雙輥薄帶連鑄方法
2024-02-28 01:44:15
專利名稱：雙輥薄帶連鑄方法
技術領域：
本發明涉及冶金鑄造中的薄帶連鑄工藝，尤其涉及一種雙輥薄帶連鑄方法。
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)-密閉室-活套-夾送輥-熱軋(單機架或兩機架或無)-控冷-卷取。鋼水從鋼包經過長水口、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，飛剪直至卷取機。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。
現有技術中，專利US5103895和專利CN1347352A公開了一種利用氣體改善薄帶連鑄鑄帶表面質量，減小表面裂紋的方法。該專利的核心是將可溶解性氣體如，氮氣，氫氣，二氧化碳，氨氣以及非溶解氣體氬氣或氦氣等按比例混合，通過一個裝置，將混合氣體引入到鋼水與結晶輥接觸的彎月面處，通過調節氣體溫度，可以提高鑄帶表面質量，減少裂紋發生。該專利的主要特徵是結晶輥表面必須有凹坑，並且可溶解性氣體的比例為30～90％。在該專利中，氣體的作用是代替空氣填充到結晶輥表面凹坑內，要將凹坑內充滿氣體，因此溶解氣體量不能低。
專利US5816311公布了一種利用甲醇，水和另外一種淬火液體的混合物噴射到密閉室內，這種液體可以減少鑄帶的表面氧化，減小氧化鐵皮的厚度。專利US6920912B2在密閉室內設計了氣霧噴嘴，利用水在高溫可分解出氫氣起到還原氣氛的作用，利用分解的氫氣可以達到降低氧分壓，防止鑄帶表面氧化的作用。
專利US2004045696公布了將氬氣或者氮氣引入到結晶輥表面形成一層氣膜，該氣膜起到潤滑凝固鋼坯殼，提高表面質量的作用。
以上技術雖然各具優點，但也都存在問題，比如操作不便，設備複雜，效果有限等。另外這些方法的目的都是提高鑄帶的表面質量，在上述公開的文獻中沒有提到上述技術可以改變鑄帶的內部質量，控制鑄帶的結晶組織。因此，有必要找到一種行之有效的薄帶連鑄方法，以改善鑄帶產品質量，提高生產效率，滿足行業發展的需要。
發明內容
本發明的目的在於解決傳統薄帶連鑄技術操作不便，設備複雜，效果有限等不足，提供一種高拉速高質量雙輥薄帶連鑄的方法，可以實現在薄帶連鑄作業中，提高鑄帶產品質量，提高生產效率，降低生產成本。
為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案一種雙輥薄帶連鑄方法，包括以下步驟A.在澆注前，打開氬氣和氫氣閥門，根據不同的鑄帶質量的工藝要求，控制氬氣和氫氣的比例，產生混合氣體；B.將混合氣體通過氣體引入管進入到旋轉的水冷結晶輥形成的熔池內，使混合氣體充滿密閉室；C.澆注開始，鋼水從鋼包經過長水口、中間包和浸入式水口進入充滿氬氣和氫氣混合氣體的熔池內，使鋼水經過水冷結晶輥的冷卻形成鑄帶，鑄帶依次通過擺動導板、夾送輥送至熱軋機，使經過熱軋後的鑄帶經控冷系統冷卻後送至卷取機卷取。
如步驟A所述的氬氣和氫氣通過調節閥分別控制各自的流量和壓力，再通過調節流量計控制混合氣體的比例。
所述的氬氣和氫氣混合氣體的中氫氣的含量為1％～10％所述在澆注前打開混合氣體的閥門，氣體在密閉室內循環的時間大於10min；本發明的上述技術方案中，該雙輥薄帶連鑄方法在澆注的工藝中向鋼水內引入氬氣和氫氣的混合氣體，併合理的控制混合氣體的比例，以降低氧分壓，低的氧分壓降低了鋼水的過冷度，改變了鋼水凝固條件，增加了鋼水與結晶輥在液態的接觸的時間，因此提高結晶輥和凝固坯殼之間的傳熱，這有利於提高生產效率，降低了生產成本。除此之外，該方法不僅降低了鑄帶表面粗糙度，提高了鑄帶的表面質量，而且通過控制混合氣體的比例還可以控制等軸晶鑄帶的凝固組織，提高鑄帶的等軸晶比例，細化了晶粒。同時提高了鑄帶的表面和內部質量。
圖1為本發明的薄帶連鑄機組示意圖。
圖2為本發明的氣體引入裝置圖。
圖3為混合氣體與熱流密度關係圖。
圖4為混合氣體與鑄帶表面粗糙度關係圖。
圖5為混合氣體與鑄帶等軸晶區比例關係圖。
圖6為混合氣體與鑄帶二次枝晶臂間距關係圖。
具體實施例方式
為了能更好地理解本發明的上述技術方案，下面結合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。
請參閱圖1、圖2所示，本發明的薄帶連鑄方法是通過如下步驟來實現的A.在澆注前，打開氬氣和氫氣閥門，根據不同的鑄帶質量的工藝要求，控制氬氣和氫氣的比例，產生混合氣體；B.將混合氣體通過氣體引入管進入到旋轉的水冷結晶輥形成的熔池內，使混合氣體充滿密閉室；C.澆注開始，鋼水從鋼包經過長水口、中間包和浸入式水口進入充滿氬氣和氫氣混合氣體的熔池內，鋼水經過水冷結晶輥的冷卻形成鑄帶；鑄帶鑄帶通過擺動導板、夾送輥送至熱軋機；使經過熱軋後的鑄帶經控冷系統冷卻後送至卷取機卷取。
在步驟A中，所述的氬氣和氫氣通過調節閥分別控制各自的流量和壓力，再通過調節流量計控制混合氣體的比例。
在步驟A中，所述的氬氣和氫氣混合氣體的中氫氣的含量為1％～10％。
在步驟A中，所述在澆注前打開混合氣體的閥門，氣體在密閉室內循環的最優時間大於10min。
請參閱圖3所示，當氣體為氬氣和5％氫氣的混合氣體時，結晶輥和鋼水之間的傳熱大大加強，熱流密度由平均3MW/m2提高到7MW/m2。熱流密度提高了1倍。熱流密度提高，拉速就可以提高，因此提高了生產率。氬氣和氫氣混合氣體提高熱流密度的原因是氬氣和氫氣混合氣降低了熔池內鋼水的氧分壓，這樣鋼水內形成的夾雜大大減少，增加了凝固的過冷度。過冷度增加後，鋼水在液態停留的時間增加，鋼水在結晶輥表面的接觸條件變好，因此熱流提高。同時，由於鋼水純淨而且與結晶輥在液態的接觸時間長，因此鑄帶的表面質量也提高了。
請再參閱圖4所示，當氣體為氬氣和氫氣的混合氣體時，鑄帶表面的粗糙度降低，即鑄帶表面變得光滑，鑄帶的表面質量得到改善。
另外，在薄帶連鑄中，鑄帶的性能直接取決於鑄帶的凝固組織。請參閱圖5所示，當使用在空氣中澆注或用純氬氣作為保護氣氛時，對304不鏽鋼鑄帶，等軸晶比例為65-70％；當使用氬氣和氫氣的混合氣體後，等軸晶比例提高到了80％；當使用Ar-5％H2後，等軸晶比例約為76％。因此通過控制氬氣和氫氣混合比例可以控制等軸晶區的比例。
在傳統的熱軋帶鋼的生產中，最終產品的質量和性能除了與連鑄坯的鑄態凝固組織和質量密切相關外，經過後續的熱軋可以很大程度地提高材料的組織和性能。與傳統的熱軋帶鋼的生產工藝不同的是雙輥薄帶連鑄直接澆注的鑄帶就是2-5mm的帶鋼，鑄態組織或經過一個道次的在線熱軋就可以直接使用，相當於傳統的熱軋帶鋼。鑄帶的二次枝晶間距越小，材料的強度越高。請參閱圖6所示，當氬氣和氫氣比例提高到5％，二次枝晶間距大大降低，晶粒細化後，鑄帶的強度可以大大提高。
特別要指出的是氬氣和氫氣的混合控制比例要根據產品的需求來確定。如果為了提高鑄帶的拉速和生產率並且改善鑄帶的表面質量，要提高氫氣的比例，使氫氣的比例大於5％。如果要擴大等軸晶區，則氫氣的比例為1％-5％。如果為了提高鑄帶的性能，細化晶粒，則要根據鋼種和性能要求調節氫氣的比例。
由上述的描述可見，本發明的薄帶連鑄方法能夠解決傳統薄帶連鑄技術操作不便，設備複雜，效果有限等不足，提供一種高拉速高質量雙輥薄帶連鑄的方法，可以實現在薄帶連鑄作業中，提高鑄帶產品質量，提高生產效率，降低生產成本。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書範圍內。
權利要求
1.一種雙輥薄帶連鑄方法，其特徵在於，包括以下步驟A.在澆注前，打開氬氣和氫氣閥門，根據不同的鑄帶質量的工藝要求，控制氬氣和氫氣的比例，產生混合氣體；B.將混合氣體通過氣體引入管進入到旋轉的水冷結晶輥形成的熔池內，使混合氣體充滿密閉室；C.澆注開始，鋼水從鋼包經過長水口、中間包和浸入式水口進入充滿氬氣和氫氣混合氣體的熔池內，使鋼水經過水冷結晶輥的冷卻形成鑄帶，鑄帶依次通過擺動導板、夾送輥送至熱軋機，使經過熱軋後的鑄帶經控冷系統冷卻後送至卷取機卷取。
2.如權利要求1所述的雙輥薄帶連鑄方法，其特徵在於如步驟A所述的氬氣和氫氣通過調節閥分別控制各自的流量和壓力，再通過調節流量計控制混合氣體的比例。
3.如權利要求1所述的雙輥薄帶連鑄方法，其特徵在於如步驟A所述的氬氣和氫氣混合氣體的中氫氣的含量為1％～10％。
4.如權利要求1所述的雙輥薄帶連鑄方法，其特徵在於如步驟A所述在澆注前打開混合氣體的閥門，氣體在密閉室內循環的時間大於10min。
全文摘要
本發明公開了一種雙輥薄帶連鑄方法，該雙輥薄帶連鑄方法在澆注的工藝中向鋼水內引入氬氣和氫氣的混合氣體，併合理的控制混合氣體的比例，以降低氧分壓，低的氧分壓降低了鋼水的過冷度，改變了鋼水凝固條件，增加了鋼水與結晶輥在液態的接觸的時間，因此提高結晶輥和凝固坯殼之間的傳熱，這有利於提高生產效率，降低了生產成本。除此之外，該方法不僅降低了鑄帶表面粗糙度，提高了鑄帶的表面質量，而且通過控制混合氣體的比例還可以控制鑄帶的凝固組織，提高鑄帶的等軸晶比例，細化了晶粒。同時提高了鑄帶的表面和內部質量。
文檔編號B22D11/11GK101091958SQ200610028080
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月23日 優先權日2006年6月23日
發明者於豔, 方園, 崔健 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司