CN107107171B - 用于薄板坯的连铸设备 - Google Patents

Abstract

一种用于连铸薄板坯的装置，其带有：沿连铸方向布置在永久模(10)之后的钢带引导部(20)，其沿第一方向引导从永久模(10)输出的钢带(1)；在此处紧接着的弯曲区域/校直区域(40，50)，该区域具有沿与第一方向不同的第二方向用于驱动和弯曲钢带(1)的器件；切断装置(60)，其将钢带(1)切成薄板坯；以及第一熔炉(80)，用于补偿钢带(1)中的温度，其特征在于，第一熔炉(80)拱形地延伸至少部分超过弯曲区域/校直区域(40，50)并且部分沿着第二方向延伸。

Description

用于薄板坯的连铸设备

技术领域

本发明涉及一种用于连铸薄板坯的装置，其带有沿连铸方向布置在金属模之后的钢带引导部，带有在此处紧接着的、用于转向所连铸钢带的弯曲区域/校直区域，带有切断装置用于将钢带切成薄板坯，以及带有第一熔炉，该熔炉用于补偿钢带中的温度。

背景技术

八十年代末期介绍了连铸薄板坯的方法，该方法在业内以“紧凑带状生产”(CSP)的名称众所周知。当时的目标是，传统的钢带连铸需进一步发展成“接近最终形状”的连铸、即仅如此薄地连铸板坯，使得在轧钢厂中由于原料技术原因和变形技术原因仅须施加必要的最小变形并且由此可以减少轧钢道次的范围。

例如从文献WO 2007/101685 A1得知用于连铸薄板坯的设备。在金属模的接口中借助于钢带引导部垂直向下引导连铸的钢带。当钢带离开钢带引导部时，其完全凝结。连铸的钢带首先在完全凝结后弯曲并且校直，以避免不希望的钢带膨胀和形成开裂。由于垂直向下校直引导钢带和在这里紧接着转向到水平线方向的原因，该设备类型也称为垂直-折弯设备。在弯曲和校直钢带后紧跟着温度补偿熔炉，在文献WO-文件中不详细探讨该熔炉。

图1a显示源自现有技术的垂直-折弯设备。以附图标记10表示漏斗金属模，铸造的钢作为钢带1垂直向下从该金属模离开。像这样成形的钢带1紧接着受引导沿着钢带引导部20(继续垂直向下)并且借助于冷却区段30来冷却。冷却区段30形成所谓的二次冷却部。钢带1在最后的冷却区段30的端部处或者临近最后的冷却区段30的端部前完全凝结。钢带1紧接着在钢带引导部20下方到达弯曲区域40中，在这里该钢带一方面受到弯曲力并且另一方面主动沿输送装置方向传动。这借助于弯曲辊子41的辊子发生，其位置由图1a得知。校直区域50联接到弯曲区域40处，在该区域中钢带1被引到水平方向。也在这里设置校直辊子51。一个或者数个弯曲辊子41、校直棍子51是驱动辊子并且沿运输方向推进钢带，其它弯曲辊子41、校直棍子51用于引导和校直钢带1。就此而言弯曲辊子41、校直棍子51构成用于驱动和弯曲钢带的器件。钢带1紧接着借助于切断装置60(在图中部分也简单地称为剪刀)切成薄板坯。分开的板坯在图1a中未单独标记。板坯紧接着进入到熔炉70中，该熔炉入口以附图标记71表示。将熔炉7构造成通道熔炉并且用作连接连铸机器和未示出的轧钢机并且用于补偿薄板坯温度(沿板坯横截面方向来看)。钢带1或板坯的运输方向以箭头线T绘制。

在图1b中显示钢带1沿运输方向示例性的温度特征。图表显示在钢带1的表面上的温度变化过程，分别以核心和平均温度作为离金属模处的熔池水平的距离的函数，适用于在5.2米/分的连铸速度情况下具有1,600毫米*60毫米板坯尺寸的低碳-原料。完全凝结在大约7.4米处、在冷却区段30的最后的辊子前大约0.5米。通过辐射和与弯曲辊子41、校直棍子51相接触，钢带1在冷却区段30的端部-经过弯曲区域40、校直区域50和切断装置60直到熔炉入口71之间的平均温度明显下降。平均温度从大约1247℃在冷却区段30之后下降大约200℃到大约1041℃。

在图2a中显示CSP-设备备选的更紧凑的结构形式。从图2b得知钢带1沿运输方向示例性的温度特征。与图1b类似，图2b的图表显示在钢带1的表面上的温度变化过程，以核心和平均温度作为间距的函数，从在金属模处的熔池水平开始，适用于在4米/分的连铸速度情况下具有1350毫米*40毫米板坯尺寸的低碳-原料。不同于图1a的结构形式，在这里仅设置两个冷却区段30，并且总体上钢带引导部20构造得更短。由此带有更少的节段的设备是够用的并且具有总体上更低的结构高度。凝结点处于冷却区段30的最后的辊子前不远处。平均温度也在这里下降大约200℃从1246℃到1041℃。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种连铸薄板坯的装置，该装置带有更好的能量效率和/或减少的结构尺寸。

有利的改进方案由从属权利要求、接下来本发明的图示以及优选实施例的描述产生。

根据本发明的装置设计用于连铸薄板坯。考虑厚度在35毫米到90毫米之间、优选40毫米到60毫米之间的板坯，作为薄板坯。薄板坯的连铸长时间在技术上未解决，因为薄的材料易膨胀和易开裂。除了其它方面，转向和校直薄的钢带也是研究和开发的对象。因此不能简单地与用于连铸厚板坯的设备相比较。

根据本发明的装置具有钢带引导部，该引导部沿连铸方向紧跟着漏斗形连铸金属模。在核心中仍然熔融的钢从金属模出来并且从外向内凝结，在此期间钢由钢带引导部引导。为快速冷却优选设置一个或者数个冷却区段。钢带引导部和冷却区段沿第一方向对齐，该方向走向优选基本上平行于重力方向垂直从上向下延伸。钢带在钢带引导部或冷却区段的端部处或者临近钢带引导部或冷却区段的端部前完全凝结。随后，设有弯曲区域/校直区域，该区域具有沿第二方向(该方向与第一方向不同)用于驱动和弯曲钢带的器件。提到的用于驱动和弯曲钢带的器件优选地包括辊子和/或辊子副，其可以至少部分地进行主动驱动，以沿着运输方向输送钢带。优选基本上水平地设置第二方向，由此可以以该方式继续引导钢带到轧钢机(该轧钢机不是在这里描述的装置的部件)。钢带在到那里去的道路上借助于切断装置被切成薄板坯。

此外，装置具有第一熔炉，设置该熔炉来补偿钢带中的温度，更准确地说，设置成沿着横截面垂直于钢带的长度延伸部。第一熔炉拱形地延伸至少部分超过弯曲区域/校直区域并且部分沿着第二方向延伸。优选地将熔炉构造成通道熔炉。在此优选，切断装置处于第一熔炉之后，为可以尽可能远地沿金属模方向向前移动熔炉。

本发明的技术作用在于，钢带在从最后的冷却区段的出口直到切断装置之间的平均温度明显更少地下降，因为钢带由于向前延长和弯曲的第一熔炉的原因更早地进入温度补偿熔炉。熔炉向前延长是技术上的创新，其与以前的介绍不同，在弯曲区域和/或校直区域中不应设置熔炉；一方面，为可接近该要害区域，另一方面，避免在弯曲和校直钢带期间进行在钢带中的热补偿。这里所示的创新的积极效果是更低的能源成本。只有在铸造前和在更低连铸速度情况下必须加热熔炉并且在其它方面可用作被动热平衡时，才强化这一点。因为温度不像这样明显下降，所以产生的析出物更少，由此降低了开裂可能性并且改善了板坯机械特性。通过含氧量少的熔炉气体减少渣屑增长，这使产量更高。总体上可以更紧凑地构建熔炉，由此生产车间构造得更短。

如已经提及的那样，优选在钢带引导部的区域中设置一个或者数个冷却区段用于冷却钢带。这加速冷却并且此外也实现更好地控制冷却过程。钢带在最后的冷却区段的端部处或者临近最后的冷却区段的端部前完全凝结并且可以通过弯曲区域/校直区域转向。

第一熔炉优选地在于10°到80°的范围中弯曲。从10°轻微向前延长进入到校直区域已经明显减少了钢带温度的下降。延长超出80°在技术上难以实现。出于维修技术原因和其它原因，在钢带引导部的端部或最后的冷却区段的端部与熔炉入口之间的间距是很受期望的。然而随发展趋势，应当尽可能远地构造熔炉到钢带引导部或冷却部的端部处，因为热的钢带刚好在高温时辐射大量热量。

为了可以将本发明简单地集成到现存设备中(例如为避免转移切断装置)，根据其它优选实施例在第一熔炉之后设置第二熔炉，并且在两个熔炉之间设置切断装置。第二熔炉优选完全沿第二方向延伸并且不弯曲。可以在许多情况中，第二熔炉设计得比第二熔炉更短，因为这必要时负责仅用于补偿温度下降，该温度下降是在切断装置处的暂时敞开的路段处产生。

优选地，弯曲区域/校直区域由带有弯曲辊子的弯曲区域和带有校直辊子的校直区域建立，其中，将一个或者数个弯曲辊子和/或校直辊子布置在第一熔炉中。在长时间连铸薄板坯时，在弯曲区域/校直区域中敞开引导部被看作非常必要的。该技术缺点以此克服；尤其可以在熔炉中设置用于部分或者完全地驱动和弯曲钢带的器件，没有该器件，该技术措施对薄板坯的质量产生负面作用。为此，器件、例如用于驱动和弯曲处在熔炉中的辊子必须由耐热材料来制造。为此也可以，备选地或者附件地设置用于冷却相应器件的冷却装置。提及的技术措施(冷却和/或耐热材料)特别优选地适用于在校直区域中的所谓的校直辊子。

在第一熔炉的入口之前设置用于除去溅水的刮水器。当熔炉向前延长并且向上弯曲时，可以阻止水灌入到熔炉中。刮水器可以例如借助于一个或多个刮片和/或气压和/或喷水泵和/或借助于抽气装置来实现。

当转向和校直区域用于补偿钢带中的温度时，弯曲区域/校直区域可能更难从外接近并且难以看见。为克服由此产生的困难，可以设置不同的技术措施。例如优选像这样设计在第一熔炉入口处的区域，使得钢带、例如冷钢带和/或在损坏情况下的钢带可以在熔炉处受引导从旁边经过。这可以通过熔炉入口的倾斜角来实现。对此备选或者附加地，至少在下侧面可移动地构造熔炉入口或者第一熔炉的前部区域。为了可以便于监视变化过程和设计钢带更简单地穿入到弯曲区域/校直区域中，优选在第一熔炉中设置一个或者数个耐热的摄像机。由于相同的原因，优选在弯曲区域/校直区域中一个或者数个辊子是可移动的。这特别优选地适用于在熔炉入口区域中的辊子。

尽管在薄板坯钢带浇注设备的技术领域中使用当前发明，本发明必要时也可以在其它范围实现。此外，当前发明的其它优点和特征由下面优选实施例的描述显而易见。那里描述的特征可以单独地或者与一个或者数个上面提及的特征相结合来实现，只要不与特征相矛盾。在此，下面优选实施例的描述参考随附的附图来实现。

附图说明

图1a显示带有水平熔炉的传统CSP-设备；图1b以与熔池水平的间距的函数来显示由此连铸的钢带的温度特征。

图2a显示带有水平熔炉的传统CSP-设备；图2b以与熔池水平的间距的函数来显示由此连铸的钢带的温度特征。

图3显示根据带有弯曲熔炉的实施例的CSP-设备。

图4放大地显示在图3实施例的熔炉入口处的部分。

图5a显示根据带有两个熔炉的其它实施例的CSP-设备；图5b以与熔池水平的间距的函数来显示由此连铸的钢带的温度特征。

图6a显示根据带有两个熔炉的其它实施例的CSP-紧凑设备；图6b以与熔池水平的间距的函数来显示由此连铸的钢带的温度特征。

具体实施方式

接下来参考附图详细地描述本发明示例性的实施方案。要指出的是，在这方面描述的实施例并非在于限制本发明，而是用于阐述本发明，其中，实施例所阐述的特征或者特征组合对于本发明不总是必要的。

图3显示根据第一实施例的垂直-折弯设备。以附图标记10表示漏斗金属模，铸造的钢作为钢带1垂直向下从该金属模离开。像这样成形的钢带1紧接着沿着钢带引导部20(继续垂直向下)受引导并且借助于冷却区段30来冷却。冷却区段30形成所谓的二次冷却部。钢带1在最后的冷却区段30的端部处或者临近最后的冷却区段30的端部前完全凝结。钢带1紧接着在钢带引导部20下方到达弯曲区域40中，在这里该钢带承受弯曲力。这借助于弯曲辊子41的辊子实现，其位置由图1a得知。校直区域50联接到弯曲区域40处，在该区域中钢带1被校直至水平方向。也在这里设置驱动辊子。一个或者数个弯曲辊子41、校直棍子51是驱动辊子并且沿运输方向推进钢带，其它弯曲辊子41、校直棍子51用于引导和校直钢带1。就此而言，弯曲辊子41、校直棍子51构成用于驱动和弯曲钢带的器件。

不同于图1a的设备，在图3中不显示切断装置60，因为这处于第一熔炉80后。第一熔炉80具有水平区段85(一般沿着第二方向的区段)以及弯曲的熔炉区段86，该区段至少部分延伸超过弯曲区域40/校直区域50。因此，与图1a的设备相比较，第一熔炉80沿金属模10方向向前延长到或者超出校直区域50。优选地将第一熔炉80构造成通道熔炉并且用于补偿在钢带中的温度。紧接着，钢带1借助于未示出的切断装置60切成薄板坯。钢带1的运输方向以箭头线T绘制。

弯曲的熔炉区段86的弧长优选地处于10°到80°的范围中。从10°轻微延长进入到校直区域50已经明显减少钢带1温度的下降。延长超出80°在技术上难以实现。一方面优选地，钢带1应当在熔炉入口81之前完全凝结，另一方面，在钢带引导部20的端部或最后的冷却区段30的端部与熔炉入口81之间的间距出于维修技术原因和其它原因(该原因进一步在下面是明显的)是期望达到的。然而随发展趋势，应当尽可能远地往冷却区段30的端部构造第一熔炉80，因为热的钢带1刚好在高温时辐射大量热量。

在第一熔炉80的接口中，钢带1借助于在图3中未示出切断装置60切成薄板坯。切断装置60也可以定位在其它地方，显示图5a，该图直到第一熔炉80的引导部和切断装置60的位置与图3的设备相同。在图5a中，切断装置保持其传统位置(与图1a的设备相比较)。为此，切断装置60处于在第一熔炉80与第二熔炉90之间的中间空间中。第二熔炉完全水平或沿第二方向设置。

当第一熔炉80向前延长并且向上弯曲时，不能完全排除剩余溅水会灌入到第一熔炉80中。由于该原因，优选地在熔炉入口81前设置刮水器。刮水器可以例如借助于一个或多个刮片和/或气压和/或喷水泵和/或借助于抽气装置来实现。

优选像这样构造熔炉入口81，使得冷钢带尤其在脱出时(在图中未示出)或者钢带1在破损时可以在第一熔炉80处受引导从旁边经过。这可以通过熔炉入口81的倾斜角来实现，如其在图4中所示。对此备选或者附加地至少在下侧面可移动地构造熔炉入口81或者第一熔炉80的前部区域，在这下面也处于可能的转动运动。在这里“冷钢带”理解为那个钢带，该钢带在铸造前被引入到浇铸设备中。流体材料浇铸到该冷钢带上。冷钢带的作用是，在浇铸开始时还是流体的材料不快速流过冷却区段30，而是首先构成牢固的钢带铸型并且紧接着与冷钢带一起缓慢地受拉通过二次冷却区段30。在冷却后材料完全凝结并且可以无冷钢带地继续受引导。该冷钢带应当根据该实施形式在第一熔炉80前从钢带1分离并且垂直向下脱离。冷钢带可以制造成冷钢带链。

为了可以支持钢带1穿入到第一熔炉80中，一个或者数个弯曲辊子41、校直棍子51设置成可移位。尤其优选地，两个入口辊子的位置(其以附图标记82表示)设置成可改变。而也可以对于其它辊子、尤其是校直辊子51设置一种这样的可移动性。为此，第一熔炉80必须提供足够向上的空间，由此，可以朝着钢带引导部20足够远地打开校直辊子51。在第一熔炉80中(其与辊子对等分开)，相关弯曲辊子41、校直棍子51的调节可以借助于液压控制来实现。为了可以从外部观察所述穿入，优选在第一熔炉80中安装一个或者数个耐热的摄像机(未示出)。

第一熔炉80或者一部分熔炉可以设计成被动熔炉，该熔炉仅在铸造时或者在低连铸速度(较低的平均温度)时主动加热；否则，其起良好绝缘的作用。第一熔炉80是否作为主动熔炉或者被动熔炉运行，会视个体不同的并且明显取决于具体的连铸情况。为此下面进一步讨论示例。

为避免校直辊子51受到高环境温度损伤，优选地冷却该校直辊子。备选地校直辊子51由高强度和耐热材料制造，由此，没有热量经由辊子送出。该实施例可以类似应用于其它源自弯曲区域/校直区域的辊子。

上面引入的图5a显示实施例，该实施例与图3相似。然而代替一个第一熔炉80，设置两个熔炉，第一熔炉80和第二熔炉90，在这两个熔炉之间布置切断装置60。

接下来应当描述该设备特别的运行结构。为此，在图5b中显示钢带1沿运输方向示例性的温度特征。图表显示在钢带1的表面上的温度变化过程，以核心和平均温度作为间距的函数，从在金属模处的熔池水平开始，适用于在5.2米/分的连铸速度情况下板坯尺寸为1,600毫米*60毫米的低碳-原料。

根据该实施例，60毫米厚的钢带在CSP-设备中以大约8m的冶金长度来连铸。以1529℃的液相温度和1499℃的固相温度的低碳-原料在过热25℃时在大约7.4米之后凝结。平均温度在冷却区段30的端部处在大约8米处为大约1250℃并且通过辐射和与弯曲辊子41相接触直到熔炉入口81在大约11米处下降到大约1200℃。第一熔炉80在该实施例中大约6米长并且必须在连铸速度中不主动加热钢带1。而该钢带必须至少在第一连铸前提升到1200℃。此外，对于更低的连铸速度或者在钢带1材料更薄的情况下设计成主动熔炉。此外假设，处在第一熔炉80中的校直辊子51基本上不从钢带1带走热量。在以附图标记84表示的熔炉出口中，在大约17米之后在钢带1中的温度平衡，并且在每个截面位置处为大约1200℃。切断装置60可以处于紧随其后3米处。通过自由热辐射和通过辊子接触，钢带1的平均温度下降大约50℃到1150℃上。钢带1现在到达第二熔炉90中。在这里发生又一次温度平衡。在第二熔炉90之后(该熔炉通常比第一熔炉80更短并且在当前实施例中具有5米长度)在钢带1中的温度如有必要无主动加热地再一次平衡，并且钢带1可以直接进入到紧接着的轧钢机中。为了在二次冷却后具有更低的温度，并在故障时有足够的安全区域，可以使第一熔炉80、第二熔炉90构造得非常长并且切断装置60的位置可以继续向后定位。

在图6a中显示备选的实施例，该实施例以图2a的紧凑设备为样本。设备的温度变化过程从图6b得知。与图2b类似，图6b的图表显示钢带1的表面温度变化过程，以核心和平均温度作为间距的函数，从在金属模处的熔池水平开始，用于在4米/分的连铸速度的情况下板坯尺寸为1350毫米*40毫米的低碳-原料。此外，单个组件的结构和其功能保持有效，并且为避免冗余不再重复的描述。

全部实施例具有共同的，钢带1在从最后的冷却区段30的出口直到切断装置60之间的平均温度明显更小的下降，相比较例如以根据图1a和2a设备的情况。这明显可从相应的温度特征的比较得出。

积极的后果是更少的能源成本。只有当在铸造前和在更低连铸速度情况下必须加热第一熔炉80和/或第二熔炉90并且在其它方面可用作被动热平衡时，才强化这一点。因为温度不像这样明显下降，产生的析出物更少，由此，降低了开裂可能性并且改善了板坯机械特性。通过含氧量少的熔炉气体减少了渣屑增长，这使产量更高。总体上可以更紧凑地构建熔炉和由此生产车间能构建得更短。平均的钢带温度也在两个熔炉，第一熔炉80与第二熔炉90之间(大约3米的自由辐射)安装切断装置的情况下，对于紧接着的轧钢机来说是足够高的。

只要是适用的，在实施例中所示的全部的单个特征均可以彼此组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。

附图标记列表

1 钢带

10 金属模

20 钢带引导部

30 冷却区段

40 弯曲区域

41 弯曲辊子

50 校直区域

51 校直辊子

60 切断装置

70 熔炉

71 熔炉入口

80 第一熔炉

81 熔炉入口

82 入口辊子

84 熔炉出口

85 沿第二方向的熔炉区段

86 弯曲的熔炉区段

90 第二熔炉

T 钢带或薄板坯的运输方向

Claims (13)

1.一种用于连铸薄板坯的装置，包括：

沿连铸方向布置在金属模(10)之后的钢带引导部(20)，其沿第一方向引导从所述金属模(10)输出的钢带(1)；

在此处紧接着的弯曲区域/校直区域(40，50)，该区域具有沿与所述第一方向不同的第二方向用于驱动和弯曲所述钢带(1)的器件；

切断装置(60)，其将所述钢带(1)切成薄板坯；

以及第一熔炉(80)，设置该熔炉用于补偿所述钢带(1)中的温度，

其特征在于，所述第二方向沿水平方向设置，并且所述第一熔炉(80)拱形地延伸至少部分超过所述弯曲区域/校直区域(40，50)并且部分沿着所述第二方向延伸,其中，在所述第一熔炉(80)之后设置第二熔炉(90)，并且在所述第一熔炉(80)和第二熔炉(90)之间设置切断装置(60)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述钢带引导部(20)的区域中设置一个或者多个冷却区段(30)用于冷却所述钢带(1)。

3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，所述第一熔炉(80)在10°到80°之间的区域中弯曲。

4.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，设计所述装置用于连铸厚度在35毫米到90毫米之间的薄板坯。

5.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，设计所述装置用于连铸厚度在40毫米到60毫米之间的薄板坯。

6.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，所述切断装置(60)布置在所述第一熔炉(80)之后。

7.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，利用带有弯曲辊子(41)的弯曲区域(40)和带有校直辊子(51)的校直区域(50)来构造所述弯曲区域/校直区域(40，50)，其中一个或者多个弯曲辊子(41)和/或校直辊子(51)布置在所述第一熔炉(80)中。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在通往所述第一熔炉(80)的入口(81)之前设置用于除去溅水的刮水器。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一熔炉(80)的入口(81)处的区域设计为，使得钢带(1)能够在所述第一熔炉(80)处受引导从旁边经过。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一熔炉(80)的入口(81)处的区域设计为，使得冷钢带和/或在损坏情况下的钢带(1)能够在所述第一熔炉(80)处受引导从旁边经过。

11.根据权利要求9或者10所述的装置，其特征在于，所述第一熔炉(80)的前部区域设计为可移动和/或可转动。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述第一熔炉(80)中设置有一个或者多个耐热的摄像机。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弯曲区域/校直区域(40，50)的一个或者多个辊子是可移动的。

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