CN101952068A - 用于制造由金属构成的带材的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造由金属、特别是钢构成的带材(1)的方法，其中液态的金属从给料容器(2)被输送给凝固段(3)，其中浇注后的金属沿着该凝固段(3)凝固。为了得到无损伤的最佳的带材质量，本发明的方法规定，在构造形式为水平延伸的输送部件的凝固段(3)的第一位置(4)供给液态金属，且使得凝固后的金属在以输送方向(F)为基准间隔一定距离的第二位置(5)离开输送部件(3)，其中以输送方向(F)为基准在第二位置(5)处或之后设有机构(6、7)，利用这些机构使得离开凝固段(3)的带材的物料流量和/或带材上的应力保持在所希望的值。本发明还涉及一种用于制造由金属构成的带材的装置。

Description

用于制造由金属构成的带材的方法和装置

本发明涉及一种用于制造由金属、特别是钢构成的带材的方法，其中液态的金属从浇注口被输送给凝固段，其中浇注后的金属沿着该凝固段凝固。本发明还涉及一种用于制造由金属构成的带材的装置。

采用水平浇注带材的方法，能够近终形地(endabmessungsnah)在厚度小于20mm的带材区域中浇注不同种类的钢熔融物。能够用来制造带材的这种设备已经有所记载。在这里，特别是能有利地制得含有大量C、Mn、Al和Si的轻型结构钢。

在水平地浇注带钢时，在熔融物供给区域内，在凝固材料的后续加工步骤中，通过浇注带产生液相材料的直接连接。浇注带在凝固并离开浇注机之后通过输送段被输送用于后续加工。加工步骤可以是：矫直、轧制和卷绕(卷取、盘卷)。

通过整个设备的这些或类似的组件，在浇注带上会产生张力波动和物料流量波动。在干扰朝向液态钢传播时，会出现浇注干扰，并对浇注带产生不利影响，例如厚度波动、溢流、边部收缩和带材或流断裂。

轻型结构钢会具有很大的凝固跨度(即从熔融物开始凝固到完全彻底凝固的温度范围，和与此相关的零强度或零韧度温度)，这种轻型结构钢特别是还不能容忍在输送段区域中的张力波动。

因此本发明的目的在于，对开头部分所述类型的方法以及相应的装置加以改进，使得即使在所述干扰情况下也能确保浇注后的带材具有高的质量。

实现本发明有关方法的目的的解决方案的特征在于，在构造形式为水平延伸的输送部件的凝固段的第一位置供给液态金属，且使得凝固后的金属在以输送方向为基准间隔一定距离的第二位置离开输送部件，其中以输送方向为基准在第二位置处或之后设有一些机构，利用这些机构使得离开凝固段的带材的物料流量和/或带材上的应力保持在所希望的值。

在第二位置之后的这些机构优选保持带材上的预先给定的张应力。这些机构在此特别是可以在第二位置之后保持带材上的张应力在时间上恒定。

在凝固段上，可以使得带材上的张应力几乎保持为零。

所提出的用于制造由金属、特别是钢构成的带材的装置包括浇注口，液态金属可以利用该浇注口被输送给凝固段，其中浇注后的金属在凝固段上凝固，并在凝固段上沿着输送方向输送。根据本发明，该装置的特征在于，凝固段被构造成沿着水平方向伸展的输送部件，其中可以在凝固段的第一位置供给液态金属，其中凝固后的金属可以在以输送方向为基准间隔一定距离的第二位置离开输送部件，其中以输送方向为基准在第二位置之后设有一些机构，这些机构用于保持离开凝固段的带材的所希望的物料流量和/或带材上的所希望的应力。

用于保持所希望的物料流量的这些机构可以包括至少一个进料机构，所述进料机构以输送方向为基准设置在输送段之后，该输送段紧接在第二位置之后。在此特别地规定，用于保持所希望的物料流量的这些机构包括两个进料机构，带材可以在这些进料机构之间以活套的形式被输送。在这里，在这两个进料机构之间可以设有移动的辊(特别是浮动辊或活套挑)，用于使得带材朝向其法线方向偏移。

此外可以替代地规定，进料机构的构造形式为S形张紧辊组。S形张紧辊组的一个辊可以沿着水平方向移动地设置。

此外可以替代地规定，至少一个进料机构由机架的轧辊构成。

用于保持所希望的物料流量和用于将对液体供给所需要的带钢张力调节成几乎为零的这些机构还可以包括至少一个进料机构，所述进料机构以输送方向为基准设置在输送段之前，该输送段紧接在第二位置之后。该进料机构可以包括两个配合作用的辊，离开凝固段的带材设置在这些辊之间。

凝固段可以被构造成输送带，且进料机构可以被构造成辊，所述辊使得离开凝固段的带材压靠到输送带的转向辊上。

可以在用于保持所希望的物料流量的机构之后设有至少一个后续加工机。该后续加工机例如是矫直机、轧机、剪切机或卷取机。

本发明规定了装置和调节方案，其在很大程度上抑制了后续加工对浇注带材的不利的反作用，其方式为，使得张力和物料流量状况被调节成和保持为恒定。由此使得浇注带材的质量保持在较高的水平。

所提出的用于避免反作用的装置和调节方案可以由两个部分构成，即带钢张力调节结合以物料流量调节。

因此一方面可以考虑在输送段区域中在很大程度上将带钢张力调节成恒定，其中物料流量是恒定的。带钢张力在输送段上优选大于零或几乎为零。

如果在输送段上将带钢张力调节成大于零，则用于带钢张力调节的装置负责使得浇注机区域中(即凝固段上)的张力实际上为零。这是必需的，因为浇注带材随着温度的升高所能吸收的张力越来越小，液体供给区域中的允许张力为零。

附图中示出了本发明的实施例。

图中示出：

图1示意性地示出用于制造由金属构成的带材的装置，其具有多个后续处理机；

图2为类似于图1的视图，其中详细地示出了用于在后部区域中保持所希望的物料流量或所希望的带钢张力的机构；

图3示出了不同于图2设计的装置；

图4示出了另一不同于图2设计的装置；

图5为类似于图1的视图，其中详细地示出了用于在前部区域中保持所希望的物料流量或所希望的带钢张力的机构；

图6示出了不同于图5设计的装置；

图7示出了另一种设计的装置，其中给出了要调节的参数；

图8a示出了在不采用本发明的方案的情况下带钢上的张应力关于时间的变化曲线；和

图8b示出了在采用本发明的方案的情况下带钢上的张应力关于时间的变化曲线。

在图1中可看到用于通过浇注过程来制造带材1的装置。该装置的主要组件是被构造成输送带18的凝固段3，该输送带通过两个转向辊13保持在所示位置，其中输送带18的顶面朝向输送方向F移动。在以输送方向为基准位于前面的第一位置4，液态的金属从给料容器2沉积到输送带18即凝固段3上。材料在输送过程中凝固，并在第二位置5离开输送带18。浇注后的带材1然后经由输送段10到达后续加工机14、15、16、17，这些后续加工机在当前包括矫直机14、轧机15、剪切机16和卷取机17。

本发明的核心组件是机构6、7，这些机构用于保持离开凝固段3的带材1的所希望的物料流量和/或保持带材1上的所希望的应力。优选机构6的一部分以输送方向F为基准设置在输送段10之后，而机构7的一部分则设置在输送段10之前，但设置在第二位置5之后。

机构6、7适合于确保不会出现反馈到带材浇注过程的现象，而与在后续加工机14、15、16、17中进行的过程步骤无关。更确切地说，机构6、7确保始终都能从凝固段3引出恒定的带材物料流量，然后确保使得浇注后的带材1沿着输送段10保持预先给定的张应力下。

此点具体参见图2至6：

在图2中可看到，设置在输送段10之后的机构6具有两个进料机构(Treiber)8和9，这些进料机构可以受调节地被驱动，其中浮动辊或活套挑11位于这些进料机构8、9之间。所述浮动辊可以使得带材1朝向法线N偏移，从而带材发生活套状的变形。可以根据进料机构8、9的旋转驱动和活套挑11的偏移来考虑，使得由后续加工机14、15、16、17引起的不均匀性不传递到机构6之前的带材上。因而，浇注过程变得稳定而均匀，从而相应地提高了浇注质量。

因此根据该实施例，带钢张力和物料流量调节装置由进料机构8、9和可移动地支撑的辊11(活套挑或浮动辊)所组成的系统构成。由此在张力水平可调节时可使得随后的过程步骤在带材上进行。在用于张力解耦的机构6的区域中，张力可调节，且能够通过对可移动地支撑的辊11的位置调节来调节成恒定。通过对进料机构8、9的转速调节来调节活套高度，进而使得物料流量保持恒定。

进料机构8或9的任务有时也可以由机架来承担。

有如下几种不同的工作状况：

1.如果进料机构8未被驱动，则它用作夹紧辊对。在这种情况下，在输送段10的区域中产生与在可移动的辊11(活套挑、浮动辊)处相同的张力。

2.如果进料机构8转矩调节地被电机驱动，则在输送段10的区域中调节另一张力，其中借助进料机构在输入的和输出的张力之间产生几乎恒定的差。

3.如果进料机构8转速调节地被电机驱动，则在输送段10的区域中调节带材上的几乎任意的另一张力。

在图3中可看到不同于图2的发明实施方式。在这里，在机构6的两个进料机构8和9之间没有浮动辊。更确切地说，在这里，通过对进料机构8、9的驱动来控制或调节带材1的输送，使得为了补偿物料流量的不均匀性而在两个进料机构8、9之间使用带材1的悬垂的活套状的区段。在这里，利用两个转速调节的进料机构8、9，通过带材的自由的活套，来实现张力和物料流量的解耦。与结合图2所述的做法相反，在这里，该过程在张力水平不可调节的情况下进行，张应力在整个区域中都很小，且因悬垂的活套的重力而产生。物料流量的波动通过对活套高度的改变，借助对进料机构8、9的转速调节来得到补偿。因活套重力导致的带钢张力可以被转速调节的进料机构8吸收。由此可以通过进料机构8来调节输送段区域中的几乎任意的张力。进料机构9的功能有时也可以由机架来承担。

在图4中可看到另一变型方案。在这里，张力和物料流量的解耦通过S形张紧辊组8′、8″(必要时与浮动辊耦联)来实现。S形张紧辊组8′、8″的下面的辊8″可沿着水平方向调节，这用运动部件来表示。利用转速调节的S形张紧辊组8′、8″中的至少一个张紧辊可以调节带钢张力。如果还使用浮动辊，则该浮动辊用于物料流量解耦。

在图5和6中详细地示出了以输送方向F为基准位于输送段10之前的机构7。

在图5中，机构7具有进料机构12，该进料机构由两个配合作用的辊构成。进料机构12的辊对因而用于在浇注机(浇注口2连同凝固段3)之后调节带材1上的张力。也可以设有多个辊对。由此确保在浇注机区域中带钢张力实际上为零，这在供给液体情况下也是需要的，因为在这里，带材在任何情况下都不会吸收张应力。进料机构12的两个辊以规定的力压靠在浇注后的带材上，以便产生摩擦配合。在这里，调节至少一个进料辊的转速。

替代地可以规定-此点在图6中示出-通过装在浇注机端部上的上辊(Top-Rolle)12来吸收张力，所述上辊压靠到输送带18的转向辊13之一上。在这里，以一定的力压靠到带材上，并将张力引导至转速调节的上辊12或转速调节的浇注后的带材上。

在图7中示出了本发明的另一具体实施例。在这里，采用根据上述附图2和6的解决方案的方式来进行速度调节和带钢张力调节。对张应力调节和物料流量解耦进行组合，其中在机构6的区域中设有两个进料机构8和9，这些进料机构之间设有浮动辊11；在机构7的区域中设有进料辊12，该进料辊压靠到输送带18的转向辊13上。在该实施例中，对这些进料机构进行转速调节，其中进料机构9通过活套调节(借助于浮动辊11)来使得物料流量保持恒定。通过对活套挑(浮动辊11)的定位，将带钢张力调节成恒定。进料机构8的转速调节与张力调节叠加，用于将输送带区域中的张力水平调节成恒定。这里所施加的带钢张力通过平放压靠的上辊12被引导至上辊的电机转矩中。

在凝固段3的区域中带钢张力基本为零，而在输送段10的区域中带钢张力明显大于零。在进料机构8的后面，张力水平会更高。

在设定速度的情况下对进料辊12进行转速调节期间，在进料机构8的情况下进行速度设定包括带钢张力设定，会导致转速调节和驱动转矩调节，进而导致张力调节。借助于浮动辊11进行的张力调节，导致对浮动辊所在的臂的摆动角度的调节，进而通过对臂的操纵力的调节导致张力调节。进料机构9的转速调节与活套调节叠加，进而与物料流量调节叠加。

在图8中可看到在浇注机之后在带材输送区域中带材1上的张应力的时间变化曲线的比较，图8a中是已知的解决方案，图8b中是根据本发明的设计方案。

由于在后续加工步骤范围内对剪切机16(见图1)的操作，对带材上的张应力产生了影响。剪切机16进行剪切，由此还在带材输送区域中产生与理想的恒定的带材运动的偏差。因而在剪切期间，剪切机16牵拉带材1，从而在不采用本发明的解决方案的情况下，根据图a在带材输送区域中出现较大的张力，这种张力会朝向液相传播，并导致开头部分所述的问题。

在采用本发明的解决方案的情况下，根据图8b，带钢张力在干扰相同的情况下几乎保持恒定。浇注过程的干扰可以在很大程度上得以避免，所述干扰在任何情况下都明显小于图8a。

附图标记列表

1        带材

2        给料容器

3        凝固段

4        第一位置

5        第二位置

6、7     用于保持所希望的物料流量和用于张力调节的机构

8        进料机构

8′      S形张紧辊组的辊

8″      S形张紧辊组的辊

9        进料机构

10       输送段

11       可移动的辊(浮动辊)

12       进料机构

13       转向辊

14       后续加工机(矫直机)

15       后续加工机(轧机)

16       后续加工机(剪切机)

17       后续加工机(卷取机)

18       输送带

F        输送方向

N        法线

Claims (20)

1.一种用于制造由金属、特别是钢构成的带材(1)的方法，其中液态的金属从浇注口(2)被输送给凝固段(3)，其中浇注后的金属沿着该凝固段(3)凝固，其特征在于，在构造形式为水平延伸的输送部件的凝固段(3)的第一位置(4)供给液态金属，且使得凝固后的金属在以输送方向(F)为基准间隔一定距离的第二位置(5)离开输送部件(3)，其中以输送方向(F)为基准在第二位置(5)之后设有机构(6、7)，利用这些机构使得离开凝固段(3)的带材的物料流量和/或带材上的应力保持在所希望的值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使得机构(6、7)在第二位置(5)处或之后保持带材(1)上的预先给定的应力。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使得机构(6、7)在第二位置(5)处或之后保持带材(1)上的在时间上几乎恒定的应力。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在凝固段(3)上保持带材(1)上的应力几乎为零。

5.一种特别是用于实施根据权利要求1至4中任一项的方法的装置，其用于制造由金属、特别是钢构成的带材(1)，其中该装置包括给料容器(2)，液态金属可以利用该给料容器被输送给凝固段(3)，其中浇注后的金属在凝固段上凝固，并在凝固段(3)上沿着输送方向(F)输送，其特征在于，凝固段(3)被构造成沿着水平方向伸展的输送部件，其中可以在凝固段(3)的第一位置(4)供给液态金属，其中凝固后的金属可以在以输送方向(F)为基准间隔一定距离的第二位置(5)离开输送部件(3)，其中以输送方向(F)为基准在第二位置(5)处或之后设有机构(6、7)，这些机构用于保持离开凝固段(3)的带材(1)的所希望的物料流量和/或带材(1)上的所希望的应力。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，用于保持所希望的物料流量的这些机构(6、7)包括至少一个进料机构(8、9)，所述进料机构以输送方向(F)为基准设置在输送段(10)之后，该输送段紧接在第二位置(5)之后。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，用于保持所希望的物料流量的这些机构(6、7)包括两个进料机构(8、9)，带材(1)可以在这些进料机构之间以活套的形式被输送。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在这两个进料机构(8、9)之间设有可移动的辊(11)，该辊用于使得带材朝向其法线(N)的方向偏移。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，进料机构(8)的构造形式为S形张紧辊组(8′、8″)。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，S形张紧辊组(8′、8″)的一个辊(8″)沿着水平方向可移动地设置。

11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，至少一个进料机构(8、9)由机架的轧辊构成。

12.如权利要求6所述的装置，其特征在于，用于保持所希望的物料流量的这些机构(6、7)包括至少一个进料机构(12)，所述进料机构以输送方向(F)为基准设置在输送段(10)之前，该输送段紧接在第二位置(5)之后。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，进料机构(12)包括两个配合作用的辊，离开凝固段(3)的带材(1)设置在这些辊之间。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，凝固段(3)被构造成输送带(18)，进料机构(12)被构造成辊，所述辊使得离开凝固段(3)的带材(1)压靠到输送带(18)的转向辊(13)上。

15.如权利要求5至14中任一项所述的装置，其特征在于，在用于保持所希望的物料流量的机构(6、7)之后设有至少一个后续加工机(14、15、16、17)。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，在用于保持所希望的物料流量的机构(6、7)之后设有至少一个矫直机(14)。

17.如权利要求15或16所述的装置，其特征在于，在用于保持所希望的物料流量的机构(6、7)之后设有至少一个轧机(15)。

18.如权利要求15、16或17所述的装置，其特征在于，在用于保持所希望的物料流量的机构(6、7)之后设有至少一个剪切机(16)。

19.如权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，在用于保持所希望的物料流量的机构(6、7)之后设有至少一个卷取机(17)。

20.如权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，在用于保持所希望的物料流量的机构(6、7)之后设有至少一个用于堆放带材区段的堆垛设备。

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