[发明专利]一种采用动量布流的金属薄带连铸方法

说明书

本申请涉及一种采用动量布流的金属薄带连铸方法，包括步骤：调整布流装置的位置，启动双辊薄带连铸设备；熔融金属经过布流装置后形成具有初始动量的均匀片状熔融金属流；片状熔融金属流以50‑100℃的过热度和0.5‑2m/s的初速度进入熔池内，布流装置与熔池间隔设置；在熔融金属初速度的作用下，在熔池内形成与两个冷却辊面相邻且具有动量搅拌作用的涡流；随着两个冷却辊的转动，在涡流动量搅拌的作用下完成熔融金属的凝固。本申请充分利用熔融金属的动能，在熔池内形成与冷却辊辊面相邻且具有动量搅拌作用的涡流，可以在过热度高达50‑100℃时制备出等轴晶，而且还能够提高等轴晶比例至100％，从而能够细化晶粒、改善偏析。

技术领域

本申请涉及一种采用动量布流的金属薄带连铸方法，适用于金属薄带连铸的技术领域。

背景技术

在各方向上尺寸相差较小的晶粒叫等轴晶，对应地，在各方向上尺寸相差较大的晶粒叫柱状晶。等轴晶的性能均匀，柱状晶的性能具有方向性，金属材料获得致密且均匀的等轴晶组织可以提高金属材料的力学性能和工艺性能。

双辊薄带连铸是一种近终形连铸技术，采用该技术可以制备接近成品厚度的带坯，实现金属薄带的短流程生产，该工艺极大地简化了生产工序，缩短了生产线长度，从而减少了设备投资，不仅能够显著降低成本，还能节约能源、保护环境，具有极高的市场前景。双辊薄带连铸采用两个水冷辊作为运动结晶器，根据铸造薄带的运动方向，铸机的布置形式可以分为冷却辊垂直布置的水平式双辊薄带连铸设备、冷却辊水平布置的垂直式双辊薄带连铸设备和冷却辊倾斜布置的倾斜式双辊薄带连铸设备。现有技术中，在水平式双辊薄带连铸过程中，低压头的熔融金属通过供料嘴都是以层流形式进入熔池；在垂直式双辊薄带连铸过程中，熔融金属通过浸入式布流器进入熔池，并采取各种措施降低熔融金属的动能，抑制熔池中的紊流；倾斜式双辊薄带连铸过程中，熔融金属也都是以层流形式进入熔池。

中国专利CN103464702A公开了一种金属薄板近终形成形装置及其成形方法，具有一对倾斜布置、内部水冷、反向旋转的铸轧辊，下铸轧辊一侧设置熔融金属布流装置，由布流装置将熔融金属均匀平铺在下铸轧辊辊面上，随后熔融金属在上下铸轧辊之间形成熔池、进而完成熔融金属的凝固与轧制，实现金属薄板的近终形成形。该专利中熔融金属是均匀平铺在下铸轧辊辊面上，因此不能形成具有动量搅拌作用的涡流。

美国专利US7604039B2公开了一种布流装置，钢包内的钢水通过水口进入中间包，然后通过耐火设备进入到布流器，在布流器底部侧面有多个布流出口，该布流装置的布流器喷嘴浸入到钢液内，并尽可能降低布流器出口的钢液流速，减缓熔池液面及弯月面的波动，控制熔池的稳定。由于布流器有多个布流出口，会导致钢液在轴向上的布流不均匀，从而使熔池内的温度场分布不均匀，导致薄带出现裂纹。同时，钢液缓慢进入到较大的熔池中，不能形成具有动量搅拌作用的涡流。钢液的温度更新速度较慢，熔池内的温度梯度较大，单向生长条件充足，容易形成以柱状晶为主的凝固组织，固态相变组织中的晶粒也比较粗大，需要轧制变形等后续工序来改善，以得到细小的等轴晶组织，满足薄带产品的力学性能要求。如果能提高铸带凝固组织中的等轴晶比例，这将细化晶粒、改善偏析，减少后续工序的负担。

中国专利CN100493745C公开了一种双辊薄带连铸提高等轴晶率的方法，在浇注工艺中向钢水内引入氩气和氢气的混合气体，以降低氧分压，从而降低钢水的过冷度，改变钢水的凝固条件，增加钢水与结晶辊在液态的接触的时间，因此提高结晶辊和凝固坯壳之间的传热。该方法能够提高薄板的表面质量，而且通过控制混合气体的比例还可以控制薄板的凝固组织，提高薄板的等轴晶比例，细化晶粒。该方法的缺陷在于：设备相对复杂，操作不便，而且该方法中混合气体与钢水以及旋转的结晶辊辊面的局部接触状态难以控制，将会造成钢水与结晶辊之间的热传导不稳定，从而使薄带坯组织不均。该方法虽然能够扩大等轴晶区，但还是无法得到100％等轴晶组织的薄板。