專利名稱：圓坯生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在一臺(tái)由具有水平出料口的立式圓坯連鑄機(jī)、至少一個(gè)除鱗裝置和多個(gè)連續(xù)軋制機(jī)架構(gòu)成的生產(chǎn)設(shè)備中生產(chǎn)連鑄坯的方法。
在凝固狀態(tài)下，在具有水平出料口的立式圓坯連鑄機(jī)中生產(chǎn)出的鋼坯在橫截面內(nèi)具有材料濃度差。因而，在幾乎所有鋼中，在表面下方和坯芯區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了多孔部位。這尤其是與易切削鋼有關(guān)。碳錳鋼在芯部具有偏析，這給生產(chǎn)如高強(qiáng)度線材帶來了困難。在高碳鉻鋼中，在芯部生成了熔液，這例如減弱了高精度軋管的內(nèi)表面質(zhì)量。根據(jù)化學(xué)成分的不同，奧氏體不銹鋼鉻鎳鋼局部含有大量的作為第二相的δ鐵素體，所述第二相在圓坯的情況下具有0.4-0.7×半徑的離芯最大距離并且這種鋼在后續(xù)斜軋過程中的變形能力強(qiáng)烈降低，這是因?yàn)橹髯冃螀^(qū)位于該橫截面區(qū)域內(nèi)。結(jié)果，只能獲得小拉伸系數(shù)。從＞4％的δ鐵素體平均含量起，便出現(xiàn)裂紋和縮孔形式的一般可成形加工性問題。
材料不均勻性的起因是多種多樣的。在這里，例如應(yīng)該提到材料數(shù)據(jù)、材料雜質(zhì)、熔融溫度、結(jié)晶器潤滑劑、結(jié)晶器結(jié)構(gòu)、凝固速度和澆注速度。
為了提高坯料的表面質(zhì)量已知，在澆注后，盡可能靠近結(jié)晶器出料口并在噴水接觸到坯料前，從坯料表面上吸走爐渣、氧化皮等雜質(zhì)(DE4123956C2)。
還知道各種減少或防止上述材料不均勻的措施。一種可能方案就是降低澆注速度，以便提高結(jié)晶器區(qū)域和二次冷卻區(qū)內(nèi)的冷卻速度。缺點(diǎn)是連鑄機(jī)的中間包有凍結(jié)危險(xiǎn)并且產(chǎn)量降低。
另一個(gè)可行方案是電磁攪拌(EMS)坯料中的凝固鋼水，其優(yōu)點(diǎn)是凝固晶粒破碎、充分混合并且所形成的細(xì)球狀凝固組織位于大范圍的坯料橫截面內(nèi)部區(qū)域中。缺點(diǎn)是，獲得很少的近表面區(qū)，或只有在強(qiáng)烈攪拌時(shí)，才能獲得近表面區(qū)。另一個(gè)缺點(diǎn)是，EMS固定布置。因而，為了攪拌芯部需要在連鑄機(jī)底部設(shè)置第二個(gè)攪拌器。過于劇烈的攪拌會(huì)因離心力作用而造成芯部擴(kuò)大。
另一個(gè)被用于連鑄正方形或矩形鋼坯的提議是在連鑄弧形區(qū)內(nèi)采用由所謂固定夾送機(jī)架構(gòu)成的拉坯機(jī)構(gòu)，鋼坯在芯部還是液態(tài)的情況下在所述弧形區(qū)內(nèi)交替地在光滑的水平輥對和垂直輥對之間變形。垂直輥對必須把在水平道次中擴(kuò)寬的或隆起的材料壓回去。這種變形方式即減薄的可能性是有限的，因?yàn)橐盒炯舛宋恢秒S著不同的鋼種、鋼坯橫截面、澆注速度和凝固速度而變化。在易裂鋼種中，鋼坯橫截面的邊角區(qū)的變形特別關(guān)鍵。因此，這種方法的應(yīng)用可能性局限于某些鋼種。
最后，有人實(shí)踐了另一種方法，即在芯部還是液態(tài)的情況下鍛造高度和寬度尺寸大的正方形或矩形鋼坯。在這種情況下，大壓縮長度是有利的，這種大鍛壓縮長度是可以相對軋制實(shí)現(xiàn)的，由此一來，可以獲得芯部的大壓實(shí)度。不利的是，這種方法明顯局限于大型橫截面，因?yàn)殄懺煸O(shè)備不能定位在連鑄弧形區(qū)內(nèi)。
對于所有提到的現(xiàn)有技術(shù)共同的一點(diǎn)是，對鋼坯橫截面上不同的材料濃度的影響是有限的，特別是在帶有水平出料口的立式圓坯連鑄機(jī)的情況下。
基于現(xiàn)有技術(shù)的問題和缺點(diǎn)，本發(fā)明的任務(wù)是尋求生產(chǎn)粗90-300毫米的圓坯的方法和裝置，其在適當(dāng)應(yīng)用場合下消除并絕對降低在橫截面范圍內(nèi)不利的材料不均勻性。
根據(jù)本發(fā)明，為完成上述任務(wù)而提出了這樣的方案，凝固圓坯在離開結(jié)晶器后并在進(jìn)入后續(xù)軋制設(shè)備前對其表面進(jìn)行除鱗，表面附近的邊緣層被確定地冷卻到對各鋼種最佳的溫度，隨后圓坯先在至少三個(gè)連續(xù)的水平軋制道次和隨后一個(gè)立軋道次中進(jìn)行變形，其中變形坯料的表面在最后一道次之前又接受除鱗。
利用本發(fā)明的措施實(shí)現(xiàn)了，根據(jù)鋼種的不同通過外環(huán)層的在線預(yù)變形連同壓實(shí)液-固芯部和幾乎完全壓實(shí)圓坯芯部，消除例如成偏析和第二相形式的橫截面上的濃度差和顯著降低第二相的含量。通過消除在表面下和芯部內(nèi)的氣孔而提高材料密度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)設(shè)計(jì)特征而提出了，在液芯直徑因逐漸凝固而遞減的同時(shí)，在水平道次中以增大的φ＝0.01-0.15的壓實(shí)量軋制圓坯，在圓坯完全凝固后，在生產(chǎn)設(shè)備的水平輸出區(qū)內(nèi)并在這樣一個(gè)地方進(jìn)行立軋道次，這個(gè)地方的位置可以相對水平變形地點(diǎn)沿坯料軸向進(jìn)行調(diào)節(jié)。
通過在液芯直徑遞減的同時(shí)在水平道次中遞增變形并通過隨后進(jìn)行的其地點(diǎn)根據(jù)要軋制材料和圓坯尺寸而可以移入凝固的芯部區(qū)的立軋道次，在具有等于幾乎完全壓實(shí)芯部半徑的一半的平方的厚度內(nèi)的外環(huán)形層內(nèi)，產(chǎn)生為后續(xù)變形過程進(jìn)行的預(yù)變形的材料結(jié)構(gòu)。
為此，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征設(shè)想，澆注速度和/或進(jìn)行立軋的位置如此控制，即凝固圓坯的液芯尖端位于第三水平道次與立軋道次之間的區(qū)域內(nèi)并且最遲在進(jìn)行立軋時(shí)確保連芯部都完全凝固了。
一種實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備的特征在于，在立式圓坯連鑄機(jī)及其尚在導(dǎo)向機(jī)架段弧形區(qū)內(nèi)的水平出料口之間設(shè)置一個(gè)初次除鱗裝置和一個(gè)具有至少三個(gè)連續(xù)水平機(jī)架的多機(jī)架軋制設(shè)備，在坯料引導(dǎo)的水平區(qū)內(nèi)，一個(gè)可根據(jù)液芯尖端位置而沿坯料運(yùn)動(dòng)方向前后移動(dòng)的且具有通過法蘭安裝的二次除鱗裝置的立軋機(jī)架接在水平機(jī)架的后面。
圓坯首先在連鑄弧形區(qū)端部的液芯尖端區(qū)內(nèi)進(jìn)行除鱗，近表面邊緣層確定地被預(yù)先冷卻到對各鋼種最佳的溫度。隨后，圓坯先在至少三個(gè)連續(xù)的水平軋制道次和隨后一個(gè)立軋道次中進(jìn)行變形，其中變形坯料的表面在最后一道次之前又接受除鱗。通過水平和垂直地變形，產(chǎn)生對后續(xù)變形段來說有利的且芯部幾乎完全壓實(shí)的所需預(yù)變形材料結(jié)構(gòu)。
水平機(jī)架數(shù)由圓坯直徑、澆注速度、在水平道次中可實(shí)現(xiàn)的壓實(shí)量增大程度決定。芯部凝固是通過選擇最后一架固定水平機(jī)架距可移動(dòng)立軋機(jī)架的距離而制定的。由此一來，可以只用一道有大壓實(shí)量的立軋道次形成坯料的圓形。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)補(bǔ)充特征，最后一架水平機(jī)架被設(shè)計(jì)成可以在軋制負(fù)荷下調(diào)節(jié)，以便就自動(dòng)輥隙調(diào)節(jié)意義上與測量預(yù)變形坯料的厚度和寬度的后續(xù)測量儀協(xié)調(diào)地為后續(xù)的立軋道次提供適當(dāng)?shù)某跏冀孛妗Ｕ{(diào)節(jié)可以如此進(jìn)行，即在減少表面拉應(yīng)力的同時(shí)，變形盡可能均勻地分布在圓坯外周面上，對坯料中心的壓應(yīng)力應(yīng)該在同時(shí)防止擴(kuò)寬的情況下隨著道次數(shù)的增加而提高，并確保離開軋制設(shè)備后的圓坯的圓度和尺寸穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明，給成環(huán)形環(huán)繞圓坯地布置的一次除鱗裝置的噴嘴供應(yīng)水或水-空氣混合物，噴嘴距離圓坯表面的距離以及噴到圓坯上的介質(zhì)的壓力和強(qiáng)度可以進(jìn)行最佳調(diào)節(jié)。
由至少一個(gè)噴嘴環(huán)構(gòu)成的二次除鱗裝置通過法蘭安裝在立軋機(jī)架上并且可隨立軋機(jī)架一起移動(dòng)，環(huán)繞在水平機(jī)架內(nèi)預(yù)變形的圓坯的外周面分布的噴嘴可以通入壓縮空氣，其中噴嘴距預(yù)變形圓坯表面的距離及其環(huán)與環(huán)之間的距離和環(huán)繞環(huán)形外周面的間距是經(jīng)過優(yōu)化的。
通過本發(fā)明的措施且尤其是預(yù)變形和壓實(shí)連鑄坯，根據(jù)鋼種，閉合了孔穴，與沒有預(yù)變形的情況相比，橫截面內(nèi)的縮孔減少了約15％-30％，消除了偏析分層、第二相形式的濃度差、以及絕對減少了其含量。此外，通過預(yù)變形，圓坯表面質(zhì)量改善了，在隨后的斜軋過程中的滑移危險(xiǎn)減少了。與連鑄結(jié)構(gòu)相比，預(yù)變形材料結(jié)構(gòu)可以在后續(xù)的變形加工裝置中因變形能力強(qiáng)而實(shí)現(xiàn)高拉伸率。
在附圖
中畫出了并且下面將描述用于生產(chǎn)變形圓鑄坯的本發(fā)明生產(chǎn)設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。
1表示具有水平出料口的立式圓坯連鑄機(jī)，在其結(jié)晶器中，澆注出90-300毫米粗的圓坯并向下拉坯。圓坯2在設(shè)備的弧形機(jī)架段內(nèi)從垂直方向轉(zhuǎn)入水平方向并且在這里按照本發(fā)明的方式進(jìn)行處理。為此，首先尚有液芯的圓坯在一次除鱗裝置中接受除鱗并且同時(shí)被冷卻，以便為隨后的圓坯軋制變形提供表面條件。在一個(gè)多機(jī)架軋制設(shè)備4進(jìn)行變形，所述軋制設(shè)備由三個(gè)前后的水平機(jī)架5構(gòu)成，它們分別具有由兩個(gè)過渡半徑構(gòu)成的仿圓定徑裝置。最后一架水平機(jī)架可以在軋制負(fù)荷下調(diào)節(jié)并且配備有輥隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)對應(yīng)于圓坯寬度和厚度的測量儀8。液芯尖端可以看出結(jié)束于緊接著軋制設(shè)備4的最后一架水平機(jī)架5的后面。在圓坯2可靠凝固的區(qū)域內(nèi)，在二次除鱗7后實(shí)現(xiàn)圓坯2在立軋機(jī)架6內(nèi)的終軋。立軋機(jī)架6可以沿箭頭方向移動(dòng)，以便使變形位置匹配于圓坯2液芯尖端的位置，從而變形總是在圓坯2的已經(jīng)凝固的區(qū)內(nèi)進(jìn)行。液芯尖端的位置根據(jù)圓坯2的澆注速度、材料、尺寸而變化。在這種情況下，立軋機(jī)架6可以向澆注方向或相反地移動(dòng)，或者在某些情況下，除了移動(dòng)立軋機(jī)架6外，還適當(dāng)?shù)馗淖儩沧⑺俣取?br> 權(quán)利要求
1.一種在一臺(tái)由具有水平出料口立式圓坯連鑄造機(jī)、至少一個(gè)除鱗裝置和多個(gè)連續(xù)軋制機(jī)架構(gòu)成的生產(chǎn)設(shè)備中生產(chǎn)連鑄坯的方法，其特征在于，為了生產(chǎn)90毫米-300毫米粗的圓坯，凝固圓坯在離開結(jié)晶器后并在進(jìn)入后續(xù)軋制設(shè)備前對其表面進(jìn)行除鱗，表面邊緣層被確定地冷卻到對各鋼種最佳的溫度，隨后圓坯先在至少三個(gè)連續(xù)的水平軋制道次和隨后一個(gè)立軋道次中進(jìn)行變形，其中變形坯料的表面在最后一道次之前又接受除鱗。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在液芯直徑因逐漸凝固而遞減的同時(shí)，在水平道次中以越來越大的φ＝0.01-0.15的壓實(shí)量軋制圓坯，在圓坯完全凝固后，在生產(chǎn)設(shè)備的水平輸出區(qū)內(nèi)并在這樣一個(gè)地方進(jìn)行立軋道次，即其位置可以相對水平變形地點(diǎn)沿坯料軸向進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，澆注速度和/或進(jìn)行立軋的位置是如此控制的，即凝固圓坯的液芯尖端位于第三水平道次與立軋道次之間的區(qū)域內(nèi)并且最遲在進(jìn)行立軋時(shí)確保連芯部都完全凝固了。
4.一種實(shí)施在一臺(tái)由具有水平出料口立式圓坯連鑄造機(jī)、至少一個(gè)除鱗裝置和多個(gè)連續(xù)軋制機(jī)架構(gòu)成的生產(chǎn)設(shè)備中生產(chǎn)連鑄坯的方法的設(shè)備，其特征在于，在立式圓坯連鑄機(jī)(1)及其尚在導(dǎo)向機(jī)架段弧形區(qū)內(nèi)的水平出料口之間設(shè)置了一個(gè)一次除鱗裝置(3)和一個(gè)具有至少三架連續(xù)水平機(jī)架(5)的多機(jī)架軋制設(shè)備(4)，在坯料引導(dǎo)的水平區(qū)內(nèi)，一個(gè)可根據(jù)液芯尖端位置而沿坯料運(yùn)動(dòng)方向前后移動(dòng)的且具有通過法蘭安裝上的二次除鱗裝置(7)的立軋機(jī)架(6)接在水平機(jī)架(5)的后面。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，水平機(jī)架(5)的軋輥分別配設(shè)有由兩個(gè)相互過渡的半徑構(gòu)成的仿圓定徑裝置，最后一架水平機(jī)架(5)配備有在軋制負(fù)荷下調(diào)節(jié)輥隙的機(jī)構(gòu)，立軋機(jī)架(6)的軋輥配備有一個(gè)剖分的圓形定徑裝置。
6.如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于，給環(huán)繞圓坯(2)成環(huán)形布置的一次除鱗裝置(3)的噴嘴供應(yīng)水或水-空氣混合物，噴嘴距離圓坯(2)表面的距離以及噴到圓坯(2)上的介質(zhì)的壓力和強(qiáng)度可以進(jìn)行最佳調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于，由至少一個(gè)噴嘴環(huán)構(gòu)成的二次除鱗裝置(7)通過法蘭安裝在立軋機(jī)架(6)上并且可隨立軋機(jī)架一起移動(dòng)，環(huán)繞在水平機(jī)架(5)內(nèi)預(yù)變形的圓坯的外周面分布的噴嘴可以通入壓縮空氣，其中噴嘴距預(yù)變形圓坯(2)表面的距離及其環(huán)與環(huán)之間的距離和環(huán)繞環(huán)形外周面的間距是經(jīng)過優(yōu)化的。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，水平機(jī)架(5)的最后一架可以在軋制負(fù)荷下進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在一臺(tái)由具有水平出料口立式圓坯連鑄造機(jī)、至少一個(gè)除鱗裝置和多個(gè)連續(xù)軋制機(jī)架構(gòu)成的生產(chǎn)設(shè)備中生產(chǎn)連鑄坯的方法及設(shè)備。為了生產(chǎn)90毫米－300毫米粗的圓坯,正在凝固的圓坯在離開結(jié)晶器后并在進(jìn)入后續(xù)軋制設(shè)備前對其表面進(jìn)行除鱗,表面邊緣層被確定地冷卻到對各鋼種最佳的溫度,隨后圓坯先在至少三個(gè)連續(xù)的水平軋制道次和隨后一個(gè)立軋道次中進(jìn)行變形,其中變形坯料的表面在最后一道次之前又接受除鱗。
文檔編號B21B45/04GK1331616SQ99815004
公開日2002年1月16日 申請日期1999年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月22日
發(fā)明者英戈·馮哈根, 哈拉爾德·韋奧厄, 烏韋·奎特曼, 沃爾特·魏舍德爾 申請人:Sms德馬格股份公司