CN1150557A - 长形产品的连铸方法和相应的连铸生产线 - Google Patents

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Abstract

长形产品的连铸方法，其中，在结晶器出口下游位置完成凝固并以至少4m/Min的速度从弧形连铸机出来的铸件在至少12％的截面是液芯的情况下未经剪切定尺就被送到水平段，液芯在铸件刚进入保温和预热装置之前完全凝固，接着，该铸件被送入均热和快速加热装置中，最后，在不中断加工的情况下铸件被送入连轧机。长形产品的连铸生产线包括连铸机、保温和可能预热装置、均热和快速加热装置和连轧机，其中，上述部件在线顺序布置，铸件从连铸机向连轧机连续延伸。

Description

长形产品的连铸方法和相应 的连铸生产线
本发明涉及一种长形产品的连铸方法，以及用来实施该方法的连铸生产线。
确切地讲，本发明适用于连续铸造和轧制长形产品，特别是小方坯和大方坯，而不需要储存和/或暂时聚积产品，也不需要在连铸机出口处将产品剪切定尺，并且在一定的加工范围和/或管理范围内，在流程中不产生中断和/或间歇。
在传统连铸车间里，连铸机和连轧机通常是分开操作的组成部分，它们至少需要一个用作缓冲区和/或暂时堆垛处的中间站。
为了确保根据生产优质产品所需的最佳工艺参数而进行的产品的生产，此缓冲区用于平衡和控制不同组成部分的(连铸机和连轧机)生产能力。
现有技术的车间通常根据以下两者之一的类型布局。
第一种车间类型包括连铸机，剪切定尺，产品冷却至室温，贮存，随后加热使产品达到轧制所需的最佳温度，接着是轧制过程。
此方法必然导致连铸机和连轧机之间明显断开，生产成本高，占地面积大，以及需要开轧准备时间和大量的劳动力，并且造成产品在贮存、管理和装卸中的操作困难等等。
第二种工艺类型包括连铸，剪切定尺，将铸坯送入一个在线的均热炉并通过铸坯在炉内的可能的运动以均衡温度，接着是轧制过程。
这第二种工艺类型使连铸机和连轧机在使用中能更紧密地结合，并且还能降低生产成本，由于加热送去轧制工序的产品所需的燃料量的减少而节省了能源。
这种工艺还造成在设计工艺流程中紧凑而合理的空间，并且该工艺在生产民用产品和桥梁中占有很大优势，在结构类投资方面也经济实用。
该工艺另一个可能的优势在于，取消了对从连铸机出来的原材料的堆垛和储存操作以及暂时的储存区。
所有这些使得车间产量和效率提高，劳动力减少。
然而，在这种情况下，连铸机和连轧机仍以不连续的部分分开的方式工作，并且仍需要一个能满足车间不同组成部分生产要求的中间缓冲区，这一事实限制了车间的产量和效率。
另外，由于连铸工艺通常不能保证有高水平质量的头部和尾部，所以还存在需要经常切除铸坯头尾端部分的难题。
这种情况也造成可观的材料切除，并且需要附加部件和附加操作以及需要连续检查质量和其它问题。
本申请人设计、实验并实施了该发明，消除了现行连铸车间中的所有缺陷，获得了进一步效益。
在相应的主权利要求中描述了本发明并指出了其技术特征，而从属权利要求描述的是主要实施方案的变型。
本发明的目的在于提供一种连铸方法和一条特别是，但不是仅用于长形产品如小方坯和大方坯的相应的生产线，该方法和生产线能合理应用所述组成部分，以提高工作效率和管理效率并且提高车间产量。
本发明使连铸机和连轧机之间直接连接，不需要在上述两个组成部分之间设置缓冲储存装置和/或分离区。
另外，本发明不用将从连铸机输出的产品剪切定尺，而是在产品从连铸机中连续输出时，将产品送入连轧机。
根据本发明，该连铸方法包括将铸件呈直线地送入保温-均温装置中，接着，直接在线轧制而不产生中断、变向或间歇。
这样，该方法消除了任何类型的连续性不足，保证了高产量，并解决了产品储存和/或入库和/或产品堆垛问题，使车间各组成部分的潜力得到合理开发。
另外，完全解决了切头和切尾问题(连铸开始和结束时除外)。
根据本发明的上述方法，使连铸机和连轧机的生产速度高度一致，从而车间的任一组成部分(特别是连轧机)都得到充分利用，或者说作到物尽其力。
根据本发明，该生产线有一台能高速铸造铸坯的连铸机并保证铸坯有很高的质量，例如根据浇铸断面，该速度为大约5-6mts/min到大于8mts/min；这些高速度不仅保证了(在考虑生产率时)连轧机的合理使用，而且该速度也是最接近临界速度的运行速度，在该临界速度之下，轧辊发生热裂和/或变形。
在连铸设备下游和在矫直步骤之后，有一个能减少以低的铸造速度供入之铸坯温度损失的保温装置。以低浇铸速度送入铸件是由于在过渡区内管理和/或生产原因引起的一些操作问题而造成的。
本发明的生产线包括在连轧机上游的加热和/或均热装置，其目的在于使铸坯芯部和铸坯表面的温度基本一致，并使铸坯达到适于轧制的温度值。在加热和/或均热装置与连轧机的第一架轧机之间，最好留一段距离，使芯部有一段再加热时间以完成均热效应，从而供给连轧机一温度均匀的铸坯。
除鳞装置可以紧接着加热和/或均热装置的下游设置，目的是为了去除铸坯表面的氧化皮。
作为一个非限定例子给出的附图画出了本发明的一个最佳实施例，附图中：
图1画出了一条在本发明中用于连续铸造长形产品的生产线的可能的布局；
图2是沿图1所示的连铸生产线从轧制产品上测得的表面温度和芯部温度的对应曲线；
一条图1所示的连铸生产线10包括一台至少有浇铸熔融金属的装置12和一个结晶器13的连铸机11。
例如，点画线14标志熔融金属在结晶器13中的液面位置。
计算连铸机11矫直半径“X”时，要同时考虑连铸机11高度、凝固段的减小和在减慢的浇铸速度下铸坯16的温降。
尽量使连铸机高度在尽可能小的数值范围内，该数值与铸坯所受机械应力吻合。用弧形连铸机取代卧式连铸机很明显是合乎逻辑的，因为实践证明水平连铸不能适应当今需要的生产节奏，不论是其所能达到的最大浇铸速度，还是其工作效力(长序列浇铸，修复所需时间以及维修时间)。
最好选用一个在结晶器13下游的辅助冷却设备以控制再加热和防止表面裂纹和/或内裂纹的形成。
根据一个变型，在结晶器13下游的矫直弧形由一段具有多种半径的线段构成，这样做是为了减少铸坯在预定的范围内的可能变形。
生产线10中的连铸机11根据本发明使铸件16在结晶器13出口下游位置处完全固化；这种设计使得在结晶器13的出口处实施可能的控制预轧过程成为可能。
由于浇铸速度很高，当铸件16已经位于生产线10的水平矫直段内，铸件16还有很大一部分是液芯。
根据本发明，连铸机包括一个短的弧形段，其后接着是板坯完全凝固的长水平段；在该水平段上有用于消除组织非对称性的电磁振荡器，上述非对称性可能是由板坯在水平位置处发生凝固而引起的。
在拉矫装置出口和预热/均热装置(炉)之间的段中，板坯芯部是液体，芯部的固化热用于使表面层温度保持在一个适合工艺的高温。
板坯就在进入加热/均热装置之前完全凝固，而且未经剪切进入该加热装置。
根据以上设想，轧制必须在线进行没有中断，这样就不可能剪切带液芯的小方坯，并且设有存储装置，它们可通过将小方坯或大方坯切割切成连铸板坯或用卷取或其它类似装置(这些装置或方法不能用于液芯)代替。
如上所述，在该例子中，电磁振荡器，此时是第一振荡器15a和第二振荡器15b，位于生产线10的第一水平段内。这些电磁振荡器15a，15b用于消除内凝固组织的非对称性，该组织是由使液芯完全凝固的生产线中的长水平段而引起的。
电磁振荡器15a，15b的数目和位置是根据预定的连铸速度值、连铸金属类型和浇铸工件16的横截面而调整的。
通常即使在高产量的连铸机中，也只有一小部分的铸坯在水平段内凝固；但是根据本发明，大部分铸坯横截面发生凝固，也就是面积的12-30％表现为液面；这意味着，小方坯或大方坯在水平段起点处至少有12％的截面是液芯。当对铸钢产量要求不高时，本发明不设置振荡器。
在电磁振荡器15a，15b的下游的生产线10有保温装置，例如由绝热罩22a，22b构成。
这些绝热罩22a，22b可用其它能有预热作用的保温装置代替，并且用来减少在以低浇铸速度通过的铸件16中的温度损失。
在本发明中，第一剪切机17a设置在第一绝热罩22a和第二绝热罩22b之间并用于紧急情况，如在轧机18中调整横截面和/或轧卡和/或出现问题时，它能向用于第一剪切机17a上游的传送辊道的缓冲区送料。
在上述情况下，连铸速度减慢，但不必停止浇铸，这样就有时间清除轧机18并且在铸件16前端到达发生故障的位置之前完成必要的修复。
上述低速度是正常连铸速度和车间布置的函数，设计该低速度时必须同时考虑：不会在铸件16中造成很大的温度损失，并且以保持整个车间的紧凑加工为前提。
根据一个变型，当在轧机18中出现上述之一的问题时，第一剪切机17a切断铸件16，停止连铸过程足够长的时间以便清除轧机18并进行必要的轧机修复操作。
当修复结束后，再开始浇铸。
在本发明中，将熔融金属排至结晶器13中的装置12如浇包必须能防止熔融金属在其中凝固。
特别是，例如卸料装置12必须配备等离子枪、控制气氛的调整装置、绝热盖和特制浇包外壳。
通过使用在辊道上的某种缓冲装置或使用用于浇包中熔融金属的缓冲装置，并且通过合理地控制与生产线中断有关的工作参数，能够使轧机18修复时间保持在大约15-20分钟。
第一剪切机17a也用来提供特殊产品如剪切定尺的方坯或其它产品。
在本发明中，其它的剪切机17b，17c设置在第二绝热罩22b的出口，其用于处理在生产线10中所有可能出现的工作情况，特别是连轧机18中的轧卡故障。
一个加热和/或均热装置19设置在连轧机18上游，并且该装置最好是快速加热型。
在本发明中，加热和/或均热装置19包括一个用于大幅度升高铸件16温度的感应炉；见图2，其中虚线20b表示铸件16的芯部温度，而实线20a表示表面温度。
感应炉119有工作参数如功率、工作频率和时间，由它们保证无论在可能发生的任何工作情况下并在任何类型的铸件16中都能获得均匀一致的温度。这种条件保证了生产线有很大的灵活性和多功能性。
在本发明中，为了使在低速过渡状态下的液芯达到最佳轧制温度，铸件16的表面温度升高；因此必须确定感应炉119出口和第一架轧机18a入口之间的距离“a”，这样，在“a”段距离内，热芯能被进一步加热，而表面能被冷却。
这样，铸件16在温度值基本均匀一致的情况下进入第一架轧机18a，该温度值由最佳轧制参数确定。
最好紧接在感应炉119的下游设置至少一个除鳞装置21。
该除鳞装置21用来将氧化皮和/或其它可能的杂质从铸件16表面除去，由于钢与氧化皮热膨胀不同，上述氧化皮和/或杂质在感应炉119中已经裂开。

Claims (16)

1.最好用于但不仅用于长形产品如方坯或大方坯的连铸方法，其中，铸件(16)在结晶器(13)的出口下游位置处完成凝固，其特征在于，以至少4mts/Min的速度从弧形连铸机(11)输出的铸件(16)在至少12％的截面是液芯的情况下，没有经过剪切定尺就被送到水平段，液芯在铸件(16)刚进入一个保温和预热装置之前完全凝固，接着该铸件(16)被送入均热和快速加热装置中，最后在不中断加工和/或连续加工的情况下被送入一个连轧机，预定连铸速度至少高于连轧机(18)的轧辊的临界速度，在该均热和快速加热装置和第一架轧机之间至少有一个由该铸件表面热量扩散引起的铸件(16)芯部回火过程，从而使该铸件(16)的芯部和表面之间温度均匀一致。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该均热和快速加热装置下游至少设置一个除鳞步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该铸件(16)在保温和预热装置上游还设置了用于液芯的电磁振荡器(15a，15b)。
4.如以上任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，还包括铸件(16)的剪切步骤和一个因工作需要而造成生产线中断时在剪切区上游的缓冲储存区。
5.如以上任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，在水平段起点，液芯最多占铸件(16)截面的30％。
6.如以上任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，连铸机的高度至少可以是铸件承受的机械应力的函数。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该缓冲储存区在线设置在传送铸件(16)的辊道上，并且使得连铸速度至少相对于正常预定速度降低。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在过渡区内的低连铸速度取决于在铸件(16)中的温度损失的限制和整个工作段的长度限制。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该缓冲储存区与将钢水倒入结晶器(13)的卸料装置(12)相结合而用于熔融金属。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，至少在浇包中熔融金属的储存区内设置能够防止熔融金属凝固的装置如等离子枪、控制气氛的调整装置、绝热盖和特制浇包外壳，与将钢水排至结晶器(13)中的卸料装置(12)配合。
11.最好用于但不仅用于长形产品如方坯或大方坯的连铸生产线，包括至少一台连铸机(11)、保温和可能预热的装置(22a，22b)、均热和快速加热装置(19)和一串连轧机(18)，其特征在于，上述部件(11，22a，22b，19，18)顺序地在线布置，铸件(16)从连铸机(11)向连轧机(18)连续延伸。
12.如权利要求11所述的连铸生产线，其特征在于，连铸机(11)的连铸速度至少是4 mts/Min。
13.如权利要求11或12所述的连铸生产线，其特征在于，在连铸机(11)和保温均热装置之间至少设置一个用于铸件(16)液芯的电磁振荡器(15a，15b)。
14.如权利要求11-13中任何一项所述的连铸生产线，其特征在于，紧接在均热-快速加热装置(19)之后设置至少一个除鳞装置(21)。
15.如权利要求11-14中任何一项所述的连铸生产线，其特征在于，在均热-快速加热装置(19)和连轧机(18)的第一架轧机(18a)之间设置至少一个均热段“a”，  该均热段“a”长度与铸件(16)液芯在均热-快速加热装置(19)中所达到的最高温度有关。
16.如权利要求11-15中任何一项所述的连铸生产线，其特征在于，在保温和可能的预热装置(22a，22b)与均热-快速加热装置(19)之间的中间点设置至少一个紧急用的剪切机(17a)。
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