TWI496633B - 由金屬熔融物製造厚鋼板的方法與垂直連續鑄造裝置 - Google Patents

由金屬熔融物製造厚鋼板的方法與垂直連續鑄造裝置 Download PDF

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Description

由金屬熔融物製造厚鋼板的方法與垂直連續鑄造裝置
本發明係有關於一種在垂直連續鑄造裝置上由金屬熔融物製造厚鋼板的方法，其中，在垂直鑄模中澆鑄尚具液芯之鋼坯，在連接該垂直鑄模且具有多個鑄坯導引區段的鑄坯導引裝置中進一步導引該鋼坯，在該鋼坯完全凝固後由切分裝置將其分為相應鋼板長度，再予以運走，該等鑄坯導引區段包含至少部分可傳動及/或可調節鑄坯導引輥。本發明亦有關於一種用於實施上述方法的垂直連續鑄造裝置。
為標準厚度為50mm至450mm且標準寬度為900mm至3200mm的鋼材實現尺寸多樣性係長久以來所追求的目標，迄今為止係在實施為所謂“弧形裝置”、“垂直彎曲裝置”或“垂直裝置”的連續鑄造裝置中(例如，CSP垂直裝置)將完全凝固的鑄坯折彎以達成上述目標。鋼板厚度大於300mm時，由於製成大鋼板厚度在冶金方面的要求較高，故而在相應軋製階段需要採用足夠大的變形度，以便於零下20℃條件下在厚鋼板上可靠地實現(例如)85%的延性斷裂。
“Stahl und Eisen 117(1997)，No.11”中的“Neubau einer Vertikalstranggießanlage bei der AG der Dillinger Hüttenwerke”一文在第73至79頁揭露一種垂直式連續鑄 造裝置，其將完全凝固後的鋼坯折彎以製成鑄造寬度為1400mm至2200mm且鋼坯厚度為230mm至400mm的鋼坯。根據此文所描述的方案及其圖8，其鑄坯導引裝置由四個不同的支承元件、包含垂直鑄模成型空腔的直線型鑄模、一機械固定於一定厚度的區段、兩液壓調節之後續區段以及五個用於實施液壓輕壓下的區段構成。此等液壓定位鋼坯導引區段上藉由動態欠載調節及設置上述輕壓下區域來實現可變鑄坯導引，從而在任何時間及所有鑄造條件下以最佳方式對鋼坯實施壓下並滿足在熔析最小化方面的要求。
DE 20 2010 015 499 U1曾揭露一種本文開篇所述類型的垂直連續鑄造裝置。此裝置毋需費力地將厚度大於300mm的鋼板或鋼坯折彎。其垂直鋼坯導引裝置適於在約0.3至0.4m/min的鑄造速度下在發生最終凝固前無裂紋製成厚度不大於400mm的鋼板或鋼坯。
本發明之目的在於對一種同類型方法與垂直連續鑄造裝置進行改良，使得無論該鋼坯導引裝置之各區段中的熱鑄坯溫度曲線如何皆可使運走前所截取的鋼板獲得相同的高品質，即在鋼板幾何形狀、鋼板表面及鋼板內部方面獲得相同的高品質，特別是在製造厚度超過400mm之鋼板或鋼坯時，此等鋼板或鋼坯易斷裂且易碎，故而迄今為止無法藉由連續鑄造法製出，而只能透過鑄錠法連同相應軋製 過程製出。本發明的方法尤其適於製出抗裂紋敏感鋼、合金鋼(例如鑽孔合金)、普通或高強度鋼、耐酸氣管道鋼板及鍋爐鋼板，以及厚鋼板。
本發明用以達成上述目的的解決方案為一種具有以下特徵之方法，製造厚度超過300mm並特定言之介於400mm及800mm之間且標準寬度為900mm至3200mm之鋼坯時，在連接該鑄坯導引裝置且不對完全凝固之鋼坯進行支承及導引的裝置區段內對該鋼坯與垂直線的偏差進行偵測，在該鋼坯到達該切分裝置前透過增減位於該非支承裝置區段上游或下游之鑄坯導引輥之調節力以及/或者進行位置變更來將該鋼坯彎回垂直線。
本發明基於以下認識，涉及上述標準厚度時需要讓液壓系統能夠產生約25MPa的高壓力以便對位於該鑄模下游的鑄坯導引區段(例如不超過九個區段)進行調節，且該鋼坯所施加的熱反作用力能夠使該鋼坯朝橫側面方向偏離垂直線。上述方式亦完全適用於厚度大於300mm至400mm的情況。該鑄坯導引裝置已經過擴展，連接最後鑄坯導引區段之非支承裝置區段在其上游及下游皆具有較佳同樣設置於相應區段中的鑄坯導引輥，在此情況下，該等鑄坯導引輥便可在發現偏差時將該鑄坯彎回垂直線。若未發現任何偏離或偏差，則該等鑄坯導引輥將該鋼坯保持於垂直線上。此時，在該非支承裝置區段內測定偏差並將測定結果轉發至上級中央計算器，以便對該等鑄坯導引輥實施相應控制。
上述非支承裝置區段係指未設置鑄坯導引輥的一定長度。
根據本發明的較佳實施方案，在就鑄造方向而言位於該非支承裝置區段上游的傳動輥單元中以及/或者由位於該非支承裝置區段下游的鑄坯傳動器來施加該彎回力或將該鋼坯保持於該垂直線上的作用力。
根據本發明，僅針對該傳動輥單元之部分鑄坯導引輥及/或該鑄坯傳動器之部分鑄坯導引輥實施針對該鋼坯的調節以及/或者相對於該鋼坯的位置變更。此點較佳係指由三個輥子對構成的傳動輥單元中的就鑄造方向而言最後兩輥子對之鑄坯導引輥以及/或者該具有較佳兩輥子對的鑄坯傳動器之鑄坯導引輥。
根據本發明的一種實施方案，由該傳動輥單元實施硬壓下處理，從而使其實施為傳動壓下單元。在該硬壓下過程中對完全凝固後的鋼坯進行壓合處理，以便在整個鑄坯截面範圍內對凝固工序所產生的密度不連續性予以補償。
根據本發明，在該非支承裝置區段運行期間，在鑄造速度所給出的時段內將用於起動該垂直連續鑄造裝置的冷鑄坯與該鋼坯分離並運走。該非支承裝置區段採用某種長度，使得該鑄造速度可變的垂直連續鑄造裝置上的可用時間即使在最大鑄造速度(例如，0.6m/min至1m/min)下亦足以將冷鑄坯與熱鋼坯分離並運走。
根據本發明的一種較佳實施方案，由該下游鑄坯傳動器將其所接收之被分離的冷鑄坯運走，與此同時，第二鑄 坯傳動器自靜止位置移動至鑄坯導引位置。在此情況下，該等鑄坯傳動器以交替方式分別用作熱鑄坯傳動器以及冷鑄坯傳動器，該等鑄坯傳動器較佳實施為可朝鋼坯橫側面方向移動的滑座。
本發明用以達成上述目的的解決方案為一種具有以下特徵之同類型垂直連續鑄造裝置，設有就鑄造方向而言位於該鑄坯導引裝置下游且不具有支承該鋼坯用鑄坯導引輥之裝置區段，該非支承裝置區段內設有對該鋼坯與垂直運行方向之偏差進行偵測的量測構件，該量測構件將測得實際值轉發至上級中央計算單元，以便透過增減至少部分位於該非支承裝置區段上游或下游的鑄坯導引輥之調節力抑或進行位置變更來修正該偏差。在此情況下，視情況增設相應調節螺釘以便將偏離運行方向的鋼坯重新彎回垂直線。
根據本發明所提出的一種較佳方案，該量測構件實施為由位置可控液壓缸載入的多功能輥。該多功能輥以緊靠該鋼坯之橫側面的方式進行偵測從而隨時發現與垂直運行方向的任何偏差。
該多功能輥之另一用途在於，該垂直連續鑄造裝置起動後透過施加作用力將該冷鑄坯與澆鑄的鋼坯分離。可自上而下或較佳自下而上將該具有相應頂部的冷鑄坯送入鑄模。
根據本發明之垂直連續鑄造裝置的方案，就鑄造方向而言在該非支承裝置區段上游設有一傳動輥單元，其由多 個受驅動且單側或雙側調節之傳動輥對構成，該等傳動輥對包含可作用於該等傳動輥之位置可控液壓缸。根據該傳動輥單元或其鑄坯導引輥及傳動輥的位置抑或根據上述元件對該鋼坯的調節力將該鋼坯彎回運行方向。該傳動輥單元此外亦可實施硬壓下處理。
根據本發明的一種尤佳設計方案，就鑄造方向而言在該非支承裝置區段下游可設有用於對鋼坯進行進一步支承及垂直導引之鑄坯傳動器，其具有至少兩個受驅動且單側或雙側受對應之位置可控液壓缸調節以及/或者施加彎曲力之傳動輥對，其中，該鑄坯傳動器實施為可在與鑄造方向正交的方向上移動的單元，該單元與同樣可在與鑄造方向正交的方向上移動的第二鑄坯傳動器交替用作熱鑄坯傳動器或冷鑄坯傳動器。當其中一鑄坯傳動器在該垂直連續鑄造裝置起動時用作冷鑄坯傳動器並運走分離的冷鑄坯時，替代進入的第二鑄坯傳動器用作熱鑄坯傳動器。
根據本發明的一種設計方案，設有與該鋼坯共同運動並實施為火焰切割器之切分裝置。因此，該火焰切割器在實施分離切割過程中所處的位置視相應鋼板長度之最高至最低位置而定。
根據本發明的一種較佳設計方案，實施為旋轉輥道的鋼板旋轉裝置接收所分離的鋼板長度並為將其送至水平線而進行旋轉。透過此種方式確保連續式物料流。鋼板長度在離開旋轉輥道進入水平線後可立即到達下一輸送輥道，故而該旋轉輥道可迅速重新旋轉至其垂直位置以便接收下 一鋼板長度。
本發明的其他特徵及細節參閱附屬項以及下文中對單獨一附圖所示方案的說明，該方案係有關於一種製造厚度為400mm至800mm且標準寬度為900mm至3200mm的鋼坯的垂直連續鑄造裝置。
該鑄坯導引裝置由垂直鑄模2構成，該垂直鑄模沿箭頭3所示的鑄造方向依次連接有一機械固定於一定厚度的第一鑄坯導引區段4、多個(例如六至八個)液壓調節鑄坯導引區段n1bis 、傳動輥單元6、非支承且不具有任何鑄坯導引輥的裝置區段7、兩鑄坯傳動器8a或8b、可與鑄坯垂直共同運動並實施為火焰切割器9之切分裝置10、最後係用於接收自製成鋼坯11上所截取之鋼板長度11a的旋轉輥道12，其中，該等鋼坯導引區段n1bis 中的鋼坯導引輥5彼此相對佈置，該等兩鑄坯傳動器8a或8b在雙箭頭所示的相互作用過程中可移動至該鑄坯導引裝置，並發揮熱鑄坯傳動器的作用，參閱附圖中的虛線框。由輸送裝置13沿箭頭方向14將經旋轉輥道12送至水平線的鋼板長度11a運走。
位於非支承裝置區段11上游的傳動輥單元6包括三個輥子對6a、6b、6c，該等輥子對皆包含受驅動的鑄坯導引輥5a及分配給該等鋼坯導引輥的位置可控液壓缸15。下游的非支承裝置區段11中設有量測構件16，其實施為可受到位置可控液壓缸17針對鋼坯11之作用的量測輥18。在本 實施例中，位於非支承裝置區段7下游的鑄坯傳動器8a或8b具有兩各包含受驅動鋼坯導引輥5b的輥子對，該等鋼坯導引輥5b同樣分配有(未圖示)位置可控液壓缸或雙缸。
如虛線信號線20所示，量測構件16或其液壓缸15、傳動輥單元6之兩下輥子對6b、6c，以及鑄坯傳動器8a、8b或其鑄坯導引輥5b之液壓缸皆與中央計算單元19相連。
若量測構件16藉其量測輥18測出鋼坯11與垂直線存在偏差，則由中央計算單元19透過對傳動輥單元6之兩下輥子對6b、6c之鑄坯導引輥5a進行位置變更抑或透過增減該等輥子對6b、6c之鑄坯導引輥5a的調節力來將鋼坯11可控彎回垂直線。
作為可選方案，亦可透過對位於非支承裝置區段7下游之鑄坯傳動器8a或8b之鋼坯導引輥5b進行位置變更及/或增減調節力來將鋼坯11彎回垂直線。
量測構件16之連接量測輥18的液壓缸17亦可同時於垂直連續鑄造裝置1起動後將冷鑄坯21與後續的熱鋼坯或熱鑄坯11分離。如圖所示，鑄坯傳動器8b以與鑄造方向正交的方向將分離的冷鑄坯21運走，亦即，將冷鑄坯運離鋼坯11的橫側面。在運走冷鑄坯21的同時，同樣實施為可動滑座之第二鑄坯傳動器8a自其靜止位置移動至虛線框所示的鑄坯導引位置，並以熱鑄坯傳動器的形式在非支承裝置區段7之後對鋼坯11進行導引。特別是在藉由鑄坯傳動器8a或8b及其鑄坯導引輥5b將鋼坯11彎回垂直線的情況下，鑄坯傳動器8a之鑄坯導引輥5b與鑄坯傳動器8b之鑄 坯導引輥5b之間可首先具有足夠大的距離。利用此種可調節性便可實現任意定位及/或棍子調節。
根據本實施例，虛線框所示的鑄坯傳動器8a於鑄造結束後自其工作位置移動至實線所示的待用位置，此後，用於輸送冷鑄坯21的鑄坯傳動器8b自實線所示的頂部切換位置移動至虛線框所示的工作位置，在垂直連續鑄造裝置1起動且冷鑄坯21與澆鑄的鋼坯11分離後，該鑄坯傳動器8b在與鑄坯傳動器8a的相互作用下重新移動至在附圖中位於鋼坯11右側的頂部切換位置。
1‧‧‧垂直連續鑄造裝置
2‧‧‧垂直鑄模
3‧‧‧鑄造方向/箭頭
4‧‧‧第一鑄坯導引區段
5‧‧‧鑄坯導引輥
5a‧‧‧(傳動輥單元之)鑄坯導引輥/傳送輥
5b‧‧‧(鑄坯傳動器之)鑄坯導引輥
6a、6b、6c‧‧‧輥子對
7‧‧‧非支承裝置區段
8a、8b‧‧‧鑄坯傳動器(熱鑄坯或冷鑄坯)
9‧‧‧火焰切割器
10‧‧‧切分裝置
11‧‧‧鋼坯(熱鑄坯)
11a‧‧‧鋼板長度
12‧‧‧旋轉輥道
13‧‧‧輸送裝置
14‧‧‧運走方向
15‧‧‧位置可控液壓缸
16‧‧‧量測構件
17‧‧‧位置可控液壓缸
18‧‧‧量測輥
19‧‧‧中央計算單元
20‧‧‧信號線
21‧‧‧冷鑄坯
n1bis ‧‧‧鑄坯導引區段
附圖為垂直連續鑄造裝置1之示意圖，未顯示鑄造平台及其相應裝置。
1‧‧‧垂直連續鑄造裝置
2‧‧‧垂直鑄模
3‧‧‧鑄造方向/箭頭
4‧‧‧第一鑄坯導引區段
5‧‧‧鑄坯導引輥
5a‧‧‧(傳動輥單元之)鑄坯導引輥/傳送輥
5b‧‧‧(鑄坯傳動器之)鑄坯導引輥
6a、6b、6c‧‧‧輥子對
7‧‧‧非支承裝置區段
8a、8b‧‧‧鑄坯傳動器(熱鑄坯或冷鑄坯)
9‧‧‧火焰切割器
10‧‧‧切分裝置
11‧‧‧鋼坯(熱鑄坯)
11a‧‧‧鋼板長度
12‧‧‧旋轉輥道
13‧‧‧輸送裝置
14‧‧‧運走方向
15‧‧‧位置可控液壓缸
16‧‧‧量測構件
17‧‧‧位置可控液壓缸
18‧‧‧量測輥
19‧‧‧中央計算單元
20‧‧‧信號線
21‧‧‧冷鑄坯
n1bis ‧‧‧鑄坯導引區段

Claims (13)

  1. 一種在一垂直連續鑄造裝置(1)上由一金屬熔融物製造厚鋼板的方法，其中，在一垂直鑄模(2)中澆鑄一尚具液芯之鋼坯，在一連接該垂直鑄模且具有多個鑄坯導引區段(n1bis )的鑄坯導引裝置中進一步導引該鋼坯，在其完全凝固後由一切分裝置(10)將該鋼坯切分為相應鋼板長度(11a)，再予以運走，該等鑄坯導引區段(n1bis )包含至少部分可傳動及/或可調節鑄坯導引輥(5；5a，5b)，其特徵在於，製造厚度超過300mm，特定言之介於400mm及800mm之間且標準寬度為900mm至3200mm之間的鋼坯(11)時，在一連接在該鑄坯導引裝置後方的裝置區段(7)不對完全凝固之鋼坯(11)進行支承及導引，在該裝置區段中將該鋼坯與垂直線的偏差進行偵測，並且在該鋼坯(11)到達該切分裝置(10)前透過增減位於該非支承裝置區段(7)上游或下游之鑄坯導引輥(5a；5b)之調節力以及/或者進行位置變更來將該鋼坯彎回到該垂直線。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，由就鑄造方向(3)而言位於該非支承裝置區段(7)上游的傳動輥單元(6)來施加該彎回力或將該鋼坯(11)保持於該垂直線上的作用力。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於，由就鑄造方向(3)而言位於該非支承裝置區段(7)下游的鑄坯傳動器(8a；8b)來施加該彎回力或將該鋼坯(11) 保持於該垂直線上的作用力。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於，僅針對該傳動輥單元(6)之部分鑄坯導引輥(5a)及/或該鑄坯傳動器(8a；8b)之部分鑄坯導引輥(5a)實施針對該鋼坯(11)的調節以及/或者相對於該鋼坯(11)的位置變更。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於，由該傳動輥單元(6)實施一硬壓下處理。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於，在該非支承裝置區段(7)之運行期間，在該鑄造速度所給出的時段內將一用於起動該垂直連續鑄造裝置(1)的冷鑄坯(21)與該鋼坯(11)分離並運走。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於，由該下游鑄坯傳動器(8b)將其所接收之冷鑄坯(21)運走，與此同時，一第二鑄坯傳動器(8a)在相互作用影響下自一靜止位置移動至該鑄坯(11)之導引位置。
  8. 一種由一金屬熔融物製造厚鋼板的垂直連續鑄造裝置(1)，包括一鑄模(2)、一連接在該鑄模後且具有多個鑄坯導引區段(n1bis )之鑄坯導引裝置、一隨後之用於將該完全凝固的鋼坯(11)切分為相應鋼板長度(11a)之切分裝置(10)，以及一用於運走該具鋼板長度(11a)之鋼板之裝置，該垂直連續鑄造裝置特定言之用於實施如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，設有一裝置區域(7)，其就鑄造方向(3)而言係位於 該鑄坯導引裝置下游且不具有支承該鋼坯(11)用鑄坯導引輥，該非支承裝置區段(7)內設有一個量測構件(16)，對該鋼坯(11)與垂直運行方向之偏差進行偵測，該量測構件將測得實際值轉發至一上級中央計算單元(19)，以便透過增減至少部分位於該非支承裝置區段(7)上游或下游的鑄坯導引輥(5a或5b)之調節力或進行位置變更來修正該偏差。
  9. 如申請專利範圍第8項之垂直連續鑄造裝置，其特徵在於，該多功能輥(18)透過施加作用力將一冷鑄坯(21)與該澆鑄的鋼坯(11)分離。
  10. 如申請專利範圍第8項之垂直連續鑄造裝置，其特徵在於，就鑄造方向(3)而言在該非支承裝置區段(7)上游設有一傳動輥單元(6)，其由多個受驅動且單側或雙側調節之傳動輥對(6a，6b，6c)構成，該等傳動輥對包含可作用於該等傳動輥(5a)之位置可控液壓缸(15)。
  11. 如申請專利範圍第8項之垂直連續鑄造裝置，其特徵在於，就鑄造方向而言在該非支承裝置區段(7)下游設有一用於進行進一步支承及垂直鋼坯導引之鑄坯傳動器(8a；8b)，該鑄坯傳動器具有至少兩個受驅動且單側或雙側受對應之位置可控液壓缸(15)調節以及/或者施加彎曲力之傳動輥(5b)對，其中，該鑄坯傳動器(8a；8b)實施為可在 與該鑄造方向(3)正交的方向上移動的單元，該單元與一同樣可在與該鑄造方向(3)正交的方向上移動的第二鑄坯傳動器交替用作熱鑄坯傳動器或冷鑄坯傳動器。
  12. 如申請專利範圍第8項之垂直連續鑄造裝置，其特徵在於，設有與該鋼坯(11)共同運動並實施為火焰切割器(9)之切分裝置(10)。
  13. 如申請專利範圍第8項之垂直連續鑄造裝置，其特徵在於，一實施為旋轉輥道(12)的鋼板旋轉裝置接收一所分離的鋼板長度(11a)並為將其送至水平線而進行旋轉。
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