CN1034058C - 制造扁平热轧薄带钢的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种轧制造扁平带钢或黑色金属带的连续方法及系统，使其厚度达到可基本直接用于制造产品。其中包括：一个连铸装置；一个普拉茨行星轧机，连续接受连铸状态的无端钢坯或黑色金属坯，进行板坯厚度的第一次缩减；多个轧机座从普拉茨行星轧机依次接受连续带材，进行缩减率至少为第一次的50%的第二次缩减，制成平均厚度小于1.8毫米的连续带材；电感应再加热器设置在相邻轧机座之间，保持带材工作温度足以进行第二次缩减。

Description

本发明涉及一种制造薄带钢的系统及方法，尤其涉及一种利用连铸状态的无端钢坯来连续形成其最终厚度约小于1.8毫米的连续热轧平薄带钢的系统及方法。

钢材制造及成型有许多已知的方法。一种方法是采用称为连续铸造的工艺过程。这种工艺过程将液态钢直接浇铸成半成品形状，诸如板坯、大钢坯、坯料或压坯等，这种工艺的应用日见增广，因为，优点之一，与传统的先铸钢锭，然后加工为要求的制品的工艺相比较，可免除或减少对某些制钢设备的需要。

在现有技术中，连铸工艺生产的板坯，厚度为150-300毫米，宽度达到3000毫米。根据工艺的特点将这些板坯切成各种长度的坯段。为将该材料制成平轧的扁带钢，将切断的板坯段再加热，通过一个或多个热粗轧辊座，然后再通过一个或多个热轧辊座，进一步将厚度减小为约2.5mm。如有需要，再通过至少一个，但通常为数个压缩精整冷轧辊座进一步缩减厚度。

由于在现有技术的方法中，带钢在热轧部中已减薄，难以使之进入轧机座以进一步缩减厚度。带钢在低速下进入各轧辊座，然后被加速。重要的是尽快使带钢的尾端到达，因为该部分在进入热轧辊座前温度最低。

由于有各种不同类型的设备的各种输入输出速度在现有技术的系统中结合，需将连铸状态的钢坯制成分段的钢坯是肯定而不可免的。已知的热轧机座技术，不能使粗轧机座及精轧机座的速度与已知连铸设备的连续输出速度相配合，因而妨碍了全部连续运作。对热轧机要求的高速，尤其为防止轧辊的加热裂纹和减少热损耗所必须的高速，用现有的设备，熟练的制钢工人也根本无法跟上。

这种系统阻碍进一步压缩，问题之一在于假使热带钢从一个工位向下一工位转移太快，便非常难于控制。切断的热钢坯加工作另一困难，在于将坯段在轧机座辊的辊隙间穿引，这种操作需要在逐个坯段上进行。要求将全部轧机座开启，然后从坯段的尾端向坯段的头端或前端顺序合拢各轧机座，直至全部合拢为止。由于在每一坯段的全部上发生热损耗，便要求在损耗达到钢坯的无加工性能程度以前持续加速，进行高于理想热轧稳定状态速度下的轧制，以进行压缩。

坯段的热损耗是一个严重问题，因为尾端冷却迅速，经常在其到达若干最后的辊座前，还降到最佳热轧温度以下。为尽量减小这个问题，热轧辊座必须有上述的经常加速的能力，口语称为“猛升”。笼统而言，坯段必须在极低速下进入各轧机座，然后尽可能快地加速到超过要求的热轧速度。进行迅速加速或“猛升”的意图，是使坯段的尾端尽可能快通过全部热轧辊，甚至没有温降，避免热损耗达到金属无法加工的程度。经证实：为使每一辊座能“猛升”，必需使电机的马力及速度，远超过进行全部连续稳定状态热轧所需。在第一轧机座上游使用一个料卷箱提供保温环境，尽量减小尾端冷却，降低辊座要求的加速水平，是现有技术为解决“猛升”所能提供的最好方法。但是料卷箱的投资适足以抵消电机费用和运转费用方面的节约，虽然费用略减，但仍超过要求的或合理的限度。

穿坯技术也要求熟练的操作。每一坯段沿作业线的速度非常快，尤其在若干轧机座合拢和“猛升”并达到其设计压缩率后。

虽然理论的带钢下限厚度可低于1.5毫米，但是现有技术中的很大的缺点，使达到的热轧厚度，在最佳情况下不小于1.8至2.5毫米。在需用较薄规格的用途中，钢材热轧完毕后需作回火并浸酸，然后冷轧厚度，辅助加工需消耗时间和能源，要求很大的投资费用。

在原载《铁时代》1990年8月号第16页的文章《轧机进展》中，综述了连铸设备与轧机的关系(该文与其揭示的内容并非本发明的现有技术)。

对连铸设备及轧机的若干构形进行了实验，试图发展一种全部连续的铸到成品的扁带钢热轧工艺。在追求的粗轧水平的各种轧机构形中，有行星轧机类，这样命名是因为工作辊围绕某种特殊构形的支承结构旋转。

一种称之为“普拉茨行星轧机”的行星式轧机，在五十年代末和六十年代初面世。在美国专利证书第2,975,663,2,960,894和2,709,934号中有一般叙述。普拉茨行星轧机为强制进料轧机，有驱动辊可接受厚度在50至100毫米之间的钢坯，用行星式组成的轧辊缩减其厚度，约从20毫米缩减到约3至6毫米。它从来绝非是成功的商品设备，主要因为不能连铸50至100毫米的厚钢坯。

用于对普拉茨行星轧机进料的现有技术，也呈现出严重的缺点。当使用已知连铸技术生产出的厚坯段，对普拉茨行星轧机强制进料，会造成带钢的大进料舌(feed longue)或前缘，不论是在开始时或在将轧机调节到最终的要求减缩率时。必须将这种进料舌报废，通常用割炬将之从带坯上切除，从加工线上向上、向下，或横向抛出。轧制带形产品的金属下脚料，虽然可以向过程的熔化端再循环，但相对于每一坯段有相当大的量，尤其在考虑到相关的水电、投资及运转费用等因素时。

在现有技术中，已有人提出将连铸设备与普拉茨行星式轧机进行组合，它包括带钢热轧系统而不将热轧技术作为组合的一部分。例如克鲁伯普拉茨行星式轧机，当与连铸设备组合时，形成一种带钢5热轧机，其单道压下量达98％。孟克(Muenker)等人的《克鲁伯普拉茨行星式轧机》，《在黑色金属及有色金属方面应用的沿革、设计及运作经验》(1969年2月)；芬克(Fink)等人著，《克鲁伯普拉茨行星式轧机在热轧带材生产上的经济使用》，《铁与钢工程师》1971年1月号，第45页；《克鲁伯普拉茨行星轧机—厚度缩减率可达98％的带钢热轧机》(1987)。公开的轧机包含一个传统的、据称构形适合于铸造薄坯材的连铸过程，将铸造状态的坯材，通过传统的校直辊，送入隧道型容纳炉。将从容纳炉送出的铸造状态的坯材，送入普拉茨行星轧机的辊隙。(通常，主除氧化皮过程在进料辊的前面，副除氧化皮过程在普拉茨行星轧机进料的前面)。普拉茨行星轧机在单道压下中，将坯材进料从初始的铸成及校直厚度，压缩达98％，达到完成厚度。制成的高压缩率轧制带钢，从轧机中排出，通过维持辊隙与夹送辊间张力的标准夹送辊座，放到轧辊道上。切断和用传统的下部卷取机进行卷取，完成该揭示的全部加工过程。

作为这种结构的一种替换，普拉茨行星轧机将输进的坯材，从初始的铸成与校直厚度缩减达98％，在替换的结构中，不通过标准夹送辊与张紧辊的结合，将带钢从普拉茨轧机排出，而用一个或两个四辊精轧机座，特别是安装有克鲁伯IGC辊隙控制系统的轧机座，据称可提高平整度并取得高精度公差。设置一个或两个四辊精轧机座构形时，对带钢设有提供附加热源，故由于保温不足，便不可能有很大的精轧缩减率。

孟克等人的文章较详细叙述了普拉茨行星轧机与一个或两个精轧机结合的构形的一部分，但未阐述使用这种构形与连铸状态中的无端钢坯的结合；孟克等人揭示这种轧机仅适用于切断坯材。孟克等人叙述这种替换构形适用于大型钢材条件，其中将普拉茨行星轧机用作粗轧机座。图15及附述文字，将一个使用12个水平辊座及6个垂直辊座的传统热轧机，与一个具有6个水平辊座及2个垂直辊座的普拉茨行星轧机粗轧机座及精轧辊轴链进行比较，两者的生产速率均为150吨/小时(见第8-10页，图15)。孟克等人揭示的普拉茨行星轧机的粗轧带坯的输出尺度，其厚度在10至20毫米之间。

芬克等人针对的是使用普拉茨行星式轧机，与连续铸坯机及各种下游轧制设备的组合。芬克等人在文中讨论了连续铸坯机与普拉茨行星轧机的组合，提出用于将衔接的或分离的连铸坯段强制送入普拉茨轧机(见第48页)的进料辊，采用的减缩率为20％，然后轧机单道次压缩80至98％，这取决于要求的最终厚度。其图4VI示出加热炉与行星轧机的组合，这里也用普拉茨行星轧机作为5至7个轧机座精轧辊轴链上游的粗轧机座，其中有不确定数目的垂直和水平精轧机座。

除普拉茨行星辊轧机外，用作规模生产的这类轧机的唯一其他轧机为森吉米尔式行星轧机。森吉米尔行星轧机在若干美国专利中有一般的叙述，包括美国专利2,932,997；2,978,933；3,049,948；3,076,360； 3,079,975； 3,147,648； 3,138,979； 3,210，981, 3,533,262；及3,789,646等。

普拉茨行星轧机和森吉米尔行星轧机的差别，为本领域普通技术人员所公知。在实际应用中，已知森吉米尔轧机要求钢坯进料的最低厚度至少约为120毫米，以生产出合格的轧制品。在某一给定宽度下，这大为超过普拉茨行星轧机技术要求的最低厚度。同样公知的是，森吉米尔行星轧机输出的轧制带钢不平整，显现轧制方向上的明显的凹坑和皱纹，要求增加精轧机将带坯平整。森吉米尔行星轧机与普拉茨技术比较，不能提供平整的带坯，直接的原因是因为两类型行星轧机构造的差异。森吉米尔行星轧机有旋转梁，而普拉茨行星轧机用静止支承梁。金属通过森吉米尔轧机的流动，因为有旋转梁，故造成有凹坑或皱纹的带坯。普拉茨行星轧机的静止支承梁，在辊轧时建立金属流，它不使带坯变形，从而仅在铸/轧的纵向上，间或造成非常轻微的长波形。

普拉茨行星轧机技术和森吉米尔行星轧机技术之间，固定梁与旋转梁的差异，为使用普拉茨技术带来另一优点。由于使用静止支承梁，便可能通过使用梁的各种镶块，在压制过程中提供(横过铸轧方向的)轧坯的横向剖面形状。选用镶块，普拉茨行星轧机可为输出轧坯，提供进一步在下游加工的最佳剖面形状，不需在行星轧机压缩后，增加专为输出板材定型用的轧机座。

普拉茨行星轧机还可调节，收窄辊隙，使初始进料厚度最佳化，穿引后增大动压缩率。与之对比，森吉米尔行星轧机钢坯的初始入口不能调窄；辊隙由轧机尺寸决定，不能变化。

关于运转及保养费用，森吉米尔行星轧机费用较高，主要是因为辊隙摩擦大于普拉茨行星轧机。由于森吉米尔行星轧机的构形情况，工作辊与轧制坯材间有相当大的摩擦。这样，与普拉茨行星轧机比较，工作辊的磨损较大，增大动力消耗和电机大小的要求。在普拉茨行星轧机中，工作辊和坯材间的摩擦小，主要摩擦产生于各中间辊的轴承。结果是工作辊比森吉米尔行星轧机的寿命延长，运转费用与投资降低。

森吉米尔：《用于薄坯连铸系统的带材热轧机》原载《钢铁工程师》1986年10月号，第36页，叙述了一种建议的森吉米尔行星式轧机的布局，示出若干连铸/行星轧机，和薄坯铸造机(黑兹列特)及行星轧机的组合(见图8-9)。基本行星式带材热轧机的布局如森吉米尔所示(图1)，包括有轧边机及除锈机在用于将坯材送入行星轧机辊隙的进料辊的前方。森吉米尔行星轧机的下游输出，由通过一组拉伸辊作用的轧光辊进行。加上输出辊道、夹送辊和转盘式卷取机，便是揭示的设施的全部。

(所谓轧光辊，按本领域普通技术人员所理解，对进料带坯所提供的减缩量，少于10％。在一般的习惯中，“轧光”机基本起平整设备的作用，作为加工过程的一部分，最高的减缩率为3-5％)。

据称森吉米尔行星式轧机，在单道次中的厚度缩减率可达95％。据称进料辊“推送坯材，其缩减率很低，通过导向件送入行星辊，在那里完成主要的压缩…”(第36页)。揭示的有一组或两组的双高速进料辊(第36-37页；图2)。森吉米尔阐述，行星式轧机应“连续运转，将分切的坯段进料互相抵靠，有连续的高温高热输入炉，与轧机纵向串列。坯材温度可在精确的范围内保持恒定，易于取得完成带材的高精度控制。事实上，商品冷轧公差，可直接从热轧机中得到，首尾相接而无过度的长前端或尾端。在轧光辊座上有自动规格控制，可作更加精细的调节”(第37页)。在该构型中，森吉米尔显然没有揭示直接使用连铸机生产的连铸状态的无端钢坯的全部连续的方法，而是叙述了用于坯段的系统。

森吉米尔还揭示了连铸设备与行星轧机相结合的所谓实验性串联运作：

铸造机与行星轧机的实验性串连运作

为多年前，已有连续辊轧坯材的试验，目的是将炉中全部热量在热激线圈(holcoils)(图8)中转换。遇到了许多关于冶金、输送、再加热及表面等方面的问题。加上钢坯在输出辊道上的输送，加热炉的进入，以及行星轧机及卷取机运转等问题，证明铸造机的平衡输出有困难。

在德国试验中，模具尺寸为2′/2×17′/2英寸(50×435毫米)。模具太小，铸造速度太低，或下游的热轧成功。钢坯速度为4至5英尺/分钟，钢坯进入轧机时边缘发黑。但是在一切运转正常时，生产的卷料外径为英寸。

然后，在美国将经过试验的大型连续铸造机与行星式轧机连接，生产的坯材进入轧机时的速度为16至18英尺/分钟(5米/分钟)。热平衡经校正，在试验基础上生产出60吨热料卷。

在臭地利进行的第三次试验，目的是将行星轧机背靠背与铸造机串联，消除加热炉，但考虑使用一个均衡罩，并可能加一个边缘再加热器。这方案要求使来自铸造机的引锭杆头可以通过行星轧机，在即将进入卷取机前用飞剪切断。在试验中，行星辊直接咬入铸件段，轧机用螺旋调紧，压在模块上，取得要求的尺度。试验很成功；在引锭杆头后面有一个楔形段，证明可以使金属有小量的下脚料。

在将来的新试验中，将利用过去的经验，同时可以与用新型的铸造机铸出的较薄的连铸坯段一起工作。例如，正在考虑一种轧机，用于辊轧2×50英寸(50×1250毫米)及12×50英寸(37×1250毫米)的连铸坯段，但两种系统都可辊轧特殊

产品用的厚达3英寸的铸坯段。(见第39页)图8有连铸机与均衡炉之间的切坯工位，为揭示的森吉米尔行星轧机进料过程的开始，在连铸与行星轧机组合中，也没有连铸状态的无端钢坯。简而言之，森吉米尔关于这类构形的阐述，全都针对切断的不连续的轧坯作业，尽管这些切断的坯段主要来源于连铸设备。

森吉尔米还揭示一种黑兹列特厚坯铸造机与行星轧机的组合(第40-41页，图9)黑兹列铸造9机“用于生产2英寸(50毫米)厚的坯材，通过再加热炉后进入行星轧机，然后通过轧光机。从行星轧机输出的带材的额定厚度为0.150英寸(3.8毫米)，轧光机输出额定厚度为0135英寸(3.4毫米)黑兹列特铸造机的厚坯输出为24.5/英寸/分钟(7.3米/分钟)，行星轧机的带材输出为327英寸/分钟(98米/分钟)轧光机为364英尺/分钟(109米/分钟)”(第40页)。

森吉米尔所针对的，是任意取舍的下游轧光机的关于数量及功能的特点：

轧光机一在行星轧机的下游最好有一个或多个轧光机，取决的因素有如：产品为简单的抑或复杂的，热轧带材为直接使用抑或要经过冷轧，在制钢中以冶金洁净度为主抑或以低成本为主，钢的类型是否为特殊钢，诸如低合金高强度钢，高合金钢，矽钢，或不锈钢。在决定采用轧光机时，必须在行星轧机后面有大压缩率，与增加的投资及热轧质量作平衡。

在许多用途中，镀锌钢板在轧光机中压缩10％便已合适。在建筑施工中使用的利用反光突出表面花纹的热轧带钢，压缩率在30至35％之间合适。

一般用简单的2辊轧机，可达到10至12％的压缩率，消除大部分凹坑。虽然3辊轧机的压缩率可达20％，但工作辊的磨损很大，使这种措施在以连续20小时为周期的轧制作业中，效果令人怀疑。在日本冶金的68英寸的宽式设备所用4辊及6辊型轧机中也有相同的情况。虽然这两种型式轧钢机的压缩率可达30至35％，并取得良好的造型(尤其以6辊轧机为最)，然而工作辊的磨损大，须更换轧辊，这些都限制了其在作长时间连续运转时的应用。

在轧光机后须有飞剪机及卷取机。卷取机可为转盘型式，或者可采用两个单独的卷取机，处理不间断的带材流。

当将带钢用飞剪机切断时，尾端必须加速，与后面的料卷分离。理想的是有10至15英尺(3-4.5米)的间隔，使卷取机可以夹持住前端，不致出现停顿。(见第41-42页)

在用于述及的组合的3辊、4辊及6辊轧机中，工作辊磨损问题显然十分严重。采用轧制周期接近或超过20至24小时的任何系统，磨损问题显热超过揭示的森吉米尔运转周期。

森吉米尔揭示，在薄坯段铸造系统中，用可逆轧机作不连续轧制可解决这问题。森吉米尔指出，为使这种系统工作，需有速度及功率相当大的复杂而高价的电器设备。假如要求用非连续轧机连续操作，便要求用两个热卷盘箱，投资随之大大增加。在该情况下，可逆轧机座可以是四辊或六辊轧机，或为二辊轧机，“在每一精轧道次中可作较大的压缩，规格较薄(例如0.040英寸)(1.016毫米)，量度较精确。”

提议的森吉米尔行星设备，据称使用一个或两个轧光机，其中有三辊及四辊轧机座，实现14至20％的压缩率(一台轧光机)，或用两台三辊轧机座时，压缩率为20％(第一轧机)，压缩率为23％(第二轧机)。据称还使用了上游进料辊压缩16％至20％(一个进料辊)，或22％(第一进料辊)，28％(第二进料辊)，据称还有一种构形用两个进料辊与两个轧光辊结合的结构。

在有关普拉茨及/或森吉米尔行星轧机的现有技术的论述中，没有揭示过一种全连续的方法，其中将连铸状态的无端板坯轧成连续的带钢，其规格、厚度及物理性能，使之可直接用于生产制品，不需进一步加工，尤其不需冷轧，不使用切断的板坯。在任何情况下，在揭示的构形中不构成全连续作业，没有设置用热轧作行星轧机的适当压缩，以取得带钢制品的必需厚度和物理性能。

尽管有孟克等人，芬克等人及森吉米尔等的论述，事实上，也部分由于有这些论述，于是先有技术中实际仍在寻求一种热轧带钢的全连续系统及设备，但在实际的带钢宽度和厚度制造条件下，进行商品规模的运转，便要求有运转效率和质量，及有可动用的资金和运转费用(包括各种支出)。这些揭示中无一可使对炼钢业有一般了解的人获得一种连续系统，可在经济的生产速度下，进行稳定状态的运转，将连铸状态的钢坯，在一次循环过程中加工为薄带钢。

与孟克等人，芬克等人及森吉米尔等的文章中的陈述或含义相反，分切的坯段不能简单地互相抵靠以及被强制送入行星轧机。相继的分切坯段的(后坯段)前端垂直抵靠(前坯段)尾端的安排，不能必然供入行星轧机。坯段可能停滞或超前，前端搭在前面的尾端上，或在进口处曲折排列。便会11造成轧机损坏，或板坯损失。板坯前后缘要进行定型，例如将冷却板坯机加工，使之成为可操纵的过程，使板坯有燕尾，或可以插接，以模防连铸状态的板坯。理想的有V构形，前板坯尾端有凹形，与尾端的箭头形相似，后板坯的前端有凸形，与箭头相似。这样便大大增加加工成本，增多加工时间，达到不适合作商品的程度。

在现有技术中的非连续系统中使用一系列的切断板坯，使轧机下游的问题增多。输出辊道有辊和挡板装置，热带钢必须在上面通过，到达下卷取机及相关的夹送辊。当切断的带钢的前端，开始其在辊上的行程时，带材的厚度、速度、及遇到的摩擦，倾向于将带材不时停滞或释放，使之翘曲、弯折、变形，在最坏的情况下，乃至飞出辊道。这样使带材损坏，如为辊道半轧废品则完全损失。因此，将备带钢沿辊道输送，进入夹送辊和下卷取机，可能遭遇这些困难。用切断板坯加工时，这种输送及通过夹送辊的送料，必须在每一换一个切断带材时重复一次，造成重复的损失及缺陷带钢的机会，以及不合理的停产时间。

连铸装置与行星轧机、热轧机及冷轧机的结合属于已知。哈多格(Harlog)等人的欧洲专利第EP0,306,076号，名称为“可造型带钢制造方法及设备”，已转让与胡哥文斯(Hoogovens)集团B.V.公司，(1989年3月8日公报)，揭示若干这种组合，生产厚度在0.5至1.5毫米之间的可造型带钢(第2页，第1栏，11，1-3行)。哈多格等人针对的是非常特殊的用途。要求生产质量非常高的铁素体钢，其在深冲方面的应用，取决于特殊的冶金性能。

哈多格等人叙述了传统的带钢生产方法，其发明目的为作下列的改良：

生产薄带钢时，传统的原始材料为厚钢板坯，厚度在150与300毫米之间，在1000℃至1250℃之间加热并均质化后，粗轧成为厚度约35毫米的中间坯，厚度约35毫米，然后在有若干轧机座的热带材精整机列中，压缩至2.5至4毫米的厚度。然后在冷轧设备中，将带料进一步压缩至0.75至2毫米之间的厚度。将已经酸洗过的带材在若干互相连接的轧机座中冷轧，并加冷却润滑剂。还建议有各种方法，其中铸成薄板坯，在加热及均质化后，直接送入带材热精轧机列。

所有这些已知及提议的辊轧方法，已经发展为用于非连续轧制作业。板坯的铸造，板坯的热轧，和带料的冷轧等，都在不同的设备中进行，设备仅能在一部分可利用的开机时间中使用。在非连轧作业中，设备运转时必须考虑每一板坯的输入和输出，和每一板坯头尾之间可能发生的温度差。这可能需要采用复杂而高价的设施。(见第2页，第1栏，11，10-38。)设想哈多格等人的发明的关键，据称为下列的发现：

将臭氏体区内的连铸钢坯热轧形成板材后，可在较低速下(即低于1000米/分钟，最好低于750米/分钟)，进一步轧成薄板(2-5毫米)，假定这次辊轧在铁素体区内，即低于温度T1下进行，就可获得很好的结果(见下文)。在这辊轧后最好即在300-450℃下过时效。制成的是可造型的薄板带材，有良好机械性和表面性能，不要求冷轧。(见第2页，第2栏，11，35-36。)

为生产薄带钢，哈多格等人揭示了连续加工中的序列操作，包括步骤如下：

(a)用连铸机将液态钢形成厚度小于100毫米的热板坯。

(b)将步骤(a)中铸出的奥氏体区内的1100℃以下的热坯进行热轧，成为2-5毫米厚度的带材。

(c)将步骤(b)中轧制的带材冷却到300℃与温度T1之间的温度，这时钢材有75％转变成为铁素体。

(d)将步骤(c)之冷却带材，在温度为300℃与T1之间的该温度下轧制，厚度缩减至少25％量好至少为30％，辊轧速度不超过1000米/分钟。

(e)将步骤(d)中轧成的带材盘卷。冷却时，达到75％的臭氏体转变为铁素体的温度T1℃，与钢中含碳百分率有已知的关系，即T1＝910－890(％℃)。(见第3页，第3栏，11，5-23)

哈多格等人强调用彼此等的方法使铸造的薄坯可达约50毫米，而非已知方法的150-300毫米，于是节省了连铸设备的制造费用。用冷却步骤(c)使臭氏体区辊轧(步骤b)与铁素体区辊轧(步骤d)分隔开，从而避免所谓的两相轧制，这是取得良好机械性和表面性的关键，与变形速度如何无关，使运转速度可较低于某些其他技术揭示的必要要求(第2页，第3栏，11，25-52)。哈多格等人揭示称，以彼等之方法，可将多达100吨的钢，连铸成0.5-1.5的薄板，几乎可100％利用连铸设备的材料输出，据称效果比初始钢坯最大重量为25吨的现有技术的非连铸法为佳(见第2页，第3栏，1，53-第4栏，1.10)。

哈多格等人方法的铁素体冷轧(400-600℃)部分，要求厚度缩减至少为25％(第2页，第4栏，11，46-48)。臭氏体热轧步骤，最好能在几个阶段中，包括行星轧机阶段，实现大厚度压下量。哈多格等人论述用行星轧机作“主要压缩”，其后用“轧光”机座进行压缩率不超过40％，10％至20％的辊轧，“以校正带材的形状，并改善晶体结构”(第4页，第5栏，11，34-43)。行星轧机和“轧光”机，产品的平整度及晶粒大小等的关系陈述如下：

用行星轧机座进行的主要压缩，可能造成非常细的晶粒，这种质量不宜于作深冲。在当时的轧制温度下。第二阶段的不大于40％压缩率的低压缩率，可能造成晶粒的临界增长，将细晶粒转变为较理想的粗晶粒。行星轧机座可能使薄板有轻微的波形形成。用轧光机座进一步压缩，似可能完全消除这种波形。假如在板坯热轧前，先将其通过均质炉，温度保持850-1000℃之间，最好约950℃，便可用行星轧机座取得最佳轧制条件。

(见第11页，第5栏，11，43-58)。

图1-3揭示哈多格等人的设备的若干构形，其中各有一个连铸机，后随一个均质炉，继之以一行星轧机，又继之以热轧“轧光”机座，其后为冷却装置，最后为一至二个四辊冷轧轧机座。

至于铸造速度与压缩率，哈多格等人提议在约5米/分钟速度下，铸造厚度约50毫米、宽度约1250毫米的连续板坯，用行星轧机在一个道次中压缩至厚度2至5毫米。形成晶粒非常细的臭氏体材料，在下一次通过单个的热轧光机时，承受最大压缩率为40％的另一次热轧。具体而言，哈多格等人认为，当要求使最终带钢的厚度为0.6至1.5毫米时，需将在冷轧机(一个或二个四辊轧机座)前后的厚度进行调节，使压缩率至少达到25％，然后“应追求大于40％的压缩率，例如60％(第5页，第7栏，11.10-30；第7栏，1.57-第8栏1.9)。为求产品质量，要求对铁素体作一定的压缩时，多数在要求有高质量的深冲等级的钢材时，提议使用2个四辊冷轧机座，冷轧后必须跟随一个再结晶退火步骤，有必要的在炉中停留的较长回火时间(10-90秒)(见第6页，第9栏，11.13-27)。

哈多格等人显然对有普拉茨及森吉米尔行星轧机的加工构形没有增加内容，唯例外者为必须使用冷轧作业，作为操作过程的关键部分。

因此，现有技术未能揭示一种构造或方法，它采取不用切断的铸钢板坯的全部连续方法，生产出可直接使用、规格精确、冶金性能合格的带钢，也未揭示一种全部连续的方法，它可以不需冷轧，将连铸状态的无端钢坯，制成厚度小于1.8毫米的带钢。

因此，在制钢技术领域中，必须进行冷轧，或者再进行热轧带钢，才能达到制造最终产品要求的、小于1.8毫米的厚度，并有理想的物理性能。由于需要这种冷轧加工，并且不能从事连铸无端钢坯的全连续加工，故投资及运转费用仍然很高。

本发明利用一个普拉茨行星轧机，和热轧机座及相关的设备相结合，将连铸状态无端钢坯连续加工，制成为带钢，其厚度及物理性能，在目前如不用冷轧则尚未或不能取得。发明提出了设备、方法及产品，可用同规格的热轧带钢来基本取代冷轧带钢的规格，达到投资费用低，水电煤气等消耗少，主要在于为各种轧机供热和传动的电力消耗少。制成的薄带钢的物理性能，至少与现有技术中使用冷轧技术时生产出的产品相同。

本发明提出设备、方法和产品，可免除现有技术中的缺点：可在一次全部连续的作业中连续铸造，并且母须将板坯分切为切段，并不需使用任何随后的冷轧，将无端的钢坯或其他黑色金属，在高压缩率下，热轧为薄带料，该带材制品的物理性能及规格，用以知的方法则需用冷轧才能取得。

因此，本发明可取代过去仅用同规格热轧薄带钢，作为冷轧产品才能取得的薄带钢，有基本相同的物理性能。

本发明的设备及方法，还可在轧机穿引和起轧方面，速度、速度比配和轧机座动力要求等方面，避免了使用切断的连铸钢坯，经热轧，再冷轧等的方法造成的困难。由于本发明的设备及方法提供了全部连续作业，不使用从连铸状态的无端钢坯上切下的坯段，因此在每一个铸造周期中，仅需将钢坯引入轧机列一次，轧机座不需有电机动力的超负荷以实现现有技术的设备及方法所要求的“猛升”的加速，系统中不需有卷盘箱，故投资费用及运转费用可最大限度降低。本发明的普拉茨行星轧机，输入速度约为每分钟2.5至3.5米。该输入速度与本发明的薄坯连铸装置的输出速度一致。因此，不需将连铸状态的无端钢坯切成若干坯段，以方便对加工机件的速度匹配，尤其是对轧机座的速度匹配。

在本发明中，全部连续的方法及设备，可消除并避免现有技术与上述输出辊道有关的问题。由于在每一铸造周期中，连续带钢仅有一次在输出辊道上输送，然后穿引过与下卷取机相关的夹送辊，故一旦初始操作完成，就基本上没有带料损坏、损失的机会，或带料飞出的危险。这是因为本发明方法中的所有切带，在夹送辊处进行，例如在卷盘达到要求的尺寸，并在开始下一盘的卷绕时才切断。并且，本发明将无端钢坯连续轧成热轧薄带钢，在卷盘重量相对于宽度的比例方面，提供了超过了现有技术的用坯段的方法的优点。本领域普通技术人员了解的相关参数P1W(磅/毫米宽)(或公斤/毫米宽)，涉及带材的宽度、长度、重量的关系。使用坯段的方法的最现代化的已知带坯轧机，可生产的盘卷厚度大于1.8毫米时最大P1W约为1000，本发明的轧制无端带坯的全连续方法，特别是与紧靠下卷取机的前方的剪切装置的组合中，使PIW的生产基本上可有任何尺寸及重量，使之可服于范围宽广很多的市场及最终用途。

发明的设备、方法及产品，可提供的连续带钢，有标准商品带宽，厚度约小于1.8毫米。现有技术的装置和设备，不能制作宽度大于600毫米的带钢。本发明与之相反，可制作至少600毫米宽的带材，以至少于1524毫米宽。本发明的设备、方法及产品，最好可提供至少约600毫米宽的带料，最理想的宽度为约1000毫米到1600毫米。

发明的连铸机输出的连铸状态的薄钢坯，厚度不大于50-100毫米，较理想为约50-90毫米，最佳为约70至约90毫米，将钢坯直接输入普拉茨行星轧机，如有需要，在最前面设可控感应预热器，这一过程比现有技术实践中一系列的分切板坯，较能节约取之于铸造机的热能。普拉茨行星轧机输出的压缩后的板坯，厚度约为3-15毫米。然后输入一组有该3-15毫米厚度的热轧机座，输出厚度小于1.8毫米。可能在某些用途中，要求厚度小于1毫米的更薄的带材，例如0.7-0.8毫米，便可用本发明来生产。用本发明制出的带钢，其物理性能至少相当于用现有技术冷轧轧到要求厚度的钢坯，而不需进行冷轧。

本发明的普拉茨行星轧机的输出速度，比现有技术粗轧机座低很多，约为其四分之一。这样可避免现有技术中的存在将热薄带材从轧机座中穿过、用极高速输送热带料等方面的问题，并可消除为补偿板坯头尾端温度差，将轧机列加速所需的额外电力消耗。

因此，本发明涉及一种制作扁平热轧带钢，或黑色金属带材的全部连续加工方法达到的厚度当前仅在进行冷轧及有关加工后才能取得。该方法包括的步骤为：将连铸状的无端钢坯，或黑色金属坯输入普拉茨轧机，进行连铸状态的板坯的第一次厚度缩减，生产出有第一缩减厚度的连续热带材，然后用若干热轧辊座，接受由普拉茨轧机输出的连续热带材，进行厚度的进一步缩减，至少约达到该第一次缩减率的50％，从而使热带材的平均厚度约小于1.8毫米，最好约小于1毫米，最佳化为0.7-0.8毫米，用再加热装置对相邻轧机座之间的连续热带材再加热，保持连续带钢的温度足以进行进一步的厚度缩减。(假如不将再加热器在系统中放在轧机座之间，以保持带钢的工作温度足以取得要求的厚度缩减，同时附加提供所要求的或理想的冶金性质，则在加工中无端带钢将急速冷却)。

本发明还涉及一种用于连续制作有最小厚度、足以基本上直接用于制造成品的扁平辊轧带钢或黑色金属带材的系统及设备，其中包括：一个连铸装置；一个从该连铸装置接受连铸状态的无端钢坯或黑色金属坯、将坯料的铸成厚度进行第一次缩减、以生产出有第一缩减厚度的连续热带材的普拉茨行星轧机；若干热轧机座，依次从普拉茨行星轧机接受连续的热带材，进行厚度的进一步缩减，至少约达到该第一次缩减厚度的50％，从而使热带材的平均厚度约小于1.8毫米，最好约小于1毫米，最佳化为0.7-0.8毫米，再加热器设在相邻轧机座之间，保持连续带钢的温度足以进行该第二次的厚度缩减。

在本发明的理想实施方案中，使用一种连铸方法，连续形成厚度约为70-90毫米的热钢坯。将连铸状态的无端热钢坯输入普拉茨行星轧机，作第一次的厚度缩减。普拉茨轧机的输出，为压缩到约3至15毫米的第一厚度的连续带钢。厚度经缩减的带钢由若干热轧机座依次接受，进行全部第二次的压缩，厚度达约1毫米以下。将感应式电再加热器设置在相邻热轧辊座之间，以保持带钢处于要求的工作温度。将无端连续铸坯连续以约2.5至3.5公米/分钟的速度，从连续铸造机输入普拉茨行星轧机。当将3-15毫米厚度的带钢从普拉茨行星机连续通过热轧机座时，坯的厚度减小到该最终厚度。然后可将带钢盘卷，以备运输，或按需要进一步加工。

因此，本发明的总目的在于提供一种连续制造热轧带钢的系统和方法，以连铸作业开始，钢坯具有初始厚度，在一个无端的加工过程中，将钢坯连续压缩到带钢的要求厚度，可用以直接制造诸如器具及其他带钢产品等制品，可不用进行冷轧而直接制造。

本发明的一个具体目的在于提出一种制钢的系统和方法，其中有一个普拉茨行星轧机与至少三个热轧机座相结合，可将连铸状态的无端钢坯，不需冷轧而压缩到小于1毫米的厚度。

本发明的另一个具体目的在于提供一种在至少三个热轧辊座之间的再加热器，以保持带钢温度有要求的工作温度。

本发明的再一个目的在于连续铸造并热轧连续的带材，不需使用切断的板坯，并且不需因这种切断的板坯的头尾端之间有温度差，而将轧机列加速。将薄坯连铸机、普机茨行星轧机及相关的热轧机座的速度进行匹配，并在相邻的轧机座之间设置再加热器，便可在稳定状态的过程中对带材进行无端轧制，与现有技术状态比较，可对宽度、厚度、平整度、凸面度及其他量度等有较大的控制。

本发明的上述的以及其他的优点和目的，结合附图便可有较全面的了解，附图中的相同元件用相同标号标志，附图简单说明如下：

图1概示现有技术中之制造压延扁平金属薄板的系统及方法；图2A为先有技术中之普拉茨行星轧机的概略图；

图2B为沿图1A所示现有技术的普拉茨行星轧机的2B-2B线的放大剖视图；

图2C为图2A所示先有技术的普拉茨行星轧机概略图的辊隙区的放大概略图；

图3A为本发明普拉茨行星轧机一个实施例一部分的局部端剖视图；

图3B为本发明普拉茨行星轧机另一实施例一部分的局部端剖视图；

图4A-4C为本发明系统及方法的第一概略图，带有带材各加工阶段的预期温度的图表；

图5A为本发明一个实施例的边缘轧机座的侧视图；

图5B为图5A所示该边缘轧机座的沿剖面线5B-5B的剖视图；

图5C为图5A所示该边缘轧机座的沿剖面线5C-5C的剖视图；

图5D为图5A所示该边缘轧机座的沿剖面线5D-5D的剖视图；

图6A-D为有各种边缘轮廓形状的钢坯的一组剖视图，其中包括本发明的边缘轮廓形状；

图7为方法的一种实施例的流程图，示出阶段间的距离、各阶段中带材厚度、各阶段中的带材移动速度，以及各阶段中的带材温度；

图8为本发明其中一个感应式电再加热器的结构概略图；

图9为说明本发明方法之流程图；

图10A-F为本发明设备的板坯穿引顺序的概略图；

图11A-C为本发明系统及方法的第二概视图，附有方法各阶段的预期带材温度的图表。

图1为作连铸钢坯连续压缩的现有技术系统的示意图，基本上如前述芬克人文章所揭示。从图1可见，系统10有薄钢坯19，由薄坯连铸装置形成。连铸装置包括一个回转台12，钢水包14，中间包及薄坯模16，以及平整辊18。薄坯19与隧道式保持炉或均衡炉20连接，将板坯在里面预加热。将加热后的板坯，在与铸造速度相等的恒定低速下，向普拉茨行星轧机22的辊隙间输送。板坯通过边缘轧辊24，主除锈器28，进料辊对30及定中辊32(图2所示)。图2又示出副除锈器34。行星轧机22将经加热的板坯19缩减一个第19一量，如下文对照图2A-C所详细叙述。将高压缩率轧制的带材，通过拉力辊38送入夹送辊座40。在夹送辊座40中，厚度没有很大的进一步压缩。将完成带材送到输出辊道42上。

如有需要，用飞剪机44将带材切成段，然后通过一个夹送辊组46，送到下卷取机48中，在其中由卷绕辊50绕成紧圈。一个卷料运送车52将完成的卷料送到链式运送带上。一旦完成冷却，这运送带便将卷料输送到相邻区域，进行进一步加工。

在图2A-C中，揭示了公知的普拉茨行星轧机22的细节。轧机22有两个静止的支承梁54，周围有两圈按箭头58及58′指示的方向旋转的工作辊56。工作辊56随中间支承辊60旋转。工作辊56与支承辊60可在随动罩62中沿径向移动，相互逆向同步转动，并围绕静止支承梁54作行星式旋转。由这运动从而获得“行星轧机”的名称。进料辊30将预热过的坯料19缓慢强制送入由贴靠的工作辊56形成的行星轧机座的辊隙中。在这一点上，高速旋转的工作辊对56中的每一个，在板坯的两侧，将薄层材料轧面带钢制品。由于有高度的总压缩率，高达98％，故这带钢制品从轧机座中输出时速度增高。

轧制的一个特别重要的方面在于，在工作辊56前面堆积的一个小材料块64，被轧成完全扁平的带材(图2C)。为此，将在辊隙间嵌入各静止支承梁54圆周上的互换的耐磨部68，在两相向的侧面66上削平。中间辊60包括中间辊轴和环69，其安装使之可独立旋转，意即工作辊56可自由旋转。这是一种预防措施，以保证使制约力、摩擦及磨损保持为最低。为取得完美的带缘，用可调节的定型垂直边缘轧辊28及32，将板坯边缘倒棱。

图3A-B示出在本发明最佳实施例方案中，在普拉茨行星轧机中采用定剖形的装置，在该连续热带钢上施加剖形及造型控制。这方案在1990年6月15日提交的西德专利申请第4,019,562.7号中有部分叙述。图中示出两种不同的基本横向的剖形，图3A示出的剖形代表两个向外的凹入表面，图3B示出的剖形代表两个向外的凸出表面。图3A中的薄板W的向外凹入的表面，利用环行工作辊56和由静止支承梁装置54支承的支承辊60来提供，梁装置54有带造型装置2的镶块68，支承辊基本向外(在被辊轧板坯的方向上)凸出。图3B中的薄板W的向外凸出的表面，利用环行工作辊56A和由静止支承梁装置54支承的支承辊60A来提供，支承梁也有带造型装置2的镶块68，支承辊基本向外(在被辊轧板坯的方向上)凹入。其他的剖形可通过将环行工作辊56，与静止支承梁装置54的部分的形状或构形的组合变化而取得，造成横向上均匀或不均匀的剖面，取决于领域中熟练工人的选择。

在另一个特别理想的实施方案中，本发明的普拉茨行星轧机具有若干静止的支承梁镶块装置68，嵌入各静止支承梁54的圆周中，该梁可旋转对位，从而使该装置相对的一对相对(见图2A-C)。最好有若干嵌块68，围绕圆周等角距嵌放，如嵌放四个镶块68，则角距离为90°，如嵌放6个，则为60°。

如前面已指出的那样，虽然普拉茨行星轧机22的输入坯19的厚度S1，在从轧机中输出时，大为缩减到厚度S2，如图2A所示，但尺寸S2的厚度未减薄至可直接用于产品制造，诸如汽车，用具等等。在这情况下，必须将钢坯回火，浸酸，再冷轧到最终厚度。

提供一种连续制造热轧平薄钢板或黑色金属板的方法的本发明的新颖系统中，薄板有最小的厚度足以用于直接制造产品，系统如图4A-C所示。

板坯连铸装置具有回转台12，钢水包14，中间包及薄坯模16和平整辊18，并可有近净造型装置。连铸设备铸造的金属薄坯，最理想的厚度约80毫米。从边缘轧机座1000及割炬切割装置1100中通过，进入隧道式保持炉20，预热到约1200-1250℃，并保持这温度。该炉还用于在坯的厚度的方向上，和铸/轧方向的横向上使温度均匀化或平衡化。然后将连续板坯通过普拉茨行星轧机22，在理想的实施方案中作连续带钢输出，厚度约4-6毫米。然后依次通过本领域中公知的四辊第一压缩轧机座70，输出时有第一压缩厚度。然后在一个感应式再加热器78中再加热通过一个四辊第二压缩轧机座，将厚度再缩减。再通过第二感应再加热器80再加热，然后通过第三压缩轧机座74。最后在感应式再加热器82中第三次再加热，然后输入一个四辊第四轧机座76，压缩到可以直接生产制品的厚度。再加热的热量取决于普拉21茨行星轧机输出的板坯的厚度。可用任何已知的再加热装置，包括电感应装置和煤气炉装置等。

然后将带钢通过轧辊84及飞剪机3000，送到有鼓筒88及90的下卷取工位86，将带钢按选择绕在鼓筒上。飞剪机将运动中的带钢按需要的长度切断，使得一个卷取机可以接受带钢的缠绕，而另一在作准备。当第一辊绕满时，将带钢按需要的长度切断，继续前进的带钢被输送到另一卷取机，绕在该鼓筒上。

图4A也示出图5A-D中的边缘轧机1000及割炬装置1100和切头台(droplable)1200，铸造作业刚开始时，供切除引锭杆及板坯的引头部，并将废料清除出作业线，运作只有极短的停顿。在图10所示的穿引过程中，轧机座间的各感应再加热器78、80及82的位置，横向偏离作业线。一旦该穿引过程完成，将再加热器退回作业线，进入图4B所示的闭合运转位置。如已指出的，下游夹送辊和飞剪装置3000，按操作者的方便与有效程度，可灵活切断带钢，在图10A-F所示的穿引过程中，特别有助于下卷取机的有效运转，并使带钢前缘的废料减至最少。在图4A-C中的本发明的系统的下方所示的两个图表，画出了当最终制品厚度为0.8mm时，在不同铸造及运转速度下(上图为3.5米/分，下图为2.7米/分)的计算求得的板坯温度的曲线。

应当理解，普拉茨行星轧机22可得到不同厚度的输出。普拉茨轧机的最大输出约20毫米，当输入厚度约80毫米时，可达到6-12毫米输出。最终带材厚度可随轧机22的输出厚度变化。例如，假如普拉茨行星轧机22的输出厚度为4毫米，则第四轧机座76的输出厚度约为0.8毫米。假如普拉茨行星轧机22的输出为6毫米。则第四轧机座76的输出的厚度约为1.6毫米。与此相似，假如普拉茨行星轧机22的输出厚度为16毫米，则第四轧机座76的输出厚度约为1.2毫米。因此，每一轧机座72、74、76，以及普拉茨行星轧机22都可调节，以改变输出厚度，从而使最终厚度达到要求的厚度。

例如，在本发明的理想实施方案中，无端板坯的厚度在从普拉茨行星轧机中输出时，约为4至6毫米，通常约为6毫米。为将6毫米压缩到要求的厚度1.6毫米，四辊热轧机座必需实现74％的总压缩率。(普拉茨轧机的4毫米输出厚度，需要有55％的压缩率，以达到1.8毫米的厚度)。为生产有要求的物理性能的1.6毫米厚度的带材，最好应使用四个轧机座的四辊热轧机座组合件。例如，前三轧机座的每一个，采用大致相同的压缩量，而最后一个机座采用较小的压缩率：

轧机座   输入厚度   输出厚度   缩减率％

F1       6.0毫米    3.8毫米     37％

F2       3.8毫米    2.55毫米    33％

F3       2.55毫米   1.8毫米     30％

F4       1.8毫米    1.6毫米     12％

作为另一实例，在本发明的另一理想实施方案中，无端板坯从普拉茨行星轧机输出时，厚度，约为4毫米。为将4毫米压缩至要求的厚度0.8毫米，四辊热轧机座必须实现80％的总压缩量。为生产有要求物理性能的0.8毫米厚度的带钢，最好也用四个四辊热轧机座组合件。举例而言，用轧机座进行压缩，前三座的压缩量应大致相同，而最后一座机座的压缩量较小：

轧机座   输入厚度   输出厚度   缩减率％

F1       4.0毫米     2.4毫米    40％

F2       2.4毫米     1.45毫米   40％

F3       1.45毫米    0.94毫米   35％

F4       0.94毫米    0.8毫米    15％

本发明理想实施方案的四辊热轧机座，其构形的最大压缩率，应为普拉茨行星轧机的输出厚度的约95％，另随意附加轧机，提供光轧功能。为防止连铸状态无端板坯的边缘翻卷，最好用一边缘轧机座，将板坯侧缘正确整形。边缘轧机座还可将该边缘上形成，或转移到该边缘上的任何气泡或其他吸留气体闭合。另外，连铸装置也可安装一个预成型模，为无端板坯提供防卷边的侧缘形状。该模具为板坯提供侧边缘，其在铸造方向的横向上的横断面基本上为扁弧形或椭圆形，没有直角的角缘。

在本发明的方法及设备的另一理想实施方案中，有一个感应式边缘再加热器，放置在连铸设备与均质化炉之间。感应式边缘再加热器将连铸状态无端板坯的边缘加热到1200-1250℃的热轧温度，补偿铸造过程本身造成的边缘冷却。

将边缘轧机座与感应式边缘再加热器结合起来使用特别理想。假如不使用通过铸模的边缘定型，也可用边缘轧机将边缘进一步定型，如有需要，可将连铸状态的无端板坯的边缘“收拢”，使制成的带钢较窄，以提高下游热轧机座中的工作辊的寿命。

因此，使用感应式边缘再加热器，提供无端板坯横断面上的理想温度均匀度，以防止边缘冷却，和伴随的难以收拢、扯裂及不均匀性。因此，将边缘轧机座及感应式边缘再加热器结合使用，由于可极度减少通常由冷却边缘造成的向热轧机座工作辊的表面切入或刻划，并由于在发生刻划时，可使该板坯收窄而在未刻划或切入的工作辊表面上进行工作，就可使加工过程有最大的运行长度。

图5A-D及6A-D示出在将钢坯引入普拉茨行星轧机前，对连铸无端钢坯边缘作造型的理想设备。

图5A为边缘轧机座1000的侧视图，其中包括理想的边缘造型设备。一般由三个部件构成，即进料支承件1001，边缘轧机1010及输出支承件1020。各部件由底座1030支承，各在上面滑动安装，用可锁紧及松锁的方式连接。滑动安装使任何一个或全部部件，可通过高开纵向铸造路线CP的横向移动，从铸造作业线中撤出。

进料支承件1001(图5B)具有两个支承轮1002、1003，它们被支承，以便绕与铸造带钢平面垂直的轴线旋转，并由调节块1004、1005支承。调节块1004、1005又与调节驱动元件1006螺纹啮合，并与底座1001上滑动接触。调节块1004、1005在连铸作业线的中线两侧等距放置，用图中未示的传动装置将调节驱动件1006进行旋转，便可调节支承轮1002、1003间的距离，以适应钢坯的不同铸造宽度，并且/或者通过“拢边”，将板坯的连铸状态的宽度收窄。支承轮1002、1003的轮毂1002A、1003A和轮缘1002B、1003B同轴，并且垂直排列，从而在板坯边缘与该轮接触时，不造成铸造状态的板坯的基本直角的边缘变化。轮毂1002A、1003A的直径小于轮缘1002B、1003B的直径，形成由该轮毂的外表面及该轮缘的内表面构成槽，其中携带板坯。

边缘轧机1010(图5C)具有两对传动轧辊1011A、1011B、1012A、1012B，由图中未示的驱动装置驱动，分别由调节块1013、1014支持。调节块1013、1014又与调节驱动件1015螺纹连接，并与底座1016上滑动接触。调节块1013、1014在连铸作业线的中线两侧等距设置，通过用图中未示的驱动装置转动调节驱动件1015，便可调节传动辊对101 1A、101 1B与1012A、1012B之间的距离，以适应钢坯铸造的不同宽度，并/或通过“拢边”，将板坯的连铸状态的宽度收窄或进一步收窄。传动轧辊1011A、1011B和1012A，1012B，分别水平支承在调节块1013、1014中，由驱动装置(图中未示)转动，驱动装置分别通过万向接头1911C、1011D和1012C、1012D、与各个辊驱动连接。各辊对1011A、1011B和1012A、1012B的外圆周表面的构形，可向钢坯S提供要求的边缘轮廓形状。当将带钢厚度在本发明普拉兹行星轧机22中进行压缩时，轧机辊通过与钢坯S作传动接触，可将横断面中的直角边缘转变为消除卷边和其他缺陷的形状。

输出支承件1020(图5D)有两个支承轮1021、1022，它们被支承以围绕垂直于铸造带钢平面的轴线旋转，并由调节块1023、1024支承。调节块1023、1024与调节驱动件1026螺纹啮合，在底座1025上滑动安装。调节块1023、1024在连铸作业线两侧等距放置，通过用图中未示的驱动装置，将调节传动件1026转动，便可调节支承轮1021、1022间的距离，以适应钢坯的不同铸造宽度，并且/或者通过“拢边”，将板坯的连铸状态的板坯宽度收窄或进一步收窄。支承轮1021、1022的毂1021A，1022A及轮缘1021B、1022B同轴，具有表面(轮毂的外表面和轮缘的内表面)构成槽，其边缘构形基本上与同边缘轧机1010接触时产生的钢坯的形状相同，因此，板坯边缘与该轮接触时，不使边缘形状变化。

图6A-D示出边缘轧机座1000可提供的铸造状态钢坯边缘构形的若干理想实施方案。图6A为连铸状态钢坯边缘，其横截面中有基本直角的边缘。(铸造方向与图6A-D的平面垂直)。图6B为本发明边缘轮廓形状的一个实施方案，形成外突的半圆中间部分，在钢坯厚度中线的两边等距布置，但该半圆的直径小于钢坯S的厚度，从该外突的中间部分的两侧各伸展出一个台肩部，形成与带材的上下表面基本垂直的上下边缘，形成的夹角约为90°。图6C为本发明边缘轮廓形状的另一实施方案，形成外突的大致半圆形的横截面，该横截面为一组合形状，有半圆形部分等距布置在钢坯厚度的中线两侧，在中线两侧继续向外延伸的第一部分，25夹角约为120°，再继续伸展第二部分，夹角约为80℃，与带钢的上下表面相交。为求取最大的缩减率，图6C中的边缘构形特别理想。图6D为本发明边缘轮廓形状的又一实施方案，形成一个向外的突出部，有大致三角形的截面，其顶角倒圆，两边的夹角约为120°，与带钢的上下表面连接。

图7为本发明的方法的特别理想的实施例的方法的流程图，示出带钢宽度为1000毫米，制成带材的厚度为0.8毫米时两阶段之间的距离，各阶段的热薄带钢19的厚度，带钢19的各阶段的移动速度，以及各阶段带钢19的温度。在该实施方案中，普拉茨行星轧机22的带钢19的输入厚度为80毫米，移动速度可约为0.583米/秒，即约3来/分钟。普拉茨行星轧机22输出的带材，厚度约压缩到4毫米，移动的速度约为1.17米/秒。第一轧机座70的输出，带材厚度压缩至2.4毫米，移动速度可为每秒钟1.9米。第二轧机座72的输出，带材可按3.23米/秒移动，厚度为1.45毫米。第三轧机座74的输出处，带材可按4.9米/秒的速率移动，厚度为0.94毫米。最后，在第四轧机座76的输出处，带材按5.85米/秒移动，厚度为0.8毫米。

可以看到，行星轧机22与第一轧机座70之间的距离为5200毫米。轧机座70、72、74及76的相邻组间的距离为6000毫米。并且，普拉茨行星轧机22输出的连续热带钢，其温度约为1120℃，在到达第一轧机座70时冷却到约1065℃。在第一轧机座70的输出处，温度进一步下降到约978℃。第一感应再加热器78将带钢温度增加70°，约达到1048℃。带钢进入第二轧机座72时，温度下降到约1019℃。在第二轧机座72的输出处，温度进一步下降到约942℃。第二感应再加热器80将带钢增高70℃，使其温度升到约1012℃。带钢进入第三轧机座74时，其温度下降到约984℃。在第三轧机座74的输出处，其温度下降到约930℃，到达第三感应再加热器82时，冷却到约909℃。第三感应再加热器82提高70℃，将温度增高到约979℃。在第四轧机座76的输入处，温度又下降到约953℃。带材在第四轧机座76的输出处，冷却到约890℃ 。

图8示出电感应再加热器78、80及82之一。电感应器有一个活套挑辊108。带钢19通过两组感应热板100及102。热板长度约为一米，有感应线圈104及106，可产生1500至2000千瓦的能量。感应器100与102之间的距离为50-75毫米。带钢沿两组感应器之间的路线移动时，在进入下一阶段之前，被加热至约70℃至100℃。

在本发明的一个特别理想的方案中，运行中的带钢的温度分布，是通过使用普拉茨行星轧机上游的预加热装置、边缘再加热装置、和/或位于各轧机座之间的感应式再加热器等来实现的。通过使用已知的工艺控制装置，包括各种计算机控制装置、反馈装置、正馈装置，和/或其他已知的工艺控制技术，便可通过适当的设定温度，在连续运行的带钢上赋予热量分布，并可通过各个预加热器和/或再加热装置的工艺控制装置保持热分布状态。如有需要，可通过这些预加热、再加热及控制装置，对运行带钢的生产冶金过程进行控制并可将其进行变化。

图9示出本发明的工艺步骤。连续金属坯在步骤114中，利用前面已说明的连续无端薄坯铸造装置来形成。带材在步骤116中预热，与普拉茨行星轧机118连接。带材在步骤118中进入普拉茨行星轧机时，一般厚度约为80毫米。普拉茨行星轧机将带材厚度压缩到需要的厚度，例如2、4、6、16或18毫米。随带材的厚度变化，从普拉茨行星轧机的输出到最后轧机座的输入，带材的温度在约1120℃至约825℃范围内，最好至少超过涉及的具体钢坯的AC3点的温度。然后将带材在步骤120中与热轧机座连接，将厚度进一步缩减。步骤122中的一个再加热器，将带材加温约70℃至100℃，然后将其与第二轧机座124连接，在其中将厚度进一步缩减。在步骤126中，第二再加热器再向带材加热，然后与第三热轧机座128连接，在其中再缩减其厚度。在步骤130中，第三再加热器再向带材加热，然后将其与第四热轧机座132连接，将其进一步压缩到需要的厚度。在步骤120、124及128中，厚度压缩率范围为约10％到约40％。在步骤132中，在前一个轧机座的带材厚度压缩率的的基础上，带材厚度压缩率为8至15％。在步骤134中，可按需要使用附加的轧机座，将带材轧平，并提供尺寸控制，而基本不再缩减厚度。此外，在步骤134中，可按需要提供附加处理，给予带钢符合商品条件的表面光洁度。在步骤136中，将带材绕在卷盘上，切成适当的尺寸，以备运输。

本发明的连续带材生产运转的初始过程，包括通过连续铸造装置开始进行连续铸造。在本领域中公认，使用一个引锭杆或类似装置开始连铸。当连铸无端坯开始从输出辊道上输出时，将引锭杆切断，从作业线向上方或下方排出。当连铸继续进行时，钢坯的前缘将接触均质炉上方的夹送辊，通过这些辊子，然后送入该炉。铸造继续时，无端板坯前缘将接触普拉茨行星轧机中的驱动辊，驱动辊将其拾取，送入轧机。然后普拉茨行星轧机合拢，达到要求的运转厚度，使带坯向下游加速前进，结果进入第一热轧机座。各轧机座在带坯进入轧机座时，陆续合拢到要求的厚度。然后将各中介的感应再加热器在压铸线上入列，将带坯包围。可将一个随意取舍的可垂直调节的辊道，设在普拉茨行星轧机的前方，便利起轧，并在连铸周期的开始和/或结束时便于取出板坯。通过使用已知的割炬装置，将板坯的头部切除并清理，废料被再循环送入熔化车间。

图10A-F示出本发明的普拉茨行星轧机的引坯过程以及热轧机座，有连铸状态的无端钢坯或带钢。

图10A为该过程的起始步骤，包括普拉茨行星轧机，和四个四辊轧机座中之前两个。过程以四个轧机座全部开放的状态开始，而普拉茨行星轧机处于开放和下调到预期的运行压缩率之间的中间状态。进料夹送辊2001将钢坯厚度从80毫米压缩到约64毫米，该厚度便于向普拉茨轧机的辊隙强制进送。图示普拉茨行星轧的输出板坯厚度为15毫米，可随普拉茨辊隙的开度而变化。

当带钢到达第一个四辊轧机座F1时，普拉茨行星轧机的辊隙已开始调小，并继续调到预期的运行压缩率。如图10B所示，在普拉茨行星轧机开始向下调时，四辊轧机座F1随之合拢，当工作辊与行进的带钢压紧接触时，F1起夹送辊的作用。由于在每一铸造周期中，仅需引坯一次，F1轧机座的电机，仅需开始使工作辊达到其连续的稳定状态的运行速度，不试求“猛升”，从而连铸带钢和预热装置的热损耗达到最少。(与此相似，仅需将轧机座F2、F3及F4的各电机达到其连续的稳态运转速度)。在图10C中，将普拉茨行星轧机下调到运行压缩度，输出带材的厚度约为4毫米。现将第一个四辊轧机座F1合拢到运行压缩度，提供2.4毫米的输出厚度。带材的前端到达第二轧机座F2，图示正在合拢。再参看F2，与前面的F1相似，当将工作辊与运行带钢强制接触时，F2开始起夹送辊的作用。

图10D示出轧机座F2合拢到运行压缩度，提供1.8毫米的输出厚度。带材前端到达第三轧机座F3，图示正在合拢。再参看F3，与前面的F2及F1一样，将工作辊强制与运行带钢接触时，F3开始起夹送辊的作用。

在图10E中，轧机座F3被合拢到运行压缩度，提供0.94毫米的输出厚度。虽然图中未示，但带材的前端正接近最后的轧机座F4，也依循夹送辊到运行压缩度的程序，直到F4合拢到运行压缩度。图10F示出的作业线有带坯在全部四个四辊轧机座中穿引，带坯的前端已切断回收，并通过连铸机再循环。

本发明的理想设备及方法的全部连续作业，仅要求在每一铸造周期中，将图10A-F所示的引坯过程进行一次。

图11A-C示出本发明的第二系统及方法，其构形与图4相似。图11A-C中的两个曲线图，标给出在两个不同连铸行进速度下的带材的计算温度的曲线。上图示出3.5米/分钟下铸造的钢材的计算温度，下图示出在2.7米/分钟下铸造的钢材的计算温度，两图中的最终带材制品的厚度为0.8毫米。(两图都以80毫米厚、1270毫米宽的连铸状态铸坯，当输入普拉茨行星轧机的进料辊时为基础进行计算的。)在第一个计算中，将轧机座间的感应再加热器调节到在轧机座间增高温度约70℃，而在第二计算中，调节到在轧机座之间约增温100℃。

本发明的热轧机座，在各种最佳实施方案中，可使用本技术领域中已知的生产带钢技术。这些包括采用轴向移动和将工作辊弯曲，以便控制无端的带材的凸面隆起，同时可避免不良边缘和边缘脱落(见图3A-B)。所以这些技术都能最大限度提高带钢的平整性，从而使最终产品用户不需对带钢作进一步准备步骤，而直接进入制造过程。

虽然以采用四辊轧机座为理想，但采用六辊轧29机座，或采用四辊轧机座与六辊轧机座的组合也属本发明范围，这取决于工艺中热轧部分所要求的压缩程度。六辊轧机座可取得比四辊轧机座高的压缩率，但是要求较大的投资。特别理想的方案包括全部为四辊轧机座，在作业中至少有2至3个轧机座，或者包括至少三个以上四辊轧机座，后随2个六辊轧机座；或者包括一个六辊轧机座，后跟随至少二个四辊轧机座。

本发明的加工设备构形，可在热轧机座的投资成本和运转费用方面，比现有技术的方法有很大的节约。在传统的热轧机中，为取得1.8毫米至2.5毫米的板厚度，要求至少有6个压缩轧机座设置在粗轧机座后面，总共为7个轧机座。在四辊轧机座中，工作辊直径一般由要求的带材规格及厚度决定。典型热轧机要求使用的工作辊直径，比本发明的热轧机座中使用的辊的直径大很多。本发明中，工作辊直径基本上与传统冷轧机座使用的工作辊直径相同。由于既不需传统的冷轧机，而且在加工过程的热轧部分中可使用较小且较廉的轧机座，故可节约投资成本。

在热轧机座中使用较小的工作辊，因为在驱动轧机座时可使用马力较小的电机，故又可节省运转费用。

为使本发明的铸造作业线可长时间连续运转，理想的轧机座构形，最好具备通过现有技术的设备及方法不能取得的额外功能，全部针对长运转时间而不降低热轧薄带材的物理性能。理想轧机座提供辊隙润滑，以尽量减小磨损与摩擦。轧机座的构造使工作辊可轴向移动(即横向于铸、轧方向移动)。并且，在特别理想的轧机座中，有可能在轧制前进的带材时更换轧辊，使其余的轧机座作压缩，而作更换的机座暂时离开作业线。

本发明理想方案的主要投资及运转费用的节约，在于减少生产要求厚度的热轧薄带钢时所需的轧机座的数目和大小。在现有技术的标准方法中，由粗轧机及精轧机列构成的热轧机，轧制2.5毫米厚、1250毫米宽的带材，要求40,000千瓦的(安装)功率。

各轧机座的很大的动力要求，在于所有的已知热轧机作批量运作，从未能达到稳态条件。轧机加工的每一切断的坯料，必须依循引坯、轧机合拢、加速等的操作程序，造成驱动轧机座的电机的电力利用非常不良，并且使驱动轧机座的功率要求过大。将轧机合拢时，首先合拢最接近连铸机的轧机，然后将各轧机沿加工过程向下游方向，逐个依次合拢。全部轧机合拢后，必须立即加速，因为从薄板的尾端到前缘，板材有一定长度，和相应的温度降。尾端最冷，并且最后承受压轧；因为轧机座没有对板材补充加速，尾端在压轧作业过程中继续冷却，从而除因需避免加热造成轧辊的裂纹等有要求外，还必需有尽可能高的通过速度，使“猛升”得以实现。这便要求每一轧机座总是要有足够的功率，取得最高速度，在内在的温度降使带材不能正常轧制前，将作业线持续加速。

本发明由于与轧机座间的再加热装置相结合，再加热装置与热轧机座交替放置，便可避免这些传统的问题。因为加热器与过程的全部连续运作可避免温度降问题，便不需要加速，或将过程中的热轧部分加速。过程的全部连续作业，显然可省却引坯、合拢轧机、在过程的热轧部分中“猛升”加速等步骤，而这些步骤在使用切断坯材时为必不可少。结果是，本发明的方法与设备可使电力更有效地使用，轧机座的电机可定标，因为各轧机座使用恒定的转速和马力。

在本发明的普拉茨行星轧机和四个四辊轧机座的一个特别理想的构形中，总安装功率20,000千瓦可生产0.8毫米厚、1250宽的带材。即使不存在因不需冷轧机而获得的投资及运转费用方面的节约，(现有技术的)40,000千瓦的电机安装功率(本发明的)20,000千瓦的电机安装功率的投资方面的节约，以及运转费用方面的节约就已经是很可观的了。

上面已经揭示一种新颖的系统和方法，可用以将热轧扁平薄钢坯制成最小的厚度，足以直接投入产品制造，并可利用连铸状态的无端钢坯。该新颖系统利用普拉茨行星压缩轧机，和若干从普拉茨行星轧机接受带材的轧机座，后者将厚度进一步缩减，在各轧机座之间有感应再加热器，向带形板材增加必需的热量，使之可由后继的轧机座进行加工。

普拉茨行星轧机，将连续的坯材的厚度从约80毫米缩减至约4毫米。相继排列的轧机座实现厚度的第二次缩减，将普拉茨行星轧机的第一次压缩厚度缩减至少约50％，从而使连续带材的平均厚度约小于1.8毫米，更理想为1毫米或小于1毫米。最佳化为0.7-0.8毫米。相邻轧机座间的感应再加热器向钢坯增加热量，保持使带钢保持的工作温度足以实现第二次压缩。最好使用至少三个压缩轧机座，以取得要求的厚度，但需要时可使用更多的轧机座的数目。可将板材的最后厚度缩减至0.7-0.8毫米。每一轧机座产生的厚度缩减的范围，为从前一轧机座接受的厚度的约10至40％。

虽然本发明已经结合一个理想实施方案来进行描述，但无意将发明范围局限于叙述到的特定形式，相反，本发明包括可纳入文后权利要求书界定的精神与范围中的替代、变型及等同物。

Claims (28)

1.一种制造扁平热轧钢材或黑色金属的连续方法，使其厚度达到可基本直接用于产品制造，该方法包括：

将钢或黑色金属的连铸无端板坯进给普拉茨行星轧机，进行该板坯连铸厚度的第一次缩减，生产出有第一缩减厚度的连续热带材；其特征在于，还包括：

由若干轧辊座从所述普拉茨行星轧机依次接受所述连续热带材，进行所述第一压缩厚度的至少约50％的第二次厚度缩减，使所述连续热带材的平均厚度小于约1.8毫米，

用再加热装置在相邻轧机座之间，将所述连续热带材再加热，以保持所述连续带板材的工作温度，足以进行所述第二次厚度缩减。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于有至少三个轧机座依次接受连续带材，进行第二次厚度缩减。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于轧机座属于称之为四辊轧机座的类型。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于还包括将连铸钢坯在每分钟2.5至3.5米的速率下，送入普拉茨行星轧机的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括将带钢厚度缩减达到约小于1毫米的最终厚度的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于有步骤将带钢厚度缩减至约0.8毫米的最终厚度。

7.根据权利要求1、2、5或6所述的方法，其特征在于从普拉茨行星轧机输出，并向最后轧机座输入的钢坯的工作温度范围，约在1120℃至接近其AC3点范围内。

8.根据权利要求1、2、5或6所述的方法，其特征在于每一轧机座产生的厚度压缩率在约10％至约40％之间。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于另有步骤将完成的带钢卷取，以备运输。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于另有步骤如下：

对带材提供工业用的表面光洁度

将完成的带钢切成选定的长度。

11.根据权利要求1、2、5或6所述的方法，其特征在于将所述连续无端板坯引入该普拉茨行星轧机前，将所述连续板坯进行预热。

12.根据权利要求1、2、5或6所述的方法，其特征在于在将所述连续无端板坯引入该普拉茨行星轧机前，所述连铸无端板坯的最大厚度，在约70至约90毫米范围内。

13.根据权利要求1、2、5或6所述的方法，其特征在于在相邻轧机座之间的所述再加热装置，为电感应再加热装置。

14.根据权利要求1、2、5或6所述的方法，其特征在于该普拉茨行星轧机，包括至少一个静止的定型支承梁装置，从而环行工作辊及所述静止的支承梁装置配合，对所述连铸热带材的轮廓与形状进行控制。

15.一种由权利要求1、5、6或14所述方法制成的热轧扁平带材。

16一种制造扁平热轧钢材或黑色金属的系统，该板材厚度达到可直接用于产品制造，所述系统包括：

一个连铸装置；

一个普拉茨行星轧机，接受连铸无端钢坯或黑色金属坯，将所述坯料的连铸状态的厚度，进行第一次厚度缩减，生产出具有第一缩减厚度的连续热坯料；

其特征在于，还包括：

多个轧机座，依次从所述普拉茨行星轧机接受所述连续热带材，实现所述第一缩减厚度的至少约50％的第二厚度缩减，使所述连续热带材具有约小于1.8毫米的平均厚度；

在相邻轧机座间的再加热装置，保持所述连续带钢的工作温度，足以进行该第二缩减。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于顺序设有至少三个轧机座，以实现厚度的该第二缩减。

18.根据权利要求16或17所述的系统，其特征在于轧机座的类型为四辊轧机座。

19.根据权利要求16成17所述的系统，其特征在于连铸坯送入普拉茨轧机的速度为每分钟2.5-3.5米。

20.根据权利要求16所述的系统，其特征在于所述轧机座所提供的带钢的最终厚度为约小于1毫米。

21.根据权利要求16所述的系统，其特征在于所述轧机座提供的带钢的最终厚度约为0.8毫米。

22.如权利要求16、17、20或21所述的系统，其特征在于在普拉茨行星轧机输出和最后轧机座输入之间的所述钢坯的工作温度范围在约1120℃与接近AC3点之间。

23.根据权利要求16、17、20或21所述的系统，其特征在于每一轧机座提供的厚度压缩率范围，为约10％至约40％。

24.根据权利要求16所述的系统，其特征在于另有卷取完成带材以备运输的装置。

25.根据权利要求16所述的系统，其特征在于还包括：

用于对带材提供工业用表面光洁度的装置；

将完成带材切成选定长度的装置。

26.根据权利要求16所述的系统，其特征在于另有预热装置，用以将所述连续板坯在将其引入该普拉茨行星轧机之前，进行预热。

27.根据权利要求16所述的系统，其特征在于相邻轧机座间的所述再加热装置，为电感应再加热装置。

28.根据权利要求16所述的系统，其特征在于所述普拉茨行星轧机有至少一个静止的定型支承梁装置，从而环行工作辊与该静止支承梁装置配合，对该连续热带材的轮廓及形状进行控制。

Images