СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ТОНКОЙ ПОЛОСЫ
METHOD OF CONTINUOUS CASTING OF THIN STRIP

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Настоящее изобретение относится к литью металлической полосы посредством непрерывного литья в двухвалковой литейной машине.
[0002] В двухвалковой литейной машине расплавленный металл вводят в зону между двумя вращающимися в противоположных направлениях, горизонтальными литейными валками, которые охлаждаются так, что металлические корочки затвердевают на поверхностях движущихся валков и вместе вводятся в зазор между ними для получения затвердевшего полосообразного изделия, подаваемого вниз из зазора между валками. Термин «зазор» ("nip") используется в данном документе для обозначения общей зоны, в которой валки расположены ближе всего друг к другу. Расплавленный металл может быть разлит из ковша в резервуар меньшего размера или ряд резервуаров меньшего размера, из которых он течет через переходный элемент к стакану для подачи металла, расположенному над зазором, в результате чего образуется литейная ванна расплавленного металла, поддерживаемая литейными поверхностями валков непосредственно над зазором и проходящая вдоль длины зазора. Данная литейная ванна обычно ограничена между боковыми плитами или преграждающими элементами, удерживаемыми с обеспечением их скользящего контактного взаимодействия с торцевыми поверхностями валков так, чтобы удержать два конца литейной ванны от вытекания.
[0003] При литье стальной полосы в двухвалковой литейной машине полоса выходит из зазора с очень высокими температурами порядка 1400°C и может подвергаться очень быстрому образованию окалины вследствие окисления при таких высоких температурах в воздушной атмосфере. Подобное чрезмерное образование окалины на полосе может привести к значительной вкатанной окалине.
[0004] Для решения проблемы быстрого образования окалины на полосе, выходящей из двухвалковой машины для литья полосы, вновь образующуюся полосу удерживали в герметичной камере или в последовательности подобных герметичных камер, в которых поддерживают контролируемую атмосферу или контролируемые атмосферы для воспрепятствования окислению литой полосы. Контролируемая атмосфера может быть создана путем подачи неокисляющих газов в герметичную камеру или следующие друг за другом камеры. Тем не менее, неравномерное образование окалины на полосе может вызвать неодинаковое трение между полосой и рабочими валками и неравномерное направление перемещения полосы при ее перемещении через прокатный стан и по ходу за ним к моталке.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Раскрыт способ избирательного окисления поверхности или поверхностей литой полосы для уменьшения коэффициента трения литой полосы. Также раскрыт способ избирательного окисления поверхности или поверхностей литой полосы для образования более равномерного коэффициента трения от края до края полосы. Уменьшенный коэффициент трения и более равномерный коэффициент трения от края до края полосы обеспечивает уменьшение давления металла на валки при прокатке для заданного уменьшения толщины полосы, что обеспечивает снижение производственных затрат, и получение полосы с более гладкими поверхностями, обеспечивающими более высокую податливость полосы для намеченной цели. Кроме того, при уменьшенном и более равномерном коэффициенте трения улучшаются управление направлением перемещения полосы в прокатном стане и в клети с тянущими валками перед моталкой по ходу движения, что приводит к более равномерному сматыванию полосы в рулон и меньшему риску дефектов, таких как серповидность, и меньшему риску чрезмерного телескопического выдвижения витков рулона.
[0006] Раскрыт способ улучшения регулирования тонкой полосы, изготавливаемой посредством непрерывного литья, включающий:
а) сборку установки непрерывного литья, имеющей два вращающихся в противоположных направлениях, литейных валка, расположенных с обеспечением зазора между ними, и по меньшей мере две камеры, расположенные по ходу после зазора;
b) ввод расплавленного металла для образования литейной ванны, поддерживаемой литейными валками, над зазором и вращение литейных валков в противоположных направлениях для образования тонкой металлической полосы снизу от зазора;
c) направление полосы через первую камеру, расположенную по ходу после зазора, и через группу тянущих валков во вторую камеру, обеспечивающую вход в прокатный стан; и
d) направление кислородсодержащего газа, имеющего заданное количество кислорода, через впускные средства во вторую камеру для обеспечения атмосферы с содержанием кислорода от 0,5 до 15% с влажностью от 3% до 10% во второй камере для окисления по меньшей мере одной поверхности полосы для образования заданной более равномерной толщины окалины на поверхности полосы, что обеспечивает уменьшенное давление металла на валки при прокатке, более гладкие поверхности полосы и более стабильное управление направлением перемещения полосы дальше по ходу.
[0007] Атмосфера во второй камере может содержать от 3% до 7% кислорода или от 5% до 10% кислорода, или от 5% до 15% кислорода, и влажность во второй камере может составлять от 3% до 5%. Кроме того, окалина на полосе может иметь толщину от 0,05 до 4,0 микрона или от 0,2 до 2,0 микрона.
[0008] В некоторых вариантах осуществления средства для впуска газа могут быть расположены в верхней части или нижней части второй камеры, при этом обеспечивается направление кислородсодержащего газа соответственно вниз или вверх к поверхности полосы. В других вариантах осуществления средства для впуска газа могут быть расположены в верхней части и нижней части второй камеры, при этом обеспечивается направление кислородсодержащего газа как вниз, так и вверх как к верхней, так и к нижней поверхностям тонкой металлической полосы. В таких вариантах осуществления средства для впуска газа могут представлять собой верхний и/или нижний коллектор, содержащий по меньшей мере одно сопло в верхней и/или нижней части второй камеры, выполненное с возможностью направления кислородсодержащего газа вниз и/или вверх к поверхности тонкой металлической полосы при необходимости.
[0009] Средства для впуска газа во второй камере могут обеспечить подачу кислородсодержащего газа в камеру в количестве, достаточном с образованием окалины с толщиной от 0,05 до 4,0 микрона или от 0,2 до 2,0 микрона на, по меньшей мере одной поверхности тонкой металлической полосы. Кроме того, средства для впуска газа во второй камере могут обеспечить подачу кислородсодержащего газа в камеру в количестве, достаточном для обеспечения положительного избыточного давления в пределах второй камеры, препятствующего проникновению атмосферного воздуха.
[0010] Вторая камера может иметь более низкое давление, чем компоненты, расположенные по ходу перед камерой, и иметь более высокое давление, чем компоненты, расположенные по ходу после камеры, что обеспечивает воспрепятствование потоку газов в направлении против хода в системе.
[0011] В некоторых вариантах осуществления впускные средства для распыления воды во второй камере обеспечивают распыление тумана, как правило, мелкодисперсного тумана из водяных капель рядом с поверхностью стальной полосы, когда она проходит через вторую камеру, и в результате этого образуется пар и обеспечивается влажность внутри второй камеры.
[0012] Также раскрыта установка непрерывного литья тонкой металлической полосы, содержащая:
a) машину непрерывного литья, имеющую два вращающихся в противоположных направлениях, литейных валка, расположенных в боковом направлении с образованием зазора между ними, через который тонкая металлическая полоса может быть отлита в направлении вниз, и систему подачи металла, выполненную с возможностью подачи расплавленного металла между литейными валками над зазором,
b) по меньшей мере одну камеру, расположенную по ходу после зазора, выполненную с возможностью обеспечения возможности перемещения литой полосы через нее и обеспечивающую вход в прокатный стан, и
c) средства для впуска газа, выполненные с возможностью подачи кислородсодержащего газа с заданным количеством кислорода в указанной камере для обеспечения атмосферы с содержанием кислорода от 0,5% до 15% с влажностью от 3% до 10% во второй камере, обеспечивающей возможность окисления по меньшей мере одной поверхности тонкой металлической полосы с образованием окалины на полосе до заданной толщины окалины на поверхности полосы для обеспечения меньшего давления металла на валки при прокатке, более гладких поверхностей полосы и более стабильного управления направлением перемещения полосы по ходу после камеры.
[0013] В некоторых вариантах осуществления средства для впуска газа могут быть выполнены с возможностью подачи кислородсодержащего газа с заданным количеством кислорода в камере для окисления по меньшей мере одной поверхности тонкой металлической полосы с образованием окалины на полосе до заданной толщины от 0,05 до 4,0 микрона для обеспечения меньшего давления металла на валки при прокатке, более гладких поверхностей полосы и управления направлением перемещения полосы по ходу после камеры. В других вариантах осуществления средства для впуска газа могут быть выполнены с возможностью подачи кислородсодержащего газа с заданным количеством кислорода в указанную камеру для окисления по меньшей мере одной поверхности литой полосы с образованием окалины на тонкой металлической полосе до заданной толщины от 0,2 до 2,0 микрона для обеспечения меньшего давления металла на валки при прокатке, более гладких поверхностей полосы и управления направлением перемещения полосы по ходу после камеры. Атмосферу в указанной камере можно регулировать так, чтобы содержание кислорода составляло от 3 до 7% или от 5 до 10%, или от 5 до 15%, и влажность во второй камере может составлять от 3% до 5%.
[0014] В некоторых вариантах осуществления камера может иметь средства для впуска газа в нижней части или верхней части указанной камеры, выполненные с возможностью подачи кислородсодержащего газа вверх или вниз в камеру для окисления по меньшей мере одной поверхности полосы для обеспечения меньшего давления металла на валки при прокатке, более гладкой поверхности полосы и более стабильного управления направлением перемещения полосы по ходу после камеры. В других вариантах осуществления камера может иметь средства для впуска газа в верхней части и нижней части камеры, выполненные с возможностью подачи кислородсодержащего газа вниз и вверх в камеру к тонкой металлической полосе для окисления как верхней, так и нижней противоположных поверхностей полосы для обеспечения меньшего давления металла на валки при прокатке, более гладких поверхностей полосы и более стабильного управления направлением перемещения полосы по ходу после камеры.
[0015] В некоторых вариантах осуществления камера может быть выполнена с возможностью наличия более низкого давления в ней по сравнению с компонентами, расположенными по ходу перед камерой, и может быть выполнена с возможностью наличия более высокого давления в ней по сравнению с компонентами, расположенными по ходу после камеры, что препятствует потоку газов в направлении против хода в системе. В качестве альтернативы или в дополнение камера может быть выполнено с возможностью наличия более высокого давления в ней по сравнению с внешней окружающей атмосферой, что препятствует проникновению газов из соседних внешних атмосфер в камеру.
[0016] В некоторых вариантах осуществления впускные средства для распыления воды во второй камере могут быть выполнены с возможностью приведения их в действие для распыления тумана, как правило, мелкодисперсного тумана из водяных капель рядом с поверхностью стальной полосы, когда она проходит через вторую камеру, и создания тем самым пара и влажности в пределах второй камеры.
[0017] Другие детали, задачи и преимущества изобретения станут очевидными по мере продолжения нижеследующего описания вариантов осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопровождающие чертежи иллюстрируют функционирование и практическую реализацию варианта осуществления машины для литья тонкой полосы в соответствии со способом и установкой по настоящему изобретению, при этом в данных чертежах:
[0018] фиг. 1 представляет собой схематический вид сбоку системы с двухвалковой литейной машиной по настоящему раскрытию изобретения;
[0019] фиг. 2 представляет собой частичное сечение литейных валков, установленных в кассете для валков в положении разливки/положении при литье в двухвалковой литейной машине по фиг. 1;
[0020] фиг. 3 представляет собой частичное сечение системы с двухвалковой литейной машиной, показанной на фиг. 1, от первых тянущих валков на всей длине второй камеры и, возможно, третьей камеры до вторых тянущих валков;
[0021] фиг. 4 представляет собой график, показывающий пример усилия, действующего при прокатке на полосу, когда полоса проходит через прокатный стан, в зависимости от времени при регулировании и без регулирования содержания кислорода и влажности в камере на входе в прокатный стан;
[0022] фиг. 5 представляет собой график, показывающий пример уменьшенной толщины литой полосы на выходе из прокатного стана после ее прохождения через клеть прокатного стана при регулировании и без регулирования содержания кислорода и влажности в камере на входе в прокатный стан;
[0023] фиг. 6 представляет собой фотографию промышленного рулона, показывающую пример более стабильного управления направлением перемещения; и
[002 4] фиг. 7 представляет собой график, показывающий боковое смещение литой полосы, показанной на фиг. 6, в зависимости от времени разливки/литья при регулировании и без регулирования содержания кислорода и влажности в камере на входе в прокатный стан.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0025] Далее рассматриваются фиг. 1 и 2, на которых проиллюстрирована двухвалковая литейная машина, которая содержит основную раму 10 машины, которая проходит вверх от пола цеха и служит опорой для двух литейных валков, установленных в виде модуля в кассете 11 для валков. Литейные валки 12 установлены в кассете 11 для валков для удобства функционирования и перемещения, как описано ниже. Кассета для валков облегчает быстрое перемещения литейных валков как единого узла в состоянии готовности к литью из положения при наладке в рабочее положение при литье в литейной машине и быстрый отвод литейных валков как единого узла из положения при литье, когда литейные валки должны быть заменены. Отсутствует какая-либо определенная конфигурация кассеты для валков, которая является желательной, при условии, что она выполняет данную функцию облегчения перемещения и установки литейных валков в заданном положении, как описано в данном документе.
[0026] Как показано на фиг. 1 и 2, литейная установка, предназначенная для непрерывного литья тонкой стальной полосы, включает в себя два вращающихся в противоположных направлениях, литейных валка 12, имеющих литейные поверхности 12А, расположенные в боковом направлении с образованием зазора 18 между ними. Расплавленный металл подают из ковша 13 через промежуточное разливочное устройство 14, затем через защитный кожух 15 к переходному элементу 16 и затем к стакану 17 для подачи металла, или центральному стакану, расположенному между литейными валками 12 над зазором 18. Расплавленный металл, подаваемый таким образом, образует литейную ванну 19 расплавленного металла, поддерживаемую литейными поверхностями 12А литейных валков 12, над зазором. Эта литейная ванна 19 удерживается в литейной зоне у концов литейных валков 12 двумя боковыми закрывающими элементами или боковыми преграждающими элементами 20 (показанными пунктирными линиями на фиг. 2). Верхняя поверхность литейной ванны 19 (как правило, называемая уровнем «мениска») может подниматься выше нижнего конца подающего стакана 17, так что нижний конец подающего стакана будет погружен в литейную ванну 19. Литейная зона включает в себя дополнительную защитную атмосферу над литейной ванной 19 для воспрепятствования окислению расплавленного металла в литейной зоне.
[0027] Подающий стакан 17 выполнен из огнеупорного материала, такого алюмографит. Подающий стакан 17 может иметь ряд проточных каналов, выполненных с возможностью обеспечения выпуска расплавленного металла с соответствующей низкой скоростью вдоль валков и подачи расплавленного металла в литейную ванну 19 без прямого попадания на поверхности валков. Боковые преграждающие элементы 20 выполнены из прочного огнеупорного материала, и им придана такая форма, чтобы они входили в контактное взаимодействие с концами валков для образования концевых закрывающих элементов для ванны расплавленного металла. Боковые преграждающие элементы 20 могут быть выполнены с возможностью перемещения за счет приведения в действие гидравлических цилиндров или других исполнительных механизмов (непоказанных) для ввода боковых преграждающих элементов в контактное взаимодействие с концами литейных валков.
[0028] Как показано на фиг .1, ковш 13, как правило, имеет обычную конструкцию и опирается на поворотный стенд 40. Для подачи металла ковш 13 устанавливают в заданном положении над подвижным промежуточным разливочным устройством 14 в положении разливки для заполнения промежуточного разливочного устройства расплавленным металлом. Подвижное промежуточное разливочное устройство 14 может быть расположено на тележке 66 промежуточного разливочного устройства, выполненной с возможностью перемещения промежуточного разливочного устройства от станции нагрева, на которой промежуточное разливочное устройство нагревают до температуры, близкой к температуре разливки, к положении разливки. Направляющая для промежуточного разливочного устройства расположена под тележкой 66 промежуточного разливочного устройства для обеспечения возможности перемещения подвижного промежуточного разливочного устройства 14 от станции нагрева к положению разливки. Тележка 66 промежуточного разливочного устройства может включать в себя раму, выполненную с возможностью подъема и опускания промежуточного разливочного устройства 14 на тележке 66 промежуточного разливочного устройства. Тележка 66 промежуточного разливочного устройства перемещается от положения нагрева к станции разливки. По меньшей мере часть направляющей для промежуточного разливочного устройства может находиться выше по отношению к высоте литейных валков 12, установленных в кассете 11 для валков, для обеспечения перемещения промежуточного разливочного устройства между станцией нагрева и положением разливки.
[0029] Подвижное промежуточное разливочное устройство 14 может быть снабжено скользящим/шиберным затвором 25, приводимым в действие посредством сервомеханизма, для обеспечения возможности вытекания расплавленного металла из промежуточного разливочного устройства 14 через скользящий затвор 25 и затем через огнеупорный выходной защитный кожух 15 в переходный элемент или распределитель 16, находящийся в положении разливки. Распределитель 16 выполнен из огнеупорного материала, например, такого как оксид магния (MgO). Из распределителя 16 расплавленный металл течет к подающему стакану 17, расположенному между литейными валками 12 над зазором 18.
[0030] Литейные валки 12 охлаждаются водой изнутри, так что, когда литейные валки 12 вращаются в противоположных направлениях, корочки затвердевают на литейных поверхностях 12А, когда литейные поверхности перемещаются для входа в контакт с литейной ванной 19 и через литейную ванну 19 при каждом обороте литейных валков 12. Корочки сводятся вместе в зазоре 18 между литейными валками для получения затвердевшего тонкого литого полосообразного изделия 21, подаваемого вниз из зазора. Фиг. 1 показывает двухвалковую литейную машину, обеспечивающую получение тонкой литой полосы 21 в первой камере 27, в которой полоса проходит по направляющему рольгангу 30 к клети 31 с тянущими валками, содержащей тянущие валки 31А.
[0031] Как показано на фиг. 3, после выхода из клети 31 с тянущими валками тонкая литая полоса проходит через вторую камеру 68/76 в стан 32 горячей прокатки, содержащий пару рабочих валков 32А и опорных валков 32В, в котором литая полоса подвергается горячей прокатке для обжатия полосы до заданной толщины, улучшения поверхности полосы и повышения плоскостности полосы. Полоса, подвергнутая прокатке, проходит затем на выходной рольганг 33, на котором она может быть охлаждена за счет контакта с водой, подаваемой посредством водоструйных сопел или других пригодных средств (непоказанных), и посредством конвекции и излучения. В любом случае полоса, подвергнутая прокатке, проходит после этого через вторую клеть 91 с тянущими валками, имеющую валки 91А, для обеспечения натяжения полосы и затем к моталке.
[0032] В начале операции разливки/литья, как правило, получают короткий участок неидеальной полосы, когда условия разливки/литья стабилизируются. После стабилизации непрерывного литья литейные валки отводятся друг от друга на небольшое расстояние и затем снова сводятся вместе для обеспечения отламывания данного переднего конца полосы, в результате чего образуется чистый передний конец последующей литой полосы. Неидеальный материал падает в приемный контейнер 26 для скрапа, который выполнен с возможностью перемещения по направляющей для приемного контейнера для скрапа. Приемный контейнер 26 для скрапа расположен в положении приема скрапа под двухвалковой литейной машиной и образует часть герметичной первой камеры 27, как описано ниже. В этот момент плита 28 с водяным охлаждением, которая обычно свисает вниз от шарнира 29 к одной боковой стороне в первой камере 27, поворачивается в положение для направления чистого конца литой полосы 21 на направляющий рольганг 30, на котором полоса подается через клеть 31 с тянущими валками. Плита 28 затем отводится назад в ее положение свисания для обеспечения возможности свисания литой полосы 21 в виде петли (показанной на фиг. 1) под литейными валками в первой камере 27 до того, как полоса пройдет на направляющий рольганг 30, на котором она входит в контактное взаимодействие с множеством направляющих роликов.
[0033] Первая камера 27, как правило, имеет водяное охлаждение. Герметичная первая камера 27 образована множеством отдельных стеновых секций, которые подогнаны друг к другу в различных герметичных соединениях для образования непрерывной стенки камеры, которая обеспечивает возможность регулирования атмосферы внутри камеры. Кроме того, приемный контейнер 26 для скрапа может быть выполнен с возможностью присоединения к первой камере 27 так, что первая камера обеспечит возможность поддержания защитной атмосферы непосредственно под литейными валками 12 в положении при литье. Первая камера 27 имеет отверстие в нижней части камеры, а именно нижней части 44 камеры, которое образует выпускное отверстие для прохода скрапа из камеры 27 в приемный контейнер 26 для скрапа в положении приема скрапа. Нижняя часть 44 камеры может проходить вниз в качестве компонента первой камеры 27, при этом отверстие расположено над приемным контейнером 26 для скрапа в положении приема скрапа.
[0034] Краевая часть 45 может окружать отверстие нижней части 44 камеры и может быть расположена с возможностью перемещения над приемным контейнером для скрапа, при этом краевая часть 45 выполнена с возможностью входа в контактное взаимодействие с приемным контейнером 26 для скрапа с обеспечением герметичности и/или присоединения к приемному контейнеру 26 для скрапа в положении приема скрапа. Краевая часть 45 находится в избирательном контактном взаимодействии с верхними краями приемного контейнера 26 для скрапа, который в качестве иллюстрации имеет прямоугольную форму, так что приемный контейнер для скрапа может находиться в контактном взаимодействии с первой камерой 27 с обеспечением герметичности, и краевая часть 45 может быть выполнена с возможностью перемещения или отсоединения иным образом от приемного контейнера для скрапа при необходимости.
[0035] Нижняя плита может быть размещена в рабочем положении внутри нижней части 44 камеры или рядом с нижней частью 44 камеры для обеспечения возможности дополнительного регулирования атмосферы внутри камеры, когда приемный контейнер 26 для скрапа перемещается из положения приема скрапа, и обеспечивает возможность продолжения разливки/литья во время замены приемного контейнера для скрапа на другой. Нижняя плита может быть размещена в рабочем положении внутри первой камеры 27 с возможностью закрытия отверстия нижней части камеры или нижнего участка камеры, когда краевая часть выведена из контактного взаимодействия с приемным контейнером для скрапа. Затем нижняя плита может быть отведена, когда краевая часть 45 входит в контактное взаимодействие с приемным контейнером для скрапа с обеспечением герметичности, для обеспечения возможности прохода скрапа вниз через первую камеру 27 в приемный контейнер 26 для скрапа. Нижняя плита может быть выполнена в виде двух частей плиты, смонтированных с возможностью поворота для перемещения между отведенным положением и закрытым положением, или может представлять собой одну часть плиты при желании. Множество исполнительных механизмов (непоказанных), таких как сервомеханизмы, гидравлические механизмы, пневматические механизмы и исполнительные механизмы с вращательным движением, могут быть расположены соответствующим образом снаружи первой камеры 27 с возможностью обеспечения перемещения нижней плиты в любой конфигурации между закрытым положением и отведенным положением. В герметичном состоянии первая камера 27 и приемный контейнер 26 для скрапа заполняют заданным газом, таким как азот, для уменьшения количества кислорода в камере и обеспечения защитной атмосферы для литой полосы.
[0036] Первая камера 27 может включать в себя верхнюю краевую часть (не показана), обеспечивающую поддержание защитной атмосферы непосредственно под литейными валками в положении при литье. Верхняя краевая часть может быть перемещена между выдвинутым положением, в котором она обеспечивает возможность поддержания защитной атмосферы непосредственно под литейными валками, и открытым положением, в котором она обеспечивает возможность закрытия верхней части камеры 27 верхней крышкой. Когда кассета 11 для валков находится в положении при литье/положении разливки, верхнюю краевую часть перемещают в выдвинутое положение, в котором она закрывает пространство между частью корпуса, соседней с литейными валками 12 (как показано на фиг. 2), и первой камерой 27, посредством одного или множества исполнительных механизмов (непоказанных), таких как сервомеханизмы, гидравлические механизмы, пневматические механизмы и исполнительные механизмы с вращательным движением. Верхняя краевая часть может быть выполнена с водяным охлаждением.
[0037] Верхняя крышка может быть функционально размещена внутри верхней части или рядом с верхней частью первой камеры 27 с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором верхняя крышка закрывает камеру, и отведенным положением, в котором обеспечивается возможность прохода литой полосы вниз из зазора в первую камеру 27, посредством одного или более исполнительных механизмов, таких как сервомеханизмы, гидравлические механизмы, пневматические механизмы и исполнительные механизмы с вращательным движением. Когда верхняя крышка находится в закрытом положении, кассета 11 для валков может быть перемещена из положения при литье/положении разливки без существенной потери защитной атмосферы в камере. Это создает возможность быстрой замены литейных валков посредством кассеты для валков, поскольку закрытие верхней крышки обеспечивает возможность сохранения защитной атмосферы в камере, так что отсутствует необходимость в ее замене.
[0038] Литейные валки 12 приводятся во вращение в противоположных направлениях посредством приводных валов с помощью электродвигателя и передачи (непоказанных), установленных на основной раме машины. Литейные валки 12 имеют медные периферийные стенки, образованные с внутренним рядом проходящих в продольном направлении и разнесенных в направлении вдоль окружности каналов для водяного охлаждения, в которые охлаждающую воду подают через концы валков из каналов для подачи воды в частях валов, которые соединены со шлангами для подачи воды посредством поворотных соединений (непоказанных). Литейные валки 12 могут иметь диаметр, составляющий от приблизительно 450 до 650 миллиметров. В альтернативном варианте литейные валки 12 могут иметь диаметр, составляющий до 1200 миллиметров или более. Длина литейных валков может составлять до приблизительно 2000 миллиметров или более для обеспечения возможности изготовления полосообразного изделия с шириной, составляющей приблизительно 2000 миллиметров или более, по желанию с целью изготовления полосообразного изделия с шириной, приблизительно равной ширине валков. Кроме того, литейные поверхности могут быть текстурированными за счет распределения отдельных выступов, например, случайно расположенных отдельных выступов, как описано и заявлено в патенте США №7073565, и иметь неоднородное распределение шероховатости поверхности, описанное в этом патенте. Литейная поверхность может быть покрыта хромом, никелем или другим материалом покрытия для защиты текстуры.
[0039] Очищающие щетки 36 расположены рядом с парой литейных валков так, что периферия очищающих щеток 36 может быть введена в контакт с литейными поверхностями 12А литейных валков 12 для удаления оксидов с литейных поверхностей во время литья. Очищающие щетки 36 расположены с противоположных сторон литейной зоны/зоны разливки рядом с литейными валками, между зазором 18 и литейной зоной, в которой литейные валки входят в защитную атмосферу в контакте с литейной ванной 19 расплавленного металла. Если требуется, отдельные сметающие щетки 37 могут быть предусмотрены для дополнительной очистки литейных поверхностей 12А литейных валков 12, например, в начале и конце производственного цикла литья при желании.
[0040] Боковые преграждающие элементы 20 могут быть установлены на плиточных держателях и могут приводиться в движение посредством плиточных держателей, расположенных по одному у каждого конца группы валков и выполненных с возможностью перемещения по направлению друг к другу и друг от друга. Плиточные держатели боковых преграждающих элементов 20 могут быть расположены на плите для центрального стакана, установленной на кассете 11 для валков так, что она проходит в горизонтальном направлении над литейными валками. Плита для центрального стакана расположена под распределителем 16 в положении при литье/положении разливки и имеет центральное отверстие для приема стакана 17 для подачи металла. Стакан 17 для подачи металла может быть выполнен в виде двух или более сегментов, и по меньшей мере часть каждого сегмента стакана 17 для подачи металла может опираться на плиту для центрального стакана. Наружный конец каждого стакана 17 для подачи металла опирается на перекрывающую часть (непоказанную), расположенную рядом с боковыми преграждающими элементами 20 и выполненную с возможностью обеспечения опоры для подающего стакана 17 и перемещения подающего стакана 17 во время разливки/литья.
[0041] Ножевое уплотнение может быть предусмотрено рядом с каждым литейным валком 12 и может примыкать к части корпуса. Ножевые уплотнения могут быть расположены так, как необходимо, рядом с литейным валком и могут образовывать частичную камеру между частью корпуса и вращающимися литейными валками 12. Ножевые уплотнения обеспечивают возможность регулирования атмосферы вокруг щеток и уменьшения прохода горячих газов из камеры 27 вокруг литейных валков. Положение каждого ножевого уплотнения может быть регулируемым во время литья за счет обеспечения перемещения ножевого уплотнения посредством исполнительных механизмов, таких как гидравлические или пневматические цилиндры, по направлению к литейным валкам или от литейных валков.
[0042] Литейные валки 12 охлаждаются водой изнутри, так что, когда литейные валки 12 приводятся во вращение в противоположных направлениях, корочки затвердевают на литейных поверхностях 12А, когда литейные поверхности вращаются для входа в контакт с литейной ванной 19 и через литейную ванну 19. Во время разливки/литья металлические корочки, образованные на литейных поверхностях литейных валков, сводятся вместе в зазоре для подачи литой полосы вниз из зазора в первую камеру 27. Между литейными валками и клетью 31 с тянущими валками вновь образованная стальная полоса будет заключена в первой камере 27, ограничивающей герметичное пространство или атмосферу.
[0043] Как показано на фиг. 3, после прохода через клеть 31 с тянущими валками полоса 21 входит в первую часть 68 второй камеры 68/76 и опирается на направляющий рольганг 30 до прокатного стана 32. Направляющий ролик 70 противоскручивания может быть расположен непосредственно перед прокатным станом 32 с возможностью подъема и опускания данного ролика для подъема литой полосы с ее прямолинейной горизонтальной траектории перемещения так, чтобы она прошла вокруг ролика противоскручивания и была намотана вокруг верхнего рабочего валка 32А перед зоной захвата валками между рабочими валками 32А. Для удерживания полосы на направляющем рольганге 30 при подъеме ролика 70 противоскручивания ролик 72 для прохода по линии переводится вниз для входа в контактное взаимодействие с полосой 21 у направляющего рольганга 30. Вторая камера 68/76 по существу проходит между клетью 31 с тянущими валками и прокатным станом 32.
[0044] Атмосфера в первой части 68 второй камеры 68/76 может быть изолирована от атмосферы в первой камере 27. В альтернативном варианте атмосфера в первой части 68 камеры 68/76 может быть по существу такой же, как атмосфера в первой камере 27. В любом случае расположенная дальше по ходу часть 76 второй камеры 68/76 проходит от первой части 68 второй камеры 68/76 до клети 32 прокатного стана. Литая полоса 21 продолжает быть заключенной в защитной атмосфере второй камеры 68/76 в расположенной дальше по ходу части 76 между роликом 70 для прохода по линии и станом 32 горячей прокатки. Регулируемая/контролируемая атмосфера может поддерживаться как в первой камере 27, так и во второй камере 68/76 для регулирования окисления на поверхности литой полосы 21. Окалина на поверхности полосы 21 уменьшает коэффициент трения литой полосы 21.
[0045] Приемный контейнер 2 6 для скрапа, первая камера 27 и вторая камера 68/76 не герметизированы полностью для предотвращения утечки, а, скорее, обычно достаточно герметизированы до степени, целесообразной на практике без ненужных затрат и обеспечивающей возможность регулирования и поддержания атмосферы внутри данных камер так, как желательно, и с некоторой допустимой утечкой. По существу, подачу азота в первую и вторую камеры также можно регулировать для ограничения количества проникающего воздуха.
[0046] Вторая камера 68/76 может быть снабжена впускными элементами 101 для распыления воды, выполненными с возможностью приведения их в действие для распыления мелкодисперсного тумана из водяных капель рядом с поверхностью стальной полосы, когда она проходит через вторую камеру 68/76, и для генерирования тем самым пара и влажности во второй камере при одновременном стремлении избежать контакта жидкой воды со стальной полосой. Элементы 101 для впуска газа могут быть расположены в крышке или верхней части 61 и 89 первой части 68 и расположенной дальше по ходу части 76 второй камеры 68/76 и могут быть расположены в боковом направлении от края до края крышки так, чтобы они были расположены в определенном порядке для обеспечения более равномерного распределения кислородсодержащего газа по ширине полосы 21 и образования более равномерной толщины окалины на по меньшей мере одной поверхности литой полосы 21. Управление каждым впускным элементом 101 может осуществляться независимо для более равномерного направления кислородсодержащего газа, имеющего заданное количество кислорода и других элементов, к литой полосе 21 в заданных местах.
[0047] Впускные средства 101 могут быть выполнены с возможностью функционирования посредством газа-пропеллента для образования мелкодисперсного тумана из воды. Вода может подаваться под давлением, составляющим около 100-500 кПа, хотя давление воды не является критически важным. Соответственно, впускные средства 101 могут быть настроены для создания мелкодисперсного тумана на ширине полосы 21 для генерирования пара и влажности в пределах второй камеры 68/76. В одном альтернативном варианте газ-пропеллент для «проталкивания» воды через впускные средства 101 может представлять собой инертный газ, такой как азот.
[0048] Во второй камере 68/76 заданный, уменьшенный, более «равномерный» коэффициент трения создается от края до края полосы 21 за счет обеспечения более равномерного контакта между полосой и рабочими валками 32А путем регулирования уровней содержания кислорода и влажности. Газообразный кислород вводят для обеспечения содержания кислорода от 0,5% до 15% и влагу вводят для обеспечения влажности от 3% до 10% в атмосфере второй камеры 68/76, чтобы обеспечить образование на полосе 21 окалины с заданной толщиной по всей ширине полосы 21 и, в свою очередь, заданного коэффициента трения на всей ширине полосы 21 перед ее входом в клеть 32 прокатного стана. В частности, атмосфера во второй камере может содержать от 3 до 7% кислорода включительно или от 5 до 10 или 15% кислорода включительно при влажности от 3% до 10% или от 3% до 5% во второй камере.
[0049] Во второй камере 68/76 толщина окалины на полосе 21 может составлять от 0,05 микрона до 4,0 микрона или от 0,2 до 2,0 микрона. Заданная высота окалины обеспечивает заданный коэффициент трения на всей ширине полосы, что обеспечивает улучшение управления полосой в прокатном стане 32 и по ходу за ним на пути к моталке. Устройства обнаружения, такие как тепловизионные камеры, могут быть предусмотрены для определения излучательной способности полосы, указывающей на толщину окалины, «наросшей» на поверхности полосы.
[0050] В некоторых вариантах осуществления элементы 101 для впуска газа могут быть расположены в верхней части или нижней части второй камеры 68/76 с возможностью направления кислородсодержащего газа вниз или вверх к полосе 21 для обеспечения атмосферы с содержанием кислорода от 0,5% до 10% при одновременном обеспечении влажности от 3% до 10% во второй камере для более равномерного окисления на по меньшей мере одной поверхности литой полосы 21. В альтернативных вариантах осуществления элементы 101 для впуска газа могут быть расположены как в нижней части, так и в верхней части второй камеры 68/76 с возможностью подачи кислородсодержащего газа к верхней и нижней противоположным поверхностям литой полосы 21. В любом из двух случаев средства для впуска газа могут быть выполнены с возможностью подачи кислородсодержащего газа по существу в первую часть 68 и в расположенную дальше по ходу часть 76 второй камеры 68/76.
[0051] В любом случае более равномерная окалина обеспечивает улучшение нагружения при прокатке для заданного уменьшения толщины, более гладкие поверхности полосы и улучшение управления направлением перемещения полосы при ее перемещении через клеть 32 прокатного стана и дальше по ходу через клеть 91 с тянущими валками к моталке. Напротив, при предшествующем литье без регулирования уровней содержания кислорода и влажности во второй камере неровный слой окалины, создающий непостоянный коэффициент трения между полосой и валками, приводил к тому, что поворачивающая сила действовала со стороны рабочих валков 32А и тянущих валков 91А на литую полосу 21, когда она проходила через клеть 32 прокатного стана и тянущие валки 91А, и вызывала перемещение полосы вправо или влево, клиновидность или выгибание, или в экстремальном случае зажатие на выходе прокатного стана, вызывающее останов прокатного стана.
[0052] Кроме того, вторая камера 68/76 может быть выполнена с возможностью избирательного воспрепятствования проникновению атмосферного воздуха в камеру 68/76. Например, для воспрепятствования проникновению окружающей атмосферы в камере 68/76 крышка 89 в расположенной дальше по ходу части 76 второй камеры 68/76 может содержать уплотнение, такое как ножевое уплотнение, вокруг краев крышки 89, когда крышка 89 закрыта, в результате чего обеспечивается возможность регулирования атмосферы внутри второй камеры 68/76.
[0053] Как показано на фиг. 3, когда полоса 21 выходит из прокатного стана 32, полоса 21 может входить в третью камеру 80 или выходить в окружающую атмосферу. Как и в случае первой камеры 27 и второй камеры 68/76, третья камера 80 может быть очищена от воздуха посредством азота перед началом разливки/литья для получения заданной атмосферы 81. Третья камера 80 также может содержать впускные средства, выполненные с возможностью распыления воды на полосу 21. Полоса 21 размещается в третьей камере 80 между клетью 32 прокатного стана и второй клетью 91 с тянущими валками. Тянущие валки 91А выполнены с возможностью придания натяжения литой полосе 21 для облегчения сматывания полосы 21 в рулон посредством моталки 92 (показанной на фиг. 1).
[0054] Фиг. 4 представляет собой график, показывающий усилие при прокатке литой полосы, в прокатном стане в зависимости от времени разливки/литья. Фиг. 4 показывает, что при времени разливки, составляющем 70,80  минуты, процентное содержание кислорода и влажность еще не регулировались во второй камере в соответствии с одним вариантом осуществления способа и установки по настоящему изобретению, и среднее значение усилия при прокатке составляло 3278000 Ньютонов. После этого по мере регулирования содержания газообразного кислорода и влажности в атмосфере во второй камере усилие при прокатке уменьшилось до значений менее 2500000 Ньютонов и сохранялось на данном уровне до 193, 20 минуты времени разливки. В то же время фиг. 5 представляет собой график, показывающий, что толщина полосы, представляющей собой литую полосу 21, на выходе из прокатного стана, представленная в зависимости от времени разливки, начинается с толщины, составляющей 0,07 дюйма (1,778 мм), при времени разливки 70,80 минуты и уменьшается до толщины, составляющей 0,047 дюйма (1,1938 мм), при регулировании в соответствии с вариантом осуществления. Данные, приведенные на этих графиках по фиг. 4 и 5, подтверждают, что усилие при прокатке для обжатия полосы до заданной желательной толщины полосы уменьшается за счет обеспечения регулируемых уровней содержания кислорода и влажности, как описано выше, в атмосфере второй камеры 68/76.
[0055] Заявитель также обнаружил, что более гладкие, более ровные поверхности полосы были получены при регулировании процентного содержания кислорода и влажности в атмосфере второй камеры при пробных разливках/пробном литье. Это показано ниже в Таблице I.
[0056]
[0057] Как показано посредством Таблицы I, когда уровни содержания кислорода превышали 5% и влажность превышала 3,6% при пробных разливках, поверхности литой полосы были значительно более гладкими даже при 6-м или 7-м ковшах при последовательном литье. Напротив, как показано в Таблице I, при предыдущих пробных разливках без регулирования уровней содержания кислорода и уровней влажности во второй камере поверхности литой полосы были слишком шероховатыми (свыше Ra 2) после 5 ковшей для продолжения последовательного литья до 6-го ковша и 7-го ковша.
Эти данные показывают, что способ и установка по настоящему изобретению обеспечивают более гладкие поверхности полосы, более желательное полосообразное изделие и «продлевают» последовательное литье до 6-го и 7-го ковшей, что обеспечивает повышение производственной эффективности литейной машины и повышение производительности.
[0058] Фиг. 6 также показывает, что при способе и установке по настоящему изобретению может быть обеспечено улучшенное управление направлением перемещения литой полосы при ее перемещении через прокатный стан и по ходу за ним до моталки при регулировании процентного содержания кислорода и влажности в атмосфере во второй камере в соответствии со способом и установкой по настоящему изобретению. Как видно на фиг. 6, при отсутствии регулирования уровня содержания кислорода и влажности во второй камере полоса отклонялась от заданного направлении по ходу за прокатным станом перед сматыванием в рулон и подвергалась телескопическому выдвижению витков рулона, как полоса в состоянии после сматывания в рулон, подобном показанному ссылочной позицией 113. Затем, когда было введено регулирование уровней содержания кислорода и влажности во второй камере, полоса, отслеживаемая в состоянии после сматывания в рулон, подобном показанному, имела по существу прямолинейные боковые стенки в рулоне, как показано на фиг. 6. Таким образом, данные способ и установка также обеспечивают существенное уменьшение потерь в выходе продукции, связанных с повреждением краев вследствие телескопического выдвижения витков рулона.
[0059] Фиг. 7 графически показывает величину бокового смещения полосы, когда она проходит через прокатный стан. Фиг. 7 представляет собой график, показывающий боковое смещение литой полосы, показанной на фиг. 6, в зависимости от времени разливки, при регулировании и без регулирования содержания кислорода и влажности в камере на входе в прокатный стан. Линии 114 показывают желательные пределы бокового смещения полосы, проходящей через прокатный стан. Линии 115 показывают положение полосы и степень смещения, когда она прошла через прокатный стан, и линия 116 показывает положение первых тянущих валков между первой и второй камерами во время производственного цикла литья. Как показано на фиг. 7, при времени разливки от 0,01 до 32,98 минуты при последовательном литье без регулирования содержания кислорода и влажности в камере перед входом в прокатный стан полоса является неустойчивой и отклоняется влево и вправо за заданные пределы бокового смещения полосы. Это отклонение полосы вызывает телескопическое выдвижение витков рулона, как показано в первой части 113, во время сматывания в рулон, как показано на фиг. 6. При времени разливки от 32,98 до 173,39 минуты последовательного литья содержание кислорода и влажность регулируются в камере на входе в прокатный стан с параметрами, описанными выше, и направление перемещения полосы является стабильным, и стороны рулона являются прямыми, как показано на фиг. 6. Таким образом, фиг. 6 и 7 показывают улучшение управления направления перемещения полосы и получаемое в результате повышение качества и увеличение выхода литой полосы посредством способа и установки по настоящему изобретению. Эти преимущества получены в дополнение к уменьшению давления металла на валки при прокатке при заданном обжатии и более гладким поверхностям полосы, как описано выше, посредством способа и установки по настоящему изобретению.
[0060] Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на определенные варианты осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что могут быть выполнены различные изменения и заменены эквиваленты, не выходя за рамки объема изобретения. Кроме того, могут быть выполнены многие модификации для адаптации определенной ситуации или материала к идеям изобретения не выходя за рамки его объема. Следовательно, предусмотрено, что изобретение не ограничено определенными вариантами осуществления, находящимися в рамках объема приложенной формулы изобретения.