[发明专利]钢带铸造

说明书

本发明涉及钢带的铸造。

在一个双辊连铸机中通过连续浇铸来铸造金属带是已知的。在这种工艺中，熔融的金属被引入到一对旋转方向相反的水平浇铸辊之间，该对浇铸辊是被冷却的，以便在其移动的表面上凝固出金属壳，并且凝固出的金属壳在两辊之间的辊隙内被聚集到一起，从辊之间的间隙向下传送从而生产出一种凝固的带状产品。这里采用的术语“辊隙”指的是所述辊被紧靠在一起的总区域。熔融的金属可以从一个浇包被浇入一个较小的容器内或一系列容器内，并从这里流过一个置于辊隙上方的金属输送管嘴，以便将其导引至两辊之间的辊隙，从而形成一个直接位于辊隙上方的支持在辊铸造表面的熔融金属浇铸池，并沿辊隙的长度延伸。该浇铸池通常被限定在与辊的端面滑动配合的侧板或挡板之间，以便阻止浇铸池的两端防止浇铸液流出，尽管可替换的装置如电磁挡板也曾被提议过。

虽然双辊连铸机对于有色金属已经有一些成功的应用，所述有色金属冷却时迅速凝固，但是在将这种技术应用到铸造黑色金属时还存在一些问题。一个特别的问题是在辊的整个铸造表面达到金属充分快速并均匀的冷却。特别是已经证明凝固到具有光滑铸造表面的铸造辊上难以获得足够高的冷却速度，因而已经被建议使用具有这种铸造表面的辊，即所述铸造表面被故意织构化成规则的突起和凹进图案，由此加强热传输，并增加凝固期间在铸造表面达到的热通量。

我们的美国专利5701948披露了一种通过一系列平行槽和脊结构形成的铸造辊网纹结构。更具体地说，在一双辊连铸机中，可通过提供实质上具有一定深度和间距的沿圆周方向延伸的槽和脊结构，对所述连铸辊的铸造表面织构化。这种织构化的网纹结构在金属凝固期间产生增强的热通量，并且为了钢的铸造可被最优化，以便在铸造钢带中达到高的热通量值和致密的微观结构。实质上当铸造钢带时，为了达到最好的效果从脊峰到槽根部的网纹深度应当在5微米到50微米范围内，网纹间距应当在100微米到250微米范围内。为了达到极佳的结果，最好是网纹深度在15到25微米范围内，间距在150微米到200微米之间。

尽管在美国专利5701948中披露的带有网纹结构的辊在铸造黑色金属带时能够达到高的凝固速度，但是已经发现这种金属带对铸造条件非常敏感，必须严格控制以避免称之为“鳄鱼皮”和“振痕”缺陷的两种普通的带缺陷。更具体地说，有必要通过控制加入到熔体中的硫来控制鳄鱼皮缺陷，通过在窄范围的铸造速度内操作连铸机来避免振痕缺陷的产生。

当在一定条件下即凝固壳体热通量有变化的情况下δ和γ铁相同时凝固在双辊铸造机的辊铸造表面的壳体内时，出现所述鳄鱼皮缺陷。所述δ和γ相具有不同的热强度特征和热通量变化，于是在铸造辊之间的辊隙处会聚在一起的凝固壳体中就产生局部变形，导致最终形成的带表面出现鳄鱼皮缺陷。

沉积在辊表面的少量氧化物沉积物的熔点低于被铸造金属熔点，这种氧化物在金属凝固到了连铸辊表面期间保证控制的均匀热通量方面是有益的。当辊表面进入熔融金属铸造池中时，这种氧化物沉积物熔化，有助于在铸造表面和铸造池的熔融金属之间形成一个薄液体分界面层，促进良好的热通量。可是，如果太多的氧化物形成，则所述氧化物产物的熔化产生一个很高的热通量，该氧化物然后再凝固，结果热通量迅速降低。通过复杂的辊清洗装置尽力将沉积到铸造辊上的氧化物保持在一个严格的限度内来解决这一问题。然而，辊清洗不均匀的地方会出现氧化物聚集量的变化，伴随凝固壳体中最终热通量的变化，产生局部变形，导致鳄鱼皮表面缺陷的产生。

振痕缺陷在铸造池的弯月面处开始，在此出现初始的金属凝固。一种形式的振痕缺陷称之为“低速振痕”，是在低铸造速度下产生的，这是由于在铸造辊上出现的过早的金属凝固而形成的，由此产生一个弱的壳体，当该壳体被进一步拉向铸造池时其随后发生变形。另一种形式的振痕缺陷称之为“高速振痕”，是在高的铸造速度下出现的，当壳体开始形成并进一步从铸造辊向下移动时在正形成的壳体上方存在液体。所述液体进入新月形区域，不能够跟上移动的辊表面，导致铸造池上部分中的液体和辊之间的滑移，这样就形成外观为穿过钢带的横向变形带高速振痕缺陷。

此外，一方面为了避免低速振痕缺陷的产生，另一方面为了避免高速振痕缺陷的产生，有必要在一个很窄的铸造速度范围中操作。通常有必要在从30到32米/分钟这样的窄铸造速度范围内操作。这一具体的速度范围随辊子的不同而不同，但是通常铸造速度必须显著低于40米/分钟，以避免高速振痕。