JP4703848B2 - 金属を最終寸法近くに鋳造するための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、金属、特に鋼、から矩形鋳片を最終寸法近くに鋳造し、引き続きこの鋳片をインライン圧延するための方法であって、材料供給容器の出湯ノズルを介して液体金属がコンベヤベルトの運び側に供給され、このコンベヤベルト上で液体金属が凝固し、成形のためにロールスタンドに引き渡されるもの、およびこの方法を実施するための相応の装置に関する。
【０００２】
「鋼と鉄(Stahl und Eisen)」１９８６年、６５頁以下により、最終寸法近くに鋳造するための一緒に走行する金型を使った方法が公知であり、そこでは鋼は水平方向に走行する鋳造台車上に鋳造される。これらの鋳造台車がレール上を走行し、金型区間の最後で鋳片がロール工程(Rollgang)に引き渡され、鋳片は遅くとも、後段に配置される第１ロールスタンドに進入するときには完全凝固していなければならない。この刊行物には鋳造速度と有効金型長との関係が記載されている。操業中に材料供給容器の位置を変更することはこの刊行物から読み取ることができない。
【０００３】
ＤＥ４３４４９５３Ｃ２により、溶湯収容容器とコンベヤベルトとを備えた帯材鋳造装置上で最終寸法に近い金属帯材を鋳造するための方法が公知であり、コンベヤベルト上での金属溶湯の広がりに影響をおよぼす操作上の指摘と手段がそこに述べられている。その際、コンベヤベルトに対する鋳造容器の配置は変更可能でない。
【０００４】
本発明は、任意の鋳造速度と任意の鋳片厚とにおいて一定した高品質の矩形鋳片を最終寸法近くに鋳造しかつ引き続き圧延することが簡単な設計手段で保証されている方法および相応の装置を提供することを目的とした。
【０００５】
本発明はこの目的を方法請求項１の特徴と装置請求項６の特徴とによって達成する。
【０００６】
本発明によれば、鋳造開始前に材料供給容器がコンベヤベルトの長手方向に関してあらかじめ定めることのできる位置に調整され、こうして液体金属のコンベヤベルト上への供給箇所があらかじめおおまかに定められる。さらに、コンベヤベルトの搬送速度はロールスタンドの所望の圧延厚と圧延速度とに基づいて調整される。操業中、完全凝固位置と圧延材温度は、材料供給容器から進出する液体金属のコンベヤベルト上への供給箇所の実際位置に関する制御量として利用される。
【０００７】
コンベヤベルト上への溶湯の可変供給によって、コンベヤベルトの末端でもロールスタンドの入口でも鋳造帯材の平均温度を調整する簡単できわめて有効な可能性が得られる。その際、平均温度は鋳造帯材の帯材横断面にわたる許容温度差の平均値を含む。
【０００８】
溶湯の可変供給箇所は、厳密には粗調整も、操業中に実施される微調整も、圧延装置内への鋳片の特殊な入口温度分布を調整することを可能とする。
【０００９】
材料供給容器から進出した液体金属のコンベヤベルト上への供給箇所の実際位置に影響をおよぼすのを補足して、有利にはなお他の制御サブシステムが利用される。コンベヤベルト上にある材料鋳片の厚さを検出して、材料供給容器から進出する液体材料の質量流量を制御するのに利用することが提案される。他の有利な方法では、コンベヤベルトの速度が検出され、材料供給容器から進出する液体材料の質量流量を制御するのに利用される。さらに、質量流量を制御するとき、材料供給容器内にある金属の湯面を考慮することができる。
【００１０】
材料供給箇所の位置を制御するために、さらに、コンベヤベルト上にある金属鋳片からの放熱量(Abfuhr der Waerme)を考慮することが提案される。
【００１１】
この方法を実施するために材料供給容器が移動要素を有し、これらの移動要素でもって材料供給容器は水平に、コンベヤベルトの主軸と同軸で、鋳片の搬送方向にまたはそれとは逆方向に移動可能である。さらに、材料供給容器がアクチュエータに接続されており、このアクチュエータは鋳片の完全凝固と圧延材の温度とを考慮する制御器に制御技術的に接続されており、材料供給容器の位置はこのアクチュエータで任意に調整可能である。
【００１２】
有利な１構成では材料供給容器が車輪を装備しており、これらの車輪がレール上を走行する。さらに、軌道と協動する滑り要素を利用することが提案される。
【００１３】
他の有利な１構成では移動要素が摺動伝動装置であり、材料供給容器出湯ノズルの湯口を、十分と見做される特定範囲にわたってコンベヤベルトの運び側から一定した距離に案内可能であるようにこの摺動伝動装置は構成されている。
【００１４】
他の１構成では、材料供給容器の水平移動時にその湯口をコンベヤベルトの運び側から一定した距離に案内可能であるように制御器に接続されたピストンシリンダユニットが利用される。これらのピストンシリンダユニットは、材料供給容器の隅に取付けられる支柱を形成する。
【００１５】
有利な１構成では、材料供給容器の水平方向位置を変更するためのアクチュエータとして液圧ピストンシリンダユニットが提案される。１構成では、同期シリンダとして構成されるピストンシリンダユニットが設けられており、その一端は間座棒を介して材料供給容器に結合されている。
【００１６】
他の有利な１構成では、エンドレスベルトを介して材料供給容器に結合された電気駆動装置が位置アクチュエータとして提案される。
【００１７】
さらに、位置アクチュエータと材料供給容器とを１つの架枠上に配置し、その際、アクチュエータを材料供給容器位置の微調整用に利用し、また独自の駆動装置を有する架枠を粗位置決め用に利用することが提案される。
【００１８】
材料供給容器に関してはさまざまな構造形態が提案される。１構成形態では、注湯ストッパまたは滑り子(Schieber)を備えた取鍋が材料供給容器の前段に設けられており、この取鍋が液体金属の流入を制御する。他の１構成形態では材料供給容器が負圧容器として構成され、この負圧容器が注入室を有し、この注入室内に溶湯が注入される。
【００１９】
希望する素材特性と求める入口温度分布とを確実に達成するために、本発明の１実施形態では、コンベヤベルト上への液体金属の供給箇所から、コンベヤベルトによる輸送中は少なくとも鋳片の自由表面を囲繞する囲いが設けられる。この囲いはシャッターとして構成される蓋を有する。このシャッターは一端が材料供給容器の出湯ノズルに結合されており、他端には巻取装置を有する。この囲いがガス供給装置に接続されており、このガス供給装置を介して特に不活性ガスが自由空間に送り込まれる。
【００２０】
本発明の１実施例が添付図面に示してある。
【００２１】
図１が示す材料供給容器１１の出湯ノズル１３を介して液体金属Ｍがコンベヤベルト３１に供給される。材料供給容器１１は移動要素２２を介してコンベヤベルト３１の主軸Ｉ方向に移動可能であり、この場合移動要素はレール２３上を走行する車輪１４である。材料供給容器は間座棒１６を介してアクチュエータ２１によってコンベヤベルト３１の主軸Ｉの方向で水平に動かされる。
【００２２】
液体金属Ｍを材料供給容器１１内に供給するために、浸漬ノズル６７を有する取鍋６６が設けられており、この浸漬ノズルの頭端側は注湯ストッパ６３によって閉鎖可能である。
【００２３】
コンベヤベルト３１は運び側３２と戻り側３３とを有し、駆動装置３４によって駆動される。運び側３２上で液体金属Ｍが凝固して鋳片Ｓとなり、ロールスタンド９１に供給される。このロールスタンドはロール駆動装置９２によって駆動され、鋳片Ｓを圧延して所望の厚さの圧延材Ｗにし、最後には巻取装置９３に巻き取る。
【００２４】
金属から矩形鋳片を最終寸法近くに鋳造するための装置は一連の測定素子、厳密には鋳片Ｓの完全凝固を検出するための測定素子５１と圧延材Ｗの温度を検出するための測定素子５２、を装備している。
【００２５】
速度を検出するための測定素子５３がコンベヤベルト３１の駆動装置３４に設けられている。
【００２６】
液体金属Ｍの湯面を検出するための測定素子５４が材料供給容器１１内に配置されている。
【００２７】
金属鋳片厚を検出するための測定素子５５がコンベヤベルト３１の運び側３２の上方で材料供給容器１１の出湯ノズル１３の近傍に配置されている。
【００２８】
鋳片Ｓからの放熱量を検出するための測定素子５６がロールスタンド９１の近傍で、鋳片搬送方向においてその前方に設けられている。圧延材Ｗの厚さを検出するための測定素子５８が鋳片搬送方向においてロールスタンド９１の後方に配置されている。
【００２９】
完全凝固を検出するための測定素子５１と圧延材温度を検出するための測定素子５２が制御器４１に接続されており、この制御器は材料供給容器１１の位置を調整するためのアクチュエータ２１に制御上(steuerungsmaessig)接続されている。
【００３０】
コンベヤベルトの速度を検出するための測定素子５３は制御器４３に、湯面を検出するための測定素子５４は制御器４４に、そして金属鋳片厚を検出するための測定素子５５は制御器４５に接続されており、制御器４３〜４５は液体金属Ｍの量を制御するための要素６１に接続されている。
【００３１】
放熱量を検出するための測定素子５６は制御器４６に、ロールスタンドの速度を検出するための測定素子５７は制御器４７に、そして圧延材厚を検出するための測定素子５８は制御器４８に接続されており、制御器４６〜４８は制御器４１に接続されている。（主）制御器４１は実質的に測定素子５１と５２の測定値を支えとし、補足的に測定素子５６〜５８の測定値を支えとする。
【００３２】
図２が示す材料供給容器１１は負圧容器として構成されており、これが負圧装置６５に結合されている。この材料供給容器が注入室１２を有し、この注入室内に浸漬ノズル６７が突出する。浸漬ノズル６７は、この場合滑り子６４として構成される閉鎖要素６２によって閉鎖可能である。浸漬ノズル６７は取鍋６６の底に配置されており、この取鍋のなかに液体金属Ｍがある。
【００３３】
材料供給容器は、この場合ピストンシリンダユニット２７として構成される移動要素２２で支えられている。これらのピストンシリンダユニット２７は制御技術的に制御器４９に接続されており、出湯ノズル１３を、また材料供給容器がコンベヤベルト３１の主軸Ｉの方向で移動するときには運び側３３から一定した距離で、保持することができる。
【００３４】
材料供給容器１１が間座棒１６を介してアクチュエータ２１に結合されており、このアクチュエータはこの場合ピストンシリンダユニット２８として構成されている。
【００３５】
微調整用アクチュエータ２１と移動要素２２はこの場合１つの架枠１８上に配置されており、この架枠は車輪１４を介してレール２３上を移動可能である。材料供給容器１１の位置、特に粗位置、を調整するために、車輪１４の少なくとも１つが他のアクチュエータ２１に接続されている。
【００３６】
図３では移動要素２２が滑り要素１５として構成されており、これらの滑り要素は材料供給容器１１に固着されており、軌道２４と協動する。
【００３７】
材料供給容器１１に設けられているレバー２５が継手２６を有し、これらの継手でもって出湯ノズル１３の位置はコンベヤベルト３１の運び側３２に対して任意に調整可能である。
【００３８】
材料供給容器１１はこの場合エンドレスベルト１７を介して結合されており、このエンドレスベルトはこの場合電気駆動装置２９として構成されるアクチュエータ２１に接続されている。
【００３９】
さらに、ガス供給装置８１に接続された囲い(Einhausung)７１によって鋳片Ｓは囲繞されている。この囲い７１が蓋７２を有し、この蓋はこの場合シャッター７３として構成されている。このシャッター７３は一端が材料供給容器１１に気密に固着されており、他端には巻取装置７４を有する。ガス供給装置８１を介して好ましくは不活性ガスが囲い７１の内部空間７５に送り込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 最終寸法近くに鋳造するための装置を、制御器を含めて示す。
【図２】 負圧容器として構成される材料供給容器を示す。
【図３】 囲いを備えた帯材鋳造装置を示す。
【符号の説明】
＜供給＞
１１ 金属供給容器
１２ 注入室
１３ 出湯ノズル
１４ 車輪
１５ 滑り要素
１６ 間座棒
１７ エンドレスベルト
１８ 架枠
＜運動＞
２１ アクチュエータ
２２ 移動要素
２３ レール
２４ 軌道
２５ レバー
２６ 継手
２７ ピストンシリンダユニット
２８ ピストンシリンダユニット（２１）
２９ 電気駆動装置
＜ベルト＞
３１ コンベヤベルト
３２ 運び側
３３ 戻り側
３４ 駆動装置（３１）
＜制御＞
４１ 制御器（５１、５２）
４３ 制御器（５３）
４４ 制御器（５４）
４５ 制御器（５５）
４６ 制御器（５６）
４７ 制御器（５７）
４８ 制御器（５８）
４９ 制御器（２７）
＜測定＞
５１ 完全凝固測定素子
５２ 圧延材温度測定素子
５３ コンベヤベルト速度測定素子
５４ 湯面測定素子（１１）
５５ 金属鋳片厚測定素子
５６ 抜熱量測定素子
５７ ロールスタンド速度測定素子
５８ 圧延材厚測定素子
＜量＞
６１ 要素（量）
６２ 閉鎖要素
６３ 注湯ストッパ
６４ 滑り子
６５ 負圧装置
６６ 取鍋
６７ 浸漬ノズル
＜囲み＞
７１ 囲い
７２ 蓋
７３ シャッター
７４ 巻取装置
７５ 内部空間
＜ガス＞
８１ ガス供給装置
＜圧延＞
９１ ロールスタンド
９２ ロール駆動装置
９３ 巻取装置
Ｍ 液体金属
Ｓ 鋳片
Ｗ 圧延材
Ｉ 主軸

Claims (20)

1. 鋼から短形鋳片を最終寸法近くに鋳造し、引き続きこの鋳片をインライン圧延するための方法であって、材料供給容器の出湯ノズルを介して液体金属がコンベヤベルトの運び側に供給され、このコンベヤベルト上で液体金属が凝固し、成形のためにロールスタンドに引き渡され、
   ａ）鋳造開始前に、
   ａａ）液体金属のコンベヤベルト上への供給箇所があらかじめおおまかに定められる、
   ａｂ）コンベヤベルトの搬送速度が、ロールスタンドの希望する圧延厚と圧延速度とに基づいて調整される、
   ｂ）鋳造中、
   ｂａ）コンベヤベルト上にある金属鋳片の完全凝固位置が検出される、
   ｂｂ）ロールスタンドの領域で圧延材の温度が検出される、
   ｂｃ）完全凝固位置と圧延材温度が、材料供給容器から進出する液体金属のコンベヤベルト上への供給箇所の実際位置に関する制御量として利用される
   以上のステップを有する方法。
2. コンベヤベルト上にある金属鋳片の厚さが検出され、材料供給容器から進出する液体金属の質量流量を制御するのに利用されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. コンベヤベルトの速度が検出され、材料供給容器から進出する液体金属の質量流量を制御するのに利用されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 材料供給容器から進出する液体金属の質量流量を制御するとき、材料供給容器内にある金属の湯面が考慮されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
5. 材料供給箇所の位置を制御するとき、コンベヤベルト上にある金属鋳片からの放熱量が考慮されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
6. 鋼から短形鋳片を最終寸法近くに鋳造し、引き続きこの鋳片をインライン圧延するための装置であって、出湯ノズルを有する金属供給容器と水平に配置されるコンベヤベルトとこのコンベヤベルトの後段に配置される少なくとも１つのロールスタンドとを有する、請求項１に記載された方法を実施するためのものにおいて、
   材料供給容器（１１）が移動要素（２２）に結合されており、これらの移動要素でもって材料供給容器がコンベヤベルト（３１）の主軸と同軸な水平方向で鋳片（Ｓ）の搬送方向にまたはその逆方向に移動可能であり、かつ材料供給容器（１１）がアクチュエータ（２１）に接続されており、このアクチュエータが制御技術的に制御器（４１）に接続されており、鋳片（Ｓ）の完全凝固位置を検出するための測定素子（５１）と圧延材の温度を検出するための測定素子（５２）がこの制御器に接続されていることを特徴とする装置。
7. 金属供給容器（１１）の出湯ノズル（１３）を流れる金属の質量流量を制御できる要素（６１）が設けられていることを特徴とする、請求項６記載の装置。
8. 要素（６１）が、制御可能な閉鎖要素（６２）としておよび／または負圧装置（６５）として構成されていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
9. 移動要素（２２）が、材料供給容器（１１）に結合された車輪（１４）であり、これらの車輪がレール（２３）上を走行することを特徴とする、請求項６記載の装置。
10. 移動要素（２２）が、材料供給容器（１１）に結合された滑り要素（１５）であり、これらの滑り要素が軌道（２４）と協動することを特徴とする、請求項６記載の装置。
11. 移動要素（２２）が、継手（２６）を有するレバー（２５）から組立てられており、これらのレバーが摺動伝動装置として構成されており、材料供給容器（１１）の水平移動時にその出湯ノズル（１３）の湯口が特定範囲内でコンベヤベルト（３１）の運び側（３２）から一定した距離に案内可能であることを特徴とする、請求項６記載の装置。
12. 移動要素（２２）がピストンシリンダユニット（２７）であり、材料供給容器（１１）の水平移動時にその出湯ノズル（１３）の湯口がコンベヤベルトの運び側（３２）から一定した距離に案内可能であるようにこれらのピストンシリンダユニットは制御器（４９）に接続されていることを特徴とする、請求項６記載の装置。
13. アクチュエータ（２１）が液圧ピストンシリンダユニット（２８）であることを特徴とする、請求項６記載の装置。
14. ピストンシリンダユニット（２８）が同期シリンダとして構成されており、その一方の末端が間座棒（１６）を介して材料供給容器（１１）に結合されていることを特徴とする、請求項１３記載の装置。
15. アクチュエータ（２１）が、エンドレスベルト（１７）を介して材料供給容器（１１）に結合された電気駆動装置（２９）として構成されていることを特徴とする、請求項６記載の装置。
16. 材料供給容器（１１）の移動要素（２２）と、材料供給容器に結合されたアクチュエータ（２１）が、コンベヤベルト（３１）の主軸（Ｉ）と同軸に動かすための独自の駆動装置（２９）を有する架枠（１８）に配置されていることを特徴とする、請求項６乃至１５のいずれか１項記載の装置。
17. 材料供給容器（１１）が、注入室（１２）を有する負圧容器として構成されており、この注入室内に溶湯が注入可能であることを特徴とする、請求項６記載の装置。
18. 囲い（１７）が設けられており、この囲いが、コンベヤベルト（３１）上への供給箇所から、コンベヤベルトにより輸送される間は少なくとも、鋳片（Ｓ）の自由表面を囲繞することを特徴とする、請求項６記載の装置。
19. 囲い（１７）が蓋（７２）を有し、この蓋がシャッター（７３）として構成されており、このシャッターは一端が材料供給容器（１１）の出湯ノズル（１３）に結合されて材料供給容器の走行運動を支障なく許容し、他端が巻取装置（７４）に結合されていることを特徴とする、請求項１８記載の装置。
20. 囲い（１７）がガス供給装置（８１）に接続されていることを特徴とする、請求項１８または１９記載の装置。

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