專利名稱：連鑄鋼制品的生產(chǎn)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)連鑄鋼制品的方法，其中該方法具有使連鑄制品的液芯變形的步驟。另外，本發(fā)明涉及一種連鑄鋼裝置，它具有一個結(jié)晶器、弧形地引導(dǎo)并支承拉出鋼坯的裝置以及沿連鑄軌道布置的并可相對其移動以便進(jìn)行鑄鋼制品的小變形的機(jī)構(gòu)。這樣的小變形也被稱為“軟壓下”。
在連鑄過程中，連鑄坯通過在結(jié)晶器內(nèi)形成堅(jiān)固的坯殼而凝固，以便隨后在拉坯過程中在鑄坯中心方向凝固。在這種情況下，在凝固前端出現(xiàn)了合金元素的富集。這在完全凝固的鑄坯中造成了中心偏析，而中心偏析又要對鑄坯橫截面內(nèi)的不均質(zhì)性和不一致性能負(fù)責(zé)。
為了有利地影響凝固過程，人們知道了一種電磁攪拌方法，其中讓鋼水承受了流動。在連鑄設(shè)備的二次冷卻區(qū)內(nèi)或最后區(qū)域內(nèi)的攪拌可以導(dǎo)致球狀凝固組織并避免中心偏析。
作為另一種避免凝固前端偏析并提高中心密度的方法是采用軟壓下，其中略微軋制尚未完全凝固的鑄坯和液芯。EP0603330B1公開了一種生產(chǎn)鑄鋼鋼坯和鋼錠的方法，它具有一個使鑄鋼制品的液芯變形的步驟。該變形步驟是在連鑄軌道上在存在尚未凝固區(qū)域的點(diǎn)與鑄鋼制品完全凝固的點(diǎn)之間的一個區(qū)域進(jìn)行的，所述區(qū)域處于對應(yīng)于凝固體在液芯內(nèi)部的濃度為10％和80％的兩點(diǎn)之間。為此，提出了一種裝置，它具有一個弧形輥道段的內(nèi)、外扇形段。內(nèi)弧扇形段可以相對外扇形段移動。垂直于扇形段的導(dǎo)輥還有軋機(jī)軋輥的附加軋輥，它們同樣在澆注軸線方向上壓下。
另外，在快速澆注方法中，自我調(diào)節(jié)的長薄液芯造成了高孔度和大偏析。由于降低了質(zhì)量，這限制了對快速澆注優(yōu)點(diǎn)的利用。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種裝置和方法，尤其通過阻止偏析同時提高芯部壓縮來生產(chǎn)在鑄坯橫截面內(nèi)具有均勻性能的連鑄制品。該方法和裝置尤其可以被用于澆注速度高且澆注尺寸適應(yīng)于制品最終尺寸的連鑄設(shè)備。
利用具有權(quán)利要求1特征的方法和具有權(quán)利要求4特征的裝置來完成上述任務(wù)。有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中公開了。
本發(fā)明的基本思路是一種調(diào)節(jié)方法，其中拉坯力被用作根據(jù)在連鑄軌道上的執(zhí)行變形的輥對的位置和輥縫來調(diào)節(jié)液芯端部的位置的調(diào)節(jié)參數(shù)，以便使液芯端部總是直接位于輥縫中，即鑄坯直接在兩個輥之間的區(qū)域內(nèi)凝固并因而在變形步驟期間凝固。拉坯力是一個由輥的預(yù)定調(diào)節(jié)力、變形量和材料特性值決定的參數(shù)。理論值是在液芯端部直接位于輥縫中時得到的拉坯力。在實(shí)際值偏離理論值時，所希望的液芯端部位置與輥縫之間的情況在第一實(shí)施例中是通過改變澆注速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的，而在第二實(shí)施例中是通過改變輥對在鑄坯上的位置來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在第三實(shí)施例中則建議，液芯端部與輥縫之間的情況不僅可以通過澆注速度參數(shù)而且可以通過沿連鑄軌道移動輥對的方式來進(jìn)行調(diào)節(jié)?？傊梢酝ㄟ^過熱而使?jié)沧囟鹊母淖兓蚋鶕?jù)所實(shí)現(xiàn)的合金化微調(diào)的固相線溫度的改變來斷定凝固狀態(tài)的變化并加以修正。
在裝置方面建議，輥的直徑為400毫米至1800毫米。通過選擇與夾送輥的普通直徑相比大的輥徑，可以在比較平的壓下角和軋制長度范圍內(nèi)獲得最佳軟壓下并確實(shí)可以觀察到拉坯力改變。另外，在大的體積回擠的同時具有比較平的壓下角的軋制長度段保證了因液芯的回擠而在最后凝固中的體積減小要比均衡的多。這個優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)有技術(shù)的具有許多輥對的軟壓下系統(tǒng)中是無法保證的。另外，在已知的多輥系統(tǒng)中，無法消除在兩個相鄰輥對之間出現(xiàn)最后凝固的現(xiàn)象，這等于是沒有軟壓下的普通最后凝固。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，通過選擇大的輥直徑而可以只用一個輥對來進(jìn)行鑄坯的壓下，所述輥對可以在實(shí)際工作范圍內(nèi)完成12毫米-15毫米的壓下，而沒有在鑄坯上引起內(nèi)損傷。凝固前端通過溫和的壓下調(diào)節(jié)而發(fā)生小延伸變形。輥徑確定了軟壓下區(qū)的坡度并由此決定了延伸極限和壓縮量。
沿鑄坯向下地，在輥對后設(shè)置了一個夾送輥對，可以通過所述夾送輥對的轉(zhuǎn)矩來確定拉坯力的數(shù)值。
從后續(xù)說明中得到了本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1示出了帶有沿連鑄軌道固定設(shè)置的輥對的本發(fā)明裝置的第一實(shí)施例；圖2示出了帶有可選擇操作的、固定設(shè)置的輥對的圖1裝置的實(shí)施例；
圖3示出了帶有可沿連鑄軌道移動的輥對的本發(fā)明的第二實(shí)施例，上述輥對沿鑄坯向下地設(shè)置在矯直區(qū)前面；圖4示出了帶有一個可沿連鑄軌道移動的輥對的圖3裝置的實(shí)施例，上述輥對沿鑄坯向下地設(shè)置在矯直區(qū)后面；圖5是結(jié)合了一個夾送輥對的本發(fā)明方法的示意圖；圖6是帶有輥對和夾送輥對的裝置的側(cè)視圖；圖7是沿圖6的裝置的A-A截面的視圖；圖8是沿圖6的裝置的B-B截面的視圖；圖9是具有移動導(dǎo)軌的裝置的橫截面圖；圖10a、b是具有兩個不同大小輥徑的輥對的示意圖。
圖1-4示出了本發(fā)明裝置第一、第二實(shí)施例的不同布局。在圖1中，很簡單地示出了連鑄機(jī)1，它主要包括一個結(jié)晶器2和一個弧形連鑄軌道3。連鑄軌道3通常由冷卻區(qū)4和隨后的拉坯矯直區(qū)5構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明，軟壓下過程不是借助許多輥對或軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行的，而只是由一個固定布置的輥對6來承擔(dān)，所述輥對6由上、下輥7、8構(gòu)成。沿鑄坯向下地，在軟壓下輥對6后設(shè)置了一個矯直用夾送輥對9，它具有上、下夾送輥10、11。非常簡單地示出了各輥?zhàn)?2、13。
在圖2中設(shè)置了具有相同標(biāo)記的對應(yīng)構(gòu)件。在第一輥對6和夾送輥對9的旁邊，在連鑄軌道上的第一固定輥對前面設(shè)置了具有相應(yīng)夾送輥對15的第二輥對14。借助改變澆注速度，可以調(diào)節(jié)鑄坯中液芯端部的形成并由此實(shí)現(xiàn)鑄坯凝固總是發(fā)生在輥縫之間，從而實(shí)現(xiàn)最佳的鑄芯致密度和阻止鑄芯偏折。在第二輥對中，第一或第二輥對可選擇地承擔(dān)軟壓下液芯端部的任務(wù)，其中輥對20的下輥是可選擇地存在的。
借助于圖3和4示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例。它可以是一個輥對16，它與一個相應(yīng)的夾送輥對17一起可以沿連鑄軌道移動。這樣的位置變化用輥對16’、17’示出。在鑄坯下游，在輥對16后設(shè)置了矯直區(qū)18，它由兩個夾送輥對19、20構(gòu)成。
圖4示出了具有可移動輥對21的實(shí)施例，所述輥對布置在矯直區(qū)18后。用21’表示錯位輥對。根據(jù)本發(fā)明，移動路程根據(jù)拉坯力而受到控制。它同樣與澆注速度有關(guān)。在澆注速度較低的情況下，小位移就足夠了(圖3)，在澆注速度高的情況下，移動距離比較大(圖4)。
圖5示意表示了結(jié)合夾送輥對22的調(diào)節(jié)方法。在原始厚度為D1、軋制后的厚度為D2的連鑄制品上設(shè)置了一個輥對23?？梢愿鶕?jù)理論厚度或墊塊來調(diào)節(jié)輥對。就其調(diào)節(jié)力P和位移而言，可以調(diào)節(jié)軟壓下輥對的上輥或下輥，在這里用26示意表示。拉坯所需的力Z是根據(jù)調(diào)節(jié)力P、墊塊以及材料參數(shù)而決定的并且計算出后續(xù)夾松輥對22的輥27、28所需的轉(zhuǎn)矩Md。另外，理論值是在液芯端部S或凝固端直接位于輥24、25縫之間時得到的拉坯力。在理論值與實(shí)際值不同時，通過改變澆注速度或改變輥對23的位置來修正輥對與液芯之間的位置關(guān)系。
圖6以側(cè)視圖示出了這樣的軟壓下機(jī)座的結(jié)構(gòu)。軟壓下和夾送輥對23、22設(shè)置在一個整體式機(jī)架29內(nèi)。輥對23的位移和力的調(diào)節(jié)由兩個作用于輥軸30、31上的液壓缸32、33承擔(dān)，這由圖7的A-A截面圖示出了。用34表示連鑄制品，用35表示在輥24、25之間的液芯壓合區(qū)域。圖8示出了圖6的B-B截面。兩個夾送輥對27、28的調(diào)節(jié)是借助兩個液壓缸36、37實(shí)現(xiàn)的。輥27、28分別配有驅(qū)動機(jī)構(gòu)38、39，它們的驅(qū)動力矩Md用作拉坯力Z的尺度。根據(jù)第二實(shí)施例，機(jī)座29可以帶著軟壓下輥對和夾送輥對23、22一起沿連鑄軌道移動。如圖9所示，這是借助滾輪40、41實(shí)現(xiàn)的，所述滾輪設(shè)置在機(jī)座29的兩側(cè)。沿連鑄軌道設(shè)置有移動導(dǎo)軌42、43，與機(jī)座相連的滾輪可以在所述導(dǎo)軌中移動。
借助圖10a、10b示出了直徑為400毫米的輥和直徑為1500毫米的輥，可以借助比較大的輥來使芯部有控制地壓縮。根據(jù)公式Id＝(d/2*Δh)，其中Id是軋制后長度，d是直徑，Δh是壓下量，在Δh不變的情況下，隨著d的增大，軋制后的長度增大，在軋制長度范圍內(nèi)的壓下角α則變小。較大的軋制長度和較小的角度α意味著平坦的壓下角和鑄坯芯部凝固前端的延伸較小以及比較長的壓下段，這有利于芯部壓縮。令人滿意的芯部壓縮可以通過直徑為400-1800毫米的輥實(shí)現(xiàn)。
借助所提出的方法和裝置，可以使鋼錠和鋼坯都承受軟壓下，尤其是可以使異形坯、矩形坯、方形坯或圓形坯的芯部受到壓縮。所述裝置可以被用于新設(shè)備中，同時可以重新裝備現(xiàn)有設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)連鑄鋼制品的方法，其中該方法具有一個使連鑄制品液芯變形的步驟，其特征在于，確定拉坯力(Z)作為實(shí)際值，所述拉坯力是在執(zhí)行變形步驟的輥對(23)的輥縫中根據(jù)輥的預(yù)定調(diào)節(jié)力(P)、變形量(ΔD)和材料特性值而求得的，將實(shí)際值與理論值進(jìn)行比較，其中理論值被定義為在液芯端部(S)直接位于輥縫中時得到的拉坯力，根據(jù)實(shí)際值與理論值之間的偏差來調(diào)節(jié)液芯端部與輥對位置之間的關(guān)系，使得鑄坯的凝固直接發(fā)生在輥縫中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)澆注速度調(diào)節(jié)液芯端部的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過使輥對沿連鑄軌道移動，來調(diào)節(jié)輥對位置。
4.一種用于實(shí)施如權(quán)利要求1所述方法的鋼水連鑄裝置，它具有一個結(jié)晶器、用于弧形引導(dǎo)并支承拉出鑄坯的裝置以及沿連鑄軌道設(shè)置的并可以相對移動以便實(shí)現(xiàn)澆注制品的小變形的機(jī)構(gòu)，其特征在于，執(zhí)行變形的裝置具有一個其輥直徑為400毫米-1800毫米的輥對(7，14，16，21)，其中輥對沿連鑄軌道的位置與液芯端部之間的關(guān)系可以根據(jù)拉坯披的理論值與實(shí)際值的比較結(jié)果來調(diào)節(jié)，使得鑄坯的凝固直接發(fā)生在輥縫中。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在輥對的鑄坯下游側(cè)設(shè)置了一個夾送輥對(9，15，17)，其中拉坯力的理論值可以借助夾送輥的轉(zhuǎn)矩來確定。
6.如權(quán)利要求4和5所述的裝置，其特征在于，輥對(6)和夾送輥對(9)固定地安裝在連鑄軌道上。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還沿鑄坯向下地在第一輥對(6)前設(shè)置了第二輥對(14)，這兩個輥對可選擇地根據(jù)液芯端部位置進(jìn)行操作。
8.如權(quán)利要求4和5所述的裝置，其特征在于，輥對(16，21)和夾送輥對(17)可以沿連鑄軌道移動。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，可以根據(jù)澆注速度調(diào)節(jié)輥對沿連鑄軌道的移動距離。
全文摘要
為了在連鑄時在提高芯部壓縮和澆注速度高的情況下獲得在整個鑄坯橫截面內(nèi)性質(zhì)均勻的澆注制品,在一種具有一個使連鑄制品的液芯變形(軟壓下)的步驟的方法中提出了,只借助一個輥對(23)進(jìn)行變形步驟并且將拉坯力(Z)用作調(diào)節(jié)參數(shù),其中根據(jù)實(shí)際值與理論值之間的比較結(jié)果來調(diào)節(jié)液芯端部(S)與輥對位置之間的關(guān)系,使得鑄坯的凝固直接發(fā)生在輥(24,25)縫中。
文檔編號B22D11/12GK1273148SQ0010824
公開日2000年11月15日 申請日期2000年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月7日
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