铸造-轧制-复合设备和用于连续地制造热轧的成品带钢的方法与流程

本发明涉及铸造-轧制-复合设备的技术领域，其是这样的设备，其中，铸造设备（典型地是用于连续地制造带有板坯规格的钢铸坯—例如薄板坯或中型板坯—的连铸设备）直接地并且在线地与用于制造热轧带钢的热轧机组连接。热轧带钢在热轧机组之后在冷却段中冷却，并且随后例如通过把带钢卷绕成卷（英文：coils）而被输出。在技术文件中，这些设备例如也叫tscr（英文：thinslabcastingandrolling）或arvediesp设备。

本发明特别是涉及连续运行的铸造-轧制-复合设备，在该铸造-轧制-复合设备中，铸造设备被构造为薄板坯-连铸设备（英文：tserthinslabendlessrolling）。在此，在薄板坯-连铸设备中连续地制造的连续的薄板坯铸坯直接地、在线地且未剪切地供应给热轧机组，并在那里轧制成连续的带钢。该带钢在热轧机组之后又在冷却段中冷却，然后第一次剪切成一定的长度或一定的重量，并且卷绕成卷。

背景技术：

尽管arvediesp设备相比于带有隧道式炉的csp或qsp设备已经显著地更为紧凑，以及所产生的运行成本和每吨热轧带钢的co2排放量已明显降低，仍对用于制造年产量在100万吨范围内的热轧带钢的还要更为紧凑的铸造-轧制-复合设备存在需求。

目前市面上的解决方案，比如带有后置的宽带钢轧机的连铸设备、arvediesp-设备、danieliqsp-due-设备或smscsp/cem-设备，对于这种小产量来说不够紧凑，和/或由于约250万吨的显著地更高的年产量和高的资本支出capex在年产量约为100万吨时无法经济地运行。因而特别是对于小型钢厂而言对紧凑的铸造-轧制-复合设备存在需求，该铸造-轧制-复合设备在购置和运行方面廉价，但尽管如此仍然能产生最为不同的钢质的高质量的热轧带钢。

由现有技术也已知带有后置的热轧机的双辊-带钢铸造设备。尽管双辊-带钢铸造设备很紧凑并且直接产生带钢，但是这种技术迄今为止不能实施，因为特别是不能可靠地生产中合金到更高合金的钢质。

由wo89/11363a1已知一种用于铸造-轧制-复合设备的设计方案，其中，在连铸设备中制得的薄板坯铸坯未经剪切便在粗轧机机架中被粗轧，随后再加热、除鳞、在精轧机组中进行精轧、冷却和卷绕。申请人的试验表明，由于下述事实：在该设计方案中薄板坯铸坯在连铸机的铸造弧中彻底凝固，在粗轧时产生了相对低的道次温度，这导致用于将铸造组织转变为轧制组织所需的能量显著地高于所必要的能量。此外，所谓的isp设计方案还有许多问题没有答案，比如，在根据图1的连铸设备铸造时如何对引锭杆进行轧断，对在后面的设备部分中的问题如何反应，等等。因此，所述的设计方案只能有条件地在工业中应用。

由at512399b1和de102008003222a1已知带有三个粗轧机机架和五个精轧机机架的铸造-轧制-复合设备。ep2441539a1公开了带有四个粗轧机机架和五个精轧机机架的铸造-轧制-复合设备。在前面提到的三个文献中的设备被设计用于大约250万吨及以上的年产量。de19518144a1公开了带有三个粗轧机机架和五个精轧机机架的所谓的微型热轧机。但由于在粗轧机组和精轧机组之间感应加热机构与补偿炉相组合，该设备构造得相当地长。相比于现有技术，铸造-轧制-复合设备的结构长度应进一步减小，并且用于制造成品带钢的能量投入应进一步减小。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提出开篇所述类型的紧凑的铸造-轧制-复合设备和用于在该铸造-轧制-复合设备上连续地制造热轧的成品带钢的方法，借此能够成本低廉地制造高质量的最为不同的钢质（低碳的和中碳的，但也有hsla、api级的，等等）的成品带钢。

该目的通过根据权利要求1的铸造-轧制-复合设备得以实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

直形结晶器、优选漏斗式结晶器（英文：funnelmold）结合铸坯引导机构的后续的竖直区段确保：钢熔融物中的可能的非金属的夹杂物汇聚在钢液面处并且被铸造粉末结合。由此改善了薄板坯铸坯的冶金质量。通过在结晶器的出口处的相对厚的且宽的薄板坯铸坯，一方面实现了通过该设备的大的质量流，且另一方面通过在铸坯引导机构中减小厚度（例如所谓的液芯压下）还是已经在连铸设备中生产了相对更薄的薄板坯铸坯。至少：

-铸坯引导机构中的二次冷却，和

-铸造速度vc，

以及优选如下清单中的参数：

-结晶器中的初次冷却，

-铸坯引导机构中的厚度减小，

通过连铸设备的控制或调节装置被如此设定，从而薄板坯铸坯仅仅在铸坯引导机构的水平区段中才彻底凝固，也就是说，薄板坯铸坯的集水包端部位于铸坯引导机构的水平区段中。

本领域技术人员例如由wo01/03867a1已知，通过控制或调节装置来控制或调节连铸设备的运行，从而即使在连铸设备或铸造-轧制-复合设备中的运行条件变化时薄板坯铸坯的集水包顶端（sumpfspitze）也始终位于铸坯引导机构的水平区段的内部。在此，把相应的公开内容援引加入到本申请中。

这种运行方式确保了薄板坯铸坯带走尽可能多的铸造热量，以及在粗轧机组和精轧机组中的变形功和所需的再加热能量尽可能小。在粗轧机组中，通过两个粗轧机机架把厚度为50至70mm的薄板坯铸坯轧制成厚度为10至30mm的粗轧带钢。在连续运行中未经剪切地经过例如用于剪断引锭杆的摆动飞剪以及用于输出引锭杆的输出装置。为了不过于剧烈地对粗轧带钢冷却，优选在输出装置的顶面和底面上安置热绝缘件。随后，通过感应炉把粗轧带钢加热到1050至1250℃的温度，并且在精轧之前通过除鳞装置对粗轧带钢的顶面和底面进行除鳞。在精轧机组中，通过三个精轧机机架把粗轧带钢轧制成厚度为1.6至12mm的成品带钢，然后在冷却段中冷却到卷绕温度，通过剪切机首次进行剪切，并在卷绕装置中卷绕成卷。

如上已述，直形结晶器优选被构造为漏斗式结晶器。由此，围绕钢液面的区域可以具有比结晶器的铸造侧的端部明显更大的横截面积，从而铸造粉末能吸收更多的夹杂物。

薄板坯铸坯的构造高度与纯度之间的有益的折中在于，构造铸坯引导机构的弧形区段，其弧半径r为3至7m、优选4至6m、特别优选4.5至5.5m。

为了防止薄板坯铸坯的边缘区域的过度冷却，有利的是，二次冷却机构在铸坯引导机构内部的多个位置处分别具有至少两个在薄板坯铸坯的宽度方向上可移动的喷嘴。由此也使得不同宽度的薄板坯铸坯不会过冷。

在铸坯引导机构的水平区段的端部与粗轧机组之间的区域中也有益的是，热绝缘板防止薄板坯铸坯冷却。

为了使得因除鳞所致的温度下降保持尽可能小，有利的是，除鳞装置在顶面和底面上分别包括多个在宽度方向上布置的旋转式除鳞器。

对于铸造-轧制-复合设备的紧凑性有益的是，两个精轧机机架之间的水平距离介于3和6m之间，特别是介于4和5m之间，和/或冷却段的长度介于20和60m之间，优选介于20和40m之间。通过精轧机机架的小的机架间距，此外阻止了带钢的剧烈冷却。

根据本发明的目的同样通过根据权利要求9的用于连续地由钢制造热轧的成品带钢的方法得以实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

在根据本发明的铸造-轧制-复合设备的运行中，薄板坯铸坯的铸造速度vc≥4m/min，优选vc≥5m/min，特别优选vc≥6m/min。由此确保高的生产率，并且便于把集水包顶端保持在铸坯引导机构的水平区域中。此外，减小了用于在感应炉中加热粗轧带钢的能量。连铸设备的控制或调节装置至少如此设定

-铸坯引导机构中的二次冷却，和

-铸造速度vc，

以及优选如下清单中的另一参数：

-结晶器中的初次冷却，

-铸坯引导机构中的厚度减小，

从而薄板坯铸坯仅仅在铸坯引导机构的水平区段中才彻底凝固。厚度减小了的薄板坯铸坯未经除鳞—也就是说它未在除鳞装置中除鳞—就供应给粗轧机组，并在那里轧制成粗轧带钢。

在控制或调节连铸设备时有益的是，控制或调节装置借助于数学模型，对

-在所述铸坯引导机构中沿着所述薄板坯铸坯的输送路径的集水包顶端的实际位置；和

-在所述铸坯引导机构中及其垂直平面中沿着所述薄板坯铸坯的输送路径的实际温度曲线，

进行连续计算，并且在考虑到目标温度曲线和所述集水包顶端的目标位置的情况下，通过所述二次冷却机构连续地受到调节地冷却所述薄板坯铸坯。由此便于把集水包顶端保持在铸坯引导机构的水平区域中，并且防止铸坯边缘区域的过度冷却。此外，可以通过在目标温度曲线与实际温度曲线之间的比较来避免薄板坯铸坯的边缘区域的剧烈冷却。

在厚度减小时有利的是，在具有薄板坯铸坯的尚且液态的或部分液态的芯部的区域中，通过用于铸坯引导辊的调整装置（例如通过铸坯引导部段）采用轻压下技术。由此减小了形状改变功，并且此外提高了冶金质量。

通过下述方式特别简单地且高能效地对最终轧制温度进行设定：在精轧机组中的第三轧制道次之后且在冷却段中的冷却之前测量带钢的实际温度t1实际，并且以温度受到调节的方式对感应炉的多个感应器进行操控，从而使得实际温度t1实际尽可能相当于目标温度t1目标。

如果替代地在精轧机组中在第二轧制道次之后且在第三轧制道次之前测量带钢的实际温度t1*实际，并且以温度受到调节的方式对感应炉的多个感应器进行操控，从而使得实际温度t1*实际尽可能相当于目标温度t1*目标，则会进一步提高精确度。

为了设定成品带钢的组织特性，有益的是，在冷却段中进行冷却之后测量连续的成品带钢的实际温度t2实际，并且以温度受到调节的方式操控冷却段的多个冷却喷嘴，从而使得实际温度t2实际尽可能相当于目标温度t2目标。

在制造相对薄的成品带钢时有利的是，连续的成品带钢在铸造-轧制-复合设备高速运行之后以第一厚度d1离开精轧机组，随后在不间断的连续运行中逐步地把成品带钢的厚度减小到第二厚度d2<d1，并在铸造-轧制-复合设备低速运行之前在不间断的连续运行中逐步地把成品带钢的厚度增大到第三厚度d3>d2。

在此有益的是，第一厚度d1介于3和12mm之间，第二厚度d2介于1.6和12mm之间，并且第三厚度d3介于3和12mm之间。

由于钢熔融物中的高的氢含量减少结晶器中的散热，所以有益的是，在连铸之前例如通过真空处理将钢的氢含量降低到≤3ppm。

此外，这种措施对敏感钢质、比如可深冲的钢的连铸产生有益的影响。

附图说明

本发明的其他优点和特征由对非限定性的实施例的说明得到。以下示意性地示出的附图：

图1示出了铸造-轧制-复合设备的立体图；

图2示出了图1的连铸设备的图示；

图3示出了该连铸设备的铸坯引导机构的不同区段的图示；

图4示出了在连铸设备的铸坯引导机构中的多个可调节宽度的喷嘴的图示；

图5示出了在铸造-轧制-复合设备中根据本发明地制造薄的热轧的成品带钢时的温度走向的图示；

图6示出了在将根据本发明的方法使用在铸造-轧制-复合设备中的情况下成品带钢的厚度走向的图示。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于由钢制造热轧的成品带钢15的根据本发明的铸造-轧制-复合设备。通过真空处理而被预处理的、氢含量≤1ppm的液态钢在钢桶中被输送至连铸设备1的钢桶转塔（图中最左边），并且在那里通过铸造分配器铸造到被构造为漏斗式结晶器的结晶器2中。在结晶器2中形成带有薄的铸坯铸型的薄板坯铸坯3，该薄板坯铸坯具有60至75mm的厚度和900至1700mm的宽度。部分凝固的薄板坯铸坯3从结晶器2被连续地拉出，并在后续的铸坯引导机构4中被支撑、引导，且通过二次冷却机构被进一步冷却。铸坯引导机构4具有竖直区段4a、弧形区段4b和水平区段4c（见图3），所述弧形区段带有多个被构造为铸坯引导部段的厚度减小装置6。通过厚度减小装置6（见图2）将薄板坯铸坯3的厚度减小到50至70mm，其中，薄板坯铸坯在减小时具有液态芯部5（所谓的liquidcorereduction（液芯压下））或部分液态的芯部。为了在后续的轧制步骤中在粗轧机组8或精轧机组14内使得机械的变形功保持尽可能低，并保持薄板坯铸坯3中的铸造热量，通过连铸设备1的控制和/或调节装置20来如此设定结晶器2中的初次冷却、铸坯引导机构4中的二次冷却以及铸造速度vc，使得薄板坯铸坯3仅仅在铸坯引导机构4的水平区段4c中才彻底凝固。根据本发明，连铸设备1以5.5m/min的铸造速度vc运行（关于铸造速度的说明也见图3）。厚度减小的、彻底凝固的、未除鳞的且未剪切的薄板坯铸坯3直接在连铸之后在粗轧机组8的两个粗轧机机架r1、r2中被轧制成厚度为10至30mm的粗轧带钢9。在根据本发明的铸造-轧制-复合设备的根据本发明的连续运行中，粗轧带钢9经过摆动飞剪10—该摆动飞剪用于在连铸设备1的铸造之后剪断引锭杆—并且未剪切地经过输出装置11。为了减小粗轧带钢9的冷却，用绝缘板对输出装置11加衬。

例如由wo01/03867a1已知，通过控制或调节装置20来控制或调节连铸设备的运行，从而薄板坯铸坯3的集水包顶端位于铸坯引导机构4的水平区段4c的内部。在此，把相应的公开内容援引加入到本申请中。

如果在置于输出装置11后面的设备部分中出现了问题，就抛弃连续运行，并且通过摆动飞剪10把来自于连铸设备1或粗轧机组8的材料剪切成短小的粗轧带钢区段，且通过输出装置11从在粗轧机组8与精轧机组14之间的辊道中输出。在此，在摆动飞剪10的第一次剪切之后，将位于摆动飞剪10后面的粗轧带钢抬起，从而可靠地避免在来自粗轧机组8的材料与位于摆动飞剪10后面的粗轧带钢9之间发生碰撞。

如果需要的话，在感应炉12中将粗轧带钢9的温度提高到1050至1250℃、优选1150至1200℃的温度。在此，以温度受到调节的方式操控感应炉12的感应器，从而在精轧机组14中的最后一个轧制道次f3之前测得的实际-温度尽可能相当于预先给定的目标-温度。通过该措施，即使在铸造速度vc很低时也可靠地实现预先设定的最终轧制温度。

在精轧之前，通过除鳞装置13对被加热的粗轧带钢9的顶面和底面进行除鳞。在三机架式的精轧机组14中，把除鳞后的粗轧带钢9轧制成厚度为1.6至12mm的成品带钢15，随后通过冷却段16冷却到卷绕温度，被剪切机17剪切，并在卷绕装置18中被卷绕成卷。

在图2中示出了连铸设备1的其他细节。

图3进一步示出了连铸设备1的铸坯引导机构4的竖直区段4a、弧形区段4b和水平区段4c。通过直形结晶器2和竖直区段4a，钢熔融物中的夹杂物汇聚在钢液面处，被铸造粉末吸收，并以铸造渣子的形式用于铸坯润滑。弧形的铸坯引导机构4b的半径r在图3中示出，并且在根据本发明的连铸设备的情况下约为5m。薄板坯铸坯3直接（即未经除鳞）在水平区段4c之后进入到粗轧机组8的第一粗轧机机架r1中。此外，该图还示出了带有液态芯部5的薄板坯铸坯3是如何离开结晶器2并且在铸坯引导机构4中减小厚度的。通过被构造为一对受到驱动的铸坯引导辊的拉出装置7将厚度减小了的薄板坯铸坯3从结晶器2中拉出。为了使得薄板坯铸坯3的集水包顶端保持在铸坯引导机构4的水平区段4c中，通过控制和/或调节装置20受控制地或受调节地设定铸造速度vc，可选地也设定借助于厚度减小装置6而进行的厚度减小。

在图4中示出了在铸坯引导机构4中的可调节宽度的二次冷却机构。无论对于窄的薄板坯铸坯3还是对于宽的薄板坯铸坯3’，都防止铸坯的边缘区域的过度冷却，其方式为，把外部的两个喷嘴19构造为既可在宽度方向上移动，又可垂直于铸坯表面移动。这些喷嘴19通过喷嘴支架21与线性驱动器22连接，该线性驱动器使得这些喷嘴19在线性驱动器22的轴向方向上移动。中间的喷嘴19可以要么固定地被构造，要么如所示出的那样同样可移动地被构造。

在图5中以℃示出了在根据本发明的铸造-轧制-复合设备中根据本发明地制造热轧的成品带钢时的温度走向。芯部温度总是用虚线示出，表面温度用点划线示出，且平均温度用实线示出。在连铸之前对品质dd11的钢熔融物予以真空处理，由此把液态钢中的氢含量减小到≤1ppm。在连铸设备1的漏斗式结晶器2中形成部分凝固的薄板坯铸坯3，其厚度为70mm且宽度为1300mm，并且通过液芯压下而变形成彻底凝固的厚度为60mm的薄板坯铸坯3。彻底凝固的薄板坯铸坯3以vc=6m/min的铸造速度离开连铸设备1的水平区段4c，并且未经除鳞便输送给两机架式的粗轧机组8，且在那里通过两个粗轧机机架r1和r2减小成厚度为10mm的粗轧带钢9。通过在第二粗轧机机架r2的输出区域与感应炉12的输入区域之间的相对较大的距离，将粗轧带钢9冷却到大约860℃的温度。通过感应炉12或ih使得粗轧带钢9达到大约1115℃的温度。随后，通过除鳞装置13或des对粗轧带钢9除鳞，由此使得表面温度下降到大约950℃；在这种情况下，芯部温度约为1020℃。然后在精轧机组14的三个精轧机机架f1、f2和f3中，把除鳞后的粗轧带钢9轧制成厚度为1.6mm的成品带钢15，随后在冷却段16中冷却，剪切，并卷绕成卷。

在图6中示出了在根据本发明的制造期间相对薄的成品带钢15的厚度走向。在铸造-轧制-复合设备高速运行之后，起初产生厚度为d1=4mm的成品带钢15。在冷却段16中冷却之后，连续地制得的成品带钢15被剪切机17剪断，并且通过卷绕装置18之一卷绕成第一卷。随后，把成品带钢的厚度从d1=4mm逐步地减小到d2=1.6mm。这通过至少一个如下措施来进行：

a)在连铸设备1中通过厚度减小装置更为剧烈地减小薄板坯铸坯3的厚度，从而该薄板坯铸坯更薄地离开连铸设备1；

b)通过粗轧机组8更为剧烈地减小薄板坯铸坯3的厚度，从而粗轧带钢9更薄地离开粗轧机组8；

c)在精轧机组14中更为剧烈地减小粗轧带钢9的厚度，从而成品带钢15更薄地离开精轧机组14。

如果例如仅仅采用措施a，则应假设，在粗轧机组8和精轧机组14中的减小率保持恒定。这一点经适当修改后也适用于措施b和c。但是当然同样可行的是，在制造一个单独的卷期间采用多项措施。

根据图6，成品带钢在5个卷之后具有d2=1.6mm的厚度。随后针对大约70个卷保持该厚度，且然后把厚度从d2=1.6mm逐步地增加至d3=3.2mm。该措施是有利的，因为一方面并非直接在铸造-轧制-复合设备高速运行之后便产生特别薄的成品带钢（在此具有1.6mm的厚度），而是该设备有较长的时间要“自稳”。只有这样才产生特别薄的成品带钢。铸造-轧制-复合设备的运营商通常对产生尽可能大量的薄的热轧带钢感兴趣，因为他为此可以实现更高的利润。在铸造-轧制-复合设备低速运行之前，又增加成品带钢15的厚度，由此在生产活动的最后阶段中降低生产中断的风险。在增加成品带钢的厚度时，经适当修改后沿相反的方向（不那么剧烈代替更为剧烈，并且更厚代替更薄）至少采用上述措施之一。在设备的不间断的连续运行中采用全部的措施，由此避免比如因粗轧带钢9穿入到精轧机组14中引起的干扰。光是这样就已经显著地提高了制造过程的稳定性。

在图6中给出的厚度值和卷数不得限制性地理解，而是仅仅给出了一个范例。

尽管已详细地通过优选的实施例对本发明进行了进一步的介绍和说明，但本发明并不因此而受限于所公开的这些范例，且在不偏离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以从中推导出其他变型。

附图标记清单：

1连铸设备

2结晶器

3、3’薄板坯铸坯

4铸坯引导机构

4a铸坯引导机构的竖直区段

4b铸坯引导机构的弧形区段

4c铸坯引导机构的水平区段

5液态芯部

6厚度减小装置

7拉出装置

8粗轧机组

9粗轧带钢

10摆动飞剪

11输出装置

12、ih感应炉

13、des除鳞装置

14精轧机组

15成品带钢

16冷却段

17剪切机

18卷绕装置

19喷嘴

20控制和/或调节装置

21、21’喷嘴支架

22线性驱动器

d1第一厚度

d2第二厚度

d3第三厚度

f1、f2、f3精轧机机架

r半径

r1、r2粗轧机机架

vc铸造速度。