一種用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法

2024-02-28 01:22:15

專利名稱：一種用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法
技術領域：
本發明涉及薄帶連鑄技術，特別涉及領域一種用於薄帶連鑄過程中結 晶輥在線表面處理方法。
背景技術：
近幾十年來，隨著連鑄技術的進步和在線計算機控制程度的提高，世 界上各個國家的冶金行業一直希望能夠降低鋼鐵工業的能耗和生產成本， 所以能夠將鋼水直接澆鑄出成品成為研究者們孜孜不倦追求的目標。薄帶 連鑄主要形式之一是鋼水經過高速旋轉的結晶輥，並在軋制力的作用下凝
固成2-5mm鑄帶。
目前，薄帶連鑄生產的基本工藝過程是薄帶連鑄機(雙輥、單輥、 輪帶式) 一密閉室一活套一夾送輥一熱軋(單機架或兩機架或無)—控冷 一巻取。鋼水從鋼包經過K水口、中間包和浸入式水口進入旋轉的水冷結 晶輥與側封板形成的熔池內，經過水冷結晶輥的冷卻形成鑄帶，通過擺動 導板、夾送輥將鑄帶送至鑄帶輸送輥道，經過熱軋機，噴淋冷卻，飛剪直 至巻取機。薄帶連鑄技術由於具有節約成本、縮小廠房面積、降低能耗、 提高生產效率等優點，這項技術現在正成為各個國家的研究者研究的熱 點，同時也被稱作是冶金行業的革命性技術。
保證鑄帶質量的前提下提高生產率一直是冶金工作者追求的目標。對 一臺固定的鑄機，提高生產率主要途徑就是增加結晶輥與鋼水之間傳熱， 也就是提高結晶輥和鋼水之間的熱流密度。控制結晶輥和鋼水之間的熱流
密度的方法有如下幾種
1) 利用結晶輥表面紋理處理來控制結晶輥的傳熱。如專利EP0740972A1， CN1263804A, ZL96103889.6， US4,945，974等公開了通過控制紋理形貌 和尺寸可以達到控制傳熱的方法。
2) 利用結晶輥表面形成的自然沉積的氧化膜來控制傳熱。拉佐.斯特雷夫 在Metallurgical and Materials Transaction B, Vol. 3IB (October 2000),
pp. 1023-1030上發表了題為"薄帶連鑄熔體與基體界面傳熱機制"
的文章。該文章以及專利CN1263804A提出了利用結晶輥表面形成的 自然沉積膜可以提高結晶輥與鋼水之間的傳熱。通過控制鋼水的成分 以及夾雜物可以控制自然沉積膜的組成，達到控制傳熱的目的。
3) 通過改變結晶輥表面鍍層的成分。保羅.納力等在2005年在美國夏洛特 召開的ICS會議上發表題為"結晶輥鍍層對傳熱的影響"的文章，該 文章討論了不同結晶輥表面鍍層的成分對熱流的影響，並提出了利用 不同的鍍層可以改變結晶輥和鋼水的傳熱的方法。
4) 控制氣體的成分來控制傳熱。拉佐.斯特雷夫在1998年的ISIJ Int.， Vol. 38 No. 9, pp. 959-966，發表了題為"薄帶連鑄過程眾界面傳熱的實驗研 究"文章，公布了用氦氣可以提高傳熱的實驗結果。2001年韓國的Choo,
D K等在Metallurgical and Materials Transactions A. Vol. 32A, no. 9, pp.
2249-2258. Sept發表了題為"薄帶連鑄過程中304不鏽鋼裂紋的分析和 防止"，文中提出了利用氮氣可以提高潤溼性減小了氣隙，可以有效 地防止裂紋的產生。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處 理方法，通過在結晶輥表面連續地生成石墨，實現對結晶輥表面的潤滑， 減少了拉坯過程的摩擦，提高結晶輥的使用壽命；同時提高結晶輥和鑄帶 間的傳熱效率，從而提高生產率；使鑄帶的表面質量顯著提高，可以有效 地防止了斷帶的發生。
為達到上述目的，本發明的技術方案是，
一種用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法，鋼水經過浸入式 水口或布流器進入兩個高速旋轉的結晶輥之間形成熔池，經過結晶輥的冷 卻和輕微軋制形成鑄帶，再經熱軋、控制冷卻直至巻取；其特徵是，在結 晶輥的外表面噴射含有甲垸或乙炔的燃氣和含氧氣體，使燃氣不完全燃 燒，在結晶輥表面連續地生成碳黑，形成一個碳黑層。
進一步，所述的燃氣是含有甲烷或乙炔的天然氣、煤氣。
所述的含氧氣體為氧氣或空氣。
又，燃氣和含氧氣體的比例通過調節閥以及流量計進行控制，燃氣中
甲垸和氧氣的流量比例為<1:4;燃氣中乙炔和氧氣的流量比例是<1:1。
具體地，本發明在結晶輥的外表面噴射燃燒採用安裝燃氣管道和含氧 氣體管道，通過集氣管、噴嘴對結晶輥(表面)噴射燃燒，燃氣管道和含 氧氣體管道上分別裝設可以控制燃氣和氧氣或空氣的比例的調節閥、流量 計、壓力表。
本發明的方法所形成的碳黑層的厚度〈10)im。
當使用天然氣或煤氣時(其主要的成分為甲垸一CH4)，當完全燃燒
時，可發生如下反應
CH4 + 202 = C02 + 2H20 (完全燃燒) 當甲烷不完全燃燒，發生如下反應
CH4 + 3/202 = C + CO + 2H20 (不完全燃燒) 該反應可以生成碳黑，該碳黑會沉積在結晶輥表面。 同樣，乙炔也有同樣的反應，當乙炔完全燃燒，生成二氧化碳；
2 C2H2+ 502=4C02+2H20 (完全燃燒) 當乙炔不完燃燒後，生成碳和CO。
C2H2+ 02=C+CO+H20 (不完全燃燒) 根據上述原理，通過控制燃氣與氧氣的比例，使燃氣不完全燃燒，可 以達到在結晶輥表面連續生成碳黑的目的，從而實現了對結晶輥表面的潤 滑。結晶輥表面的潤滑，減少了拉坯過程的摩擦，可以提高結晶輥的使用 壽命；同時碳原子可以填補結晶輥表面的微觀凹坑和不平，並提高產品表 面質量；同時還可以提高結晶輥和鑄帶間的傳熱效率，從而提高生產率。
另外，不燃燒的產物中的一氧化碳是還原性氣體，可以防止鑄帶表面 的氧化，減少氧化皮的厚度，使鑄帶的表面質量顯著提高。再有，燃燒釋 放的熱量使三角熔池不易結冷鋼，有效地防止了斷帶的發生。 本發明與已有技術的區別和改進之處
從目前已有的技術分析中可以看出，結晶輥表面如果沒有石墨或者氣 體，結晶輥容易發生粘輥，增加鑄帶與結晶輥間的摩擦力，使結晶輥表面 受損，壽命降低。結晶輥如果用塗覆石墨的方法，其最大的問題是石墨容 易被鋼水帶走，石墨的效果不能持續，而且也易在鑄軋的過程隨著鑄帶與
結晶輥摩擦而損耗。
與現有技術相比，
本發明通過引入可燃氣體，使其不完全燃燒，連續在結晶輥表面生成 碳黑層，起到了潤滑結晶輥表面的作用，從而減少了鑄帶與結晶輥表面的 摩擦力，不僅可以提高鑄帶的表面質量，同時還可以減少結晶輥表面的劃 傷，延長結晶輥壽命。
同時，由於燃燒放出熱量，該熱量可以使熔池表面溫度提高，有效地 防止熔池表面結殼和冷鋼。
另外，還提高了結晶輥和凝固坯殼之間的傳熱，因此提高了生產率， 降低了生產成本；
燃燒同時還生成一氧化碳還原性氣體，還原性氣氛的環境氣氛能夠有 效地防止鑄帶表面的氧化，減少氧化皮的厚度，提高產品的質量。


圖1為雙輥薄帶連鑄工藝示意圖2為本發明--實施例的結構示意圖3為本發明一實施例的工作狀態示意圖。
具體實施例方式
參見圖1 圖3，鋼水從鋼包1經過長水口 2、中間包3和浸入式水口 4進入旋轉的水冷結晶輥5、 5'和惻封板6形成的烙池7內，經過水冷結 晶輥5、 5'的冷卻形成鑄帶8，通過擺動導板9、夾送輥10將鑄帶8送至 熱軋ll，再經控制冷卻12直至巻取13。
水冷結晶輥5外還設安裝燃氣管道14和含氧氣體管道15，該燃氣管 道14和含氧氣體管道15上分別裝設可以控制燃氣和氧氣或空氣的比例的 調節閥16a、 16b、流量計17a、 17b、壓力表18a、 18b;通過集氣管19、 19，、噴嘴20、 20'對水冷結晶輥5、 5'噴射燃燒；期間由毛刷輥21、 21'對水冷結晶輥5、 5'表面清理，使結晶輥表面清潔，易於碳黑在結晶 輥表面的沉積。
當澆鑄開始後，分別打開燃氣調節閥16a (氣體可以是天然氣、乙炔
氣，煤氣等)和氧氣或空氣的調節閥16b，根據流量計17a、 17b的數值，
調節閥門的大小。在生產中，根據鋼種和生產工藝以及燃氣的類型調節控 制比例。
實施例h
燃氣的成分是含CH4的煤氣、天然氣等。澆鑄開始後，關閉密閉罩22。 打開燃氣的閥門和氧氣(或空氣)閥門，調節調節閥16a、 16b，使流量計 17a和17b的達到--定的流量比例，如果是氧氣，流量比例為1:1.5;如果 是空氣，比例為1:6。
由於甲烷的燃點為548°C，鋼水的溫度為1500-1600°C，熔池7液面 的輻射熱使密閉室內的溫度超過60(TC;甲垸燃燒。由於噴嘴20、 20'直 接對著水冷結晶輥5、 5'表面，生成的碳黑沉積在水冷結晶輥5、 5'表 面，同時生成的一氧化碳氣體具有還原性，有效地防止鋼水和鑄帶的二次 氧化，減少氧化鐵皮的厚度，產品的表面質量明顯改善。
燃氣的成分是含乙炔，乙炔氣的優點是生成碳黑的效率高。澆鑄開始 後，關閉密閉罩19。打開燃氣的閥門和氧氣(或空氣)閥門，調節調節閥 16a、 16b，使流量計17a和17b的達到一定的流量比例，如果是氧氣，流 量比例為l:l;如果是空氣，則比例為1:4。
由於鋼水的溫度為1500-1600°C，熔池7液面的輻射熱使密閉室內的 溫度超過600。C;乙炔燃燒。由於噴嘴20、 20，直接對著水冷結晶輥5、 5， 表面，生成的碳黑沉積在水冷結晶輥5、 5'表面，同時生成的一氧化碳氣 體具有還原性。
權利要求
1.一種用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法，鋼水經過浸入式水口或布流器進入兩個高速旋轉的結晶輥之間形成熔池，經過結晶輥的冷卻和輕微軋制形成鑄帶，再經熱軋、控制冷卻直至卷取；其特徵是，在結晶輥的外表面噴射含有甲烷或乙炔的燃氣和含氧氣體，使燃氣不完全燃燒，在結晶輥表面連續地生成碳黑，形成一個碳黑層。
2. 如權利要求1所述的用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法， 其特徵是，所述的燃氣採用含有甲垸或乙炔的天然氣、煤氣。
3. 如權利要求1所述的用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法， 其特徵是，所述的含氧氣體為氧氣或空氣。
4. 如權利要求1或2或3所述的用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處 理方法，其特徵是，燃氣和含氧氣體的比例通過調節閥以及流量計進 行控制，燃氣中甲烷和氧氣的流量比例為<1:4;燃氣中乙炔和氧氣的 流量比例是<1:1。
5. 如權利要求1或2或3所述的用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處 理方法，其特徵是，在結晶輥的外表面噴射燃燒採用安裝燃氣管道和 含氧氣體管道，通過集氣管、噴嘴對結晶輥噴射燃燒，燃氣管道和含 氧氣體管道上分別裝設可以控制燃氣和氧氣或空氣的比例的調節閥、 流量計、壓力表。
6. 如權利要求1所述的用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法， 其特徵是，形成的碳黑層的厚度〈10^im。
全文摘要
一種用於薄帶連鑄過程中結晶輥在線表面處理方法，鋼水經過浸入式水口或布流器進入兩個高速旋轉的結晶輥之間形成熔池，經過結晶輥的冷卻和輕微軋制形成鑄帶，再經熱軋、控制冷卻直至卷取；在結晶輥的外表面噴射含有甲烷或乙炔的燃氣和含氧氣體，使燃氣不完全燃燒，在結晶輥表面連續地生成碳黑，形成一個碳黑層。本發明實現了對結晶輥表面的潤滑；可以提高結晶輥的使用壽命；還可以提高結晶輥和鑄帶間的傳熱效率，從而提高生產率；另外，不燃燒的產物中的一氧化碳是還原性氣體，可以防止鑄帶表面的氧化，減少氧化皮的厚度，使鑄帶的表面質量顯著提高；燃燒釋放的熱量使三角熔池不易結冷鋼，有效地防止了斷帶的發生。
文檔編號B22D11/07GK101367117SQ20071004499
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月17日 優先權日2007年8月17日
發明者豔 於, 葉長宏, 園 方, 韓月生, 顧龍發 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;上海寶鋼工程技術有限公司