CN1222382C - 连铸钢坯的连铸和随后加工变形的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
连铸钢坯(1)且尤其是具有方坯规格(2)或型钢坯规格的连铸坯的连铸和随后加工变形的方法和装置，其中使二次冷却(4)和连铸坯导向(11)适应于连铸坯横截面的冷却状态，这样的装置和方法考虑到了其中偏析和孔隙对深加工和最终用途很重要的钢种并且能够除改善内部质量外地如此实现用于改善表面质量的措施，即，使二次冷却(4)的几何形状设计近似地匹配于在以后的连铸坯移动路程(6)上的连铸坯(1)凝固截面形状(5)，连铸坯支承(11)也根据在各自后续的移动路程(6)上的连铸坯(1)凝固截面形状(5)被相似地减少。
Description
技术领域
本发明涉及连铸钢坯且尤其是具有方坯规格或型钢坯规格的连铸坯的连铸和随后加工变形的方法和装置，其中根据在铸坯移动路线中的连铸坯横截面的冷却状态来调整二次冷却，二次冷却至少在角部被减少。
背景技术
通常，在连铸各种不同的钢材和不同的尺寸或规格时，人们在二次冷却中将注意力只放在了坯壳生成上，而在加工变形段内，注意力被集中到了液心端头位置上。因此，公开了这样的技术(EP0804981A1)，即连铸坯在加工变形段内受到一定程度的压缩，由此出现了所需的最终厚度。但是，为此只需要测量液心端头位置，从该位置起，加工变形力水平施加在一个楔面上。这样的方法是粗略的并且顾及不到预期组织的状态。原因在于，由于冷却有缺陷，所以热量不利地分布，并且在连铸坯横截面不均匀散热的状态下，铸坯却得到均匀支承。也无法使二次冷却与铸坯支承相互协调。
从JP-A-0309258中得到了上述方法，该文献描述了一种具有软压下段的连铸方法。就这点而言，使连铸坯的冷却适应于铸坯凝固状态，确切地说是根据液心缩小来如此调整铸坯冷却，即断开覆盖铸坯宽度的一列喷嘴中的一些靠外喷嘴。因此，二次冷却的几何形状保持不变。为此，连铸坯横截面的角部冷却受到限制。这样的方法只是很粗略地掌握在铸坯移动路程中出现的冷却状态。
发明内容
本发明的任务是，如此使二次冷却、铸坯支承以及加工变形温度相互协调，从而也能浇注很难浇注的钢种，确切地说，能浇注其中偏析和孔隙对深加工和最终用途很重要的所有钢种，此外，除了改善内部质量外，也为表面质量提出了改善措施。
根据本发明，提供一种具有方坯规格或型钢坯规格的连铸钢坯的连铸和随后加工变形的方法，其中根据在铸坯移动路线中的连铸钢坯横截面的冷却状态来调整二次冷却，二次冷却至少在角部被减少，其特征在于，分别使二次冷却的几何形状设计近似匹配于在以后的连铸钢坯移动路程上的连铸钢坯凝固截面形状，连铸钢坯支承也根据在各自后续的移动路程上的连铸钢坯的凝固截面形状被相似地减少。可以如此从四面使连铸坯支承适应于坯壳的生长，即辊盒长度等于或小于液心宽度，其中避免了边缘冷却。这样一来，浇注材料的组织和表面明显得到改善。
根据一个实施形式，连铸坯横截面的角部随着移动路程的增大而比中心部更弱地受到冷却。在这种情况下，多个侧面受到更少的水冲击地被冷却，以使连铸坯横截面内的温度分布最佳化，其中也影响了后续的软压下过程。
根据另一个实施形式建议，在二次冷却内的射流以其喷射角如此适应于坯壳厚度，即给变小的液心宽度配属更小的喷射角。这样一来，使二次冷却的喷射角适应于坯壳的生长并且在连铸坯横截面内并在表面上出现最佳的温度分布，其中在边缘上获得了较小的温度降低。
当液心宽度逐渐缩小时，可如此得到类似效果，即根据凝固截面形状来调节产生射流的喷嘴与铸坯表面的距离。
根据其它特征，如此防止继续散热，即连铸坯横截面的角部随着移动路程的增大而比中心部更弱地受到支承。因此，缺少较长支承辊的接触防止了散热。
温度分布和均匀化的措施的一个改进形式在于，该连铸坯横截面的角部和/或侧面被防止散热地隔绝起来。在按照工艺而适于得到最佳凝固组织的二次冷却中，进行目的明确的连铸坯横截面绝热，以便为软压下过程产生一个软的连铸坯横截面芯。
还规定，除了隔绝连铸坯横截面的角部和/或侧面外，还通过冷却介质有选择地强冷铸坯顶面和铸坯底面。为此，尤其是要考虑中央部，从而出现液心宽度的进一步缩小。在软压下段之前，在铸坯顶面和铸坯底面上为软压下过程进行对作为较硬的且已加工硬化的压制面的表面的冷却。
在连铸坯横截面层范围内已出现连铸坯横截面温度的明显均匀化后，连铸坯横截面通过所谓的软压下方法从上向下地接受轧制，这是有利的。
根据本发明，为完成上述任务而提出具有方坯规格的连铸钢坯的连铸和随后加工变形的装置，其中可以使二次冷却适应于连铸钢坯横截面的冷却状态，其特征在于，根据凝固截面形状和移动路程，二次冷却首先按照基本上整个铸坯宽度来进行，借助射流的二次冷却和借助支承辊的连铸钢坯支承根据在弧形段内的移动路程中的连铸钢坯凝固截面形状被如此减少，即连铸钢坯在进入软压下段(12)之前仍只在连铸钢坯宽度的铸坯底面上受到支承。这样一来，除了工艺技术得到改善外，还可以获得装置成本的改善，其中通过适应于负荷地设计设备部件，降低了机械负荷和热负荷。
为避免在连铸坯横截面边缘上的过度散热而提议，在二次冷却和连铸坯支承内，在连铸坯横截面的侧面和/或角部上设有覆盖件。
另一个改进形式规定，软压下段配备有设置在头端和尾端上的并带有被驱动的夹送辊的夹送机架，软压下段由至少两个其辊对不带驱动装置的轧辊机架构成，其中上框架可以分别通过液压方式被压下到下框架上。这样一来，在软压下段内，通过一个多辊扇形段进行软压下。一个稳定的斜率在可选长度范围内产生连续软压下过程。在最终凝固区的最后一米中的液心厚度的理论预算可以推断出适当的斜率调整及其长度。
其它特征在于，在连铸坯运动方向上，在软压下段之前和之后设有一个或多个夹送机架。由此一来，连铸坯在加工变形区内被充分地输送并且获得了足够大加工变形力。
根据其它特征而规定，在一个矫直夹送装置之前和/或之后，设有一个用于连铸坯横截面的铸坯顶面和铸坯底面的强冷装置。在利用所谓的淬火的深加工中，一些钢种显示出更好的表面组织。与在软压下过程前的冷却结合地，也能获得这种效果。利用机械装置(扇形段、夹送机架)进行的软压下的作用还可通过热软压下来加强。为此，在与之有关的区域内，附加地且目的明确地给铸坯供应水。
另一个设计结构在于，在一个软压下段的前面，设有一个用于连铸坯横截面的铸坯顶面和铸坯底面的强冷装置。
如此得到另一个实施形式，即软压下段构成一个可沿连铸坯运动方向上或与连铸坯运动方向相反地移动的单元，该单元被安置在一个或多个夹送机架的前面。
此外，有利的是，软压下段作为矫直-软压下段被设置在夹送机架之间。这样，得到了机械软压下和热软压下的组合形式
还规定，软压下段在连铸坯运动方向上可以被设置在矫直夹送装置(夹送机架)的后面。
附图说明
附图示出了本发明的实施例，以下对这些实施例进行详细说明，附图所示为：
图1作为第一取代方案地示出了带有软压下装置的方坯弧弯连铸机的侧视图；
图2A示出了在液心宽度仍较大且坯壳仍较薄时的二次冷却中的连铸坯横截面；
图2B示出了射流宽度缩小且液心宽度缩小的连铸坯横截面；
图2C示出了在铸坯顶面和铸坯底面上的射流宽度进一步缩小且液心宽度进一步缩小的连铸坯横截面；
图3A示出了具有对应于图2A的坯壳厚度和宽的连铸坯支承的连铸坯横截面；
图3B示出了具有对应于图2B的坯壳厚度和缩小的连铸坯支承的连铸坯横截面；
图3C示出了具有对应于图2C的坯壳厚度和在铸坯顶面和铸坯底面上的连铸坯支承的连铸坯横截面；
图4A示出连铸坯横截面，此时一般已完全凝固，但没有按本发明遮盖住侧面；
图4B示出了连铸坯横截面，此时在软压下段内没有按照本发明的压力分布，在这里形成了收缩；
图5A示出了连铸坯横截面，此时为了获得温度分布而进行了覆盖；
图5B示出了连铸坯横截面，此时在软压下段中存在按照本发明的温度分布。
图6作为第二取代方案地示出了带有软压下装置的方坯弧弯连铸机的侧视图。
具体实施形式
图1所示的矩形钢坯或方钢坯的连铸方法的特征是它包括冷却、支承和加工成形。在这个实施例中，具有连铸坯横截面1a的连铸坯1具有方坯规格2，它离开连铸结晶器3并直接在二次冷却4中被冷却。此外，分别从弧形段A到弧形段B、C和D地形成一个凝固截面形状5(图2A、2B、2C)，该截面形状通过已凝固坯壳5a和在弧形段之间生成的坯壳厚度5b来表示。从此刻起，该方法是这样工作的，即二次冷却4的几何形状设计近似匹配于在当时的移动路程6上的连铸坯1的凝固截面形状5，所述移动路程是从弧形段A到弧形段D，在这里，连铸坯支承11也分别根据在以下移动路程6上的连铸坯1凝固截面形状5而相似地减少。在这里，连铸坯横截面1a的角部1b随着移动路程6的增加而比中心部1c少地受到冷却。
这种调整例如如此实现，即在二次冷却4中的射流7以其喷射角7a这样适应于当时的坯壳厚度5b，即给变小的液心宽度8配备一个更小的喷射角7a。
或者，产生射流7的喷嘴10与铸坯表面1d的间距根据自身变化的凝固截面形状5来改变即减小(图2B)。
在这个意义上，连铸坯横截面1a的角部1b随着移动路程6的延长而比中心部1c少地受到支承(图3A、3B、3C)。
图4A、4B示出了在外部区域内具有尽可能均匀的温度分布的完全凝固的连铸坯1，其中甚至形成了不希望有的收缩18(图4B)。
为了使热均匀分布以便进行随后的加工变形，连铸坯横截面1a的角部1b和/或侧面1e被防止散热地隔绝起来(图5A、5B)。由此一来，形成了温度分界区19、20、21。在连铸坯横截面1a的中心，存在这样的温度分界区21(图5B)，即在该区域中，可以通过从上向下压制来完成加工变形。因此，在该中央区内，温度仍要比整个上方或整个下方的高。此外，通过这种方式，偏析分布轻微并消除了孔隙。
除了隔绝连铸坯横截面1a的角部1b和/或侧面1e外，通过冷却介质有选择地强烈冷却铸坯顶面1f和铸坯底面1g。
在其它工序中，连铸坯坯横截面1a从上向下地按照所谓的软压下方法进行轧制，在这里，不发生常见的“压破”。
用于连铸钢坯1且尤其是具有方坯规格2的连铸坯的连铸和随后加工变形的所示装置是如此设计的，其中使二次冷却4和连铸坯支承1适应于连铸坯横截面1a的冷却状态，即根据凝固截面形状5和所经过的移动路程6，二次冷却4首先以基本上整个铸坯宽度1h来进行，根据在移动路程6内的连铸坯1凝固截面形状5，如此减少连铸坯支承11和二次冷却4，即，使连铸坯在进入一个软压下段之前仍然依靠连铸坯宽度1h上的连铸坯底面1g来支承。为了在中心留有能变形的一层地获得理想的温度分布，在二次冷却4和连铸坯支承11内，在连铸坯横截面1a的侧面1e和/或角部1b上设置覆盖件13，所述覆盖件能够构成角件13a。
在头端12a和尾端12b，给软压下段12配备了具有被驱动的夹送辊14a的夹送机架14。软压下段12本身包括两个或多个轧辊机架12c，其成对的辊没有驱动装置。一个上框架12d分别可通过液压方式被压下到一个下框架12e上。
此外，在连铸坯移动方向15上，在软压下段12之前和之后设有一个或多个夹送机架14。
为了在完全凝固的水平层中获得理想的温度分布，在一个软压下段12之前，设有一个用于连铸坯横截面1a的顶面1f和底面1g的强冷装置17。它提高了强度并且构成软压下准备段。对铸坯顶面1f和铸坯底面的强冷不仅可以有意义地用在矫直夹送装置之前，而且也可以被用在可移动的软压下段12之前或矫直夹送装置之后。
在图6中示出了第二替换实施方案。在那里，软压下段12被设计成一个可在连铸坯运动方向15上或与连铸坯运动方向15相反地移动的单元12f，它在连铸坯运动方向15上被安置在一个或多个夹送机架14的前面。
通常，在矫直夹送装置区域内的软压下段12与初轧设备中的输出装置构想有关地被设计成具有两个矫直点。考虑到材料在弯矫过程中的弹塑性状况，连铸坯1成直线形。与其中铸坯通过一条弯曲轨迹转入直线形状的板坯设备不同，在初轧坯中，在矫直区内出现弯曲线，该弯曲线视连铸坯的惯性矩和温度的影响程度和在连铸坯横截面1a内的温度分布的不同而不同，它甚至例如在每个矫直点后在短暂路段上部分地偏离基准弯曲线并且具有弯曲翻转点，使连铸坯1在该区域内具有一个特别强的蠕变性能。由于在软压下段12内设定曲线轨迹，所以可预定出一个实际测量的允许伸长率E。通过弯曲过程产生的弹塑性特性将连铸坯带入一个状态(理论延伸极限值、屈服值等)以便附加地进行软压下，这个状态通常不需要太费力就能实现。
Claims (16)
1、具有方坯规格(2)或型钢坯规格的连铸钢坯(1)的连铸和随后加工变形的方法，其中根据在铸坯移动路线中的连铸钢坯横截面(1a)的冷却状态来调整二次冷却(4)，二次冷却(4)至少在角部(1b)被减少，其特征在于，分别使二次冷却(4)的几何形状设计近似匹配于在以后的连铸钢坯(1)移动路程(6)上的连铸钢坯(1)凝固截面形状(5)，连铸钢坯支承(11)也根据在各自后续的移动路程(6)上的连铸钢坯(1)的凝固截面形状(5)被相似地减少。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在二次冷却(4)内的射流(7)以其喷射角(7a)如此适应于坯壳厚度(5b)，即给变小的液心宽度(8)配属变小的喷射角(7a)。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据凝固截面形状(5)来调节产生射流(7)的喷嘴(10)与铸坯表面(1d)的距离(9)。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，连铸钢坯横截面(1a)的角部(1b)随着移动路程(6)的增大而比中心部(1c)更弱地受到支承。
5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该连铸钢坯横截面(1a)的角部(1b)和/或侧面(1e)被防止散热地隔绝起来。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，除了隔绝连铸钢坯横截面(1a)的角部(1b)和/或侧面(1e)外，还通过冷却介质有选择地强冷铸坯顶面(1f)和铸坯底面(1g)。
7、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，连铸钢坯横截面(1a)通过软压下方法从上向下地接受轧制。
8、具有方坯规格(2)的连铸钢坯(1)的连铸和随后加工变形的装置，其中可以使二次冷却(4)适应于连铸钢坯横截面(1a)的冷却状态，其特征在于，根据凝固截面形状(5)和移动路程(6)，二次冷却(4)首先按照基本上整个铸坯宽度(1h)来进行，借助射流(7)的二次冷却(4)和借助支承辊的连铸钢坯支承(11)根据在弧形段(A-D)内的移动路程(6)中的连铸钢坯(1)凝固截面形状(5)被如此减少，即连铸钢坯(1)在进入软压下段(12)之前仍只在连铸钢坯宽度(1h)的铸坯底面(1g)上受到支承。
9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，在二次冷却(4)和连铸钢坯支承(11)内，在连铸钢坯横截面(1a)的侧面和/或在角部(1)上设有覆盖件(13)。
10、如权利要求8所述的装置，其特征在于，软压下段(12)配备有设置在头端(12a)和尾端(12b)上的并带有被驱动的夹送辊(14a)的夹送机架(14)，软压下段(12)由至少两个其辊对不带驱动装置的轧辊机架(12c)构成，其中上框架(12d)可以分别通过液压方式被压下到下框架(12e)上。
11、如权利要求10所述的装置，其特征在于，在连铸钢坯运动方向(15)上，在软压下段(12)之前和之后设有一个或多个夹送机架(14)。
12、如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，在一个矫直夹送装置之前和/或之后，设有一个用于连铸钢坯横截面(1a)的铸坯顶面(1f)和铸坯底面(1g)的强冷装置(17)。
13、如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，在一个软压下段(12)的前面，设有一个用于连铸钢坯横截面(1a)的铸坯顶面(1f)和铸坯底面(1g)的强冷装置(17)。
14、如权利要求11所述的装置，其特征在于，软压下段(12)构成一个可在连铸钢坯运动方向(15)上或与连铸钢坯运动方向(15)相反地移动的单元(12f)，该单元被安置在一个或多个夹送机架(14)的前面。
15、如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，软压下段(12)作为矫直-软压下段被设置在夹送机架(14)之间。
16、如权利要求12所述的装置，其特征在于，软压下段(12)在连铸钢坯运动方向(15)上被设置在矫直夹送装置的后面。
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