CN104722728B - 双辊带坯铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双辊带坯铸造方法，提供一种使用双辊带坯铸造过程的带坯铸造方法，其中，通过注入喷嘴将钢液供应至以相反方向旋转的双辊之间的区域，以制造具有预定厚度和高边缘质量等级的带坯。所述双辊带坯铸造方法包括：通过将铸造厚度设定成在出现边缘凸起的铸造过程的早期阶段期间具有最小值来执行铸造过程；以及通过在随着铸造过程的进行所述钢液达到预设目标温度之后将所述铸造厚度增加至最大值来执行铸造过程。

Description

双辊带坯铸造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2013年12月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0160261的优先权和权益，所述韩国专利申请的公开内容以引用的方式纳入本文。

背景技术

本公开内容涉及双辊带坯铸造方法，且更具体地，涉及用于制造具有高边缘质量等级的带坯的双辊带坯铸造方法。

一般而言，制造带坯的步骤如下。通过连铸过程(continuous casting process)用钢液制造板坯(slab)，该板坯通过再加热和热轧(hot-rolling)过程形成热轧卷(hot-rolled coil)。该热轧卷在热退火(hot annealing)&酸洗(pickling)作业线中经受热带退火(hot band annealing)和酸洗，然后该热轧卷通过冷轧过程成型为最终产品。

上述连铸方法很复杂是因为铸造过程和辊轧过程是分开执行的。此外，由于为允许在铸造过程之后执行辊轧过程就必须再加热板坯，因此消耗大量能量，且因此就经济和环境方面来说连铸方法不受青睐。为了克服连铸方法的缺点，已经开发了使用双辊直接制造薄钢板(带坯)的双辊带坯铸造方法。

图1是例示了相关技术的双辊带坯铸造过程的示意图。

如图1中所示，在相关技术的双辊带坯铸造方法中，一对内部水冷辊110以相互啮合的方向快速旋转，并且当通过注入喷嘴120向辊110之间的区域供应钢液(molten steel)130时，从所述区域中拉出厚度为10mm或更薄的带坯140。

当用这种双辊带坯铸造方法制造带坯时，可能形成缺陷，诸如边缘凸起(bulge)或边缘裂纹(crack)。边缘凸起使得难以执行热轧过程并且在热轧过程期间导致边缘裂纹或形状错误，从而降低了成品率。

如果带坯的200mm到300mm宽的边缘区域与该带坯的其它区域相比相对热，则由于边缘区域凝固(solidification)延迟现象，该带坯的厚度可能在边缘区域局部增加(约50mm)，或者该带坯可能撕裂。这现象被称作“边缘凸起”。边缘区域凝固延迟现象可被认为是双辊带坯铸造过程的特点。当壳经历凝固和收缩时，如果与壳的中心区域相比相对自由的壳边缘区域从铸造辊分离，则由于分离的边缘区域中的热传递率相对差，可能出现边缘区域凝固延迟。如果边缘区域凝固延迟很严重地出现，则可能出现边缘凸起。在这种情况下，在铸造过程期间，边缘区域可能裂开或者钢液可能泄漏。此外，在辊轧过程期间，由于该边缘区域可能相对厚或热，带坯的宽度的压下率(reduction ratio)可能变化。因此，带坯的形状可能变形，或者由于边缘波纹导致的不良辊轧状况而可能形成裂纹，从而降低了成品率。

发明内容

本公开内容的一个方面可以提供用于通过使边缘凸起最小化来制造具有高边缘质量等级的带坯的带坯铸造方法。

根据本公开内容的带坯铸造方法，可制造具有高质量等级的带坯，并且由于预先防止了缺陷，可节约制造成本、材料成本和劳动力成本。此外，可提高双辊带坯铸造方法(twin roll strip casting method)的效率。

然而，本公开内容的各方面不限于此。其它方面将在下面的说明书中部分阐述，并且相关领域的普通技术人员能从说明书中了解这些方面。

根据本公开内容的一个方面，提供一种使用双辊带坯铸造过程的带坯铸造方法，其中，通过注入喷嘴将钢液供应至以相反方向旋转的双辊之间的区域，以制造具有预定厚度和高边缘质量等级的带坯，该双辊带坯铸造方法可包括：通过将铸造厚度设定成在出现边缘凸起的铸造过程的早期阶段期间具有最小值来执行铸造过程；以及通过在随着铸造过程的进行所述钢液达到预设目标温度之后将所述铸造厚度增加至最大值来执行铸造过程。

该铸造厚度的最小值可被设定成在最终产品厚度的130％到150％的范围内,以获得25％或以上的压下率。

该铸造厚度的最大值可被设定成在最终产品厚度的150％到200％的范围内。

可增加铸造厚度以减少边缘挡板的磨损量并且因此增加至少25％的铸造量。

附图说明

从下面结合附图的详细描述可更清楚地理解本公开内容的上述和其它方面、特征和其它优点，其中：

图1是例示了相关技术的双辊带坯铸造过程的略图；

图2是当在相关技术的双辊带坯铸造过程中出现边缘凸起时位于铸造辊之下的热带坯的图；

图3是例示了当在相关技术的双辊带坯铸造过程中出现边缘凸起时宽度方向温度分布的绘图；

图4是例示了当在相关技术的双辊带坯铸造过程中出现边缘凸起时厚度分布的绘图；

图5是例示了在相关技术的双辊带坯铸造过程中边缘凸起指数(index)和铸造厚度之间的关系的绘图；

图6是例示了在相关技术的双辊带坯铸造过程中参照铸造厚度的磨损量和铸造量的绘图；

图7是例示了在相关技术的双辊带坯铸造过程中相对于铸造时间的钢液温度的绘图；

图8是例示了在相关技术的双辊带坯铸造过程中目标相对于铸造厚度的钢液温度的绘图；

图9是当根据本公开内容的一个示例性实施方案制造带坯时布置在铸造辊之下的热带坯的图；

图10是例示了当根据本公开内容的一个示例性实施方案制造带坯时相对于带坯宽度的带坯温度的绘图；和

图11是例示了当根据本公开内容的一个示例性实施方案制造带坯时相对于带坯宽度的带坯厚度的绘图。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本公开内容的示例性实施方案。

然而，本公开内容可以以许多不同形式被示例并且不应被解释为被限制为本文所提出的具体的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开内容是彻底的和完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本公开内容的范围。

在附图中，为了清晰起见可放大元件的形状和尺寸并且将通篇使用相同的附图标记指代相同或相似的元件。

根据本公开内容的示例性实施方案，带坯铸造方法使用双辊带坯铸造过程。即，本公开内容的一个示例性实施方案提供双辊带坯铸造方法，其中通过注入喷嘴将钢液供应到以相反反向快速旋转的双辊之间的区域以制造具有期望厚度的带坯。在本公开内容的示例性实施方案中，用于制造带坯的钢液的成份不受限制。例如，可制造奥氏体不锈钢带坯。在这种情况下，用于制造奥氏体不锈钢带坯的钢液可包括碳(C):0.1wt％或更少；铬(Cr):12wt％到25wt％；镍(Ni):5wt％到12wt％；余量是铁(Fe)和不可避免的杂质。

在根据本公开内容的示例性实施方案的使用双辊带坯铸造过程的带坯铸造方法中，铸造厚度被调整到最小值(最小厚度)以防止缺陷——诸如铸造过程早期阶段(边缘凸起主要出现在该阶段)中的内部孔，然后在边缘凸起的出现减少之后(即，在钢液的温度达到预设目标温度之后)，将该铸造厚度增加到最大值(最大厚度)。以此方式，可以以与制造具有相同厚度的带坯的其它铸造过程相比提高的良率来制造具有高边缘质量等级的带坯。

如果出现边缘区域凝固延迟，则边缘区域的温度相对较高，并且钢液被陷获在凝固壳(shell)之间。因此，带坯的厚度在带坯的边缘区域局部增加。这被称作“边缘凸起”。在铸造的早期阶段频繁出现边缘凸起是由于以下原因。在铸造的早期阶段中，铸造辊和边缘挡板(edge dam)的温度相对低，因此与该铸造辊和该边缘挡板接触的钢液池的凝固壳和钢液的温度变化大。结果，出现非均匀凝固，增加了该凝固壳的边缘区域的分离和凸起。此外，如果该钢液池中所含有的钢液的温度高于目标值，则观察到在该凝固壳的内部和外部之间大的温度差，因此出现非均匀凝固，增加了带坯的边缘区域的分离和凸起。

图2到图4是当在相关技术的双辊带坯铸造过程中出现边缘凸起时位于铸造辊之下的热带坯的图、例示了相对于带坯宽度的带坯温度的绘图、和例示了相对于带坯宽度的带坯厚度的绘图。

具体地，图2例示了当出现边缘凸起时位于铸造辊之下的热带坯的表面状态。参照图2，与该带坯的中心区域相比较，该带坯的边缘区域A相对较亮，这是因为边缘区域A具有相对高的温度。这在例示了相对于该带坯的宽度的该带坯的温度的图3中显示得更清楚。图4例示了相对于该带坯的宽度的该带坯的厚度。参照图4，边缘区域A相对较厚。

如图4中所示，由于该带坯的宽度方向的不同压下率，因此在辊轧过程中边缘区域A(由于边缘凸起而相对较厚)可能裂开或变形成波纹形。因此，该带坯可能具有有缺陷的形状，并且成品率可能降低。

图5是例示了当在相同工艺条件下制造如下304型奥氏体不锈钢带坯时边缘凸起指数和初始铸造厚度之间的关系的绘图：该不锈钢带坯具有：碳(C):0.06wt％；铬(Cr):18wt％到25wt％；镍(Ni):8wt％到12wt％；氮(N)：0.04wt％；余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。如图5中所示，初始铸造厚度与边缘凸起指数成比例。其原因如下。如果铸造厚度增加，则铸造速率降低。在这种情况下，虽然凝固壳与铸造辊接触较长一段时间，但是，凝固速率在该铸造辊的中心和边缘区域之间变化很大，因此增加了带坯的边缘区域的分离和凸起。

图6是例示了相对于铸造厚度的边缘挡板耐火材料的磨损量和铸造量的绘图。参照图6，当铸造量固定时，如果铸造厚度减小，则与边缘挡板耐火材料进行摩擦接触的带坯的长度增加，且因此边缘挡板耐火材料的磨损量增加。因此，当边缘挡板耐火材料的磨损量(厚度)固定时，铸造量减少。即，如果减小铸造厚度来减少边缘凸起，则增加磨损量，从而降低铸造量。

因此，作为减少初始边缘凸起并增加铸造量的方法，发明人提出根据铸造的进度(progress)增加铸造厚度的方法。

即，在根据本公开内容的示例性实施方案的使用双辊带坯铸造过程的带坯铸造方法中，铸造厚度被调整到最小值(最小厚度)以防止缺陷，诸如在铸造过程早期阶段(边缘凸起主要出现在该阶段)中的内部孔，然后在边缘凸起的出现减少后(即，在钢液的温度达到预设目标温度之后)将该铸造厚度增加到最大值(最大厚度)。此外，由于在该铸造过程的中期增加了铸造厚度，因此可减少边缘挡板的磨损量，从而当制造具有相同厚度的带坯时可增加铸造量。

在本公开内容中，可优选地将最小厚度设定为在最终产品厚度的130％到150％的范围内，以满足25％或以上的压下率，并且防止缺陷，诸如在铸造的早期阶段中带坯的内部孔。

此外，在本公开内容的示例性实施方案中，当铸造厚度随着铸造的进行而增加时，优选地可将最大厚度设定成在最终厚度的150％到200％的范围内以免导致边缘凸起。

在本公开内容的示例性实施方案中，在带坯铸造过程中在不导致缺陷的范围内相对于最终产品的厚度确定铸造厚度的最小值和最大值。即，当使用在线辊轧机(in-linerolling mill)将具有铸造厚度(a)的铸造材料辊轧成具有最终厚度(b)的带坯时，如果压下率小于25％，则该带坯可具有缺陷，诸如由于工艺特点导致的孔。因此，为了防止这样的缺陷，设定铸造早期阶段中的最小厚度使得压下率可为25％或以上，且随着铸造的进行铸造厚度增加到的最大厚度被设定在不导致边缘凸起的范围内。

随着铸造的进行，如图7中所示，从铸造开始10分钟之后铸造厚度增加，并且在该时刻之前，钢液池中所含有的钢液的温度达到了目标温度。如图8中所示，钢液的目标温度可根据钢的种类和待形成的带坯的厚度而变化。铸造厚度在10分钟后增加是由于下面的原因。如果钢液池中所含有的钢液的温度高于目标温度，则在钢液和凝固壳之间存在大的温度差，因此可改变凝固速率，增加边缘区域的分离和边缘凸起。因此，在比较了钢液的温度和根据钢的种类和待形成的带坯的厚度确定的钢液的目标温度并检查了凸起的状态之后，在不导致凸起的范围内增加铸造厚度。

在上述方法中，由于在制造具有相同厚度的带坯的同时增加铸造厚度，因此辊轧的压下率相对增加，且因此带坯可具有均匀的铸造结构。此外，由于带坯的铸造厚度增加，实际上减小与边缘挡板进行摩擦接触的带坯的长度，降低了磨损量，因此，铸造的量可至少增加25％。

图9到图11是当根据本公开内容的示例性实施方案的双辊带坯铸造方法制造带坯时，位于铸造辊之下的热带坯的图，例示了相对于带坯宽度的带坯温度的绘图，和例示了相对于带坯宽度的带坯厚度的绘图。

具体地，图9例示了当没有出现边缘凸起时位于铸造辊之下的热带坯的表面状态。图10例示了相对于带坯宽度的带坯温度，图11例示了相对于带坯宽度的带坯厚度。与图2到图4中例示的带坯的边缘区域相比，该带坯的边缘区域的温度降低了，厚度减小了。

如上所述，在根据本公开内容的示例性实施方案的使用双辊带坯铸造过程的带坯铸造方法中，在铸造过程期间改变铸造厚度以减少可能在铸造过程早期阶段出现的边缘凸起。因此，可制造具有高边缘质量等级的带坯并且还可增加铸造量。

如上所阐述，根据本公开内容的示例性实施方案，当在带坯铸造过程中通过直接铸造钢液来制造热轧卷时，可减少初始边缘凸起，改进产品的边缘质量。

此外，根据本公开内容的带坯铸造方法，可以提高的良率制造具有高边缘质量等级的带坯，还可增加铸造量。

虽然上文已经示出并描述了示例性实施方案，但本领域的技术人员应清楚，在不偏离如由所附权利要求限定的本发明的范围的前提下，能够做出修改和变体。

Claims (4)

1.一种使用双辊带坯铸造过程的带坯铸造方法，其中，通过注入喷嘴将钢液供应至以相反方向旋转的双辊之间的区域，以制造具有预定厚度和高边缘质量等级的带坯，所述双辊带坯铸造方法包括：

通过将铸造厚度设定成在出现边缘凸起的铸造过程的早期阶段期间具有最小值来执行铸造过程；以及

通过在随着铸造过程的进行所述钢液达到预设目标温度之后将所述铸造厚度增加至最大值来执行铸造过程，

其中所述最小值被设定成使得压下率为25％或以上，并且所述最大值被设定在不导致边缘凸起的范围内。

2.根据权利要求1所述的带坯铸造方法，其中，所述铸造厚度的最小值被设定成在最终产品厚度的130％到150％的范围内，以获得25％或以上的压下率。

3.根据权利要求1所述的带坯铸造方法，其中，所述铸造厚度的最大值被设定成在最终产品厚度的150％到200％的范围内。

4.根据权利要求1所述的带坯铸造方法，其中，增加所述铸造厚度以减少边缘挡板的磨损量并且因此增加了至少25％的铸造量。