專利名稱：連鑄與軋制之間非連續(xù)金屬板片制造過程及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從金屬連鑄至最終軋制臺為止的非連續(xù)金屬板片制造過程及系統(tǒng)，尤其涉及一種無任何中間產(chǎn)品的鋼產(chǎn)品的制造過程及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在鋼產(chǎn)業(yè)中，考慮到原材料成本及電耗的增大、全球市場競爭的加大以及防污標(biāo)準(zhǔn)的限制，需要采用一定的方法來制造高質(zhì)量的熱軋盤圓及板材，從而降低投資成本及產(chǎn)品成本，進(jìn)而使板材厚度更為減小。提高競爭力，還可降低終端產(chǎn)品的電耗，從而使環(huán)境污染降至最低。
近年來在這一方面已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，如本專利申請人名下的專利EP0415987，0925132，0946316，1011896以及國際公布WO2004/0262497所示。
然而，盡管產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了最佳(尤其是鋼板)，但其結(jié)果在污染和能耗方面卻不盡人意，而且會增加終端產(chǎn)品的體積。
以上述的EP0415787所謂“鑄軋”為例，其在弓形鑄造機(jī)上只配有一臺軋制機(jī)，從而使中間產(chǎn)品在加熱后還需要第二次軋制。
在近年來公開的WO2004/026497中，上述“鑄軋技術(shù)”采用連續(xù)鑄造，且進(jìn)行第一次軋制，不超過四臺裝置，從而獲得中間產(chǎn)品，其在切割后進(jìn)行加熱，然后再進(jìn)行塑性拉伸，并進(jìn)行第二次軋制。根據(jù)該出版物WO2004/026497，在第一次粗加工后，還可以拉成板材，但不采用高質(zhì)量板材所需的冷卻系統(tǒng)。在實際中，板材拉制在沒有下游處理的情況下只具有緩沖作用，從而避免連鑄及后續(xù)生產(chǎn)線的中止，但與板材生產(chǎn)的程序性無關(guān)。
“鑄軋”這一概念還見于EP0823294專利，其配有三個不同的制造步驟第一步是產(chǎn)生奧氏體毛坯，從而形成中間品；第二步是進(jìn)一步加熱該中間品至溫度＜738℃，且按Fe/C圖來進(jìn)行金相組織轉(zhuǎn)換；第三步是完成軋制，從而形成鐵素體。該專利的主旨在于，采用鑄軋概念，從而以三個不同的步驟來獲得厚度較薄的板材，鐵素體不采用最后一步，從而在所謂的“批量流動”(換言之，連鑄出口處單位時間內(nèi)的鋼流量)之下，可通過一個制造步驟來獲得超薄的奧氏體產(chǎn)品。
專利EP0889762中公開了一種采用鑄軋概念的方法，從而不連續(xù)地一步制造薄板，還公開了一種毛坯連鑄方法，其為大流量(毛坯厚度乘以出口速度，單位為m/min＞0.487m2/min)，且連鑄出口處為高溫(約為1240℃)，在溫度均勻后進(jìn)行軋制。
與EP0823294相同，EP0889762專利也在第一次粗加工與最后的精加工之間配用冷卻步驟或加熱步驟。試驗證明，該專利不適用于工業(yè)場合。進(jìn)行高溫連鑄(約1400℃)從而在軋制過程中盡量利用熱能這一想法固然令人生趣，然而在實際中是行不通的，因為如果在如此高溫下連鑄，連鑄出口處的表面溫度將高達(dá)1150℃，從而會造成彎液區(qū)不規(guī)則，進(jìn)而造成毛坯缺陷甚至斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述不足，采用一種新型的第二次冷卻系統(tǒng)，從而可適于高流量流動，并進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而使毛坯溫度至少提高100℃。
本發(fā)明的目的在于，提供一種制造過程，從而可在極小的設(shè)備上，通過連鑄與軋制之間沒有中間產(chǎn)品的一個連續(xù)步驟，來獲得熱軋板，甚至超薄熱軋板，其最大厚度為20mm至0.14mm，還可獲得高質(zhì)量板材，其厚度為10與100mm之間，從而可最大限度地利用熔化金屬的全部能量。
本發(fā)明的過程的主要特征如權(quán)利要求1所述，包括一個連鑄步驟及一個在線軋制步驟，直接連接而沒有中間粗加工，在連鑄與軋制之間進(jìn)行感應(yīng)加熱。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種用于招待上述過程的系統(tǒng)或設(shè)備，其中，在軋制臺工作中，在模具及連續(xù)鑄的下游材料不連續(xù)，在感應(yīng)爐之后，連鑄與第一軋制臺之間的距離最小。該設(shè)備的主要特征如權(quán)利要求4所述。


參照下列設(shè)備實施方式及附圖，可進(jìn)一步理解本發(fā)明的其它目的，其中圖1表示本發(fā)明設(shè)備示例，用于制造卷成盤圓的鋼板，最小厚度為1mm，板材的最大厚度為100mm；圖2表示連鑄模具，其尺寸符合本發(fā)明的要求；和圖3表示從模具至最后軋制臺為止的厚度減小量。
具體實施例方式
應(yīng)注意的是，本說明用于碳鋼或不銹鋼鋼板制造及/或薄和超薄板材，但本發(fā)明也適用于鋁、銅或鈦的板材生產(chǎn)。
從鋼水包向澆口盤倒入鋼水(熔化鋼)，然后再進(jìn)入連鑄模，出口處毛坯的厚度為相對模具入口的厚度而縮小，其處于30與300mm之間，其長度為600與4000mm之間。在液態(tài)下厚度持續(xù)減小，同時在同一鑄造步驟中進(jìn)行第二次冷卻，在軋制臺上直接與連鑄相聯(lián)，直到結(jié)束為止，從而最大限制利用液態(tài)鋼的起始能量，直到達(dá)到所希望的厚度為止，其厚度對片材而言為0.14-20mm，而對板材則為10-100mm。
本發(fā)明中的上述材料流量或“流量”的值較大，從而保證軋制所需的溫度及速度，使終端產(chǎn)品具有所需的厚度及表面與內(nèi)面質(zhì)量，且模具內(nèi)減小厚度。參見圖3，厚度從模具本體開始減小，其中，毛坯的中心處首先減小，形成冠邊，從而形成空心模具，液芯厚度減小，直到達(dá)到最后的軋制臺為止。在鑄造中的減小步驟中，材料的輸送速度是一定的。
參見圖2，流量與輸送速度及毛坯的剖面SB成比例，根據(jù)本發(fā)明，最佳比率取決于模具內(nèi)液鋼表面(或熔化鋼)的面積SM，即對應(yīng)于彎液區(qū)的水平剖面，減去浸入式噴口的表面面積ST，以及毛坯在連續(xù)鑄造出口處的垂直剖面SB。
該比率SM/SB必須為≥1.1，從而保證液態(tài)鋼(或熔化鋼)的流量受到限制，并使模具內(nèi)及彎液波的渦動降低至最小。
液態(tài)鋼的流量如果較大，則需要加大毛坯的第二次冷卻電能。傳統(tǒng)技術(shù)的對策一般是增加冷卻水流量。但冷卻水流量如果過大，則難以排出水，易于停留在噴口前端，從而妨礙了優(yōu)質(zhì)終端產(chǎn)品所必需的冷卻均勻性。如果水壓處于15與40巴之間，而且噴口與毛坯之間的距離為＜150mm，則可以以以較小的“流量”來獲得有效的毛坯冷卻，并可獲得優(yōu)質(zhì)終端產(chǎn)品所必需的溫度(橫向及縱向)均勻性。通過上述參數(shù)，來自噴口的水最好穿過蒸汽膜，從而在毛坯與冷卻水之間形成隔絕(萊頓弗羅斯特現(xiàn)象效果)。
第二次冷卻如上所述，具有冷卻毛坯表面的特殊效果，同時使毛坯的中間部分保持最大溫度。
其目的在于，使毛坯在連鑄出口處的表面平均溫度達(dá)到＜1150℃，從而避免所謂的“凸起”，即，在鑄造輥之間產(chǎn)生毛坯膨脹，從而產(chǎn)生不規(guī)則的彎液區(qū)，并影響產(chǎn)品質(zhì)量，并使鑄機(jī)出口處毛坯中部的平均溫度盡量高，且在任意場合下均為＞1300℃，從而在軋制時，以最小的分離力來獲得最大的減縮。
這對于降低投資(機(jī)臺較小)及同一產(chǎn)品厚度所需的低電耗是有利的。根據(jù)本發(fā)明，與傳統(tǒng)技術(shù)不同，無需過大的電耗便可降低最終厚度，且kW值與鑄機(jī)出口處的毛坯厚度成比例(SpB)。比如，對1600mm的毛坯而言，前五個機(jī)臺的所需電耗為
1號臺kW＜SpB×202號臺kW＜SpB×403號臺kW＜SpB×704號臺kW＜SpB×855號臺kW＜SpB×100圖3表示上述內(nèi)容與厚度減縮的關(guān)系，以及與前五個軋制臺的電耗增加的關(guān)系，如各機(jī)臺的對應(yīng)尺寸所示。
通過采用上述鑄機(jī)，其高度可低于立式鑄機(jī)，固體毛坯內(nèi)的鐵素體對同一剖面及連鑄出口速度而言是較低的，從而可避免膨脹或?qū)⑵浣抵磷畹汀?br> 圖1表示本發(fā)明的布局圖示例，從連鑄出口處的毛坯1開始至模具10為止。毛坯1的厚度為30至300mm之間，寬度為600至4000mm之間，其通過感應(yīng)爐12輸送給軋機(jī)11，從而加熱該機(jī)臺的上游及除鱗機(jī)16。連鑄機(jī)出口與第一軋機(jī)11之間的距離不大于50m，從而限制毛坯的溫度損失，這樣，可以減小機(jī)臺的尺寸，以減小空間。在流量保持一定的情況下，從連鑄至最終軋制為止的整個過程的速度得到增加，且對應(yīng)于終端產(chǎn)品所需的厚度減小量。在線軋制機(jī)11包括一個或多個機(jī)臺，用于達(dá)到所需的最終厚度；比如，圖1所示的機(jī)臺具有七個(V1-V7)。輥子的直徑最好為300至800mm之間。在這一范圍內(nèi)，可結(jié)合終端產(chǎn)品厚度來獲得足夠的減縮，并可獲得各輥的良好冷卻效果，從而避免產(chǎn)生所謂的“火紋”。
本發(fā)明的設(shè)備尤其是軋機(jī)11包括連鑄機(jī)10，配有一個用于控制下游速度的系統(tǒng)，裝置14用于在終端冷卻系統(tǒng)13之后，切割卷筒上的盤圓。在后者的上游配備一臺切割裝置14’，用于交互作用，從而在板片厚度較大(達(dá)到100mm)的場合下抽出板材20，并處于在少于圖示的軋制臺之后的上游位置。
還提供一種冷卻系統(tǒng)，用于在抽出裝置14’之前冷卻板片。
除了板片冷卻系統(tǒng)13之外，在其上游還配有至少一個冷卻系統(tǒng)，用于冷卻毛坯1的表面，圖中以二個相鄰軋臺之間的相反箭頭(如13)來表示，從而形成所謂的中間冷卻機(jī)13’，用于限制第二次氧化。
如上所述，從連鑄至終端軋臺為止的整個過程的輸送速度逐步增加，并對應(yīng)于所需的厚度減縮量，尤其是終端產(chǎn)品所需的厚度及質(zhì)量。為此，沿從連鑄開始的下游方向提供速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而提供一種不同于傳統(tǒng)軋機(jī)所采用的在上游方向級聯(lián)的調(diào)節(jié)方式。
如果將這種在上游方向級聯(lián)的調(diào)節(jié)方式用于本發(fā)明，或者用于其它專利的設(shè)備(尤其是EP0889762)，且連鑄直接與軋制相連而無連續(xù)，則不可避免地會造成鑄造速度波動，對毛坯質(zhì)量即表面均勻性及材料內(nèi)部性能產(chǎn)生不利影響。
因此，通過克服一般的技術(shù)難題，采用一種沿下游方向級聯(lián)的調(diào)節(jié)概念，其中，鑄造速度預(yù)選確定，并對下游機(jī)臺的速度參數(shù)進(jìn)行速度校正，還考慮本發(fā)明相對其它技術(shù)的軋機(jī)操作差異。傳統(tǒng)技術(shù)中，片材進(jìn)入已關(guān)閉的各機(jī)臺內(nèi)，根據(jù)規(guī)定的厚度，在各軋輥之間設(shè)置夾持器，同時沿著上游方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而校正已夾持了材料的機(jī)臺速度。相反，在本發(fā)明中，毛坯進(jìn)入輥子開啟狀態(tài)下的各機(jī)臺內(nèi)，在毛坯頭通過后關(guān)閉，直至達(dá)到對應(yīng)于所需減縮量的夾持器為止。
圖1表示感應(yīng)爐12、除鱗機(jī)16及軋臺入口及出口處各種過程參數(shù)示例(厚度，減縮率％，溫度及速度)。其中的IN及OUT對應(yīng)于感應(yīng)爐的IH，而DES則對應(yīng)于除鱗機(jī)，V1-V7對應(yīng)于圖1的各機(jī)臺。對后者而言，只示出了四個出口參數(shù)，但軋機(jī)的第一個機(jī)臺V1除外，其還示出了入口值。根據(jù)本發(fā)明，毛坯的厚度為70mm，初始速度為6.5m/min，總長度為70m的設(shè)備可獲得約1mm的厚度。對末端機(jī)臺出口處的片材溫度而言，應(yīng)能確保軋制出奧氏體金相組織。
最后，本發(fā)明的過程及設(shè)備還可用于制造連續(xù)板片材，不僅是碳鋼或不銹鋼，而且還可制造鋁、銅或鈦。
權(quán)利要求
1.一種鋼片制造過程，其厚度為0.14mm至20mm，金屬板的厚度為10與100mm之間，毛坯厚度為30與300mm之間，寬度為600與400mm之間，通過連鑄而獲得，出口處單位時間內(nèi)有大流量的材料流通，其中，連續(xù)鑄造(10)為弓形模具，且在一個制造步驟中直接連接軋制步驟(11)而不連續(xù)，其特征在于，減小厚度，從在模具內(nèi)從開始起逐步增加，并在鑄造及軋制中連續(xù)，在第二個冷卻步驟中，在連鑄出口獲得一種毛坯，其剖面上具有轉(zhuǎn)換溫度梯度，毛坯的平均表面溫度為＜1150℃，芯部的平均溫度為＞1350℃，在鑄造與軋制之間進(jìn)行感應(yīng)加熱(12)，對板材(20)進(jìn)行切割及拉伸(14’)，在一定的冷卻下，使軋制片形成盤圓(15)，還提供一種速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，相對從連續(xù)鑄造開始的下游方向級聯(lián)，其中，軋制端的上述輸送速度對應(yīng)于終端產(chǎn)品的厚度減少量而逐步增加，鑄造與軋制之間的距離在過程中最后一個考慮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，在上述軋制步驟之中/或之后，還提供至少一種冷卻步驟(13，13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，上述大值流量，毛坯厚度為＞30mm，速度為＞4m/min。
4.一種鋼片制造過程，其厚度為0.14mm至20mm，金屬板的厚度為10與100mm之間，連鑄包括模具及弓形鑄機(jī)，液芯從毛坯(1)開始減小，其厚度為3O與300mm之間，寬度為600與4000mm之間，其特征在于，上述模具表面SM之間在彎液區(qū)之比為≥1.1，減去浸入式噴口的面積ST，以及毛坯(1)在連鑄出口處的剖面Sb，從而提供第二冷卻系統(tǒng)，用于在連鑄出口獲得一種毛坯，其剖面上具有轉(zhuǎn)換溫度梯度，毛坯的平均表面溫度為＜1150℃，芯部的平均溫度為＞1350℃，成品研磨機(jī)(11)直接連接連鑄系統(tǒng)，最大距離為50m，在連鑄出口與研磨機(jī)(11)之間以及后者的出口處提供感應(yīng)加熱器(12)，或者在冷卻系統(tǒng)(13)之后提供切割裝置(14)或卷繞在終端輥(15)上的盤圓，或者提供切割裝置(14’)，用于拉動板材(10)，其還由上述冷卻系統(tǒng)(13)來冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，上述在線軋制機(jī)(11)至少有一個機(jī)臺，最大為二十個機(jī)臺，前五個機(jī)臺所需的功率取決于鑄造出口處的毛坯厚度(SpB)，并乘以某個數(shù)值，該數(shù)值從第一機(jī)臺的20增加到最后一個機(jī)臺的100，并結(jié)合寬度1600mm來調(diào)節(jié)，寬度越大，則越增加乘數(shù)，其處于實際寬度與1600mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4-5任一項所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個基于加壓水的表面冷卻系統(tǒng)(13’)，在至少二個鄰近軋臺之間，設(shè)有朝向毛坯(1)的對置噴口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，第二次冷卻鑄造中的水壓處于10與40巴之間，冷卻噴口相對毛坯(1)的距離為≤150mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，包括用于軋制臺(11)的輥子，其直徑為300至800mm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，上述裝置(14’)用于切割并抽出片材(20)，其處于上述冷卻裝置(13’)下游處各機(jī)臺之間，并處于上述冷卻系統(tǒng)(13)的上游，在其下游設(shè)有一個剪切機(jī)(14)，用于在盤圓(15)卷繞結(jié)束后切割片材。
全文摘要
一種金屬板片制造過程及系統(tǒng)，金屬片的厚度為0.14－20mm，金屬板的厚度為10－100mm，毛坯(1)的厚度為30至300mm，采用弓形連鑄形式。毛坯(1)在鑄造后在感應(yīng)爐(12)內(nèi)加熱，然后無連續(xù)地直接輸送給軋制臺(11)，沒有任何中間產(chǎn)品。軋制后的產(chǎn)品經(jīng)冷卻后形成板材(20)，利用切割及抽絲裝置(14)，或者卷繞到輥子上，從而形成連續(xù)片狀盤圓(15)，可由冷卻系統(tǒng)(13)下游處的切割裝置(14’)來切割?？稍谲堉婆_之間設(shè)置表面冷卻裝置(13’)。根據(jù)厚度減小與終端產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，來逐步增加從連鑄至軋制結(jié)束為止的輸送速度，并調(diào)節(jié)相對下游方向的級聯(lián)。
文檔編號B22D11/14GK1972764SQ200580020497
公開日2007年5月30日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者喬瓦尼·阿爾韋迪 申請人:喬瓦尼·阿爾韋迪