CN101472694A

CN101472694A - 使用熔融保护渣的连铸机

Info

Publication number: CN101472694A
Application number: CNA2007800234163A
Authority: CN
Inventors: 赵重郁; 李相笔; 洪在锡; 李淳圭
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: KR100749026B1; EP2038079B1; EP2038079A4; US8191607B2; WO2007148940A1; JP2009541061A; JP5039781B2; EP2038079A1; US20090277600A1; CN101472694B; ES2650723T3

Abstract

一种将熔融保护渣注入到结晶器中的连铸机，所述连铸机包括：熔化表面盖，覆盖结晶器的上侧；吸气器，设置在熔化表面盖的下方，用于吸入结晶器的上部空间中的气体；吹扫气注入器，设置在熔化表面盖的下方，用于将吹扫气注入到结晶器的上部空间。

Description

使用熔融保护渣的连铸机

技术领域

本发明涉及一种使用熔融保护渣(mold flux)的连铸机，更具体地讲，本发明涉及这样一种使用熔融保护渣的连铸机，在该连铸机中，通过在结晶器的外部预先熔化保护渣，在整个连铸工艺中以液态注入供给到结晶器中的熔化表面的用于连铸的保护渣。

背景技术

通常，为了通过连铸工艺制造铸态带(即板坯、小方坯、大方坯、异型坯等的一般术语)，钢水由钢包供给，然后穿过储存钢水的中间罐、浸入式水口和结晶器。然后，钢水在结晶器中通过结晶器的冷却作用被冷却，并形成固化坯壳。通过冷却钢水形成的固化坯壳在被设置在固化坯壳下方的导辊引导的同时，由喷嘴喷射出的二次冷却水完全固化成铸态带。

在钢的连铸工艺过程中，当向结晶器提供钢水时，还向结晶器中加入诸如保护渣的附加物质。通常，保护渣以诸如粉体或颗粒的固态形式提供到结晶器中，并由于结晶器中供给的钢水产生的热而熔化，从而控制钢水和结晶器之间的热传递，并改善润滑性。

如图1所示，作为颗粒供给到结晶器中的保护渣在钢水12的表面上熔化，继而从熔化表面依次形成液体层21、烧结层(半熔层)23和粉体层25。因为液体层21基本上是透明的，所以液体层21容易透射从钢水发射的波长在500nm和4000nm之间的辐射波。然而，烧结层23和粉体层25在光学上是不透明的，因此，烧结层23和粉体层25通过阻断辐射波来防止熔化表面的温度快速下降。

然而，在现有技术中，在以粉体或颗粒形式的保护渣被钢水产生的热熔化之后，液体层21在结晶器10和固化坯壳11之间流动，然后，液体层21固化到结晶器10的内壁上，从而形成固体渣膜27，而在钢水侧部上形成液体渣膜。因此，能够控制钢水和结晶器之间的热传递，并改善润滑性。

在这种情况下，保护渣在熔渣流入固体渣膜27和固化坯壳11之间的位置附于结晶器，并向结晶器10的内部突出。向结晶器的内部突出的保护渣被称为渣块(slag bear)29。渣块29阻碍熔渣在保护渣膜27和固化坯壳11之间流动。

铸态带的每单位面积的保护渣消耗量由于渣块29而受到限制。通常，铸造速度越快，保护渣减少得越多；因此，铸态带和结晶器之间的润滑效率降低，并导致漏钢。另外，因为液体保护渣的厚度由于渣块29而变得不规则，所以固化坯壳11的形状在结晶器10中变得不规则，且产生表面裂纹，随着铸造速度增大，这种情况变得更糟。

第1998-038065号韩国未经实审的专利申请公布和第5577545号美国专利公开了通过应用石墨或精细碳黑以减慢保护渣的熔化速度从而限制渣块增长的方法。然而，这些方法不能从根本上防止渣块。另外，因为当保护渣的熔化速度慢时，未熔化的保护渣流入到固化坯壳和结晶器之间，所以在固化过程中发生不均匀。结果，漏钢变得更加严重。

在第1989-202349号、第1993-023802号、第1993-146855号、第1994-007907号、第1994-007908号、第1994-047511号、第1994-079419号、第1994-154977号和第1994-226111号日本未经实审的专利申请公布中公开了将保护渣在外部熔化之后注入到熔化表面的方法。然而，以上所有文献提出了在铸造初期状态中限制性地使用熔融保护渣并在铸造达到正常状态后使用粉体类型的保护渣。因此，如上所述，因为熔融保护渣对于500nm和4000nm之间的波长而言实质上是透明的，所以从钢水发射的辐射波容易穿过保护渣，从而导致辐射热传递增大，所以通过这些方法难以保持钢水表面的温度。为此，在铸造工艺中经过预定的时间之后，钢水的表面发生固化。因此，不能顺利地执行连铸工艺。

此外，使用纸将熔融保护渣供给到结晶器中，但是纸在整个连铸工艺中在供给熔融保护渣方面有着局限性。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种连铸机，所述连铸机在整个连铸工艺中使熔融保护渣注入到结晶器中。

技术方案

根据本发明实施例的连铸机包括：熔化表面盖，覆盖结晶器的上侧；吸气器，设置在熔化表面盖的下方，并用于吸入结晶器的上侧中的气体；和/或吹扫气注入器，设置在熔化表面盖的下方，并将吹扫气注入到结晶器的上侧。

吹扫气注入器的用于注入吹扫气的注入喷嘴和吸气器的用于吸入气体的气体入口可以设置为彼此面对。

吹扫气通过气体管供给到吹扫气注入器，吹扫气预加热构件可以设置在吹扫气供给管的周围。可以在结晶器的外部并与结晶器相邻地安装流速控制单元。

吹扫气可以通过气体管供给到吹扫气注入器，吹扫气管可以设置有用于吹扫气的流速控制单元。

吹扫气可以包括非活性的气体。

在吹扫气注入器中用于注入吹扫气的注入喷嘴可以至少包括布置成一行的多个针型的注入喷嘴。

在吹扫气注入器中用于注入吹扫气的注入喷嘴可以包括沿一个方向延伸的狭缝型的注入喷嘴。

可以上下可移动地并可旋转地安装用于注入吹扫气的吹扫气注入器或设置在吹扫气注入器中的注入喷嘴。

从吹扫气注入器喷出的吹扫气可以在熔化表面盖下方形成气幕。

优选的是，不向结晶器内的浸入式水口和熔化表面注射吹扫气。

在吸气器中用于吸入气体的气体入口可以沿一个方向延伸。有益效果

根据本发明的一方面，与传统的工艺相比，因为不产生渣块，所以保护渣的消耗量显著增大，从而减小了结晶器和固化坯壳之间的摩擦。因此，减少了振动痕迹和钩状物(hook)，还显著减少了铸态带的火焰切割量。具体而言，与传统的工艺相比，在减小振动冲程和负滑脱率的条件下，显著减小了振动痕迹的深度。

此外，因为在熔融保护渣中不包含前置碳(pre-carbon)，所以不发生增碳。此外，在固化中通过初期慢冷却，能够在铸态带的表面上防止各种裂纹类型的缺陷，如纵向表面裂纹、横向表面裂纹和角裂纹。另外，因为没有使用粉体保护渣，所以防止了灰尘；因此，改善了铸造环境，并能够防止用于连铸的冷却水由于不熔化的灰尘而变浑浊。

具体而言，熔化表面盖的下部反射表面的反射率保持恒定，因此，即使连续进行连铸，结晶器内部的温度也保持恒定。因此，根据本发明实施例的连铸机能够在整个连铸工艺中持续获得以上效果。

附图说明

图1是根据传统连铸工艺的结晶器的剖视图。

图2是从根据本发明实施例的连铸机的侧面看到的剖视图。

图3是根据本发明实施例的连铸机的熔化表面盖的平面图。

图4是从根据本发明实施例的连铸机的另一侧看到的剖视图。

图5是示出了根据本发明实施例的结晶器中的熔化表面上的辐射热流依赖于连铸机的熔化表面盖的内部的反射率的曲线图。

图6是从连铸机的结晶器的一侧看到的剖视图，以示出用于连铸机的喷嘴的本发明实施例的示例性修改。

具体实施方式

现在在下文中参照附图详细描述本发明的优选实施例。然而，本发明不限于在此描述的实施例，而可以以各种方式进行修改，提供这些实施例仅用于充分地描述本发明，并告知本领域普通技术人员本发明的各方面。在附图中，相同的标号表示相同的组件。

图2是从根据本发明实施例的连铸机的侧面看到的剖视图，图3是根据本发明实施例的连铸机的熔化表面盖的平面图，图4是从根据本发明实施例的连铸机的另一侧看到的剖视图。具体而言，图2和图4是分别沿图3的线II-II和IV-IV截取的剖视图。

参照附图，根据本发明实施例的连铸机包括：结晶器10；浸入式水口30，用于将钢水供给到结晶器10中；熔化表面盖100，用于覆盖结晶器10的上侧；保护渣熔化单元200，用于熔化保护渣，从而供给到结晶器中；保护渣输送单元300，用于将在保护渣熔化单元200中熔化的熔融保护渣20供给到结晶器10中；吹扫气注入器400，安装在熔化表面盖100下面的一侧；吸气器500，安装在熔化表面盖100下面的另一侧。在该构造中，结晶器10和浸入式水口30与传统连铸机中的相同，在此不再赘述。

熔化表面盖100设置在结晶器10上，并覆盖整个熔化表面，从而防止从钢水12的表面发射的辐射波传到外部。如图3详细所示，熔化表面盖100包括一对右盖和左盖。这对右盖和左盖安装在一对导轨110上，这对导轨110彼此平行地设置在结晶器10上，使得右盖和左盖能够分别向右和向左滑动。具体地讲，熔化表面盖100通过滑动关闭结晶器10的上侧，使得面对的侧部彼此接触，熔化表面盖100通过彼此滑离开而打开结晶器10的上侧。在熔化表面盖100的面对的侧部处形成半圆切口。当熔化表面盖100关闭结晶器10的上侧时，切口形成通孔，使得浸入式水口30能够穿过。因此，浸入式水口30穿过熔化表面盖100设置在结晶器10中。

熔化表面盖100的内部，即熔化表面盖100的面对钢水的下部表面，由具有高反射率的材料制成，例如由铝镜或覆金的镜制成，因此，熔化表面盖100的内部反射从钢水12的表面发射的辐射波，且反射的辐射波被吸收回至熔融保护渣20或钢水12的表面中。因此，将钢水12的表面温度的下降减到最小，并防止熔融保护渣20在结晶器10的表面上再次固化。

根据具有以上构造的连铸机，在连铸工艺过程中，随着钢水和熔融保护渣注入到结晶器10中，熔融保护渣20挥发或蒸发，蒸发的物质粘附到熔化表面盖100的内部，即熔化表面盖100的下部反射表面。通常，虽然熔融保护渣是透射性的，但是粘附到熔化表面盖100的下部反射表面的熔融保护渣的蒸发物质是不透明的，从而减小了熔化表面盖100的下部反射表面的反射率。

因此，在根据本发明实施例的连铸机中，吹扫气注入器400和吸气器500分别设置在熔化表面盖100下方的两侧处而彼此面对，并去除蒸发的熔融保护渣20，以改善熔化表面盖100的下部反射表面的反射率。详细地讲，吹扫气注入器400沿着熔化表面盖100的滑动方向延伸，并设置在每个熔化表面盖100的下方的一侧。在吹扫气注入器400中，沿着熔化表面盖100的滑动方向按一行(或者多行)以预定的间隔形成多个针型的吹扫气注入喷嘴420。穿过熔化表面盖100延伸到结晶器10外部的吹扫气供给管440连接到吹扫气注入器400的上侧。吹扫气供给管440连接到结晶器10的外部的吹扫气供给器(未示出)，使得吹扫气480经过吹扫气供给管440供给到吹扫气注入器400中，然后离开吹扫气注入喷嘴420，从熔化表面盖100下面的一侧喷射到另一侧。注入的吹扫气480吹掉蒸发的熔融保护渣20，从而防止粘附到熔化表面盖100的下部反射表面。

可以与熔化表面盖100下面的下部反射表面平行地注入吹扫气480，从而形成气幕，但不限于此。例如，可上下移动地和/或可旋转地安装吹扫气注入器400或该注入器中的吹扫气注入喷嘴420，使得吹扫气注入器400或吹扫气注入喷嘴420能够在上下移动并旋转的同时将吹扫气均匀注入到熔化表面盖100的整个下部反射表面。然而，将吹扫气480注入到浸入式水口30或熔融保护渣20的表面不会是优选的。注入的吹扫气480的温度低于结晶器10的上部空间的温度，特别是低于浸入式水口30或熔融保护渣20的表面的温度。因此，吹扫气480可以改变浸入式水口30中的钢水或熔融保护渣20的特性。在该实施例中使用的吹扫气480是不与结晶器10中的熔融保护渣20反应的惰性气体(例如氩气)或非活性气体(例如氮气)。

另一方面，加热丝(未示出)、吹扫气预加热构件可以设置在吹扫气供给管440的周围，以减小结晶器10的上侧和注入到结晶器10上侧的吹扫气480之间的温度差。可以在熔化表面盖100的正上方并相邻于熔化表面盖100设置加热丝。此外，需要依赖于熔融保护渣20的蒸发物质的量，控制注入到结晶器10的上表面中的吹扫气480的量；因此，还可以为吹扫气供给管440设置作为流速控制单元的阀(未示出)。

此外，与吹扫气注入器400类似，还在熔化表面盖100下面在熔化表面盖100的面对吹扫气注入器400的其它侧处安装吸气器500，使得吸气器500沿着熔化表面盖100的滑动方向延伸。在吸气器500中形成气体入口520，使气体入口520面向吹扫气注入器400的吹扫气注入喷嘴420打开。在每个吸气器500中，可以形成一个气体入口520，使其沿着熔化表面盖100的滑动方向延伸，但不限于此。穿过熔化表面盖100延伸到结晶器10外部的进气管540连接到吹扫气吸气器500的上侧。此外，进气管540连接到结晶器10外部的真空泵(未示出)，并吸入结晶器10的上部空间中的气体，例如吹扫气480和熔融保护渣20的蒸发物质。

吹扫气注入器400将吹扫气480注入到结晶器10的上部空间中，以防止从熔融保护渣20蒸发的物质粘附到熔化表面盖100的下部反射表面，由此保持熔化表面盖100的下部反射表面的预定反射率。此外，吸气器500通过吸入从熔融保护渣20蒸发的物质来保持熔化表面盖100的下部反射表面的预定反射率。因此，在这个实施例中，吹扫气注入器400和吸气器500设置在熔化表面盖100的两侧，从而彼此面对，但吹扫气注入器400和吸气器500中的一个可以设置在一侧或两侧。结晶器没有被表面盖100完全闭合。即使当仅设置吹扫气注入器400时，注入的吹扫气480也能够与熔融保护渣20的蒸发物质一起经过熔化表面盖100和结晶器10之间的开口以及熔化表面盖100和浸入式水口30之间的开口从结晶器10泄露出。

保护渣熔化单元200包括：保护渣供给器205；坩锅210，包含由保护渣供给器205暂时熔化的液体状态的保护渣用原料或者粉体或颗粒状态的保护渣用原料；保护渣加热构件220，例如加热丝，设置在坩埚210周围，用于熔化保护渣；出口230，用于排出在坩埚210中以期望的状态熔化的熔融保护渣；塞棒240，用于控制通过打开/关闭出口230而排出的熔融保护渣的量。塞棒240通过在出口230上面上下往复运动的同时调整塞棒240的下端和出口230的边缘之间的距离来控制排出的熔融保护渣的量。由液压缸或气缸(未示出)来准确地控制塞棒240的往复运动。

输送单元300包括：注入管310，注入管310的一端连接到保护渣熔化单元200，另一端设置有注入喷嘴312，注入喷嘴312用于将熔融保护渣20通过熔化表面盖100注入到结晶器中；注入管加热构件320，例如加热丝，设置在注入管310的周围，并加热保护渣熔化单元200和熔化表面盖100之间的注入管310。注入管310和注入管加热构件320的外部可以用隔热材料进行隔热，以将熔融保护渣20保持在预定的温度。

在以上的构造中，熔化表面盖100需要在整个工艺中使用熔融保护渣来执行连铸。当辐射热流大于大约0.15MW/m²时，可以看出，在将熔融保护渣20注入到结晶器中的情况下熔化表面上的热损失大于在使用传统的粉体保护渣的情况下熔化表面上的热损失。参照图5，图5示出了基于上述特性的辐射热流速根据反射率的变化，可以看出，当反射率与辐射的比率小于50％时，与使用传统的粉体保护渣的工艺相比，热损失变得较大。因此，熔化表面盖100的内部，即熔化表面盖100的面对钢水的表面，由对钢水辐射具有良好的反射率的材料(例如铝、铜或金)制成，其中，所述材料对于高于50％的内部反射率来说具有适当的表面粗糙度。即，熔化表面盖100的内部的平均反射率对于500nm至4000nm范围内的红外光而言保持在50％以上，因此，在铸造过程中保持熔化表面温度，从而始终顺利地执行熔融保护渣工艺。

将在坩埚210中提供的保护渣中的诸如石墨或碳黑(在下文中，将石墨或碳黑称为前置碳，从而将它们与碳酸盐类型的碳区分开)的碳的含量限制到1wt％或更少，这是因为在根据本发明实施例的铸造过程中不需要前置碳。在使用粉体保护渣的传统工艺中，为了防止渣块，需要1wt％或更多的前置碳。根据本发明的实施例，使用熔融保护渣，而没有形成渣块。因此，不需要添加前置碳。在保护渣中可以不添加前置碳。然而，即使包含了作为杂质的1wt％或更少的前置碳，在保护渣的熔化过程中，前置碳被氧化并作为气体被去除。因此，熔融保护渣不含前置碳。

保护渣熔化单元200和输送单元300的整体或一部分由铂或诸如铂-铑(Pt-Rh)的铂合金制成。保护渣具有低的粘度，从而在铸造过程中快速地将在结晶器的熔化表面上漂浮的非金属夹杂物熔化。保护渣快速地将诸如Al₂O₃的被氧化物质熔化。因此，在传统玻璃工业使用的耐火炉中，由熔融保护渣20导致的腐蚀快速地进行。具体而言，当在从保护渣熔化单元200排出熔融保护渣20所通过的出口230处、塞棒240的下端处或者在包括保护渣输送单元300的注入喷嘴312的注入管310处发生腐蚀时，对熔融保护渣的流速的准确控制变得困难，且不能确保连铸过程的稳定性。因此，至少注入管310和与管的连接且接触部分(即排出熔融保护渣所通过的出口230、塞棒240和注入管310)可以由铂或铂合金制成，以防止受到保护渣的腐蚀。除了铂或铂合金之外，已知具有高耐热性的石墨或镍基合金作为不被熔融保护渣腐蚀的材料，但石墨或镍基合金难以长时间经受1300以上的高温，且不适于连铸。

此外，以上构造中的熔融保护渣的流速取决于每单位时间提供到结晶器中的钢水的量，当提供的钢水的量在1-5ton/min的范围内时，熔融保护渣的供给量在0.5-5kg/min的范围内。因此，需要准确地控制上文的低流速，从而在整个连铸中连续地注入熔融保护渣20。在现有技术中，通过利用压力差的虹吸方式或倾斜炉方式来注入熔融保护渣。然而，虽然这些方式对于将大量的保护渣注入到熔化表面来说是有用的，但这些方式不适于将熔融保护渣的流速准确地控制在0.5-5kg/min的范围内。具体而言，难以确定覆盖熔化表面的保护渣的厚度，并难以在观察熔化表面的同时即时控制流速。根据本发明的实施例，能够通过使塞棒240上下运动以控制塞棒240的下端和出口230的边缘之间的空间来准确地控制熔融保护渣20的低流速，如图2所示。然而，可以通过滑动门代替图2中示出的塞棒240来控制熔融保护渣20的流速。

当将熔融保护渣20从保护渣熔化单元200提供到结晶器10中时，期望输送单元300将熔融保护渣20保持在恒定的温度。因此，可以在输送单元300的注入管310的周围设置加热构件320，诸如加热丝。

需要将提供到结晶器中的熔融保护渣的温度保持比钢水的液相线温度低100C至300C。当熔融保护渣的温度低于以上温度范围时，钢水的温度瞬时下降，且表面会固化。当熔融保护渣的温度高于以上温度范围时，在结晶器这一侧会显著延迟钢水的固化。例如，对于包含60ppm的碳且具有1530的液相线温度的典型超低碳钢，熔融保护渣的温度应当在1230C至1430C的范围内。

因此，注入管加热构件320需要在熔融保护渣20流经输送单元300的同时，将熔融保护渣的温度保持比钢水的液相线温度低100至300。因此，当在熔化表面上提供熔融保护渣时，能够防止钢水的过度冷却或结晶器侧部处的钢水的固化延迟。另外，在连铸过程中，通过保持熔融保护渣的粘度并防止熔融保护渣的冷却或局部固化，能够在0.5-5kg/min的低流速的准确控制下将熔融保护渣注入到结晶器中。

虽然为了示出目的已经公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应该明白，在不脱离如权利要求书所公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和取代。

例如，在以上实施例中，将吹扫气注入器400和吸气器500安装到熔化表面盖100，但也可以将它们安装在结晶器10上。

此外，在图2和图3所示的以上实施例中采用具有若干针型的气体注入喷嘴420的吹扫气注入器400，但是，如图5所示，也可以采用具有狭缝型的吹扫气注入喷嘴620的吹扫气注入器600。在图6中的圆中示出了从侧面看到的吹扫气注入喷嘴620。通过连接到气体供给器的吹扫气供给管640向吹扫气注入器600供给吹扫气，吹扫气注入器600使用吹扫气注入喷嘴620将吹扫气注入到结晶器10的上部空间。

Claims

1、一种将熔融状态的保护渣注入到结晶器中的连铸机，所述连铸机包括：

熔化表面盖，用于覆盖所述结晶器的上侧；

吸气器，设置在所述熔化表面盖的下方，用于吸入所述结晶器的上部空间中的气体。

2、一种将熔融状态的保护渣注入到结晶器中的连铸机，所述连铸机包括：

熔化表面盖，用于覆盖所述结晶器的上侧；

吹扫气注入器，设置在所述熔化表面盖的下方，用于将吹扫气注入到所述结晶器的上部空间中。

3、如权利要求1所述的连铸机，还包括：

4、如权利要求3所述的连铸机，其中，所述吹扫气注入器的用于注入吹扫气的注入喷嘴和所述吸气器的用于吸入气体的气体入口设置为彼此面对。

5、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，所述吹扫气通过气体管供给到所述吹扫气注入器中，吹扫气预加热构件设置在吹扫气供给管的周围。

6、如权利要求5所述的连铸机，其中，在结晶器的外部并与结晶器相邻地设置流速控制单元。

7、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，所述吹扫气通过气体管供给到所述吹扫气注入器中，吹扫气管设置有用于所述吹扫气的流速控制单元。

8、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，所述吹扫气包括非活性的气体。

9、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，在所述吹扫气注入器中用于注入吹扫气的注入喷嘴至少包括布置成一行的多个针型的注入喷嘴。

10、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，在所述吹扫气注入器中用于注入吹扫气的注入喷嘴包括沿一个方向延伸设置的狭缝型的注入喷嘴。

11、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，上下能够移动地并能够旋转地安装用于注入吹扫气的所述吹扫气注入器或设置在所述吹扫气注入器中的注入喷嘴。

12、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，从所述吹扫气注入器喷出的吹扫气在所述熔化表面盖下方形成气幕。

13、如权利要求2至4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，不向设置在所述结晶器中的浸入式水口和熔化表面注射吹扫气。

14、如权利要求1、3和4中任一项权利要求所述的连铸机，其中，在所述吸气器中用于吸入气体的气体入口设置为沿一个方向延伸。