[发明专利]阻止氧气与金属熔液接触的方法和装置

说明书

本发明涉及一种在连铸时阻止氧气与金属熔液接触的方法，其中，金属熔液流入一由壁界定的浇铸空间并从中作为铸坯排出，以及一种实施上述方法的装置。

在连铸时会在浇铸空间中积集金属熔液，必须保护金属熔液，避免再氧化和避免熔池液面因辐射而大量散热。在传统的连铸中，为此目的，熔池液面用浇铸粉末或油覆盖。

为了铸造薄的带材已知有各种不同的铸造方法，其中的浇铸空间不是由刚性的壁而是由一个随铸坯移动的壁或多块随铸坯移动的壁组成，例如用EP-A-0526886中的履带或由EP-A0568211或EP-B-0040072中的辊或由US-A4，987 949或EP-B-0 430 841中的两个反方向运动的铸辊组成。在这些方法中，金属熔液通过浇铸粉末或油可靠地防止再氧化和热的散失，而在具有刚性壁的浇铸空间或结晶器中多数情况就是如此。

由EP-B 0430841已知在一个双辊铸造设备中通过设置保护罩来保护熔池液面避免因辐射的大量散热和再氧化。然而，在这一方案中强调，在保护罩和铸辊之间的接触面上，不仅在保护罩上而且在铸辊上会有很大的磨损，并由于构件的热变形而不能阻止空气。从而不能阻止氧气通过界定浇铸空间的壁之间的间隙的流入。会有与熔融金属再氧化的缺点。

为了减少空气通过保护罩和铸辊之间的间隙的流入，在US-4 987949和EP-A 0 714 716中建议：在保护罩和铸辊的确定间隙中吹入一种惰性气体，最好是氮气或氩气，从而对侵入的空气形成一阻隔。然而这一措施不足以阻止空气流入浇铸空间和完全阻止流向熔池液面，从而一方面同以前一样在熔池液面形成金属氧化物而在金属带材的内部产生缺陷，另一方面在形成的铸坯外壳的表面形成金属氧化物或有氧气扩散到金属带材的边缘层并形成会提高撕裂可能性的夹杂物。尽管输入惰性气体，但在流动边界层的所谓的层流的底层中粘附在辊表面的微观粗糙度中的空气夹带入浇铸空间。上述底层粘附在辊表面的微观粗糙度中，既不能通过接触导引的密封件也不能通过无接触的密封件刮下。

由JP-A2 4-300049公开了一种在双辊浇铸工艺中在反方向旋转的铸辊和保护罩之间的密封装置，这一密封装置由一惰性气体输送管和一可燃气体输送管实现。朝熔融金属池旋转的铸辊在第一处理步骤中用惰性气体喷射，从而阻止大量的空气中的氧气流入熔融金属池。在另一处理步骤中，用可燃气体燃烧掉进入铸辊表面和密封装置之间的间隙中的空气中的氧气部分。然而，用这一方案不能阻止燃烧气体的进入，从而也不能完全阻止氧气进入熔融金属空间。因为不能保证这样完全的即没有留下剩余氧气部分的燃烧。

本发明的目的是要避免上述缺点和困难，提出一种能够阻止氧气与金属熔液接触的上述类型的连铸方法以及装置，即使在构成浇铸空间的壁之间存在的间隙上有很大的磨损，也可以完全阻止再氧化。尤其是能够消除粘附在构成浇铸空间的壁上的或夹带的空气层的所谓的层流的底层。

上述目的在上述类型的方法中是这样实现的，在可燃气体燃烧之后，在由此而清除了氧气的铸辊表面施加一惰性气体。

为了阻止金属熔液有最少的氧气量，适宜的是燃烧按化学计量或亚化学计量即在缺氧的情况下进行，其中，燃烧最好是以1-50％的亚化学计量进行。

作为可燃气体使用气态的碳氢物，如甲烷、乙炔等或它们的混合物，或使用氮氢混合物，如N₂H₂混合气。

为了适应连铸时的各种不同的操作条件，最好测量在化学转变时所形成的气体的化学组分并根据这一结果调节或控制转变过程，例如通过建立可燃气体是与燃烧过程所需的氧气量的比例。

另一优选实施例的特征在于，氧气借助于气体和/或液体燃烧，其中，所使用的气体或液体最好预热至温度0-300℃，其压力最好在0.5-5巴之间。为此特别适宜的是碳氢化合物。

另一优选实施例的特征在于，紧邻氧气化学转变的区域，在界定浇铸空间的壁上，对着上述壁吹入一种惰性气体，其层厚优选至少为0.5mm，最好至少为5mm，其入流压力为大气压力的0.6-1.5倍，最好为0.95-1.05倍。