CN1630568A - 用于生产切边金属带材的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种利用由液态金属(4)直接铸出并且其中带材(6)的带材边缘(9，9′)被切边的带材(6)来生产金属带的方法，其特征在于，在进行切边之前，以受控的方式对带材边缘进行冷却，以便使得它们比带材(6)的剩余部分更脆。用于加工来自用于从液态金属直接铸出薄带材的设备的薄金属带(6)的设备，其特征在于该薄金属带加工设备包括用于专门或优先地对带材(6)的带材边缘(9，9′)进行受控冷却的设备。

Description

用于生产切边金属带材的方法和设备

技术领域

本发明涉及金属的连铸，更具体地说涉及从液态金属直接铸造出厚度较小的带材。

背景技术

厚度为几个毫米优选厚度小于10mm的金属带材尤其是由碳素钢或不锈钢制成的带材的连铸目前在本领域是公知的。

金属带材的连铸通常在被称为双辊连铸机的设备上进行。这种设备其形成永久模具并且带材在其中固化的主要部件包括两个辊子，其基本上水平的轴线布置成彼此相对并且绕着其轴线沿着相反方向旋转驱动。这些辊子在内侧上受到强烈冷却，并且其侧面形成具有可动壁的铸模，在这些壁处带材以带材壳体的形式开始固化；这些带材壳体从辊表面开始进一步发展。这些带材壳体会聚以便基本上在“吻合点”处汇合，即其中辊子表面彼此最靠近的区域，并且它们之间的距离对应于所期望的带材厚度，以便形成连续从铸模中拉出的带材。铸造空间在横向上由两个设置压靠在辊子的平坦端部上的耐火壁限定或者与之保持非常短的距离，以便避免金属泄漏。例如在EP-A-0698433中更详细地描述了该工艺。

还可以想到通过将液态金属施加在单个受到冷却的铸辊的旋转侧面上从而使之在其上固化来生产薄金属带材。这能够获得其厚度大体上小于由在两个辊之间进行铸造所生产出的带材的厚度。

采用这些工艺铸出的带材通常用于冷轧以便获得具有标准厚度的金属薄板。也可以先对它们进行热轧，以便改变微观结构并且使在固化时可能在带材芯部中形成的空隙封闭。从经济角度看，采用沿着用于刚刚铸出的带材的输送通道设置的轧机来进行这种热轧尤为有利。

这样铸出的带材在进行冷轧之前或者还优选的是在铸造之后首次将它们卷取之前通常必须进行切边至大约15mm的宽度。这是因为这些带材边缘由许多带材外壳部分形成，尤其由于侧面包壁附近，这些部分在与已经导致带材的更中心部分固化的那些条件不同的条件下固化，它们容易使金属比正常情况更迅速地冷却。还可能出现由在它们的边缘和它们的更中心部分之间由辊子进行的冷却作用之间的差异。根据辊子的结构，冷却在边缘处比在中心处更大，反之亦然。这些差异在固化和在这些边缘和带材剩余部分之间的冷却过程中往往难以控制，因此往往在带材沿着其宽度的机械性能方面引起差异。在这些条件下生产出的金属薄板因此具有不均匀的性能，这是需要避免的。

尤其由于在所获得的减薄率上的差异，带材边缘还可能在形状上不规则，这导致在随后轧制操作期间出现在金属薄板的机械性能上的不均匀性。另一方面，如果在铸辊和横向外壳壁之间出现液态金属泄漏，则带材边缘变得不均匀，并且在冷轧之前必须消除这种不均匀性以便不会对轧辊表面造成负面影响。

由于这些原因，所以在带材加工过程中在给定的时间利用剪边机或任意其它在用于加工已经由标准工艺生产出的带材的设备中所常规使用的工具对带材边缘进行切边。

原则上，最好尽可能早地例如在铸造之后将该带材卷取之前对带材边缘进行切边。但是如果在该阶段处边缘的温度明显高于带材剩余部分，则它们可能具有这样的机械性能，这些性能使之更加难以通过剪子将它们与带材完全分离，尤其是在热区域的宽度没有与所要切掉的边缘宽度精确对应的情况下。如果在一条轧制线上进行切边之前对带材进行热轧的话则会加剧这个问题。这时因为在热轧之前往往要在感应加热炉中进行再加热步骤。在该再加热期间，磁力线容易聚集在带材的边缘处，这导致在这些边缘的温度要高于在带材剩余部分处的温度。这种不均匀性在热轧之后继续并且使得随后很难对带材边缘进行切边。

发明概述

本发明的一个目的在于提出即使在带材边缘其温度最初高于所期望的温度的情况下也能够对带材边缘进行令人满意的切边的方法和设备。

为此，本发明涉及一种用由液态金属直接铸出并且其带材边缘被切边的带材来生产金属带的方法，其特征在于，在进行切边修整之前，以受控的方式对带材边缘进行冷却，以便使得它们比带材剩余部分更脆。

该金属可以为钢，并且在该情况中，带材的冷却在950-1100℃的温度下开始。

优选紧接着在进行受控冷却之后对带材边缘进行切割。

可以在卷取带材之前对带材边缘进行切边。

可以在带材热轧之后对带材边缘进行受控冷却，热轧本身在通过感应加热对带材进行再加热之后进行。

优选与带材的铸造在同一生产线中进行带材边缘的受控冷却。

本发明还涉及一种用于加工薄金属带的设备，该薄金属带来自用于从液态金属直接铸出薄带材的设备，其特征在于该设备包括用于对带材的带材边缘进行专门或优先地受控冷却的设备。

用于对带材的带材边缘进行受控冷却的设备可以布置在用于对带材边缘进行切边的设备上游。

用于对带材的带材边缘进行受控冷却的设备可以布置在与薄带材连铸设备相同的生产线上。

用于对边缘进行受控冷却的设备可以包括具有喷嘴的斜面，每个喷嘴将冷却流体射流引导到带材边缘的一个侧面上。

这些斜面可以布置在带材的上方和下方，并且喷射喷嘴将射流引导到带材的外侧上。

这些斜面可以布置在带材的侧面处，并且喷嘴将射流引导到带材的窄边上，并且用于对边缘进行受控冷却的设备还包括阻挡件，它们与带材表面滑动接触并且每个阻挡件限定了构成冷却流体作用区域的带材边缘宽度的一部分。

如上所述，本发明在于在切割带材边缘之前对它们进行强冷。通过将流体喷射到与所要切割的区域宽度相对应的宽度上来进行该冷却。

附图的简要说明

通过阅读以下说明将更容易理解本发明，下面的说明不对本发明进行限制并且涉及以下附图：

图1示意性地显示出薄带材连铸设备的透视图，它设有用于对带材边缘进行切边的装置(图1a)，在其上游设有用于冷却这些带材边缘的设备(图1b)；

图2显示出用于冷却带材边缘的设备的变型。

具体实施方式

在图1a中所示的用于金属带材尤其是钢带材的连铸设备的实施例一般包括两个铸辊1、1′，它们在内部受到冷却并且绕着其处于水平位置的轴线沿着相反方向旋转驱动。装配在辊子1、1′的平坦端侧面3、3′之间的外壳壁2、2′与辊子1、1′的侧壁一起限定了一铸造空间，通过例如与中间包连接的耐火管道(未示出)将液态钢水连续浇铸到该空间中。这样，带材6固化并且沿着由箭头5所示的方向除去，并且其厚度大体上为1至10mm。

在所示的实施例中，带材6按照已知的方式穿过感应加热炉7；该感应加热炉用来在带材进入热轧机架之前对它进行再加热，该热轧机架将带材6的厚度降低例如10％或更多。

根据本发明，然后对带材6的带材边缘9、9′进行受控强冷，同时带材6的剩余部分继续自然冷却或者在明显更适中的受控冷却作用下冷却。

术语带材6的“带材边缘”9、9′应该理解为，从带材6的其中一个横向边界延伸出可大约达到25mm宽度的部分，并且然后在带材6冷轧之前的步骤中将该部分切掉或修整切边。

在所示的实施例中，紧接着在受控冷却之后并且在带材6的卷取之前进行该修整切边。

在图1中所示的实施例中，用于受控冷却的设备由斜面10、10′、10″形成，这些斜面包括多个喷嘴，每个喷嘴将冷却流体射流11引导到带材6上。该流体通常可以为水、水-气体混合物、气体、液氮等，只要它以足够量喷射在带材6的带材边缘9、9′上以获得所期望的冷却作用即可。斜面10、10′、10″优选位于每个带材边缘9、9′上方和下方，以便冷却每个边缘的两个侧面。严格地说，为了在每个带材边缘的两个侧面上获得相同的冷却，应该考虑到冷却流体可能在来自给定喷嘴的射流11的冲击区域上流出顶侧，而这种流出更限制在带材6的下侧上。如果要在带材6的两侧上实现对带材边缘9、9′的精确对称冷却，因此必须例如通过将更多冷却流体喷射到带材的下侧上来对该现象进行补偿。该现象在传统连铸中是已知的，并且本领域普通技术人员可以使用其该标准技术和可得到的数学模型来对带材进行冷却以便解决该问题，普通技术人员已经针对其连铸设备的具体情况获得了这些数学模型。

在图1中所示的实施例中，斜面10′、10″喷射出被引导到带材6的外侧上的流体射流11。这意味着，流体不会朝着带材6的中央区域流出，因此中央区域的冷却继续自然地进行。这样，冷却的作用局限于带材边缘9、9′，它们由虚线12、12′表示。冷却作用的位置的这种限制可以由用一个或多个罩覆盖的没有受到冷却的带材6的所有或部分中央区域来补充，这个或这些罩保持与带材6的表面间隔短距离。

在图2中所示的变型中，斜面10、10′布置在侧面上而不是带材11的上方或下方，并且将其冷却流体射流11喷射到带材6的窄边上。通过阻挡件13、13′来防止流体朝着带材的中央区域流出，这些阻挡件严格限制了冷却流体在带材边缘9、9′的长度部分14、14′上的作用面积，它们布置成与带材表面滑动接触。该解决方案优于上述解决方案的地方在于，中央区域的表面继续保持干净，从而可以更容易观察它。另外，因此斜面10、10′位于离从带材6发出的辐射一定距离的位置处，并且因此不必用复杂的装置来保护或冷却它们以便防止它们受到负面影响。

在刚才所述的用于冷却边缘的设备中，带材穿过用于切除带材边缘的设备，该设备由圆形锯15、15′并且优选由圆形片剪形成，但是当然也可以使用其它能够在输出的带材6处确保该功能的公知装置。这种装置是公知的，并且尤其用在轧机机组中。然后，围绕着旋转卷曲机卷筒17将带材6卷取以形成一带卷。然后将该带卷输送到负责用来对带材6进行进一步处理的设备中，例如冷轧、退火和在冷轧之前的酸洗等。

对带材边缘9、9′进行的加速冷却用来使带材边缘具有与带材6的剩余部分相比有明显变化的金相结构，这种变化朝着金属的更大内聚力方向。与在带材6在其整个宽度上基本上机械性能均匀的情况相比，用于将带材边缘切掉的设备需要更高的费用来进行这种程度的切割。但是，这种费用增加导致不要任何随后的修边处理的更干净的切割。

用于冷却已经由连铸生产出的薄带材的带材边缘的根据本发明的设备不必与连铸设备布置成处于同一直线上。它可以布置在该生产线中的任意位置处，在该位置处带材的温度大于950℃，从而获得用于该冷却的所期望的冶金作用。而且，用于切割带材边缘9、9′的设备15、15′不必总是紧接着根据本发明的冷却设备之后，除了在由于存在带材边缘9、9′在切断带材边缘9、9′之前的带材6的加工期间自发断裂的危险而导致该冷却会无效的情况下。非受控自发断裂如果没有在打算接收这些带材边缘9、9′的位置处出现的话会对操作人员和设备造成危险。直接相互挨着的冷却和切割的另一个优点在于，带材边缘9、9没有时间在从带材6的剩余部分发出的热量作用下再次被加热。这种性质的重新加热会使这些边缘9、9′回到更接近带材6的剩余部分的金相结构和机械性能，这就会降低边缘的冷却效果以及切割质量。

作为一变型，由于冶金原因，所以冷却带材边缘9、9′的步骤可以与整个带材6的受控冷却步骤一致。在该情况中，在该步骤期间，在带材边缘9、9′处进行比在带材6的剩余部分处明显更大的冷却，以便实施本发明。因此，该变型不再出现专门的冷却，而仅仅是对带材边缘9、9′进行优先冷却。

刚才所述的情况出现在在辊子之间铸造的带材6的情况中，但是要理解的是，本发明也可以应用在通过不同工艺铸造出的薄带材6的情况中。根据本发明的方法也可以应用于钢之外的金属，只要它们能够直接铸造形成薄带材即可，例如铝、铜和其合金。

Claims (12)

1.一种利用带材(6)生产金属带的方法，所述带材由液态金属(4)直接铸出并且其带材边缘(9，9′)被切边，其特征在于，在进行切边之前，以受控的方式对带材边缘(9，9′)进行冷却，以便使得它们比带材(6)的剩余部分更脆。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属为钢，并且带材边缘(9，9′)的冷却在950-1100℃的温度下开始进行。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在对带材边缘(9，9′)进行受控冷却之后紧接着对其进行切边。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于在卷取带材(6)之前对带材边缘(9，9′)进行切边。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于在对带材(6)进行热轧之后对带材边缘(9，9′)进行受控冷却，在通过感应加热对带材(6)进行再加热之后进行该热轧。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于在与带材(6)的铸造成一直线地进行带材边缘(9，9′)的受控冷却。

7.一种用于加工薄金属带(6)的设备，该薄金属带来自用于从液态金属直接铸出薄带材的设备，其特征在于该薄金属带加工设备包括用于专门地或优先地对带材(6)的带材边缘(9，9′)进行受控冷却的设备。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，用于对带材(6)的带材边缘(9，9′)进行受控冷却的设备位于用于将带材边缘(9，9′)进行切边的设备(15，15′)的前面。

9.如权利要求7或8所述的设备，其特征在于，用于对带材(6)的带材边缘(9，9′)进行受控冷却的设备布置在与薄带材连铸设备相同的生产线上。

10.如权利要求7至9中任一项所述的设备，其特征在于用于对带材边缘(9，9′)进行受控冷却的设备包括具有喷嘴的斜面(10，10，10′)，每个喷嘴将冷却流体射流(11)引导到带材(6)的带材边缘(9，9′)的一个侧面上。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，这些斜面(10，10′，10″)布置在带材(6)的上方和下方，并且喷射喷嘴将射流(11)引导到带材(6)的外侧上。

12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，这些斜面(10，10′，10″)布置在带材(6)的侧面处，并且喷嘴将射流(11)引导到带材(6)的窄边上，并且用于对带材边缘(9，9′)进行受控冷却的设备还包括阻挡件(13，13′)，所述阻挡件与带材(6)的表面滑动接触，并且每个阻挡件限定了构成冷却流体作用区域的带材(6)的带材边缘(9，9′)的宽度的一部分(14，14′)。

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