TWI615210B - 根據ｃｓｐ－槪念的設備以及用於操作此種設備的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種設備及一種方法，用於在該批次或半連續操作中製造厚度為0.8至25mm的金屬帶，較佳為鋼帶，包括至少一用於鑄造薄板坯的鑄造機及佈置在該至少一鑄造機下游之具有多個用於將該等薄板坯滾壓成預定厚度之金屬帶的滾壓架的滾壓裝置，以及至少一佈置在該滾壓裝置下游的捲取裝置，其中在該至少一鑄造機與該滾壓裝置之間佈置有剪切機及爐子，其特徵在於，該滾壓裝置具有用於在該滾壓操作期間改變至少一滾壓架的滾壓間隙的裝置，以及設有控制裝置，該控制裝置如此控制該設備，從而根據該金屬品質，較佳為鋼品質，及該待製造的金屬帶的期望厚度自該批次操作切換至該半連續操作，或自該半連續操作切換至該批次操作，以及，可藉由該滾壓裝置在該滾壓操作過程中自該批次操作切換至該半連續操作。

Description

根據CSP-概念的設備以及用於操作此種設備的方法

本發明係有關於一種設備，以及一種在批次或半連續操作中用厚度為40-140mm的預先澆注的薄板坯製造厚度為0.8至3.0mm的金屬帶，較佳為鋼帶，的方法。本發明亦有關於一種用於操作此種設備的方法。

一段時間以來，將所謂的CSP-®設備應用於製造本文開篇所述類型之厚度為0.8至3.0mm，寬度較佳為不超過2000mm，較佳為約1880mm(+/- 2%)的薄帶材，該設備能夠基於緊湊型設備概念以較高的生產率及優異的帶材品質特別是以經濟且環保的方式來生產此種薄帶材。縮寫CSP-®表示“Compact Strip Production(緊湊型帶材生產)”。在採用CSP-®設備時，將液態鋼澆注為薄板坯，該薄板坯在隧道爐中在溫度補償完畢後以不預滾壓的方式直接在軋機中被滾壓為薄帶材。透過將澆注與滾壓直接連接，CSP-®設備之主要特徵在於特別低的能耗--與傳統帶材熱軋機相比可節約最高40%的能量。CSP-®設備概念即使在不設預滾壓架的情況下亦能對薄板坯進行預滾壓，從而減少投資成本。在CSP-®設備上生產的熱帶材的另一特徵在於高品質，該熱帶材在總帶長及帶寬上具有均衡的結構及均勻的機械物理特性。帶材幾何形狀處於最小公差範圍內。

在該領域中，本發明係有關於一種設備，其在批次操作及半連續操作中皆能受到操作，特別是可在該等操作類型之間進行切換。

相關領域通常知識者將設備的以下運行方式稱為所謂的批次操作：在此運行方式中，自鑄造機排出的薄板坯根據具體厚度且在進入下游的隧道爐前就被縮短至某個長度，以便在離開滾壓裝置後，在下游的捲取裝置中將具有預定長度及預定重量的帶捲捲起。如此便在批次操作中用每個板坯正好製成一個帶捲。

相關領域通常知識者將此種設備的某個運行方式稱為所謂的半連續操作，在此運行方式中，在離開鑄造機後以某種方式切割薄板坯，從而產生所謂的巨型板坯，其長度通常為批次操作中之板坯的整數倍數。在隨後的滾壓製程中，用此種自鑄造機排出後亦被引入隧道爐的巨型板坯來滾壓成薄帶材，藉由通常為懸空式的剪切機在離開滾壓裝置後將該薄帶材定尺剪切成相應的帶捲重量及帶捲長度。

此類設備用於製造不同厚度及自低碳鋼至先進高強度鋼種之不同鋼種的薄帶材。

多年來，用於製造由預先澆注的薄板坯構成的金屬薄帶材的設備已為相關領域通常知識者熟知。對CSP-®設備而言亦是如此。

舉例而言，EP 2 195 124 B1描述一種用於連續、半連續及批次操作的緊湊型撓性CSP-®設備。該案所描述之設備係如此設計，使得此設備能夠在所有三個對此種設備類型而言可能的操作類型中運行，其中為批次操作通常在滾壓裝置前設有兩個平行的鑄造機，在鑄造機與滾壓裝置之前佈置有剪切機，以便以與薄板坯的澆注速度無關的方式開始滾壓操 作。為實施半連續操作，又需要允許製成巨型板坯的爐長，也就是長於批次操作中之單個板坯的爐長。最後，此種設備的連續操作強制地需要將加熱裝置，特別是電感加熱裝置佈置在滾壓方向的區域內，通常佈置在單個滾壓架之間或至少在滾壓架之組之間。

WO 2011/141790 A2亦描述一種方法以及用於製造同樣實現CSP-設備概念的扁平滾壓產品的設備。在該設備中，所有三個上述操作類型之間的切換在特定條件下同樣起作用。

採用習知設備及用於操作此種設備的習知方法時存在以下難題：唯有將滾壓機加熱至預先確定的操作溫度方能應用半連續操作，否則，特別是在以下滾壓架中會出現干擾：滾壓間隙視情況以施加預應力的方式完全閉合，以便在相應滾壓架因作用於金屬帶之滾壓力而發生操作相關回彈時，能夠達到所追求的較薄之帶厚。特別是在高強度鋼種中，例如由於並非順利地將帶材頭部插入滾壓間隙，啟動半連續操作有時會造成滾壓操作的干擾。

有鑒於此，本發明之目的在於提出一種設備及其操作方法，其中在操作CSP-®設備時能夠可靠克服前述難題。本發明用以達成上述目的之解決方案在於一種包括申請專利範圍1之特徵的設備，以及一種包括申請專利範圍8之特徵的方法。本發明的有利設計方案參閱說明書及附屬項。

根據本發明，在該軋製裝置處於操作溫度且已預先在該批次操作中達到最小最終厚度之目標範圍內的最終厚度的情況下，便能應用該 半連續操作。該半連續操作中的第一最終厚度較佳為該批次操作中的最後的最終厚度，其中藉由至少調整滾壓架的滾壓間隙，較佳地該滾壓架的多個滾壓間隙，藉由隨後實施所謂的“flying-gauge-change(動態測量改變)”來調節該最小的最終厚度，並在薄帶材中達到此點。

較佳地，用佈置在該滾壓裝置後的懸空式剪切機在帶捲中分離帶材，該剪切機佈置在該捲取裝置，特別是該等通常應用的地下捲取機前。

在本發明的另一較佳實施方式中，在滾壓操作期間以某種方式實施該帶厚變化，使得該帶材頭部及該帶材尾部亦尚處於市場要求的厚度公差內。

有鑒於此，本發明提供一種方法及一種具有相應編程之控制裝置的設備，該控制裝置可實現自該批次操作切換為該半連續操作，採用本發明後，便能以該最小的最終厚度製造預先澆注之巨型板坯的一部分，較佳地製造該巨型板坯的至少一半，而毋需為此而在外部能量的作用下使得該熱帶材達到操作溫度；確切言之，在製造金屬帶期間透過選擇正確的滾壓速度，來在批次操作或半連續操作中調節本發明之設備的操作溫度，特別是其滾壓材料的操作溫度。

因而在採用本發明之設備及本發明之方法後，就能在應用習知設備組件及相應可用構件的情況下，在節能操作模式中以最小的能耗製造薄帶材。

因此，本發明之設備既能在該批次操作中又能在該半連續操作中自多個鋼種製造薄帶材，且以節能的方式製造特別小之厚度。根據該 鋼品質及該最終產品，原則上為較大最終厚度選擇批次操作的操作類型，為較小或最小的最終厚度選擇半連續操作的操作類型，其中採用本發明後，在應用兩個平行佈置的鑄造機的情況下，該設備能在雙線操作中總共提供約每年400萬噸的生產能力。

在本發明的一種較佳實施方式中，該滾壓裝置具有兩個各具多個滾壓架之組，特別是具有兩個滾壓架的第一組及佈置在該第一組下游的具有最多5個滾壓架的第二組。可在滾壓架之該等組之間佈置可較佳為自該滾壓裝置及該整個滾壓線伸出的電感加熱裝置。而通常不在該批次操作中應用電感加熱裝置，但可在該半連續操作中，特別是在透過該滾壓裝置製造金屬帶之較小及最小的最終厚度的情況下應用該電感加熱裝置，用來將該熱帶材的結構越過該整個滾壓製程保持在該沃斯田相區域內。

在本發明的另一較佳實施方式中，在該滾壓操作期間，即在該帶材與該滾壓裝置的一或多個滾壓架存在卡合的情況下，自該批次操作切換至該半連續操作。較佳地在滾壓多個，較佳為兩個以上，尤佳為兩個至兩個半單個板坯完畢後實施該切換。亦即，在為該半連續操作鑄造的且由佈置在該鑄造機後的剪切機定尺剪切的巨型板坯具有例如五個單個板坯長度之標準尺寸的情況下，在該半連續操作中將該等自該巨型板坯製造的帶捲的至少一半製造成該期望之最小的最終厚度。

較佳地，在該最後的滾壓架後且該捲取裝置前佈置有較佳為懸空式的剪切機，可用該剪切機將該製造出的薄帶材剪切成就該帶捲而言期望的長度，以便對該等滾壓的薄帶材進行加工。

較佳地，在該鑄造機與該滾壓裝置之間如此分配該爐子的長 度，使其至少為巨型板坯的長度，以便實施該半連續操作。巨型板坯的長度通常為單個板坯之長度的倍數，其中該爐子的長度，較佳地該隧道爐的長度係如此分配，從而容置具有較長之單個板坯(單個板坯具有最大40mm的厚度)的五倍長度的巨型板坯。此類隧道爐的通常長度為約250m。

較佳地在本發明之前述設備上實施本發明之方法。用本發明之方法所能實現的效果與用本發明之設備所達到的效果相同。

在本發明之方法中，較佳地將薄板坯滾壓成以40至140mm的厚度離開該鑄造機或該等平行設置的鑄造機的薄帶材。如此便提供一種方法，該方法既根據所能達到的最終厚度又根據待加工的鋼種而提供最大可能的產品組合。

較佳地，該設備製造該“低碳鋼”鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為0.8至1.2mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於1.2mm的鋼帶。

同樣較佳地採用一種方法，其中該設備製造該“中碳鋼”鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為1.4至1.8mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於1.8mm的鋼帶。

同樣較佳地採用一種方法，其中該設備製造該“高碳鋼”鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為1.4至2.0mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於2.0mm的鋼帶。

同樣較佳地採用一種方法，其中該設備製造該“高強度低合金鋼”鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為1.4至2.0mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於2.0mm的鋼帶。

同樣較佳地採用一種方法，其中該設備製造該“先進高強度鋼”鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為1.4至2.5mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於2.5mm的鋼帶。

1‧‧‧鑄造機

2‧‧‧剪切機

3‧‧‧隧道爐/輥底式爐

4‧‧‧氧化皮清除機

5‧‧‧滾壓架之組/滾壓架組

6‧‧‧分離剪切機/剪切機

7‧‧‧電感加熱裝置

8‧‧‧滾壓架組

9‧‧‧層流冷卻區段

10‧‧‧高速剪切機

11‧‧‧地下捲取機

圖1為本發明之CSP-®設備的示意圖，及圖2為可製造的帶厚及可加工的鋼種的表格式列表，根據本發明之設備的相應操作類型而分類。

下面結合兩個附圖對本發明進行簡要說明，其中該等附圖顯示本發明之較佳效果的較佳實施方式，而不對本發明之在所附申請專利範圍中定義的保護範圍進行限制。

圖1為本發明之CSP-®設備的示意圖，其能夠在批次操作及半連續操作中將透過鑄造機澆注成薄板坯的鋼種進一步加工成具有期望之最終厚度的薄帶材。在兩個平行佈置之至少在批次操作中供料給該設備的鑄造機1後皆設有在薄板坯進入輥底式爐3前將薄板坯分離的剪切機2。該等輥底式爐或隧道爐3既用於後續加熱又用於均衡薄板坯溫度。至少上隧道爐3的長度係如此設置，使得至少一巨型板坯可被完全容置在隧道爐3中，以便實施半連續操作。位於平行的鑄造機1正下游的下隧道爐3同樣可具有該長度，但必須至少為用於批次操作的單個板坯的長度，以便實施批次操作時能夠容置該單個板坯並對其進行加熱。第二隧道爐3亦可透過適宜的轉轍裝置在隧道爐3之間用作上鑄造機-隧道爐佈置方案1、3的緩衝 器。在上隧道爐3下游且在滾壓架之組5前設有用於移除表面氧化皮的氧化皮清除機4，以便對第一滾壓架之組5中的滾壓產生積極影響，特別是保持不受氧化皮相關表面損傷。在第一滾壓架組5下游佈置有剪切機6，用於對在滾壓架組5中預滾壓的中間帶材的帶材頭部及帶材尾部進行切邊，以便易於帶材在第二滾壓架組8內穿過。此外，分離剪切機6可用於特別是根據中間帶材自第一滾壓架組5排出後進入第二滾壓架組8的進入速度，來將第一滾壓架組5內的滾壓操作與第二滾壓架組8內的滾壓操作分離。此外，在第一滾壓架組5與第二滾壓架組8之間佈置有電感加熱裝置7，在就實施滾壓製程而言毋需設置電感加熱裝置7的情況下，較佳地可將該電感加熱裝置自滾壓線移除。此點通常產生於以下情況下：本發明之設備在批次操作中運行，或者隨後在半連續操作中以2至2.5mm之相對較大的厚度來製造帶材。在第二滾壓架組8佈置有用於為薄帶材調節期望之捲取溫度的層流冷卻區段9。該層流冷卻區段9較佳地配設有用於可控增強對薄帶材進行冷卻的構件，通常為能夠將由空氣與冷卻液構成的混合物鍍覆至薄帶材的液體噴嘴或噴嘴。在層流冷卻區段9與兩個單獨的地下捲取機11之間佈置有用於將滾壓完畢之薄帶材皆分離為期望之帶捲長度的高速剪切機10。

圖2示例性顯示可在本發明之設備上且可在本發明之方法中加工的鋼種及透過該設備來製造的帶厚的表格式列表，其中給定能夠在半連續操作及批次操作的操作類型中製造某些鋼種及某些帶厚。原則上能夠以大於1.4mm的最終厚度在批次操作中且在0.8mm至1.4mm的厚度範圍內在半連續操作中製造“低碳鋼”鋼種。又在1.4mm至2.5mm的厚度範 圍內在半連續操作中製造“先進高強度鋼”鋼種。

1‧‧‧鑄造機

2‧‧‧剪切機

3‧‧‧隧道爐/輥底式爐

4‧‧‧氧化皮清除機

5‧‧‧滾壓架之組/滾壓架組

6‧‧‧分離剪切機/剪切機

7‧‧‧電感加熱裝置

8‧‧‧滾壓架組

9‧‧‧層流冷卻區段

10‧‧‧高速剪切機

11‧‧‧地下捲取機

Claims (19)

1. 一種根據CSP-概念的設備，用於在批次或半連續操作中製造厚度為0.8至3.0mm及在批次操作中製造厚度大於2.5mm的金屬帶，較佳為鋼帶，包括至少一用於鑄造薄板坯的鑄造機及佈置在該至少一鑄造機下游之具有多個用於將該等薄板坯滾壓成預定厚度之金屬帶的滾壓架的滾壓裝置，以及至少一佈置在該滾壓裝置下游的捲取裝置，其中在該至少一鑄造機與該滾壓裝置之間佈置有剪切機及爐子，其特徵在於，該滾壓裝置具有用於在滾壓操作期間改變至少一該滾壓架的滾壓間隙的裝置，以及設有控制裝置，該控制裝置如此控制該設備，從而根據金屬種類，較佳為鋼種，及該待製造的金屬帶的期望厚度自批次操作切換至該半連續操作，或自該半連續操作切換至批次操作，以及，可藉由該滾壓裝置在滾壓操作過程中自該批次操作切換至該半連續操作。
2. 如申請專利範圍第1項之根據CSP-概念的設備，其特徵在於，該滾壓裝置具有兩個各具多個滾壓架之組，較佳為具有兩個滾壓架的第一組及佈置在該第一組下游的具有最多6個滾壓架的第二組。
3. 如申請專利範圍第2項之根據CSP-概念的設備，其特徵在於，在滾壓架之該等組之間佈置有較佳地可自該滾壓裝置伸出的電感加熱裝置。
4. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之根據CSP-概念的設備，其特徵在於，在該滾壓操作過程中，可在滾壓多個，較佳為兩個以上，尤佳2至5個單個板坯完畢後自該批次操作切換至該半連續操作。
5. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之根據CSP-概念的設備，其 特徵在於，在該最後的滾壓架後且該捲取裝置前佈置有較佳為懸空式的剪切機。
6. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之根據CSP-概念的設備，其特徵在於，該爐子，較佳地隧道爐的長度係如此設計，使其至少為巨型板坯的長度，以便實施該半連續操作。
7. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之根據CSP-概念的設備，其特徵在於，該設備採用根據該CSP-設備概念的構建方案。
8. 一種用於操作較佳地如申請專利範圍第1至7項中任一項之根據CSP-概念的設備的方法，該設備用於在該批次或半連續操作中製造厚度為0.8至3.0mm及在該批次操作中製造厚度大於2.5mm的金屬帶，較佳為鋼帶，該設備包括至少一用於鑄造薄板坯的鑄造機及佈置在該至少一鑄造機下游之具有多個用於將薄板坯滾壓成預定厚度之金屬帶的滾壓架的滾壓裝置，以及至少一佈置在該滾壓裝置下游的捲取裝置，其中在該至少一鑄造機與該滾壓裝置之間佈置有剪切機及爐子，其特徵在於，在一滾壓操作期間，改變至少一該滾壓架的滾壓間隙，且控制裝置如此控制該設備，從而根據一金屬種類，較佳為鋼種，及該待製造的金屬帶的期望厚度自批次操作切換至半連續操作，或自該半連續操作切換至該批次操作，以及，藉由該滾壓裝置在一滾壓操作過程中自該批次操作切換至該半連續操作。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其特徵在於，在該滾壓操作過程中，在滾壓多個，較佳兩個以上，尤佳2至5個單個板坯完畢後自該批次 操作切換至該半連續操作。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其特徵在於，在該滾壓裝置，特別是該等相應滾壓架的工作滾子在該批次操作中處於預定的操作溫度的情況下，在該滾壓操作過程中自該批次操作切換至該半連續操作。
11. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，該等薄板坯離開該至少一鑄造機後具有40至140mm的厚度。
12. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，在該滾壓操作期間如此改變至少一滾壓間隙，使得該預先滾壓的金屬帶的帶材尾部及該隨後的金屬帶的帶材頭部皆處於該等要求的厚度公差內。
13. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，該設備製造一低碳鋼鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為0.8至1.2mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於1.4mm的鋼帶。
14. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，該設備製造一中碳鋼鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為1.4至1.8mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於2.0mm的鋼帶。
15. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，該設備製造一高碳鋼鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為1.4至2.0mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於2.5mm的鋼帶。
16. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，該設備製造一高強度低合金鋼鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中製造厚度為1.4至2.0mm的鋼帶及在該批次操作中製造厚度大於2.5mm的 鋼帶。
17. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，該設備製造厚度為1.4至2.5mm的一該先進高強度鋼鋼種的鋼帶，較佳地在該半連續操作中。
18. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，在該批次操作中以不對該帶材進行電感式加熱的方式來製造金屬帶，在該半連續操作中唯有在製造具有較小厚度的高強度鋼種的情況下，較佳地在製造厚度為1.4至1.6mm的高強度低合金鋼或厚度為1.4至1.8mm的先進高強度鋼的情況下，方用電感式加熱來製造金屬帶。
19. 如前述申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於，在該批次操作中自兩個鑄造機為該滾壓裝置供料。