CN101003079A - 一种薄带连铸铸带带形控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄带连铸铸带带形控制方法。一种薄带连铸铸带带形控制方法，其特征是在薄带连铸结晶辊的两边部辊面上增加冷却水冷却强度，使辊面轴向上的应用冷却体积不同，在辊面上产生两边部有局部冷却强度，辊面其它部分沿轴向冷却强度均匀，与薄带连铸中钢液与结晶辊接触处的热流密度相配合，使铸带边部的厚度小于等于铸带中部的厚度。本发明从结晶辊两边部增加冷却水冷却强度，改变结晶辊局部辊面热流密度，改善薄带连铸边部质量，使铸带沿结晶辊轴向带形平整。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种薄带连铸铸带带形控制方法。
(二)背景技术
双辊薄带连铸技术的典型示例如图1所示，双辊薄带连铸是直接将钢水浇注在一个由两个相对转动并能够快速冷却的结晶辊1a、1b和侧封装置2a、2b围成的熔池中，钢水3在结晶辊旋转的周向表面被冷却和凝固，进而形成凝固壳并逐渐生长然后在两结晶辊1a、1b辊缝隙最小处被挤压在一起，最后在出带口形成1-5mm厚金属薄带材4，带材4经由导板5导向被夹送辊6送入轧机7中轧制成0.7-2.5mm的薄带，然后通过输送辊道8带动经过喷淋冷却装置9进行冷却，最后经卷曲机夹送辊10送入卷曲机11卷曲出厂。
目前该工艺存在的一个问题就是铸带形状(strip profile)的控制，由于浇铸过程中的结晶辊变形以及凝固壳在结晶器出口处的挤压变形影响，从带宽方向的铸带横截面观察可见，圆柱形的结晶辊最终的产品形状为腰鼓形的，即铸带两端部的厚度相对较厚，如图2所示；为了消除这种情况，人们开发了一种外形为腰鼓形的结晶辊，意图得到较好的铸带形状，但是经过实验表明，铸带的形状并不是平的，而是两端楔形中间正常的形状，如图3所示。为了后续加工得到较好的带钢横截面，铸带边部厚度必须比铸带中部薄或至少等于中部厚度。薄带连铸由两个相对旋转的结晶辊以及顶紧在结晶辊两端的侧封板组成熔池，双辊薄带连铸工艺的俯视示意图如图4所示。薄带的侧封板材料是由润滑性比较好的耐火材料制成，如氮化硼等，由于其导热率与结晶辊材料的导热率相比较低，所以在相同布流的情况下，侧封板处的钢水热流一定会比结晶辊中部的低，同时熔融的钢水在浇铸过程中随着结晶辊转动温度是不断变化的，由于整个辊面上热流密度不均会导致辊子中部的温度梯度不同于边部的温度梯度，这种情况会导致结晶辊中部的温降大，铸带边部有液芯存在，其后果是边部不完全凝固，由此导致铸带边部翘曲、出现边丝导致铸带撕裂，同时铸带边部和中部结合处产生大量的纵裂纹。如果铸带的边部质量良好，这时候铸带中部由于凝壳较厚会导致大的轧制力产生，轻则系统堵转，重则导致结晶辊损坏；而且这种情况对辊缝控制系统精度以及灵敏度的要求也比较高。
如果采用辊形为腰鼓形的结晶辊，初始阶段得到中间厚两边薄的带形，但是随着结晶辊温度升高辊形会发生变化，结晶辊两端由于温度比较高，会将辊形凸度大大改变，最后会发生如上所述的不良结果。
所以从保证薄带连铸铸带质量、保障设备安全角度、提高控制系统精度等方面考虑，必须精确控制薄带连铸结晶辊整个辊面上的热流密度均匀。
专利US6241002、CN1234304A、CN2621857、GB2310155、GB2296882、FR2745510和WO0226425A1，采用的是在结晶辊轴向开冷却水槽或冷却水孔，冷却水流向或从一端流向另一端，或者相间分别从左右两端流向另一端。但是无法保证沿结晶辊轴向的冷却性能一致，同样会对铸带在横向的均匀凝固产生影响。而且结晶辊结构非常复杂。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种一种薄带连铸铸带带形控制方法，该方法从结晶辊两边部增加冷却水冷却强度，改变结晶辊局部辊面热流密度，改善薄带连铸边部质量，使铸带沿结晶辊轴向带形平整。
本发明是这样实现的：一种薄带连铸铸带带形控制方法，其特征是在薄带连铸结晶辊的两边部辊面上增加冷却水冷却强度，使辊面轴向上的应用冷却体积不同，在辊面上产生两边部有局部冷却强度，辊面其它部分沿轴向冷却强度均匀，与薄带连铸中钢液与结晶辊接触处的热流密度相配合，使铸带边部的厚度小于等于铸带中部的厚度。
上述的薄带连铸铸带带形控制方法，所述结晶辊边部的冷却水管直径大于中部水孔直径。
上述的薄带连铸铸带带形控制方法，所述连接冷却水管的进出水槽布置在边部，在边部冷却水管下方与冷却水管相通，且水槽成梯形。
本发明与现有的带形控制方法相比，其优点是：
(1)结晶辊表面温度比较均匀，结晶辊不同位置的冷却强度控制简单易行。根据所需的位置不同，通过改变冷却水孔或冷却水槽位置和尺寸得到理想的结晶辊辊面冷却强度。
(2)结晶辊加工方便，结构简单。
(3)结晶辊为圆柱形平辊，整个辊面除两边部外冷却均匀，没有因为水孔堵头等原因形成的冷却死角。可以长时间保持铸带横截面形状稳定，带钢横截面呈中部略凸，两边部略薄，带形不受浇铸时间影响。
(4)本发明是从结晶辊两边部增加冷却水冷却强度，使结晶辊面轴向上的应用冷却强度呈两边强中间弱状态，与薄带连铸中钢液与结晶辊接触处的热流密度相配合，使铸带边部的厚度小于等于铸带中部的厚度，改善薄带连铸边部质量，消除铸带纵裂纹，提高薄带连铸控制系统的稳定性，提高控制精度。
(5)带形控制方法合理简便，不需要添加外部设备，对外部条件的依赖性比较低，设备投资少。由于不需要辊形处理，所以下线维护时间比较短，修磨量也相对较小，节约维护成本。
(四)附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为薄带连铸工艺示意图；
图2为平辊铸带示意图；
图3为鼓形辊铸带示意图；
图4为薄带连铸工艺俯视示意图；
图5为结晶辊面热流密度分布示意图；
图6a、图6b为本发明实施例1；
图7a、图7b为本发明实施例2；
图8a、图8b为本发明实施例3。
(五)具体实施方式
参见图6a、图6b、图7a、图7b、图8a、图8b，一种实施薄带连铸铸带带形控制方法的装置，包括两个相对转动通有冷却水的结晶辊1a、1b，辊子采用铜合金制造，具有良好的导热性以及耐急冷急热性能，结晶辊形状为圆柱形平辊，冷却水孔均匀分布在辊子周向，距离辊面有一定的距离，尺寸由辊子材料的强度和辊径尺寸决定，除边部以外，结晶辊表面沿轴向冷却强度均匀；
在冷却水水量不变的情况下，在结晶辊内部边部增大结晶辊轴向边部的实际应用冷却面积，使其大于中部的应用冷却面积，使局部边部辊面达到较大的冷却强度，进而与熔池中钢液与辊面接触处的热流密度增大相配合，如图5所示，从而得到小于中部铸带厚度的铸带边部厚度，结晶辊边部结构是对称的。
具体实施例如下：
实施例1
参见图6a、图6b，结晶辊由辊轴22和固定在其上的辊套21以及密封冷却水通道的堵头23、堵头24组成。冷却水在辊套21内的孔状通道内沿结晶辊轴向相向流动，靠近结晶辊与钢水接触区域26边缘的水孔直径相对中部的水孔直径大，增大比例根据铸带厚度不同而定，经验值为R＝1.25R0，R0为中部水孔直径，R为边部水孔直径。浇铸作业时结晶辊边缘会带走更多的热量，冷却速度快，所以带钢在这个位置会比较薄。另外，为避免辊轴22上的进出水槽25影响冷却水孔的冷却效果，将水槽25尽量安排在结晶辊与钢水接触区域26的外部，即非接触钢水区27，这样会得到均匀的结晶辊辊面温度，同时提高冷却均匀性。进出水槽包括了二个进水孔31、33和二个出水孔32、34。进水孔31、33和出水孔32、34为对称分布。
实施例2
参见图7a、图7b，结晶辊也是由辊轴22和固定在其上的辊套21以及密封冷却水通道的堵头23、堵头24组成。冷却水在辊套21内的孔状通道内沿结晶辊轴向相向流动，进水槽25靠近结晶辊的边缘，浇铸作业时结晶辊边缘冷却速度快，带钢在这个位置会比较薄。相对于图6结构，这种结晶辊的结构相对紧凑，结晶辊达到热平衡后冷却效果更加理想。
实施例3
参见图8a、图8b，图8所示结晶辊是在图7所示的基础上将进水槽25改为不规则梯形状，使增大的结晶辊边部实际应用冷却面积是逐渐增加的，冷却强度缓慢变化，可使结晶辊辊面上不同的热流密度平稳过渡，避免产生较大的温度梯度导致铸带出现裂纹。
本发明适用于用双辊式薄带连铸机浇注厚度1.5-5mm的金属铸带。
本发明从结晶辊两边部增加冷却水冷却强度，改变结晶辊局部辊面热流密度，改善薄带连铸边部质量，使铸带沿结晶辊轴向带形平整，消除铸带纵裂纹，提高薄带连铸控制系统的稳定性，提高控制精度。
Claims (3)
1.一种薄带连铸铸带带形控制方法，其特征是在薄带连铸结晶辊的两边部辊面上增加冷却水冷却强度，使辊面轴向上的应用冷却体积不同，在辊面上产生两边部有局部冷却强度，辊面其它部分沿轴向冷却强度均匀，与薄带连铸中钢液与结晶辊接触处的热流密度相配合，使铸带边部的厚度小于等于铸带中部的厚度。
2.根据权利要求1所述的薄带连铸铸带带形控制方法，其特征是结晶辊边部的冷却水管直径大于中部水孔直径。
3.根据权利要求2所述的薄带连铸铸带带形控制方法，其特征是连接冷却水管的进出水槽布置在边部，在边部冷却水管下方与冷却水管相通，且水槽成梯形。
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