雙輥式帶鋼連鑄機及使用其的鑄造方法與流程

2023-06-21 10:13:56

相關申請的交叉引用

本申請要求於2015年11月10日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2015-0157693號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

背景技術：

本公開涉及可以在生產帶鋼的過程中減少浮渣的改進的雙輥式帶鋼連鑄機以及使用該雙輥式帶鋼連鑄機的鑄造方法。

通常，雙輥式帶鋼鑄造工藝被提供作為一種將鋼水供應到兩個旋轉的鑄軋輥並由鋼水連續生產鋼(例如帶鋼)的方法。

在雙輥式帶鋼連鑄機中，鋼水被供應到一對鑄軋輥和設置在所述鑄軋輥端面上的邊緣擋板(edgedam)之間的空間中，鋼水在旋轉的鑄軋輥的表面上被冷卻，從而生產具有減小的厚度的鋼，例如帶鋼。

此外，由於通過水口(nozzle)供應的鋼水因鋼水池的表面與空氣接觸而被氧化，所以通常在鑄軋輥上方安裝用於鋼水池的諸如彎月面護罩的氧化預防罩，並且將惰性氣體分配(dispense)到所述罩的下部和鋼水池之間的空間。因此，鋼水池的鋼水與惰性氣體接觸，從而防止其與空氣接觸。因此，可以最大限度地控制鋼水的氧化。

然而，相關技術的雙輥式帶鋼連鑄機具有包圍鋼水池表面的空間，該空間不能被緊密地密封，這會導致鋼水被鑄造過程早期中存在的空氣或鑄造過程中產生的氣泡氧化。因此，被稱為浮渣的氧化副產物可漂浮在鋼水池的表面上。

當與鑄造材料混合時，這種浮渣會引起缺陷，因此，控制鋼水的流動以使得浮渣不與鑄造材料混合，或者在鋼水池的表面上安裝擋板(dam)以便該浮渣不能接近鑄軋輥，從而防止浮渣與鑄造材料混合。

在一個實例中，為了通過相關技術的鋼水池表面保護技術防止被鑄軋輥和邊緣擋板包圍的鋼水的氧化，日本專利公開第1994-297111號中已經提出了一種能夠在調整浸入式水口(submergednozzle)離鋼水池表面的深度的同時阻擋外部氧化性氣氛的密封裝置。

日本專利公開第1994-297111號允許當在鑄造過程中改變鋼水池表面的水平時通過控制安裝在中間包(tundish)側表面上的彈簧調整浸入式水口的深度，其使得鋼水池表面上部的氣氛能夠根據表面水平的變化而保持恆定。

此外，日本專利公開第1995-204795號涉及一種通過安裝具有浸沒在鋼水池中的部分的長擋板來防止在鋼水池表面上產生的氧化物與凝固殼混合的技術，其允許鑄軋輥和長擋板的表面通過小間隙彼此隔開，並且在使鋼水池表面的水平保持在所述小間隙處的同時使鋼水池表面的上部仍處於惰性氣體氣氛下，從而使氧化物的產生最小化並防止氧化物與正在生長的凝固殼混合。

此外，韓國專利公開第10-2003-0017073號提出了一種具有用於保持鋼水池表面的上部處於惰性氣氛下的氣刀蓋構件的雙輥式帶鋼連鑄機。

相關技術中的這種鋼水池表面保護技術集中在用於防止外部氧化性氣氛進入的密封功能。此外，在鋼水池表面上產生的氧化物被稱為長擋板(longdam)或擋牆(weir)的裝置擋住，使得氧化物不與鑄造材料混合；當過量的氧化物覆蓋整個鋼水池的表面時，這些氧化物不能被完全擋住，其一部分可能與鑄造材料混合。

在相關技術中，在形成浮渣時防止浮渣與鑄造材料混合的技術已經取得進展，但是尚未開發出防止在鑄造過程早期發生的鋼水池表面再氧化的技術。

為了使溫度變化最小化，在鑄造過程之前，雙輥式帶鋼連鑄機的邊緣擋板和浸入式水口在被拆除的同時進行預熱並在鑄造過程之後立即裝配邊緣擋板和浸入式水口備用，這可能導致相關技術的雙輥式帶鋼連鑄機難以在供應鋼水之前在浸入式水口和彎月面護罩之間的空間中創造完全惰性的氣氛。

技術實現要素：

本公開一方面提供改進的雙輥式帶鋼連鑄機以及使用該雙輥式帶鋼連鑄機的鑄造方法，該雙輥式帶鋼連鑄機可以快速創造惰性氣氛以在鑄造過程早期防止由鑄軋輥和彎月面護罩之間殘留的空氣引起的鋼水氧化。

根據本公開的一個方面，雙輥式帶鋼連鑄機包括：一對鑄軋輥，所述鑄軋輥彼此沿相反的方向旋轉，並且在鑄軋輥的長度方向上具有粘附在鑄軋輥的兩個端面上的邊緣擋板；浸入式水口，其在一對鑄軋輥之間排出鋼水；彎月面護罩，其設置在通過浸入式水口供應的鋼水的上方以防止鋼水與空氣接觸；以及聚焦氣體(focusedgas)供給噴嘴(supplynozzle)，其設置在浸入式水口和彎月面護罩之間，以在其間提供惰性氣體，以便在供給鋼水之前置換浸入式水口和彎月面護罩之間的空氣。

聚焦氣體供給噴嘴可以設置在彎月面護罩中，以將惰性氣體分配到浸入式水口和邊緣擋板之間的一對鑄軋輥的表面。

聚焦氣體供給噴嘴可以將惰性氣體從一個鑄軋輥上方分配到另一個鑄軋輥的表面。

聚焦氣體供給噴嘴可包括第一聚焦氣體供給噴嘴，其將惰性氣體從位於浸入式水口寬度方向上一端的一個鑄軋輥上方分配到另一個鑄軋輥的表面；和第二聚焦氣體供給噴嘴，其將惰性氣體從位於浸入式水口寬度方向上另一端的一個鑄軋輥的上方分配到另一個鑄軋輥的表面。

根據本公開的一個方面，用於雙輥式帶鋼連鑄機的鑄造方法包括：將一對鑄軋輥、預熱的邊緣擋板、預熱的浸入式水口和彎月面護罩彼此組合的裝配操作；在裝配操作之後，通過預熱的浸入式水口供應鋼水之前，通過在高壓下在一對鑄軋輥和彎月面護罩之間提供惰性氣體來置換殘留在一對鑄軋輥和彎月面護罩之間的空氣的惰性氣體供給操作；以及在通過惰性氣體供給操作置換空氣之後通過浸入式水口供應鋼水的鑄造操作。

惰性氣體供給操作可包括在預熱的邊緣擋板和預熱的浸入式水口之間供應惰性氣體。

惰性氣體供給操作可進一步包括在供應惰性氣體的同時排出殘留在一對鑄軋輥和彎月面護罩之間的空氣的空氣排出操作。

在惰性氣體供給操作中所供應的惰性氣體以500升/分鐘至2,500升/分鐘的流量供應。

附圖說明

結合附圖，根據下面的詳細描述將更清楚地理解本公開的上述和其他方面、特徵和優點，其中：

圖1是雙輥式帶鋼連鑄機的示意圖；

圖2是示例性實施方案的雙棍式帶鋼連鑄機的局部放大圖；

圖3是示例性實施方案的雙輥式帶鋼連鑄機的一部分的平面圖；以及

圖4是示出從示例性實施方案的雙輥式帶鋼連鑄機獲得的氮供給量和氧移除時間之間的關係的曲線圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖如下描述本公開的實施方案。

然而，本公開可以以許多不同的形式示例，並且不應被解釋為限於本文所闡述的具體實施方案。相反，提供這些實施例以使得本公開全面且完整，並且將向本領域技術人員充分地傳達本公開的範圍。

在整個說明書中，應理解，當元件(例如層、區域或薄片(wafer)(襯底))被稱為在另一元件「上」，「連接到」或「耦合到」另一元件時，它可以是直接在另一元件「上」，「連接到」或「耦合到」另一元件，或者存在其間插入的其他元件。相反，當元件被稱為「直接在」另一元件上，「直接連接到」或「直接耦合到」另一元件時，沒有介入其間的其它元件或層。相同的附圖標記始終表示相同的元件。如本文所使用的，術語「和/或」包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。

顯而易見的是，儘管在本文中可以使用術語第一、第二、第三等來描述各種構件、部件、區域、層和/或部分，但是這些構件、部件、區域、層和/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個構件、部件、區域、層或部分與另一個區域、層或部分區分開。因此，在不背離示例性實施方案的教導的情況下，下面討論的第一構件、第一部件、第一區域、第一層或第一部分可以被稱為第二構件、第二部件、第二區域、第二層或第二部分。

為了便於描述如圖所示的一個元件相對於另一元件的關係，在本文中可以使用諸如「在……上方」，「上面的」，「在……下方」和「下面的」等空間相對術語。應當理解，除了圖中所示的取向(orientation)，空間相對術語還旨在包含使用或操作中裝置的不同取向。例如，如果圖中的裝置被翻過來，則被描述為相對於其他元件「在……上方」或「上面的」的元件將被定位為(oriented)相對於其他元件或特徵「在……下方」或「下面的」。因此，術語「在……上方」可根據附圖的特定方向而包含上方和下方取向。裝置可以以其它方式被定位(旋轉90度或在其它方向)，並且可相應地理解本文中使用的空間相對描述符(discriptors)。

本文中使用的術語僅描述特定實施方案，且本公開不限於此。如本文所使用的單數形式「一個(a)」、「一種(an)」和「所述(the)」也旨在包括複數形式，除非上下文另有明確說明。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語「包括(comprise)」和/或「包括(comprising)」指定存在所描述的特徵、整數、步驟、操作、構件、元件和/或其群組，但不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、構件、元件和/或其群組。

在下文中，將參考說明本公開實施實施方案的示意圖來描述本公開的實施方案。在附圖中，例如，由於生產技術和/或公差，可以估計所示形狀的變型(modifications)。因此，本公開的實施方案不應被解釋為限於本文所示的區域的特定形狀，例如，以包括由生產導致的形狀變化。以下實施方案也可以由一個或其組合構成。

以下描述的本公開的內容可具有各種結構，在此僅提出所需的結構，但是本公開不限於此。

圖1是雙輥式帶鋼連鑄機的示意圖。圖2是示例性實施方案的雙輥式帶鋼連鑄機的局部放大圖。圖3是示例性實施方案的雙輥式帶鋼連鑄機的一部分的平面圖。

參照圖1至圖3，示例性實施方案的雙輥式帶鋼連鑄機100可通過中間包112連續供應儲存在鋼包110中的鋼水以生產鋼，例如帶鋼。

為此，圖1所示的雙輥式帶鋼連鑄機100可包括：彼此間隔一定距離並且彼此相對設置的一對鑄軋輥120。這種鑄軋輥120可以沿彼此相反的方向旋轉，從而分別沿著供應鋼水的方向旋轉。

邊緣擋板122也可設置在一對鑄軋輥120的端面上，以在長度方向上遮蔽鑄軋輥120的兩端。

一對鑄軋輥120和邊緣擋板122也可具有設置在它們中間的空間中的浸入式水口130，鋼水可以通過在浸入式水口130中形成的鋼水排出部排出。

這樣，鋼水可以通過浸入式水口130從中間包112供應到一對鑄軋輥120和邊緣擋板122之間的空間，以形成鋼水池m，並且可在鑄軋輥120之間冷卻鋼水池m中的鋼水以生成鋼s。

這裡，每個鑄軋輥120可具有設置在其中的冷卻單元。因此，鋼水可在與鑄軋輥120接觸時失去熱量，並且因此所形成的凝固殼可以從鋼水的表面形成。以這種方式形成的凝固殼可以與由鑄軋輥120的另一個鑄軋輥提供的那些凝固殼結合，以生產鋼s，例如完整形式的帶鋼。

雙輥式帶鋼連鑄機100還可包括彎月面護罩140，其阻擋通過浸入式水口130供應的鋼水的鋼水池m上方的空氣，並且阻擋惰性氣體洩漏，以防止空氣中所含的氧接觸鋼水。

彎月面護罩140還可包括密封構件142，其設置在接觸每個鑄軋輥120的彎月面護罩140的一部分和浸入式水口130在其上通過的彎月面護罩140的一部分上。彎月面護罩140還可包括設置在其一側上的擋牆144，並且在其寬度方向上鄰近每個鑄軋輥120設置，以便阻擋在鋼水池m的表面上形成的浮渣與鑄造帶鋼混合。

彎月面護罩140可包括在鑄軋輥120的寬度方向上供應惰性氣體的全寬度(full-width)惰性氣體噴嘴(未示出)。

由於彎月面護罩140的密封狀態良好，所以即使在供應少量的惰性氣體時，彎月面護罩140也可保持在高內壓下。

彎月面護罩140需要密封移動的鑄軋輥120和邊緣擋板122的原因是不可能形成高水平的密封，並且惰性氣體可在鑄軋輥120和彎月面護罩140之間以及邊緣擋板122和彎月面護罩140之間有微量逸出。另外，即使在鑄軋輥120和彎月面護罩140之間以及邊緣擋板122和彎月面護罩140之間存在間隙使得惰性氣體可從間隙中微量逸出的情況下，當所供給的惰性氣體流量(inertgasflow)充分地增加時，即便有少量惰性氣體的洩漏，彎月面護罩140仍可產生正壓力以防止氧氣流入鋼水中。此外，當鑄軋輥120和彎月面護罩140之間以及邊緣擋板122和彎月面護罩140之間的間隙非常大時，彎月面護罩140需要供應更大量的惰性氣體以產生正壓力。

在鑄造過程早期階段之前雙輥式帶鋼連鑄機100可在被拆卸時進行預熱，並且在鑄造過程之前裝配，以便顯著地減少其溫度變化。

例如，緊接在鑄造過程之前，一對鑄軋輥120和設置在鑄軋輥120寬度方向上的端面上的經預熱的邊緣擋板122可在雙輥式帶鋼連鑄機100中彼此結合，並且經預熱的浸入式水口130可設置在鑄軋輥120之間以排出鋼水。

緊接在鑄造過程之前，雙輥式帶鋼連鑄機100可具有以下限制：含氧的空氣可能停留在鑄軋輥120和彎月面護罩140之間，並且不能僅用通過設置在彎月面護罩140中的全寬度氣體供給噴嘴供應的一定量的惰性氣體而快速地置換空氣。

因此，圖2所示的雙輥式帶鋼連鑄機100可包括聚焦氣體供給噴嘴150，其在鑄軋輥120和彎月面護罩140之間供應惰性氣體，以便在供應鋼水之前，緊接在將鑄軋輥120、邊緣擋板122和浸入式水口130彼此組合之後置換鑄軋輥120和彎月面罩140之間的空氣。

圖2中所示的聚焦氣體供給噴嘴150可設置在彎月面罩140中。這裡，聚焦氣體供給噴嘴150可在浸入式水口130和邊緣擋板122之間的鑄軋輥120的表面上分配惰性氣體。

例如，聚焦氣體供給噴嘴150可在惰性氣體與經預熱的浸入式水口130和邊緣擋板122之間的接觸顯著減少的範圍內分配惰性氣體，以防止經預熱的浸入式水口130和邊緣擋板122的溫度變化。

在一個實例中，聚焦氣體供給噴嘴150與邊緣擋板122之間的距離d1和聚焦氣體供給噴嘴150與浸入式水口130的側表面之間的距離d2可以是，例如彼此相等。

可將通過聚焦氣體供給噴嘴150供應的惰性氣體供應到鑄軋輥120和彎月面護罩140之間的空間，並且在這個過程中，所供應的惰性氣體可以置換含氧的空氣，並保留在鑄軋輥120和彎月面護罩140之間。當開始通過浸入式水口130供應鋼水時，鋼水可與置換空氣之後的惰性氣體接觸，從而可以防止產生浮渣。

這裡，惰性氣體可防止在接觸鋼水時產生浮渣，惰性氣體可以是例如氮氣(n2)或氬氣(ar)。

如圖2所示，聚焦氣體供給噴嘴150被示出為設置在彎月面護罩140中，但是可設置聚焦氣體供給噴嘴150以藉助於單獨的框架(frame)或類似物將惰性氣體從其中一個鑄軋輥120的上方分配到另一個鑄軋輥。

例如，聚焦氣體供給噴嘴150可分為第一聚焦氣體供給噴嘴和第二聚焦氣體供給噴嘴。

這裡，第一聚焦氣體供給噴嘴可將惰性氣體從設置在浸入式水口130寬度方向上一端的一個鑄軋輥120的上方分配到另一個鑄軋輥的表面，而第二聚焦氣體供給噴嘴可將惰性氣體從設置在浸入式水口130的寬度方向上另一端的一個鑄軋輥的上方分配到另一個鑄軋輥的表面。

第一聚焦氣體供給噴嘴和第二聚焦氣體供給噴嘴可彼此交替設置，以將惰性氣體以傾斜角度分配到鑄軋輥120的表面。

例如圖2中所示的聚焦氣體供給噴嘴150可以500升/分鐘至2500升/分鐘的流量供應惰性氣體，以便快速置換空氣。

當惰性氣體以500升/分鐘或更低的流量供給時，在鑄造過程早期供應鋼水之前可能不能置換足夠量的空氣。因此，在鑄造過程早期在鋼水池m上會產生浮渣。

此外，隨著惰性氣體的供應增加，氧的濃度迅速下降。例如，供應到鑄軋輥120和彎月面護罩140之間的空間的惰性氣體可以不需要以2500升/分鐘或更大的流量供應，並且考慮到成本效率等，將惰性氣體以2500升/分鐘或更低的流量供應可以是有效的。

為了增加在通過聚焦氣體供給噴嘴150向鑄軋輥120和彎月面罩140之間的空間供應惰性氣體的過程中置換空氣的速率，圖2所示的雙輥式帶鋼連鑄機100可進一步包括排出空氣的空氣排出單元160。

在一個實例中，空氣排出單元160可包括設置在彎月面護罩140的一側上的空氣排放管162和調節空氣排放管162的打開和關閉的閥門164。

空氣排出單元160可排出被通過聚焦氣體供給噴嘴150供應的惰性氣體所置換的空氣。

圖4是說明從示例性實施方案雙輥式帶鋼連鑄機獲得的氮供給量和氧移除時間之間的關係的曲線圖。

參照圖4，聚焦氣體供給噴嘴150可具有例如16.6cm2的橫截面，並且可以通過橫截面提供惰性氣體，例如氮氣。可以看出，當以2,500升/分鐘的流量供應氮氣並且氧氣的濃度小於或等於100ppm時，如果打開空氣排出單元160以供應氮氣，則與空氣排出單元160關閉的狀態相比，流量可增加約70％。

如上所述，根據示例性實施方案，雙輥式帶鋼連鑄機，其在鑄造過程早期、鋼水供應到鑄軋輥和彎月面護罩之間的空間之前，將惰性氣體供應到鑄軋輥和彎月面護罩之間的空間，以在鑄軋輥之間的空間中產生惰性氣氛，使得鋼水不會接觸空氣，從而防止產生浮渣。

雖然以上示出並描述了示例性實施方案，但是對於本領域技術人員而言顯而易見的是，可在不脫離由所附權利要求限定的本發明的範圍的情況下進行修改和變化。