用于金屬的連鑄成型加工設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供用于金屬的連鑄成型加工設備，包括：煉爐，用以調質后符合所需條件的液態金屬；容納由煉爐調質的液態金屬的中間包；結晶器，用于接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯；拉矯機，將結晶器中的金屬坯拉出并矯直；直接設置在拉矯機下游的碾壓裝置，用于利用余熱將來自拉矯機的金屬坯碾壓為適于剪切的坯料；直接設置在碾壓裝置下游的剪切裝置，用于利用余熱將來自碾壓裝置的金屬坯剪切成所需尺寸的坯件；直接設置在剪切裝置下游的模鍛或輥鍛或穿孔裝置，用于利用余熱對坯件直接進行模鍛或輥鍛使其成型為所需尺寸和形狀的產品，或利用余熱對坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
【專利說明】用于金屬的連鑄成型加工設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于金屬的連鑄成型加工設備及方法，尤其涉及用于鋼材的連鑄成型加工設備和方法。
【背景技術】
[0002]現有的煉鋼廠在精煉之后基本上都采用了連續鑄錠工藝(連鑄工藝)。連鑄工藝是將精煉得到的液態鋼用連鑄機澆注、冷凝、切割而直接得到鋼坯的工藝。澆注時把裝有鋼水的盛鋼桶通過盛鋼桶運載裝置運送到連鑄機的上方，經盛鋼桶底部的流鋼孔把鋼水注入到中間包內，打開中間包塞棒(或滑動水口)后，鋼水流入到下口用引錠桿頭堵塞并能上下振動的結晶器中，鋼液沿結晶器周邊冷凝成坯殼，當結晶器下端出口處有一定厚度時，帶有液心并和引錠裝置連在一起的鋼坯在拉坯機驅動下，離開結晶器沿著由弧形排列的夾輥支撐下移。與此同時，鋼坯被二次冷卻裝置進一步冷卻并繼續凝固。當引錠裝置進入拉矯機后脫去引錠裝置，鋼坯在全部凝固或帶有液心狀態下被矯直。隨后在水平位置被切割成一定尺寸的鋼坯。
[0003]鋼坯是生產型鋼、板帶鋼和鋼管等成品軋材的半成品。
[0004]為了節約能源，提高生產效率從而為企業帶來更大的經濟效益，目前有一些鋼廠已經采用或希望采用直接熱裝熱軋工藝(DHCR, Direct Hot Charge Rolling),其是將鑄軋之間的板坯提交方式由批量提交轉變為“準流水線”式提交方式。采用了 DHCR工藝后，物流在煉鋼一連鑄一軋線間由液態鋼水變成固態板坯，再經加熱軋制后變成固態鋼卷。
[0005]盡管一些鋼廠實現了 DHCR，但是對于需要采用模鍛或輥鍛加工的產品，目前仍然是首先通過連鑄工藝生產出鋼坯，之后將鋼坯件整批送到或者先入庫后再整批送到模鍛車間或輥鍛車間進行加工。這種工序就使得在將鋼坯件進行模鍛或輥鍛時還需要進行下料、加熱、制坯等工藝，也就是說，其需要在連鑄工藝之后對鋼坯件進行再次加熱，因此使得能耗增加，并且增加了運輸費用，而且使得生產周期變長，提高了工廠的生產成本。
[0006]另外，對于無縫鋼管的生產，目前的加工工藝一般是將管坯經切割機切割，然后送入熔爐內加熱，熔爐內加熱溫度大約為1200攝氏度。管坯出爐后經過壓力穿孔機進行穿空。穿孔后，管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓，擠壓后脫管定徑，定徑機通過錐形鉆頭高速旋轉入鋼坯打孔形成鋼管。
[0007]同樣，上述傳統的無縫鋼管的生產工藝就使得在將管坯進行穿孔之前還需要進行切割、加熱等工藝，也就是說，其需要在連鑄工藝之后對管坯進行切割并且需要再次加熱，因此使得能耗增加，并且增加了運輸費用，而且使得生產周期變長，提高了工廠的生產成本。
實用新型內容
[0008]為了解決目前煉鋼廠(或煉鋁廠)和金屬零件加工(尤其是模鍛加工或輥鍛加工或無縫鋼管加工)存在的上述一個或多個問題。本實用新型提供了一種用于金屬的連鑄成型加工方法。
[0009]根據本實用新型的一個方面，提供一種用于金屬的連鑄成型加工設備，其特征在于包括:煉爐，用以調質后符合所需條件的液態金屬；中間包，其容納由煉爐調質的液態金屬；結晶器，用于接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯；拉矯機，將結晶器中的金屬坯拉出并矯直；其中還包括:剪切裝置，其直接設置在拉矯機的下游，用于利用金屬坯的余熱將從拉矯機中出來的金屬坯剪切成所需尺寸的坯件，其中，所述剪切裝置包括分離的第一次剪切機和第二次剪切機，或者包括具有移動能力的一體化的第一次剪切機和第二次剪切機；并且所述連鑄成型加工設備還包括:模鍛裝置或輥鍛裝置或穿孔裝置，其直接設置在剪切裝置的下游，用于利用坯件的余熱對坯件直接進行模鍛或輥鍛使其成型為所需尺寸和形狀的產品，或者利用坯件的余熱對坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
[0010]根據本實用新型的一個實施例，所述第一次剪切機是移動剪切機，第二次剪切機是個數剪切機。
[0011]根據本實用新型的另一方面，提供一種用于金屬的連鑄成型加工方法，其包括如下步驟:
[0012]i)通過煉爐調質符合所需條件的液態金屬并將液態金屬放入中間包中；
[0013]ii)利用結晶器接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯；
[0014]iii)利用拉矯機將結晶器中的金屬坯拉出并矯直；
[0015]其特征在于包括以下步驟:
[0016]在金屬坯從拉矯機中出來后利用金屬坯的余熱對其進行碾壓，然后利用金屬坯的余熱直接用剪切裝置將金屬坯剪切成所需尺寸的坯件，然后利用坯件的余熱對所述坯件直接進行模鍛或輥鍛加工使所述坯件成型為所需尺寸和形狀的產品，或者利用坯件的余熱對所述坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
[0017]根據本實用新型的一個實施例，所述直接用剪切裝置將金屬坯剪切成所需尺寸的坯件的步驟包括兩次剪切，第一次剪切為移動剪切，將金屬坯剪切為一定長度的一次剪切坯料，一次剪切坯料例如是2米或更長或更短。第一次剪切優選使用液壓剪切裝置。當然，其也可以使用其它剪切裝置。
[0018]之后，將一次剪切坯料托起以送到二次剪切裝置。優選地，第二次剪切使用機械剪切，將一次剪切坯料剪切為多個與最終產品尺寸相應或稍大的坯件。二次剪切也稱個數剪切，一般地，其可以達到每分鐘24次。當然，根據需要，其可以是每分鐘6次、7次、8次......30次或更多。
[0019]移動和機械剪切也能夠在同一個設備上同時實現移動和剪切功能。
[0020]根據本實用新型的一個實施例，所述煉鋼(或鋁或者鋼或鋁的合金等)的步驟是通過精煉爐調質符合所需條件的液態金屬。
[0021]根據本實用新型的另一個實施例，所述煉鋼(或鋁或者鋼或鋁的合金等)步驟包括冶煉、精煉二次步驟以調質符合所需條件的液態金屬。也就是說，先通過冶煉爐(例如高爐、轉爐等)對金屬進行粗煉，然后再通過精煉爐進行精煉配料調質使其達到所需的要求。
[0022]優選地，本實用新型中所述的金屬是鋼、鐵或鋁、或鐵合金、或鋁合金、鋼管等。
[0023]優選地，本實用新型的連鑄成型加工方法還包括對各個步驟的進行狀況和節奏進行實時監控的監控操作。這樣，就可以對生產過程中各個環節出現的突發問題及時做出應對方案，調整生產計劃，保證生產順利進行。
[0024]根據本實用新型的又一方面，提供一種用于金屬的連鑄成型加工設備，其包括:煉爐，用以調質符合所需條件的液態金屬；中間包，其容納由煉爐調質的液態金屬；結晶器，用于接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯；拉矯機，將結晶器中的金屬坯拉出并矯直；其特征在于還包括:碾壓裝置，其直接設置在拉矯機的下游，用于利用金屬坯的余熱將從拉矯機中出來的金屬坯碾壓為適于剪切的坯料；剪切裝置，其直接設置在碾壓裝置的下游，用于利用金屬坯的余熱將從碾壓裝置中出來的金屬坯剪切成所需尺寸的坯件；并且還包括:模鍛裝置或輥鍛裝置或穿孔裝置，其直接設置在剪切裝置的下游，用于利用坯件的余熱對坯件直接進行模鍛或輥鍛使其成型為所需尺寸和形狀的產品，或者利用坯件的余熱對坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
[0025]根據本實用新型的一個實施例，所述剪切裝置包括第一次剪切機和第二次剪切機。第一次剪切機為移動剪切機，其將金屬坯剪切為一定長度的一次剪切坯料，一次剪切坯料例如是2米或更長或更短。第一次剪切機優選是液壓剪切機。當然，其也可以是其它類型的剪切機。
[0026]之后，將一次剪切坯料托起以送到第二次剪切機。優選地，第二次剪切機是機械剪切機，將一次剪切坯料剪切為多個與最終產品尺寸相應或稍大的坯件。第二次剪切也稱個數剪切，一般地，其可以達到每分鐘24次。當然，根據需要，其可以是每分鐘6次、7次、8次......30次或更多。
[0027]根據本實用新型的一個優選實施例，可將第一次剪切機和第二次剪切機一體化，即，使得第二次剪切機(機械剪切機)能移動，從而使得第二次剪切機能夠實現如上所述的第一次剪切機和第二次剪切機二者的功能，也即，使得第一次剪切機和第二次剪切機一體化。
[0028]優選地，本實用新型的連鑄成型加工設備還包括對各個步驟的進行狀況和節奏進行實時監控的監控系統。
[0029]根據本實用新型的用于金屬的連鑄成型加工方法，由于在連鑄之后以流水線的方式將處于高溫的金屬坯直接剪斷成或在碾壓后直接剪斷成合適尺寸的坯件并直接對坯件進行模鍛加工或輥鍛加工而生產出符合要求的產品，從而在模鍛和輥鍛之前不需要再對連鑄之后得到的坯料(方坯、棒坯或板坯等)進行再加熱和制坯的操作，因此降低了能耗。通常，將每噸鋼材加熱到1000度左右需要消耗大約400度電。很明顯，本實用新型的連鑄成型設備不需要對鋼材進行再加熱，從而至少節約了 400度電的能耗。并且，根據本實用新型的連鑄成型設備不需要將連鑄得到的坯料再入庫或者運輸，縮短了生產周期，提高了生產效率，因此很大程度地節約了生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]本實用新型將參考所附的示意圖進行說明，其中，在所有附圖中，相同的附圖標記涉及相同的部分，且其中:
[0031]圖1是根據本實用新型一個實施例的連鑄成型設備的剪切機上游設備的示意圖。
[0032]圖2是根據本實用新型一個實施例的連鑄成型設備的剪切機下游設備(包括剪切機)的示意圖。[0033]圖3是根據本實用新型的用于金屬的連鑄成型加工方法的一個實施例的流程圖。【具體實施方式】
[0034]圖1和2為根據本實用新型一個實施例的連鑄成型設備的剪切機上游設備的示意圖，其中圖1中的附圖標記I表示連鑄設備中的結晶器，附圖標記2表示拉矯機。
[0035]圖2是根據本實用新型一個實施例的連鑄成型設備的剪切機下游設備(包括剪切機)的示意圖。其中示出了依次設置在圖1的拉矯機2下游的第一次剪切機、第二次剪切機和模鍛裝置。附圖標記3表示第一次剪切的剪切機，附圖標記4表示第二次剪切的剪切機，附圖標記5表示模鍛裝置。
[0036]可以理解，圖1和圖2中各設備只是示意性的，并非按等比例繪制，并且它們的放置方式和距離能夠根據需要任意改變，只要能實現本實用新型的目的即可。
[0037]本實用新型的一個實施例的連鑄成型設備包括:煉爐，用以調質后符合所需條件的液態金屬；中間包，其容納由煉爐調質的液態金屬；結晶器，用于接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯；拉矯機，將結晶器中的金屬坯拉出并矯直；剪切裝置，其直接設置在拉矯機的下游，用于利用金屬坯的余熱將從拉矯機中出來的金屬坯剪切成所需尺寸的坯件，其中，所述剪切裝置包括分離的第一次剪切機和第二次剪切機，或者包括具有移動能力的一體化的第一次剪切機和第二次剪切機；以及模鍛裝置或輥鍛裝置或穿孔裝置，其直接設置在剪切裝置的下游，用于利用坯件的余熱對坯件直接進行模鍛或輥鍛使其成型為所需尺寸和形狀的產品，或者利用坯件的余熱對坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
[0038]根據本實用新型的另一實施例的用于金屬的連鑄成型加工設備，包括:煉爐，用以調質后符合所需條件的液態金屬；中間包，其容納由煉爐調質的液態金屬；結晶器，用于接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯；拉矯機，將結晶器中的金屬坯拉出并矯直；碾壓裝置，其直接設置在拉矯機的下游，用于利用金屬坯的余熱將從拉矯機中出來的金屬坯碾壓為適于剪切的坯料；剪切裝置，其直接設置在碾壓裝置的下游，用于利用金屬坯的余熱將從碾壓裝置中出來的金屬坯剪切成所需尺寸的坯件；模鍛裝置或輥鍛裝置或穿孔裝置，其直接設置在剪切裝置的下游，用于利用坯件的余熱對坯件直接進行模鍛或輥鍛使其成型為所需尺寸和形狀的產品，或者利用坯件的余熱對坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
[0039]圖3是根據本實用新型的用于金屬的連鑄成型加工方法的一個實施例的流程圖。
[0040]圖3中的步驟SlO表示煉鋼步驟，其可以通過主要以廢鋼為原料的電弧爐煉鋼、中頻電爐等。也可以是高爐粗冶煉、精練。對于轉爐煉鋼，優選對于從轉爐出來的鋼液進行二次冶金(也稱精煉)。也就是說，SlO的煉鋼步驟可以是指僅進行一次煉鋼步驟，也可以是包括冶煉和精煉的二次煉鋼步驟。
[0041]現有技術中，經過煉鋼步驟SlO得到符合需要的液態鋼通常被運送到回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后將鋼水注入中間包中。中間包再由鋼水口將鋼水分配到各個結晶器中去。
[0042]圖3中的步驟S20是利用結晶器接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯。根據所要加工(模鍛或輥鍛)的產品的形狀和尺寸特點可以選用合適的結晶器。也就是說，任何現有的結晶器，例如蒸發結晶器、冷卻結晶器等都可用于本實用新型的連鑄成型加工設備中。
[0043]圖3中的步驟S30是利用拉矯機將結晶器中的金屬坯拉出并矯直。根據所要加工(模鍛或輥鍛)的產品的形狀和尺寸特點可以選用合適的拉矯機。也就是說，任何現有的拉矯機都可用于本實用新型的連鑄成型加工設備中。
[0044]圖3中的步驟S40是在金屬坯從拉矯機中出來后通過碾壓裝置利用金屬坯的余熱進行碾壓，將金屬坯碾壓為適于剪切的坯料。
[0045]圖3中的步驟S50是在金屬坯從碾壓裝置中出來后利用金屬坯的余熱直接用剪切裝置將金屬坯剪切成所需尺寸的坯件。在本實用新型的步驟S50中需要進行兩次剪切。根據一個實施例，使用第一次剪切機和第二次剪切機在高溫下將金屬坯剪切成所需尺寸的坯件。第一次剪切機為移動剪切機，其將金屬坯剪切為一定長度的一次剪切坯料，一次剪切坯料例如是2米或更長或更短。第一次剪切機優選是液壓剪切機。當然，其也可以是其它類型的剪切機。之后，將一次剪切坯料托起以送到第二次剪切機。優選地，第二次剪切機是機械剪切機，將一次剪切坯料剪切為多個與最終產品尺寸相應或稍大的坯件。第二次剪切也稱個數剪切，一般地，其可以達到每分鐘24次。當然，根據需要，其可以是每分鐘6次、7次、8次......30次或更多。
[0046]根據本實用新型的另一實施例，可以將第一次剪切機和第二次剪切機一體化，SP，使得第二次剪切機(機械剪切機)能移動，從而使得第二次剪切機能夠實現如上所述的第一次剪切機和第二次剪切機二者的功能。
[0047]圖3中的步驟S60是在將金屬坯剪切成金屬坯件后立即對所述坯件進行模鍛或輥鍛加工使其成型為所需尺寸和形狀的產品。根據本實用新型的另一實施例，金屬坯是管坯，在該實施例中，步驟S50是在將管坯剪切成管坯件后立即對管坯件進行穿孔加工以形成無縫管件的過程。
[0048]根據本實用新型，在連鑄之后以流水線的方式將處于高溫的金屬坯剪斷成合適尺寸的坯件并直接對坯件進行模鍛加工或輥鍛加工而生產出符合要求的產品，或者是在將管坯剪切成管坯件后立即對管坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
[0049]因此，根據本實用新型的連鑄成型加工方法是生產物流一體化的流水線作業。為了保證生產物流連續高效運作，需要使物流和信息流盡可能同步。因此最好根據每一個客戶訂單(所生產的產品)的具體要求，進行專門的物流設計，組織生產。
[0050]因此最好建立煉鋼一連鑄一剪切-模鍛(或輥鍛、或穿孔)一體化的計劃系統。在建立計劃系統時既要充分考慮煉鋼、連鑄的生產節奏，還需要考慮剪切、模鍛或輥鍛或穿孔的生產節奏，通過生產管制將各個生產環節的信息匯總共同管理，協調生產節奏，保證煉鋼一連鑄一剪切、模鍛(或輥鍛或穿孔)操作的無縫銜接。
[0051]另外，最好建立實時監控作業進行狀況，對突發問題及時做出應對方案，調整生產計劃，保證生產順利進行。
[0052]本實用新型用于金屬的連鑄成型加工方法不僅限于鋼的連鑄成型加工方法，其也可以用于鋁制品、或者鐵合金制品或鋁合金制品的連鑄成型加工、已及鋼管的加工制作。
[0053]包含在上述說明或在附圖中示出的所有情形，應被僅僅解釋為示例性的而非限制性的，對于本實用新型的上述實施例進行的各種變化、變型、修改以及等價設置在不脫離本實用新型的主旨或范圍的情況下都在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于金屬的連鑄成型加工設備，包括: 煉爐，用以調質后符合所需條件的液態金屬； 中間包，其容納由煉爐調質的液態金屬； 結晶器，用于接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯； 拉矯機，將結晶器中的金屬坯拉出并矯直； 其特征在于還包括: 剪切裝置，其直接設置在拉矯機的下游，用于利用金屬坯的余熱將從拉矯機中出來的金屬坯剪切成所需尺寸的坯件，其中，所述剪切裝置包括分離的第一次剪切機和第二次剪切機，或者包括具有移動能力的一體化的第一次剪切機和第二次剪切機；以及 模鍛裝置或輥鍛裝置或穿孔裝置，其直接設置在剪切裝置的下游，用于利用坯件的余熱對坯件直接進行模鍛或輥鍛使其成型為所需尺寸和形狀的產品，或者利用坯件的余熱對坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
2.根據權利要求1所述的連鑄成型加工設備，其特征在于所述第一次剪切機是移動剪切機，第二次剪切機是個數剪切機。
3.根據權利要求1或2所述的連鑄成型加工設備，其特征在于所述煉爐同時包括冶煉爐和精煉爐二者合一。
4.根據權利要求1或2所述的用于金屬的連鑄成型加工設備，其特征在于還包括對各個步驟的進行狀況和節奏進行實時監控的監控系統。
5.一種用于金屬的連鑄成型加工設備，包括: 煉爐，用以調質后符合所需條件的液態金屬； 中間包，其容納由煉爐調質的液態金屬； 結晶器，用于接收來自中間包的液態金屬并將液態金屬冷凝成金屬坯； 拉矯機，將結晶器中的金屬坯拉出并矯直； 其特征在于還包括: 碾壓裝置，其直接設置在拉矯機的下游，用于利用金屬坯的余熱將從拉矯機中出來的金屬坯碾壓為適于剪切的坯料； 剪切裝置，其直接設置在碾壓裝置的下游，用于利用金屬坯的余熱將從碾壓裝置中出來的金屬坯剪切成所需尺寸的坯件；并且還包括: 模鍛裝置或輥鍛裝置或穿孔裝置，其直接設置在剪切裝置的下游，用于利用坯件的余熱對坯件直接進行模鍛或輥鍛使其成型為所需尺寸和形狀的產品，或者利用坯件的余熱對坯件進行穿孔加工以形成無縫管件。
6.根據權利要求5所述的連鑄成型加工設備，其特征在于所述剪切裝置包括分離的第一次剪切機和第二次剪切機，或者包括具有移動能力的一體化的第一次剪切機和第二次剪切機。
7.根據權利要求5或6所述的連鑄成型加工設備，其特征在于所述煉爐同時包括冶煉爐和精煉爐二者合一。
8.根據權利要求5或6所述的用于金屬的連鑄成型加工設備，其特征在于還包括對各個步驟的進行狀況和節奏進行實時監控的監控系統。
【文檔編號】B22D11/14GK203526497SQ201320705235
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】謝兆宗 申請人:謝兆宗