CN101309763B - 用连续性方案制造带钢的方法和相关的设备 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明涉及一种带钢的制造方法和相关的设备。
背景技术
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(Steckel)轧机的连续性方案，最后第三类也采用连续性方案，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1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卷的重量。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，并由一个或两个卷取机16卷取成所要求的带卷。
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1a的图表进一步示出在精轧机入口处平均温度为1000℃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℃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，稍微凸出的曲线表示从端部对应于表面温度的最低温度990℃到中心区域的对应于板坯芯部的最高温度1010℃，由此可以得到此前指出的平均温度大约为1000℃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℃，芯部温度大约为1250℃(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℃，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1a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℃，大约保持在1100℃，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”(centralsanity)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。
发明内容
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。
本发明提供了一种用连续性方案制造带钢的方法，包括薄板坯连铸工序，该薄板坯具有45和80mm之间的厚度和高“质量流”，“质量流”是指在连铸机出口处单位时间内通过的钢材量，该薄板坯的速度大于5m/min，宽度为1600mm，还包括剪切工序和随后提供的加热工序，之后是由多机架精轧机所执行的多机架轧制工序，在所述加热工序和多机架轧制工序之间具有由除鳞机所执行的除鳞工序，其中，所述薄板坯在剪切工序后采用连续性方案进入所述加热工序，其中，所述加热工序通过感应电炉来获得，该感应电炉的工作频率足够低，以便为板坯芯部提供加热作用，并在所述感应电炉的端部在板坯的内部和外部之间大致上保持相同的温度差，由此在多机架精轧机的第一轧机机架的入口处板坯在其任何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℃，并且在板坯的中心内部区域或“芯部”的温度比表面温度至少高100℃。
本发明提供了一种用于从薄板坯制造带钢的设备，该薄板坯来自于连铸机，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上游的加热炉，其中薄板坯在被剪切机切割成板坯之后用连续性方案进入，在加热炉和轧机之间设置有除鳞机，其中，所述至少一个加热炉是感应电炉，其工作频率被选择成足够低以便为板坯芯部提供加热作用，从而在所述加热炉的端部，基本上保持内部和外部之间相同的温度差，在所述精轧机的第一轧机机架的入口处，板坯的平均温度高于其表面温度，中心内部区域或“芯部”比所述表面温度至少高100℃，所述表面温度等于或高于1100℃，连铸机的出口和精轧机的入口之间的距离不大于100m。
附图说明
采用上述方案中所述的本发明的方法和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1a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。
具体实施方式
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℃，芯部温度大约为1250℃(图表中的峰值)。
板坯按照所需要的最终带卷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，以便通过一个或两个卷取机16进行卷取。
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℃，板坯芯部的温度大约为1200℃，平均温度大约为1150℃。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卷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”(lung)。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10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100℃。从附图1a的图表可以清楚地看到，大约为70N/mm2的Kf值与1150℃的平均温度对应，而不是由附图1的设备导致的在1000℃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35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℃的表面温度和1250℃的芯部温度，在所述炉子的出口处还可以具有1150℃或更高的表面温度和大约1250℃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1a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也能够被放置到所述隧道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，连铸机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机架和另一个机架之间。
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。
Claims (9)
1.一种用连续性方案制造带钢的方法，包括薄板坯连铸工序，该薄板坯具有45和80mm之间的厚度和高“质量流”，“质量流”是指在连铸机出口处单位时间内通过的钢材量，该薄板坯的速度大于5m/min，宽度为1600mm，还包括剪切工序和随后提供的加热工序，之后是由多机架精轧机所执行的多机架轧制工序，在所述加热工序和多机架轧制工序之间具有由除鳞机所执行的除鳞工序，其中，薄板坯在剪切工序被切割成板坯之后采用连续性方案进入所述加热工序，其特征在于，所述加热工序通过感应电炉来获得，该感应电炉的工作频率足够低，以便为板坯的芯部提供加热作用，并在所述感应电炉的端部在板坯的内部和外部之间大致上保持相同的温度差，由此在多机架精轧机的第一轧机机架的入口处板坯在其任何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1100℃，并且在板坯的中心内部区域或“芯部”的温度比表面温度至少高100℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在多机架精轧机的机架之间至少设置中间冷却和/或加热装置。
3.一种用于从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，其中薄板坯在被剪切机(3)切割成板坯(24；34)之后用连续性方案进入，在加热炉和多机架精轧机(29；39)之间设置有除鳞机(8)，其特征在于，所述至少一个加热炉是感应电炉(35)，其工作频率被选择成足够低以便为板坯的芯部提供加热作用，从而在所述加热炉的端部，基本上保持内部和外部之间相同的温度差，在所述多机架精轧机(29；39)的第一轧机机架的入口处，板坯的平均温度高于其表面温度，中心内部区域或“芯部”比所述表面温度至少高100℃，所述表面温度等于或高于1100℃，连铸机(21，31)的出口和多机架精轧机(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，其长度使连铸机和多机架精轧机之间的总距离保持为不大于100m，适于限制热损失。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述保温隧道(36)由带有绝缘板的辊道构成。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述保温隧道(36)带有煤气燃烧器和/或电阻器。
7.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述感应电炉(35)紧邻除鳞机(8)的上游设置。
8.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述感应电炉(35)紧邻剪切机(3)的下游设置。
9.根据权利要求3所述的设备，其特征在于进一步包括在多机架精轧机(29；39)的机架之间的中间冷却和/或加热装置。
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