扁平产品的轧制方法及相关轧制生产线

摘要

本发明提供了扁平产品的轧制方法及相关轧制生产线。用于生产扁平产品如金属带材的轧制方法，提供了：厚度在30mm至90mm之间，优选35mm至70mm之间的薄板坯的制备步骤；对待送入轧制的板坯温度保持和/或可加热的步骤；及在可逆式轧机(14)中通过多道次进行的轧制步骤，可逆式轧机(14)至少包括可逆式轧制机架(15)，还至少存在在机架(15)的上游的卷绕卷轴炉(16a)和在机架(15)的下游的卷绕卷轴炉(16b)；在轧制步骤的下游还提供了卷绕步骤，在至少一个卷取机(19a,19b)中形成包含在20吨至30吨之间的限定重量的带材的相关带卷；及设置于可逆式轧机(14)和至少一个卷取机(19a,19b)之间的带材的冷却步骤。该方法提供在保持和/或可加热步骤的上游处理薄板坯，如剪切尺寸，以形成具有与大于带卷重量的重量相当的长度的板坯段，并且早在可逆式轧机(14)中第一轧制道次之后，板坯段厚度降至20mm至25mm的范围中的值，使其能够卷绕到机架(15)的下游的卷轴炉(16b)上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧制方法及其相关生产线，用于以半无头模式生产如金 属带材的扁平金属产品。

背景技术

从板坯的连铸开始生产金属带材的轧制生产线已经是公知的。该类生产 线通常提供有连铸机、加热和/或保持炉、可能有切头剪、可逆式或连轧机组、 冷却系统和一个或多个卷绕单元，以形成预期重量的卷。

特别是，例如US-A-4,675,974、US-A-5,396,695和US-B-6,182,490中， 已知了轧制生产线，其中在被剪切成生产卷的适当尺寸后，连铸板坯被送入 隧道炉，所述隧道炉的长度至少等于板坯段的长度，其使温度均匀，以降低 的速度通过，直至温度到达适合下一工序的适当值。

从隧道炉中出来的板坯段被加速并送入轧制单元。

已知包括具有一个或多个机架的斯特克尔型可逆式轧制机组的轧制设备 （图1中示意性地展示了该设备的例子）使用厚度为150mm至250mm或更 大厚度的板坯，并以卷到卷(coil to coil)的模式工作，也就是说板坯的长度（其 与厚度相关）与最终产品的卷的重量匹配。在这种设备中，对于最小的最终 厚度（通常不小于1.8mm至1.6mm）和带材的尺寸及表面质量，存在生产 率限制；生产率受限于通过一个或多个机架的大量的反转和道次，还受限于 相关的停机；最终的最小厚度受限于入口处的板坯的极大的厚度；并且尺寸 及表面质量受限于带材的头部/尾部和中部之间的温度的极大的差异。

而且，可逆式斯特克尔型轧机会产生与以下事实相关的问题：在第一轧 制道次中，因为进入的板坯厚度很大，粗轧板坯，即所谓“中间坯（transfer  bar）”或简称为“坯”，不能在机架的上游和下游设置的卷轴炉中被立即卷绕， 因此随着板坯长度的增加而造成生产线大体积的问题。

而且，由于随后要在一个或多个机架的上游和下游设置的卷轴炉中卷绕 和开卷，极大量的轧制道次会引起头部和尾部的冷却，以及沿卷的温度不均 匀，因为需要进行头部和尾部的切除，所以这对产率不利。

相当大量的道次也决定了长度的可变尺寸公差，并且对生产薄的厚度构 成限制，而且由于相当大量的道次和正在被轧制的材料和头部/尾部的低温， 而在工作辊上造成快速磨损。

冷且变形的头部进入一个或多个机架的上游和下游的炉中是一种易损的 操作，随着带材厚度的减小，越来越有可能带来干扰的风险。

发明内容

本发明的一个目的在于，完善一种用于以所谓半无头模式生产扁平产品 的轧制方法，并实现相关的生产线，所述方法能够提高生产率，还相对于已 知的设备和工艺提高了产率，并且其能够获得非常薄的厚度，从1.0mm至 2.0mm，甚至小至0.8mm。

另一个目的在于，特别是在形成最终卷的卷轴炉中和卷取机中，甚至是 在非常薄的厚度(低于2.0mm至2.5mm)的生产中，减少干扰和堵塞的问题； 不论钢铸件的类型，在任何情况下保持最终产品的高产生率和质量。

申请人已设计、尝试和实施了本发明以克服现有技术中的缺点，从而获 得这些及其它目的和优势。

本发明在独立权利要求中被阐明和叙述，同时从属权利要求描述了本发 明的其它特征或对主要发明构思的改变。

根据一个特征，本发明提供了将具有包含在30mm至90mm之间，诸如 优选在35mm至70mm之间的薄厚度的板坯送入具有一个或多个机架的斯特 克尔型轧制机组中，有利但非必要地从至少包括结晶器的类型的连续铸造机 开始。

在实施方案的一个非限制性的形式中，在结晶器的下游，连续铸造机提 供轻压下操作，即对具有液芯的铸件减小厚度，这样进入加热和/或保持炉的 板坯厚度在30mm至90mm的范围中，优选为35mm至70mm。

在实施方案的另一个非限制性的形式中，紧接连续铸造机的下游存在具 有一个或多个轧制机架的粗轧或压下单元，利用刚刚凝固的板坯的芯仍然非 常热的事实，减小了板坯的厚度；压下单元可以“调整”板坯的厚度，从而 对铸造具有更稳定和平稳的条件，这样以相同生产率可以较低的速度铸造更 大的厚度。同样在此情况中，进入加热和/或保持炉的板坯厚度在30mm至 90mm的范围中，优选为35mm至70mm。

无论存在或不存在连续铸造机的上游，因此在由除了连续铸造机之外的 不同系统（例如借助于不连续积累和储存系统）送入板坯的情况中均可以提 供压下或粗轧单元。

所述方法提供了对在轧制机组中的待被送去轧制的板坯的温度保持和/ 或可能加热的步骤；轧制机组包括至少一个可逆式轧制机架（斯特克尔型轧 机），其中在机架的上游还存在至少一个卷绕卷轴炉（winding reel furnace）， 而且在机架下游存在一个卷绕卷轴炉。

在本发明的实施方案的一个形式中，存在两个或多个可逆式轧制机架。

轧制生产线还包括一个用于切割尺寸的切剪，位于连续铸造机（如果存 在）下游；切剪能够将薄板坯切割成预期长度的段。

根据本发明，所述方法提供的进入轧机的薄板坯具有与重量相当的长度， 高于可获得的最大卷，其一般在20吨至30吨的范围中；优选地，所述长度 等于最大可得卷的重量的多于1的有限倍数。

保持和/或可加热的炉为隧道炉，能够容纳与卷的重量的有限数量相当的 长度的板坯，例如但不止于2至7或更大，有利地为3至5。

在此情况中，根据本发明的轧制生产线适合以所谓半无头模式工作，其 中进入轧机的板坯段具有与卷重量相当的长度，以形成从2至7或更大的变 数的卷。

因此，因为在轧机中反转所需停机次数减小：次数的减少与用单个板坯 制得的卷的数量相当，所以本发明方案赋予的第一优势在于轧机的生产率。 换句话说，如果进入轧机的板坯可以形成例如3个卷，则对于卷到卷的模式， 即对于板坯长度仅与一个卷对应的情况，轧机中反转的次数减小3。

在轧制期间两个连贯板坯之间经过的次数也相应减小相同的因数。

采用具有与卷的有限倍数相当的长度的板坯还意味着：冷的头部和尾部 仅是那些与生产的第一卷或最后卷对应的头部和尾部，因此所有的中间卷不 需要修剪并且总体产率得以极大提高。

本发明的再一个优势在于，在最后的轧制道次中，带材在位于机架上游 的卷绕卷轴炉和形成卷的卷取机之间被同时夹持：这实际上在最后轧制道次 的较大部分中实现了连续性的状况。因此，由于在向卷取机方向的辊道上滑 行，没有头部空闲（free），也没有薄带材进入的问题，因此挤压力可以提高， 并且可获得的带材的最终厚度可以显著减小至小至1.2mm至1.0mm及以下。

有利地，当板坯长度相当于3个卷的重量时，可以制得1个或2个薄厚 度的卷，例如1.0mm；而当板坯长度相当于4个卷的重量时，可以制得2个 或3个薄卷，例如1.0mm。任何情况下，假设分别对应板坯头部和尾部的两 个卷不具有薄的厚度。因此，以相同最终重量，为了提高能够从一个板坯获 得的薄厚度的卷的数量，需要减小头部和尾部卷的重量。

轧制生产线包括：位于轧制生产线下游和卷取机上游的喷淋型冷却单元 和飞剪机，所述飞剪机紧邻至少两个卷取机的上游而定位，以当通过每个预 期重量的卷的长度时剪切带材。

根据板坯的长度卷取机也可以为三个或更多，尤其是根据从相同板坯段 开始的可获得的单个卷的预期数量和重量。

在具有一个机架的斯特克尔型轧机的情况中，从隧道炉出来的板坯厚度 优选包含在35mm至50mm之间；而在具有两个机架的斯特克尔型轧机的情 况中，厚度优选包含在40mm至70mm之间。

在实施方案的某些形式中，生产线包括位于炉上游的压下单元上游的第 一除鳞机。

在实施方案的另一些形式中，根据本发明的生产线包括位于加热和/或保 持炉下游的次级除鳞机。

附图说明

参考附图，本发明的这些及其它特点从作为非限制性的示例给出的，实 施方式的优选形式的如下描述中将变得更为明显，其中：

图1为根据现有技术的轧制生产线的示意图；

图2为根据本发明的轧制生产线的实施方案的第一形式的示意图；

图3为图2的第一种变型例的示意图；

图4为图2的第二种变型例的示意图；

图5为图2的第三种变型例的示意图；

图6示出了表格，其中对厚板坯用常规轧制生产线(例如图1中所示的)、 以卷到卷模式的薄板坯用轧制生产线，以及根据本发明的半无头模式的薄板 坯用轧制生产线的一些特征和工作参数进行对比。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记对应相同或等同的部件，图2为表示从 薄板坯开始生产带材的轧制生产线10。在本例中，轧制生产线10包括用于 薄板坯的连续铸造机11；用于将铸造板坯剪切成一定尺寸的切剪12；用于保 持和/或可加热的隧道炉13；具有两个（图2和3）或一个（图4和5）轧制 机架15的斯特克尔型可逆式轧机14，斯特克尔型可逆式轧机14具有位于轧 制机架15上游(16a)和下游(16b)的相关卷轴炉；冷却系统17，例如层淋型； 飞剪机18和两个卷取机19a和19b，具有相关联的相对牵拉装置，或夹送辊 21a和夹送辊21b，从而形成预期重量的带材的卷。

图3中轧制生产线110与图2中生产线的不同在于其具有位于炉13上游 的压下或粗轧单元20，图4的生产线210与其它的生产线的不同在于其具有 含单个机架15的轧机14，而图5中的生产线310与图4中的生产线的不同 在于其不含有压下或粗轧单元20。

生产线的其它部件一般是现有技术中已有的和已知的，例如去鳞机、修 整机等，均未在附图中示出。

根据本发明，对于如图2至图5中所示的方案，设置切剪12以剪切具有 相当于大于最大可得卷的重量的重量的长度的板坯段，所述最大可得卷的重 量通常在20吨至30吨的范围内，优选地长度相当于最大可得卷的重量的高 于1的有限倍。

换句话说，具有非常长的长度的板坯段被送入炉13中，所述长度与厚度 相关，且与形成2卷、3卷、4卷、5卷或更多卷的最大可得重量的所需重量 对应。在例如示出厚度等于70mm的板坯的例子中，用于形成3个卷的段的 长度等于约110m，而在厚度等于35mm的例子中，形成3个卷的段的长度 等于约220m。

本发明的特征在于第一轧制道次后的板坯的长度总是大于输出轧道的长 度，即包括在斯特克尔型轧机14的单个或最后一个机架15出口与和第一卷 取机19a相关联的牵拉装置21a之间的部分的辊道的长度。

因此，根据本发明，早在斯特克尔型轧机14中的第一轧制道次后，板坯 段的厚度减小至例如20mm至25mm范围中的值，这就可以轧制到卷轴炉16b 上，从而避免现有技术中重复出现的问题，并且迄今已可以使用在可逆式斯 特克尔型轧机中不能实行的半无头模式，在能够将其在卷轴炉16a、卷轴炉 16b中卷绕之前，在输出轧道上移动长的中间坯通过轧机的两个或多个道次。

在第一轧制道次之后立即在卷轴炉中卷绕坯的主要优势在于，热损失包 含在内，好处是绝对温度损失更小，并且被轧制的坯的头部/尾部与中间部分 之间的温度更均匀。这对最终带材的尺寸及表面质量以及获得薄的厚度的可 能性都有积极影响。

以基本常规的模式在可逆式斯特克尔型轧机14中进行轧制循环，随后通 过第一卷轴的开卷、轧制和卷绕到次级卷轴上，直至得到预期的厚度。

根据容量、热容量和强度，卷轴炉16a、卷轴炉16b适合定尺寸成容纳 由长且重的中间坯形成的带卷，所述中间坯通过在一个方向和其它方向中进 行的轧制道次逐渐形成。

我们将在卷轴炉中卷绕的中间坯的轧辊的最大外径定义为De，而卷轴的 外径定义为Di：

－在常规卷到卷工序中，De/Di的比率约为1.7至1.8，在任何情况下其 都小于2；

－在根据本发明的半无头工序中，De/Di的比率大于或等于2。

在限定了最终厚度的最后的道次中，中间坯被开卷（在本例中是在上游 卷轴炉16a被开卷），在斯特克尔轧机的一个或多个机架15中轧制，并且以 最终带材的形式被送向相关卷取机19a或卷取机19b。

有利地，在这个最后的道次中，带材在卷轴炉16a上、斯特克尔轧机的 一个或多个机架上以及相关卷取机19a、卷取机19b上被同时夹持，因此对 于相对形成至少2个，有利地为3个或更多个最终带材的卷的总长度，轧机 以无头模式起作用，即在轧机和卷取机之间没有连续性的中断。

基于此，对于数量一定的带卷而言，机架15的轧辊的挤压力可以增加， 因此厚度可以减小至非常小的值，一般小至1.0mm至1.2mm，甚至低至 0.8mm。有利地，改变一个带卷和下一个带卷之间的厚度，这样单个带卷具 有恒定的厚度。可以仅通过前面所示的半无头工艺获得该结果。

当在第一卷取机例如19a上完成一个预期重量带卷的卷绕，并终止时， 飞剪18切入以分割带材，由此形成的带材的新头部被转移，并且开始下一个 带卷的卷绕，该例中是在卷取机19b上卷绕。

在其中板坯能够形成例如三个或更多个带卷的情况下，周期时间是同步 的，使得在形成第二带卷的所需时间内可以卸下第一带卷，从而空出第一卷 取机以卷绕第三带卷。另一方面，可以存在连接至相应的转移系统的三个或 更多个卷取机。

图6示出了对比表，作为例子，对比了厚板坯铸造和卷到卷模式的常规 生产线（诸如图1中的类型），薄板坯铸造和卷到卷模式的生产线，以及根据 本发明的薄板坯铸造和半无头轧制模式的生产线的性能。在所有三种情况中， 均采用双机架斯特克尔型轧机。

特别是，申请人发现，在所有其他条件等同的情况下，这里描述的半无 头方法及相关生产线能够，在对相当于3个带卷的薄板坯的半无头的情况下， 相对于采用对应单个带卷重量的薄板坯（卷到卷模式）的情况而言，使双机 架斯特克尔型轧机获得等于约23％的生产率提升。

更普遍地，因为周期时间减少了相应的量，最初薄板坯的重量中所含的 每个额外带卷增加了轧机每小时的生产率约10％至11％，也就相应地增加了 年生产率。

此外，由于不符合公差的头部和尾部的裁切导致的材料损失减少，因而 总产率增加。

最后，由于以下事实而在带材的表面和尺寸的品质上有相当大的改进， 即：根据本发明的半无头方法能够使正在被轧制的坯的绝对温度下降较小， 以及在头部/尾部和中段部分之间的温度的一致性提高。从表中可以看出，事 实上，铸件板坯的整个中间部分（其用于形成带材）具有从头部至尾部的恒 定温度。