[发明专利]利用连铸设备生产薄板坯的方法和装置

说明书

本发明涉及一种利用一台最好带立式结晶器的且用于薄板坯生产设备的连铸设备来浇铸薄板坯的方法和装置，所述连铸设备最好以例如60mm-120mm的凝固厚度、10m/min的最高浇铸速率、3mio/t/a的最大浇铸能力来铸造钢坯。

这种已知的薄板坯生产设备利用无锭轧制装置实现了铸坯减厚，即直接在连铸结晶器下方减小铸坯厚度，所述结晶器绝大多数在所谓的“0段”内配有一对或两对辊。在这里，当浇铸速率最大为6m/min时，在约2米的整个金属长度上即未垂直布置的0段(或机架)内将铸坯例如从65mm减薄到40mm。这些设备参数导致铸坯的最大压下量为38％以及坯厚方向上的最大变形速率为1.25mm/s。

在带液芯的铸坯的停留期间内，8mm-12mm厚的坯壳在进入0段时由于它在连铸设备辊间的隆起情况而受到剧烈变形。这种内变形随连铸速率的加快、设备的加高或者铁静压力的加强而增大并随辊间距的变小而减小。值得注意的是，由于机械制造标准(机械负荷，特别是在中间储备辊的情况下的结构条件限制)，所以迄今未超过如120mm-140mm的辊径。可行的设备结构方案可以是一块所谓“槽板”的滑板，但它不适于进行坯厚压下。

在正常连铸情况下，内变形基本上是由以下条件确定的：

-铸坯在辊间的凸起情况

-铸坯从垂直位置弯曲入内圆弧位置的情况

-铸坯在水平位置上的矫直情况

-因辊跳动和辊冲击造成的辊与理想铸坯导辊线路的偏差

-拉应力。

除了内变形和表面变形外，还要考虑由坯厚压下或所谓的0段内无锭轧制引起的变形。这种特殊的内变形与已在0段内产生的、主要由铸坯凸起和铸坯从垂直位置弯曲入内圆弧位置引起的变形叠加。各个特定变形的累积可产生引起内坯壳或外坯壳开裂的临界总变形。

由在凝固期间里且在紧位于结晶器下方的如约2米长的0段内的无锭轧制或坯厚压下引起的附加坯壳负载方式在DE-4403048和DE-4403049中有所记载并例如在图1所示的曲线中具体示出了。

根据图1,2米长的0段接在带一对或两对底辊的1米长立式结晶器后，铸坯不仅在0段内逐步弯入内圆弧，而且铸坯厚度也被缩小。这两个同时进行的过程或变形导致叠加累增的由弯曲变形(D-B)和无锭轧制变形(D-Gw)构成的总变形。作用于坯壳的总变形(D-Ge)可能大于临界变形(D-Kr)，从而导致内坯壳开裂或外坯壳开裂。这种危险性随浇铸加快而增大，视0段内的辊间距或辊径而定，其中0段因机械制造限制而不能任意短。

此外，在对上述问题的描述中还值得注意的是，临界变形(D-Kr)对各种钢材来说是特定的。所以，例如深冲钢材由于吸收变形而不造成开裂，其临界变形量小于微合金APIx80的临界变形量。

此外，与浇铸速率有关地由直线(G1)示出的、过热熔融物或纯熔融相在铸坯中的生成和延伸对铸坯内部质量有重大影响。在图1所示例子中，在浇铸速率VG为5m/min的情况下，位于铸坯中部的纯熔融相或液相线-温度的几何最低点达到结晶器内金属液面下方约1.5米处。在浇铸速率VG为10m/min的情况下，它达到结晶器内金属液面下方约3.0米处。在此点下，熔融/晶体双相区出现在整个铸坯厚度上，此双相区随着距离的加长而在朝着液穴顶点或最终凝固的方向上对晶体部分有利地成比例减少熔融物。

在晶体部分占50％的情况下，即当浇铸速率如为5m/min时，在1.5米的液相线最低点和大致发生在15米处的最终凝固之间的一半距离处，即在8.25米(1.5m+(15m-1.5m)×0.5=8.25m)处，熔融/结晶相的粘度为10000cp。在晶体部分占80％的情况下，双相区粘度的取值为40000cp，因此在直到液相线最低点前，纯熔融相粘度根据钢材质仅为1cp-5cp，此外在晶体(晶格或枝状晶)间的局部粘度实际上直到最终凝固前也没有升高，而是保持不变。为了建立已知的双相区内粘度与生产日常所知的钢材的关系，提出了以下材料：

-水，在20℃时，          1cp=10exp3 Ns/m exp2

-橄榄油，在20℃时，      80cp

-蜂蜜，在20℃时，        10000cp

-冷霜，在20℃时，        40000cp

-人造黄油，在20℃时，    100000cp

-沥青，在20℃时，        1000000cp