CN102387874B - 制备热轧件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在轧机机架或者阶梯式轧机机组（16）中变形之前制备热轧件的一种方法和一种装置。本发明的任务是，提供一种方法和一种具有较高的能效和较高的除鳞效率的装置，利用所述装置可以制造具有较高质量的轧件。该任务通过一种方法得到解决，对于该方法来说在轧机机架或者阶梯式轧机机组（16）中对轧件（14）进行轧制之前在感应炉（7）中对该轧件（6）进行加热并且随后对其进行除鳞，其中通过至少一个旋转的来自旋转式除鳞装置（13）的水射束对经过加热的轧件（10）进行除鳞；随后借助于温度测量装置（15）来检测经过除鳞的轧件（14）的至少各一个温度并且将其输送给调节器（18）；并且所述调节器（18）借助于调节规则并且在考虑额定温度的情况下求得至少一个调节量（21）并且将其输送给调节机构，其中如此控制所述感应炉（7）的至少一个感应器，使得所述经过除鳞的轧件（14）的温度尽可能相当于所述额定温度。
Description
技术领域
本发明涉及用于在至少一个轧机机架或者阶梯式轧机机组中变形之前制备热轧件的一种方法和一种装置。
具体来讲，本发明涉及一种用于在至少一个轧机机架或者阶梯式轧机机组中变形之前制备热轧件的方法，该方法包括以下步骤：
-在感应炉中对轧件进行加热；
-对经过加热的轧件进行除鳞；
-在轧机机架或者阶梯式轧机机组中对经过除鳞的轧件进行轧制。
用于实施用于在至少一个轧机机架或者阶梯式轧机机组中变形之前制备轧件的方法的装置主要包括感应炉，接着包括除鳞装置和至少一个轧机机架或阶梯式轧机机组。
背景技术
从没有公开的奥地利的专利申请A 533/2008中知道，在阶梯式轧机机组中使热轧件变形之前，在铸轧联合设备中在感应炉中对所述热轧件进行加热并且接着在除鳞装置中对所述经过加热的轧件进行除鳞。尽管通过感应炉以较高的效率对热轧件进行了有能效的加热，但是通过借助于常规的除鳞装置对轧件进行的除鳞处理该轧件已剧烈冷却，使得所述轧件相对于在感应炉之后的出口温度以明显降低的温度进入到阶梯式轧机机组中，由此对制造方法的能效及轧制品的质量产生负面影响。
从专利申请W097/27955 A1中知道，借助于旋转式除鳞装置对热轧件进行除鳞，由此与常规的除鳞装置相比可以以轧件的相同的除鳞效率产生较低的水耗和较低的冷却程度。
发明内容
本发明的任务是，提供在轧机机架或者阶梯式轧机机组中变形之前制备热轧件的一种方法和一种装置，所述装置具有较高的能效和较高的除鳞效率，其中所属的装置具有紧凑的尺寸。此外，应该通过所述按本发明的方法使用能够制造具有均匀的较高的质量的轧件。
该任务通过一种开头所提到的种类的方法得到解决，对于该方法来说在轧机机架或者阶梯式轧机机组中对轧件进行轧制之前在感应炉中对所述轧件进行加热并且随后对其进行除鳞，
-其中通过至少一个旋转的来自旋转式除鳞装置的转子的水射束对经过加热的轧件进行除鳞；随后
-借助于温度测量装置来检测经过除鳞的轧件的至少各一个温度并且将其输送给调节器；并且
-所述调节器在借助于调节规则并且考虑额定温度的情况下求得至少一个调节量并且将其输送给调节机构，其中如此控制所述感应炉的至少一个感应器，使得所述经过除鳞的轧件的温度尽可能相当于所述额定温度。
在此所述轧件比如可以是较薄的或者较厚的板坯或者是有限的或者无端的热连铸坯（比如来自ESP（Endless Strip Production）、CSP（Compact Strip Production）或者类似设备）。此外不重要的是，轧机机架或者阶梯式轧机机组中的轧制是粗轧、中间轧制还是精轧。经过加热的轧件通过至少一个旋转的来自所述旋转式除鳞装置的至少一个转子的水射束或者流体射流（本领域的技术人员知道旋转式除鳞装置，因而对于基本的说明来说参照申请人的专利申请W097/27955 A1）来除鳞，由此在获得较高的除鳞效率的情况下所述轧件仅仅稍微地得到冷却。在除鳞之后并且优选就在接着的第一次轧制过程之前，借助于温度测量装置比如高温计或者热像仪来检测轧件的至少一个实际温度并且将其输送给调节器。所述模拟或者数字的调节器借助于线性的或者优选非线性的调节规则并且在考虑额定温度的情况下求得至少一个调节量，将该调节量输送给调节机构，其中如此控制所述感应炉的至少一个感应器，使得所述经过除鳞的轧件的温度尽可能相当于所述额定温度。
所述按本发明的方法保证，以理想的方式为接着的轧制过程制备轧件，其中以很高的能效对轧件进行加热并且随后以尽可能小的温度降和尽可能高的除鳞效率对轧件进行除鳞。此外在轧件进入到第一轧机机架或者阶梯式轧机机组中时对其温度进行调节这种做法保证所述轧件为接着的热机械的变形而具有正确的温度，由此保证了轧制品的较高的质量。
在一种特别优选的实施方式中，借助于温度分布测量装置来不仅检测经过除鳞的轧件的单个的温度而且检测其温度分布，也就是宽度方向上的离散的或者连续的温度分布并且将其输送给调节器。在此所述宽度方向是指这样的方向，该方向正交于轧件的输送方向并且正交于轧件的厚度方向。所述调节器借助于调节规则并且在考虑额定温度分布的情况下求得多个调节量，将所述多个调节量输送给多个调节机构，其中如此控制所述感应炉的多个感应器，使得所述经过除鳞的轧件的温度分布尽可能相当于所述额定温度分布。借助于该实施方式可以完全有针对性地影响所述轧件的在宽度方向上的温度分布，这又十分有利地影响产生的轧件的尤其在棱边或者边缘区域中的质量。
在一种有利的实施方式中，在感应炉中借助于至少一个具有纵场或者横场加热的感应器对轧件进行加热，其中根据所述调节量以可变的功率和必要时可变的频率对所述感应器进行控制。这样的感应器对本领域的技术人员来说比如从Vulkan出版社Carl Kramer和Alfred Mühlbauer的专业书籍Praxishandbuch Thermoprozesstechnik 1：Grundlagen，Verfahren（热工艺技术实践手册1: 基础，方法）（2002年）中得知。在此，具有纵场加热的感应器沿轧件的输送方向主要产生磁场 或者磁通量；与此相反，具有横场加热的感应器沿轧件的厚度方向主要产生磁场或者磁通量。在以可变的频率对具有横场加热的感应器进行控制时，可以有针对性地影响轧件的沿厚度方向的加热。如果以较低的频率来运行这样的感应器，那就沿厚度方向进行均匀的加热；与此相反，在以较高的频率运行时则有针对性地仅仅对轧件的沿厚度方向的边缘层进行加热。根据对轧件的特殊的温度要求，可以在感应炉中或者仅仅借助于多个具有纵场或横场加热的感应器，或者借助于具有纵场和横场加热的感应器的混合来实施轧件的加热。
关于感应炉中的轧件的加热，已经证实有利的是，优选通过横场加热对具有＜6mm的厚度的轧件进行加热，通过各至少一个具有横场和纵场加热的感应器对具有处于6到12mm之间的厚度的轧件进行加热，并且优选通过纵场加热对具有＞12mm的厚度的轧件进行加热。
如果中断加载轧件的旋转的水射束，也就是说来自喷嘴的水射束在除鳞装置的转子进行360°旋转时不是持续不断地作用于轧件，那就可以使旋转式除鳞装置以特别有能效的方式进行除鳞并且使其产生特别低的水耗。作为替代方案，当然同样可以使水射束持续不断地作用于轧件。
已经证实有利的是，加载轧件的水射束通过至少一个具有各1个、优选4到12个旋转的喷嘴的转子来产生，其中输送给所述转子的水具有100到450bar、优选250到420bar的压力。由此可以以转子的较低的转速来获得轧件的均匀的除鳞效果，由此所述转子经受的磨损较低。
此外，已经证实特别有利的是，借助于鳞厚度识别装置（参照申请人的专利文件AT 409464 B，在此引用该专利文件）来检测经过加热的轧件的鳞层的厚度并且据此在受开环控制或者受闭环控制的情况下调节
-输送给转子的水的压力，或者
-转子的转速；
由此可以使除鳞效率与实际出现的鳞厚度相协调，由此提高所述按本发明的方法的能效。
如果通过来自预冷却装置的水射束来显著地对经过加热的轧件的鳞层进行冷却，从而在鳞层中引起裂纹，那就可以获得特别高的除鳞效率。
为了能够尽可能直接地实施所述按本发明的解决本发明的任务的方法，有利的是，
-所述除鳞装置构造为旋转式除鳞装置并且具有至少一个转子，该转子设有各至少一个能够用水加载的旋转的喷嘴；
-在第一轧机机架之前布置了用于对轧件的温度进行测量的温度测量装置；并且
-所述装置具有用于对轧件的温度进行调节的调节装置，其中该调节装置与所述温度测量装置及感应炉的至少一个感应器相连接。
利用该实施方式可以以较低的购置成本来实现特别紧凑的设备。
有利的是，将所述温度测量装置构造为用于对轧件的多个表面温度进行测量的温度分布测量装置，其中所述温度分布测量装置与至少一个调节装置处于连接。
对于不同的轧件厚度来说，有利的是，所述感应炉要么仅仅具有设有纵场或横场加热的感应器，要么具有各至少一个设有纵场和横场加热的感应器。
如果转子分别具有垂直的旋转轴线并且能够沿水平方向从所述旋转式除鳞装置中取出，那就可以特别容易地拆卸所述转子。
为了获得用于对轧件进行除鳞的中断的水射束，有利的是，转子分别具有用于产生中断的水射束的中断器。为此固定的控制盘已经以特殊的方式经受验证。
如果转子各具有4到12个旋转的喷嘴，那就可以获得保养作业特别少的结构。通过这种选择可以将转子的圆周速度保持较低的水平，这实现了转子的特别低的磨损程度。关于旋转的喷嘴的实施方式，有利的是，将所述喷嘴要么构造为密集流喷嘴、空心喷嘴要么构造为扁平喷嘴。
在使除鳞效率与实际上的鳞出现量相协调的情况下，有利的是，所述感应炉后置有鳞厚度识别装置，其中所述鳞厚度识别装置要么
-与用于调节向转子加载的水的压力调节装置处于连接，要么
-与用于对转子的转速进行调节的转速调节装置处于连接。
此外有利的是，所述旋转式除鳞装置前置有预冷却装置。
如果在所述感应炉前设有具有连铸设备并且必要时具有粗轧机列的铸轧联合设备，那就可以获得一种特别有利的设备配置。在非连续地生产比如用于板坯的轧件时，可以在所述感应炉之前布置燃气点火的预热炉，使得该预热炉可以将轧件预热到基础温度；但是要由受控的感应炉进行精细调节。
附图说明
本发明的其它优点和特征从以下对非限制性的实施例所作的说明中获得，其中参照以下附图，附图示出如下：
图1是具有制备热轧件的装置的铸轧联合设备的示意图；
图2是具有感应器的感应炉的示意图，所述感应器则具有纵场加热；
图3是具有感应器的感应炉的示意图，所述感应器则具有横场加热；并且
图4是旋转式除鳞装置的草图。
具体实施方式
在图1中示出了用于连续地制造热轧带材的铸轧联合设备1。其中将钢水浇注在连铸设备2中，由此产生坯料3的连续的连铸坯。
当然也可以不连续地运行所述按本发明的方法，比如在所述感应炉前设有燃气点火的预热炉，该预热炉用于对板坯进行预热（未在图1中示出）。
所述坯料在未切割的情况下借助于辊道4输送给粗轧机列5，在所述粗轧机列5中使坯料在双机架的粗轧机列中经受变形处理。随后轧件6以9mm的厚度穿过感应炉7，在该感应炉7中对轧件6进行加热。在感应炉7中安置了五个感应器，其中附图标记8和9各表示一个具有纵场或者横场加热的感应器。
在图2中示出了具有纵场加热的感应器8的构造。在此导体22流过随时间变化的电流I，由此主要沿轧件10的纵向方向激发磁场H和磁通量B。所述磁场H或者磁通量B通过箭头来表示。通过所述磁场在轧件中通过感应引起电压，由此通过产生的涡流对轧件进行加热。如绘出一样，导体22将轧件10包围；出于简明原因，仅仅示出了3个绕组，其中绕组的数目在实际上更多一些。
在图3中示出具有两个感应器3的感应炉的构造，所述感应器则具有横场加热9。在此在平行于轧件表面的情况下分别在所述轧件10的上方和下方布置了一个感应器。出于简明原因仅仅在轧件的上侧面上示出了少数几个绕组。由导体22构成的感应器被随时间变化的电流I从中流过，由此基本上垂直于所述轧件10的表面激发磁场H和磁通量B。所述磁场H或者通通量B通过箭头来表示。通过所述磁场在轧件中通过感应引起电压，由此通过所产生的涡流对轧件进行加热。
如在图1中示出的一样，借助于鳞层识别装置11来检测经过加热的轧件10的鳞层厚度。将关于实际上的鳞层厚度的信息用于调节向所述转子除鳞装置的旋转的喷嘴加载的水的压力。液体压力的调节为本领域的技术人员所熟知，因而在此仅仅列举几种可能性：比如可以调节高压离心泵的转速并且由此调节其压力，或者调节压排机比如活塞泵的转速，其中水的部分流通过具有恒定的或者可变的开口的隔板在回路中朝储槽流动。接着，与接着在旋转式除鳞装置13中进行的除鳞处理相比以较低的压力借助于预冷却装置12使经过加热的轧件10经受预冷却，由此在轧件的鳞层中引起裂纹。随后在旋转式除鳞装置中给所述轧件除鳞。
在图4中示出了所述旋转式除鳞装置13的细节。轧件10由8个各具有垂直的旋转轴线的转子23来除鳞，其中各4个转子布置在轧件10的上侧面和下侧面上。每个转子分别拥有8个密集流喷嘴（Vollstrahldüsen），所述密集流喷嘴间歇地，也就是说不是持续不断地向轧件10加载。水压根据出现的鳞层厚度在250与420bar之间调节。转子的转速为500l/min。
在图1中示出了本发明的其它细节。在除鳞之后借助于温度分布测量装置15来检测经过除鳞的轧件14的温度分布，其中所述温度分布是指在轧件的宽度方向上的温度变化。为此以100mm的间距来检测1400mm宽的经过除鳞的轧件14的表面温度，因而总共存在15个离散的温度值。将这种温度分布19传输给调节装置18，该调节装置在考虑额定温度分布18及非线性的调节规则的情况下求得五个调节量21。所述调节量21用于控制所述感应炉7的感应器8和9，使得所测量的温度分布19尽可能与额定温度分布20相一致。
附图标记列表：
1 铸轧联合设备
2 连铸设备
3 坯料
4 辊道
5 粗轧机列
6 轧件
7 感应炉
8 具有纵场加热的感应器
9 具有横场加热的感应器
10 经过加热的轧件
11 鳞厚度识别装置
12 预冷却装置
13 旋转式除鳞装置
14 经过除鳞的轧件
15 温度分布测量装置
16 精轧机列
17 输送方向
18 调节装置
19 实际温度分布
20 额定温度分布
21 调节量
22 电导体
23 转子。
Claims (18)
1.制备热轧件的方法，包括以下步骤：
-在感应炉中对轧件进行加热；
-对经过加热的轧件进行除鳞；
-在轧机机架或者阶梯式轧机机组中对经过除鳞的轧件进行轧制，
其特征在于，
-通过至少一个旋转的来自旋转式除鳞装置的转子的水射束对经过加热的轧件进行除鳞；
-借助于温度测量装置来检测经过除鳞的轧件的至少各一个温度并且将其输送给调节器；
-所述调节器借助于调节规则并且在考虑额定温度的情况下求得至少一个调节量并且将其输送给调节机构，其中如此控制所述感应炉的至少一个感应器，使得所述经过除鳞的轧件的温度尽可能相当于所述额定温度。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于温度分布测量装置来检测经过除鳞的轧件的温度分布并且将其输送给调节器，并且所述调节器借助于调节规则并且在考虑额定温度分布的情况下求得多个调节量并且将其输送给多个调节机构，其中如此控制所述感应炉的多个感应器，使得所述经过除鳞的轧件的温度分布尽可能相当于所述额定温度分布。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轧件在感应炉中借助于至少一个具有纵场或横场加热的感应器来加热，其中所述感应器根据所述调节量以可变的功率和可变的频率来控制。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述轧件在感应炉中
-对于轧件厚度＜6mm来说通过横场加热进行加热；
-对于 12mm＞轧件厚度＞6mm来说通过各至少一个具有横场和纵场加热的感应器进行加热；
-对于轧件厚度＞12mm来说通过纵场加热进行加热。
5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，加载轧件的水射束中断地作用于轧件。
6.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水射束通过至少一个具有各1个旋转的喷嘴的转子来产生，其中输送给所述转子的水具有100到450bar的压力。
7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述经过加热的轧件的鳞层的厚度借助于鳞厚度识别装置来求得，并且根据所述鳞层的厚度，在受开环控制或者受闭环控制的情况下调整
-调节输送给所述转子的水的压力；或者
-调节所述转子的转速。
8.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述经过加热的轧件的鳞层通过来自预冷却装置的水射束得到冷却。
9.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水射束通过至少一个具有各4到12个旋转的喷嘴的转子来产生。
10.按权利要求6所述的方法，其特征在于，输送给所述转子的水具有250到420bar的压力。
11.用于在至少一个轧机机架或者阶梯式轧机机组中变形之前制备热轧件的装置，该装置具有感应炉，接着具有除鳞装置和所述至少一个轧机机架或者阶梯式轧机机组，
其特征在于，
-所述除鳞装置构造为旋转式除鳞装置并且具有至少一个转子，所述转子则具有各至少一个能够加载水的旋转的喷嘴；
-在所述至少一个轧机机架或者阶梯式轧机机组之前布置了用于对轧件的温度进行测量的温度测量装置；并且
-所述装置具有用于对轧件的温度进行调节的调节装置，其中所述调节装置与所述温度测量装置和所述感应炉的至少一个感应器相连接。
12.按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述温度测量装置构造为温度分布测量装置，其中所述温度分布测量装置与至少一个调节装置连接。
13.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述感应炉要么仅仅具有设有纵场或横场加热的感应器，要么具有各至少一个设有纵场和横场加热的感应器。
14.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述至少一个转子具有垂直的旋转轴线并且能够沿水平方向从所述旋转式除鳞装置中取出。
15.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于，各转子包含用于产生中断的水射束的中断器。
16.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于，各转子具有4到12个旋转的喷嘴。
17.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述感应炉后置有鳞厚度识别装置，该鳞厚度识别装置要么
-与用于调节给转子加载水的压力调节装置连接，要么
-与用于对转子的转速进行调节的转速调节装置连接。
18.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述旋转式除鳞装置前置有预冷却装置。
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