CN102343358A - 用于制造长形金属轧制产品的铸造和连续轧制方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于制造长形金属轧制产品的铸造和连续轧制方法和设备。制造长形轧制金属产品的方法包括以下步骤:由连续铸造机(11)进行连续铸造,产生两条铸造线(21a、21b),两条铸造线(21a、21b)中的每一条铸造具有方截面、矩形截面或等效截面的产品;通过每条铸造线(21a、21b)将铸造产品剪切至应有尺寸,以便限定节段;将每个节段直接引入维持和/或可能的加热炉(14);在炉(14)内部横向传送每个节段;在限定所述轧制轴的轧制机(16)中减少截面。
Description
技术领域
本发明涉及半不停机模式(semi-endless mode)的铸造及连续轧制方法与设备,通常用以制造长形金属轧制产品如棒材、盘条、梁、轨道或型材。
发明背景
用于生产长形轧制产品所公知的现有技术的连续铸造设备具有相当大的局限,因为由于与操作约束和部件的性能固有地相关的原因,连续铸造设备的生产能力通常不超过25-40吨/小时。因此,为了获得更高的生产能力,必须增加与相同轧制线连接的铸造线的数量,该数量可以是高达8条线或更多。除了别的以外,这导致需要在加热炉的单一的入口点上使从各种铸造线离去的方坯或坯料平移,因此在传送中具有温度损失。
这样的结果是需要对加热炉供给相当大量的能量,所述能量是补偿温度损失所需要的,并且把温度从包括在650℃和750℃之间的入口值变为适合于轧制的值,即,在包括在1050℃和1200℃之间的范围内。
此外,需要把方坯或坯料的节段从各种铸造线传送至它们被引入炉中的位置,这对长度强加了限制并因此对重量强加了限制:方坯或坯料的长度包括在12m至14m之间,直至16m的最大值,并且重量平均等于2-3吨。
这些工艺必要性和限制是加热方坯或坯料所需能量增加以及整个能力恶化的主要原因,两种情况都是由于用于多个铸造线所需的大尺寸中间包并且还由于在给定待生产的相同的吨/小时的数量下待处理的方坯或坯料的庞大数量,以及由此造成的切头(crop),进入轧制机的支架的进口处的头的高数量和具有不适合商用的尺寸的亚长度。
因此,本发明的一个目的是实现用于长形轧制产品的半不停机模式(即,从剪切至应有尺寸的铸造产品的节段开始)的铸造和连续轧制工艺,并且完善相关的生产设备,所述相关的生产设备仅使用与单个轧制线关联的两条铸造线而允许与现有技术中公知的具有两条铸造线的类似设备相比较增加生产率。
本发明的另一目的是沿整个生产线极力利用最初的液态钢所具有的焓,减少在将铸造产品剪切至应有尺寸和将其送至轧制步骤之间的时间内的温度损失,目的是与常规工艺相比,获得很大的能量节约和运行成本的降低。
本发明更多的目的是处理轧制机的中断还不必打断上游铸造工艺。
本发明的另一目的是在紧急情况下或在编程的停止期间将废料减少至最小或将其消除,并因此完全回收在这些情况下被临时积聚在沿生产线上的中间点的产品。
本发明更多的目的是:
-由于在相同的生产下铸造线数量的减少而减少投资费用;
-保证更高的收率,等于成品的重量与生产1吨的液态钢的重量之间的比;
-由于减少头进入量而降低轧制工艺期间废品的风险;
-获得轧制机更大的稳定性和成品更好的维度质量(dimensionalquality);
-使半不停机工艺的性能更靠近不停机工艺的性能,即,在连续铸造机和轧制单元之间没有连续性的中断;
-保证在不停止连续铸造的情况下在生产的维度和类型上改变的可能性,获得较高设备利用率。
申请人已经设计、测试并实施了本发明,以克服现有技术的缺点并获得上述目的和优点以及其他目的和优点。
发明内容
本发明在独立权利要求中提出并且表明特征,而从属权利要求描述了主要发明创意的变体。
根据本发明,用于生产长形轧制产品的半不停机类型的铸造和连续轧制设备包括连续铸造机,所述连续铸造机包括两条平行的铸造线,所述铸造线将铸造产品直接地且没有中间移动地进料至维持和/或可能的加热炉,维持和/或可能的加热炉的下游存在相对于所述铸造线偏置且平行的轧制线。
每条铸造线具有各自的结晶器,所述结晶器可以相对于厚度在3m/min和9m/min之间变化的速度来铸造产品。
总之,具有两条线的铸造机允许获得从35吨/小时至240吨/小时变化的小时生产率,相当于从600,000吨/年至1,500,000吨/年变化的年生产率。
两个结晶器中的每一个都可产生具有方截面或矩形截面或等效截面的产品,例如具有弯曲的、圆形的边的截面,具有圆形的边缘的截面等。
在说明书和权利要求中,通过术语坯料,我们意指具有矩形截面或方截面的产品,其中长边和短边之间的比率包括在1和4之间,即,在方截面和矩形截面之间,在矩形截面中,长边可以比短边长高达4倍。
在本发明中,铸造产品的截面不限制于,如我们所述的,具有直的并且两两平行的边的四边形截面或矩形截面,而是还包括具有至少一条弯曲的、凹的或凸的边的截面,有利地但不必是两两相对且镜像的截面,或是上述几何形状的组合。
矩形截面比具有相同高度或厚度的方截面具有更大的表面,所以铸造这种类型的截面,假定相同的铸造速度,我们在单位时间内获得了更大数量的材料吨数,即,小时生产率增加。
矩形截面的高度或厚度,或者方截面的边,是用于确定铸造线的曲率半径并因此确定它们的体积的参考参数,冶金学圆锥体(metallurgical cone)的长度也取决于该参考参数。因此,根据本发明,为了增加生产率,当铸造矩形截面的坯料时,有利地,将其截面的高度维持在与连续铸造机的设计曲率半径一致的值并代替地增加其宽度,可以是高达3倍或4倍更多。
此外,对于给定的生产率,有利地,提供两条铸造线而不是一条,因为在这种情况下,矩形截面的宽度和高度之间的比或方截面的边被减少,因此允许减少所需的轧制支架的数量。
根据本发明,铸造产品的铸造截面具有与具有包括在100mm和300mm之间的等边的正方形的表面相等的表面。
仅为了给出实例,通过每条连续铸造线产生的方截面具有从约100mm×100mm、130mm×130mm、150mm×150mm、160mm×160mm或中间尺寸变化的尺寸;为了增加生产率,还可产生具有从100mm×140mm、130mm×180mm、130mm×210mm、140mm×190mm、160mm×210mm、160mm×280mm、180mm×300mm、200mm×320mm或中间尺寸变化的尺寸的矩形截面。在生产通常的轮廓(average profile)的情况下,甚至可使用更大尺寸的截面,例如约300mm×400mm及类似尺寸。
因此,根据本发明的铸造机允许在给定的相同生产率下将设备所需的铸造线的数量减少至仅有两条,从而由于可以使用具有较少耐火材料消耗的、更小的中间包的事实,而允许获得更好的收率或满负荷生产量。
在连续铸造的下游,轧制线还包括剪切工具,所述剪切工具适于将坯料切割至所期望长度的节段的应有尺寸。通过节段的所期望长度,我们意指包括在16米和150米之间并且包括在10吨和100吨之间的重量的值,优选地在16米和80米之间的值,更优选地在40和60米之间的值。在每种情况下的节段的最适宜测量是基于产品的类型和处理模式,以下文更详细地说明的方式而确定的。
维持和/或可能的加热单元位于铸造机的下游,剪切至应有尺寸的所述节段在至少1000℃的平均温度下,优选地在包括在约1100℃和约1150℃之间的温度下,直接进入维持和/或可能的加热单元并且没有中间移动和/或传送。坯料离开炉的平均温度包括在约1050℃和1200℃之间。
在某些实施方案中,不限于本发明的范围内,在维持和/或可能的加热炉的出口处,或无论如何在其下游,可存在电感器,所述电感器具有使坯料节段的温度成为适于轧制的值的功能,至少在它们从所述炉离开的温度为约1050℃或更低时。
电感器可存在于轧制机的支架之间的中间位置。
根据本发明的特征,铸造机和轧制机的轴是相对于彼此偏置且平行的,这是这种构型为什么适于形成半不停机型工艺的原因。
根据本发明的另一特征,维持和/或可能的加热单元由连接两条铸造线与轧制线的横向传送炉(lateral transfer furnace)组成,每条所述铸造线位于各自的铸造轴上,而所述轧制线位于与铸造轴偏置并平行的轧制轴上。横向传送炉配置为以便补偿连续铸造机和轧制机的不同生产率。
横向传送炉的长度可至少从16米至80米变化,但在特定情况下,根据本发明的更多特征,所述长度基于每种情况而确定,以便最优化工艺的特性,如将在下文更详细地说明。
特别地,炉的长度是调整线的尺寸中决定性的设计参数,因为它是允许确定生产率、节能、积聚能力、体积以及更多参数之间的最佳折衷办法的参数,如将在说明书下文中可看出的。
在本发明的优选的形式中,横向传送炉包括两条引入辊道,每条引入辊道布置在铸造线之一的轴中,以连续铸造的节奏运行,并允许连续地引入通过铸造产生的坯料的节段。从引入辊道进入的坯料节段通过传送装置传送至相邻的支撑面或缓冲器上。提取装置随后用于从缓冲器中移去坯料节段,目的是将它们布置在移除辊道上,所述移除辊道使它们可在轧制线下游得到。
在实施方案的某些形式中,两条引入辊道都配有机动化的牵伸辊(motorized drawing roller)以使坯料节段进料,所述机动化的牵伸辊向着炉的内部悬臂装配,并在对于轧制产品的进料方向横向布置的传动轴上装配。
根据不同的实施方案,进一步在炉内部的引入辊道的辊在具有双支撑的轴上装配,其布置在维持和加热炉的外部。根据此变体,最里面的引入辊道的牵伸辊大于最外面的引入辊道的辊。此方案是有利的,因为它避免了具有最里面的辊道的辊的轴的大的垂悬,在较大重量的坯料节段的情况下,这可造成相当大的弯曲应力(flexional stress)。
引入辊道与轧制机的轴对准,并且以位于下游的轧制机的节奏运行,以便将坯料节段进料至下游的轧制机而在连续性上没有任何中断,并且在其内部的轧制产品的进料方向与铸造线的进料方向相同。
这样,当设备在正常条件下工作时,连续铸造和轧制可以基本上连续的条件运行,接近“不停机”模式的条件,即使它们在被剪切至应有尺寸的节段下并在相对于两条铸造线不重合的铸造线下工作。
缓冲器还作为用于坯料的积聚存储器,例如,当有必要克服在轧制工艺中由于意外或为了编程的轧制变化或为了生产的改变的中断时,这样避免了任何材料和能量的损失,并且尤其是避免了任何铸造的中断。炉允许使坯料积聚一段时间,所述一段时间甚至可高达60/80分钟(以最大铸造速度)和更多时间,并且在设备的设计中,在任何情况下都是可变的。
这允许极大改善设备利用系数。
由于炉的积聚能力,总收率还由于以下原因得到改善:
-铸造再启动的数量被减少或消除,结果在铸造的开始和结束时节约了废料;
-在轧制机中的意外堵塞时,例如由于废品,从中间包(其将液态钢卸载到结晶器中)到轧制机的开始将发现的钢不必废弃,也不必废弃留在钢包中的钢,其经常不能被回收;
-如果发生轧制机的意外堵塞,已被控制在一个或多个支架中的坯料可返回至炉的内部并且在那里也保持一定温度,防止任何分割及由此的任何材料损失。
根据本发明的一种构想,坯料的最佳长度以及因此的必须容纳坯料的横向传送炉的最佳长度,被选择为在所述炉中的热损失与由于切头、短棒和废品的材料损失的线性组合至最小值的减少的函数。
根据计算的一个实例,所述函数根据下式表达:
Ct=Ky·Y+Ke·E;
其中,术语Ke·E表示由用于维持和/或可能加热坯料的能量消耗所造成的经济损失,正比于坯料的长度Lb,而术语Ky·Y表示由轧制机中的切头、废品和短棒造成的材料损失,反比于Lb。
因此,表达与仅有一个变量,例如,待处理的坯料的长度,的函数相同的函数并确定所述函数的最小点,则找到坯料的最佳长度。横向传送炉将具有至少等于坯料的最佳长度的最佳长度;有利地,提供了充分的安全裕度,这考虑了可能剪切超出公差的坯料还有必要的空间和结构适应性。
这样,确定了用于协调连续铸造机和轧制机的最佳操作条件。
在实施方案的一种非限制性的形式中,设备包括由至少一个轧制支架组成的另外的减少单元(reduction unit),并在铸造矩形截面时设置,以便将宽的铸造截面返回至正方形、圆形或椭圆形或无论如何比起始截面更小的宽度,以便其适于对轧制机进料。
当进入第一轧制支架的入口的速度包括在约0.05m/sec(或更低)与约0.08m/sec之间时,在紧接着连续铸造机的下游且在每条铸造线上提供另外的单元。由于减少发生在刚刚被铸造的、具有热的芯部的材料上,因此关于节能存在相当大的优势。
相反,如果在进入第一支架的入口的速度包括在约0.08m/sec与约0.1m/sec(或更高)之间,则在横向传送炉的下游并由此在轧制单元的前面提供所述单元。
本发明还涉及用于生产长形产品的轧制工艺,包括坯料的连续铸造步骤、温度维持和/或可能的加热步骤、以及在温度维持和/或可能的加热步骤之后的轧制步骤,用于生产长形轧制产品。
根据本发明的特征,连续铸造步骤由两条铸造线进行,而温度维持和/或可能的加热步骤用于在炉内部的横向传送的条件下,将剪切至应有尺寸的多个坯料节段保持与炉的长度和宽度的尺寸相关联的时间,并确定成以便使连续铸造和轧制之间的操作连接最优化。因此,所述工艺用于限定铸造和轧制之间的积聚存储,其中坯料可保持一段时间,以最大铸造速度,所述一段时间可在计划阶段中确定并可从30分钟至60/80分钟或更多变化,并且关于设备的操作条件和/或可在所述炉内部积聚的坯料的最大数量而计算,还关于坯料的截面和长度而计算。
在实施方案的其他形式中,根据本发明的线包括在横向传送炉上游的第一除垢装置和/或在横向传送炉下游的第二除垢装置。
附图说明
本发明的这些以及其他的特征将参照附图从以下对作为非限制性的实例而给出的实施方案的优选形式的描述而变得明显,其中:
图1-4示出根据本发明的轧制设备的4种可能的布局;
图5示出根据本发明的用于计算坯料的节段的最佳长度的图;
图6示出使用图5中的图的尺寸的数值示例;
图7分别示出根据本发明的方案与现有技术的方案关于在工作效率方面和在材料方面的节约;
图8分别示出根据本发明的方案与具有多条铸造线和小于16m的坯料长度的常规方案的天然气消耗;
图9-12示出可以用图1-4中的设备铸造的某些不同截面的实例;
图13和图14示出在两个不同位置的维持和/或可能的加热炉的两个截面视图;
图15示出在图13和图14中的维持和/或可能的加热炉的变体的截面视图。
具体实施方式
参照附图,图1示出了根据本发明的用于生产长形产品的设备的布局10的第一个实例。
图1中的布局10,在所示的必要元件中,包括连续铸造机11,所述连续铸造机11包括分别为21a和21b的两条铸造线,所述两条铸造线互相平行展开,每条铸造线使用结晶器或适于铸造坯料的其他装置,所述坯料具有方截面或矩形截面且具有多种形状和尺寸,具有直的、弯曲的、凹的或凸的边或其他。可采用本发明铸造的截面的某些实例在图9-12中示出,图9-12分别示出了具有直的且平行的边的矩形截面(图9),具有带有凸曲率的短边和直的且平行的长边的截面(图10),具有在中心处具有凸曲率的短边和直的且平行的长边的截面(图11),和具有带有凹曲度的短边和直的且平行的长边的截面(图12)。
很明显地,对于具有方截面的坯料也可做出相同的考虑。
两条铸造线21a和21b(图1)布置在相对于轧制线22偏置但平行的线上,且两者均对位于下游的单个轧制机16进料,所述单个轧制机16则限定轧制线22。这样,获得了不连续或半不停机工艺,但该工艺具有这样的性能:如将看到的并由于对本发明中提供的参数的尺寸,非常接近于连续或不停机工艺。
根据本发明,具有两条线的连续铸造机11允许获得从35吨/小时至240吨/小时变化的小时生产率,相当于从600,000吨/年至1,500,000吨/年变化的年生产率。
更特别地,采用包括在4m/min和7m/min之间的铸造速度,在铸造具有方截面且具有包括在130mm与160mm之间的边的坯料的情况下,达到了包括在60吨/小时与120吨/小时之间的总生产率,而在铸造具有矩形截面的坯料的情况下,假定铸造速度和矩形截面高度都相同,可达到包括在60吨/小时与240吨/小时之间的总生产率。
仅为了给出实例,可铸造为正方形或矩形的截面可选自100mm×100mm、130mm×130mm、150mm×150mm、160mm×160mm、100mm×140mm、130mm×180mm、130mm×210mm、140mm×190mm、160mm×210mm、160mm×280mm、180mm×300mm、200mm×320mm或中间尺寸。在生产通常的轮廓的情况下,甚至可使用更大尺寸的截面,例如约300mm×400mm及类似尺寸。
有利地,在矩形截面的情况下,此铸造和连续轧制设备10允许在给定相同的截面高度或厚度下获得具有高公制重量的坯料。
在每条铸造线21a、21b的下游,存在用于剪切至应有尺寸的剪切工具12,例如剪切机或氧炔切割炬,它们将铸造坯料剪切至所期望长度的节段。有利地,坯料被切割为具有超过现有技术中的长度的1至10倍的长度的节段,并且根据本发明,所述长度包括在16米与150米之间,优选地在16m与80m之间,更优选地在40米与60米之间。这样,获得了具有比现有技术中的高5至20倍的大重量的坯料,根据本发明,其包括在10吨与100吨之间。
这样,虽然所有布局10、110、210、310都被配置为以半不停机模式运行,因为它们开始于剪切至应有尺寸的节段,但在正常工作条件下,具有大长度和大线性重量(linear weight)的坯料允许以基本上连续的条件运行,获得非常接近不停机模式的性能。
在图2和图3的可选择的布局110和布局210中,其中相同的参考数字对应于相同的或等价的组件,在两条铸造线21a和21b的每一条中,存在通常由1至4个支架组成的另外的减少/粗制单元(reduction/roughingunit)13,并且在这种情况下为3个交替的垂直/水平/垂直或垂直/垂直/水平的轧制支架17。还可以使用单个垂直的支架。使用支架17将具有加宽的形状的铸造截面返回至正方形、圆形或椭圆形的截面,或至少比起始截面较少加宽,目的是使其适于在位于下游的轧制机16中的轧制线22。即使在图中的支架数为3,但应当理解,根据铸造线21a和21b的总体设计参数以及连续铸造的产品,该数可选自1至4。
另外的减少/粗制单元13沿着从铸造的末端到轧制机16的开始所包括的每一条铸造线21a和21b的最佳位置是相对于在单元的入口到第一支架可得的速度来确定的。例如(图2),如果所述速度包括在3m/min和4.8m/min(0.05m/sec和0.08m/sec)之间,则减少/粗制单元13被定位在紧接着每条铸造线21a、21b的下游、剪切工具12的上游,而如果在入口到支架的所述速度更大(图1),例如包括在5m/min和9m/min之间,则另外的减少/粗制单元13被放置在轧制机16的前面以及加热和/或维持炉14的下游,如我们将在此后看到的。
可制约选择将另外的减少/粗制单元13***到紧接着连续铸造机的下游和剪切机工具12的上游的另一参数是能量因子。
当第一次截面减少紧接着连续铸造的下游,紧接着冶金学圆锥体(metallurgic cone)的闭合之后进行时,能量消耗被减少,因为截面减少发生在具有仍然很热的芯部的产品上,并因此可以使用较小的压缩力并使用较小的支架,其需要设置较少的动力。
连续铸造机11的下游,布置了水平、横向传送型的维持和/或可能的加热炉14(此后仅称为炉),其从两条铸造线21a和21b接收由铸造供应并由剪切装置12剪切至应有尺寸的坯料的节段,然后沿着与两条铸造线21a和21b的轴平行的轧制轴将它们进料至位于下游的轧制机16。
有利地,沿着铸造线并在至少1000℃的平均温度下,优选地在包括在约1100℃和约1150℃之间的温度下,两条铸造线21a、21b将坯料直接进料至炉14,而没有中间移动和传送。坯料离开炉14的平均温度代替地包括在约1050℃和1200℃之间。
两条铸造线21a、21b并行地铸造两个坯料,优选地具有相同的截面,正方形或矩形,其进入基本上对齐的炉14。
特别地,炉14(图13和图14)包括分别与两条铸造线21a、21b同轴布置的第一移动段(movement section)20a和第二移动段20b,和与轧制线22相对应地定位的第三移动段24,以及支撑面23,所述支撑面23还作为积聚存储器或缓冲器以临时容纳坯料节段,并且布置在第二移动段20b与第三移动段24之间。
第一移动段20a和第二移动段20b中的每一个都包括引入辊道,每个引入辊道配有多个机动化的牵伸辊,分别为27,29,其沿着坯料的进料的延伸而互相偏置且隔开地布置,分别悬臂安装在轴30和31上,并允许坯料节段进入到炉14。
第三移动段24也是由辊道组成,被称为移除辊道,与第一引入段20a的引入辊道相同。
特别地,第二移动段20b的机动化的牵伸辊29的轴31用耐火材料的环覆盖,目的是保护它们不受热应力影响并因此保证它们的机械阻力,假设它们突出到炉14内部的大的延伸且还假定内部的高温。
根据炉14的结构变体(图15),可有利地提供,移动段20b的牵伸辊29的直径大于牵伸辊27的直径,并因此所述辊29的轴31完全存在于炉14的外部,可能将其安装在双支撑上。
第二移动段20b的辊29所安装的每个轴31然后安装在布置在炉14外部的一对轴承35上。
如果铸造很重的坯料,则这种结构变体是特别有利的,因为第二移动段20b的辊所安装的轴31在机械上和热上都受到较少应力。
在炉14的内部,在第一和第二移动段20a和20b与第三移动段24之间还实现了必要的横向连接。为此目的,炉14还包括传送装置25以将坯料节段向支撑面或缓冲器23传送;和提取装置26以捡起存在于缓冲器23中的坯料节段并将它们负载到第三移动段24上,所述第三移动段24使坯料节段可在轧制线22得到。
传送装置25用于将坯料节段从第一和第二移动段20a和20b向缓冲器23传送。
在此情况下,每个传送装置25首先用于推进来自第一移动段20a的坯料节段,所述节段随后开始与存在于第二移动段20b上的坯料节段接触,以便将它们两个带至缓冲器23。
在缓冲器23上对坯料的定位取决于设备的特定操作条件。如果缓冲器是自由的,则坯料被定位在其终端区域,与第三移动段24相邻;如果存在已经存在于缓冲器上的其他坯料,或如果轧制机的生产率低于铸造的生产率,或如果轧制线22由于某种原因被停止,则到达的新的坯料被放到已经积聚的那些的后面的队列中,并随后所有缓冲的坯料通过所述传送装置朝外部位置一起推进。
在另一实施方案中,置于缓冲器上的坯料的移动可以用提供移动机制的、炉14的多个纵向活动的梁而实现,而不是上述的传送装置。提取装置26从缓冲器23捡起坯料节段并将其布置在第三移动段24上以将其送至轧制线22,用于轧制步骤。
传送装置25通常以与布置在上游的铸造机11相同的节奏运行,而提取装置26以与位于炉14的下游的轧制机16相同的节奏运行。此外,在缓冲器的倒空期间,传送装置25,或在另一实施方案中的活动的梁,也以与轧制机16相同的节奏运行。
炉14不仅产生两条铸造线21a和21b与轧制线22之间的横向连接,而且还具有至少以下功能并采用以下模式工作:
-其仅作为将坯料维持在一定温度的室。在此构造中,所述室保证了负载的温度维持在入口和出口之间;
-其作为用于坯料的加热炉。在此构造中,炉14升高了在入口和出口之间的负载的温度,例如,当紧接着铸造的下游提供另外的减少单元13时,恢复损失的温度。
维持和/或可能的加热炉14还作为横向传送存储器,其可补偿具有两条线的连续铸造机11与位于下游的轧制机16的不同生产率。
此外,如果在轧制机16的运转中存在由于意外或为了编程的轧制变化或为了生产的改变的中断,则传送装置25继续在炉内部使来自两条铸造线21a、21b的坯料积聚直至缓冲器23充满,而提取装置26保持静止。
当轧制机再次开始运转时,提取装置26再次开始其正常的运转循环,而传送装置25再次进行以使来自第一和第二移动段20a、20b的坯料平移至缓冲器23,且使所有在缓冲器上的坯料从炉14平移至外部位置。
如我们以上所述,借助于缓冲器23,炉14允许进行生产的改变,更换轧制机16的一些或全部支架,提供高达60/80分钟的缓冲时间的可能性,而无需使连续铸造机11停止或放慢。
通过每条铸造线21a和21b铸造的坯料的最佳长度可根据表示由于材料损失和能量消耗的特定总成本的函数,或表示由于在维持和/或可能的加热炉14中的热损失与由于在轧制机16中的切头、短棒和废品的材料损失的线性组合的函数,减少至最小值而选择。
为了给出实例,总成本Ct的函数根据下式来表达:
Ct=Cy+Ce
其中:
-Cy是由轧制机中的切头、短棒和废品造成的经济损失,其反比于坯料的长度Lb并且还可表达为Cy=Ky·Y,其中Ky表示材料损失的单位成本,而Y是可表示为Y=fy/(Lb^g)的函数或还可表达为(损失的吨数/生产的吨数)之间的比,并且其中fy和g是与生产工艺或与轧制支架的数量、剪切机的布置、轧制机构造、抛光类型、生产可变性相关的常数。
-Ce是由用于维持和/或可能加热坯料的能量消耗所造成的经济损失,其正比于坯料的长度Lb,并可表达为Cy=Ke·E,其中Ke是用于加热炉的燃料的单位成本且E是可表达为E=(NGk+NGv·Lb)/Pr[Nm3/生产的吨数]的函数。术语NGk和NGv是依赖于横向的炉的特性的参数,而Pr是设备的生产率。
将函数Ct展开为待处理的可变坯料长度Lb的函数,并确定该函数的最小点,我们发现了为降低总生产成本而最优化的坯料的最佳长度。必须容纳它们的炉14将具有至少等于待加热的坯料节段的长度。有利地,提供了充分的安全裕度,这考虑了已被剪切超出公差的坯料节段,且还考虑了必要的尺寸适应(dimensional adjustment)。
因此,函数特定的总成本将表达为:
Ct=Ky·fy/(Lb^g)+Ke·(NGk+NGv·Lb)/Pr
求导(deriving)并设导数为零,我们得到:
DCt/DLb=Ky·fy·(-g)/(Lb^(g+1))+(Ke·NGv)/Pr=0
其中
L最佳=[(Ky·fy·g·Pr)/(Ke·NGv)]^(1/(1+g))
在图5中的图示出与术语Cy和Ce相关的曲线。
例如,在如下的坯料的情况下(作为图5中的图的实例),所述坯料被调整为150mm×150mm的大小,具有177kg/m的公制重量,并适当地按照由申请人进行的试验确定系数,我们得到以上表达的函数的最小点,对应于等于约52m的坯料的最佳长度(L最佳)。
这样,确定了用于协调连续铸造机和轧制机的最佳操作条件。
在图6中的表示出了用于长形产品的轧制设备与现有技术的轧制设备之间的比较,所述用于长形产品的轧制设备具有生产具有150×150的方截面的坯料的两条铸造线;所述现有技术的轧制设备具有相同的生产率和铸造截面,使用始终仅与一个轧制机相关的4条铸造线。
如从表中可以看出,根据本发明的坯料的最佳长度等于52米,并因此同样在重量上显著大于涉及具有4条铸造线的常规设备的相应的值。
由于归因于沿着轧制机16的切头和归因于短棒的消除而减少的材料损失,收率大大增加。
特别相关的另一参数是与传统方案相比,供给炉14的天然气消耗的大量减少,所述大量减少高达50%。
在图7中的图示出了根据本发明的方案(在左边的柱)与现有技术的方案(在右边的柱)之间分别关于在工作效率方面(第一个柱)和在材料方面(第二个柱)的节约的比较。
在图8中的图示出了根据本发明的方案(在左边的柱)与具有多条铸造线和小于16m的坯料长度的常规方案(在右边的柱)的天然气消耗的比较。
在图3中的布局210不同于图1和图2中的布局,因为其在紧接着炉14的出口处具有电感器15,而在图4中的布局不同于其他的,因为电感器15位于轧制机6的支架17之间的中间位置。
电感器具有使坯料的温度变为适于轧制的值的功能,至少在它们离开炉的温度为约1050℃或更低的情况下。例如,当另外的减少单元提供在紧接着铸造的下游(图3)且炉14仅进行维持时,则在炉14的出口处的电感器15用于使在所述另外的减少单元13中损失的温度恢复。
在轧制机16中使用的轧制支架17的数量从3-4个至15-18个以及更多变化,取决于将获得的成品的类型、铸造产品的厚度、铸造速度及还有其他参数。
在轧制机16的上游,或在其中间位置,可具有剪料头剪切机、氧乙炔炬、紧急剪切机、废弃剪切机(scrapping shear),通常全部用参考数字18来标定。现有技术中已知的其他组件,例如除垢器、测量元件等,未显示,通常沿着存在于附图中的所有布局10、110、210、310而存在。
Claims (12)
1.一种制造长形轧制金属产品的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
由连续铸造机(11)进行连续铸造,产生两条铸造线(21a、21b),所述两条铸造线(21a、21b)中的每一条铸造具有方截面、矩形截面或等效截面的产品,且所述截面的较长的边与较短的边之间的比包括在1和4之间;
通过每条铸造线(21a、21b)将铸造产品剪切至应有尺寸,以便限定具有包括在16m与150m之间的长度且具有包括在10吨与100吨之间的重量的节段;
将具有至少1000℃-1150℃的平均温度的每个节段直接引入维持和/或可能的加热炉(14),所述维持和/或可能的加热炉(14)包括第一移动段和第二移动段(20a、20b),每个所述移动段分别与所述两条铸造线(21a、21b)之一同轴布置,以便接收相应的节段;
在所述炉(14)的内部横向传送每个节段,以便将节段布置在第三移动段(24)中,所述第三移动段(24)被布置为相对于所述第一移动段和所述第二移动段(20a、20b)平行且不重合,并设置成与轧制线(22)的相对于所述两条铸造线(21a、21b)平行且偏置的轧制轴对准;
在限定所述轧制轴的轧制机(16)中减少所述截面。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,剪切至应有尺寸的所述节段的与维持和/或可能的加热炉(14)的长度相关的最佳长度根据所述维持和/或可能的加热炉(14)中的热损失与例如由于剪切前端和尾端的材料损失的线性组合减少至最小、使用下式计算:
Ct=Ky·Y+Ke·E
其中,Ke·E表示由所述炉(14)的能量消耗造成的经济损失,而术语Ky·Y表示由所述轧制机(16)中的切头、废品和短棒造成的经济损失。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,具有两条铸造线(21a、21b)的所述连续铸造机(11)以包括在3m/min和9m/min之间的铸造速度运行。
4.如任一前述权利要求所述的方法,其特征在于,所述铸造产品的截面具有与具有从100mm至300mm的等边的正方形的表面相等的表面。
5.如任一前述权利要求所述的方法,其特征在于,所述方法提供通过由至少一个轧制支架组成的另外的减少单元(13)进行的所述铸造产品的减少/粗制步骤。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,当进入所述另外的减少单元(13)的第一轧制支架的入口速度包括在约0.05m/s或更少与约0.08m/s之间时,所述减少/粗制步骤设置在所述维持和/或可能的加热炉(14)的上游,而当进入第一支架的入口速度包括在约0.08m/s与约0.1m/s或更多之间时,所述减少/粗制步骤设置在所述维持和/或可能的加热炉(14)的下游。
7.如任一前述权利要求所述的方法,其特征在于,所述方法提供通过放置成紧接着加热和/或维持炉(14)的出口处和/或在所述轧制机(16)的支架(17)之间的中间位置的电感器(15)进行的快速加热步骤。
8.制造长形轧制金属产品的连续铸造和轧制线,其特征在于,所述线包括:
连续铸造机(11),其具有两条铸造线(21a、21b),所述两条铸造线(21a、21b)中的每一条都能够铸造具有方截面、矩形截面或等效截面的产品,且所述截面的较长的边与较短的边之间的比包括在1和4之间;
剪切工具(12),其用于将铸造产品剪切至应有尺寸,以限定具有包括在16m与150m之间的长度和10吨与100吨之间的重量的节段;
维持和/或可能的加热炉(14),其包括:
第一移动段(20a)和第二移动段(20b),所述第一移动段(20a)和第二移动段(20b)中的每个分别与所述两条铸造线(21a、21b)之一同轴布置;
铸造产品的第三移动段(24),所述第三移动段(24)被布置为相对于所述第一移动段(20a)和所述第二移动段(20b)平行且不重合,并设置为与轧制线(22)的相对于所述轧制线(21a、21b)平行且偏置的轧制轴对准;
传送装置(25),所述传送装置(25)设置为将所述铸造产品从所述第一移动段(21a)和所述第二移动段(21b)移动至所述炉(14)的缓冲器(23);和
提取装置(26),所述提取装置(26)设置为从所述缓冲器(23)取出所述铸造产品并将所述铸造产品装载至所述第三移动段(24);
轧制机(16),其限定所述轧制轴。
9.如权利要求8所述的线,其特征在于,所述维持和/或可能的加热炉(14)的所述第一移动段(20a)与所述第二移动段(20b)中的每一个包括机动化的牵伸辊(27、29),所述机动化的牵伸辊(27、29)沿着坯料进料的延伸互相偏置且隔开地布置,所述机动化的牵伸辊(27、29)悬臂安装在相应的轴(30、31)上。
10.如权利要求8所述的线,其特征在于,所述维持和/或可能的加热炉(14)的所述第一移动段(20a)与所述第二移动段(20b)包括机动化的牵伸辊(27、29),其中,在所述炉(14)的更外部的所述第一移动段(20a)的所述机动化的牵伸辊(27)悬臂安装在相应的轴(31)上,并且在所述炉(14)的更内部的所述第二移动段(20b)的所述机动化的牵伸辊(29)装配在相应的轴(31)上,所述轴(31)具有布置在所述维持和/或可能的加热炉(14)的外部的双支撑(35)。
11.如权利要求8-10所述的线,其特征在于,剪切至应有尺寸的所述节段的与所述维持和/或加热炉(14)的长度相关的最佳长度是在所述维持和/或可能的加热炉(14)中的热损失与材料损失的线性组合减少至最小的函数,使用下式:
Ct=Ky·Y+Ke·E
其中,Ke·E表示由所述炉(14)的能量消耗造成的经济损失,而术语Ky·Y表示由所述轧制机(16)中的切头、废品和短棒造成的经济损失。
12.如权利要求8-11所述的线,其特征在于,在线的包括在具有两条铸造线(21a、21b)的所述铸造机(11)的出口与进入所述轧制机(16)的入口之间的段中,提供了包括至少一个轧制支架的另外的减少单元(13)。
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