用连续性方案生产带钢的方法和相关的设备的制作方法

专利名称：用连续性方案生产带钢的方法和相关的设备的制作方法
用连续性方案生产带钢的方法和相关的设备 本发明涉及一种带钢的制造方法和相关的设备。
已知在钢铁产业甚至在每个工业领域，都需要采用能够降低投资 和生产成本的制造方法。众所周知，近年来基于所谓"薄板坯，，技术的 制造方法在减少成本这个方向上已经获得显著的发展和成功，尤其是 在能量方面。实现这一技术的制造方法和相关设备可以区分为三种基 本类型，第一类是在连铸工序和轧制工序之间不提供连续性方案，第
二类是所述这两个工序是分离的，因此采用使用斯特克尔(SteckeO 轧机的连续性方案，最后第三类也釆用连续性方案，如附

图1所示， 其代表了与本发明最接近的现有技术，例如美国印地安纳州 Crawfordsville， 的American Company Nucor Steel的所谓的CSP设 备。
参照所述附图1，连铸机由附图标记1示意性地表示，薄板坯2 在连铸机l的出口处形成，其厚度为45至80mm，速度通常为5m/min。 利用剪切机3将板坯切割成通常为40m的长度，这取决于板坯的厚度、 宽度和所期望的最终带巻的重量。薄板坯被剪切成段4进入到隧道炉 5中，所述隧道炉5的用途是使温度均匀，特别是使从外表面到芯部 的整个横截面上的温度一致，然后穿过除鳞机8，之后进入精轧机9， 该精轧机9在所示的例子中包括六个机架9.1-9.6。轧制后，从轧机出 来的板坯位于冷却辊道15上，到达最后的冷却工序，并由一个或两个 巻取机16巻取成所要求的带巻。
应当指出，已知隧道炉5的特征在于长度约为200m左右，板坯 以如上所述的速度在炉内停留的时间在20至40分钟之间。当然，连 铸速度高于5m/min需要隧道炉的长度甚至大于200m，以便能够加热 板坯并使其温度均匀。例如，在连铸机的出口处速度为7m/min的情 况下，如果不要求板坯在炉内的停留时间保持在40分钟以上，则隧道
4炉应当具有大约300m的长度。若要进一步增加连铸速度，且在炉内 依然停留相同的时间，则炉子应当具有更长的长度，这从技术和经济 的角度考虑都是不可行的。
仍然参照附图1，图中示出了在炉5内的三块板坯4， 4.1和4.2， 其中第一块在被剪切机3切断之前仍然与连铸机相连，第二块自由地 位于炉内准备被轧制，第三块已经通过除鳞机8被精轧机9拉入。另 外两块板坯4.3和4.4的实际轮廓由点线表示，在轧机堵塞或更换轧辊 时，如果这些问题能够在20分钟内解决，板坯4.3和4.4可以放置在 炉5内，而不必停止连铸。
即将到达第一轧机机架上游的板坯的横向温度分布图由标记为附 图标记7的细节图表示。附图la的图表进一步示出在精轧机入口处平 均温度为1000。C的板坯需要在材料上施加的压力或"流动应力，，Kf等 于100N/mm2,而在对于低碳钢温度为800。C的情况下，所涉及的压力 Kf大约为150N/mm2。如细节图7所示，位于精轧机入口处的板坯的 温度曲线基本均匀，稍微凸出的询线表示从端部对应于表面温度的最 低温度9卯。C到中心区域的对应于板坯芯部的最高温度1010。C，由此 可以得到此前指出的平均温度大约为1000。C的值。
事实上，按照这类技术的相关现有技术，目前可信的是在连铸机 2出口处的产品，具有如细节图6所示的温度分布图，其对应于炉子5 入口处的板坯横截面，即表面温度大约为1100。C，芯部温度大约为 1250。C (即图表中的峰值)，该产品应当经受温度完全均匀化的过程。 趋势总是使温度尽可能的均匀，特别是使进入精轧机前在整个板坯横 截面上均匀。事实上，总是认为通过使产品表面和芯部之间的温度一 致，可以获得均匀的纤维伸长，以便在大致上具有相同的温度时显示 出相同的变形阻力。基于这一不变的技术偏见，如上文参照细节图7 所指出，总是试图使产品的表面和芯部之间的温度差小于20°C，以便 产生均匀的纤维伸长，直到现在仍认为是获得最终产品的良好品质所 必需。
另一方面，如上面所看到的，由于炉子不能具有不容许的长度，板坯温度均匀的特性不允许构建具有较高铸造速度的设备，这种设备
在理论上可以实现(由于目前技术的发展可达到12m/min的值)，而 且因此具有非常高的生产率。
另一方面，也需要减小连铸机和轧机之间的炉子的长度，以节省 空间并降低投资成本，结果是导致产品具有更高的平均温度，对于相 同带材厚度机架的总功率更低，如在已经提及的附图la的图表中所强 调的。
事实上，为了克服现有技术中这一普遍的偏见，已经发现板坯横 截面中部的温度相对于表面温度高100-200°C，大约保持在IIO(TC， 需要较低的轧制压力Kf以获得带材相同的最终厚度，这是因为提高 了平均轧制温度，而不会损坏产品质量。
已经发现当满足下列条件时，对于最终轧制产品质量，这样的温
度条件并非有害铸件产品表现出足够高的"质量流"值(即在连铸机 的出口处单位时间内的钢材流量)，并且在已经承受液芯压下或"轻压
下，，过程之后出口速度大于5m/min,特别是按照本申请人在 EP0603330中的教导，以确保铸坯的所谓的"中心健全"(central sanity)特性，以及芯部具有较高的温度，从而可以在轧制工序具有
较高的平均温度。
因此，本发明的目的是提供一种用连续性方案制造带钢的工艺， 允许以最小的分离强度(separating strength )获得最大可能的压下量， 因此对于轧机出口处给定的带材厚度，所需要的轧机机架的总功率得 以减小，因而节省了能量。
本发明的另一方面是提供一种如上所述的工艺，能够利用有限的 炉子长度获得非常高的生产率，这是高连铸速度的结果。
采用具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求3所述特征 的设备可实现这些和其它目的，同时本发明的其它优点和特征将由下 文中对优选实施例的详细描述变得清楚，该优选实施例参照附图以非 限制性的例子给出，其中
图1示意性地示出了按照前面已经描述的现有技术，用连续性方案由连铸制造带钢的设备；
图la是一图表，示出了所需轧制压力的趋势，该轧制压力为被轧 制材料的平均温度的函数；
图2示出了类似于图1的按照本发明的设备的示意图；以及 图3的示意图示出了按照本发明设备的变型，其包括感应电炉。 参照图2，示意性地示出了实施按照本发明的方法的设备的示例， 从位于连铸区出口处的薄板坯22开始，连铸区整体示意性地由附图标 记21表示，已知其包括铸模以及用于实施液芯压下或"轻压下"的可能 适宜装置。薄板坯22从连铸区21出来，具有从关于现有技术的图1 所示设备出来的板坯2相同的厚度和速度值，即厚度在45至80mm 之间，例如60mm，速度等于5m/min，宽度等于1600mm，也就是具 有如上文定义的高"质量流"。炉子25上游区域中的温度分布图(这里 未示出)仍然是图1中的细节图6中所示的分布图，其表面温度大约 为1100。C，芯部温度大约为1250。C (图表中的峰值)。
板坯按照所需要的最终带巻的重量依然被剪切机3切割成通常具 有40m长度的段，并且进入到传统的有限长度的隧道炉25 (气体加 热)，隧道炉25用于通过加热板坯24使其保持温度。如已经在图1 中所示的那样，接下来板坯穿过除鳞机8进入到精轧机29，在轧制后 板坯从精轧机出来位于辊道15上，以j更通过一个或两个巻取机16进 行巻取。
不同于图1中设备的是，这里示出的隧道炉25的长度必须尽可能 的减小，并且无论如何不超过100m,以便薄板坯在炉内的停留时间 尽可能的短。这是为了在出口处保持"三角形"趋势的曲线，如细节图 27所示，其特征在于表面温度大约为1100。C，板坯芯部的温度大约为 1200°C，平均温度大约为1150'C。因此结果是对于相同的进给速度， 大致上没有附图1中细节图7所示的分布图均匀。
在炉子25内表示出两块板坯24和24.2,其中第一块在被剪切机 3切断之前仍然与连铸机相连，第二块已经通过除鳞机8被精轧机29 拉入从而已经处于轧制工序。在上面提到的整个炉子长度限制的情况下，如果出口处的板坯厚度和所期望的带巻的重量允许板坯的长度小
于30m，那么位于两块板坯中间的点线24.1不是表示用于另一块板坯 的可用空间，而是在轧机堵塞的情况下用作"肺"(hing)。被剪切机3 切断后的每块板坯都被加速并输送到炉子的中间部分，直到达到大约 等于15-20m/min的精轧机的进入速度，以便能够尽可能地减少在炉 内的停留时间，该停留时间甚至低于IO分钟，而不是按照附图1中所 示现有技术的设备所预计的20-40分钟。
如前所述，应当指出无论如何连铸机21的出口到精轧机29之间 的距离不超过100m，进一步随之而来的优势在于具有更加紧凑的设 备，需要更小的空间，并且在连铸机出口有更高的速度。这样产品的 平均温度将高于表面温度，芯部相对于外部表面至少高出IOO'C。从 附图la的图表可以清楚地看到，大约为70N/mm2的Kf值与1150°C 的平均温度对应，而不是由附图1的设备导致的在1000。C的平均温度 处发生的100N/ mm2。
应当指出，通过采用上面提到的更高温度的"质量流"，能够实现 更大的压下量，特别是在第一轧机机架中，允许相对于现有技术以相 同或更少数量的机架获得更薄的厚度。在附图2中，例如轧机机架29 以数量5表示，而附图1中的轧机9为6个机架。
图3示出了本发明的另一实施例，其中通常为气体加热的隧道炉 25，基本上由感应电炉35替代。在现有技术中(例如参见同一申请人 的EP0415987)已经采用感应电炉来加热之前已经被粗轧机轧制成大 约15mm厚的薄板坯，这样使得薄板坯更适合随后的精轧工序。由于 板坯的芯部比表面温度高，通常选择足够高的炉子工作频率，这样与 频率成反比的热能渗透深度主要加热温度较低的表面层。
相反，按照本发明，附图3的感应电炉3&采用足够低的工作频率， 这样加热操作以几乎均匀的方式在板坯的整个横截面进行，直至芯部， 从入口处直到端部基本上保持相同的趋势，这种趋势由附图1中细节 图6的图表示出。因此，如果在炉子35的入口处板坯34被剪切机3 从板坯32(从连铸机31出来)上切割下来，板坯34具有1100。C的表面温度和1250。C的芯部温度，在所述炉子的出口处还可以具有U50。C 或更高的表面温度和大约1250。C的芯部温度，不但维持了内部和外部 的可感知的温度差，而且提高了轧制的板坯的平均温度，具有此前参 照附图la所示的所有优势。
在进入到感应电炉35之前，来自于连铸机31的薄板坯32在经过 剪切机3后进入到温度保持和可能加热的隧道36中，该隧道36具有 限制热损失的用途。
应当指出，与图3所示的不同，感应电炉35也能够被放置到所迷 隧道36之前，以此来提高板坯温度，同时其仍与连铸机相连，目的是 限制其能量范围。在被剪切机3切断之后，被切成段34的板坯加速， 如已经参照附图2关于板坯24所述的一样，以达到等于大约 15-20m/min的轧机39的进入速度。隧道36包括位于连铸机和轧机之 间的辊道，这些辊道设置在电炉35上游和/或下游，隧道36由绝缘板 构成，其可以带有煤气燃烧器和/或电阻器以用于进一步减少热损失。 总而言之，假设感应电炉相对于传统的炉子长度较短，可以说在这种 情况下，考虑到隧道36相对于附图2所示炉子25具有减小的长度， 连铸才几出口和轧机入口之间的总距离也不会超过100m。
附图中未示出的冷却系统或可能的中间加热系统，其可以设置在 精轧机29或39的机架之间，根据轧制速度和被轧制的钢的类型插入 到一个4几架和另 一个才几架之间。
最后，本发明也能够被用于执行采用供给同一轧机29或39的两 条连铸线的方法和相关设备。
权利要求
1.一种用连续性方案制造带钢的方法，包括薄板坯的连铸工序，该薄板坯具有45和80mm之间的厚度和高“质量流”，即在连铸机出口处单位时间内通过的钢材量，还包括剪切工序和随后提供的加热工序，其后是多机架轧制工序，其特征在于，在轧机的入口处，产品在其横截面上的平均温度高于表面温度，该表面温度等于或高于大约1100℃，在板坯的中心内部区域或“芯部”的温度比表面的温度至少高100℃。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中在轧机机架之间至少设置中 间冷却和/或加热装置。
3. —种用于由薄板坯制造带钢的设备，该薄板坯来自于连铸机 (21; 31)，具有45和80mm之间的厚度，该设备包括至少一个位于多机架精轧机(29; 39)上游的加热炉(25; 35， 36)，其中所述连铸 产品在被剪切机(3)切割成板坯(24; 34)之后用连续性方案进入， 在炉子(25; 35， 36)和轧机(29; 39)之间设置有除鳞机(8 )，其 特征在于在所述精轧机(29; 39)的第一台轧机机架的入口处，板坯 的平均温度高于其表面温度，并且中心内部区域或"芯部"的温度比所 述表面温度至少高100°C，所述表面温度等于或高于1100。C,连铸机 (21， 31)的出口和轧机(29; 39)的入口之间的距离不大于100m。
4. 根据权利要求3所述的设备，其中所述炉子(25)是隧道类型 的，用气体加热。
5. 根据权利要求3所述的设备，其中所述炉子(35)是感应电炉。
6. 根据权利要求5所述的设备，其中所述感应电炉(35)的工作 频率被选择成足够低以便为板坯芯部提供加热作用，从而在所述炉子 的端部基本上保持内部和外部之间相同的温度差。
7. 根据权利要求5或6所述的设备，其中在感应电炉(35)的上 游和/或下游提供保温隧道(36)，用于与所述感应电炉(35)结合使 用，其长度使连铸机和精轧机之间的总距离保持在不大于100m，适于限制热损失。
8. 根据权利要求7所述的设备，其中所述隧道(36)由设有绝缘 板的辊道构成。
9. 根据权利要求7或8所述的设备，其中所述隧道(36)设有煤 气燃烧器和/或电阻器。
10. 根据权利要求7或8所述的设备，其中所述炉子(35)紧邻 除鳞机(8)的上游设置。
11. 根据权利要求7或8所述的设备，其中所述炉子(35)紧邻 剪切机(3)的下游设置。
12. 根据权利要求3所述的设备，其特征在于进一步包括在轧机 才几架(29; 39)之间的中间冷却和/或加热装置。
全文摘要
本发明公开了一种用连续性方案制造带钢的方法，包括对具有高“质量流”的薄板坯进行连铸的工序，剪切工序和随后在加热炉中加热，之后的多机架轧制工序，其中在轧制的入口处，产品的平均温度高于表面温度，该表面温度至少等于1100℃，比测量到的中心区域的温度低大约100℃。还公开了一种实施这种方法的设备，其中在可以为感应型加热炉(25；35)的入口处，设置有用于把来自连铸机(21；31)的板坯(22；32)切断成段(24；34)的剪切机，所述加热炉可以与保温隧道(36)结合使用，其中所述连铸机出口和精轧机(29；39)入口之间的距离不超过100m。
文档编号B21B1/46GK101309763SQ200580052073
公开日2008年11月19日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者乔瓦尼·阿尔维迪 申请人:乔瓦尼·阿尔维迪