[发明专利]在薄铸造带过程中对热流进行局部控制的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及由单辊或双辊铸造机铸造钢带的技术领域。

背景技术

在双辊铸造机中，熔融金属被引入一对相反地旋转的水平设置的铸造辊之间，所述铸造辊被内部冷却以使得金属在移动的辊子表面上结壳固化，并且使得金属被集合在两辊之间的辊隙(nip)处，从而生产出从铸造辊之间的辊隙向下传送的固化带产品。上述术语″辊隙″是指两铸造辊相互靠近的区域。熔融金属可以由钢包倒入小型转炉中，再从小型转炉中流经金属排出喷嘴，所述喷嘴位于上述辊隙上方，所述辊隙形成了支撑于辊子的铸造表面上的熔融金属铸造池。铸造池通常被限制在侧板或隔离坝之间，所述侧板或隔离坝被约束为与辊子的侧端面滑动配合，使得能够阻挡住铸造池的两端，令熔融金属不能流出。

当使用双辊铸造机铸造带时，铸造池通常将达到超过1550℃的高温，通常为1600℃以及更高。必须以非常迅速的速度在辊子的铸造表面上将钢水冷却，以在铸造辊的每个旋转期间，熔化钢铸造池在铸造表面上暴露的短时间内形成凝固壳。而且，重要的是实现均匀的凝固，以避免固化壳发生变形，所述固化壳在辊隙处汇合形成钢带。壳的变形能够导致被称为″鳄鱼皮型表面粗糙(crocodile skin surface roughness)″的表面缺陷。已知，鳄鱼皮型表面粗糙发生在重量百分比为0.065％以上的高含碳量水平情况下，甚至在重量百分比为0.065％以下时也会发生。已知，如图1所示的粗糙的鳄鱼皮由于其它的原因而产生。粗糙的鳄鱼皮在5到10毫米的周期内，40到80微米的周期性地出现在钢带表面上，上述距离由表面光度仪所测量。

我们发现，在碳水平低于重量百分比0.065％时，鳄鱼皮型表面粗糙的形成直接地与熔融金属和铸造辊的表面之间的热流(heat flux)相关，并且粗糙的鳄鱼皮的形成可以通过控制熔融金属和铸造辊的表面之间的热流而被控制。图2报告了敲裂试验(clip tests)，其图示了热流与粗糙的鳄鱼皮的形成之间的关系，所述粗糙的鳄鱼皮是在制造薄铸造带(cast trip)时在铸造辊得表面上的金属壳的形成期间形成的。如图2所示，我们也发现，通过控制与每个铸造辊的铸造表面外围地接触的旋转刷而控制其施加的能量，在熔融金属和铸造辊的表面之间的热流，进而在薄钢带上粗糙的鳄鱼皮表面的出现都是能够被控制的。

从熔融金属和铸造辊的表面而来的热流与薄钢带上的鳄鱼皮型表面粗糙之间的关系已经被发现，与铸造辊是平滑的或具有纹理无关。图3报告了倾角测试，图示了热流是如何随着铸造辊的铸造表面是平滑的还是具有纹理的而变化的。我们也发现在铸造期间铸造辊的铸造辊表面得纹理也发生变化。这个变化可以导致从熔融金属到铸造辊表面上热流得变化，并因此导致薄钢带上的鳄鱼皮型表面粗糙的形成的变化。我们发现了一种方法，通过控制熔融金属和铸造辊表面之间的热流而直接地控制鳄鱼皮型表面粗糙的形成，避免在铸造期间的金属壳形成时热流发生大的波动，进而控制所生产得薄钢带上鳄鱼皮型表面粗糙的形成。

基于铸造速度，可以通过对驱动抵住铸造表面的刷子旋转的电动、气动或者液压电动机施加改变的压力或旋转速度或同时改变两者，使得可以被依次地控制抵住铸造辊的旋转刷的能量。旋转刷的能量能够通过测量旋转电动机的扭矩而被测量。在熔融金属和铸造辊的铸造表面之间的热流可能被起始测量并不断地被测量，这样，通过测量在入口和出口之间的围绕铸造辊循环的冷却水的温差，就能测量到实时热流与起始热流之间的温差，如美国专利号6,588,493和6,755,234所述。虽然这是一个最新提出的测量热流的最好的手段，但是，热流还可以通过任何其它可利用得方法来测量。在任何情况下，通过监测热流并计算起始热流与测量热流之间的差异，通过抵住铸造表面的刷子所施加的能量就可以通过接收从响应所测量的热流的监视器所发出的电信号的控制系统而被自动的控制，并且能够控制基于起始热流与测量热流之间差异的抵住铸造辊的刷子所施加的能量。

之前的打算是通过在临近铸造表面的浇铸区域喷射气体来调整铸造辊的上冠(crown)的形状。参见美国专利5,787,967。然而，该技术方案没有打算在使用刷子将铸造表面上的氧化物去除的附近喷射气体，去除氧化物是为了改善浇铸区域内的熔融金属和铸造辊表面之间的局部热流。浇铸区域是铸造辊之间位于辊隙之上的区域，在该区域形成铸造池。该区域从密封形成的铸造辊的12点钟位置开始，典型地具有气帘，在旋转的铸造辊表面进入浇铸区域时，不包括接近铸造辊的临近区域，所述铸造辊位于铸造带从辊隙卸下的位置与铸造辊的12点钟位置之间。

发明内容