[发明专利]带钢浇铸的浸入式水口

说明书

本发明涉及带钢浇铸。

众所周知，用双辊连铸机通过连铸法浇铸金属带。在此技术中，熔融金属注入到一对反向旋转且冷却的水平浇铸辊中，因此熔融金属在运动辊的表面上凝固，且凝固壳聚集在两辊之间的辊缝中，使凝固带向下运动离开两辊之间的辊缝。这里的术语“辊缝”通常是指浇铸辊最接近的区域。熔融金属可从浇包注入到较小的中间包或一系列较小容器中，再通过位于辊缝之上的金属浇注水口直接流入两辊之间的辊缝中，从而在紧挨辊缝的上方形成了一个依托在辊子浇铸表面上并沿辊缝长度方向延伸的熔融金属浇注熔池。该浇注熔池通常被限定在与浇铸辊的两端以滑动方式连接的两块端部封闭的侧板或侧堰板之间，从而防止了熔融金属从熔池两端部流出，尽管还推荐了其它的防止流出的方法(如电磁屏蔽)。

尽管双辊浇铸法已成功地用于浇铸在冷却条件下凝固迅速的有色金属，但用于浇铸黑色金属时仍存在着一些问题。用双辊连铸机浇铸铝镇静钢时所遇到的一个特殊问题是钢水易于产生固相夹杂，特别是氧化铝夹杂。这种夹杂物能够影响带钢的表面质量，并且会堵塞金属浇注系统中任一小的浇注通道。这已导致采用锰/硅镇静钢来替代，如我们的申请号为270147的新西兰专利申请所述。然而硅/锰镇静钢本身的含氧量要大大高于铝镇静钢，这与钢水中的氧化能力一起会有以下问题，即在含碳耐火材料制成的浇注水口浸于浇注熔池的铸机中，由于浸入式水口中的碳与浇注熔池中的熔融金属里的氧化物反应生成的一氧化碳气泡搅乱了熔池。更准确地说，存在于浇注熔池的渣中的氧化铁或其它氧化物与碳反应，从而分别还原成铁和其它金属。通过这样的还原反应产生的一氧化碳气泡引起的熔池湍流导致浇注熔池形成离散波纹，从而使铸带表面出现凹陷。这些缺陷通常称为弯月痕。此外，金属浇注水口的耐火材料的碳的溶解加剧了。

应当注意到，在浇铸铝镇静钢时，熔融金属中的氧化铝不易被还原，并且事实上在这样的浇注条件下碳不能还原氧化铝。

在我们的申请号为PCT/AU96/00244国际专利申请中提出了通过至少在浇注开始阶段有控制地将硫加入到硅/锰镇静钢中来解决这个问题的建议。然而，将硫控制添加到钢中增加了过程的复杂性，并且生产出硫含量高的钢，这样的钢并非是所有市场都能接受的。在本发明中，此问题是通过调整水口的耐火材料化学成分来解决，而不是调整钢的成分。

本发明提供了一种连铸带钢的方法，其中钢水通过浸入式金属浇注水口流入一对平行的浇铸辊之间的辊缝中，从而在紧挨辊缝之上形成一个依托在浇铸辊表面上的钢水浇注熔池，浇铸辊是旋转的以便使凝固的带钢从辊缝向下移出；其中浇注水口由耐火材料制成，其大部分是耐火材料骨料，小部分为石墨，重量比为15-25％，及铝或其一种合金组成的抗氧化添加剂，所用石墨的纯度至少为96％。

本发明还提供了连铸带钢的设备，它包括一对在其之间形成辊缝的平行浇铸辊，设置在浇铸辊之间的辊缝之上并沿辊缝长度方向延伸的长浇注水口，以将钢水输送至辊缝中，从而在辊缝之上形成了依把在浇铸辊表面上的钢水浇注熔池，还包括使浇铸辊转动的设备以产生从辊缝向下移出的凝固带钢；浇注水口由耐火材料制成，其中大部分是耐火材料骨料，小部分为重量比占15-25％的石墨及铝或其一种合金组成的抗氧化添加剂，所用石墨的纯度至少为96％。

本发明还涉及用于将钢水浇注于双辊连铸机的耐火材料浇注水口，包括一耐火材料本体，它确定了一个接收熔融金属的上开口和一个用于使熔融金属流出的底部出口件，其中耐火材料本体是用耐火材料制成的，其大部分是耐火材料骨料，小部分为重量比占15-25％的石墨及铝或其一种合金组成的抗氧化添加剂，所用石墨的纯度至少为96％。

石墨的纯度最好约98％或更高。

耐火材料中的抗氧化添加剂的含量最好为1-3％重量比。

其含量最好约2％重量比。

石墨的含量最好是20-24％。

耐火材料骨料可以包括氧化铝、氧化镁、氧化锆和尖晶石中的任何一种或多种混合物。然而，骨料最好主要为氧化铝。

耐火材料所加入的任何一种添加剂最好不含钠。

通常选择耐火材料骨料的基本原则是抗热冲击性、耐蚀性和成本。通常将碳组分添加到用于金属浇注水口的耐火材料中，以使其具有良好的抗热冲击性、机加工能力和耐蚀性。如果为此目的在耐火材料中添加碳，那么非常理想的是提供添加剂以防止碳氧化，并提高耐火材料的强度。常见的添加剂包括硼砂、碳化硼、硅、铝和镁铝合金。