CN1042204C - 扁坯铸造机的后置多机架连续轧机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用连续铸造扁坯(3)以连续工艺步骤生产热轧带钢(7)的方法和设备。其中扁坯(3)在凝固后使之达到轧制温度并送入轧机(6)轧制成成品带钢(7)，而扁坯的轧制是在最多有三个或四个机架(6’，6”，6”’)的轧机上以尽可能高的每道次压下量连续进行的。同时，前二个机架(6’，6”)是在用几乎最大的轧制力矩和较大的工作辊直径的条件下工作的。

Description

扁坯铸造机的后置多机架连续轧机
本发明涉及一种用连铸扁坯以连续的工艺步骤生产热轧带钢的方法和设备，使凝固后的扁坯达到热轧温度并送入多机架轧机中轧制成成品带钢。
虽然人们以前就试图用连铸机生产出的铸坯连续地轧制成材，但主要由于铸坯从连铸机中流出的最大的铸造速度仍然比通常的，例如七个机座的轧机机列可能具有的最小轧制速度小得多，因而使这种尝试遇到困难。
作为铸坯，连续铸造出的扁坯厚度一般在25到60毫米的范围内。例如当扁坯具有40毫米的中等厚度时连续铸造速度约为0.13米/秒，假定应该把这一扁坯轧成厚2亳米的带钢，这就意味着扁坯在轧制过程中厚度要缩小20倍。而连铸速度等于第一个轧机机座中轧件的流入速度是整个设备能够连续运转的前提，因此，如果是在具有七个机座的串列式轧机机列中，最后一个机座后轧件的流出速度要高达2.67米/秒。但在最终轧制成的带厚是2亳米时，最小的流出速度也要达到约10米/秒，因为这时如果减小轧制速度会使轧件的温度降低太多以致轧制无法进行。到目前为止，解决这一问题有二种可以选择的方法，一种方法是采用大压下轧机(例如行星式轧机)代替多机座连续轧机，这种轧机工作时可以有较小的进料速度和很高的每道次压下量。(参见采矿和冶金工作者月刊，107卷149页)。但是主要由于轧制质量不均匀，采用这种很昂贵的特殊设备至今并没有取得令人满意的结果。
在德国专利公告3241745号中公开了另一种人们熟悉的方法，即先把连铸扁坯卷成坯卷，经加热后在轧机前再把坯卷打开并按最终要求的截面尺寸轧制成材。其中的轧机是用斯蒂克尔轧机(可逆式炉卷带材热轧机)或热轧带材轧机的精轧机组。这种人们熟悉的设备的缺点主要是用于多机座串列式轧机机列的投资费用很高，总计大大超过1亿德国马克。如此之高的投资只有在连续轧机机列的生产能力得到充分利用时才能发挥效益，所以在上述公告中提出了应该在连续轧机机列前设置多流连续铸造设备的建议，但是这不仅要增加总的投资费用还会降低总的设备能力，因而在许多情况下根本无法采用。
因此，本发明的任务是提出一种新的生产热轧带钢的方法和带有后置的热轧带材轧机的扁坯连续铸造设备。采用这种方法和设备可以避免上述方法的缺点和克服存在的困难，即使在生产量较小的情况下也仍然是经济的，也就是说在生产中设备有较高的利用率，特别是只需要较少的投资费用。
根据本发明的提出的通过前后衔接的工作步骤用连铸的薄板坯生产热轧带钢的方法，其中，薄板坯在凝固后达到热轧温度并进入一个多机架连续式轧机，被轧成成品带材，被轧出的成品带材的宽度范围为1000～2000毫米，其特征在于，本发明的方法是在3个或4个卧式轧机机架中对成品带材进行轧制的，其中，至少在前两个轧机机架中，在利用近乎最大的轧制力矩的情况下，为了取得尽可能大的道次压下量，采用直径为400～800毫米的较大的工作辊直径，在工作辊驱动机构的轧制力矩极限上并以大大降低到4～6米/秒的轧制速度进行轧制。
根据本发明提出的方法，为了达到上述目的，成品带钢是用最多有三个或四个机座的轧机在尽可能大的每道次压下量下连续轧制而成的，因此可以节约其它设备上还需要花费的附加费用，而用具有三个至四个机座的轧机机列与用通常的六至七个机座的轧机机列相比可以达到相同的压下量。同时在使工艺上规定的轧制速度与连铸速度匹配的情况下，这种方法还可以显著降低在连续轧机上的投资费用。
迄今为止，学术界因为担心减少轧机机架数和增加每一轧制道次压下量就不能再满足极限工艺条件的要求，而认为这种方法是不适用的。这些工艺极限条件主要是最大可传递扭矩、最大可传递轧制压力(在支承辊和工作辊以及机架之间的线性载荷)与辊隙中的咬入角。按照本发明减少轧机机座后。由于每道次压下量较高并且热损失较小而可以显著减小轧制速度(以约10至11米/秒减小到4至6米/秒)，因而可以减小总传动功率和设备的磨损，也即可以减少花费在电力与机械设备上的费用。
根据本发明的具有优点的设计，轧机中前面二个机架是以几乎最大的轧制力矩和较大的工作辊直径工作的，同时采用工作辊驱动。由于已知咬入能力随轧制速度的降低而提高，所以较大的每道次压下量引起的咬入角增加，可以通过加大工作辊直径与减小轧制速度得到补偿。
此外，本发明进一步提出第三个和/或第四个机架上采用支承辊驱动。特别是在轧件要轧成很小的2亳米以下的最终断面时，这种传动方式是很有意义的。
上述方法还具有下列优点：铸坯在送入轧机轧制前要进行中间存放，这可以使工艺上存在扁坯连铸机和热轧带材轧机的不同运行速度得到最佳匹配。一个这样的中间存储装置既可以是坯料作横向移动的储存炉，也可以是直通式炉，而且相应地比较长。
这种方法的优点还在于它可以用来轧制宽度在1000亳米至2000亳米之间、最佳为1350毫米宽的较窄的带钢，并且对轧制低强度的成品带钢也有很好的效果。
在本发明提出的带有后置多机架连续轧机的扁坯连铸设备中轧机是由三个或四个机架组成的。轧机中所有的工作辊都有单独的驱动装置，这是十分有益的。同时，特别是当要把轧件轧制成最小的最终厚度时，可以使前二个轧机机架采用工作辊驱动而第三个和/或第四个机架采用支承辊驱动。特别有利的是轧机中所有的工作辊都有相同的直径，这可以使花费在轴承支架上的投资费用达到最小。
本发明进一步的细节，特征和优点更多地表现在下列实施例示意图的说明中。
这些图是：
图1：本发明设备原理的示意侧视图。
图2a-d：按照本发明方法在四个轧机机架中的轧制生产原理图。
图3：第一个轧机机架对于每道次压下量的轧制图。
图4：第二个轧机机架对于每道次压下量的轧制图。
图5：第三个和最后一个轧机机架对于每道次压下量的轧制图。
在图1中，1表示扁坯或铸坯连续铸造机，2是横向切割设备，例如火焰切割器或剪切机，它们把连铸机1铸造出的扁坯3切割成长度相等的坯料，扁坯连铸机1的输出端和横向切割设备2连接。然后每个坯料段3送入储存和加热设备4，例如辊式加热炉，作中间存放并达到约1050至1150℃的均匀轧制温度。从炉4送出的坯料段5用通常的方法除去氧化皮，必要时也可以按需要的长度再进行分割(未表示出)。接着把坯料段5送入由三个(或四个)机座6’,6″,6组成的轧机机列6，把坯料段从原始横截面精轧达到最终厚度。在流出轧机机列6的最后一个机座6时，成品带钢7的温度约为870℃，它们穿过冷却床8，以便在约560℃的温度下由随后的地下卷取机9卷成带卷。
图2a至2d表示了四个机架中每道次压下量和轧制参数的关系。横轴一般表示轧件的压下量“2h”，单位是毫米，纵轴表示总的有效轧制力矩“Ma”，单位是千牛顿米。
图2a表示在第一台机架中，扁坯流入时厚度为50毫米，在一定的工作辊直径13-17时的最大可传递轧制力矩10作为水平直线与曲线11,12相交，其中曲线11是在摩擦系数μ=0.15的支承辊驱动时的极限轧制力矩，而曲线12是在工作辊驱动时的极限轧制力矩。同时工作辊等直径线13-17从下到上增加的范围例如为400至800毫米。在一定的相对较大的工作辊直径(在线15和16之间)并用工作辊12驱动的情况下，采用几乎最大的轧制力矩，可以选择第一个轧机机架的工作点18，使轧件的压下量例如为26亳米，这样在流出第一个机架时轧件的剩余厚度为50-26=24毫米，然后轧件被送入第二个机架。这时压下率或相对厚度缩减为52％。
图2b描述了用数字23-27标注的工作辊直径的增加对轧制力矩和压下量的相互关系。在第二个机架中，当采用最大可传递轧制力矩20和基本相同的工作辊直径(25和26之间)时，工作点28位于表示用工作辊驱动的最大可传递轧制力矩曲线22之上的允许范围内，而在用支承辊驱动21的允许范围之外，压下量这时例如为12亳米，轧件的剩余厚度为24-12=12亳米，相应的压下率为50％。线22与20之间的允许工作范围，在最大压下率下，右边受到表示最大咬入角的线29的限制。
图2c同样描述了用数字33-37标注的工作辊直径的增加对轧制力矩和压下量的依赖关系。这儿给定压下量例如是6亳米，所以轧件的剩余厚度也是6亳米，相应的压下率为50％。选择的工作点38位于最大可传递轧制力矩线的远下方，并在支承辊驱动31时轧制力矩线的允许范围内，从而使工作辊可以选择以自身驱动方式32工作或在支承辊驱动31时以间接传动方式工作。
图2D也是描述用数字43-47标注的工作辊直径的同样增加对轧制力矩和压下量的依赖关系。这里预定的压下量例如是3毫米，所以最终得到的带钢厚度也是3毫米，相应的压下率是50％。选择的工作点48与图2C类似，也位于最大可传递轧制力矩线的远下方，并在用工作辊驱动或支承辊驱动时的轧制力矩线41,42的允许范围内。因而与第三个机架一样，工作辊可以选择自身驱动42或者在支承辊驱动41时被间接传动。
图3作为工作图表示了三个轧机机架中的第一个机架在一定压下量时的运行值。其中横轴也是表示轧件的压下量“dh”，单位是毫米。纵轴是总的有效轧制力矩“Ma”，单位是千牛顿米。数字53-37表示工作辊直径从400亳米增加到800毫米。当最大可传递轧制力矩高达1700千牛顿米50、工作辊直径为710亳米(56与57之间)时，工作点58在工作辊驱动52时最大可传递轧制力矩线上边的允许范围内，而在支承辊传动51的允许范围之外。这时压下量为19毫米。如扁坯流入时的厚度为41亳米，则剩余厚度为41-19=22毫米，相应的压下率为46.34％。在线52与50之间的允许工作范围没有受到表示最大咬入角线59的限制。
图4用数字63-67标明的曲线也表示了工作辊直径的增加对轧制力矩和压下量的依赖关系。在第二个机架上当最大可传递轧制力矩为1700千牛顿米60并且工作辊直径与第一个机架的工作辊直径710亳米基本相同时(66与67之间)，工作点68位于用工作辊驱动62时最大可传递轧制力矩线上边的允许范围内，而在用支承辊驱动时61的允许范围之外，同时压下量为14亳米，轧件的剩余厚度因而是22-14=8亳米，相应的压下率为63.64％。允许工作范围位于线62与60之间，在最大的压下量下向右受到表示最大咬入角的直线69的限制。
在图5中数字73-77标明的曲线表示了工作辊直径从400毫米增加到800亳米。预定的压下量例如为4毫米，这样轧件的剩余厚度也是4毫米，相应的压下率为50％。选择的工作点78在压下量为4毫米时轧制力榘是900千牛顿米，位于最大可传递轧制力矩线的远下方，在用支承辊驱动(未表示出来)和用工作辊驱动72的轧制力矩线的允许范围内。
本发明方法的应用并不只限于附图所示的实施例。例如在每个机架中可以调整直径和几何形状不同的工作辊以使每一形变过程最佳化，这并没有超出本发明的范围。特别是例如在最后一个机架上装设所谓可以相对移动的滑车式轧辊，以便在轧辊磨损后可以连续地改变轧辊间隙。我们欢迎专业人员结合使用的具体情况，对本发明设备的结构进行改进。

Claims (5)

1．通过前后衔接的工作步骤用连铸的薄板坯生产热轧带钢的方法，其中，薄板坯在凝固后达到热轧温度并进入一个多机架连续式轧机(6)，被轧成成品带材，被轧出的成品带材的宽度范围为1000～2000毫米，其特征在于，本发明的方法是在3个或4个卧式轧机机架(6’、6″、6)中对成品带材进行轧制的，其中，至少在前两个轧机机架(6’、6)中，在利用近乎最大的轧制力矩的情况下，为了取得尽可能大的道次压下量，采用直径为400～800毫米的较大的工作辊直径，在工作辊驱动机构的轧制力矩极限上并以大大降低到4～6米/秒的轧制速度进行轧制。
2．按照权利要求1的方法，其特征在于，在所有机架中工作辊都直接接受驱动。
3．按照权利要求1的方法，其特征在于，所述方法用于轧制低强度的成品带材。
4．按照权利要求1至3中任一项方法，其特征在于，薄板坯在进入连轧机(6)之前被中间储存。
5．一种用于实现权利要求1中的方法的用连铸的薄板坯生产热轧带钢的连轧机，其中连轧机与薄板坯连铸设备衔接，连轧机由3个或4个机架组成，其特征在于轧机(6)的所有工作辊具有相同的400-800毫米轧辊直径，并且至少前两个机架(6’、6″)采用工作辊驱动。
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