CN100493745C - 双辊薄带连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双辊薄带连铸方法，该双辊薄带连铸方法在浇注的工艺中向钢水内引入氩气和氢气的混合气体，并合理的控制混合气体的比例，以降低氧分压，低的氧分压降低了钢水的过冷度，改变了钢水凝固条件，增加了钢水与结晶辊在液态的接触的时间，因此提高结晶辊和凝固坯壳之间的传热，这有利于提高生产效率，降低了生产成本。除此之外，该方法不仅降低了铸带表面粗糙度，提高了铸带的表面质量，而且通过控制混合气体的比例还可以控制铸带的凝固组织，提高铸带的等轴晶比例，细化了晶粒。同时提高了铸带的表面和内部质量。
Description
技术领域
本发明涉及冶金铸造中的薄带连铸工艺，尤其涉及一种双辊薄带连铸方法。
背景技术
近几十年来，随着连铸技术的进步和在线计算机控制程度的提高，世界上各个国家的冶金行业一直希望能够降低钢铁工业的能耗和生产成本，所以能够将钢水直接浇铸出成品成为研究者们孜孜不倦追求的目标。
薄带连铸主要形式之一是钢水经过高速旋转的结晶辊，并在轧制力的作用下凝固成2-5mm铸带。目前薄带连铸生产的基本工艺过程是：薄带连铸机(双辊、单辊、轮带式)—密闭室—活套—夹送辊—热轧(单机架或两机架或无)—控冷—卷取。钢水从钢包经过长水口、中间包和浸入式水口进入旋转的水冷结晶辊与侧封板形成的熔池内，经过水冷结晶辊的冷却形成铸带，通过摆动导板、夹送辊将铸带送至铸带输送辊道，经过热轧机，喷淋冷却，飞剪直至卷取机。薄带连铸技术由于具有节约成本、缩小厂房面积、降低能耗、提高生产效率等优点，这项技术现在正成为各个国家的研究者研究的热点，同时也被称作是冶金行业的革命性技术。
现有技术中，专利US5103895和专利CN1347352A公开了一种利用气体改善薄带连铸铸带表面质量，减小表面裂纹的方法。该专利的核心是将可溶解性气体如，氮气，氢气，二氧化碳，氨气以及非溶解气体氩气或氦气等按比例混合，通过一个装置，将混合气体引入到钢水与结晶辊接触的弯月面处，通过调节气体温度，可以提高铸带表面质量，减少裂纹发生。该专利的主要特征是结晶辊表面必须有凹坑，并且可溶解性气体的比例为30～90％。在该专利中，气体的作用是代替空气填充到结晶辊表面凹坑内，要将凹坑内充满气体，因此溶解气体量不能低。
专利US5816311公布了一种利用甲醇，水和另外一种淬火液体的混合物喷射到密闭室内，这种液体可以减少铸带的表面氧化，减小氧化铁皮的厚度。专利US6920912B2在密闭室内设计了气雾喷嘴，利用水在高温可分解出氢气起到还原气氛的作用，利用分解的氢气可以达到降低氧分压，防止铸带表面氧化的作用。
专利US2004045696公布了将氩气或者氮气引入到结晶辊表面形成一层气膜，该气膜起到润滑凝固钢坯壳，提高表面质量的作用。
以上技术虽然各具优点，但也都存在问题，比如操作不便，设备复杂，效果有限等。另外这些方法的目的都是提高铸带的表面质量，在上述公开的文献中没有提到上述技术可以改变铸带的内部质量，控制铸带的结晶组织。因此，有必要找到一种行之有效的薄带连铸方法，以改善铸带产品质量，提高生产效率，满足行业发展的需要。
发明内容
本发明的目的在于解决传统薄带连铸技术操作不便，设备复杂，效果有限等不足，提供一种高拉速高质量双辊薄带连铸的方法，可以实现在薄带连铸作业中，提高铸带产品质量，提高生产效率，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种双辊薄带连铸方法，包括以下步骤：
A.在浇注前，打开氩气和氢气阀门，根据不同的铸带质量的工艺要求，控制氩气和氢气的比例，产生混合气体；
B.将混合气体通过气体引入管进入到旋转的水冷结晶辊形成的熔池内，使混合气体充满密闭室；
C.浇注开始，钢水从钢包经过长水口、中间包和浸入式水口进入充满氩气和氢气混合气体的熔池内，使钢水经过水冷结晶辊的冷却形成铸带，铸带依次通过摆动导板、夹送辊送至热轧机，使经过热轧后的铸带经控冷系统冷却后送至卷取机卷取。
如步骤A所述的氩气和氢气通过调节阀分别控制各自的流量和压力，再通过调节流量计控制混合气体的比例。
所述的氩气和氢气混合气体中的氢气的含量为1％～10％
所述在浇注前打开混合气体的阀门，气体在密闭室内循环的时间大于10min；
本发明的上述技术方案中，该双辊薄带连铸方法在浇注的工艺中向钢水内引入氩气和氢气的混合气体，并合理的控制混合气体的比例，以降低氧分压，低的氧分压降低了钢水的过冷度，改变了钢水凝固条件，增加了钢水与结晶辊在液态的接触的时间，因此提高结晶辊和凝固坯壳之间的传热，这有利于提高生产效率，降低了生产成本。除此之外，该方法不仅降低了铸带表面粗糙度，提高了铸带的表面质量，而且通过控制混合气体的比例还可以控制等轴晶铸带的凝固组织，提高铸带的等轴晶比例，细化了晶粒。同时提高了铸带的表面和内部质量。
附图说明
图1为本发明的薄带连铸机组示意图。
图2为本发明的气体引入装置图。
图3为混合气体与热流密度关系图。
图4为混合气体与铸带表面粗糙度关系图。
图5为混合气体与铸带等轴晶区比例关系图。
图6为混合气体与铸带二次枝晶臂间距关系图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。
请参阅图1、图2所示，本发明的薄带连铸方法是通过如下步骤来实现的：
A.在浇注前，打开氩气和氢气阀门，根据不同的铸带质量的工艺要求，控制氩气和氢气的比例，产生混合气体；
B.将混合气体通过气体引入管8进入到旋转的水冷结晶5辊形成的熔池内，使混合气体充满密闭室7；
C.浇注开始，钢水从钢包1经过长水口2、中间包3和浸入式水口4进入充满氩气和氢气混合气体的熔池内，钢水S经过水冷结晶辊5的冷却形成铸带15；铸带15通过摆动导板11、夹送辊14送至热轧机；使经过热轧后的铸带15经控冷系统冷却后送至卷取机卷取。
在步骤A中，所述的氩气和氢气通过调节阀10分别控制各自的流量和压力，再通过调节流量计9控制混合气体的比例。
在步骤A中，所述的氩气和氢气混合气体中的氢气的含量为1％～10％。
在步骤A中，所述在浇注前打开混合气体的阀门，气体在密闭室内循环的最优时间大于10min。
请参阅图3所示，当气体为氩气和5％氢气的混合气体时，结晶辊和钢水之间的传热大大加强，热流密度由平均3MW/m2提高到7MW/m2。热流密度提高了1倍。热流密度提高，拉速就可以提高，因此提高了生产率。氩气和氢气混合气体提高热流密度的原因是氩气和氢气混合气降低了熔池内钢水的氧分压，这样钢水内形成的夹杂大大减少，增加了凝固的过冷度。过冷度增加后，钢水在液态停留的时间增加，钢水在结晶辊表面的接触条件变好，因此热流提高。同时，由于钢水纯净而且与结晶辊在液态的接触时间长，因此铸带的表面质量也提高了。
请再参阅图4所示，当气体为氩气和氢气的混合气体时，铸带表面的粗糙度降低，即铸带表面变得光滑，铸带的表面质量得到改善。
另外，在薄带连铸中，铸带的性能直接取决于铸带的凝固组织。请参阅图5所示，当使用在空气中浇注或用纯氩气作为保护气氛时，对304不锈钢铸带，等轴晶比例为65—70％；当使用氩气和氢气的混合气体后，等轴晶比例提高到了80％；当使用Ar-5％H2后，等轴晶比例约为76％。因此通过控制氩气和氢气混合比例可以控制等轴晶区的比例。
在传统的热轧带钢的生产中，最终产品的质量和性能除了与连铸坯的铸态凝固组织和质量密切相关外，经过后续的热轧可以很大程度地提高材料的组织和性能。与传统的热轧带钢的生产工艺不同的是双辊薄带连铸直接浇注的铸带就是2—5mm的带钢，铸态组织或经过一个道次的在线热轧就可以直接使用，相当于传统的热轧带钢。铸带的二次枝晶间距越小，材料的强度越高。请参阅图6所示，当氩气和氢气比例提高到5％，二次枝晶间距大大降低，晶粒细化后，铸带的强度可以大大提高。
特别要指出的是氩气和氢气的混合控制比例要根据产品的需求来确定。如果为了提高铸带的拉速和生产率并且改善铸带的表面质量，要提高氢气的比例，使氢气的比例大于5％。如果要扩大等轴晶区，则氢气的比例为1％-5％。如果为了提高铸带的性能，细化晶粒，则要根据钢种和性能要求调节氢气的比例。
由上述的描述可见，本发明的薄带连铸方法能够解决传统薄带连铸技术操作不便，设备复杂，效果有限等不足，提供一种高拉速高质量双辊薄带连铸的方法，可以实现在薄带连铸作业中，提高铸带产品质量，提高生产效率，降低生产成本。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (4)
1、一种双辊薄带连铸方法，其特征在于，
包括以下步骤：
A.在浇注前，打开氩气和氢气阀门，根据不同的铸带质量的工艺要求，控制氩气和氢气的比例，产生混合气体；
B.将混合气体通过气体引入管进入到旋转的水冷结晶辊形成的熔池内，使混合气体充满密闭室；
C.浇注开始，钢水从钢包经过长水口、中间包和浸入式水口进入充满氩气和氢气混合气体的熔池内，使钢水经过水冷结晶辊的冷却形成铸带，铸带依次通过摆动导板、夹送辊送至热轧机，使经过热轧后的铸带经控冷系统冷却后送至卷取机卷取。
2、如权利要求1所述的双辊薄带连铸方法，
其特征在于：
如步骤A所述的氩气和氢气通过调节阀分别控制各自的流量和压力，再通过调节流量计控制混合气体的比例。
3、如权利要求1所述的双辊薄带连铸方法，
其特征在于：
如步骤A所述的氩气和氢气混合气体中的氢气的含量为1％～10％。
4、如权利要求1所述的双辊薄带连铸方法，
其特征在于：
如步骤A所述在浇注前打开混合气体的阀门，气体在密闭室内循环的时间大于10min。
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| GR01 | Patent grant |