CN1330440C - 连续金属带铸造机内的带材温度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于配有锭模(16)的连续铸造机生产带材(3)的温度调节装置，所述装置包括一对冷却、平行、对置旋转的辊(2，2’)，所述辊被其轴端的两个板闭合，所述温度调节装置包括一对大体矩形的面板(5)，所述面板(5)对称地设置于辊轴线所在平面下方，所述面板(5)的最长尺寸平行于辊轴线。设置管(6，8，8’)，其送进一系列喷嘴(7)将冷却气体喷射到带材表面(3)上。

Description

连续金属带铸造机内的带材温度调节装置

技术领域

本发明涉及一种连续金属带铸造机内的带材温度调节装置及其实施方法。更确切地说，本发明涉及从锭模出来的连续铸造带材的温度控制与调节。

背景技术

金属带通常由连续铸锭或扁钢锭开始制造，它们通过一系列的连续操作加上其他中间操作减小了厚度，连续操作包括粗轧、热层压和冷层压，而中间操作例如为热处理。这些操作方法需要非常昂贵的设备和相当大的能量消耗。

因此，人们已经倾向于通过铸造厚度尽可能接近成品的产品来降低设备和操作成本；由此在推广连续扁钢锭铸造技术之后，在所谓的“薄扁钢锭铸造”中，扁钢锭的厚度由传统的200～300毫米减小到60～100毫米。然而，即便从60毫米转变成为热轧带典型厚度的2-3毫米，仍需要一系列能量需求步骤。

鉴于在很厚带材铸造成减小的薄带材时存在固有的缺陷，从19世纪下半叶开始，当托马斯·贝西默爵士研究出一种钢带的连续铸造机时，人们认识到直接使用铸造金属带的优点，该铸造机包括冷轧、对置旋转、以很小距离间隔设置的金属铸造辊。金属在铸造辊间的间隙内浇铸，并与后者的冷壁接触而固化，最后以等于辊自身相对壁之间的间隔的厚度拉出。

已经发现这种很引人的技术仅在20世纪的最后十年被实际用于诸如铜和铝的金属铸造，可是对于高熔点的金属和合金，诸如钢，目前这种技术仍未在工业上广泛推广。

在本领域中，人们主要致力于减少生产成本、能量消耗和环境影响，并生产用于特别应用的薄带材，例如表面质量不作特别要求的应用场合，或生产能够忍受与热层压带材相同操作的薄带材，该层压带材使用小于1毫米的厚度。

由于贝西默所构想的用于连续金属带铸造的机器在总体结构上仍是理想化的，需要解决其有效使用的问题仍有很多，所涉及的范围也从保证辊间间隙的维持，到寻找最合适的材料以抵抗不利操作条件，到铸造速度与带材驱动操作的自动控制，直至带材的卷绕。当然，铸造与卷绕之间带材的完整性是一个很重要的问题。

关于带材的完整性，为了避免铸造辊与卷取工位间速度上的差异，或在卷取之前于铸造下游设一个辊架时辊架而导致带材的破损，人们建议从铸锭模退出的带材自由地挂在铸模下，并随后借助驱动辊抬起以形成一曲线或“环”。此后前述带材被辊式输送机输送至卷绕工位。一旦压延辊的速度或卷绕机的速度发生变化，所述环的长度也发生变化，而不会在带材上产生其它变形，从而允许控制与调节装置补偿该速度变化。

此外，在辊式输送机的附近设置合适的绝缘、加热或冷却装置以控制并调整带材的温度，特别是使其均匀。

正如已看到的，该已知技术实际上涉及环成型后进行的冷/热处理，该处理位于锭模下游一定距离处，特别是邻近辊式输送机处，带材形成环后在该输送机上朝着卷绕机输送。

无论环存在与否，当铸造带材离开压延辊时，在紧跟所谓的“吻合点”(KP)处，即压延辊间的最小距离处，锭模下游立即存在一问题，该问题是由与辊接触的带材的末端的急剧冷却产生的，对此，辊设有强制冷却系统，在一区域的通道内，冷却是由铸造区内提供的空气或惰性气体的辐射或对流产生的，以便保护该金属。

图4显示了带材温度的这种分布，其中该曲线图显示了从压延辊上的液态金属所形成的弯液面直至“吻合点”下方300mm距离处的带材的热剖面，曲线1测的是带材表面上的点，曲线2测的是带材中部的点。如果在辊下游带材未充分冷却，即使其最外层温度达到固化点，但此时钢的机械特性很差，结果在再加热工段带材会因其自身重量而断裂。如此带材的生产就是不连续的，且铸造线仅能生产不能连续辊轧的相应短的带材段。

发明内容

本发明的一个目的是克服上述缺陷，提供一种带材温度调节装置，该装置在锭模紧下游区域内尽可能一致地保持带材温度，同时防止带材的过多临时再加热，或改善带材的最外层并控制带材的冷却。

上述问题是通过具有锭模的金属带连续铸造机内的带材温度调节装置解决的，该装置包括一对平行、对置旋转的辊，在该辊的末端由两闭合板限定所述带材的竖直铸造平面，该平面包括至少一位于辊轴线所在平面下的大体矩形的面板，及至少一个适于冷却气体通道的管，该面板的长度尺寸大致平行于辊轴线，其特征在于至少一大体矩形的面板5以使带材的温度在锭模退出的紧接区域内沿着其长度保持一致的短距离设置在所述辊的下方。

根据本发明的设备在“吻合点”(KP)紧接下游处降低了加热温度，该温度即所谓“再加热现象”，于是在某种意义上该温度不会升高到钢固化温度之上。在该装置中，该装置设置为导流板，该导流板便于提供适当的气体分布通道，该通道与朝着带材表面喷射气体的喷嘴相通，该气体最好是惰性的以避免所不期望的氧化现象。该装置按降低成本价格表现出具有可靠冷却系统的优点。在本发明的另一实施例中，在导流板外侧邻近其最高端和/或最低端处最好设置气道。在此情况下，导流板最好由耐蚀材料制成或者仅涂覆有耐蚀材料。

附图说明

对本领域普通技术人员而言，本发明的其它优点通过作为非限定性例子给出的特定实施例的详细描述并结合附图将更清楚，所述实施例是连续金属带铸造机内的带材温度调节装置，其中

图1显示了一对置旋转辊式带材铸造机的沿铸造平面正交的平面的纵断面，其中提供了一个根据本发明的温度调节装置；

图2显示了包含据本发明的装置的金属带铸造线的对置旋转辊区域的，沿本发明铸造平面正交的平面的纵断面；

图3显示了据本发明的装置的前视图；

图4显示了没有本发明装置情况下在辊紧接下游处，带材表面与带材中部上的带材温度曲线的曲线图。

具体实施方式

参见图1，其显示具有主要构成元件的对置旋转的带材铸造机：罐10，卸料机11，浇口盘12，另一卸料机13，及可选择的下部浇口盘14。钢15以已知方式从浇口盘向锭模16灌注。

图2显示邻近锭模16的面积放大图，在锭模作用下制造出连续铸造的金属带3。锭模16大致包括一对对置旋转压延辊2，2’，其通过适当的已知方式并由设置在已知类型的辊末端上的两端板进行内部冷却(图中未示出)。

在铸造过程中，熔融金属一接触邻近“吻合点”KP的辊2，2’就固化。带材3从锭模16制出，但仍处于很高温度，沿着锭模下方最初的一个竖直路径直接朝着底部而行。

图4描述了锭模下游的铸造带材的温度波动，其中在铸造机内没有冷却装置。在“吻合点”KP下方的短距离处，该热情况很关键，在该处存在带材再加热的危险，结果会由带材自身重量而引起带材的撕裂。

为了提高带材在“吻合点”KP紧接下游区域内的热情况，根据本发明，在辊2和2’下方很短距离处设置温度调节装置4。装置4包括一对面板5，该面板5是大致扁平的拉长矩形梁形状。在下面的叙述中，标号仅指一个面板5，因为图2中仅显示了一个面板，但应理解该装置通常包括对称设置在带材所限定平面每一侧上的两个面板。

面板5具有合适的厚度以提供足够的结构阻力，此外还要顾及在特殊要求温度情况下适于操作的情况。

根据本发明的第一实施例，面板5的厚度是这样的，允许它在其内容纳用作气体通道的管道6，该气体最好为惰性气体并由歧管9’供给。该管道6与设置在装置表面上的喷嘴7连通，该喷嘴朝着铸造带3并直接朝着外侧，最好沿带材3方向设置，以便通过气体喷射7’冷却带材表面。

在图2所示的温度调节装置4的第二优选实施例中，管道8，8’，诸如截面可变的管紧邻面板5设置在其下方和上方。管8，8’具有朝着带材3喷射气体的喷嘴形孔。在此实施例中，内管道6与喷嘴7也可以不位于面板5上，例如，如果管8，8’所喷出气体的调节效果足以满足机器的需要。

管8，8’也可以多于一个，如果这种设置对提高温度调节效果而言是必需的。

在刚刚描述的实施例中，面板5由金属制成或可选择地由耐火材料制成。可选择地，面板5也能由涂有耐火材料层的金属制成。

由耐火材料制成的面板5也适于保护管8，8’，假设辊中的钢水减少了，此时铸造中断，存在于锭模内的钢水必须迅速卸到辊下空间中。具有合适配置的管8，8’有可能被设置，使得显著数量液态钢的可能下落不会直接溅到它们上。这在锭模倒空的紧急情况下特别有用。

以合适温度和压力及充分流速送入设备4的气体会产生一喷射效果，该气体在最关键的温度区域流经带材表面并适当冷却该表面，在经过一预定时间铸造后，当带材达到相当重量时消除其断裂危险。

面板5最好设置为其表面相对竖直带材铸造平面以一预定锐角，例如约30°转向带材倾斜。

面板5的截面也能大致呈现为L型以提高其结构阻力。

最好，装置4提供与轴的水平铰链，该铰链基本平行于晶化辊，并可能枢接装置的整个平面，或者仅面板5改变相对平行于带材的竖直面的设定角度，从而可能改变气体对带材3表面的喷射效果。

本发明冷却装置4的更远的下游最好设置其它的设备或温度控制装置，以便更好地调整铸造带材与环境间的热交换。

最好与环境热隔绝，对铸造发生地的锭模下方的腔提供充分气密性，以便将损耗减至最小，并防止促使产生带材表面氧化现象的大气进入。

根据本发明的调节装置也能提供一带材温度测量系统，该系统基于铸造金属的温度和金属的固化温度调节喷嘴所喷射的气流。

本装置的一实施例还提供了仅一个面板存在的情况，如果带材温度调节是必需的，该面板位于带材的一侧上。在此情况下也能获得与在带材的两个表面上具有两个面板，但是仅使用一侧气道的装置相似的调节效果。

Claims (7)

1、一种配有锭模(16)和带材温度调节装置的带材(3)连续铸造机，所述带材温度调节装置包括一对平行、对置旋转的辊(2，2’)并且在该辊(2，2’)的末端由两闭合板限定所述带材(3)的竖直铸造平面，其中，所述带材温度调节装置包括至少位于辊(2，2’)轴线所在平面下的大体矩形的面板(5)，并且所述面板的最长尺寸大致平行于所述辊轴线，并且至少导管(6，8，8’)适于冷却气体的通道，其特征在于至少一大体矩形的面板(5)以使带材的温度在锭模退出的紧接区域内沿着其长度保持一致的短距离设置在所述辊的下方，并且至少一个面板(5)相对所述竖直带材铸造平面(3)以一预定角度倾斜。

2、如权利要求1所述的装置，其中设置出口喷嘴(7)，所述喷嘴至少有一个适于朝着带材(3)喷射气体的导管(6，8，8’)。3、如权利要求2所述的装置，其中所述导管(6)形成在至少一个面板(5)内。

4、如权利要求2所述的装置，其中所述导管(8，8’)外形上位于横靠所述至少一面板(5)。

5、如权利要求4所述的装置，其中设置多个导管(8，8’)。

6、如权利要求5所述的装置，其中所述至少一个面板(5)由耐火材料制成。

7、如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个面板(5)具有用于改变相对竖直带材铸造平面(3)倾斜度的装置。

8、如权利要求1所述的装置，其中设置两个面板(5)，其对称地设置于所述竖直带材铸造平面(3)的两侧。

Images