本发明涉及用于在连铸装置中制造长材产品的工艺和设备。
背景技术：
在本文中术语“长材产品”指的是大方坯、小方坯或一般指呈离开连铸机的模具时的物理形式的所有产品，其中产品由诸如电弧炉(eaf)或类似的炼钢炉进料。
为了使炼钢装置的产率最大化，已知的是使用直接连接至轧机下游的连铸原理。
然而，这种类型的装置的产生具有很大问题，这是由于长材产品离开模具的速度(通常小于5m/min)和将长材进料至断裂轧机、或第一系列的轧钢机架所必须达到的速度(通常至少6m/min)的差异所引起的。
如果一方面不能够遵循使铸造速度增加到超过特定末端的策略(以便于没有产生废品的风险)，另一方面使轧机的进料速度降低至低于特定数值甚至是不可想象的(主要由于轧机受到的过高热量和用于每单个层板产品过高的装置花费)。
为克服这些缺点已应用了各种技术：例如在薄平板(带)的情况中，依靠位于断裂轧机上游存在的两个卷取台以制造膨胀效应从而允许考虑两不同的速度。
即使这种解决方法有效，但它也具有需要大量安装成本的缺点。
文献ep1187686描述了概念相似于上述方法但应用于大方坯和小方坯领域的另一解决方法：至轧机的主进料线路与一个或更多个平行辅助线路一起离开连铸机，从辅助线路将进料的粗制品输送至主线路以进行加工；简而言之，这些辅助线路再次仅用作进料至轧机的“缓冲件”。
该解决方法的第一缺点涉及如下事实：为了实现从辅助线路到主线路的通路必须创建合适的横向输送系统。
此外，必须特别精确地控制进料粗制品的输送速率(对于主线路和辅助线路是不同的)以允许规则的连续进料至轧机。
还已知诸如在专利ep0603330或申请us2009/0056906中描述的工艺过程，这些工艺过程能够稍微增加长形产品从离开模具到进入拉坯/矫直单元(通常由首字母指示为w.s.u.)的速度。
应当会很快注意到粗制品速度增加是本文所述工艺的必然结果，而不是该工艺的主要目的，该工艺已认为用于其它目的。
在对这些解决方法进行具体描述之前，应当指出在这些类型的装置中产品p竖直地离开锭模之后沿圆周的一个段变形直到产品到达水平位置和直的轨迹处，以限制装置的竖直阻碍。
因此，在所有这些装置中产品p所依照的轨迹包括第一部分和水平延伸的第二部分、第一部分紧靠模具段的下游并按照开口为大约90°(从竖直到水平)的圆形截面延伸：两轨迹(曲线和直线)的接合部由术语“过渡区域”指示。
w.s.u.(拉坯矫直单元)通常设置为对应于该区域，该单元将产品p从曲线形式矫直为直线形式并且允许控制拉坯速度。
w.s.u.显然在位于紧靠过渡区域上游和下游的轨迹的段使用它的辊作用。
为了理解文献ep0603330中描述的工艺，应当参照图1：图1示出了产品p离开的连铸的模具l的终端部分。
根据ep0603330的教导，必须修改装置并将其尺寸加工成使得产品p的“冶金长度”全部包括在曲线段内(从锭模到w.s.u.的辊)，即图1中以附图标记zt示出的过渡区域的上游。
“冶金长度”指的是产品p中具有还未完全固化的中央核部(在液态基质中悬浮的固态晶粒共存于核部中)的部分。
另外，在此情况中w.s.u.不是传统的单元，而特定地制造为使得其仅在过渡区域zt下游的直线部分作用：这种特定的w.s.u.实际上包括一系列辊，这些辊全部定位在过渡区域zt的下游并且具有彼此平行的旋转轴线且大体定位在距产品p相同距离处。
紧靠模具下游的产品p通过轧钢机架r，该轧钢机架p构造为使产品产生变形从而引起通过保持产品p周长恒定而获得截面改变。
这种变形在技术领域通常定义为“软芯压下”并且具有提高成品质量的主要目的。
在某些条件下，产品p的截面改变可明显有益于增加产品的前进速度。
然而，按照专利ep0603330所提供的教导，这种速度的增加太有限而不能允许在不使用上述权益方法(即“缓冲件”解决方案)的情况下直接进料至轧机rm。
此外，除了不能用于这些目的外，ep0603330示出的解决方法还具有各种缺点。
首先，装置的创建费用极其昂贵，由于轧制机架r必须制造为具有适于打开和关闭的“钳板”壳体以允许所谓的“引锭杆头部”在装置初期启动阶段通过，该头部具有等于模具出口截面的固定截面。
为了允许引锭杆头部通过，轧制机架r不能具有锥形的通路截面，否则头部(具有固定尺寸)将不能通过。
此外，该解决方法实施非常复杂并且主要适于具有小的尺寸的产品p：使冶金长度保持在曲线段内，这实际上可替代地需要或者大幅减小前进速度(这会引起不能帮助达到轧机所需的进料速率)或者非常大的曲率半径(对于具有相关成本的装置的竖直阻碍具有不利的结果)。
另一缺点与如下事实有关：必须为该装置特定地设计和制造w.s.u.。
公开us2009/0056906基于至此讨论的ep0603330的基本教导，虽然该公开具有明显符合层压台(laminationstation)的组件，但可推测该层压台(由于上述讨论的原因)以低速进料并具有上述缺点。
根据上文所述，显然需要使用在以简单且便宜的方式进料至轧机的连铸装置中制造长材产品的工艺和设备。
技术实现要素：
特别地，本发明的目的是通过提供一种用于在连铸装置中制造产品的设备和工艺以解决上述缺点，其中能够在锭模下游获得产品加速度，从而在无需对已知的装置应用昂贵的改进并保持相对有限的阻碍的情况下可使产品的前进速度从初始铸造速度增加至轧机的进料速度。
根据本发明的第一方面，通过一种用于在连铸装置中制造长材金属产品的工艺实现这些目的，其中所述产品沿包括曲线段和直线段的轨迹而行。工艺包括至少第一变形阶段和第二变形阶段，所述阶段的每一个包括所述产品的周长和横截面的同时变形，第一变形阶段在所述曲线段中实施，第二变形阶段在所述直线段中实施，第一变形阶段和第二变形阶段在液态金属仍然存在于产品中的区域和每个变形促使产品速度增加的位置处实施。
根据本发明的工艺也可包括下列步骤：
-所述产品的所述周长和所述横截面的进一步变形发生在定位在第一变形与第二变形之间的过渡区域，
-所述变形阶段引起所述产品截面在优选地为竖直方向的一个方向变形，
-存在沿着所述变形线(ld)的进一步的变形阶段，
-所述变形阶段引起所述产品截面在彼此垂直的两个方向变形，优选地在水平方向和竖直方向交替地变形。
根据本发明的工艺还可包括下列步骤：
a-铸造具有正方形截面的长材金属产品，产品沿着包括曲线段和直线段的轨迹前进，所述产品的冶金线的末端处于定位在所述曲线段与所述直线段之间的过渡区域的上游和下游；
b-使所述产品在所述过渡区域的上游变形用以在优选地为竖直方向的第一方向减小所述截面，从而获得长方形的截面；
c-使所述产品在所述过渡区域变形用以在所述第一方向进一步减小所述截面，因此获得长方形的截面；
d-使所述产品在所述过渡区域的下游变形用以在所述第一方向进一步减小所述截面，因此获得长方形的截面；
根据本发明的工艺可还包括下列步骤：
a1-使用模具铸造长材金属产品，产品沿着包括第一曲线段和第二直线段的轨迹前进，所述产品的冶金线的末端处于定位在所述曲线段与所述直线段之间的过渡区域的上游和下游；
b1-使所述产品在所述过渡区域的上游变形用以在优选地为竖直方向的第一方向减小所述截面，从而获得长方形的截面；
c1-使所述产品在所述过渡区域的上游变形用以在垂直于所述第一方向的优选地为水平方向的第二方向减小所述截面，从而获得正方形的截面；
d1-使所述产品在所述过渡区域变形用以在所述第一方向进一步减小所述截面，因此获得长方形的截面；
e1-使所述产品在所述过渡区域变形用以在所述第二方向进一步减小所述截面；
f1-使所述产品在所述过渡区域的下游进一步变形用以在所述第一方向进一步减小所述截面，因此获得长方形的截面；
g1-使所述产品在所述过渡区域的下游进一步变形用以在所述第二方向进一步减小所述截面。
在一种实施方式中，在第一变形的上游的截面与最后变形的下游的截面之间作为整体获得的所述截面在所述第一方向或所述第二方向的减小量的范围为从14％到16.8％，并且优选地等于初始尺寸的15.4％。
在一种实施方式中，所述产品在所述锭模的下游的前进速度等于大约5m/min。
在一种实施方式中，在所述产品的拉坯/矫直单元中产生所述变形。
根据本发明的第二方面，本发明还涉及实施上述工艺的用于制造金属长材产品的设备。
设备可包括：
–用于沿着包括曲线段和直线段的轨迹引导产品的装置；
–包括多对辊的拉坯/矫直单元，其中至少第一对辊定位在所述曲线段中，至少第二对辊定位在直线段中，第一对辊和第二对辊还定位在产品中仍然存在液态金属的区域和辊促使产品速度增加的位置。
在一种实施方式中，缩短相邻两对辊的两相邻辊之间的距离以引起从模具中浇铸的长材金属产品变形，特别地在优选地为竖直方向的一个方向减小截面。
拉坯/矫直单元可包括交替设置地多对辊，这些对辊在相邻对之间具有垂直的旋转轴线，特别地为交替的水平轴线和竖直轴线，其中缩短每对的两辊之间的距离以引起从模具中浇铸的长材金属产品变形，特别地在优选地为竖直方向和水平方向的两个方向减小截面。
简而言之，本申请人已经观察到上述目的可通过减小产品的截面和周长并且在从产品曲线形式到直线形式的过渡区域的之前和之后的区域都作用而实现，截面和周长的所述减小在具有还未完全固化的核部的条件下和可使产品明显加速的位置处实施。
在该情况中，截面和周长在冶金长度的延伸范围中改变，该冶金长度延伸超过从曲线到直线的产品过渡区域。
以此方式，在铸造速度不超过5m/min的情况下，能够使产品的前进速度增加到至轧机的进料速度，即6m/min。
附图说明
参照附图可从下面的说明中清晰地理解本发明的结构和功能特性以及其相对于已知技术的优点，其中附图示出了本发明可能的实施方式。
在附图中：
–图1示出了已知技术的解决方案；
–图2示出了本发明的第一实施方式的示意图；
–图3示出了本发明的第二实施方式的示意图；
–图4示出了根据本发明的工艺的在不同操作阶段中的产品的多个横截面。
具体实施方式
参照图2，该图示出了关于根据本发明第一实施方式的工艺和设备的示意图。
一般而言，根据本发明的用于在连铸设备中制造长材金属产品1的工艺被认为：产品1沿包括曲线段和直线段的轨迹而行，并且产品1至少包括第一变形阶段和第二变形阶段，每个所述阶段包括所述产品1的周长和横截面的同时变形。
根据本文提供的教导，第一阶段和第二阶段分别地一个在曲线段实施，另一个在直线段实施。
第一变形阶段和第二变形阶段分别限定了变形线的两个末端，该变形线由ld指示并且定位在产品1的质心轴线上。
该变形线ld包括在冶金线(也称为冶金长度)lm内，该冶金线lm在所述产品1的相同的质心轴线上测得，并且由设定为产品1中存在过热液态金属的第一末端点和所述产品1完全固体化的第二末端点界定；将对此方面进一步解释。
在第一基本形式中，工艺被认为通过在优选地为竖直方向的单一方向上作用而使产品的周长和截面变形。
工艺和相关设备更加改进的变体被认为通过在水平和竖直的两垂直方向上作用而实现变形。
参照图2，附图标记1指示竖直地离开锭模2的长材产品，而附图标记10指示作为整体的设备。
产品1优选地为大方坯或小方坯或相似截面形式的钢。
锭模2的下游，产品1由导向辊3(虚线)导向远至整体指示为附图标记4的矫直/拉坯单元(w.s.u.)
w.s.u.包括至少三对辊4a、4b、4c，这三对辊相对于过渡区域zt(产品1从曲线构型通至平面构型的点或区域)位于区域zt的上游(辊4a)、对应于区域zt(辊4b)、以及区域zt的下游(辊4c)。
辊4a、4b、4c全都具有水平轴线，并且至少一个辊——优选地每对中一个——是机动化的辊。
更具体地，对于区域zt上游的对4a和对应于区域zt的4b，可观察到每一对4a、4b的辊的旋转轴线的沿着相同的半径定位，该半径连接至单个中心cm即所谓的“机器中心”，该cm为产品1的曲线轨迹所发展的对应幅度为90°圆弧的圆周中心，该圆弧在锭模的下游且在过渡区域zt的上游。
第一对辊4a与第二对辊4b之间的距离大于第二对辊4b与第三对辊4c之间的距离，因此引起产品1变形，特别地在特别地为竖直方向一个方向减小截面。
更加具体地，第一对辊4a的上游的截面与第三对辊4c的下游的截面之间整体获得的竖直尺寸的减小量的范围为从14％到16.8％，优选地等于15.4％。
根据质量守恒原理，在这些条件下，第三对辊4c的下游的速度增加大约等于18.7％数值。
因此，可认为实行的工艺包括下列步骤：
a-制备优选地边长为130mm的正方形截面的金属产品1，该产品从模具2浇铸并且适于以优选地等于5m/min的前进速度沿着包括第一曲线段和第二直线段的轨迹前进，所述产品1的冶金线lm的末端在所述曲线段与所述直线段之间的过渡区域zt的上游和下游；
b-使所述产品1在所述过渡区域zt上游变形用以在优选地为竖直方向的第一方向减小所述截面，以便于获得优选地具有130mm和122mm边长的长方形截面；
c-使所述产品1在所述过渡区域zt变形用以在所述第一方向进一步减小所述截面，因此获得优选地具有130mm和116mm边长的长方形截面；
d-使所述产品1在所述过渡区域zt的下游变形用以在所述第一方向进一步减小所述截面，因此获得优选地具有130mm和110mm边长的长方形截面。
在操作条件下，实际上当锭模2下游的产品1具有大体正方形的截面并且具有130mm的边长和大约等于5m/min的前进速度时，获得最佳结果。
在这些条件下，实施下列步骤：
–通过第一对辊4a实现第一变形，以便于允许产品1获得具有130mm和122mm边长的大体长方形的截面。
–通过第二对辊4b实现第二变形，以便于允许产品1获得具有130mm和116mm边长的大体长方形的截面。
–通过第三对辊4c实现第三变形，以便于允许产品1获得具有130mm和110mm边长的大体长方形的截面。
应当指出的是，参照上文指示为“大体”长方形的截面实际具有圆边，圆边通常由产品1在这些操作条件和(竖直)尺寸变形衍变而来。
在这些条件下，第三对辊4c的下游的速度等于大约6m/min，因此最适合于将产品1直接地送至轧机l。
任选地，在到达轧机l前，产品1可在感应炉或相似装置中预加热。
非常重要的是，应记住为了本发明的目的，产品1的半固体芯部11在第一对辊4a与第三对辊4c之间的变形区域中延伸。
在此处便于简要解释如何使产品1在模具2的下游发生固化。
在模具2下游紧邻的第一区域，产品1具有相对减小的“表皮厚度”(即，固态外围壁12的厚度)。
产品1的中央核部或芯部11在该区域明显扩展并大约占据大于产品1横截面80％的表面。
核部11的温度明显高于外围壁12的温度，从而使得液相和已固化的金属晶粒都在所述核部11中共存。
由于随后的冷却，表皮厚度12沿着产品1所依照的轨迹趋于增加，而核部11的截面进一步减小。
根据本文中提供的教导，因此，“冶金线”lm(指是产品1的一部分的长度，该长度在产品1的质心轴线上测量，该部分中具有固态晶粒和非过热的液态金属共存的还未完全固化的中心核部，lm从模具2的出口测量)需要延伸超过w.s.u.机4的最后一对辊4c。
因此变形线ld必须包括在冶金长度lm内。
简而言之，产品1到达过渡区域zt必须仍然设置有半液态芯部，并且半液态芯部至少在远到w.s.u的最后的辊4c的范围继续存在，如图4示意性所示。此外，辊并且尤其是第一对辊4a定位在如下位置，该位置处固化的表皮12的厚度足够大以使通过辊实现的变形也会促使在产品前进方向上的产品速度的增加。换言之，辊不应定位为太靠近于模具2，太靠近于模具2时产品仍然有过多的部分是液相并且变形将不能促使足够的产品加速度。
这是在优选的解决方法中考虑这些条件获得的大小：
应当很快注意到，可应用仅具有两步减小的变体，例如仅对应第一辊4a和第三辊4c，所有这些变体也在本发明的范围内。
图3中示出了另一变体，其中相同的部分以相同的附图标记指示并且因此不再对其进行提及。
在该情况中，设备不同于之前描述的设备，由于w.s.u.45既包括上述多对辊4a、4b、4c，而且还包括所具有的旋转轴线垂直于多对辊4a、4b、4c的旋转轴线的多对(例如三对)辊5a、5b、5c。
例如辊对4a、4b、4c具有水平轴线，而辊对5a、5b、5c具有竖直轴线。
特别地，在该情况中w.s.u.机45包括两个系列的辊：具有水平轴线的多对辊4a、4b、4c和与其交替布置的具有竖直轴线的多对辊5a、5b、5c，使得具有水平轴线的一对辊之后是具有竖直轴线的一对辊，反之亦然。
产品1离开模具2时遇到的w.s.u.机45的第一对辊4a优选地为具有水平轴线的一对辊。
在该情况中，多对辊4a、4b、4c、5a、5b、5c设置并尺寸加工成使得产品1在彼此垂直的两个方向产生变形，优选地在水平和竖直方向产生变形。
多对辊4a、4b、4c、5a、5b、5c设置为使得竖直方向上的变形接着水平方向上的变形，并且反之亦然。
该情况中的优点大体相似于设备1提供的优点，因此不再对其做出描述，除了应指出两个方向的变形允许产品1获得远远更高的最终速度(辊5c的下游的处)。
另外在该情况中，“冶金线”lm可延伸超过w.s.u.机45的最后一对辊5c，并且变形长度ld包含在冶金线lm内。
这是在优选的解决方法中考虑这些条件获得的大小：
因此，可称在该变体中工艺包括下列步骤：
a1-制备优选地边长为130mm的正方形截面的金属产品1，该产品从模具2浇铸并且适于以优选地等于5m/min的前进速度沿着包括第一曲线段和第二直线段的轨迹前进，所述产品1的冶金线lm的末端在所述曲线段与所述直线段之间的过渡区域zt的上游和下游；
b1-使所述产品1在所述过渡区域zt的上游变形用以在优选地为竖直方向的第一方向减小所述截面，从而获得优选地具有边长为130mm和122mm的长方形截面；
c1-使所述产品1在所述过渡区域zt的上游进一步变形用以在垂直于所述第一方向的第二方向上减小所述截面，从而获得优选地具有边长为122mm的正方形截面；
d1-使所述产品1在所述过渡区域zt进一步变形用以在所述第一方向进一步减小所述截面，因此获得优选地具有边长为122mm和116mm长方形截面；
e1-使所述产品1在所述过渡区域zt进一步变形用以在所述第二方向进一步减小所述截面，因此获得优选地具有边长为116mm的正方形截面；
f1-使所述产品1在所述过渡区域zt的下游进一步变形用以在所述第一方向上进一步减小所述截面，因此获得优选地具有边长为116mm和110mm的长方形截面；
g1-使所述产品1在所述过渡区域zt的下游进一步变形用以在所述第二方向上进一步减小所述截面，因此获得优选地具有边长为110mm的正方形截面。
本发明获得的另一优点是w.s.u.机4可为有利于将多对辊4a、4b、4c设置在合适的距离处以实施上述方法的机器。
可替代地，w.s.u.机可修改为添加具有水平轴线的两对、三对或更多对辊5a、5b、5c以使得产品1在多于一个方向上减小截面。
显然可对至此已描述的内容应用多种修改，例如一对辊与随后的一对辊的减小百分率可不同，或者截面可为不同于正方形或长方形的其它截面。
因此，已实现了说明书前文部分所述的目的。
本发明的范围由所附权利要求限定。