专利名称：带钢生产方法
带钢生产方法本发明一种带钢生产方法，即首先在铸造机中浇铸板坯，接着在至少一个轧机机 组中板坯轧制成带材，且所述轧机机组具有一定数量的轧机机架。以铸造余热连轧生产钢带的方法早已为人所知。铸造速度越高，则这种方法愈加 适用。例如 EP 0 889 762 BUffO 2006/106376 Al 以及 W02007/073841A1 所公开的就是这 种方法。首先在连铸机中制成板坯，板坯从结晶器垂直向下流出，然后使其转入水平方向， 接着将温度尚且很高的带材输送给轧机机组。在轧机机组的轧机机架中使得板坯的厚度减 小，直至制成具有所需厚度的带材。对于不同的应用情况，需要不同厚度的带材。这种连续铸轧方法的优点就在于设备的结构长度比较短，因此投资成本比较少。 此外还可以节约带材生产过程中所需的能源。当轧制速度较低时，带材的屈服强度也会比 较小。可以生产难以轧制的产品，例如非常薄的带材(厚度例如为0. 8mm)、加工高强度特征 材料、生产宽而且薄的带材。还可以更好地避免轧制带材末段，从而避免损伤轧辊。故障率 最终很少，“凸肚”比较少。按照EP 0 889 762 Bl以及W02007/073841 Al所述，铸造与轧制过程直接结合。 铸造过程与轧制过程之间没有材料缓冲。可以在卷取机前使用剪切机分断连续带材。为了 在比较低的带材速度下改善温度水平，可以在轧机机组前或者之内安装一些加热装置。上述工艺也称作CSP工艺，可理解为在薄板坯-薄带材连铸连轧机中生产带材，如 果连铸机和轧机机组之间存在刚性连接，并且控制整套设备的温度，就能高效生产热轧带 材。轧机机架直接布置在铸造机后面。经过几个(例如两个或三个)粗轧机机架之后， 在η个机架的精轧机组前的基准点或基准位置上进行中间加热达到设定的中间温度。接着 在后续机架中继续变形达到带材的最终厚度。在精轧机前可以安装一些用于去除引锭杆或 者(某些工况下)用于切割带材的剪切机。为了保证连续运行，在轧机机架后面或者卷取 机组前面需要使用剪切机来切割成所需的卷重。使用直接安装于卷取机前的剪切机来切割 薄带材，使用另一个剪切机来切割较厚的带材。还可在输出辊道上将带材冷却到所需的卷 取温度。使用所述的铸轧机可以实现连续铸轧(连轧)。但这种将铸造和轧制两道工艺直 接结合的方式需要设备部件具有很高的可用率。在所有情况下均必须避免铸造中断。如果在例如浇铸过程中出现波动、故障、速度波动等等，或者由于其它原因无法形 成所需的铸造速度，就会对带材生产及其质量造成严重的不良影响，从而有可能产生严重 的经济损失。因此本发明的目的在于，对上述类型的方法进行适当改进，从而保证连续的铸轧 生产流程，使得质量差的带材尽可能少且设备可用率尽可能高。采用本发明即可实现这一目的，特征在于该方法具有以下步骤a)针对激活轧机机架的不同数量以及不同的最终厚度，将铸造速度或者质量流 与参与变形过程的最后一个轧机机架后面的带材温度之间的函数关系储存在机器控制器
4之中，其中所述质量流由铸造速度与板坯厚度的乘积或者带材速度与带材厚度的乘积来表 示；b)测定或设定铸造速度或质量流，然后将测定值提供给机器控制器；c)根据按照步骤a)储存在机器控制器之中的函数曲线，自动确定轧机机组中激 活轧机机架的最佳数量以及可轧制的最终厚度与道次减薄量，以便在给定铸造速度或给定 质量流条件下在最后一个激活轧机机架后面达到所需的带材温度；d)将轧机机组中一定数量的轧机机架打开，使得只有按照步骤C)确定的数量的 轧机机架是激活的。适宜通过一种计算模型获得步骤a)所述的函数关系。这时应注意最终带材厚度 会随着激活轧机机架数量的变化而变化。一种改进方式是在精轧机组前对待轧带材进行加热，使其具有确定的中间温度。 也可以至少在精轧机组的两个轧机机架之间对待轧带材进行冷却，这时尤其考虑在精轧机 组的最后那些轧机机架之间对带材进行冷却。可以在最后一个激活轧机机架后面测定带材的温度，然后将测定值提供给机器控 制器。这样机器控制器就能获得有效的最终带材温度，从而必要时能够在闭环控制回路中 对其施加影响。该方法也适合用来应对铸轧过程中的特殊事件。如果在轧机机架上在设定时间内 超过了所设定的最大轧制力差，就可以将该轧机机架打开，且在执行上述方法时对每一个 打开的轧机机架加以考虑。如果在轧机机架上超过了轧制力差对时间的设定的积分值，也 可以将该轧机机架打开，且在执行上述方法时对打开的轧机机架加以考虑。如果在该轧机机架上发现带材的不平度超过规定程度，也可以将该轧机机架打 开，且在执行上述方法时对每一个打开的轧机机架加以考虑。如果在该轧机机架上发现带材上有超过规定程度的表面印痕，就可以将该轧机机 架打开，且在执行上述方法时对每一个打开的轧机机架加以考虑。按照本发明所述建议的一种变化方案，可以在连续生产过程中在打开的轧机机架 上更换轧辊。最终能够在轧机机架发生故障的情况下将其打开，且在执行上述方法时对每一个 打开的轧机机架加以考虑。按照本发明所述，根据铸造速度或质量流自动打开轧机机架(尤其是精轧机架， 在基准点PMf点后面)，以保证足够高的终轧温度，使得所要求的材料特性得以保持，从而 使得带材具有足够高的质量。也就是并非加工至所需的最终带材厚度，而是预设一个比较 高的偏差厚度，而后就可保证较高的带材质量，尤其不必担心工艺流程中断。所形成的带材 厚度取决于(精轧机组)激活轧机机架的数量。可根据带材厚度相对激活轧机机架数量 变化的规律选择较大的最小最终厚度，或者根据对带材的要求设置另一种高于该曲线的厚 度。连轧过程中的铸造速度水平将决定贯穿整个设备的温度变化过程。如果铸造速度 过低，可能无法保持所需的精轧温度以及材料特性。因此本发明推荐一种能够针对工艺条 件、尤其是针对铸造速度调整边界条件的方法。将所要使用的规则(即函数曲线)储存在一个用于对工艺流程进行开环或闭环控制的计算模型之中。当铸造速度或质量流低于设定值时，例如铸造机中存在问题、难以铸造的材料、起 动过程存在问题、或者当铸造机没有达到其设定速度时，就打开(精轧)机架，然后设置另 一种带材目标厚度。还可以在一定限度内将加热装置调整到匹配的水平，使得可以实现所 需的终轧温度。不仅在铸造速度较低时，而且也可在精轧机组中发生某些事件时使用打开的机架 进行轧制，以便达到目标终轧温度。此外值得一提的还有以下情况可以按照本发明所述对其作出反应的一种可能情况就是带材偏离机架中心。如果 轧制力差超过设定的阈值(例如2000kN)，而且持续一段同样可设置参数的临界时间(例如 1秒钟)，那么发生轧制事故的危险几率很大。必须避免这种情况，以免引起铸造中断。在 打开有问题的机架之后，后续机架中的带材厚度就会相应增大。这些参数均按照图4和图5 所示的规律变化。如果带材运行已经稳定或者带材重新对准中心，则可以在线放上工作轧 辊，并且将机架重新纳入轧制流程之中。也可以考虑将轧制力差与临界时间乘积的积分用 于作出决定。另一个可能的情况是观察或测定较大的带材不平度。当两侧或单侧不平度较大 时，如果无法采用其它快速措施(例如摆动或弯曲工作轧辊)改善不平度，则类似于上述方 法进行操作。本发明所述的另一种应用涉及带材或工作轧辊上的表面印痕。如果带材上的表面 印痕无法令人接受，则可以打开机架、引起缺陷或者受损的轧辊。尤其当开始轧制新的带材 时，可打开相应的机架，根据其厚度对后续机架进行调整，并且选择另一个带材精轧厚度， 然后继续生产。也可以采用所推荐的方法在生产过程中更换轧辊。如果绝对有必要更换轧辊，则 可以执行本发明所述的方法开大辊隙，然后更换轧辊。更换轧辊之后，在带材的适当部位 放上工作轧辊，将其重新纳入减薄过程之中，以及适当调整终轧厚度、终轧速度以及温度控 制。如果机架出现故障，还可利用所推荐的方法。例如当机架的电机发生故障时，就可 以按照上述方法进行操作；然后打开相应的机架，使得该机架的故障不会造成显著的不利 影响；仅仅表现为带材厚度有所变化，但仍然可以一如既往地生产质量没有缺陷的带材。相应地也适用于轧机机组中发生短时间停机或者存在某种故障的情况。如果尽管 采取了所有防范措施仍然无法避免轧制中断，则可以自动转换到切割模式，直至故障被排 除。也就是说，精轧机组前的剪切机将故障期间的带材切割成小块或者确定长度的板块，直 至问题被排除。通过任意转换或调整参数的方式，提高了工艺可靠性，从而可以避免铸造中断。这 尤其适用于调试生产设备、以及轧制关键产品和尺寸。因此所推荐的方法有助于改变铸造速度，以维持所希望的或所需的终轧温度。当轧机机组中出现意外故障时，可以利用所推荐的方法避免铸造中断。所利用的是铸造速度或质量流、终轧温度与所使用的机架数量之间的关系。在打开了精轧机架的情况下在精轧机组之内冷却带材有助于扩大冷却段。可以在浇铸或者去除不同厚度的带材部分时使用剪切机。
附图所示均为本发明的实施例。相关附图如下
图1本发明第一种实施方式所述包括铸造机、初轧机组和精轧机组的铸轧机的示 意图，图2图1所示铸轧机的一种可选实施方式，图3图1所示铸轧机的另一种更为紧凑的可选实施方式，图4储存在机器控制器之中的带材终轧温度函数曲线，针对不同数量的激活精轧 机架将终轧温度作为铸造速度或质量流的函数，图5带材最终厚度与激活精轧机架数量的关系曲线，以及图6精轧机架负荷较大时带材最终厚度与激活精轧机架数量的关系曲线。图1所示为用来生产带材1的铸轧设备示意图。该设备包括一个用来连铸板坯3 的铸造机2。板坯3从结晶器9垂直向下流出，然后用已知方式使其偏转到水平方向。布置 在这里的是具有两个轧机机架6的第一轧机机组4。随后是第一剪切机10、感应式或者辊 底炉形式的加热装置11以及第二剪切机12。在第二剪切机12之后是具有η个精轧机架7的精轧机组5。在精轧机组5之后是 一个冷却段13，在该冷却段前与后安装有剪切机14和15。在设备末端安装有已知形式的 卷取机16。主要工艺流程参数是铸造速度V，连铸坯以此速度离开连铸机2。此外以铸造速度 ν与板坯厚度H的乘积表示的质量流也是重要指标(设产品宽度与厚度近似于不变)。在 设备末端将板坯3轧制成最终厚度为dE的带材1。图中没有绘出可以用来测定各个精轧机架7后温度T的高温计。在几个轧机机架 7之间安装有独立的冷却装置18。图2所示设备与图1所示设备的区别仅在于初轧机组4的轧机机架6的数量。在 图3所示的解决方案中，轧机机组非常紧凑，加热段11比较短，且被设计成感应加热装置形 式。在图3所示的紧凑型精轧机组前也可以安装一个常规的补偿炉或者加热炉。在所有这三种情况下，直接在精轧机组5前确定基准位置P,ef。如果基准位置Pref 后有五个以上的机架，则适用同样的方法。但是附加的机架需要更高的质量流。如图1所示，机器控制器8检测铸造速度ν或质量流vxH以及精轧机组5的精轧 机架7出口处的温度T，或者设定这些数据。机器控制器8可以干预单个轧机机架6、7的靠 合，尤其可以打开精轧机组5的后面几个轧机机架7，只要有此工艺需要。如前所述，在机器控制器8中将需要使用的规则(即函数曲线)储存在一个用于 对工艺流程进行开环或闭环控制的计算模型之中，图4所示即为针对不同的机架数量、尤 其针对铸造速度ν或质量流vxH(以铸造速度ν与板坯厚度H的乘积表示)与精轧机组出 口温度T之间的关系而得出的将要使用的规律。图4所反映的即为铸造速度或质量流与最 后一个工作机架后面可以达到的温度之间的关系，即针对不同的激活轧机机架数量而表示 的关系。需注意的是，图4所示当然是针对一种具体应用情况的示意图；其它的应用情况 则有不同的曲线。在图4所示的实施例中，所涉及的是一种软碳素钢，其在精轧机架前(基 准位置Pm)的平均温度为1200°C，并且当连铸机后面的铸造厚度为70mm时，其中间厚度为 8 18mm。这种设备的最大带材宽度约为1600mm。从优化加工工艺的角度来看，这种钢的目标精轧温度应为850°C，图中以水平虚线表示。对于给定的铸造速度或者给定的质量流 (vxH)，可在目标温度水平上(水平线Tgfe)读出所使用的机架数量。目标精轧温度随材料 而变化。图4所示数量关系适用的质量流范围vxH为士20%、基准点Pref上的中间温度 < 1300°C、中间厚度为8 18mm、板坯厚度在50 IOOmm之间，且终轧温度T目标可以随材 料而变化。图5所示为使用确定数量的η个精轧机架7可以达到的带材1的最小最终厚度dE。 该图所针对的也是个别情况，这里所示的又是软碳素钢，具有解释图4时所述的工艺数据。可以对精轧机架施加较强的负荷，从而使用给定数量的η个激活轧机机架也能达 到较小的带材厚度dE。这种情况如图6所示当对轧机机架施加较强负荷时，就会迫使图6 中的上面的曲线靠近下面的曲线，图中以箭头表示。如果材料强度较高或者带材较宽，该曲线就会朝向较大的最终厚度方向移动，以 便将负荷保持在允许限度之内。 在如图所示的实施例中，从70mm铸造厚度起产生中间厚度，视所使用的粗轧机架 数量以及所选择的厚度分布而定，精轧机组前的中间厚度约为8 18mm。在精轧机组中执 行剩余减薄量以达到精轧带材厚度dE，所述精轧带材厚度取决于基准位置Pref后面所使用 的机架数量。可产生的最小最终厚度也会随机架与驱动器的尺寸而变化，或者随工艺流程 与设备极限而变化。如果对待轧带材进行中间加热，则从工艺角度来看较为有益。可以在计算模型中 适当考虑附图所示曲线中的变化。所储存的计算模型具有学习能力；可以根据测定的精轧温度和其它工艺参数来适 配相关参数。此外视所使用的(例如)冷却水量、除鳞水量、机架间距、工作轧辊直径和轧 辊温度或者材料强度而定，这些曲线的变化也会有所不同。铸造机2将材料连续供应给布置于其后的轧机机组4、5。根据可设置的铸造速度 或质量流(板坯厚度与速度的乘积)来确定用于浇铸过程或者标准生产运行的工艺参数。例如对于软碳素钢而言，机器控制器8所支配的生产运行模式如下(铸造厚度可 以不等于以上所述的70mm)-若质量流Hxv小于^Ommm/min 不适用的运行模式，也就是在精轧机组前的剪 切机上切割带材或板材。-若质量流Hxv在280 380mmm/min之间可以用2个精轧机架(在PMf后面) 生产优良带材，并且可调整精轧机组前的加热功率(感应式加热装置，炉子)或者中间加热 装置，使得能够形成所需的终轧温度，这里是850°C。-若质量流Hxv在380 450mmm/min之间可以用3个精轧机架(在PMf后面) 生产优良带材，并且可通过适当的中间加热调整到终轧温度。-若质量流Hxv在450 560mmm/min之间可以用4个精轧机架(在PMf后面) 生产优良带材，并且可通过适当的中间加热调整到终轧温度。-若质量流Hxv大于560_/min可以用5个精轧机架(在Pref后面)生产优良 带材，并且可通过适当的中间加热调整到终轧温度，这里是850 °。为了保持所需的带材表面质量，基准位置Pref上的最大基准温度为1200°。
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为了在多个机架打开的情况下优化成品带材的冷却效果，并且为了保证尽早冷却 成品带材，在最后那些机架之间安装有机架间冷却装置18。这样可以改善产品特性。分别 在最后一个激活轧机机架后面利用高温计监测所需的成品带材终轧温度。如果要产生比较高的终轧温度，例如高于850°C (本实施例中所最追求的温度)， 则可以按照图4所示以打开机架的方式实现获得温度的效果；此后将少用一个机架进行精 轧。如图4所示，在给定铸造速度或给定质量流的条件下，从一条曲线到反映少用一个机架 的轧制过程的下一条曲线画一条铅垂线，即可得出“温度跃变”。通常通过试验就可知道不同材料的最佳或最大铸造速度，因此从开始起就能选择 正确的设定值。例如若可以达到的铸造速度约为6. 5m/min、铸造厚度为70mm，则可以打开 精轧机组的最后一个机架，以便接近目标精轧温度。也就是说，使用粗轧机架初步轧制到 8 18mm的中间厚度，然后通常仅使用4个精轧机架进行精轧。可以预先规划这种方法。但如果连铸机中存在问题并且因此而减小了铸造速度， 在带材内部也会产生厚度变化。如果铸造过程重新稳定下来并且铸造速度超过设定的最小 值，一旦开始轧制新的带材，就根据图4重新进行调整。储存厚度“有错”的带材范围，以便 能够随后切除这部分带材。这里所述的打开轧机机架，指的是将机架的工作轧辊适当分离，使得在该轧机机 架中不会轧制板坯或者带材。附图标记清单
1带材
2铸造机
3板坯
4轧机机组
5轧机机组
6轧机机架
7轧机机架
8机器控制器
9结晶器
10剪切机
11加热装置
12剪切机
13冷却段
14剪切机
15剪切机
16卷取机
17除鳞装置
18冷却装置
ν铸造速度
H板坯厚度
dE带材最终厚度
T带材温度η激活轧机机架数量、出临界时间AFw轧制力差Pref基准位置
权利要求
1.带钢(1)的生产方法，即首先在铸造机O)中浇铸板坯(3)，板坯(3)以给定的板坯 厚度(H)和一定的铸造速度(ν)离开铸造机O)，接着在具有一定数量的轧机机架(6，7)的 至少一个轧机机组G，5)中将板坯C3)轧制成带材(1)，带材(1)在最后一个轧机机架(6， 7)后具有最终厚度(dE)，其特征在于，所述方法包括以下步骤a)针对激活轧机机架(7)的不同数量(η)以及不同的最终厚度，将铸造速度(ν)或者 质量流(vxH)与轧制带材⑴的最后一个轧机机架(7)后面的带材温度⑴之间的函数关 系储存在机器控制器(8)之中，其中所述质量流由铸造速度与板坯厚度的乘积或者带材速 度与带材厚度的乘积来表示；b)测定或者设定铸造速度(ν)或者质量流(vxH)，然后将测定值提供给机器控制器⑶；c)根据按照步骤a)储存在机器控制器(8)之中的函数曲线，确定轧机机组中激活轧机 机架(7)的最佳数量以及可轧制的最终厚度与道次减薄量，以便在给定铸造速度(ν)或给 定质量流(vxH)条件下在最后一个激活轧机机架(7)后面达到所需的带材温度(T)；d)必要时将轧机机组(5)中一定数量的轧机机架(7)打开，使得只有按照步骤c)确定 的数量的轧机机架(7)是激活的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过计算模型获得权利要求1中步骤a) 所述的函数关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在精轧机组( 前或者精轧机组部分 前将待轧带材(1)加热，使其在位置PMf上具有确定的中间温度。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的方法，其特征在于，至少在精轧机组(5)的两个 轧机机架(7)之间对待轧带材⑴进行单侧或双侧冷却。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在精轧机组( 最后那些轧机机架(7)之 间对带材(1)进行冷却。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在精轧机组( 最后两个轧机机架(7)之 间对带材(1)进行冷却。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的方法，其特征在于，测定最后一个激活轧机机架 (7)后面的带材(1)的温度，然后将测定值提供给机器控制器(8)。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的方法，其特征在于，如果在设定时间(tfait)之 内在轧机机架(7)上测定出设定的轧制压力差(AFw)，就将该轧机机架(7)打开，且在执行 权利要求1所述的方法时对打开的轧机机架加以考虑。
9.根据权利要求1 7中任一项所述的方法，其特征在于，如果在轧机机架(7)上超过 轧制力差(AFw)对单位时间的设定的积分值，就打开该轧机机架(7)，且在执行权利要求1 所述的方法时对打开的轧机机架加以考虑。
10.根据权利要求1 9中任一项所述的方法，其特征在于，如果在轧机机架(7)上发 现带材的不平度超过规定程度，就将该轧机机架(7)打开，且在执行权利要求1所述的方法 时对打开的轧机机架加以考虑。
11.根据权利要求1 10中任一项所述的方法，其特征在于，如果在轧机机架(7)上发 现带材上有超过规定程度的表面印痕，就将该轧机机架(7)打开，且在执行权利要求1所述的方法时对打开的轧机机架加以考虑。
12.根据权利要求1 11中任一项所述的方法，其特征在于，在连续生产过程中在打开 的轧机机架(7)上更换轧辊，且在执行权利要求1所述的方法时对打开的轧机机架加以考虑ο
13.根据权利要求1 12中任一项所述的方法，其特征在于，在轧机机架(7)发生故障 时将其打开，且在执行权利要求1所述的方法时对打开的轧机机架加以考虑。
14.根据权利要求1 13中任一项所述的方法，其特征在于，使用剪切机切除厚度以及 /或者温度不同的带材部分。
全文摘要
本发明涉及一种带钢(1)生产方法，带钢(1)的生产方法，即首先在铸造机(2)中浇铸板坯(3)，板坯(3)以给定的板坯厚度(H)和一定的铸造速度(v)离开铸造机(2)，接着在具有一定数量的轧机机架(6，7)的至少一个轧机机组(4，5)中将板坯(3)轧制成带材(1)，带材(1)在最后一个轧机机架(6，7)后具有最终厚度(dE)。为了能够维持最佳工艺条件或者对意外事件作出反应，本发明提供以下工艺步骤a)针对激活轧机机架(7)的不同数量(n)以及不同的最终厚度，将铸造速度(v)或者质量流(vxH)与轧制带材(1)的最后一个轧机机架(7)后面的带材温度(T)之间的函数关系储存在机器控制器(8)之中，其中所述质量流由铸造速度与板坯厚度的乘积或者带材速度与带材厚度的乘积来表示；b)测定或者设定铸造速度(v)或者质量流(vxH)，然后将测定值提供给机器控制器(8)；c)根据按照步骤a)储存在机器控制器(8)之中的函数曲线，确定轧机机组中激活轧机机架(7)的最佳数量以及可轧制的最终厚度与道次减薄量，以便在给定铸造速度(v)或给定质量流(vxH)条件下在最后一个激活轧机机架(7)后面达到所需的带材温度(T)；d)必要时将轧机机组(5)中一定数量的轧机机架(7)打开，使得只有按照步骤c)确定的数量的轧机机架(7)是激活的。
文档编号B21B1/46GK102083558SQ200880101882
公开日2011年6月1日 申请日期2008年7月31日 优先权日2007年8月4日
发明者E·温德豪斯, J·塞德尔, J·米勒, M·赖弗沙伊德 申请人:Sms西马格股份公司