TWI492799B - 特用於製造長鋼鐵產品連續式鑄造設備和連續式鑄造方法 - Google Patents

Description

特用於製造長鋼鐵產品連續式鑄造設備和連續式鑄造方法

本發明涉及一種根據申請專利範圍第1項的前言部分所述的特別是用於長鋼鐵產品的連續式鑄造設備，且涉及一種根據申請專利範圍第13項的前言部分所述的用於連續式鑄造的方法。

眾所周知，在連續式鑄造中，將液態金屬如鋼水注入冷卻鑄模中並在底部將其連續地帶離該鑄模，從而形成作為鑄坯的殼體。沿著由相繼佈置的導輥所形成的導軌，引導該鑄坯經過另外的冷卻裝置即所謂的二次冷卻，並且在該過程中，通過經受冷卻劑(噴水、水/氣混合物)的作用、與導輥接觸以及熱幅射而被進一步地冷卻。

鑒於品質方面的考慮，將鑄坯相對於其截面勻稱地冷卻便顯得很重要。為此目的，一方面，冷卻噴口必須精確地定位、定向並且還必須具有同樣的噴射特性，而另一方面，沿著鑄坯導軌精確地引導鑄坯也很重要。無論什麼原因只要在鑄坯中出現不勻稱的溫度場，則鑄坯便會例如因熱變形而側向地偏離導軌。這種移動直接導致不均勻地施加水冷劑，並因而導致鑄坯距其期望位置的進一步移動。當採用高強度的噴水冷卻即所謂的硬冷卻來鑄造小型鑄坯(近似為100－160 mm² 的方坯)時，該問題便顯得尤為嚴重。此外，當鑄造方坯時，如果增加的摩擦力出現在鑄模區中 時，則可能發生鑄坯升離其彎曲導軌，並且在該過程中，相對撓性的鑄坯宛如在伸展。

為了引導鑄坯經過冷卻裝置，使用固定或撓性地(經由彈簧組，壓縮空氣波紋管等)安裝在距鑄坯的預定最小間距中的導輥，實踐中該撓性設計僅用在鑄坯的上端。

採用這種解決方案，不利的是，由於冷卻室的高腐蝕性和潮濕的環境使得大多數的導輥短時後便會卡住(stick)，因為它們僅零星地觸及鑄坯並通過鑄坯而轉動，因此腐蝕產物和積垢可在軸承處快速地積聚。卡輥一方面是由於鑄坯熱輻射所引起的熱超載，而另一方面則是因為導輥頻繁地損壞鑄坯表面、使其帶有導致廢品的刻痕和縱向劃傷。此外，如果在相同的連續式鑄造設備中鑄造帶有不同尺寸的截面模式的鑄坯，則在每一情況下要麼必須安裝嶄新的導向元件，要麼必須將導輥移動到新的位置。這些舉措都涉及到工時的消耗並且不利地影響到鑄造裝置的利用率。因此在實踐中，經常將導輥設定成最大模式，且僅在寬度限度內通過其引導較小的模式。

當出現鑄造缺陷如鑄坯破裂時，固定定位的導輥和噴射護板(spray battens)難以移動破裂的鑄坯，並且恢復運行準備會消耗時間。

本發明所基於的目的是提供一種起先所提及類型的連續式鑄造設備，並提出一種用於特別是鋼的連續式鑄造方 法，這些通過相對於鑄坯截面勻稱分佈的精確冷卻，而能夠相當大地改善鑄坯品質。此外，減少了在將鑄造設備轉換至另一種鑄造模式時以及維修期間的閒置時間。

根據本發明，該目的通過具有申請專利範圍第1項所述特徵的連續式鑄造設備以及通過根據申請專利範圍第13項所述的方法而得以實現。

根據本發明的連續式鑄造設備的進一步優選的構造以及根據本發明的方法的進一步優選的配置構成了申請專利範圍附屬項的主題。

就根據本發明的連續式鑄造設備來說，其具有多個相繼佈置的定心模組，且這些定心模組中的每一個都具有固定安裝的輥子，限定導軌的期望路線，以用於一個鑄坯側面而另外的導輥則用於另一個鑄坯側面，這些另外的導輥在大致垂直於對應鑄坯表面的方向上是可調節的，且相應的輥子倚靠鑄坯的接觸壓力也是可調節的，由於後者的夾持保證了導輥連同鑄坯一起連續地運轉，並且將鑄坯保持在它在導軌中的期望位置上。結果，在一方面，相當大地降低了輥子熱超載和鑄坯表面破壞的風險並保證了勻稱的冷卻。

此外，可測量鑄坯倚靠定心輥的接觸壓力並且可將由此取得的信號輸送至控制裝置，例如當側向輥子上的力因鑄坯的熱誘導變形而增加時，例如在具體的鑄坯側面處可局部地執行冷卻的指定變更，因此宛如以熱學上的方式實現了鑄坯的定心運轉。

同樣地，根據當方坯沿著其彎曲導軌移動時倚靠定心輥的鑄坯接觸力的增加，有可能推斷出有關鑄坯的拔出力以及因而在鑄模區產生的摩擦力，藉此開啟了用於監控尤其是鑄模摩擦的鑄造過程的新的可能性。

根據本發明的連續式鑄造設備使得鑄坯能夠以各種尺寸模式來鑄造而不會不利地影響設備的利用率，這是因為不需要改變導輥和/或噴射構件或在每一情況下對其手動地重新定位。同時，借助於定心架的引導，對於所有的鑄坯模式保證了高的生產品質，並顯著地縮短了轉變時間。

根據圖1，連續式鑄造設備包括鑄模1，特別是鋼的液態金屬注入該鑄模1中，並在底部被連續地帶離該水冷式鑄模1，從而形成作為鑄坯2的殼體。引導該鑄坯經過另外的冷卻裝置即所謂的二次冷卻，並且在該過程中進一步地冷卻。根據需要，可在鑄模出口處安裝作為所謂底部輥架或支承段的支承輥和噴射構件4。這些都有賴於模式並在每一次改變鑄造模式時而更換鑄模。

冷卻裝置包括多個相繼佈置的噴射模組3，在該噴射模組3中，沿著導軌引導的鑄坯2經受一般為水或水/氣混合物的冷卻劑作用。為此，各冷卻模組3均配備有多個實施為噴射構件的噴嘴5，其優選安裝在送水噴射護板7中。噴射護板7經由調節構件6可以以相對於鑄坯軸線大致同心的受控方式來調節。作為調節構件6，在鑄坯的內半徑 和外半徑處為噴射護板7有利地設置了推動臂6a，並且為側向的噴射護板7設置了對應的樞轉臂6b。此外，為調節構件6而設置了連接到推動臂6a和樞轉臂6b上的驅動裝置6c。

在具體情況下，就所謂的乾鑄法來說，相比之下，鑄坯無需噴射冷卻便可冷卻，即實質上僅通過水冷式輥子。在這種情況下，對於鑄坯最為重要的是連續地保持與所有的導輥相接觸。

鑄坯2運行經過多個相繼佈置的定心模組10，該定心模組10中的每一個都具有固定安裝的輥子11，限定導軌的期望路線，以用於一個鑄坯側面2a，而另外的導輥則用於另一個鑄坯側面。這些輥子在圖2和圖3中可詳細地見到。與輥子11相比，這些另外的輥子12、13、14以某種可調節的方式佈置成不管鑄坯的截面形狀(正方形，矩形，圓形，I型截面等)而大致垂直於對應鑄坯表面2b、2c、2d的方向，如在接下來的文本中所說明的那樣。

相應的定心模組10具有固定的機架20。另外的導輥中的一個即上導輥12，由可樞轉地保持在機架20上的U型支架22所承載，通過這樣的方式使得當上導輥12樞轉時可相對於固定安裝輥子11對其進行調節，且在該過程中壓靠在鑄坯側面2b上。通過圖2中可見的液壓缸25，經由以可轉動地安裝方式而連接到樞軸21上的桿26來優選地影響支架22的樞轉。當調節液壓缸25和桿26時，對應地樞轉樞軸21並且還通過樞軸21而樞轉U型支架22。

剩下的兩個側嚮導輥13、14在所有情況下都由一個套管型部件33、34所承載，該套管型部件33、34在所有情況下都可繞著一個固定在機架上的軸31、32樞轉，且確切地說是在所有情況下都經由連接到相應部件上的兩個凸緣部33a、34a，而輥子安裝在該凸緣部33a、34a中。兩個套管型部件33、34經由相互接合的齒狀段35、36而可轉動地相互連接。兩個部件中的一個即根據圖2的部件34，由另外的液壓缸40所致動或樞轉，部件34的樞轉也經由齒狀段35、36而傳遞到另一個部件33，因此經由可樞轉的凸緣部33a、34a可相互專有勻稱地、即相對於期望的鑄坯導軌軸線同心地調節兩個導輥13、14，且因此可均勻地壓靠在兩個鑄坯側面2c、2d上。

導輥12、13、14的接觸壓力以受控的方式經由兩個液壓缸25、40來調節，且保證了導輥連同鑄坯一起連續地運轉。因此相當大地降低了輥子熱超載和鑄坯表面破壞的風險。

此外，在鑄造操作中，可測量當前的接觸壓力，且當壓力因鑄坯的熱誘導變形而增加時，可將信號輸送至控制裝置，經由該控制裝置可啟動和局部地執行冷卻的指定變更，例如在具體的鑄坯側面處，因此宛如以熱學上的方式實現了鑄坯的定心運轉。

根據需要，可設置導輥12、13、14倚靠鑄坯2的位置和/或接觸力的開環控制或閉環控制。就閉環控制來說，可通過期望值與實際值的比較來調節導輥的該位置和/或接 觸力。

也有可能經由致動構件的對應連接例如通過液壓缸的再生連接來固定定心輥的預定位置，直至很高的、可調節的鬆開力。若需要，可在預定時間間隔內核對和校正該位置。該校正要麼可通過開環控制乃至以自適應控制的形式來執行，其中，這種自適應控制的形式可適於鑄坯的局部的幾何學上的要求。

控制缸的上述再生連接意指一種連接，其中兩個液缸壓力室經由管道相連接，並且由桿面積和油壓來產生主動的接觸力。只有當鑄坯即將偏離期望位置時，則活塞側上的壓力增加且阻塞液壓缸直至預定的最大力。

如圖3中可見，優選為液壓缸25、40的調節構件和控制裝置有利地容納在導輥上方的水冷密閉箱體41中並使其免受熱輻射和腐蝕環境的影響。

根據本發明的連續式鑄造設備使得鑄坯能夠以各種尺寸模式來鑄造而不會不利地影響設備的利用率，這是因為不需要改變導輥或在每一情況下對其重新定位。同時，對於所有的鑄坯模式都保證了高的生產品質。

有可能的是，通過導輥的調節機構來聯接裝有噴嘴的噴射護板，並因此當轉換模式時實現冷卻構件的自動調節，這將使得鑄造設備能夠快速地、遠端控制地轉化成新的鑄造模式。

通過安置在冷卻室外側的特殊操縱器，可將完整的定心模組快速地安裝在冷卻室中及從冷卻室中移去。在這種 情況下，在連接到冷卻室的位置處，各模組均可具有特殊的連接器單元，借助於該連接器單元可自動地連接所有的介質和信號。

一般地，在本發明的範圍內，在特殊的設備中也將有可能僅設置根據本發明的噴射構件，這些噴射構件容納在多個相繼佈置的噴射模組3中，並且可以以相對於鑄坯軸線大致同心的受控方式來調節，而導輥則將以傳統的方式佈置。

1‧‧‧鑄模

2‧‧‧鑄坯

2a‧‧‧鑄坯側面

2b、2c、2d‧‧‧鑄坯表面

3‧‧‧噴射模組

4‧‧‧噴射構件

5‧‧‧噴嘴

6‧‧‧調節構件

6a‧‧‧ 推動臂

6b‧‧‧樞轉臂

6c‧‧‧驅動裝置

7‧‧‧噴射護板

10‧‧‧ 定心模組

11、12、13、14‧‧‧輥子

20‧‧‧機架

21‧‧‧樞軸

22‧‧‧U型支架

25‧‧‧液壓缸

26‧‧‧桿

31、32‧‧‧軸

33、34‧‧‧ 套管型部件

33a、34a‧‧‧凸緣部

35、36‧‧‧齒狀段

40‧‧‧液 壓缸

41‧‧‧水冷密閉箱體

參考附圖更詳細地闡述本發明，附圖中：圖1示意性地示出了根據本發明的連續式鑄造設備的部件(帶有跟隨的冷卻室的鑄模)的側視圖；圖2示出了作為根據圖1的連續式鑄造設備的一部分的定心模組的透視圖；圖3示出了根據圖2的帶有用於控制裝置的保護性箱體的定心模組。

1‧‧‧鑄模

2‧‧‧鑄坯

2a‧‧‧鑄坯側面

3‧‧‧噴射模組

4‧‧‧噴射構件

5‧‧‧噴嘴

6‧‧‧調節構件

6a‧‧‧推動臂

6b‧‧‧樞轉臂

6c‧‧‧驅動裝置

7‧‧‧噴射護板

10‧‧‧定心模組

11、12、14‧‧‧輥子

Claims (12)

1. 一種特別是用於長鋼鐵產品的連續式鑄造設備，具有鑄模(1)，從所述鑄模(1)中連續地鑄造出具有數個鑄坯側面(2a,2b,2c,2d)的一鑄坯(2)，沿著由相繼佈置的導輥(11,12,13,14)所形成的導軌、尤其是彎曲的導軌，並且同時在具有噴射構件的冷卻室中來引導所述鑄坯，其特徵在於，所述導輥(12,13,14)被容納在多個相繼佈置的定心模組(10)中，並且可以以相對於所述鑄坯的期望軸線同心的受控方式來調節，於是所述導輥(12,13,14)通過致動構件在垂直於所述對應的鑄坯側面(2b,2c,2d)的方向上是可調節的一直到所述鑄坯(2)與所述鑄坯(2)相接觸，所述相應輥子倚靠所述鑄坯(2)的接觸力是以受控方式可調節的，且所述導輥(11,12,13,14)的至少一部分倚靠所述鑄坯(2)的接觸力被測量。
2. 如申請專利範圍第1項所述的連續式鑄造設備，其中所述相應的定心模組(10)具有至少一個固定安裝的輥子(11)，限定所述導軌的期望路線，以用於一個鑄坯側面(2a)，而另外的導輥(12,13,14)則用於另一個鑄坯側面(2b,2c,2d)，這些另外的導輥(12,13,14)通過致動構件在大致垂直於所述對應的鑄坯側面(2b,2c,2d)的方向上是可調節的，以連續地與所述鑄坯(2)相接觸，並且所述相應輥子倚靠所述鑄坯(2)的接觸力是可調節的。
3. 如申請專利範圍第1項所述的連續式鑄造設備，其中所述噴射構件的調節與所述導輥(12,13,14)的調節相耦合。
4. 如申請專利範圍第2項所述的連續式鑄造設備，其中所述相應的定心模組(10)的所述另外的導輥(12,13,14)中的一個導輥相對於所述固定安裝的輥子(11)是可調節的，且所述兩個剩下的輥子(13,14)相對於所述鑄坯的所述期望軸線可同心地調節。
5. 如申請專利範圍第4項所述的連續式鑄造設備，其中所述相應的定心模組(10)的上導輥(12)，相對於所述固定安裝的輥子(11)是可調節的，並通過所述致動構件的U型支架(22)來承載，所述支架可樞轉地保持在所述定心模組(10)的機架(20)上，且設有液壓缸(25)或致動器(例如電動機械式氣缸等)，以用於樞轉所述支架(22)或將所述導輥(12)壓靠在所述鑄坯(2)上。
6. 如申請專利範圍第5項所述的連續式鑄造設備，其中所述兩個剩下的側嚮導輥(13,14)在所有情況下都通過所述致動構件的一個套管型部件(33,34)來承載，所述套管型部件在所有情況下都可繞固定到所述機架上的一個軸(31,32)而樞轉，所述兩個套管型部件(33,34)經由相互接合的齒狀段(35,36)而可轉動地相互連接，且所述兩個部件 (33,34)中的一個部件可通過另外的液壓缸(40)而致動，以便勻稱地樞轉所述部件(33,34)或將所述導輥(13,14)同心地壓靠在所述鑄坯(2)上，所述鑄坯(2)運行在其期望位置上。
7. 如申請專利範圍第5或6項所述的連續式鑄造設備，其中設置有對於所述導輥(12,13,14)倚靠所述鑄坯(2)的位置和/或接觸力的開環控制或閉環控制。
8. 如申請專利範圍第5或6項所述的連續式鑄造設備，其中所述致動構件的所述相應的液壓缸(25,40)可通過控制連接、優選地通過再生連接而固定在所述導輥(12,13,14)的預定位置中，直至很高的可調節的限制力。
9. 如申請專利範圍第8項所述的連續式鑄造設備，其中可操作地連接到控制裝置上的所述液壓缸(25,40)，連同所述控制裝置一起佈置在所述導輥(11,12,13,14)上方的水冷箱體(41)內。
10. 如申請專利範圍第1項所述的連續式鑄造設備，其中所述定心模組(10)可借助於安置在所述相應冷卻室的外側的操縱器而安裝和移去。
11. 如申請專利範圍第10項的連續式鑄造設備，其中在連接到所述鑄造設備的位置處，所述定心模組(10)具有 限定的連接器單元，借助於所述連接器單元，當安裝所述模組時自動地連接冷卻和控制介質以及測量和控制信號。
12. 如申請專利範圍第1項所述的連續式鑄造設備，其中具有實施為噴嘴(5)之類的噴射構件的噴射護板(7)，被分配到噴射模組(3)上，這些噴射護板(7)以及通過它們的所述噴射構件借助於致動構件在大致垂直於所述對應鑄坯側面(2b,2c,2d)的方向上是可調節的。