用於控制邊緣質量的帶材鑄造方法及設備的製作方法

2023-05-12 03:43:16

專利名稱：用於控制邊緣質量的帶材鑄造方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及在雙輥鑄機中通過連鑄鑄造金屬帶材。
背景技術：
在雙輥鑄機中，向一對受到冷卻的相對旋轉的水平鑄輥之間引入熔融金屬，以在 移動的輥面上形成金屬凝殼，並在鑄輥之間的輥隙處匯集金屬凝殼，以生成從鑄輥之間的 輥隙向下供給的凝固的帶材產品。本文使用的術語「輥隙」是指鑄輥彼此最靠近的全體區 域。熔融金屬可從澆包澆注到一個較小的容器或一系列較小的容器中，並從容器通過位於 輥隙上方的金屬供給嘴流出，以形成被支持於輥的位於輥隙緊上方的鑄造表面上並沿輥隙 長度延伸的熔融金屬鑄池。該鑄池通常被限制在與輥的端面保持滑動接合的側板或側壩之 間，以防止鑄池的兩個端部發生洩流。此外，雙輥鑄機能夠通過一系列澆包由熔融鋼連續生成鑄帶。在流經金屬供給嘴 前從澆包向較小容器中澆注熔融金屬，能實現在不中斷鑄帶生產的情況下，交換空澆包與 滿澆包。鑄造期間，鑄輥發生旋轉使得來自鑄池的金屬凝固到鑄輥上的凝殼中，並在輥隙 處被匯集在一起，以在輥隙下方生成凝固的鑄帶。鑄輥之間的間隙形成為在輥隙處的凝殼 之間維持分離，以使半固態金屬貫穿輥隙存在於凝殼之間的空間中，並且至少一部分隨後 在輥隙下方的鑄帶內的凝殼之間凝固。當輥隙下方的凝殼之間的半固態金屬為糊狀時，金屬可能從鑄帶的邊緣滴落。這 被稱作「邊緣損失」。甚至在發生邊緣損失前，糊狀金屬的潛熱也可能造成再加熱，並通過 鑄池鋼水靜壓頭(ferrostatic head)的作用，造成帶材邊緣部的擴大。這稱為「邊緣鼓起 (edging up)」和「邊緣隆起(edge bulge)」。為了避免這種邊緣鼓起和邊緣損失，以前提 出了使鑄輥的冠面成形為擠壓形成邊緣處帶材的凝殼，並且替代地或附加地，變更冷卻速 率，以使距帶材邊緣50毫米內的帶材的中心處的固體分數大於金屬的流體臨界固體分數 (fluidcritical solid fraction) 見美國專利 No. 6，079，480 和 EP 0788854。這些途徑 涉及降低距帶材邊緣50毫米內的鑄帶的溫度，以使帶材的邊緣不包含糊狀金屬。『480專 利將流體臨界固體分數定義為沒有流動性並開始具有強度的固體分數(即，帶材厚度中心 處每單位體積的固相)。該途徑也減小了因邊緣鼓起導致的附加剪邊引起的金屬損失，因此 增加了加工效率。

發明內容
本公開提供完全不同的途徑，通過特意允許並控制距帶材邊緣50毫米內的邊緣 鼓起或邊緣隆起，來在鑄造期間改善邊緣質量。我們發現，當鑄帶邊緣附近的凝殼之間的金 屬呈糊狀即具有流動性並使薄鑄帶發生邊緣鼓起時，帶材的邊緣附近的溫度相對於帶材寬 度中心部可能增加。我們發現在邊緣部維持較高溫度並控制邊緣鼓起能改善鑄帶的邊緣質 量。本發明公開了一種連續鑄造金屬帶材的方法，包括以下步驟
組裝一對可相對旋轉的鑄輥和金屬供給系統，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在 其間形成輥隙，穿過該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，而所述金屬供給系統能夠供給熔融鋼到輥隙 上方，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部具有比帶材寬度中心部 的鑄帶高的溫度；在鑄造區域中在輥隙上方形成被支持於鑄造表面上的熔融鋼的鑄池，並控制鄰接 輥隙端部的側壩以限制鑄池；和形成鑄帶，使得距各鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部的溫度高於帶材寬度中心 部的鑄帶。可通過高溫計(pyrometer)在輥隙下方的帶材中心部和邊緣部的表面測量帶材 的溫度。鑄帶邊緣部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約10°c或10°C以上。替代地或 附加地，鑄帶邊緣部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約25°C或25°C以上，也可比帶材 寬度中心部的鑄帶高約50°C或50°C以上。該方法可包括以下步驟形成鑄帶以使距各鑄帶邊緣50毫米(約2英寸)內的帶 材中心部在凝殼之間具有糊狀金屬。或者，距各鑄帶邊緣60毫米(約2. 4英寸)內的帶材 中心部可在凝殼之間具有糊狀金屬。鑄帶邊緣部可在距鑄帶邊緣約60毫米內具有並帶材 寬度中心部的帶材高的溫度。此外，該方法還可包括以下步驟控制輥隙下方凝殼之間的糊 狀金屬量，以按照需要控制和維持有限的邊緣鼓起或邊緣隆起。這種邊緣鼓起通常能夠在 鑄輥下遊的熱軋機處被軋掉。連續鑄造金屬帶材的方法可包括以下步驟將鑄造期間通過鑄帶邊緣的鑄帶形成 到至少一個側壩中的槽控制為小於2. 5毫米(約0.098英寸)的深度。或者，該方法可包 括將槽的深度控制為小於1.5毫米(約0. 059英寸)。替代地或附加地，該方法可包括以下 步驟在鑄造期間通過鑄帶形成到至少一個側壩中的槽在深度上大於2. 5毫米時，使側壩 致動器朝鑄輥的端部移動側壩。這種側壩磨損能夠得到控制，以抑制邊緣損失。還公開了一種用於連續鑄造金屬帶材的設備，包括一對可相對旋轉的鑄輥，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間形成輥隙，穿過 該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部具有 比帶材寬度中心部的鑄帶高的溫度；和金屬供給系統，能夠供給熔融鋼到輥隙上方，並在鑄造區域形成被支持在輥隙上 方的鑄造表面上的熔融鋼的鑄池；側壩，在輥隙處與鑄輥的各端鄰接，以限制鑄池；和側壩致動器，位於鑄輥的各端，能夠在鑄造期間定位側壩，並將鑄造期間通過鑄帶 形成到至少一個側壩中的槽控制為小於2. 5毫米。鑄輥的冠面形狀可以夠使鋼的鑄帶形成為使得距各鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊 緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高。替代地或附加地，鑄輥的冠面形狀與輥隙處的凝 殼厚度和鑄輥偏置力一起，能夠使鑄帶形成為使得距各鑄帶邊緣50毫米內的帶材邊緣部 在凝殼之間具有糊狀金屬以引起邊緣鼓起。鑄輥的冠面形狀與鑄輥偏置力的組合可以能夠使鑄鋼帶形成為使得鑄帶邊緣部 在距鑄帶邊緣60毫米內具有比帶材寬度中心部的帶材高的溫度。鑄帶邊緣部的溫度可比 帶材寬度中心部的鑄帶高10°C或10°C以上。替代地或附加地，鑄帶邊緣部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高25°C或25°C以上，也可比帶材寬度中心部的鑄帶高50°C或50°C以上。各側壩致動器可以能夠控制側壩的磨損速率，來將槽的深度控制為小於2. 5毫米 或1. 5毫米，以減小和控制邊緣損失。


附圖有助於描述本公開的示例性實施例，其中圖1是本公開的雙輥鑄機的一個實施例的示意性側視圖；圖2是本公開的通過安裝於鑄造位置的圖1所示雙輥鑄機的輥箱中的鑄輥的局部 截面圖；圖3是從鑄機卸下的圖2所示輥箱的示意性俯視圖；圖4是通過圖3所示標記為4-4部分的從鑄機卸下的輥箱的局部截面圖；圖5詳細示出了圖4中標記為圖5的從鑄機卸下的輥箱的側壩託架的局部截面 圖；圖6是從鑄機卸下的側壩託架的俯視圖；圖7是通過圖5中標記為7-7部分的側壩託架的截面圖；圖8A是從生產序號1668測得的沿整個帶材寬度的鑄帶厚度的曲線圖；圖8B是從生產序號1671測得的沿整個帶材寬度的鑄帶厚度的曲線圖；圖9是凝殼厚度vs距鑄池中熔融金屬彎液面的距離的曲線圖；圖10是輥隙處百分比慢冷區域vs從邊緣起的寬度的曲線圖；圖11是沿帶材寬度的鑄帶溫度的曲線圖；圖12是在邊緣處比沿著寬度溫度高的離開鑄機的鑄帶的示意性透視圖；圖13是沿帶材寬度的鑄帶溫度的第二曲線圖；圖14A是側壩的俯視圖；圖14B是通過圖14A所示側壩的截面圖；圖15是在耐火材料中磨有槽的側壩的示意性透視圖。
具體實施例方式現在參考圖1和2，雙輥鑄機圖示為包括主機架10，主機架10立設於工廠地面上， 並支持一對鑄輥，這對鑄輥安裝於輥箱11中的模塊中。鑄輥12安裝在輥箱11中，以便於如 下所述的操作和移動。輥箱有助於在鑄機中作為一個單元將準備好鑄造的鑄輥從設置位置 快速移動到進行操作的鑄造位置，並在要替換鑄輥時從鑄造位置簡便迅速地移走鑄輥。輥 箱並不存在期望的特定構造，只要它能如本文所述實現促進鑄輥的移動和定位的功能。用於連續鑄造薄鋼帶的鑄造設備包括一對可相對旋轉的鑄輥12，這對鑄輥12具 有橫向定位以在其間形成輥隙18的鑄造表面12A。熔融金屬從澆包13經由金屬供給系統 供給至在輥隙18上方位於鑄輥12之間的金屬供給嘴17，即芯嘴。如此供給的熔融金屬在 輥隙上方形成被支承於鑄輥12的鑄造表面12A上的熔融金屬的鑄池19。該鑄池19在鑄輥 12的端部被一對側封板或側壩20(圖2中虛線所示)限制在鑄造區域中。鑄池19的上表 面(一般稱為「彎液面」水平)可上升到供給嘴17下端的上方，使得供給嘴的下端被浸沒 在鑄池內。鑄造區域包括在鑄池19上方添加的保護性氣氛，以抑制鑄造區域中的熔融金屬發生氧化。澆包13通常為被支持在轉塔40上的常規構造。為供給金屬，澆包13位於處於鑄 造位置的可動中間包14的上方，用熔融金屬填充中間包。可動中間包14位於中間包車66 上，中間包車66能夠將中間包從將中間包加熱至接近鑄造溫度的加熱工位(未示出)轉移 至鑄造位置。中間包引導器例如導軌等位於中間包車66下方，以實現將可動中間包14從 加熱工位移動至鑄造位置。可動中間包14安裝有滑動門25，滑動門25能夠被伺服機構致動，以允許熔融金屬 從中間包14經由滑動門25流出，然後經由耐火出口護罩15至處於鑄造位置的過渡件或分 配器16。熔融金屬從分配器16流至在輥隙18上方位於鑄輥12之間的供給嘴17。鑄輥12內部受到水冷，使得在鑄輥12相對旋轉時，隨著鑄輥12每旋轉一圈，在移 動至接觸並經過鑄池19的鑄造表面12A上形成凝殼。凝殼在鑄輥之間的輥隙18處被匯集， 以生成從輥隙向下供給的薄鑄帶產品21。鑄輥之間的間隙形成為在輥隙處的凝殼之間維持 分離，以使糊狀金屬貫穿輥隙存在於凝殼之間的空間中，並隨後如下對於邊緣鼓起(edging up)所述那樣，在輥隙下方的鑄帶內的凝殼之間凝固。圖14A和14B所示的側壩20可由耐火材料製成，例如氧化鋯石墨(zirconia graphite)、石墨氧化鋁(graphite alumina)、氮化硼(boron nitride)、氮化硼氧化鋯 (boron nitride zirconia)、或其它適當的合成物。側壩20具有能夠與鑄輥和鑄池中的 熔融金屬物理接觸的面表面(face surface) 0如圖6和7所示，側壩20安裝在側壩保持 器100中，側壩保持器100能夠被例如液壓或氣動缸、伺服機構、或其它致動器等側壩致動 器102移動，以使側壩20與鑄輥的端部接合。此外，側壩致動器102還能在鑄造期間定位 (positioning)側壩20。側壩20在鑄造操作期間為鑄輥上的金屬熔池形成端部封閉物。下面參考圖3 7，側壩保持器100和側壩致動器102安裝在一對託架104上，這 對託架104在輥組件的每端各一個，並且能夠移動趨近和遠離彼此，以使它們之間的間隔 能得到調節。可在鑄造操作前根據鑄輥的寬度來預先設定託架104，以允許對於不同帶材寬 度進行快速輥更換。託架104定位成被芯嘴板106支持，而芯嘴板106安裝在輥箱11上以 在鑄輥上方水平地延伸。芯嘴板106在鑄造位置位於分配器16的下方，並具有接收金屬供 給嘴17的中心開口 107。如圖4所示，設置有兩個供給嘴17，各自均能在鑄輥12上方獨立於另一個地移動。 各供給嘴17的一部分被從芯嘴板106的中間部分向內突出的供給嘴支持物108支持。各供 給嘴17的外端被可移動地位於各託架104上的橋108支持。第二致動器110，例如液壓或 氣動缸、伺服機構、或其它致動器，可定位成能夠獨立於側壩20地移動橋108和供給嘴17。在各託架104中，位置傳感器112定位成能夠判斷相關聯的側壩保持器100和側 壩20的位置，並提供表明側壩保持器和側壩板的位置的電信號。此外，在各託架104中，位 置傳感器113定位成能夠判斷橋108和供給嘴17的位置，並提供表明橋和供給嘴的位置的 電信號。在各託架104中，作用力傳感器或測壓元件114在側壩保持器100與側壩致動器 102之間定位成能夠判斷抵抗鑄輥12推壓側壩20的作用力，並提供表明抵抗鑄輥推壓側壩 板的作用力的電信號。設置有控制器，能夠從位置傳感器112、113和測壓元件114接收電 信號，並且能夠根據來自位置傳感器和測壓元件的電信號按需要使側壩致動器102和第二 致動器110移動趨近或遠離鑄輥。該控制器獨立於橋108和供給嘴17的移動和位置地使側壩致動器102移動側壩保持器100。替代地或附加地，該控制器可獨立於側壩保持器100 和側壩20的移動和位置地使第二致動器110移動橋108。隨著側壩20的磨損，控制器通過 監視從位置傳感器112、113接收到的電信號來判斷側壩20的移動，以增加或減小側壩與供 給嘴17之間的距離。控制器能夠判斷側壩與供給嘴之間的距離是大於還是小於期望距離。 然後，控制器或操作者獨立於側壩20地按需要使第二致動器110移動橋108，以減小或增加 側壩20與供給嘴17之間的距離。圖1示出了生產薄鑄帶21的雙輥鑄機，而薄鑄帶21經過引導臺30到達包括夾送 輥31A的夾送輥架31。離開夾送輥架31後，薄鑄帶穿過包括一對形成能夠熱軋從鑄輥傳 來的鑄帶的間隙的工作輥32A和支承輥32B的熱軋機32，在這裡將鑄帶熱軋減薄至期望厚 度，改善帶材表面，並提高帶材平整度。工作輥32A橫跨工作輥具有與期望帶材輪廓有關的 工作表面。熱軋後的鑄帶然後傳到輸出臺33上，在這裡通過與噴水器90或其它適當的工 具供給的例如水等冷卻劑接觸、以及通過對流和輻射散熱，受到冷卻。在任意情況下，熱軋 後的鑄帶然後穿過第二夾送輥架91，以提供帶材的張力，然後送至卷繞機92。鑄帶在熱軋 前厚度可為約0.3 2.0毫米。在鑄造操作開始時，隨著鑄造條件的穩定，通常會生成一小段不良帶材。當形成連 續鑄造後，將鑄輥略微移開，然後再次合攏，以使鑄帶的這種前端脫離，以形成後續鑄帶的 清潔頭端。不良材料落入能夠在廢料接收器引導器上移動的廢料接收器26中。廢料接收 器沈位於鑄機下方的廢料接收位置，並形成後述密封罩27的一部分。罩27通常被水冷卻。 這時，通常從樞軸四向下懸掛至罩27中的一側的水冷擋板觀被搖擺就位，以將鑄帶21的 清潔端部引導到引導臺30上，而引導臺30將鑄帶21供給至夾送輥架31。然後，擋板觀回 撤到懸掛位置，以允許鑄帶21在傳送至使其與一系列引導輥發生接合的引導臺30前，在罩 27中呈環狀懸掛在鑄輥下方。溢流容器38設置在可動中間包14下方，以接收可能從中間包溢出的熔融材料。 如圖1所示，溢流容器38能夠在導軌39等引導器上移動，以便能夠在可動中間包14下方 按需要將溢流容器38安置於鑄造位置。此外，也可鄰近分配器為分配器16設置溢流容器 (未示出)。密封罩27由多個獨立的壁部形成，這些壁部在各密封連接處組裝在一起，以形成 允許控制罩內氣氛的連續罩壁。此外，廢料接收器沈附接至罩27，以使罩能夠在處於鑄造 位置的鑄輥12的緊下方維持保護性氣氛。罩27在其下部即下罩部44處包括有開口，以提 供出口，使廢料經過罩27進入處於廢料接收位置的廢料接收器沈中。下罩部44作為罩27 的一部分向下延伸，而開口位於處於廢料接收位置的廢料接收器26的上方。在本說明書和 權利要求書中，對於廢料接收器26、罩27及相關特徵述及的「密封」可以不是毫無洩露的完 全密封，而通常不是完全的密封，以適應於以可容忍的洩露按需要對罩內的氣氛進行控制 和支持。邊緣部45圍繞下罩部44的開口，並且可移動地定位在廢料接收器上方，能夠與處 於廢料接收位置的廢料接收器26密封接合和/或附接。邊緣部45在邊緣部與廢料接收器 接合的密封位置與邊緣部45與廢料接收器分離的間隙位置之間移動。或者，鑄機或廢料接 收器包括提升機構，以使廢料接收器上升為與罩的邊緣部45發生密封接合，然後下降至間 隙位置。密封后，罩27和廢料接收器沈被填充例如氮氣等期望的氣體，以減少罩中的氧氣量，為鑄帶提供保護性氣氛。罩27包括在鑄造位置的鑄輥的緊下方支持保護性氣氛的上套圈部43。當鑄輥12 處於鑄造位置時，將上套圈部43移動至延伸位置，關閉鄰近鑄輥12的容納部53 (如圖2所 示)與罩27之間的空間。上套圈部43設置在罩27內或附近，並鄰近鑄輥，並且被多個致 動器(未示出)移動，例如伺服機構、液壓機構、氣動機構、旋轉致動器等。在主機架10上設置有輥座定位系統，其具有兩對定位組件50、51，它們適於實現 鑄輥在輥箱11上的移動，並在鑄造期間提供抵抗鑄輥分離的偏壓力。定位組件50、51包括 能夠在鑄造期間使鑄輥移動並抵抗鑄輥發生分離的致動器，例如機械輥偏壓單元或伺服機 構、液壓或氣動缸或機構，線性致動器、旋轉致動器、磁致伸縮致動器等裝置。鑄輥12的鑄造表面12A加工有初始冠面(crown)，以允許輥在使用中發生熱膨 脹，通常使得鑄帶邊緣部的厚度比帶材寬度的中心部的厚度薄。可根據鑄造速度設置不同 冠面。在限定出輥面外周緣的鑄輥的銅套和設置於銅套上的鉻、鎳或其它塗料的鍍層兩者 中設置相同程度的凹狀冠面。鑄輥中的凹狀冠面選擇成使鑄帶中的截面形狀維持成解決 (accounting for)鑄造期間鑄輥的熱膨脹，並且同時在鑄造期間在鑄帶的邊緣22附近提 供糊狀中心。鑄輥之間輥隙處的輥間隙形成為使得糊狀金屬被夾持在距鑄帶邊緣22為50 毫米內的鑄帶的中心處。帶材邊緣部中心處的糊狀金屬具有流動性，並提供小於0. 2毫米 的可測量邊緣鼓起，以使邊緣鼓起在穿過熱軋機32時能被軋離帶材。鑄輥12的冠面形狀與鑄輥偏置力的組合能夠形成在凝殼之間具有糊狀金屬以使 距鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高的鑄帶。或者，距鑄 帶邊緣60毫米內的鑄帶的這種邊緣部具有比帶材寬度中心部的鑄帶高的溫度。鑄輥12的 冠面成形為並且鑄輥被偏壓成使得與鑄帶的邊緣22相鄰的鑄輥能通過距邊緣22為50毫 米內的鑄帶邊緣部內的糊狀金屬將凝殼重新加熱至高於帶材寬度中心部的溫度。鑄帶邊緣 部的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約10°C或10°C以上。替代地或附加地，鑄帶邊緣部 的溫度可比帶材寬度中心部的鑄帶高約25°C或25°C以上，也可比帶材寬度中心部的鑄帶 高約50°C或50°C以上。鑄輥的冠面形狀，隨同鑄輥和側壩中的適當偏置(如下所述)，按需要控制輥隙下 方凝殼之間的糊狀金屬量和鑄帶中的邊緣鼓起或邊緣隆起。通過使鑄輥中的凹狀冠面成形 為使凝殼在邊緣處比在鑄輥之間的輥隙處靠得更近，能夠控制距邊緣22為50毫米內的輥 隙下方的帶材厚度中存在的糊狀金屬，以提供凝殼的重新加熱，並與鋼水靜壓頭一起，實現 受控的邊緣鼓起。我們發現在鑄帶邊緣部維持較高的溫度並且維持受控的邊緣鼓起能改善鑄帶的 邊緣質量。當帶材邊緣22在熱軋前冷卻至等於或低於帶材寬度中心部的溫度時，熱軋後 熱軋鑄帶的顯微組織和性能沿整個寬度發生波動，特別是在邊緣22處。為了防止帶材邊 緣22冷卻至等於或低於帶材寬度中心部的溫度時顯微組織和物理性能發生波動，必須在 熱軋機前沿鑄帶的受冷邊緣部設置加熱器，以將邊緣重新加熱至期望的熱軋溫度。參見 Developments inContinuous Casting and Hot Rolling Techniques, "EUROSTRIP-State of theArt of Strip Casting，，by Dr. -Ing Hans-Ulrich Lindenberg,Jacques Henrion, Karl Schwaha and Giovanni Vespasiani0對比之下，通過將邊緣部維持在較高溫度以在 輥隙下方的凝殼之間具有糊狀金屬，能夠在不重新加熱帶材邊緣的情況下沿整個帶材寬度維持顯微組織和物理性能。另外，經由熱軋機和將邊緣部維持在這種較高溫度獲得的熱軋 期間減小的邊緣分裂發生率，能夠獲得更均勻的減薄。如圖8A所示(順序號4427)，生產過程中的凝殼在帶材邊緣22通過鑄輥的凹狀 冠面被拉得更近，以使鑄帶趨於在距邊緣約100毫米內減小厚度，同時在距邊緣22約50毫 米內的凝殼之間提供糊狀金屬。這導致在輥隙處在鑄帶的邊緣部形成一個「慢冷區域」，意 味著鑄帶在帶材厚度中具有糊狀金屬，提供如圖8A所示的邊緣鼓起，其如圖8B所示能夠被 輥隙下遊的熱軋機32軋離帶材。圖10以帶材厚度的百分比示出了鑄帶中的糊狀鋼量，該 百分比是從鑄帶穿過被測試鑄輥冠面構造的輥隙時從兩個不同生產過程(即序號1668和 1671)的鑄帶的兩個邊緣22處進行的顯微組織測量中得出的。圖9大致示出了鑄造鑄帶時凝殼的厚度波動。隨著鑄輥12旋轉到鑄池中，凝殼開 始形成，並向著輥隙發生厚度增加。在鑄造僅低於1. 6毫米厚的帶材的該實驗中，隨著鑄帶 穿過輥隙，各凝殼大致0. 55毫米厚，而導致慢冷區域的凝殼之間的糊狀部分大致0. 5毫米 厚。隨著鑄帶離開輥隙，來自糊狀部分的熱重新加熱凝殼，減小凝殼厚度，並在輥隙下方約 0. 7米距離內的凝殼之間具有糊狀金屬。然後，隨著帶材移動遠離輥隙，邊緣部中的糊狀金 屬發生冷卻並凝固。這也可在帶材寬度的中心部以一定程度發生。如圖10所示，帶材穿過輥隙後在帶材厚度中的糊狀金屬量在距帶材邊緣10毫米 內發生增加，然後在距邊緣超出50毫米後朝帶材寬度的中心連續減小至極低量。當帶材 邊緣具有糊狀金屬時，帶材的表面因對金屬凝殼的重新加熱，而也具有較高的溫度。如圖 10所示，在距鑄帶邊緣約50mm內的凝殼之間的帶材厚度中的金屬的固體分數通常遠低於 80%。這是對於碳鋼帶。相比之下，在美國專利No. 6，079，480和EP 07888M中，教導了對 於碳鋼，流體臨界固體分數是0. 8，這意味著帶材的固體分數在距帶材邊緣50毫米內至少 為 80%。本公開的用於製造薄鑄帶的方法和設備的優點通過比較示出以本發明方法和設 備製成的鑄帶的圖8A與EP 0788854和美國專利No. 6，079, 480中的表3也是顯而易見的。 如圖8A所示，距帶材邊緣50毫米內的帶材中的糊狀材料被特意維持，而邊緣鼓起通過本方 法和設備受到了控制。相比之下，EP07888M和美國專利No. 6，079，480中的表3表明鑄帶 的固體分數只在50毫米內的帶材邊緣高於臨界固體分數並且邊緣鼓起高度(以毫米計) 為零的情況下才是可接受的。我們還考慮，對於奧氏體不鏽鋼、鐵素體不鏽鋼、電磁鋼，在用於製造薄鑄帶的本 方法和設備中，距帶材邊緣50毫米內的糊狀材料分別具有小於70%、40%和30%的固體分 數。再次，這是與由美國專利No. 6，079，480和EP0788854中描述的方法和設備製成的薄鑄 帶相比，其中固體分數等於或高於0.3的流體臨界固體分數(對於奧氏體不鏽鋼)，0.6(對 於鐵素體不鏽鋼)，0. 7(對於電磁鋼)。同樣，如EP 0788854和美國專利No. 6，079，480的 表2所示，帶材鐵素體不鏽鋼只在鑄帶的固體分數提供零邊緣鼓起高度(以毫米計)的情 況下是可接受的。如圖12所示，輥隙下遊的鑄帶的慢冷區域的至少一部分是肉眼可見的，因為沿帶 材邊緣金屬的顏色存在差異。鑄帶的較熱邊緣比起帶材寬度的中心部是較亮的橙紅顏色。 如圖11和13所示，在輥隙18的下遊，帶材的邊緣22處的溫度高於帶材寬度的中心部。圖 13以顏色示出了鑄帶沿整個寬度的溫度輪廓。帶材的溫度通過圖像左側的色階標示出，而溫度是通過比較帶材顏色與顏色刻度尺而讀出的。通過沿邊緣部控制帶材厚度中的糊狀金屬量，能夠在邊緣部維持較高溫度，並使 邊緣鼓起受控。當邊緣鼓起未受控時，鑄帶可能具有不規則邊緣，例如邊緣分裂或邊緣損 失。此外，漸進地增加的邊緣損失可能沿邊緣形成邊緣須狀物(edge whisker)或細長金屬 部。邊緣須狀物可能在鑄造期間發生脫落並粘附至鑄輥和鑄機的其它部分。這種邊緣損失 也可能導致難以控制鑄帶穿過鑄機的方向或導向，從而需要終止鑄造。我們發現邊緣質量 能夠通過以下方法得到控制將鑄帶邊緣部維持在較高溫度，並按照需要以在鑄帶邊緣部 具有邊緣鼓起的狀態控制糊狀材料。鑄造期間，鑄帶可能在與鄰近輥隙的鑄帶相對應的面表面中磨出一個槽116，如圖 15所示。如這裡使用的，面表面是側壩的定位成抵靠鑄輥端部的表面。由於槽116與鑄池 的鋼水靜壓頭是連通的，糊狀金屬可能隨著槽深的增加而穿過槽，導致邊緣損失。鑄造期 間，經由輥隙下方的鑄帶邊緣失去的糊狀材料量能夠通過將各側壩中的槽116的深度限制 為小於約2. 5毫米而得到控制。當槽116的深度超過期望深度時，控制器或操作者可使側壩 致動器改變作用於側壩20使側壩的耐火材料磨損的偏置力，如圖15中的附圖標記「D」所 示。隨著面表面磨損，槽的深度發生減小。槽116的深度可控制在約0.2毫米到約2. 5毫 米的範圍內。或者，可通過將各側壩中槽116的深度限制為小於約1. 5毫米來控制邊緣部。根據本公開的一種帶材鑄造方法可包括將在鑄造期間通過鑄帶形成到至少一個 側壩中的槽控制為小於約2. 5毫米的步驟。替代地或附加地，帶材鑄造方法可包括在鑄造 期間通過鑄帶形成到至少一個側壩中的槽116大於約2. 5毫米時使側壩致動器102朝鑄輥 12的端部移動側壩20的步驟。或者，該方法可包括在通過鑄帶磨入側壩中的槽116大於約 1. 5毫米時使側壩致動器102朝鑄輥12的端部移動側壩20。各側壩致動器可以能夠控制 側壩的磨損速率，來將槽的深度控制為小於2. 5毫米或1. 5毫米，以抑制邊緣損失。雖然通過附圖和以上描述具體圖示和描述了本發明，但是它們應看作示例性的而 非限制性的，可理解的是，示出的只是優選實施例，落在本發明精神內的所有變型和修改均 希能得到保護。
權利要求
1.一種連續鑄造金屬帶材的方法，包括組裝一對可相對旋轉的鑄輥和金屬供給系統，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間 形成輥隙，穿過該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，而所述金屬供給系統能夠供給熔融鋼到輥隙上方， 鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部具有比帶材寬度中心部的鑄帶 高的溫度；在鑄造區域中在輥隙上方形成被支持於鑄造表面上的熔融鋼的鑄池，並控制鄰接輥隙 端部的側壩以限制鑄池；和形成鑄帶，使得距各鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部的溫度高於帶材寬度中心部的 鑄帶。
2.如權利要求1所述的連續鑄造金屬帶材的方法，其中，距各鑄帶邊緣60毫米內的帶 材邊緣部的溫度高於帶材寬度中心部的鑄帶。
3.如權利要求1或2所述的連續鑄造金屬帶材的方法，還包括形成鑄帶，以使輥隙下 方距各鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部具有糊狀金屬。
4.如上述權利要求中任一項所述的連續鑄造金屬帶材的方法，其中，鑄帶邊緣部的溫 度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少25°C。
5.如上述權利要求中任一項所述的連續鑄造金屬帶材的方法，其中，鑄帶邊緣部的溫 度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少10°c。
6.如上述權利要求中任一項所述的連續鑄造金屬帶材的方法，還包括將鑄造期間通 過鑄帶形成到至少一個側壩中的槽控制為小於2. 5毫米。
7.如權利要求1 5中任一項所述的連續鑄造金屬帶材的方法，還包括將鑄造期間 通過鑄帶形成到至少一個側壩中的槽控制為小於1. 5毫米。
8.如上述權利要求中任一項所述的連續鑄造金屬帶材的方法，還包括控制輥隙下方 凝殼之間的糊狀金屬量，以按照需要控制並維持邊緣隆起。
9.如上述權利要求中任一項所述的連續鑄造金屬帶材的方法，還包括設置能夠在鑄 造期間定位至少一個側壩的側壩致動器。
10.如權利要求9所述的連續鑄造金屬帶材的方法，還包括當鑄造期間通過鑄帶形成 到至少一個側壩中的槽在深度上大於2. 5毫米時，使側壩致動器朝鑄輥的端部移動側壩。
11.如權利要求9所述的連續鑄造金屬帶材的方法，還包括當鑄造期間通過鑄帶形成 到至少一個側壩中的槽在深度上大於1. 5毫米時，使側壩致動器朝鑄輥的端部移動側壩。
12.一種用於連續鑄造金屬帶材的設備，包括一對可相對旋轉的鑄輥，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間形成輥隙，穿過該輥 隙能夠鑄造薄鑄帶，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部具有比帶 材寬度中心部的鑄帶高的溫度；和金屬供給系統，能夠供給熔融鋼到輥隙上方，並在鑄造區域形成被支持在輥隙上方的 鑄造表面上的熔融鋼的鑄池；側壩，在輥隙處與鑄輥的各端鄰接，以限制鑄池；和側壩致動器，位於鑄輥的各端，能夠在鑄造期間定位側壩，並將鑄造期間通過鑄帶形成 到至少一個側壩中的槽控制為小於2. 5毫米。
13.如權利要求12所述的用於連續鑄造金屬帶材的設備，其中，鑄輥的冠面形狀能夠使鑄帶形成為使得距各鑄帶邊緣60毫米內的帶材邊緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高。
14.如權利要求12或13所述的用於連續鑄造金屬帶材的設備，其中，鑄輥的冠面形狀 能夠使鑄帶形成為使得輥隙下方距各鑄帶邊緣50毫米內的帶材邊緣部具有糊狀金屬。
15.如權利要求12 14中任一項所述的用於連續鑄造金屬帶材的設備，其中，鑄輥各 端的側壩致動器能夠控制側壩的磨損速率，以控制所述槽的深度。
16.如權利要求12 15中任一項所述的用於連續鑄造金屬帶材的設備，其中，鑄帶邊 緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少25°C。
17.如權利要求12 16中任一項所述的用於連續鑄造金屬帶材的設備，其中，鑄帶邊 緣部的溫度比帶材寬度中心部的鑄帶高至少10°C。
18.如權利要求12 17中任一項所述的用於連續鑄造金屬帶材的設備，其中，鑄輥各 端的側壩致動器能夠在鑄造期間定位側壩，並將所述槽控制為小於1. 5毫米。
全文摘要
一種連續鑄造金屬帶材的方法，可包括組裝一對鑄輥和金屬供給系統，這對鑄輥的鑄造表面橫向定位成在其間形成輥隙，穿過該輥隙能夠鑄造薄鑄帶，所述金屬供給系統能夠供給熔融鋼到輥隙上方，鑄輥的冠面成形為使得距鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部具有比帶材寬度中心部的鑄帶高的溫度和受控的邊緣鼓起；在輥隙上方形成被支持於鑄造表面上的熔融鋼的鑄池，並控制鄰接輥隙端部的側壩以限制鑄池；和形成鑄帶，使得距各鑄帶邊緣50毫米內的鑄帶邊緣部的溫度高於帶材寬度中心部的鑄帶。
文檔編號B22D11/06GK102131600SQ200980132780
公開日2011年7月20日 申請日期2009年6月24日 優先權日2008年6月24日
發明者沃爾特·N·布萊傑德, 馬克·施利克廷 申請人:紐科爾公司