CN110612169A - 组合式连铸及金属带材热轧设备 - Google Patents

Abstract

一种用于金属带材的组合式连铸及无头轧制设备，包括：‑用于铸造板坯的连铸线(1)；‑第一轧机(6)，其用于粗加工板坯并获得中间坯；‑第二轧机(11)，其用于精加工中间坯并获得带材；‑第三轧机(18)，其包括至少两个第一轧制机架(17)，用于进一步减小带材的厚度；‑带材累积机构(20)，其包括至少一个第一卷轴(37，37′)，第一卷轴的尺寸被设定成适于缠绕和退绕重量为80至250吨和/或直径高达6米的卷，称为巨型卷；‑第一剪切机构(13)，其布置在所述第三轧机(18)和所述累积机构(20)之间，被配置为在巨型卷已经缠绕在所述至少一个第一卷轴(37，37’)上之后切割带材；‑至少一个第二卷轴(48)，其用于缠绕从所述累积机构(20)退绕的带材部分，直至预定重量限值或卷直径限值；‑第二切割机构(47)，其布置在所述累积机构(20)和所述至少一个第二卷轴(48)之间，适于每当缠绕在至少一个第二卷轴(48)上的带材部分达到预定重量限值或卷直径限值时切割带材。

Description

组合式连铸及金属带材热轧设备

发明领域

本发明涉及奥氏体范围或铁素体范围内的组合式连铸及金属带材热轧设备，其能够生产卷形式的轧制带材。

现有技术

薄板坯连铸设备技术的发展带动了铸造与热轧相结合的组合设备的显著发展。文件EP0980723A2中描述了这种设备的一个示例。

关于设备的布置和安装的辅助设备，现有技术中已知三种类型的轧制设备和方法，其特征是不同的尺寸和冶金性能(后者意味着可以在设备出口获得的产品)，即：

-卷对卷式(coil to coil)，其中连铸的板坯被切割成一定尺寸的板坯段，使得在轧制过程结束时每个板坯段获得一卷缠绕在缠绕卷轴上的所需尺寸的带材；

-半无头式(semi-endless)，其中连铸板坯被切割成一定尺寸的板坯段，使得在轧制过程结束时，每个板坯段获得对应于多个所需尺寸卷(例如3至7个卷)的带材长度；飞剪剪切机被连续使用以获得缠绕在缠绕卷轴上的所需尺寸的卷。

-无头式，其中连铸板坯无缝地穿过轧机，飞剪剪切机被连续地使用以获得缠绕在缠绕卷轴上的所需尺寸的带材卷。

为了克服每个先前配置的局限性，制造并配置了一种能够根据上述三种方法进行生产的设备，以便增加生产灵活性并最大化每种生产方法可以获得的益处。

尽管该技术有所发展，但在低碳钢的情况下，仍然存在阻止用热轧产品完全替代冷轧产品的局限性。这意味着，为了获得高质量的产品，低碳钢板坯必须冷轧，因此不可能仅在连铸后立即热轧。这意味着在现有技术中，一旦产品完成热轧步骤，就必须对其进行酸洗以去除残留的氧化皮，然后进行冷轧。随后进行退火处理和可能的进一步回火轧制，以最终确定表面，即冷轧，从而在产品表面上赋予所需的粗糙度，消除从弹性到塑性行为转变的不稳定性，并提高带材的平面度。最后，产品被涂覆，例如通过锌或锡，并且可能被涂漆(图7)。在一个步骤和下一个步骤之间，在每次处理结束时被缠绕的产品甚至可以在仓库中保持几天不动。从铸造板坯到带材准备出售，大约需要两个月的时间。因此，不利的是，需要两条专用轧制线，一条用于热轧，另一条用于冷轧，并且产品加工完成时间非常长。

此外，虽然尺寸约束不再是限制，因为可以获得0.6-0.8mm数量级的最小厚度，公差与冷轧带材的公差相当，但是与机械性能相关的限制仍然存在。

不利的是，从尺寸的角度来看，切割和缠绕厚度小于0.6-0.8mm的带材的可能性也非常复杂，因为在操作头部并将其引入时，存在高的堵塞风险，从而阻碍了整个铸造和轧制过程。

此外，在奥氏体范围内轧制时，存在与产品机械性能相关的限制。这一限制条件与变形各向异性系数“r”有关，而变形各向异性系数比冷轧后退火通常所实现的要低得多，这是由其演变出来的不同的织构所致的。此外，随着最终厚度的减小，微观结构有所细化，这导致强度增加和延展性降低。这将热轧带材的使用限制于仅用于弯曲用途，并且通常限制于模塑过程中变形非常小的用途。因此，用热轧产品代替冷轧产品的可能性受到上述问题的限制。

最后，可通过已知设备获得的先进高强度钢(AHSS)的当前范围是有限的，由此减少了可通过这些设备获得的各种钢的生产组合。

因此，需要提供一种能够克服上述缺点的创新的组合式连铸及金属带材热轧设备。

发明概述

本发明的主要目标是提供一种组合式连铸及金属带材热轧设备，其能够轧制较宽范围的产品，并获得甚至比0.8mm更薄的输出厚度，从而相对于现有技术的解决方案避免了处理薄带材的困难。

本发明的另一个目标是提供一种设备，该设备还允许对根据现有技术必须冷轧的产品进行连续热轧，以获得良好的机械性能，从而显著降低新产品的加工成本和通过整个设备的跨越时间，该新产品在热轧后可以替代那些使用冷轧循环制造的产品，因为从该过程获得了同样的性能。

因此，本发明的目的是通过组合式连铸及金属带材无头轧制设备达到上述讨论的目标，该设备包括：

-用于铸造板坯的连铸线；

-第一轧机，其用于粗加工板坯并获得中间坯(transfer bar)；

-第二轧机，其用于精加工中间坯并获得带材；

-第三轧机，其包括至少两个轧制机架，用于进一步减小带材的厚度；

-带材累积机构(accumulation means)，其包括至少一个第一卷轴，该第一卷轴的尺寸设定成缠绕和退绕重80至250公吨和/或直径高达6米的卷，称为巨型卷(mega coil)；

-第一切割机构，其布置在所述第三轧机和所述累积机构之间，被配置为在巨型卷已经缠绕在至少一个第一卷轴上之后切割带材；

-至少一个第二卷轴，其用于将从所述累积机构退绕的带材部分缠绕到预定重量限值或卷直径限值；

-第二切割机构，其布置在所述累积机构和所述至少一个第二卷轴之间，适于在每当缠绕在所述至少一个第二卷轴上的带材部分达到所述预定重量限值或卷直径限值时切割带材。

被缠绕在至少一个第一卷轴上的卷的第一重量和/或直径传感器被设置，以每当巨型卷已经缠绕在至少一个第一卷轴上时向第一切割机构发送指令信号。

被缠绕在至少一个第二卷轴上的卷的第二重量和/或直径传感器被设置，以每当缠绕在至少一个第二卷轴上的带材部分达到所述预定重量限值或卷直径限值时向第二切割机构发送指令信号。

本发明的第二方面提供了一种金属带材的连铸及无头轧制工艺，该工艺通过上述设备进行，包括以下步骤：

a)通过连铸线铸造板坯；

b)通过第一轧机粗加工板坯以获得中间坯；

c)通过第二轧机精加工中间坯以获得带材；

d)借助于第三轧机的至少两个轧制机架进一步减小带材的厚度；

e)通过累积机构的至少一个第一卷轴缠绕带材，以形成重量为80至250公吨和/或直径高达6米的卷，称为巨型卷；

f)在巨型卷已经缠绕在至少一个第一卷轴上之后，通过第一切割机构切割带材；

g)将在至少一个第一卷轴上的带材退绕，并将带材的一部分在至少一个第二卷轴上缠绕至预定重量限值或卷直径限值，由此限定第一卷；

h)在所述第一卷形成之后，通过第二切割机构切割带材；

i)在所述至少一个第二卷轴上缠绕带材的另外部分，直到所述预定重量限值或卷直径限值，从而限定另外的卷，通过在形成每个所述另外的卷之后借助于第二切割机构切割所轧制的带材来限定另外的卷。

在本说明书中，巨型卷是指重80至250公吨和/或直径高达6米优选3至6米的带材卷。

有利的是，通过应用根据本发明的巨型卷缠绕概念，尽管带材前进速度很快，但是由于以薄于0.8mm优选薄于0.7mm的部分引入带材，堵塞风险为零。事实上，在利用与热轧工艺相关的铸造工艺的无头轧机中，铸造速度决定了热轧机的带材输出速度。例如，对于110mm厚的板坯和6m/min的铸造速度，精轧机的输出速度等于660m/min，以便获得1.0mm厚的带材。通过进一步减小输出带材的厚度，例如减小到0.5mm，带材的速度达到1320m/min。因此，通过将所需带材厚度减半，轧机出口处的带材缠绕速度也必定加倍。在这样的前进和缠绕速度下，为了避免堵塞，用普通的导向装置来控制快速地切割的带材的头部实际上是不可能的。因此，为了提高连续轧制过程的可靠性，在本发明的设备中提供用于缠绕巨型卷的大容量累积机构是非常有利的。

另一个优点在于，可以获得更加紧凑和通用的生产线，这使得简化现有技术的工艺(图7)成为可能，由此减少产品加工完成时间，该时间可以从大约两个月到一个月。特别地，一旦已经越过了包括三个热轧机的本发明设备的单一轧制布局，为了准备销售，带材只需要连续酸洗，并且可能通过回火轧制、涂覆、涂漆进行表面加工(图8)。实际上，所有剩余的加热和轧制处理都是在单一轧制布局上进行的。这使得缩短产品铸造和鉴于销售的其最终确定之间的时间成为可能，而这一时间不到一个月。

此外，通过作为本发明的目标的布局，可以制造目前仅在冷轧设备上制造的DQ(拉深级(Drawing Quality))、DDQ(深拉深级)和EDDQ(超深拉深级)产品，并且这些产品的性能至少与利用现有技术的设备制造的产品的性能相同。

有利的是，本发明的设备在精轧机的下游提供具有至少两个另外的轧制机架的第三轧机，该另外的轧制机架使得进一步减小带材的厚度成为可能，并且在本发明的变型中，根据希望在奥氏体范围还是铁素体范围内工作，可以在前面加上快速加热装置或快速冷却装置。

可以在精轧机的上游设置另一个快速加热装置，以便将轧制保持在奥氏体范围内。

当用这两个额外的轧制机架轧制产品时，为了使其薄于0.8mm，就需要在切割和轧制过程中管理该产品。事实上，带材不是直接送到适合于缠绕厚度至少为1mm的带材的常规缠绕卷轴，而是在被层流冷却线冷却后，其被送到巨型卷类型的累积站，该累积站又将带材送到最终缠绕卷轴。

通过设置重量限值和可选的直径限值，最终缠绕卷轴上的最终卷的重量被固定在自动化水平上。通过重量和/或直径传感器检测到的由最终卷达到的两个限值中的第一个开始使用剪切机切割。

在本发明的设备的优选实施例中，巨型卷类型的累积站联接到切割和缠绕线，该切割和缠绕线包括至少一个卷轴和在所述至少一个卷轴上游的切割机构。一旦在卷轴上产生具有10至20kg/mm的比重的带材卷，例如获得重量高达35公吨优选8至35公吨的卷时，则带材被切割机构切割。设备以此工作方法持续进行直到巨型卷完全退绕，从巨型卷获得5至8个卷，例如，可能地获得不同厚度和重量的卷。这样的实施例提供了从0.5mm至1.0mm的最终带材厚度。

众所周知，比重是钢铁工业中用来限定设备加工的卷的重量的一种方法。例如，18kg/mm意味着为了计算卷的重量(公斤)，将带材的宽度(mm)乘以比重(kg/mm)就足够了。

在形成具有不同厚度的巨型卷的带材段的情况下，第三轧机的轧制机架被设定为轧制到特定的厚度，该厚度对于所有带材段可以相等，或者根据最终生产要求和生产批次的期望厚度而不同。

该工作方法规定，当超薄带材运动开始时，首先轧制厚度达到最小化堵塞风险的程度的带材，例如厚度大于或等于1mm的带材，该带材将首先缠绕在常规缠绕系统上。

当希望开始将厚度减小到小于1mm并获得不同厚度的带材段时，带材通过飞切剪切机切割；所切割的带材的尾部环绕已经缠绕在常规卷轴上的卷，而通过切割获得的带材的头部被例如引向包括用于巨型卷的两个卷轴的累积机构。在这些巨型卷中的一个上的缠绕由带助卷器(belt wrapper)来促进，带助卷器促进第一圈的缠绕。一旦缠绕卷轴已经拉紧带材，助卷器打开，并且第三轧机的机架逐渐开始以不同的厚度轧制，由此产生相对于至少1mm的初始厚度先减小然后增加厚度的带材段，这些带材段无缝地缠绕在巨型卷缠绕卷轴上。

有利的是，带与设备的中心线的任何偏离可以通过适当的光学传感器测量，并且定心系统移动巨型卷缠绕卷轴，其安装在滑道上以允许这种低摩擦的移动，该移动由液压致动器控制。

从属权利要求描述了本发明的优选实施例。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将借助于附图通过非限制性实例示出的组合式连铸及金属带材轧制设备的优选但不排他的实施例的详细描述变得更清楚，在附图中：

图1是根据发明的设备的实施例的简图；

图2是图1的设备的一部分的放大简图；

图3是双带材缠绕和退绕系统的示意图；

图4是前述双带材缠绕和退绕系统的工作顺序；

图5是始终在奥氏体范围内进行无头轧制的设备部分的温度趋势的一个示例；

图6是先在奥氏体范围内然后在铁素体范围内进行无头轧制的设备部分的温度趋势的示例；

图7是根据现有技术的设备的框图；

图8是根据本发明的设备的框图。

在附图中，相同的附图标记标识相同的元件或部件。

发明的优选实施例的详细描述

图1至图6示出了对薄板坯连铸及连轧以便以无头模式获得带材从而获得带材卷的组合设备的优选实施例。带材的材料优选为钢。

在本发明的所有实施例中，为本发明的目标的设备依次包括：

-连铸机1，用于铸造板坯，优选铸造具有厚度在30和140mm之间的板坯；

-第一轧机6或粗轧机，优选包括一至四个轧制机架，以便对板坯进行热粗加工并获得坯料，即所谓的中间坯；

-第二轧机11或精轧机，优选包括自3至7个轧制机架，以便对中间坯进行热精加工并获得带材；

-第三轧机18，包括至少两个轧制机架17，用于进一步减小带材的厚度；所述至少两个轧制机架17优选为四轧辊机架(four-high stands)或者甚至更优选为六轧辊机架；

-带材的累积机构20，包括至少一个第一大容量卷轴37、37’，卷轴尺寸设定为缠绕和退绕重量为80至250公吨和/或直径为6米优选3至6米的卷，称为巨型卷；

-和切割和缠绕线21，其设有

-至少一个卷轴48，其用于缠绕带材的部分直到预定重量限值或卷直径限值；

-切割机构47，其布置在所述累积机构20和所述至少一个卷轴48之间，适于每当缠绕在所述至少一个卷轴48上的带材的一部分达到所述预定重量限值或卷直径限值时切割带材。

有利的是，提供第三轧机18和特定的累积机构20使得有可能获得可能具有不同厚度和质量的甚至非常薄的产品，同时避免由该过程产生的堵塞风险。

在本发明的设备的所有实施例共有的优选变型中，累积机构20包括与可旋转平台38成一体的例如固定到可旋转平台的相对端的两个大容量卷轴37、37’。该平台38可以在预定时间段后绕垂直轴线旋转，例如旋转180°，在该时间段期间，巨型卷缠绕在两个卷轴37、37’中的一个上，从而交替地，卷轴37被用作来自第三轧机18的连续带材的缠绕卷轴，并且卷轴37’被用作连续带材的退绕卷轴，以将连续带材朝所述至少一个卷轴48供给。

卷轴37、37'优选由粗管或金属杆制成，该粗管或金属杆能够支撑高达250公吨的重量或直径6米的大尺寸卷的重量。

有利地提供了金属带助卷器46，其围绕卷轴37或37，准备好接收热轧带材的头部，以获得巨型卷。

切割机构13设置在可旋转平台38的上游，配置成一旦重量为80至250公吨和/或直径高达6米优选直径3至6米的卷已经缠绕在两个卷轴37、37’中的一个上，就切割带材。一旦达到卷的重量限值(例如，250公吨)或直径限值(例如，6米)，则专用重量和/或直径传感器向切割机构13发送命令信号。在该切割之后，可旋转平台38发生180°旋转。

这些切割机构13优选由飞切剪切机组成，例如其尺寸设定为在高达约25m/s的带材前进速度下飞速切割。相反，切割机构47优选由静态剪切机组成。

限定双带材缠绕/退绕系统的可旋转平台38可以通过例如齿条系统驱动。其旋转由控制单元控制，该控制单元例如由电动或液压马达45、齿轮箱以及小齿轮构成，该小齿轮与安装在可旋转平台38上的齿条啮合。

各个卷轴37’、37的旋转控制器44、43和41、40相互独立，以便独立地控制来自第三轧机18的带材的缠绕旋转和带材朝向所述至少一个卷轴48的退绕旋转。

在可旋转平台38旋转180°的过程中，旋转控制器44、43和41、40通过相应的可移动接头39、42与相应的卷轴37’、37脱开，该可移动接头39、42缩回。

在卷轴37、37’上缠绕和退绕的带材通过由相应液压缸33、33’控制的相应心轴34、34’的轴向运动保持对齐和居中。

此外，同样对于本发明的所有实施例都共同的是，在连铸机1的下游连续提供以下部件：

-可选的剪切机2，例如用于在紧急情况下切割板坯的摆动式剪切机；

-可选的隧道炉3，用于保持或均衡或提高板坯的温度；

-至少一个可选的立式轧制机架4(轧边机)，或至少一个可选的压力机，以减小板坯的宽度，并使其更接近期望获得的带材的宽度，从而减少浪费并提高产量；

-可选的第一除垢装置5，其紧邻粗轧机6的上游；

-可选的剪切机7，用于在紧急情况下切割中间坯或消除可能具有不规则形状的端部，从而避免损坏精轧机11的工作辊，并降低堵塞从而出现废品的可能性；

-可选的快速加热装置8，例如感应加热装置，其功率可以被调节和适当地启动，以恢复产品在粗加工过程中损失的温度，从而进入精轧机，保持在奥氏体范围内；

-可选的第二除垢装置10，其紧邻精轧机11的上游；

-可选的层流冷却装置12，例如辊道(roller table)的形式，位于第三轧机18的至少两个轧制机架17的下游，并且紧邻切割机构13的上游，所述辊道设置有用于被轧制的带材的上表面和下表面的层流冷却系统；

-布置在切割机构13下游的至少两个可选的缠绕系统14，缠绕系统14包括例如夹送辊和偏转器、缠绕卷轴、缠绕辊和卷卸载系统；所述缠绕系统14用于在不使用用于超薄厚度的两个轧制机架17的情况下缠绕被轧制成1mm到25mm的常规厚度的带材。

有利地，在精轧机11和第三轧机18之间设置快速加热装置15例如感应加热装置和/或快速冷却装置16，例如用于在带材的上表面和下表面上产生冷却液的片层(blade)或喷雾的装置。

如果在至少轧制机架17中也保持在奥氏体范围内轧制，则快速加热装置15适于启动，而如果从奥氏体范围改变到铁素体范围内轧制，则第一快速冷却装置16适于启动。

紧接第三轧机18的下游和层流冷却装置12的上游，设置了另一个快速冷却装置19，其目的是降低新轧制产品的温度，并由于高驱动力而实现微观结构的精细化。

如图1和2所示，在本发明的优选实施例中，在包括可旋转平台38和两个卷轴37、37’的累积机构20的下游，切割和缠绕线21包括静态切割剪切机47和至少两个卷轴48，有利地，卷轴48的大小设定成缠绕带材部分直至预定重量限值，例如，比重为10到20kg/mm，由此获得重量多达35公吨优选8至35公吨且优选最大直径为2.1m的卷。例如，可设置仅两个或两个以上的卷轴48。

一种变型提供了使用飞切剪切机，代替静态切割剪切机47，并且使用卷轴圆盘传送带替代两个单独的卷轴48。圆盘传送带通常具有两个卷轴，这两个卷轴在直径方向上彼此相对并铰接到旋转滚筒上，两个卷轴交替缠绕轧制带材：当卷轴中的一个缠绕最后一卷时，另一个卷轴退绕完先前缠绕的最后一个卷。

本发明的设备的实施例的一些有利的操作方法如下所述(图1-4)。

在第一种有利的操作方法中，在轧制机组6、11和18中提供轧制，轧制总是在奥氏体范围内。

在第一种方法中执行的过程依次包括以下步骤：

-通过连铸机1铸造薄板坯，其厚度例如在30mm和140mm之间，优选在80mm和140mm之间；

-可选地通过隧道式加热炉3保持或均衡或提高板坯的温度；

-可选地，借助于至少一个立式轧制机架4(如果提供的话)减小板坯的宽度，并使其更接近待获得的带材的宽度；

-可选地，在粗加工之前，通过第一除垢装置5对板坯进行除垢；

-通过粗轧机6对板坯进行热粗加工，产生优选厚度为约5-50mm的中间坯；

-可选地，启动剪切机7(如果提供的话)，用于在紧急情况下切割中间坯或者消除可能具有不规则形状的端部；

-可选地，通过快速加热装置8(例如感应加热装置)加热中间坯，以恢复产品在粗加工过程中损失的温度，并因此进入精轧机组11保持在奥氏体范围内；

-可选地，在精加工之前，通过第二除垢装置10(如果提供的话)对中间板坯除垢；

-借助精轧机11对中间板坯进行热精加工，获得优选厚度约为1-25mm的带材；

-可选地，通过快速加热装置15加热带材，以恢复产品在精加工过程中损失的温度，从而进入轧机18，保持在奥氏体范围内；

-借助于第三轧制机组18进一步减小带材的厚度，优选减小到大约0.5-1mm；

-可选地，通过另一快速冷却装置19冷却带材，以降低带材温度并获得微观结构的精细化；

-可选地，通过层流冷却装置12冷却带材。

在该第一操作方法中，为了保持足够的温度使后续轧制仍然处于奥氏体范围内，精轧机11出口处的带材可以由快速加热装置15例如感应器加热。这种方法防止在精轧机11和至少两个轧制机架17之间发生相变。温度趋势的一个示例在图5中示出，其中数字指的是图1所示的部件。

带材在至少两个轧制机架17中轧制，以获得薄于0.8mm，例如薄于0.7mm的厚度。考虑到快速轧制速度和超薄厚度，机架17优选为六辊式机架类型，以获得更好的平面度控制。

在至少两个且优选两个轧制机架17的出口处，带材可以借助于另一快速冷却装置19经历加速冷却。另一快速冷却装置19使得与层流冷却装置12相结合使得能够通过应用适当的冷却循环来获得AHSS钢(DP、TRIP、CP、MS)成为可能。这些钢的最小轧制厚度取决于等级。两个机架17连通其前面通过快速加热装置15进行的感应加热使得减小最小轧制厚度成为可能。两个机架17还以这样的方式设计：能够应用不对称轧制工艺以便获得所谓的形变诱导铁素体相变(DIFT)轧制，这使得能够获得具有超细晶粒的钢，并因此获得具有贫化学成分的高强度带材。

在冷却装置12中进行层流冷却后，连续带材进入累积机构20，并缠绕在例如可旋转平台38的大容量卷轴37上(图3)。

图4示意性地示出了可旋转平台38全速下的工作顺序。在第一步(图4a)，卷轴37开始缠绕巨型带材卷，同时卷轴37’开始朝向卷轴48退绕另一先前缠绕好的巨型带材卷。

在第二步中(图4b)，当卷轴37’完成另一个巨型卷的退绕并变空时，卷轴37完成巨型带材卷的缠绕，缠绕被中断，带材在可旋转平台38的上游被切割机构13切断，从而切断的带材的尾部被缠绕并形成完整的巨型卷。因此，可旋转平台38开始转动以将所述卷轴37朝向卷轴48带到带材退绕位置。

如果在卷轴37上完成巨型卷的缠绕后，卷轴37’还没有空，则将由切割机构13切割获得的带材的头部传送到常规缠绕系统14上，已经调节好设备以产生一定厚度的带材，从而能够方便地缠绕在这样的系统14上。一旦完成巨型卷从卷轴37’的退绕，则可旋转平台38开始转动，进而将卷轴37带入退绕位置。

在第三步(图4c)，当卷轴37处于退绕位置时，带材从卷轴37向卷轴48退绕，同时卷轴37’开始缠绕新的巨型带材卷。

在带材从两个卷轴37、37’之一退绕的过程中，带材通过切割和缠绕线21被引入。当卷轴48缠绕比重不超过20kg/mm优选10至20kg/mm并且最大重量不超过35公吨的第一卷时，退绕卷轴37或37’停止，专用传感器将指令信号发送至静态切割剪切机47，静态切割剪切机47切割缠绕在卷轴48上的带材，并且第一卷从卷轴48上卸下。由剪切机47的切割获得的带材的头部被引入另一个卷轴48，并且退绕卷轴37或37’继续退绕直到在另一个卷轴48上获得具有前述卷的比重、重量或最大直径的第二个卷。该过程以这种工作方法继续，直到巨型卷完全退绕到卷轴48上，从中获得5至8个卷。

如果希望使设备在不使用第三轧机18的情况下工作，可在缠绕系统14上缠绕轧制至常规厚度1至25mm的带材。

相反，在第二种有利的操作方法中，在轧机18中提供了铁素体范围内的轧制。

除了带材由快速冷却装置16冷却而不是由快速加热装置15加热带材之外，在该第二方法中执行的过程与在第一方法中执行的过程相同。

这使得从在粗轧机6和精轧机11中发生的奥氏体范围内的轧制转变为在第三轧机18中的铁素体范围内的轧制成为可能。此外，在转变为在铁素体范围内轧制的情况下，不提供对轧机18下游的另一快速冷却装置19的使用。

特别地，在第一变型中，快速加热装置15被离线撤回，而快速冷却装置16被在线插入，使得带材在进入轧机18的轧制机架17之前已经在最合适的温度下处于铁素体范围内，以实现期望的循环。事实上，根据是期望获得在缠绕后直接使用的再结晶微观结构(因此变形和缠绕温度必须足够高)还是获得需要下游退火处理再结晶的原始微观结构，存在数种类型的铁素体轧制。通过控制变形和缠绕温度，不同循环之间的差异在于再结晶后铁素体晶粒的不同纹理，并因此或多或少地强制改善延展性和可模塑性(一般而言，延展性通过低轧制温度来提高)。

图6示出了温度趋势的一个示例，其中的数字指的是图1所示的部件。

优选地设置操纵装置，用于交替地在线插入或离线撤回快速加热装置15和第一快速冷却装置16。

有利地，在本发明的设备的所有实施例中，可以提供用于自动调节轧机18的至少两个轧制机架17的工作辊之间的间隙的装置。

所述调节装置包括例如与厚度和带材速度计配合的调节控制器，控制器使用厚度和带材速度计的测量值来修改轧制机架17的主致动器的参数，特别是改变工作辊的旋转马达的速度和扭矩以及液压囊的位置，液压囊控制工作辊之间的间隙。

这些调节装置使得可以在它们之间产生厚度不同的带材段(stretches ofstrip)，优选但不一定，初始带材段的厚度从第一个初始段向后续段减小，直至中心段，而紧接所述中心段的最终带材段的厚度相对于中心段增加，并且从第一末端段增加到最后一个最终段。不同厚度带材段系列可以是例如：

厚度为1.0mm、重量为20公吨的第一段，

厚度为0.8mm、重量为20公吨的第二段，

厚度为0.6mm、重量为20公吨的第三段，

厚度为0.5mm、重量为100公吨的第四段，

厚度为0.6mm、重量为10公吨的第五段，

厚度为0.8mm、重量为10公吨的第六段，

然后回到厚1.0mm的最后一段带材。

有利的是，第一段被轧制成大于0.8mm的厚度，从而更容易用切割机构13优选飞剪剪切机进行切割，并快速将所获得的带材的头部引入累积机构20上，例如卷轴37上。

此时，通过在累积机构20上无缝地缠绕直径从3米到6米、重量从80公吨到250公吨的由不同厚度的带材长度段组成的巨型卷，可以逐渐减小轧制机架17出口处的厚度。最后一段带材再次轧制至超过0.8mm的厚度，以便用飞剪剪切机13快速切割带材头部，并将所述带材头部快速引导到常规缠绕系统14上。

在上面的示例中，具有不同厚度的段的180公吨巨型带材卷缠绕在累积机构上。尾部由在缠绕卷轴37之前放置的夹送辊50和偏转器51锁定。

巨型卷完全缠绕到卷轴37上，带材的第一段和最后一段厚度大于0.8mm，且带材的中间段厚度小于或等于0.8mm，通过可旋转平台38的旋转移动到退绕位置。一旦到达该位置，将有一个准备从卷轴37上退绕的巨型卷和一个处于缠绕位置准备开始新的缠绕顺序的缠绕卷轴37’。

此时，巨型卷开始从卷轴37退绕，并被引入切割和缠绕线21中，在切割和缠绕线21中，不同厚度的带材段被分成比重为10至20kg/mm的卷，由此获得高达35公吨优选8至35公吨重量的卷。

在本发明设备的一个实施例中，具有不同厚度的带材段通过静态剪切机47识别和分离，并且相应的带材卷在包括卷轴48的适当的缠绕和卸载站上被缠绕。有利地，提供了厚度计，其检测带材的厚度跳跃，并且自动控制指令使带材的包括厚度跳跃的部分在剪切机47处停止，从而使相同厚度的带材部分缠绕在卷轴48上，以形成一个卷。

累积机构20的退绕/缠绕速度以及在卷轴48上的切割循环和缠绕将被设定尺寸为使得切割和缠绕线21的每小时生产率等于或高于供给下游轧制过程的连铸机的每小时生产率。

相反，组合式连铸及金属带材热轧设备的另一个变型提供了“卷对卷”的操作，其中连铸板坯通过剪切机2或7被切割成一定尺寸的数块板坯块，该尺寸使得在轧制过程结束时，仅通过在轧机6和11中减小厚度，使每块板坯块获得直接缠绕在缠绕卷轴14上的所需尺寸的带材卷。在该变型中，提供了快速冷却装置9，当加热不需要保持在奥氏体范围内以在低于非重结晶温度的温度下进入精轧机时，该快速冷却装置9可以被启动。

在本说明书中，快速冷却装置9、16、19例如是用于在带材的上表面和下表面两者上产生液体的片层或喷雾的装置，其可以通过喷嘴或仅通过输送孔使用加压液体。

Claims (16)

1.一种用于金属带材的组合式连铸及无头轧制设备，包括：

-用于铸造板坯的连铸线(1)；

-第一轧机(6)，其用于粗加工所述板坯并获得中间坯；

-第二轧机(11)，其用于精加工所述中间坯并获得带材；

-带材的累积机构(20)，其包括至少一个第一卷轴(37，37’)，所述至少一个第一卷轴的尺寸设定为缠绕和退绕重量为80至250公吨和/或直径高达6米的卷，称为巨型卷；

其特征在于提供了：

-第三轧机(18)，其包括至少两个轧制机架(17)，用于进一步减小所述带材的厚度；

-第一切割机构(13)，其布置在所述第三轧机(18)和所述累积机构(20)之间，被配置为在所述巨型卷已经缠绕在所述至少一个第一卷轴(37，37’)上之后切割所述带材；

-至少一个第二卷轴(48)，其用于缠绕从所述累积机构(20)退绕的带材的部分，直至预定重量限值或卷直径限值；

-第二切割机构(47)，其布置在所述累积机构(20)和所述至少一个第二卷轴(48)之间，适于每当缠绕在所述至少一个第二卷轴(48)上的带材的部分达到所述预定重量限值或卷直径限值时切割所述带材。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述第二轧机(11)和所述第三轧机(18)之间设置了第一快速加热装置(15)和/或第一快速冷却装置(16)；所述第一快速加热装置(15)适于在轧制保持在奥氏体范围内时启动，并且所述第一快速冷却装置(16)适于在轧制从奥氏体范围变为铁素体范围时启动；

优选地，其中设置了操纵装置，用于交替地在线插入或离线撤回所述第一快速加热装置(15)和所述第一快速冷却装置(16)；

优选地，其中第二快速加热装置(8)设置在所述第一轧机(6)和所述第二轧机(11)之间；

优选地，其中第二快速冷却装置(19)紧邻所述第三轧机(18)的下游设置，优选地布置在所述第三轧机(18)和层流冷却装置(12)之间。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述累积机构(20)包括与可旋转平台(38)成一体的两个第一卷轴(37，37′)，所述可旋转平台适于绕垂直轴线旋转，因此，交替地，所述两个第一卷轴中的一个卷轴(37)被用作来自所述第三轧机(18)的所述带材的缠绕卷轴，并且所述两个第一卷轴中的另一个卷轴(37’)被用作所述带材的退绕卷轴，以将所述带材向所述至少一个第二卷轴(48)供给，优选地，所述累积机构包括至少一个金属带助卷器(46)，以更好地接收待缠绕在所述两个第一卷轴(37，37’)中的一个上的带材的头部。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，第一层流冷却装置(12)设置在所述第三轧机(18)和所述第一切割机构(13)之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少两个轧制机架(17)的工作辊之间的间隙的自动调节装置被设置，以产生厚度互不相同的带材段，优选地，所述带材段具有带材的多个第一段和紧接所述第一段的带材的多个第二段，所述带材的多个第一段的厚度从第一段到后续的第一段减小，并且所述带材的多个第二段的厚度从第二段到后续的第二段增加。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述调节装置包括：适于检测带材厚度的跳跃的至少一个带材厚度计；以及自动控制系统，所述自动控制系统与所述至少一个厚度计协作，并被配置为使带材的包括厚度跳跃的部分在所述第二切割机构(47)处停止。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，提供了布置在所述第一切割机构(13)和所述累积机构(20)之间的至少两个缠绕系统(14)。

8.一种借助于根据权利要求1所述的设备的金属带材的连铸及无头轧制工艺，包括以下步骤：

a)通过所述连铸线(1)铸造板坯；

b)通过所述第一轧机(6)粗加工所述板坯以获得中间坯；

c)通过所述第二轧机(11)精加工所述中间坯以获得带材；

d)通过所述第三轧机(18)的至少两个轧制机架(17)进一步减小所述带材的厚度；

e)通过所述累积机构(20)的至少一个第一卷轴(37，37’)缠绕所述带材，以形成重量为80至250公吨和/或直径高达6米的卷，被称为巨型卷；

f)在所述巨型卷已经缠绕在所述至少一个第一卷轴(37，37’)上之后，通过所述第一切割机构(13)切割所述带材；

g)将所述至少一个第一卷轴(37，37’)上的所述带材退绕，并在所述至少一个第二卷轴(48)上缠绕带材的一部分，直至预定重量限值或卷直径限值，由此限定第一卷；

h)在所述第一卷形成之后，通过所述第二切割机构(47)切割所述带材；

i)在所述至少一个第二卷轴(48)上缠绕带材的另外部分，直到所述预定重量限值或卷直径限值，由此限定另外的卷，在形成所述另外的卷中的每一个之后，通过所述第二切割机构(47)切割轧制的带材。

9.根据权利要求8所述的工艺，其中：在步骤c)和步骤d)之间，或者通过第一快速加热装置(15)提供快速加热以保持奥氏体范围内的轧制，或者通过所述第一快速冷却装置(16)提供快速冷却以从奥氏体范围内的轧制转变为铁素体范围内的轧制。

10.根据权利要求9所述的工艺，其中，在步骤b)和步骤c)之间，通过第二快速加热装置(8)提供快速加热。

11.根据权利要求9或10所述的工艺，其中，在步骤d)之后，通过层流冷却装置(12)提供层流冷却，并且如果轧制保持在奥氏体范围内，在步骤d)和所述层流冷却之间，能够通过第二快速冷却装置(19)提供快速冷却。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的工艺，其中，如果设置有与适于绕垂直轴线旋转的可旋转平台(38)成一体的两个第一卷轴(37，37’)，则在第一巨型卷缠绕在所述两个第一卷轴(37，37’)中的卷轴(37’)上之后，所述可旋转平台(38)旋转，使得所述两个第一卷轴((37，37’)中的另一个卷轴(37)用作所述带材的缠绕卷轴以形成第二巨型卷，而所述卷轴(37’)用作所述第一巨型卷的退绕卷轴以供给所述至少一个第二卷轴(48)，以此类推。

13.根据权利要求12所述的工艺，其中，所述两个第一卷轴(37，37’)的退绕/缠绕速度和所述至少一个第二卷轴(48)上的所述带材的切割及缠绕速度的大小设定成使得累积机构(20)、第二切割机构(47)和所述至少一个第二卷轴(48)具有的每小时速率等于或大于供给在所述第一轧机(6)、所述第二轧机(11)和所述第三轧机(18)中的下游轧制的所述连铸机(1)的每小时速率。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的工艺，其中，所述预定重量限值是35公吨优选地能够从8至35公吨变化的最大重量，并且所述预定卷直径限值是等于2.1米的卷的最大直径。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的工艺，其中，在步骤d)中，提供了形成具有相互不同厚度的带材段。

16.根据权利要求15所述的工艺，其中

-在步骤d)中，所述工艺开始于轧制厚度大于或等于1mm的带材，该带材最初缠绕在缠绕系统(14)上，所述缠绕系统布置在所述第一切割机构(13)和所述累积机构(20)之间；

-随后，通过所述第一切割机构(13)切割所述带材，并且将所切割的带材的尾部缠绕在缠绕系统(14)上，同时由切割所获得的带材的头部朝向所述至少一个第一卷轴(37，37’)行进；

-在所述至少一个第一卷轴(37，37’)已经拉紧所述带材之后，所述第三轧机(18)逐渐开始轧制所述带材，产生厚度不同的带材段，所述厚度不同的带材段无缝地缠绕在所述至少一个第一卷轴(37，37’)上。