CN219724531U - 多重铸造设备和用于生产金属成品的多线共轧钢设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种多重铸造设备和用于生产金属成品的多线共轧钢设备，该多重铸造设备配备有同一进料容器供给的两个或多个铸造生产线，可以铸造由合金含量不同的元素组成的金属材料；多线共轧钢设备，可以允许在不同的共轧线上加工两种或多种金属材料，并提供了其使用方法。

Description

多重铸造设备和用于生产金属成品的多线共轧钢设备
技术领域
本实用新型涉及一种可用于钢铁工业中，同时铸造两种或两种以上从化学成分上有明显区别的富集金属材料的多重铸造设备，从铸造上游的进料开始，铸造合金含量低的单一金属材料。该设备可用于多线共轧设备，以同时生产两种或两种以上从化学成分上有明显区别的成品，特别是但不限于长材，例如棒材、线材、梁或其他型材，和/或扁平材，例如板材、带材、卷材或其他型材，从各自的富集金属材料开始。
背景技术
在钢铁工业中，人们可以采用一些熟知的方法和设备，将材料加工为正方形、矩形、圆形截面或其他形状的半成品铸造产品，例如板坯、梁坯、钢坯和方坯。
通常通过熔融金属材料进行连续铸造，以获得半成品铸造产品，随后通过轧制加工，以获得成品，例如带材、棒材、线材、梁材或其它型材。
用于生产成品的钢铁厂被称为共轧厂，从加工方向上看，轧机应直接连接铸造设备，铸造设备应包括至少一个模具。
具体来说，轧机位于铸造设备的下游，并且可有一条轧制线，例如与铸造线对准并直接连接，由此被定义为共轧线。
这些已知的设备可以连续且无任何中断地进行生产，被称为“连续生产”，其中半成品铸造产品是单个产品，被夹持，从钢水的凝固区延伸到轧机的入口区，并且在连续进行铸造的过程中进行轧制不会导致任何中断发生。
人们已熟知多线共轧设备及其方法，例如以本申请人名义申请的专利文献EP3.052.259B1中的描述，其中，连续铸造设备设置有至少两条铸造线，并且下游的轧机配备有至少两条轧制线。每条铸造线与相应的轧制线对齐，在相应加工方向上，共同限定至少两个并排布置的共轧线，所述共轧线可以是平行的，既可以沿着整个长度平行，也可以仅在某些段中平行，也可以是岔开的。
文献JPH02137654A涉及一种在连铸设备中生产小型棒材时，控制中间包中合金引入量的方法。
文献JPS61147953A描述了通过借助带有分隔罐的中间包添加合金来铸造相同的钢水的方法。
文献JPH0299251A涉及一种用于在连铸设备中生产小棒材的双铸设备。
文献JPS59169654A描述了一种调节熔融金属成分的方法，该方法允许通过连续铸造经济地生产具有不同成分的小批量钢材料。
文献US7，618，582B2涉及一种通过使用熔化、氧化、还原和精炼的多个不同的反应通道连续提炼钢材的方法，以便连续输送钢材，例如，用于连铸系统的中间包。
这些设备可以区分半成品铸件的加工模式，从单一的铸造设备开始，可以同时生产成品的不同部分，使轧制线的操作配置多样化。
例如，一条生产线可用于连续生产，例如用于线材生产，而另一条生产线可用于生产具有一定长度和横截面的棒材，还有一条生产线可用于给另一台轧机进料。
从相同的铸造设备开始生产，也可以获得最终尺寸不同或表面光洁度不同的产品。
然而，如果铸造的成品不同，通常需要起始金属所包含的化学成分规格不同，例如合金元素的含量不同，也称为合金添加剂。
制成成品的钢的化学成分通常在熔炉和精炼炉中确定。
已知的多线共轧设备和方法的一个缺点是，对于已知的铸造机，一般不可能沿不同的共轧线使半成品铸件的化学成分多样化，从而使成品的化学成分多样化。因此，已知的铸造机只能铸造与钢的化学成分相同的半成品铸件，即在铸造步骤中，在不同的轧制线上，钢材含有的合金元素含量相同。
这一缺点意味着，如果需要生产的成品所包含的化学成分含量不同，则必须分批生产，每个批次都有其特定的起始化学成分，且该生产线只可以获得某种类型的产品。
具体来说，先执行包含特定化学成分的第一件成品的第一道工序，然后在第一道工序结束时，改变添加到铸造设备的熔化区域的金属材料的化学成分并执行第二道工序。
这种解决方案不仅需要较长的生产时间，而且还会增加工厂的管理和运营成本，这可能导致不能充分利用其生产潜力。
此外，这种解决方案使得工厂不能灵活应对需要在短时间内生产不同的成品的市场需求。
多数情况下，如果两种成品需要的化学规格不同但可以兼容，则两种产品可以使用相同的成分。
例如，使用具有适于棒材的化学成分的钢来生产钢筋，将获得具有高特性且并非所有特性都必须的一种产品，这种钢筋的化学成分需要比棒材中包含的合金元素要少。
因此，该解决方案仅适用于某些情况，而且并非经济实用，因为材料以更复杂且更昂贵的方式富集，而生产出的产品不需要包含如此丰富的成分。
一些已知的解决方案提供了在铸造步骤期间用合金元素富集金属材料的方法，例如通过在模具内直接布置芯线，当芯线溶解时，将合金添加剂释放到金属材料流中。
然而，这些解决方案的缺点是当金属材料流通过模具，并在外部开始其凝固时进行富集，因此不可能调节合金添加剂的溶解时间，这将导致成品的质量变差。
因此，需要对多线轧制和/或共轧设备中使用的铸造设备以及相应的方法进行完善，这将至少克服现有技术的至少一个缺点。
具体来说，本实用新型的一个目的是即使所述成品需要不同的化学成分规格，例如合金元素的含量不同，也允许两种或更多种成品同时加工。
因此，本实用新型的目的是扩大已知机器、设备和方法的适用性，以同时并行地生产不同类型和化学成分的成品。
本实用新型的另一个目的是允许有效地控制由多条生产线的设备生产的成品的化学成分，保证该产品质量高，并防止用于成品的合金元素污染在同一设备中加工的另一成品。
本实用新型的另一个目的是提高已知的多线设备的生产率，即使当需要生产具有不同合金元素含量的成品时，也可以加快铸造速度。
申请人已经设计、测试和实施本申请，以克服现有技术的缺点，并且达到上述其他目的，并获得这些优势。
发明内容
本实用新型在独立权利要求中进行了阐述和描述。从属权利要求描述了本实用新型的其它特征，或主要发明构思的变型。
根据上述目的，本实用新型涉及一种多条生产线铸造设备，该设备配备有同一进料容器供给的两个或多个铸造生产线，可以有效克服现有技术的局限性，并且消除了其中存在的缺陷。
多重铸造设备包括进料容器，一个中间容器，以及两个或多个与相应的铸造线相关联的模具。
根据本实用新型，中间容器构造如下：将合金元素含量较低的熔融金属材料熔池分成至少两个部分，其中至少一个与相应的引入装置相关联，构造成将合金元素引入合金元素含量较低的金属材料熔池中。
在一些实施例中，通过与中间容器相关联的合适的转向装置获得至少两个部分，所述中间容器的构造能使从进料容器进料的熔融金属材料流分流，以便将熔融金属材料熔池分成至少两个部分。
在一些实施例中，通过与中间容器相关联的合适的分离装置获得至少两个部分，所述分离装置能将中间容器分成至少两个部分，每个部分与相应的引入装置和熔融金属材料的相应部分相关联。
在一些实施例中，中间容器包括中间包，该中间包设有两个或多个罐，以便在一个罐和另一个罐之间可以自主、独立富集合金元素含量较低的金属材料，从而获得相应的富集金属材料。
因此，两个或多个铸造生产线由化学成分不同的富集金属材料供给。
在一些实施例中，中间容器包括流出装置，该流出装置沿着各自的铸造线独立、自主排出至少两部分熔融金属材料。
在一些实施例中，进料容器包括钢水包，该钢水包配备有一个排放装置，该排放装置可以将合金元素含量较低的金属材料排放到中间容器中，例如排放到两个或多个罐中的一个或多个罐中。
两个或更多个罐中的至少一个罐受到从所述钢水包排放合金元素含量较低的金属材料的影响，所述罐配备有停止井，所述停止井在使用过程中承受来自所述钢水包的金属材料冲击流的冲击。
在一些实施例中，多重铸造设备还包括一个控制和管理设备，至少与排出装置、引入装置、流出装置和可能存在的混合装置有效连接，并且通过所述控制和管理设备进行控制。
所述控制和管理设备可以对所述设备进行管理，以便在不同的铸造生产线中以自主和独立的方式富集和铸造化学成分不同的富集金属材料。
这里描述的一些实施例还涉及用于生产成品或半成品的多线共轧钢厂，其中包括：
-此处描述的配备有两条或多条铸造线的多重铸造设备；
-轧机，配备两条或多条轧制线，每条轧制线与各自的铸造线相连，从而形成各自的共轧线。
所述共轧线中的至少一个为连续生产线。
所述共轧线中的至少一条为不连续生产线。
在一些实施例中，多重铸造设备和多线共轧设备可以包括传感器，可以有效连接到控制和管理设备，适于检测大量正在加工的材料，并向控制和管理设备提供反馈，以便以协调的方式实时改变工艺参数。
其它实施例涉及多重铸造方法，该方法提供将合金元素含量较低的熔融金属材料从进料容器输送到中间容器；
-将中间容器中的熔融金属材料分成至少两个不同的部分；
-将合金元素引入熔融金属材料熔池的至少一部分中，以在一部分和另一部分之间以自主独立的方式富集合金元素含量低的金属材料，从而获得化学成分不同的富集金属材料；
-沿各自的铸造线，自主独立在两部分之间浇铸富集金属材料部分。
其它实施例涉及用于化学成分不同的两个或多个成品金属产品的多线共轧的方法，该方法提供：
-根据本说明进行多次铸造；
-进行多线轧制，其中通过各自的轧制线分别轧制化学成分不同的每种富集金属材料，以获得化学成分不同的成品金属产品。
因此，本实用新型允许钢含量不同的半成品铸造产品并行工作，并在相同的铸造设备中进行铸造。
因此，即使生成的产品中需要包含不同的化学成分，例如合金元素的含量不同，也可以同时生产两种或多种成品。与已知的多线工厂相比，提高了生产率。
此外，使用管理和控制单元以及传感器，可有效地监测成品的化学成分，实时调节工艺参数，从而限制或完全避免在成品中检测到缺陷，从而提高生产质量。
附图说明
通过对实施例进行下述描绘，可以使本实用新型的这些和其它方面、特征和优点变得更加清晰，所附图纸仅作为非限制性示例的一个参考。
其中：
-图1-4是根据这里描述的一些实施例的多铸造设备的示意图；
-图5是多铸造设备的局部示意图；
-图6是根据这里描述的一些实施例的多线共轧设备的示意图；
-图7是根据这里描述的一些实施例的多重铸造设备的示意图；
-图8是图7的局部示意图图。
为便于理解，在可能的情况下，使用相同的参考编号来识别图纸中相同的组成部分。众所周知，一个实施例的组成部分和特征可以方便地与其它实施例融合，而无需进一步说明。
具体实施方式
现在我们将详细参考本实用新型的可能实施例，附图中显示了其中一个或多个示例。提供的每个实施例是为了对本实用新型进行解释或说明，并不应理解为对该实施例的一种限制。例如，作为一个实施例的一部分而显示或描述的一个或多个特征，可以在其他实施例上采用或与其他实施例关联以产生另一个实施例。众所周知，本实用新型将包括所有这样的修改和变化。
在描述这些实施例之前，我们还必须说明，当前描述不限于其应用于以下描述中使用附图描述的组件构造的细节。本描述可以提供其它实施例，并且可以以各种其它方式获得或以其他方式进行。我们还必须说明，此处使用的短语和术语仅用于描述，不能视为是有限制性的。
通过图1-4描述的一些实施例，涉及多重铸造设备10，该设备可以沿着各自的铸造线11，从含有合金元素较低的熔融金属材料开始(即合金含量较低的合金，也简称为劣质金属材料)，同时铸造两种或多种富集熔融金属材料,也称为简单富集金属材料，其中所包含的化学成分不尽相同。
例如，劣质金属材料可以是钢号为“GB/T1499.2-2018HRB400/HRBF400级”的钢材，锰含量较低，且不含钒，而富集金属材料可以是钢号为“GB/T1499.2-2018HRB400E/HRBF400E级”的钢材、“GB/T1499.2-2018HRB500级”的钢材、“GB/T1499.2-2018HRB500E/HRBF500E级”的钢材，这些材料中碳、锰、硅和钒的含量逐渐增加。
举例来说，在附图中，劣质金属材料用水平线的背景表示，而两种可见的富集金属材料以沿两个不同方向的倾斜线的背景表示。
多重铸造设备10包括供给熔融金属材料的进料容器12、中间容器14，以及与相应的铸造线11相关联的两个或多个模具37。
在一些实施例中，中间容器14构造成将合金元素含量较低的熔融金属材料熔池分成至少两个部分。
这两个部分可以基本上与中间容器14的各个部分相关联，而不必在物理上彼此分离。
中间容器14可以是适于将熔融金属材料熔池分成几部分的各种形状，例如，中间容器14可沿横向拉长，从而使熔融金属材料熔池的两个部分可以位于与中间容器14的横向末端相对应的地方。
各个引入装置15与熔融金属材料熔池的相应部分相关联，以便将合金元素引入合金元素含量较低的金属材料中。
因此，引入装置15适用于用合金元素富集劣质金属材料的每一部分，从化学成分上将其与其它部分分别且自动富集的金属材料区分开。
在一些实施例中，通过与中间容器14相关联的合适的分隔装置18，可以将熔融金属材料熔池分成多个部分。
在一些实施例中，根据示意图1-4的描述，分隔装置18包括分离装置218，该分离装置218可以将中间容器14分成至少两个部分，在每个部分中存在一部分熔融金属材料，该熔融金属材料可以分别并自动与其它部分富集。
在一些实施例中，根据示意图7和8所示，分隔装置18包括与中间容器14相关联的转向装置118，该转向装置118可以使从进料容器12供给的熔融金属材料流转向，以便将熔融金属材料熔池分成至少两个部分，从而独立且自主富集。
在一些实施例中，进料容器12包括适于容纳和供给劣质金属材料的钢水包112。
在一些实施例中，可以通过在熔化炉(可能是电弧炉)中进行熔化来获得劣质金属材料，然后可以将其倒入钢水包112中，以便借助钢水包炉进行精炼。
在一些实施例中，可以设置精炼程序，以便为劣质金属材料提供基础钢等级，该基础钢等级仅包含要在不同铸造生产线11中铸造的每种富集金属材料共享的共同合金元素。
如下文所述，之后将添加从每条铸造线11铸造的富集金属材料所需的合金添加剂，以及由此可获得的相应成品。
在一些实施例中，钢水包112可在其下部配备排放装置13，排放装置13可用于将熔融金属材料排放到中间容器14中，如配备的中间包114。
中间包114可以是形状不同的容器，由耐火材料制成或添加耐火材料衬里，在其上部具有一个或多个孔，用于从钢水包112中引入劣质金属材料。
中间包114可配备与其下部相对应的流出装置16，可以沿相应的铸造线11，在大致竖直的方向上铸造各种富集金属材料。
流出装置16适用于独立并自主铸造熔融金属材料熔池的至少两个部分。
在一些实施例中，根据示意图1-4所示，中间包114包括两个或多个罐17，由分离装置218分隔，在这种情况下配备由耐火材料制成的隔板或屏障，每个罐都适用于容纳熔融金属材料。
在一些实施例中，一个或多个罐17在其上部有一些孔，以便接收由钢水包112铸造的劣质金属材料。
在一些实施例中，根据示意图5所示，结合此处描述的所有实施例，在中间容器14的底部，特别是中间包114的底部，可以有一个停止井19，用于在使用期间抵抗来自钢水包112的熔融金属材料射流的冲击。该特性允许减少制造中间包114底部的材料的磨损，并降低多重铸造设备10的维护成本，因为可以在不更换整个中间包114的情况下更换损坏的停止井19。
在一些实施例中，两个或多个罐17可设置有引入装置15，以便在一个罐17和另一个罐之间以自主和独立的方式富集劣质金属材料。
在一些实施例中，两个或多个罐17可设置有流出装置16，以便在一个罐17和另一个罐之间以自主和独立的方式铸造富集金属材料。
在一些实施例中，罐17还可以设置有混合装置20，以促进金属材料与合金元素的混合，防止在富集金属材料中形成夹杂物，或形成合金元素的浓度梯度，这种情况将导致成品的化学成分不规则。
在一些实施例中，混合装置20可以配备气体扩散器，可以将惰性气体从气体扩散器吹入罐17中。
在一些实施例中，多重铸造设备10配备有控制和管理设备21，该控制和管理设备21适用于监控和管理多重铸造设备10的所有部件的功能。
具体来说，控制和管理设备21至少具有管理排放装置13、引入装置15、流出装置16和混合装置20的功能，以便在各种铸造生产线11中独立并自动铸造化学成分不同的富集金属材料。
在附图中，连接仪器和设备各部件的剖面图仅作说明，该图纸并未考虑电路的实际配置。因此，我们可以理解，即使为了便于表示，多个组件可能通过相同的剖面图连接，但是，我们也不排除控制和管理设备21可以分开管理这些设备。
在一些实施例中，如示意图1所示，钢水包112的排放装置13可包括与中间包114的各个罐17相关联的排放器22。
在使用过程中，每个排放器22可以部分浸入中间包114的熔融金属材料中，从而避免在排放过程中熔融金属材料流与空气之间的接触。
每个排放器22由陶瓷耐火材料制成，沿纵线以贯穿的方式穿孔，其孔与在钢水包112的底部上相应排放口23对齐，从而为熔融金属材料流动限定通道。
在一些实施例中，每个排放器22可以关联一个钢水包滑动块24，可以通过控制和管理设备21从打开位置移动到关闭位置，以便分别允许熔融金属材料从钢水包112进行排放，或阻止其进行排放。
例如，钢水包滑动块24包括一块固定的穿孔板和一块可移动的穿孔板，移动的穿孔板在孔与通道对齐的打开位置和孔偏离通道的关闭位置之间移动。
在一些实施例中，中间包114的流出装置16可配备与位于罐17底部上的相应卸料口123相关联的卸料器122，富集金属材料从排放口123沿着相应的铸造线11铸造，例如沿着第一铸造线11a和第二铸造线11b铸造。
根据参考图1，流出装置16可以设有用于调节流量的装置25，其由控制和管理设备21移动，以便调节中间包114的相应罐17的富集金属材料的铸造速度。
在一些实施例中，根据示意图1所示，具体参照左侧的罐17，用于调节流量的装置25可以配备中间包滑动块26，该中间包滑动块26包括两块固定的穿孔板27，以及一块可移动的穿孔板28，上面配备有尺寸与通道一致的孔，以及可以有效连接到控制和管理设备21的命令模块29。
固定穿孔板27安装时，其孔与通道对齐。
可移动穿孔板28由控制和管理设备21通过命令模块29将其从打开位置移动到关闭位置。处于打开位置时，可移动穿孔板28的孔与通道对齐；处于关闭位置时，可移动穿孔板28的孔偏离通道位置；在中间位置时，可移动穿孔板28的孔与通道部分对齐，从而形成一个可变通道间隙，以便调节铸造速度。
在一些实施例中，根据示意图1所示，具体参照右侧的罐17，用于调节流量的装置25可以配备缓冲杆30或止动器，该缓冲杆30或止动器的尖端的尺寸与罐17的卸料口123的尺寸一致，通过控制和管理设备21垂直移动，可以改变其阻塞情况，从而调节铸造速度。
在一些实施例中，根据是示意图1所示，具体参照左侧的罐17，引入装置15配备有部分浸没在熔融金属材料中的喷嘴或喷枪31，借助喷嘴或喷枪31，可以将合金元素从专用罐(未示出)中移除，并且以粉末状输送到中间包114的罐17中，以便富集劣质金属材料。
例如，可以输送诸如钒的合金元素，以便在一个或多个特定的罐17中富集劣质金属材料。
可通过喷嘴或喷枪31以粉末状的Fe-V供应钒。
在可能的变型中，Fe-V可通过“喷射氩”型喷嘴或喷枪31供应。
喷枪31可以有效连接到控制和管理设备21，控制和管理设备21可以调节输送位置和深度、合金元素的流速、可以取出不同种类的合金元素的罐，以及其它参数。
在一些实施例中，根据示意图1所示，具体参考右侧的罐17，引入装置15设有一个或多个芯线32，该芯线可能以预定浸没速度从卷盘33解绕，其速度为每秒几米，具体取决于所需的输送深度。
卷盘33可使用与控制和管理设备21有效连接的旋转致动器展开，从而可以通过旋转致动器调节浸没速度和深度。
芯线32可以是由金属材料(例如钢)制成的柔性管，其内部中空且厚度减少，在管内粉末状的合金元素。
当芯线32与熔融金属材料接触时，制成芯线32的金属材料开始熔化，逐渐释放合金元素，如图中阴影线所示。
在一些实施例中，根据示意图2所示，钢水包112的排放装置13包括单个排放器22，该单个排放器22设有两个或多个排放支管34a、34b，每个排放支管34a、34b与中间包114的相应罐17相关联。
在这些实施例中，作为钢水包滑动块24的替代物，或除了该滑动块外，排放器22还配备有适合于钢铁使用的三通(N通)阀35，该三通阀35设置在排放支管34a、34b的叉部，并且可有效连接到控制和管理设备21，从而允许熔融金属材料通过所有排放支管34a、34b，或者仅允许一部分通过排放支管34a、34b。
在一些实施例中，如图3所示，钢水包112是可移动的钢水包，通过已知的移动装置36，与控制和管理设备21有效连接，从而将熔融金属材料交替排放到中间包114的一个罐17中。
在这些实施例中，与钢水包112相关联的排放器22的终端可以位于比分隔中间包114的罐17的分离装置218的高度更高的地方，以便不干扰钢水包112的水平运动。
一些可实施的实施例，其中钢水包112既可水平移动，又可垂直移动，以便能够在排放期间将排放器22的终端浸入中间包114中的熔融金属材料中，从而避免与空气接触。
在这些实施例中，还可以在水平移动过程中提升钢水包112，以避免排放器22的端部和罐17的分离装置218之间产生干扰。
在一些实施例中，根据示意图3所示，中间包114的一个罐17，特别是右边的罐17，可以关联几条铸造线11，例如第二条铸造线11b和第三铸造线11c，提供各自的流出装置16，该流出装置16可以分别、自动操作。这些实施例有很大优势，因为它们可以根据这里描述的实施例，分别、自动加工半成品铸件，以便获得具有相同化学成分的成品(该过程与以相同申请人的名义在专利文件EP3，052，259B1中公开的过程相似)，以及具有不同钢成分的成品。
在一些实施例中，根据图4中所示，中间包114包括多个罐17，特别是五个罐17，其中：
-中心罐17a，适用于接收来自钢水包112的熔融金属材料，可能设有停止井19；
-与中心罐17a相邻的两个中间罐17b、17c，适用于富集劣质金属材料，设有引入装置15，并且可能还有混合装置20；
-与中间罐17b、17c相邻的两个外部罐17d、17e，适用于铸造富集金属材料，设有流出装置16。
在这些实施例中，分离装置218的高度可以低于中间包114的壁的高度，从而使其在使用期间，一旦在中心罐17a和中间罐17b、17c中分别填料，熔融金属材料就可以流入中间罐17b、17c和外部罐17d、17e，如示意图4中箭头所示。
对于本领域的技术人员来说，很显然也会有其他一些实施例(未示出)，这些实施例可以有多个用于排出熔融金属材料的中心罐17a和/或有多个用于富集熔融金属材料的中间罐17b、17c和/或有多个用于铸造熔融金属材料外部罐17d、17e。
例如，可以另外设置两个靠近中心罐17a的内部中间罐17b、17c，所述内部中间罐17b、17c将用于富集并铸造有一定含量的合金添加剂的熔融金属材料，并另外设置两个外部中间罐17b、17c，邻近内部中间罐17b、17c，可以进一步富集熔融金属材料，并用含量较高的合金添加剂或其它不同类型的合金添加剂铸造各自的富集金属材料。
其优点如下，在单独的罐17中进行富集和铸造的实施例，通过增加合金添加剂在熔融金属材料中的混合和溶解时间，可以改善成品的质量。因此，与在相同罐17中浇注、富集、混合并同时铸造金属材料的实施例相比，可以获得化学成分具有更均匀的成品。
在一些实施例中，根据示意图7和8所示，来自钢水包112的熔融金属材料的初级流F0可由转向装置118在两个或更多个不同方向上转向，即，转换到两个或多个二次流F1、F2中。
在一些实施例中，转向装置118包括凹陷、隆起、障碍、凹陷、凹陷、突起、边缘、各种形式的悬臂、粗糙度、凸起、楔、分隔、屏障、或任何其它适于将流转向和分离成不同流的元件或事物。
例如，在一些未示出的实施例中，可以在初次流F0撞击中间容器14的底部设置转向装置118。
在这些实施例中，转向装置118可包括设置在中间容器14的底部上的楔形或层状突起，或通道，或凹陷，或凸起，将初次流F0分离成流向不同方向(即朝向中间容器14的不同部分)的两个或多个二次流F1、F2。
在一些实施例中，根据示意图7和8所示，转向装置118包括高度低于中间容器14的壁高度的障碍物，例如分隔板或屏障，所述障碍物将初级流F0转向为第一个二次流F1和第二个二次流F2，所述第一个二次流F1被限制在排放区附近并与由初级流F0供给的材料再混合，所述第二个二次流F2能够从上方经过转向装置118。
申请人已经验证，一旦第一个二次流F1和第二个二次流F2被分离，在两个二次流F1，F2之间的分离区中产生涡流，从而防止它们再混合，如示意图8所示。
通过示例，可以观察到在转向装置118附近的区域中第一个二次流F1和第二个二次流F2的流线彼此相反和发散，从而可以解释这种现象，如箭头所示。
通过第二个二次流F2必须从上方经过由转向装置118构成的障碍，以及第一个二次流F1的涡流，可以进一步解释这种现象。一旦第二个二次流F2撞击中间包114的壁面，就会产生回流，从下面流向转向装置118。该回流将冲击转向装置118，并将第一个二次流F1的涡流在岔开和相反方向上加强。
因此，转向装置118可以避免第二个二次流F2的回流与由来自钢水包112的初级流F0供给的材料再混合，从而有效地将中间容器14中熔融金属材料熔池分成两个不同的部分，这两个部分不混合在一起，并且可以分别通过引入装置15和流出装置16分别并自动进行富集和浇铸。
在这些实施例中，可将熔融金属材料以适宜于产生和促进涡流的速度，以及适于流动分离的速度送入中间包14。
在一些实施例中，多重铸造设备10的每条铸造生产线11均包括中间包114下游的模具37(见示意图1-4以及图6所示)，矫直设备38(见示意图6所示，部分见示意图1-4所示)和氧燃料切割设备39(见示意图6所示)，这些设备为人们所熟知，且与相应的流出装置16相关联。
矫直设备38配备有辊，辊构造成可以将铸造产品从基本上垂直的铸造方向矫直到基本水平的轧制方向。
这里描述的一些实施例还涉及用于生产成品，特别是长金属产品的多线共轧钢设备100。
根据本说明书，多线共轧钢设备100将用于固化金属，例如将钢液固化成半成品铸件，并从这种半成品铸件开始生产成品。
半成品铸件可以是具有圆形、矩形、方形或多边形截面的方坯或坯料，通常用于生产棒材、圆片、杆件、型材，或者它们也可以是具有大致H形截面的梁坯，用于生产梁或型材的异形截面。
在一些实施例中，如示意图6所示，多线共轧钢设备100包括符合本说明书规范的多重铸造设备10，其包括两条或多条铸造线11，一台轧机101，该轧机包括两条或多条轧制线102，每条与相应的铸造线11相连，从而限定相应的共轧线103。
根据本说明书，对于“共轧线”的表述，此处我们意指铸造线11与相应的轧制线102下游或至少与轧制线102的初始端对齐，即在同一轴线上。因此没有提供中间装置、传送装置、梭子、平移平面、移动辊道或其它主动移动铸造金属的装置。例如，在横向于前进和工作方向的方向上移动铸造金属。
通过这种方式，可以创建从钢液的浇铸到获得5个成品的连续或无休止的工作过程。在不停止的过程中，用“半成品铸造产品”表示单个坯料，其长度从多重铸造设备10的凝固区跨越到轧机101的入口。
机器半径，即铸造生产线的曲率半径，其值可以介于5m和20m之间，最好在7m和18m之间。
多线共轧钢设备100也适于执行不连续的工作过程，即，在这种过程中，向轧机101输送半成品的过程中连续发生部分中断。在不连续的过程中，轧机101被送进所需长度的段，例如12米到80米之间。
在一些实施例中，根据示意图6所示，多线共轧钢设备100包含单个中间包114，第一条铸造线11a和第二条铸造线11b从该单个中间包114处分支，分别与第一轧制线102a和第二轧制线102b相关联，从而限定共轧线103，特别是用于棒材103a的一条生产线和用于棒材103b的一条生产线。
例如，棒材生产线103b可以配备加热炉104，该加热炉104优选感应型加热炉，布置在多重铸造设备10的紧下游。
加热炉104的下游可以配备两个轧制机组105，特别是粗轧机组105a和中间轧制机组105b，其后面可以配备冷却设备106，例如水箱型的冷却设备，在冷却设备106的下游配备另外的轧制机组105，特别是精轧机组105c。
在一些实施例中，棒材103b的生产线继续与另一台冷却设备106和制动剪切设备107相连，以将棒材切割成商业所需的尺寸。
在一些实施例中，棒材103b的生产线可以以用于存储棒材和创建棒束的设备108结束。
棒束可通过专门卸载棒束的适当板109卸载。
例如，棒材生产线103a可以配备加热炉104，优选感应型加热炉104，该加热炉设置在多重铸造设备10的紧下游，接着是三个轧制机组105，特别是一个粗轧机组105a、一个中间轧制机组105b和一个精轧机组105c。
然后，棒材103a的生产线可以配备冷却设备106，随后是另一轧制机组105，特别是快速轧制机组105d，然后是另一冷却设备106和卷材成形设备110。
特别地，卷材成型设备110可以配备卷材成型头、杆带和卷材收集槽。
对于本领域的技术人员来说，很明显，根据本文所述实施例制造的多重铸造设备10也可以在基于半连续铸造的钢厂中使用，没有特别困难，且明显非常适用。在这种情况下，事实上，可以充分将模具连接到中间包114的流出装置16，从而可以同时加工化学成分上明显不同的金属产品。
在可能的变型中，模具可以是电动模具类型。模具可能具有至少部分弯曲的纵向显影。
在一些实施例中，本实用新型的多重铸造设备10和多线共轧钢设备100可以配备传感器S，可以有效连接到控制和管理设备21，适于检测大量正在加工的材料，向控制和管理设备21提供反馈，以便以协调的方式实时改变工艺参数。
特别地，控制和管理设备21可以在前馈和/或反馈模式下改变工艺参数，如下所述。
在一些实施例中，传感器S可以是热、光、雷达、电容、激光、涡流类型。
在一些实施例中，可以采用基于光谱方法的传感器，例如红外光谱、UV-可见光谱法、发射和吸收光谱法、LIBS(激光诱导击穿光谱)，也称为LIPS(激光诱导等离子体光谱学)。
在一些实施例中，传感器S可以用于检测材料的表面温度。这些传感器可以是红外传感器或任何其它合适类型的传感器。
在一些实施例中，传感器S可以用于检测材料的微晶结构。
在一些实施例中，传感器S(例如基于LIBS型传感器)可以用于检测材料的化学成分，特别是合金元素的含量。
LIBS型传感器S可以提供一个激光脉冲照射金属材料，该激光脉冲蒸发其质量的一部分(质量在几皮克和几纳克之间)，使其达到等离子体状态；传感器S通过检测等离子体发射的辐射，特别是由构成以原子或电离形式存在于等离子体中的金属材料的化学元素发射的辐射，可以追踪起始金属材料的化学成分。
其优点是，这种类型的传感器可用于分析任何状态下的材料，例如液体、熔融、固体、部分固体、晶体以及玻璃状或金属。因为，无论材料从何种状态开始，分析都是对通过激光照射产生的等离子体进行的。
因此，这种传感器S可用于分析熔融金属材料熔池，以及分析半成品铸造产品，以及分析成品。
此外，利用单个传感器装置，可以通过一个或多个合适的检测器，分析电磁光谱的不同区域(例如UV和IR)中的等离子体发射。
其优点是，配有红外光谱检测器的LIBS型传感器S也可以检测金属材料的温度。
其优点是，LIBS型传感器S可以通过控制和管理设备21关联，并进行有效调节，同时配备混合装置20作为气体扩散器。在这些实施例中，激光脉冲可以被引导在吹入罐17中的金属材料罐中的惰性气体气泡内。该特性允许以连续且可靠的方式测量熔池的化学成分和温度。
在一些实施例中，传感器S设置在中间包114的罐17附近，如示意图1-4所示。可以检测化学成分，特别是合金元素的含量，和/或罐17中富集金属材料熔池的温度，并传送给控制和管理设备21。基于这些数据，控制和管理设备21分别并独立为每个罐17调节引入装置15和/或混合装置20的工作参数。
例如，如果在富集金属材料中检测到合金添加剂的含量过低，则可以加大从喷枪31喷出的合金添加剂的流量。
在一些实施例中，传感器S设置在铸造线11的下游，紧接在示意图6所示的氧燃料切割设备39之后。该传感器可以检测进入轧机101的半成品铸件的化学成分，特别是合金元素的含量，和/或微晶结构和/或温度，并将其传送到控制和管理设备21。基于这些数据，控制和管理设备21可以分别并独立为每条铸造线11调节引入装置15、混合装置20和/或流出装置16的工作参数。
例如，如果在半成品铸造产品中检测到合金添加剂中出现夹杂物或浓度梯度，可以增加惰性气体的流量，以进一步促进合金元素的溶解。
在一些实施例中，经过最后冷却设备106之后，设置在轧制线102下游的传感器S可将离开轧机101的成品的化学成分、特别是合金元素含量和/或微晶结构传送给控制和管理设备21。基于这些数据，控制和管理设备21可以在每条共轧线103上独立并分别调节多线共轧钢设备100的工作参数，例如引入装置15或加热炉104的工作参数。
例如，如果由于存在夹杂物或由于金属材料凝固过快，而检测到轧制缺陷，可以升高加热炉104的温度。
其优点是，本实用新型允许独立并主动控制和管理中间包114的不同罐17、不同的铸造线11、不同的共轧线103。
因此，可以通过设置一些设定点值(例如，对于熔池或半成品的化学成分和/或温度)来反馈执行闭环过程控制，将所述设定点值与由传感器S实际检测的值进行比较。基于比较的结果，控制和管理设备21可以修改多重铸造设备10和/或多线共轧钢设备100的工作参数，以减小检测值与设定点值之间的差。
有利的是，多重铸造设备10和多线共轧钢设备100因此能够自动修改生产程序，而无需操作者的外部干预，使它们适应S传感器的检测。
例如，在一些实施例中，可以配备与中心罐17a相关联的传感器S，用于检测到达中间包114的劣质金属材料的化学成分，也可以配备与外部罐17d、17e相关联的传感器，用于检测被铸造的富集金属材料的化学成分，并且设定点值可以是铸造材料的合金添加剂的期望含量。在这些实施例中，控制和管理设备21可以调节合金添加剂流入中间罐17b、17c的时间或溶解时间，以最小化铸造材料含量与设定点值之间的差异。
这里描述的一些实施例还涉及在两条或多条铸造线11上进行的多重铸造方法，该铸造方法最初将合金元素含量较低的金属材料从进料容器12供给到中间容器14。
该方法还规定将熔融金属材料熔池至少分成两部分。
在一些实施例中，可以通过中间容器14，例如借助于分离装置218，将熔融金属材料熔池分成至少两个部分，每个部分与熔融金属材料的相应部分相关联。
在这些实施例中，由于中间容器14的各个部分都可以进料，从而有效地分隔熔融金属材料熔池，所以这种划分可以与进料相关。
在一些实施例中，可通过合适的转向装置118将熔融金属材料熔池分隔，所述转向装置118将来自进料容器12的金属材料流分成至少两个部分。
在这些实施例中，熔融金属材料进料的速度应可以通过合适的涡流产生和促进熔池分裂。
随后，可以在一部分和另一部分之间独立并主动将合金元素引入到不同部分中，以便获得化学成分不同的富集金属材料。
在一部分和另一部分之间，可以独立并自主铸造这些富集金属材料。
在一些实施例中，可以在中间容器14的不同部分或熔融金属材料的不同部分中同时进料、同时添加合金添加剂，并铸造。
替代实施例还规定，在一个部分和另一部分之间的不同时间内进行，或在一个部分和另一个部分之间进行。
例如，如果中间容器14被作为中间包114，并配备有三个罐17，可以向一个罐17供给劣质金属材料，同时在不同的罐17中加入并混合合金添加剂，并且在最后的罐17中铸造富集金属材料，在三个罐17之间以交错顺序执行该方法的不同步骤。
根据另一个示例，只有在需要时，才可以向罐17进料。具体来说，当几条铸造线11以不同的铸造速度工作时，因为它们将产生不同类型的成品，非同步时，这些设备将被排空。在这种情况下，当罐的液面低于某一预定阈值时，可以向罐17供应劣质金属材料，从而保证工作过程的连续性。
此处描述的一些实施例还涉及用于化学成分不同的两种或多种成品金属产品的多线共轧的方法，可以使用这里描述的多重铸造方法来铸造不同的富集金属材料，并且通过多线轧制进行轧制，其中几条轧制线102与相应的铸造线11相关联。
显然，在不脱离本实用新型的领域和范围的情况下，可以对多重铸造设备10、多线共轧钢设备100和如上所述的方法的部分或其中的步骤进行修改和/或添加。
显而易见，尽管已经参照一些具体实例对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员将肯定能够获得许多其他等效形式的多重铸造设备10、多线共轧钢设备100或方法，具有权利要求中规定的特征，因此这些全部属于由此限定的保护领域。
具体来说，对于本领域技术人员来说，很明显可以提供任意数量的罐17、铸造线11和共轧线103。
例如，通过组合图1、图2或图3的实例中描述的实施例，以及图4中描述的实施例，可以生产一种多重铸造设备10，该多重铸造设备10包括中间包114，配备有五个罐17，所有罐17都设置有引入装置15和流出装置16，适于供给这五个罐17的钢水包112，以及五个模具37，五个共轧线103可以与所述模具37相关联。

Claims (19)

1.一种多重铸造设备，包括至少一个用于供给熔融金属材料的进料容器(12)、一个中间容器(14)，以及与相应的铸造线(11)相关联的两个或多个模具(37)，其特征在于，所述中间容器(14)构造成将存在于所述中间容器(14)中的合金元素含量较低的熔融金属材料熔池分成至少两个部分，所述两个部分中的至少一个部分与相应的引入装置(15)相关联，将合金元素引入所述合金元素含量较低的熔融金属材料熔池中；
所述进料容器(12)包括钢水包(112)，该钢水包(112)配备有适于将所述合金元素含量较低的金属材料排放至两个或多个罐(17)中的一个或多个的排放装置(13)；
所述中间容器(14)包括流出装置(16)，所述流出装置(16)适于沿着各自的铸造线(11)，独立并自主在所述熔融金属材料熔池的至少两个部分进行铸造；
还包括控制和管理设备(21)，至少所述排放装置(13)、所述引入装置(15)和所述流出装置(16)可有效连接到所述控制和管理设备(21)，并且通过所述控制和管理设备(21)控制所述排放装置(13)、所述引入装置(15)和所述流出装置(16)，所述控制和管理设备可以管理多重铸造设备(10)，以便在不同的铸造线(11)中，分别并自动富集和铸造化学成分不同的富集金属材料。
2.如权利要求1所述的多重铸造设备，其特征在于，包括与所述中间容器(14)相关联的转向装置(118)，用于转移所述进料容器(12)运输的熔融金属材料流，以便将所述熔融金属材料熔池分成所述至少两个部分。
3.如权利要求1所述的多重铸造设备，其特征在于，包括与所述中间容器(14)相关联的分离装置(218)，所述分离装置(218)用于将所述中间容器(14)分成至少两个部分，每个部分与各自的引入装置(15)和熔融金属材料的相应部分相关联。
4.如权利要求3所述的多重铸造设备，其特征在于，所述中间容器(14)包括中间包(114)，所述中间包(114)设置有两个或更多个罐(17)，以便在一个罐(17)和另一个罐之间可以自主、独立富集合金元素含量较低的金属材料，从而获得相应的富集金属材料。
5.如权利要求1所述的多重铸造设备，其特征在于，两个或更多个罐(17)中的至少一个罐(17)受到从所述钢水包(112)排放合金元素含量较低的金属材料的影响，所述罐(17)配备有停止井(19)，所述停止井(19)在使用过程中承受来自所述钢水包(112)的金属材料冲击流的冲击。
6.如权利要求1或5所述的多重铸造设备，其特征在于，所述排放装置(13)包括两个或多个排放器(22)，每个排放器(22)与相应的罐(17)相关联。
7.如权利要求1或5所述的多重铸造设备，其特征在于，所述排放装置(13)包括排放器(22)，所述排放器(22)设置有两个或多个排放支管(34a、34b)，每个排放支管与相应的罐(17)相关联。
8.如权利要求4所述的多重铸造设备，其特征在于，所述钢水包(112)是移动的钢水包，可以交替地将所述合金元素含量较低的金属材料排放到所述中间包(114)的两个或多个罐(17)中的一个中。
9.如权利要求4所述的多重铸造设备，其特征在于，所述中间包(114)包括五个罐(17)，其中：
中心罐(17a)，用于接收来自所述钢水包(112)的合金元素含量较低的熔融金属材料；
两个中间罐(17b、17c)，配备相应的引入装置(15)；
两个外部罐(17d、17e)，配备相应的流出装置(16)。
10.如权利要求1所述的多重铸造设备，其特征在于，包括传感器(S)，所述传感器有效连接到所述控制和管理设备(21)，所述传感器适于检测大量正在工作的金属材料并向所述控制和管理设备(21)提供反馈，以便通过协调的方式实时改变工艺参数。
11.如权利要求10所述的多重铸造设备，其特征在于，包括传感器(S)，该传感器与两个或多个罐(17)相关联，且适于检测富集金属材料的相应熔池的合金元素的含量，并传送至所述控制和管理设备(21)，并且基于所检测到的所述合金元素含量，所述控制和管理设备(21)可以独立并主动在一个罐(17)和另一个罐之间调节引入装置(15)的工作参数。
12.如权利要求10或11所述的多重铸造设备，其特征在于，所述传感器(S)以激光诱导击穿光谱学为基础。
13.用于生产金属成品的多线共轧钢设备，其特征在于：所述多线共轧钢设备包括
如权利要求1-12任意一项所述的多重铸造设备(10)，提供有两条或多条铸造线(11)；
轧机(101)，配备两条或多条轧制线(102)，每条轧制线(102)与相应的铸造线(11)相关联，由此限定各自的共轧线(103)。
14.如权利要求13所述的多线共轧钢设备，其特征在于，所述共轧线(103)中的至少一个为连续生产线。
15.如权利要求13所述的多线共轧钢设备，其特征在于，所述共轧线(103)中的至少一条为不连续生产线。
16.如权利要求13所述的多线共轧钢设备，其特征在于，它包括单个中间包(114)，两个共轧线(103)从中间包(114)分支出来。
17.如权利要求13所述的多线共轧钢设备，其特征在于，其包括传感器(S)，传感器(S)设置在所述两个或更多个铸造线(11)中的每一个的下游和相应的两个或更多个轧制线(102)的上游，所述传感器适于检测半成品铸造产品的合金元素的含量，并且控制和管理设备(21)基于所检测的所述合金元素的含量，以独立和自主的方式在一条铸造线(11)和另一条铸造线之间调节引入装置(15)的工作参数。
18.如权利要求13所述的多线共轧钢设备，其特征在于，包括传感器(S)，传感器(S)设置在两条或多条轧制线(102)中的每条轧制线的下游，适于检测各个成品金属产品的合金元素的含量并将其传送到控制和管理设备(21)，并且基于所检测到的合金元素的含量，控制和管理设备(21)独立并主动在一条轧制线(102)和另一条轧制线之间对所述引入装置(15)的工作参数进行调节。
19.如权利要求17或18所述的多线共轧钢设备，其特征在于，所述传感器(S)以激光诱导击穿光谱学为基础。
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