专利名称：连铸钢制品的生产方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产连铸钢制品的方法，其中该方法具有使连铸制品的液芯变形的步骤。另外，本发明涉及一种连铸钢装置，它具有一个结晶器、弧形地引导并支承拉出钢坯的装置以及沿连铸轨道布置的并可相对其移动以便进行铸钢制品的小变形的机构。这样的小变形也被称为“软压下”。
在连铸过程中，连铸坯通过在结晶器内形成坚固的坯壳而凝固，以便随后在拉坯过程中在铸坯中心方向凝固。在这种情况下，在凝固前端出现了合金元素的富集。这在完全凝固的铸坯中造成了中心偏析，而中心偏析又要对铸坯横截面内的不均质性和不一致性能负责。
为了有利地影响凝固过程，人们知道了一种电磁搅拌方法，其中让钢水承受了流动。在连铸设备的二次冷却区内或最后区域内的搅拌可以导致球状凝固组织并避免中心偏析。
作为另一种避免凝固前端偏析并提高中心密度的方法是采用软压下，其中略微轧制尚未完全凝固的铸坯和液芯。EP0603330B1公开了一种生产铸钢钢坯和钢锭的方法，它具有一个使铸钢制品的液芯变形的步骤。该变形步骤是在连铸轨道上在存在尚未凝固区域的点与铸钢制品完全凝固的点之间的一个区域进行的，所述区域处于对应于凝固体在液芯内部的浓度为10％和80％的两点之间。为此，提出了一种装置，它具有一个弧形辊道段的内、外扇形段。内弧扇形段可以相对外扇形段移动。垂直于扇形段的导辊还有轧机轧辊的附加轧辊，它们同样在浇注轴线方向上压下。
另外，在快速浇注方法中，自我调节的长薄液芯造成了高孔度和大偏析。由于降低了质量，这限制了对快速浇注优点的利用。
本发明的任务在于，提供一种装置和方法，尤其通过阻止偏析同时提高芯部压缩来生产在铸坯横截面内具有均匀性能的连铸制品。该方法和装置尤其可以被用于浇注速度高且浇注尺寸适应于制品最终尺寸的连铸设备。
利用具有权利要求1特征的方法和具有权利要求4特征的装置来完成上述任务。有利的设计方案在从属权利要求中公开了。
本发明的基本思路是一种调节方法，其中拉坯力被用作根据在连铸轨道上的执行变形的辊对的位置和辊缝来调节液芯端部的位置的调节参数，以便使液芯端部总是直接位于辊缝中，即铸坯直接在两个辊之间的区域内凝固并因而在变形步骤期间凝固。拉坯力是一个由辊的预定调节力、变形量和材料特性值决定的参数。理论值是在液芯端部直接位于辊缝中时得到的拉坯力。在实际值偏离理论值时，所希望的液芯端部位置与辊缝之间的情况在第一实施例中是通过改变浇注速度进行调节的，而在第二实施例中是通过改变辊对在铸坯上的位置来进行调节的。在第三实施例中则建议，液芯端部与辊缝之间的情况不仅可以通过浇注速度参数而且可以通过沿连铸轨道移动辊对的方式来进行调节。总之，可以通过过热而使浇注温度的改变或根据所实现的合金化微调的固相线温度的改变来断定凝固状态的变化并加以修正。
在装置方面建议，辊的直径为400毫米至1800毫米。通过选择与夹送辊的普通直径相比大的辊径，可以在比较平的压下角和轧制长度范围内获得最佳软压下并确实可以观察到拉坯力改变。另外，在大的体积回挤的同时具有比较平的压下角的轧制长度段保证了因液芯的回挤而在最后凝固中的体积减小要比均衡的多。这个优点在现有技术的具有许多辊对的软压下系统中是无法保证的。另外，在已知的多辊系统中，无法消除在两个相邻辊对之间出现最后凝固的现象，这等于是没有软压下的普通最后凝固。
根据本发明的装置，通过选择大的辊直径而可以只用一个辊对来进行铸坯的压下，所述辊对可以在实际工作范围内完成12毫米-15毫米的压下，而没有在铸坯上引起内损伤。凝固前端通过温和的压下调节而发生小延伸变形。辊径确定了软压下区的坡度并由此决定了延伸极限和压缩量。
沿铸坯向下地，在辊对后设置了一个夹送辊对，可以通过所述夹送辊对的转矩来确定拉坯力的数值。
从后续说明中得到了本发明的其它细节和优点，其中
图1示出了带有沿连铸轨道固定设置的辊对的本发明装置的第一实施例；图2示出了带有可选择操作的、固定设置的辊对的图1装置的实施例；
图3示出了带有可沿连铸轨道移动的辊对的本发明的第二实施例，上述辊对沿铸坯向下地设置在矫直区前面；图4示出了带有一个可沿连铸轨道移动的辊对的图3装置的实施例，上述辊对沿铸坯向下地设置在矫直区后面；图5是结合了一个夹送辊对的本发明方法的示意图；图6是带有辊对和夹送辊对的装置的侧视图；图7是沿图6的装置的A-A截面的视图；图8是沿图6的装置的B-B截面的视图；图9是具有移动导轨的装置的横截面图；图10a、b是具有两个不同大小辊径的辊对的示意图。
图1-4示出了本发明装置第一、第二实施例的不同布局。在图1中，很简单地示出了连铸机1，它主要包括一个结晶器2和一个弧形连铸轨道3。连铸轨道3通常由冷却区4和随后的拉坯矫直区5构成。根据本发明，软压下过程不是借助许多辊对或轧机机架进行的，而只是由一个固定布置的辊对6来承担，所述辊对6由上、下辊7、8构成。沿铸坯向下地，在软压下辊对6后设置了一个矫直用夹送辊对9，它具有上、下夹送辊10、11。非常简单地示出了各辊座12、13。
在图2中设置了具有相同标记的对应构件。在第一辊对6和夹送辊对9的旁边，在连铸轨道上的第一固定辊对前面设置了具有相应夹送辊对15的第二辊对14。借助改变浇注速度，可以调节铸坯中液芯端部的形成并由此实现铸坯凝固总是发生在辊缝之间，从而实现最佳的铸芯致密度和阻止铸芯偏折。在第二辊对中，第一或第二辊对可选择地承担软压下液芯端部的任务，其中辊对20的下辊是可选择地存在的。
借助于图3和4示出了本发明的第二实施例。它可以是一个辊对16，它与一个相应的夹送辊对17一起可以沿连铸轨道移动。这样的位置变化用辊对16’、17’示出。在铸坯下游，在辊对16后设置了矫直区18，它由两个夹送辊对19、20构成。
图4示出了具有可移动辊对21的实施例，所述辊对布置在矫直区18后。用21’表示错位辊对。根据本发明，移动路程根据拉坯力而受到控制。它同样与浇注速度有关。在浇注速度较低的情况下，小位移就足够了(图3)，在浇注速度高的情况下，移动距离比较大(图4)。
图5示意表示了结合夹送辊对22的调节方法。在原始厚度为D1、轧制后的厚度为D2的连铸制品上设置了一个辊对23。可以根据理论厚度或垫块来调节辊对。就其调节力P和位移而言，可以调节软压下辊对的上辊或下辊，在这里用26示意表示。拉坯所需的力Z是根据调节力P、垫块以及材料参数而决定的并且计算出后续夹松辊对22的辊27、28所需的转矩Md。另外，理论值是在液芯端部S或凝固端直接位于辊24、25缝之间时得到的拉坯力。在理论值与实际值不同时，通过改变浇注速度或改变辊对23的位置来修正辊对与液芯之间的位置关系。
图6以侧视图示出了这样的软压下机座的结构。软压下和夹送辊对23、22设置在一个整体式机架29内。辊对23的位移和力的调节由两个作用于辊轴30、31上的液压缸32、33承担，这由图7的A-A截面图示出了。用34表示连铸制品，用35表示在辊24、25之间的液芯压合区域。图8示出了图6的B-B截面。两个夹送辊对27、28的调节是借助两个液压缸36、37实现的。辊27、28分别配有驱动机构38、39，它们的驱动力矩Md用作拉坯力Z的尺度。根据第二实施例，机座29可以带着软压下辊对和夹送辊对23、22一起沿连铸轨道移动。如图9所示，这是借助滚轮40、41实现的，所述滚轮设置在机座29的两侧。沿连铸轨道设置有移动导轨42、43，与机座相连的滚轮可以在所述导轨中移动。
借助图10a、10b示出了直径为400毫米的辊和直径为1500毫米的辊，可以借助比较大的辊来使芯部有控制地压缩。根据公式Id＝(d/2*Δh)，其中Id是轧制后长度，d是直径，Δh是压下量，在Δh不变的情况下，随着d的增大，轧制后的长度增大，在轧制长度范围内的压下角α则变小。较大的轧制长度和较小的角度α意味着平坦的压下角和铸坯芯部凝固前端的延伸较小以及比较长的压下段，这有利于芯部压缩。令人满意的芯部压缩可以通过直径为400-1800毫米的辊实现。
借助所提出的方法和装置，可以使钢锭和钢坯都承受软压下，尤其是可以使异形坯、矩形坯、方形坯或圆形坯的芯部受到压缩。所述装置可以被用于新设备中，同时可以重新装备现有设备。
权利要求
1.一种生产连铸钢制品的方法，其中该方法具有一个使连铸制品液芯变形的步骤，其特征在于，确定拉坯力(Z)作为实际值，所述拉坯力是在执行变形步骤的辊对(23)的辊缝中根据辊的预定调节力(P)、变形量(ΔD)和材料特性值而求得的，将实际值与理论值进行比较，其中理论值被定义为在液芯端部(S)直接位于辊缝中时得到的拉坯力，根据实际值与理论值之间的偏差来调节液芯端部与辊对位置之间的关系，使得铸坯的凝固直接发生在辊缝中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据浇注速度调节液芯端部的位置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使辊对沿连铸轨道移动，来调节辊对位置。
4.一种用于实施如权利要求1所述方法的钢水连铸装置，它具有一个结晶器、用于弧形引导并支承拉出铸坯的装置以及沿连铸轨道设置的并可以相对移动以便实现浇注制品的小变形的机构，其特征在于，执行变形的装置具有一个其辊直径为400毫米-1800毫米的辊对(7，14，16，21)，其中辊对沿连铸轨道的位置与液芯端部之间的关系可以根据拉坯披的理论值与实际值的比较结果来调节，使得铸坯的凝固直接发生在辊缝中。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，在辊对的铸坯下游侧设置了一个夹送辊对(9，15，17)，其中拉坯力的理论值可以借助夹送辊的转矩来确定。
6.如权利要求4和5所述的装置，其特征在于，辊对(6)和夹送辊对(9)固定地安装在连铸轨道上。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还沿铸坯向下地在第一辊对(6)前设置了第二辊对(14)，这两个辊对可选择地根据液芯端部位置进行操作。
8.如权利要求4和5所述的装置，其特征在于，辊对(16，21)和夹送辊对(17)可以沿连铸轨道移动。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，可以根据浇注速度调节辊对沿连铸轨道的移动距离。
全文摘要
为了在连铸时在提高芯部压缩和浇注速度高的情况下获得在整个铸坯横截面内性质均匀的浇注制品,在一种具有一个使连铸制品的液芯变形(软压下)的步骤的方法中提出了,只借助一个辊对(23)进行变形步骤并且将拉坯力(Z)用作调节参数,其中根据实际值与理论值之间的比较结果来调节液芯端部(S)与辊对位置之间的关系,使得铸坯的凝固直接发生在辊(24,25)缝中。
文档编号B22D11/12GK1273148SQ0010824
公开日2000年11月15日 申请日期2000年4月30日 优先权日1999年5月7日
发明者H·格罗思 申请人:Sms舒路曼-斯玛公司