓，其中精轧机放置在更远的下游，从而确保得到高质量的产品。此种机座可以执行多达40-50％的厚度减小。

在所述轧机座的下游设置有转动的刀片滚筒式剪切机(rotating bladedrum shear)，该刀片滚筒式剪切机主要在铸造工艺的起始点使用，并用于切割长件板，直到达到最大铸造速度，并因此直到达到设备的规则运行；其进一步被用于所有的紧急情况中，比如锭模中出现烧穿或者粘连或者轧机中出现废品，并且可以在提供有引锭杆(dummy bar)时用以分离引锭杆的头部。

在滚筒式剪切机的下游有优势地设置有加热和/或温度保持系统，以确保在设备的任何运行状态中流入精轧机的第一轧机座的产品的正确温度。这些系统可以是主动的，例如感应加热炉或简单的感应器，或者是被动的，例如绝缘罩(insulated hood)或绝缘板。

由于上面已经阐述的原因，产品沿着铸造路径的热损失相对于常规设备被真正地减少，所述系统的尺度大小将是有限的，即范围在1到2m之间的长度。有优势地，在从所述系统中的一个离开之后，产品必须在整个段中具有始终均匀的温度——至少1000℃，如此以便在从轧机离开之后确保至少850℃的温度。

在感应加热系统或简单的感应器的案例中，为了确保该温度值，需要例如3000Hz的3到5MW之间的功率。使用或不使用感应器以及所采用的精确功率是由铸造状态决定的，具体是由铸造速度和“轻压”之后的厚度决定的：这些参数界定了所谓的“质量流”，并且轧机端部的温度是和所述“质量流”关联的。感应器可以恰当地仅加热边缘，如有必要，或者其可以完全加热整个预条。感应器是接通还是切断(on or off)取决于需要，并且和已知的用于类似设备中的那些感应器相比具有更加有限的功率，因为将要加热的铸造产品具有更薄的厚度。有优势地，感应器可以装有轮子，以便关于生产线被侧向地关机(shut down)。在这后一种假设中，它允许方便地接近滚筒式剪切机，以执行比如刀片的更换。

在加热系统的下游设置有用于从产品的表面移除表层鳞的系统，例如除鳞机。除鳞机有优势地装有轮子以便侧向地关机，从而允许更方便地对其进行维护以及更好地接近精轧机的第一轧机座。除鳞机使用高压力和流速很低的水以将表面冷却减小到最低，能完全确保铸造产品的整个表层鳞在流入轧机之前被移除。

精轧机由至少两个四辊式轧机座组成，每个四辊式轧机座可以执行多达70％的厚度减小。依据本发明的工艺，不要求机座间的感应器保持正确的奥氏体轧制温度，并随后减小尺寸和成本。

在精轧机的下游，提供有接下来的装置：带有冷却喷淋器的辊轧道、用于切割到一定长度的飞速运转的剪切机(flying shear)、传送机，以及至少两个旋转的轮子，例如“地下卷取机”类型的轮子。当设备规则地运行时，为了将条切割到适合于得到想要重量的卷的长度，使用了用于切割到一定长度的飞速运转的剪切机。

在旋转的轮子的下游布置有终端区域，其用于储存被滚筒式剪切机切割的长件板。通过此种解决方案，不再需要放置在滚筒式剪切机附近的专用的废料收集匣了，并因此提供了简化的基础和更合理的布局。

对于铸造工艺的开始，将引锭杆的头部引入到结晶器的端部段内可以依据两种模式执行。

第一种模式意味着沿着整个线从地下卷取机下游的端部区域即放置引锭杆的区域传递引锭杆；在此种模式中，引锭杆穿过整个轧机，其中轧机和开放的基座一起为静止的，并且通过弯曲的辊传送机，引锭杆将其方向从水平改为垂直以便随后被引入到结晶器内。铸造一开始，引锭杆的头部就通过滚筒式剪切机被从板分离。

第二种模式意味着直接在锭模的垂直方向上将引锭杆从下面引入来代替(instead of)执行。

至此，上面描述的从中间罐中的液态钢直到得到条的整个生产工艺有优势地被恰当的区域控制器监测，该区域控制器通过与设备的不同部件相互作用来运行设备的不同部件；这些区域控制器端接于监控器(supervisor)，该监控器干涉所涉及到的不同变量，引导它们以有序的方式相互作用，以便不仅关于静止状态的变化而且还关于影响设备的扰动和异常来使工艺稳定。以此种形式，该工艺被全局地(globally)以稳健的、智能的和动态的形式控制，以便将其考虑成“智能全动态过程”(smart fulldynamic process)。

高速铸造形式为薄板的产品并直接与轧机联系，这将其从比已知铸造工艺更薄的厚度开始转换成条，并且带有数量更少的机座，而且还从整体上减小了生产线，从而允许在内部构造比如基础、储藏室的高度、管线、底层结构(infrastructure)等上具有较低的影响。这有优势地意味着和已知技术的设备相比，其具有较低的首次投资和运行成本以及较少的维护。

另外，铸造非常薄的板并在一开始使用液体核心执行厚度的减小——“轻压”——并且随后可能还有固化的核心——“硬压”——允许得到足够薄以便用来形成浮动曲线的铸造产品/预条；所述自由曲线能提供将铸造和轧制工艺分离的可观的优势，从而使得该设备更加灵活。

附图简述

在考虑了对金属条生产设备优选的但非排它性的实施方式的详细描述后，在附图的帮助下，本发明另外的特征和优势将变得更明显，其中实施方式通过非限制性的例子展示，附图中：

图1示出了依据本发明的设备的图解性的侧视图；

图2示出了图1中的设备的一部分的实施方式的纵向截面；

图3示出了图1中的设备的一部分的另一个实施方式的纵向截面；

本发明优选实施方式详述

参照图1和2，其示出了一种用于生产金属条的设备，其包括：

锭模15，其包括用于生产带有液体核心的薄板的结晶器；

液体核心预轧装置，或“轻压”装置16，其放置在锭模的出口段附近，并生产完全固化的铸造产品；

铸造产品的第一夹紧辊17，其适合于传送铸造产品，并且其也能实现轻微的厚度减小；

切割装置24′、24″，比如一个或多个氧气切割装置，其用于在紧急情况中切割板，比如在轧机中出现废品或在铸造线中出现烧穿或粘连时；氧气切割装置是全自动的并且受适当的机器人控制，在与铸造方向成横向的方向执行板的切割，同时，同样的装置被向前移动以清理铸造线；

偏离和引导装置18，其用于从垂直路径到水平路径暂时地偏离和引导非预轧液体核心板，即“非柔软的(non softed)”板；

装有轮子的匣52，其布置在铸造线的垂直下方；

第一除鳞机19′；

控制装置20，其用于控制铸造产品的温度以及几何形状；

四辊式轧机座21，其执行40-50％的厚度减小；

滚筒式剪切机22；

加热系统23，其用于预条或铸造产品，和/或温度保持系统；

第二除鳞机19″；

轧机座轧机(rolling stand mill)30，其带有至少两个机座，其中每个机座可以执行多至70％的厚度减小；

用于条的一系列冷却喷淋器32，其布置在辊轧道31上，以便将条向前移动；

飞速运转的剪切机33，其用于切割到一定长度；

至少两个旋转的轮子34；

储存区域50，其用于切割的板件以及可能用于引锭杆。

锭模15有优势地以在4到16m/min范围之间的速度生产非常薄的板，这样的板具有厚度在40到55mm范围之间的窄侧面以及中央隆起(centralswelling)和核心，其中在核心中钢仍为液态。在下文中，当提到铸造板的厚度时，一直考虑的是关于端部侧面(end side)的厚度，表示为“窄侧面”。

有优势地，在中间罐14中，在锭模的上游，使用了用于加热液态钢的加热系统，其适合于确保在铸造过程中有效且可靠地控制中间罐内的“过热”。优选地，所述加热系统包括用于纠正液态钢的“过热”值的等离子体焰炬13，为了最终产品的更好的质量，该值被保持在相对低，大约20℃的平均值。

在锭模15的出口段附近设置有预轧装置16，其具有实质上垂直的轧轴线(rolling axis)，包括一组横向的拱腹线(intrados)和拱背线辊(extradosroller)，该组横向的拱腹线和拱背线辊的轮廓使得能修改板的过渡截面(transit section)，并因此在从结晶器离开时对凸面的或隆起的表面执行连续的压平动作(progressive flattening action)，以便使板成为具有矩形截面的铸造产品。此种凸度恢复动作意味着液体核心板的压缩，直到其厚度达到等于结晶器的出口段的窄侧面的宽度。

有优势地，所述横向辊可以被布置在更短的距离，以便在从辊传送机离开时得到和从结晶器出来的厚度相比具有较小厚度的铸造产品，除了线性化外：实质上执行了仍然具有液体核心的板的厚度的减小，即执行了所谓的“轻压”。依据本发明，在“轻压”的最后，板的厚度被减小到15到37mm之间的范围。

横向拱腹线辊和拱背线辊被分成两个或多个元件，也称为“轻压”段，每个段可以独立地例如使用液压缸调整控制。

与整合的冷却系统配合的横向辊组在任何情形中也执行对于仍具有液体核心的板的保持和引导功能。

有优势地，设置有用于锭模15和预轧装置或“轻压”装置16的区段的快速交换装置(rapid exchange device)。

在横向辊组的紧邻的下游布置有第一夹紧辊17，该第一夹紧辊17由多个辊或圆柱体对组成，其中多个辊的数量优选地为四个，布置成序列并形成实质上垂直弯曲的路径；每对辊可以在完全固化的铸造板上执行轻微的按压，同时厚度减小的范围在0.1到0.7mm之间。以此种方式执行实际的轧制，实际的轧制也被称为“硬压”。

依据本发明，在“硬压”的最后，铸造产品离开时其厚度在12到36mm的范围之间，因此界定被称为“预条”的产品，该厚度范围非常接近将要生产的条的最终厚度。该轧制对产品的质量特别是内部质量提供了进一步的贡献，因为它通过结构的压实而闭合了晶粒之间的枝晶间区域。

为了也能控制铸造工艺的作为过渡步骤的起始步骤，设置有包括弯曲的辊传送机的偏离和引导装置18，其中弯曲的辊传送机可以选择性地被液压缸(未示出)操作，液压缸将其从工作位置带到释放位置，其中在工作位置时，弯曲的辊传送机与夹紧辊17的最后的辊配合，以便将曲线与水平轧制方向接合，而在释放位置时，弯曲的辊传送机被降低，并且反之亦然。

弯曲的辊传送机18也要求允许将引锭杆的头部引入和引导在结晶器内。当铸造开始时，由引锭杆传送的板未提供有液体核心，因此其不可能通过“轻压”减小厚度，并且第一夹紧辊17的缸也不干涉按压动作。因此，沿着整个线直到从最后一个轧机座离开，铸造板的第一段的厚度等于锭模15的出口段的厚度，并且在该第一步骤中，按照惯例界定了“非柔软的板”。弯曲的辊传送机18的引导辊是空转的。

弯曲的辊传送机18的一端部是铰接的，以允许转动以及在要求清理预条在静止运行状态中遵循的路径时允许从铸造产品释放，并且在紧急情况比如出现废品时，有必要排出窑中所有的材料。

如上文提到的那样，在起始过渡步骤的最后，铸造以规则的速度发生，并且也称为“活瓣(flap)”的弯曲的辊传送机18位于开口位置中，允许当设备在规则状态中运行时预条形成自由曲线或环51，实质上具有圆弧的形状。

自由曲线51的存在引入了相当的优势：

a)它允许将铸造工艺从下游更远的轧制工艺分离，并因此控制轧制和铸造之间可能的速度差别，

b)它允许使设备具有更大的灵活性，例如允许使用较不高级和较不复杂的用于在不要求控制沿着生产线的牵引时控制工艺的装置，

c)它减小了预条的冷却，因为没有与常规设备的支撑和引导辊的传导而引起的热交换；

d)它在避免对于在控制锭模中板的可铸造性和质量水平的暗示上大有优势。

依据本发明，自由曲线保持在由可能的几何形状界定的预定范围中浮动，该几何形状可以由曲线本身界定或者通过材料的特性界定；以此种方式，具有控制的材料累积的可能性总是在预定的界限内，在曲线的上游速度和下游速度之间完全地退耦合。

控制系统不断地例如通过探针保持监测的自由曲线关于预定的上限和下线的位置，并且在曲线本身达到所述极限中的一个时，通过作用在设备的部件上依据预定的控制工艺进行干涉。

图3示出了本发明的设备的部分的另一个实施方式。已经描述的相同元素被使用与图1和图2相同的参考数字表示。

在此有优势的实施方式中，弯曲的辊传送机或“活瓣”由两个零件18′和18″组成。

第一零件18′具有弯曲形状，并且围绕其一端部68′可枢轴转动地铰接，该端部68′被布置成靠近第一夹紧辊17的下端部。

第二零件18′具有线性形状，并围绕其一端部68″可枢轴转动地铰接，该端部68″被布置成靠近第二夹紧辊40的两个辊。

伴随该偏离和引导装置的实施方式的还有，在起始过渡步骤的端部，铸造以规则的速度发生，并且弯曲的辊传送机处于开口位置，通过两个零件18′、18″围绕它们各自的端部68′、68″的转动达到，在设备处于规则运行状态时，允许预条形成自由弯曲或实质上具有圆弧形状的环51′。

自由弯曲或环51′比可通过处于其第一实施方式的偏离和引导装置获得的自由弯曲51大(图2)。有优势地，设置有适合于支撑该预条的自由曲线的至少一个支撑辊70。

该更大的自由曲线51′在铸造机械中发生问题例如结晶器中板的表皮粘连时总是允许轧制工艺的连续性。起到缓冲器作用的自由曲线51′允许补偿铸造机械和轧机之间可能的速度差异。

进一步的优势的代表性事实是弯曲的辊传送机的两个零件18′和18″被装在绝缘室60的内部，其中绝缘室60由图3中截面的壁61、62、63、64界定。

界定室60的底部的壁63是可打开的或者可以设置有开口，以便允许可能的废物坠落到收集匣52。可选择地，可以不设置壁63。

该绝缘室60提供可能的炉子(未示出)的使用，以便保持预条在进入四辊式轧机座21之前处于合适的温度。

在轧制生产线的水平区段的开始设置有用于从铸造产品的表面移除鳞的除鳞机19′，该除鳞机19′使用非常高的压力和流速非常低的水。在其上游包括第二双辊夹紧辊40的所述除鳞机19′有优势地为高性能除鳞机，即其允许采用最小可能的水流速度来执行鳞的精确移除，以将来自铸造产品的热量损失减小到最小。另外，该除鳞机的尺寸在深度上非常有限。

铸造产品的自由曲线51开始于第一夹紧辊17的下端部并结束于所述第二夹紧辊40的双辊。

在除鳞机19′之后设置有用于控制铸造产品的温度和几何形状的控制装置20以及适合于执行在所述产品上的厚度减小的四辊式轧机座21。

有优势地，机座21的轧制参数的设置是作为由所述装置20感测的数据的函数执行的，在所述轧制参数是为了产生条的适合于放置在更远的下游的精轧机的接下来的轧制的轮廓的意义上，确保得到更高质量的产品。该机座21可以执行的厚度减少多至40-50％，优选地为35％左右。

在机座21的下游设置有转动的刀片滚筒式剪切机22，其适合于执行接下来的功能：

a)当铸造工艺开始时，其将引锭杆的头部分离并切割没有被轧制的长件板，直到达到最大铸造速度，并从而直到设备达到规则运行状态；

b)如果铸造线发生故障，其执行板的尾切割，以便中断工艺的连续性并对轧机输入好材料，并且随后其执行长度切割直到设备关机；

c)如果轧机30发生故障，那么其中断材料流入该相同的轧机。

在此位置的滚筒式剪切机允许得到用于该工艺的更好的性能，因为其允许在工艺的开启步骤和关机步骤时以及处理紧急情况时优化材料的废料处理。

特别地，在图3的实施方式的案例中，在紧急情况中，滚筒式剪切机22也起到废料机(scrapping machine)的作用，并且在滚筒式剪切机22下设置有另外的收集匣52′，用于收集可能产生的废料。

在滚筒式剪切机22的下游有优势地设置有加热系统23和/或温度保持系统，以确保在设备的任何运行状态中，流入精轧机30的第一轧机座的产品温度正确。此加热系统23可以为主动的，比如感应加热炉的例子，或被动的，例如绝缘罩或绝缘板。

因为产品沿着铸造路径的热损失非常有限，所述加热系统23具有有限的尺寸，长度范围在1到2m之间。有优势地，当从所述加热系统中的一个离开时，所述产品必须具有温度——均匀地遍布整个截面的温度——至少1000℃，即为了在离开轧机30时确保至少850℃的温度。

在感应加热系统或简单的感应器的案例中，要求3000Hz的范围在3到5WM之间的功率以确保此温度值。使用或不使用感应器以及调整或不调整采用的功率是由铸造条件确定的，特别是由铸造速度和“轻压”之后的厚度确定的：这些参数界定所谓的“质量流”和位于铸造线的末端的与所述“质量流”关联的产品温度。感应器有优势地可以是装有轮子的，以便关于生产线侧向地关机。在这后一种假设中，允许方便地接近滚筒式剪切机以执行例如刀片更换。

在加热系统23的下游设置有产品表面鳞的移除系统，比如非常高压力和非常低水流速度的除鳞机19″；除鳞机19″的上游有优势地包括第三双辊夹紧辊41，并且装有轮子以便侧向关机，因此允许对该机械的更方便的维护以及更好地接近第一轧机座。

精轧机30由至少两个至多六个轧机座组成，并且所述机座为“四辊”类型。每个机座可以实现多至70％的厚度减小。

在精轧机30的下游设置有下列装置：设置有层状水冷却喷淋器32的辊轧道31、用于切割到一定长度的飞速运转的剪切机33，以及至少两个旋转的轮子34，例如“地下卷取机”型的轮子。

在旋转的轮子的下游布置有用于堆积引锭杆和由滚筒式切割机22切割的长件板的端部区域50。

飞速运转的剪切机33在规则运行状态中被操作，以将条切割到适合于得到重量为大约30吨的卷的长度。

与偏离和引导装置18配合布置有切割装置24′、24″，该切割装置24′、24″优选地包括两个氧气切割喷割器(blowpipe)或焰炬，其中每一个安装在实质上具有细长形状的臂上，铰接在其一端部并可以采取至少两个工作位置。每个喷割器分别放置成靠近偏离和引导装置18的初始区段和末端区段。

氧气切割喷割器的操作方式在下文阐述。

如果轧机在不间断生产工艺的过程中出现废品，则生产线被按照如下步骤清理：

中断上游的液态钢进给；

通过向前移动夹紧辊17、随后将被喷割器24′切割的板的区段来清理铸造线；

通过使用夹紧辊40、41引导堵塞在精轧机中的产品向后移动并使用喷割器24″将其切割成件来清理轧制线，其中夹紧辊40、41各自包括在除鳞机19′、19″中；

被喷割器切割的件随后被收集在收集匣52中并随后被清理。

对于形成设备的元件、铸造线的发展直至弯曲的偏离和引导区段的末端的特定布置，其引起的变化比由已知技术的设备小得多。

在结晶器和轧机座21之间，铸造线的减小的发展有优势地允许很少的鳞形成在铸造产品上：这从而允许使用较小功率的使用更少的水和能量消耗的除鳞机、更少的铸造产品冷却以及更少的蒸汽形成。

由于依据本发明的设备和工艺，成品产品(finished product)可以在非常有限的空间中得到，并且生产线中不会不连续。实际上，通过结晶器的铸造允许以高速度铸造开始的产品即板本身，并且板本身已经具有非常接近于成品产品即条的厚度。

有优势地，使用该设备得到的薄板其离开结晶器的厚度在40到55mm的范围之间，其铸造速度在4到16m/min的范围之间。

本发明允许以有竞争力的价格使用极度压实和高柔韧性的单次循环将来自钢设备的液态钢不间断地转换成高质量的薄钢卷。

依据本发明的条生产设备的总长度在50到70m的范围之间，该长度是从包含在结晶器的拱背线垂直面中的垂直铸造轴线Y到第二旋转轮子的轴线测量的。

使用本发明的设备和工艺得到的热轧条的机械性质甚至比那些由常规类型的铸造和热轧设备得到的类似的产品更好，从而对于不同类型的用途不再需要接下来的由常规设备实施的冷轧步骤。因此，从投资和生产成本方面来说显著地节约，并且显著地减少了能量需求，并具有较好的环境兼容性。

Claims (15)

1.一种用于热轧金属条的不间断生产的工艺，其包括：

锭模(15)，其包括结晶器；

轻压装置(16)，其布置在所述结晶器的出口段附近；

第一夹紧辊(17)；

路径偏离和引导装置(18，18′，18″)，其至少在预定的时间周期过程中可操作；

第一除鳞机(19′)，其包括第二夹紧辊(40)；

第一轧机座(21)；

加热和/或温度保持装置(23)；

第二除鳞机(19″)，其包括第三夹紧辊(41)；以及

精轧机(30)，其由至少两个第二轧机座组成，

所述工艺不间断地包括以下步骤：

a)铸造薄板，所述薄板以包括在4到16m/min之间的范围的速度从所述结晶器离开，且所述薄板具有窄侧面和核心，所述窄侧面的尺寸范围在40到55mm之间，并且在所述核心中，钢处于液体状态；

b)通过所述预轧装置(16)来执行板的轻压操作，以便得到厚度范围在15到37mm之间的完全固化的铸造产品；

c)在包括在所述第一夹紧辊(17)和所述第二夹紧辊(40)之间的一部分中的铸造产品上形成自由曲线(51，51′)；

d)在铸造产品上，通过所述第一除鳞机(19′)来执行第一次除鳞操作；

e)在所述第一轧机座(21)中执行第一轧制操作，所述第一轧机座(21)界定完全固化的铸造产品的多至40-50％的厚度减小；

f)通过所述加热和/或温度保持装置(23)来进行加热操作和/或温度保持操作；

g)在铸造产品上，通过所述第二除鳞机(19″)来执行第二次除鳞操作；

h)在所述精轧机(30)中执行多次第二轧制操作，以便界定厚度范围在0.8到12mm之间的条。

2.如权利要求1所述的工艺，其中，在步骤e)之前，提供有步骤：通过控制装置(20)来探测铸造产品的温度和几何形状，并根据由所述控制装置(20)探测到的数据来设定所述第一机座(21)的轧制参数。

3.如权利要求1所述的工艺，其中，所述加热操作是通过感应器来执行的，以在条轧制产品离开所述精轧机(30)时得到不低于850℃的温度。

4.如权利要求1所述的工艺，其中，所述温度保持操作是通过绝缘罩或绝缘板来执行的。

5.如权利要求1所述的工艺，其中，所述轻压操作在所述工艺的过渡步骤过程中是动态控制的。

6.如权利要求1所述的工艺，其中，在所述步骤b)和步骤c)之间，在铸造产品上提供有第三轧制操作，以通过所述第一夹紧辊(17)得到厚度范围在15到36mm之间的预条。

7.如权利要求1所述的工艺，其中，所述自由曲线(51)在设备的规则运行状态中实质上具有圆弧形的形状。

8.如权利要求1或7所述的工艺，其中，在所述步骤c)的过程中，通过使用探针来进行所述自由曲线(51)的位置控制操作。

9.一种用于热轧金属条的不间断生产设备，其包括：

锭模(15)，其包括结晶器，所述结晶器适合于生产厚度范围在40到55mm之间的液体核心薄板；

液体核心预轧装置(16)，其布置在所述结晶器的出口段附近；

第一夹紧辊(17)；

第一除鳞机(19′)，其包括第二夹紧辊(40)；

第一轧机座(21)；

加热和/或温度保持装置(23)；

第二除鳞机(19″)，其包括第三夹紧辊(41)；以及

精轧机(30)，其由至少两个第二轧机座形成，

其中，在所述第一夹紧辊(17)和所述第二夹紧辊(40)之间设置有偏离和引导装置(18，18′，18″)，所述偏离和引导装置(18，18′，18″)至少在预定的时间周期过程中可操作，以便将铸造产品从垂直路径偏离和引导到水平路径，并适合于释放在规则运行状态下铸造的产品，以便允许在所述第一夹紧辊和第二夹紧辊之间的一部分中形成铸造产品的自由曲线(51，51′)。

10.如权利要求9所述的设备，其中，所述偏离和引导装置包括单独的弯曲的辊传送机(18)，所述单独的弯曲的辊传送机(18)围绕其端部可枢轴转动地铰接。

11.如权利要求9所述的设备，其中，所述偏离和引导装置包括设置有第一零件(18′)以及第二零件(18″)的辊传送机，所述第一零件(18′)具有弯曲的形状，并且围绕其端部(68′)可枢轴转动地铰接，所述端部(68′)靠近第一夹紧辊(17)的下端部，所述第二零件(18″)具有线性的形状，并围绕其端部(68″)可枢轴转动地铰接，所述端部(68″)靠近所述第二夹紧辊(40)。

12.如权利要求11所述的设备，其中，所述第一零件(18′)和第二零件(18″)被装在设置有炉子的绝缘室(60)内。

13.如权利要求9所述的设备，其中，设置有控制装置(20)，所述控制装置(20)用于控制铸造产品的温度和几何形状，且所述控制装置(20)布置在所述第一除鳞机(19′)和所述第一轧机座(21)之间。

14.如权利要求9所述的设备，其中，液体核心板的所述预轧装置(16)实质上是垂直的，并且包括一组横向的拱腹线和拱背线辊，所述拱腹线和拱背线辊的轮廓使得能修改板的过渡截面，并对板的表面执行连续的压平动作，以便得到具有矩形截面的铸造产品。

15.如权利要求9所述的设备，其中，设置有切割装置(24′，24″)，所述切割装置(24′，24″)用于在紧急情况时切割板，且所述切割装置(24′，24″)放置在所述自由曲线的附近。

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