CN1017319B - 薄型金属产品的连铸方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种连铸生产板材或带材之类薄型产品的方法，其中，使熔融金属7与一被驱动旋转的主辊筒1的被冷却的侧壁相接触，熔融金属7还被一驱动旋转的辊子3所挡住，该辊子的直径比主辊筒的小，它与主辊筒的侧壁的距离大体上等于铸造产品10的厚度。将辊子3驱动得使其四周线速度高于主辊筒1的四周线速度。实现该方法的设备装有驱动辊子3、并使其可独立于主辊筒地调节速度的装置4和5。

Description

本发明涉及由熔融金属直接生产金属带材或板材，特别涉及采用一种称作连铸的技术在辊筒上生产较薄或非常薄的、特别是钢的带材或板材。

该已知技术包括将熔融金属浇注在一被驱动旋转的辊筒的被冷却的侧壁上，当熔融金属与所述的侧壁接触时金属凝固，所形成的带材与辊筒的一部分圆周侧壁继续保持接触以使它继续冷却。熔融金属一般是通过一端部与辊筒侧壁同高的耐火开式通道实现与所述的侧壁的接触的。旋转的辊筒携带着金属移动，使金属在与之接触时逐步凝固。

此外，必须将熔融金属保持在输送通道的顶部，这可以通过增加一固定在通道上的顶部耐火壁来实现，如文件US4274471所述。

该文件还提到了采用一与所述顶壁末端相邻的冷却的辊子，用于引发产品顶部表皮的凝固和限制产品的厚度。

文件EP0198669也揭示了一用于这种目的辊子，该辊子部分浸入熔融金属并被驱动旋转。

然而，人们发现用这种方法生产的产品的表面状态质量不佳。如果凝固仅仅在主铸造辊上发生的话，产品表面有粒状斑点，而采用第二个辊子或较小直径的辊筒时会使产品出现鳞状表面。

本发明寻求采用上述类型的方法来提供一种没有这些表面缺陷的产品。

考虑到这个目的，本发明的目的是提供一种连铸生产板材或带材之类薄型产品的方法，此法使熔融金属与一被驱动旋转的主辊筒的被冷却的侧壁相接触，此外，熔融金属被一被驱动旋转的辊子所挡住（拦住），该辊子直径小于主辊筒的直径，并与主辊筒侧壁离开一大体上等于铸造产品的厚度的距离。通过调节主辊筒和辊子的速度使液池（液相穴）的底部大体位于主辊筒和辊子之间的颈部。

按照本发明该辊子旋转的圆周线速度高于主辊筒的圆周线速度。

按照本发明所进行的具体设计是，辊子的速度超过主辊筒速度的2-20%，最好是6-10%。

本发明人发现，通过采用本发明，所得产品的表面缺陷，如凹凸不平或鳞状之类均被消除或至少大大减少。

本发明人还发现上述的表面缺陷是由于对紧接着主辊筒与辊子之间的“颈部”的下游的带材或板材的轨迹控制得比较差所致，由于控制较差，产品趋于与主辊筒脱离接触，而它本来是应该从所述的颈部起继续与主辊筒在一定的圆周距离内保持接触，以确保产品的底面与辊筒之间接触的均匀性。本发明人所面临的问题是对铸造产品从颈部开始的轨迹进行精确的控制，以达到与主辊筒所希望的密切接触。

应该理解，采用一第二辊子或一系列辊子来引导产品，如前述文件US4274471所示，并不能解决这个问题，因为即使这些辊子互相紧靠，在第一和第二辊子的接触点之间仍必然存在一定距离，在这段距离上就无法使产品与主辊筒保持最佳接触。

通过铸造薄钢带的实验，发明人发现带材从颈部起就有从主辊筒壁离开的自然倾向，即使采用适当的装置对颈部下游的带材加以引导，这种脱离倾向仍然存在，脱离的程度视连铸的情况而或大或小。

事实是，在颈部的下游，产品的上部表皮基本上趋于与顶部辊子保持接触，因此下部表皮趋于与辊筒相互脱离。

发明人发现以与主辊筒相反的转向驱动旋转的、且圆周线速度比主辊筒高的辊子可以使产品的下部表面与主辊筒之间实现实际所希望的最佳接触。

大家知道，在这种类型的铸造里，在两片凝固的着表皮之间含有一个液池（液相穴）。下部表皮是在主辊筒上形成的，其厚度从熔融金属与主辊筒初始接触点起逐渐增加，而上部表皮以同样方式在与辊子接触时形成。人们知道，应该设法使液池的底部基本上位于颈部，这样，一方面可以避免当液池底部位于颈部上游时会出现的产品的滚压和在辊筒及辊子上产生相应的相当大的应力，另一方面可以避免当液池底部位于颈部下游时会出现的拉漏的危险。

发明人在进行实验的过程中发现，当辊子的圆周速度超过主辊筒的圆周速度的部分小于约2%时，这一微小的速度的超过不足以使上部表皮获得具有比下部表皮速度高的趋势，而这种高速度趋势对于通过在液池底部处的两表皮之间产生的机械耦合作用使产品降低到紧靠主辊筒来说是必须的。

相反地，对于同样速度的辊筒和同样厚度的产品而言，尽管可以获得一相当大的速度的超过（如果确实必需的话），但如果该超过的速度高于约20%，液池的底部可能就会移位，距颈部的下游过远;这有可能是由于在顶部辊子上形成的表皮过薄引起的。这样，这两表皮就不再能互相良好地接触，而且将不遵循共同的轨迹。

可以理解，辊子速度高于主辊筒的速度并不能使产品的上部表皮获得等量的高于下部表皮的速度。事实上，辊子在上部表皮上有一个滑动作用，使上部表皮沿着产品的引出方向“推动”。当速度的超过量提高时，该滑动作用也将增大，因而对上部表皮的推动作用也同时增大。然而，很明显，顶部辊子和在顶部辊子上形成的表皮之间的速度差不仅仅取决于超过的速度，它还取决于影响辊子和产品的上部表皮之间的机械“耦合”的其他参数，例如辊子的表面状态，辊子的粗糙程度及其清洁程度等等。

本发明的另一个目的是提供一种实现上述方法的设备。一种连铸生产这类薄型产品的设备包括一侧壁被冷却的、被驱动旋转的主辊筒，一将熔融金属送到辊筒侧壁上的通道，和一冷却的辊子，该辊子平行于主辊筒安装，且相距主辊筒的距离大体上与产品的所需厚度相等，该辊子至少部分地封住输送通道一端的顶部区域。

按照本发明，该设备还包括一驱动辊子并使其可独立于主辊筒地调节速度的装置，目的是将辊子的圆周线速度调节到高于主辊筒的圆周线速度的一个速度值。

通过详细阅读下列对本发明的方法和设备的例子的说明，将会更清楚地了解本发明的其他优点和特征。

参见附图1，该附图示意性地表示了根据本发明的一薄钢带的连铸设备。

该设备包括一主辊筒1，它由马达2驱动以箭头F1的方向旋转。主辊筒的旋转速度是可调的，以适应不同的铸造条件。主辊筒1的侧壁11以常用的方法，例如冷却液的内循环方法冷却。

一辊子3平行于主辊筒1安装，它相对于主辊筒1的距离基本上与金属带材10的所需厚度相同。所述的辊子的侧壁也是被冷却的。该辊子3由马达4驱动以箭头F2的方向旋转，它的转速可由调节装置5调节。

辊子3的位置相对于主辊筒1处于相对于垂直线为0-45°的α角的范围内。

一由耐火材料制成的熔融金属输送通道6安装在主辊筒1的旁边。为了避免主辊筒的壁磨损，在避免熔融金属泄漏的前提下，在所述的通道的一端61与主辊筒壁之间设有极小的间隙。

类似地，在辊子3的旁边设有一顶壁62。不过，如果能将熔融金属7的表面位置控制到不使其超过所述辊子的上方，也可以不需要顶壁62。

在主辊筒1的近旁，在凝固的带材10移离主辊筒的部位装有一刮板8，用以引导所述的带材。

举例而言，用一实验设备生产的带材10的厚度大约为1毫米。主辊筒1的直径是660毫米而辊子3的直径是200毫米。这些数据是以举例的性质给出的，很清楚直径完全可以不同于上面指出的数据。主辊筒和辊子的直径的比率也是可以改变的。但是，辊子的直径最好要比主辊筒的小。

在铸造过程中，主辊筒和辊子都被驱动旋转。 熔融金属7送入通道6，其高度最好保持在比辊子的轴线略低的位置上。

将辊子3的圆周线速度调节得比主辊筒1的圆周线速度高。两者的速度差可以在2-20%之间，最好在6-10%之间。

当熔融金属7与主辊筒1和辊子3的冷却的表面接触时，熔融金属7发生凝固并在各个冷的表面上形成凝固的表皮，这些表皮的厚度沿着铸造方向增厚。就上述例子而言，辊子3的直径比主辊筒1的小。主辊筒和辊子的侧壁具有相同的特性（铜壁），这些侧壁的冷却状况是这些侧壁的表面上的热交换的条件是相似的。因此，在本例子中，因为在至颈部的距离范围内，铸造金属与辊子3相接触的圆弧长度比它与主辊筒2相接触的相应的长度短，而且因为辊子3的圆周线速度比主辊筒1的高，所以，铸造金属与辊子相接触的持续时间比它与主辊筒1相接触的持续时间短。结果，在主辊筒1上形成的表皮10′的厚度比在辊子3上形成的表皮10″的厚度大。这两个表皮10′和10″大体上在主辊筒和辊子之间的颈部相遇。

然而，应该清楚地理解，当金属由液态经糊状区域逐渐过渡到固态时，在液态金属与表皮之间没有明确的界线。只要通过调整主辊筒和辊子的转速或调整主辊筒和辊子侧壁的冷却程度就可以改变糊状区域的位置。调节的目的是使颈部下游部分全部成为凝固的产品。

按照本发明的设备和方法，可以获得板材或带材之类的产品，它们具有良好的表面状态，而且没有前述的各种缺陷。

本发明并不局限于上述以举例的形式描述的设备和方法。

例如，可以采用一个马达来驱动主辊筒和辊子，在主辊筒和辊子之间装入一变速器，铸造速度可以例如从每分钟几十米调整到几百米。

辊子相对于主辊筒的位置也可以改变，α角可以是任意值。

类似地，根据不同的铸造条件，主辊筒和辊子的各自的冷却程度，主辊筒和辊子的特性及表面状态，以及它们的润滑情况，如果必要的话，可以采用不同的速度超过值。

很显然，本发明的方法还可应用于除钢以外的其他金属的连铸生产。

Claims (3)

1、一处连铸生产板材或带材之类薄型金属产品的方法，其中：使熔融金属与一被驱动旋转的主辊筒的被冷却的侧壁相接触，熔融金属还被一驱动旋转的辊子所挡住，该辊子的直径比主辊筒的小，它安装在距主辊筒的侧壁的距离大体上等于铸造产品厚度的距离处，通过调节主辊筒1和辊子3的速度使液池(液相穴)的底部大体位于主辊筒和辊子之间的颈部，所述的方法的特征在于，将辊子3驱动得使其圆周线速度高于主辊筒1的圆周线速度的2-20%。

2、一种按照权利要求1所述方法的连铸生产薄型产品的设备，包括一其侧壁被冷却的被驱动旋转的主辊筒，一将熔融金属输送到主辊筒所述的侧壁上的输送通道，和一平行于主辊筒安装、且与主辊筒的距离大体上等于产品所需厚度的被冷却的辊子，该辊子至少部分地封住所述的输送通道端部的顶部区域，所述的设备的特征在于，它装有驱动所述辊子3并使该辊子可以独立于主辊筒的调整速度的装置4、5。

3、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述的辊子3相对于主辊筒1安装在相对于垂直线为0-45°的α角度范围内。