一种连铸热芯轧制系统及方法与流程

本发明涉及金属材料轧制领域，尤其涉及一种连铸热芯轧制系统及方法。

背景技术：

绿色轧制，节能减排逐渐成为压力加工领域的一个重要关注领域，钢铁从业者通过多种新技术的实施，从而实现在提升产品质量的同时减少轧制过程中的能耗，目前普遍应用的技术如连铸坯热装热送、直接轧制、连铸坯重压下技术等。无论是新型轧制技术的应用，还是传统常规热轧技术，关键和难点在于无缺陷坯的生产与温度场的控制相结合，从而生产高质量的连铸坯。

传统生产工艺中的连铸过程和轧制过程往往是相分离的，经过连续铸造而产生的连铸坯，大多经过冷却进入料库，即使实现热送程序直接进入加热炉，也没有能够有效利用连铸过程所产生的余热，浪费了连铸正向温度梯度的芯表温差。

当下公知的连铸坯压下方式主要分为液芯压下和热芯压下两种方式。液芯压下时，钢坯中心部位为液态时进行轧制变形，这种方法利用金属在液态下的高流动性特点，将高溶质金属富集区域挤压回液相穴中，从而实现芯部质量控制。同时液芯压下技术利用连铸余热变形，热损小，节能环保。如在授权公告号为cn102189102、公告日为2013年2月6日、名称为“一种连铸机在线调厚辊式大压下液芯轧制方法”的中国专利文献中，在板坯连铸机水平段凝固末端设置一架大辊径的二辊轧机，对铸坯进行单道次大压下量液芯轧制，从而去除中心疏松和偏析、内裂纹等，改善铸坯质量，细化内部组织。但是该方法对液芯位置的控制要求高，在连铸参数时时动态变化的生产情况下，精确定位凝固末端较为困难，因此此种单辊轧机的布置位置和压下制度难以控制。

热芯轧制是指钢坯在热压力加工时，芯部温度高、表面温度低的正向温度梯度下进行轧制变形。热芯轧制与常规热轧的区别是热芯轧制拥有更大的正向温度梯度，因此芯部位置在变形时能够获得更大的塑性变形。如在授权公告号为cn104148387、公告日为2016年5月4日、名称为“一种连铸热芯轧制方法”的中国专利文献中，在连铸机铸坯一次切割前部水平段靠近铸坯凝固末端位置设置辊式轧机进行热芯压下，该方法利用连铸余热进行在线的热芯轧制，极大地减少了凝固缺陷，从而获得高质量的连铸坯。但是该方法在大方坯轧制应用时，经过变形的方坯长宽比持续增加，为后续热轧的孔型设计增加难度，如果热芯轧制变形量设置较大，甚至不能实现后续孔型的正常咬入，因此限制了热芯轧制的实际压下制度设定空间。

如在授权公告号为cn105618481b、公告日为2017年4月26日、名称为“一种连铸坯凸辊余热轧制设备及工艺”的中国专利文献中，公布了一种热芯变形的凸辊设计和离线排列方式，但该专利的布置形式未充分考虑方坯连铸过程中的宽高比，经过变形后的连铸坯增加了后续轧钢环节的难度。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种连铸热芯轧制系统及方法，以解决上述背景技术中所提出的，当前生产连铸坯时轧制过程和连铸过程分离，不能有效利用连铸过程产生的余热的缺陷，进一步地，即使现有中存在利用连铸过程中余热进行热芯轧制的方案，其方案不能获取较好的铸坯，其现有制备生产出来的铸坯质量不合格。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种连铸热芯轧制系统，包括：

连铸生产线、热芯轧制生产线和连铸传输线；

所述连铸生产线分别与热芯轧制生产线、连铸传输线连接，其中，连铸生产线的末端设置有测温反馈装置；所述测温反馈装置用于测量连铸生产线中的经过定尺切割工序后的铸坯的表面温度和芯部温度；

所述测温反馈装置连接一筛选系统，所述筛选系统依据测量的表面温度和芯部温度，确定所述定尺切割工序后的铸坯进入热芯轧制生产线或连铸传输线；

所述筛选系统借助于推钢机构连接所述热芯轧制生产线和连铸传输线的起始端。

作为本技术方案进一步优选的：

所述筛选系统连接所有连铸生产线末端的测温反馈装置，且所述推钢机构连接所有的连铸传输线的起始端。

作为本技术方案进一步优选的：

所述连铸生产线包括：

依序设置的结晶器、生产辊道、末架次拉矫机、第一传输辊道；

所述第一传输辊道依次设置有定尺火焰切割设备和测温反馈装置；

其中，所述结晶器一侧具有多个出口；所述生产辊道的起始端设置在所述结晶器出口位置；所述生产辊道的末端与所述末架拉矫机连接；所述第一传输辊道起始端与所述末架拉矫机连接；所述第一传输辊道末端与所述推钢机构连接；

所述连铸传输线包括：

连接所述推钢机构的第二传输辊道，所述第二传输辊道的末端与铸坯收集装置连接；

所述热芯轧制生产线包括：

连接所述推钢机构的第三传输辊道，所述第三传输辊道依次固定设置有高压水除磷机构、第一轧机；所述第三传输辊道初始端与所述推钢机构末端连接；所述高压除磷机构固定设置在所述第三传输辊道两侧；所述第一轧机固定设置在所述第三辊道中，用以对通过第一轧机的铸坯进行轧制；

所述第三传输辊道末端与铸坯收集装置连接；所述铸坯收集装置包括料库或加热炉；

或者，所述热芯轧制生产线包括：

连接所述推钢机构的第三传输辊道，所述第三传输辊道依次固定设置有翻钢机构、高压水除磷机构、第二轧机；所述第三传输辊道初始端与所述推钢机构末端连接；所述翻钢机构固定设置在所述第三传输辊道中，且所述翻钢机构的初始面与所述第三传送辊道同一个平面；所述翻钢机构用于对所述传送辊道上的铸坯依次进行旋转90述翻钢处理，使所述铸坯切割面的长边垂直于所述第三传送辊道的平面；

所述高压除磷机构固定设置在所述第三传输辊道两侧；

所述第二轧机固定设置在所述第三传输辊道中，用以对通过第二轧机的铸坯进行轧制。

作为本技术方案进一步优选的：所述第一轧机为立辊式轧机。

作为本技术方案进一步优选的：所述第二轧机为水平辊式轧机。

作为本技术方案进一步优选的：所述筛选系统中筛选定尺工序后的铸坯进入热芯轧制生产线的条件为测温反馈装置测量的表面温度大于800℃，芯表温差大于等于200℃；

其中，所述第一轧机或第二轧机的压下量为30mm到60mm之间。

一种热芯轧制方法包括：

s1、采用测温反馈装置测量每一连铸生产线中经过定尺切割工序后的铸坯的表面温度和芯部温度；

s2、筛选系统依据所述测温反馈装置测量的表面温度和芯部温度，确定所述定尺工序后的铸坯是否满足进入热芯轧制生产线的条件；

s3、如果满足，则推钢机构将测温后的铸坯移送至热芯轧制生产线。

作为本技术方案进一步优选的，所述方法还包括：

s4、如果不满足，则推钢机构将测温后的铸坯移动至连铸传输线，经由连铸传输线直接输送至铸坯收集装置。

作为本技术方案进一步优选的，所述方法还包括：

热芯轧制生产线中的翻钢机构对当前铸坯翻转90°，翻转后的当前铸坯通过高压水除磷机构进行除磷处理；

经由除磷处理后的当前铸坯由水平辊式轧机进行轧制处理；

轧制处理后的当前铸坯输送至铸坯收集装置。

作为本技术方案进一步优选的，所述方法还包括：热芯轧制生产线上的经由测温后的铸坯直接通过高压水除磷机构进行除磷处理；

经由除磷处理后的当前铸坯由立辊式轧机进行轧制处理；

轧制处理后的当前铸坯输送至铸坯收集装置。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：通过轧制生产线与连铸生产线的结合，使得能有效利用连铸过程产生的余热，提高了生产效率，而且通过本发明的连铸生产系统能制备出质量合格的铸坯。

附图说明

图1为本发明所述采用翻钢处理方法的流程图；

图2为本发明所述采用立辊式轧机方法的流程图；

图3为本发明所述采用立辊式轧机方法的设备俯视图；

图4为本发明所述采用翻钢处理方法的设备俯视图；

图5为本发明所述采用翻钢处理方法的设备主视图。

【附图标记说明】

1：结晶器；

2：生产辊道；

3：末架次拉矫机；

4：定尺火焰切割装置；

5：推钢机构；

6：翻钢机构；

7：高压水除磷机构；

8：水平辊式轧机；

9：铸坯收集装置；

10：立辊式轧机；

a：测温反馈装置。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

请参阅图2-3，液态金属从结晶器1多个出口流出实现凝壳过程形成铸坯，通过生产辊道2逐渐运行至末架次拉矫机位置。在末架拉矫机3完成拉矫过程后，通过定尺火焰切割设备4，将铸坯切割成指定尺寸。定尺火焰切割装置的初始位置于所述末端拉矫机距离为1m到2m之间。完成定尺切割工序的铸坯，被测温反馈装置a进行温度检测，并通过与测温反馈装置连接的筛选系统对进行坯料筛选。符合轧制条件的连铸坯料，使用推钢机构5推送至传送热芯轧制生产线；不符合轧制条件的铸坯，沿第一传输辊道经过静止的推钢机构运送至连铸传输线。移送至热芯轧制生产线的铸坯，通过第三传输辊道进入高压水除磷机构7进行除磷除去铸坯冷却过程中形成的表面氧化铁皮，水同时对表面具有降温作用进一步加大有利于变形向芯部渗透的芯表温度差。除磷完成后，使用立辊式轧机10进行大规格轧制变形。完成轧制工艺的连铸坯进入铸坯收集装置9，实现冷装工艺或热装热送工艺。最低开轧温度tr-min使用连铸坯表面测量温度，并配合产线温度场模型进行中心温度计算，保证大压下工艺的最低开轧表面温度tr-min≥800℃，且芯表温差△t≥200℃。

轧制压下量△h的设定既要满足轧制过程压合铸造缺陷，又要充分考虑轧机的安全轧制力矩，综上选取30mm≤△h≤60mm。

本实施例中对铸坯的连铸过程和轧制过程相结合，使生产过程中产生的余热得到了有效的利用，同时采用的轧机为立辊式轧机，轧制的方向与平行于铸坯切割面的最长边的方向，使生产出质量合格的铸坯。本实施例中定尺火焰切割装置的初始位置于所述末端拉矫机距离为1m到2m之间，由于距离较近，从而提高完成定尺时铸坯的整体切割面温度，为热芯轧制提供更宽的轧制变形温度域。

实施例2

请参阅图1、图4和图5，液态金属从结晶器1多个出口流出实现凝壳过程形成铸坯，通过生产辊道2逐渐运行至末架拉矫机位置，在末架拉矫机3完成拉矫过程后，使用前移的定尺火焰切割设备4，将铸坯切割成指定尺寸切割。完成定尺切割工序的铸坯，被测温反馈装置a进行温度检测，并通过筛选系统进行筛选，符合轧制条件的铸坯，使用推钢机构5推送至热芯轧制生产线；不符合轧制条件的铸坯，沿第一传输辊道经过静止的推钢机构运送至连铸传输线。移送至热芯轧制线的铸坯，使用翻钢机构6进行翻钢处理，使切割面最大高度方向为轧制方向。完成翻钢程序的坯料进入高压水除磷机构7进行除磷除去铸坯冷却过程中形成的表面氧化铁皮，水同时对表面具有降温作用进一步加大有利于变形向芯部渗透的芯表温度差。除磷完成后，使用水平辊式轧机8进行大规格轧制变形。完成轧制工艺的连铸坯进入铸坯收集装置9，实现冷装工艺或热装热送工艺。其中翻钢机构6能实现90°旋转翻钢的功能，使铸坯切割面的最长边垂直于第三传输辊道的平面，此时，水平辊式轧机8以平行于铸坯切割面最长边的方向进行轧制。

最低开轧温度tr-min使用连铸坯表面测量温度，并配合产线温度场模型进行中心温度计算，保证大压下工艺的最低开轧表面温度tr-min≥800℃，且芯表温差△t≥200℃。

轧制压下量△h的设定既要满足轧制过程压合铸造缺陷，又要充分考虑轧机的安全轧制力矩，综上选取30mm≤△h≤60mm。

轧制线速度的设定，充分考虑连铸机流数，以及推钢机能力，从而选取适当的轧制速率参数，以实现一台大压下轧机与多流连铸产线相结合的目的。

本实施例中对铸坯的连铸过程和轧制过程相结合，使生产过程中产生的余热得到了有效的利用，且采用翻钢机构对铸坯进行90°旋转翻钢处理，同时采用的轧机为水平辊式轧机，轧制的方向与平行于铸坯切割面的最长边的方向，使生产出质量合格的铸坯。本实施例中采用的筛选系统对铸坯是否满足轧制条件进行筛选，提高了生产效率。

实施例3

表1

以某产线截面为300mm×360mm铸坯为例，连铸机设计为结晶器四个出口的生产线。

以末架拉矫机为0时刻，在测温点时各流测温参数及模型计算参数如表1所示。表中针对不同钢种是否具有使用轧机轧制的需求也有所体现，以此来综合判定是否实现轧制过程。

表1中的模型计算栏，根据模型计算，对随后温降的预判计算，用以确定热芯大压下工艺的可行性。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案中的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。