CN1049989A - 用于薄金属产品的连铸工艺及设备 - Google Patents

Abstract

用于薄金属(特别是钢)铸件的连铸工艺，其中， 液态金属是贴靠在至少一个被冷却的旋转辊子上的 凝固的，其特征在于，在金属的固化过程中，至少在铸 件的一个表面上形成一条与铸件边缘平行的减强度 区。一个用于完成该工艺的设备，其特征在于，至少 有一个辊子，在其表面上具有一个表面突变区，诸如 一个凹槽或一个凸状区。本发明的目的是使铸件的 边缘修整或铸件的切割能够方便地进行。

Description

本发明涉及小厚度金属（特别是钢）产品的连铸工艺，在该工艺中，铸件的凝固是通过液态金属与一个或两个其内部受到强冷却作用的转辊相接触实现的。

直接连续铸造厚度为10毫米或小于10毫米的薄金属产品的试验目前主要在下述两种形式的连铸设备上进行：

第一种形式的连铸设备是，在该连铸设备中，铸件在一个由两个可转动模壁构成的铸模中凝固。这两个可移动的模壁由两个辊子的外表面构成。这两个辊子个自绕其轴线转动，其轴线相互平行。辊子的内部受强冷却作用。

第二种形式的连铸设备是，该连铸设备只具有单个内冷却辊，该辊舐触液态熔体，在辊子上形成一层迅速固化的薄金属层。

所进行的这类试验目前还没有生产出完全使人始终满意的产品。所遇到的主要问题中，其中一个就是铸件边缘部分的质量不够好。这些边缘部分经常出现厚度、平面度和光洁度不均匀的问题，因此铸造后需要对这些边缘部分进行修整。再则，边缘部分的上述缺陷无论在种类上还是在程度上都与在由热轧一般连铸板坯获得的产品中发现的那些缺陷相当相似。因此，人们现在想要放弃这些直接连铸薄金属产品的方法。

但是，在上述的设备有能力铸造大宽度（例如超过1米）的带材的情况下，如果在同样的设备上铸造欲有正常宽度的产品，且该产品很容易分割成许多宽度较小的带材的铸件，将使情况向有益的方向改变。并且这样的改进，显然也符合这一原则，即，对一个设备进行改造不应过多地改变设备的基本部分。

因此，本发明的一个目的是，修整上述连铸件的边缘部分，甚至分割上述连铸件能够方便地进行。

为了这个目的，本发明提供了一种用于小厚度金属（特别是钢）铸件的连铸工艺，在该工艺中，液态金属的凝固是在至少一个转辊的冷表面进行的，该工艺的特征是，在金属的固化过程中，至少在铸件的一个表面上形成一条基本与铸件边缘平行的减强度区。

本发明还提供了一种用于完成上述工艺的设备，其特征在于，至少有一个辊子在其周面上存在有至少一个表面突变区。

在一个实施例中，这个表面突变区位于辊子的一个端部附近，由一个槽状刻痕构成。该槽状刻痕中充满一种绝热材料。在另一个实施例中，这种表面突变区由一个凸纹区构成。

显然，在铸造之后，可以沿着凝固时在铸件上形成的减强度区修整铸件的边缘部分或分割铸件。并且，在这种情况下，所使用的切割设备的结构也可以比切割整个宽度上强度相等的铸件所使用的切割设备的结构简单。

下面将参考附图，对本发明进行描述，以便能更好地理解本发明。在附图中：

图1是一示意图，表示液态金属在具有一个沟槽的冷却辊表面上固化或凝固的过程;

图2是一示意图，表面一个按照本发明设置的、在两辊之间进行铸造的设备，其中，所说的两辊彼此相对固定;

图3是一个按照本发明构成的类似设备的示意图，其中，辊子可以沿轴线方向、彼此相对移动。

本发明来自对下述事实的观察，即，一个在一个辊子上或两个辊子之间进行连续铸造的设备中，辊子上一个意外的凹痕在铸件固化过程中，便会在铸件中产生裂纹和结构不均匀。这种结果和机理如图1所示。液态钢1与辊子2的外表面接触。辊子2具有图中未示出的冷却装置，诸如一个其中有循环水通过的内管道。辊子沿象征性的箭头3，3′方向吸取液态金属的热量，使其形成固态金属层4。这层固态金属在辊子和仍为液态的金属之间，其厚度随着辊子的旋转而增加，直至完全固化的铸件从辊子上分离。如果辊子表面有一个沟槽5，并且该沟槽能够窄到使液态金属由于表面张力现象不能进入该沟槽的程度，那么位于与该沟槽相对准的固化或凝固壳层的局部，其热量的散失比邻近部分要小。显然，与邻近部分相反，该壳层不能与辊子的冷却表面直接接触。因此，在沟槽前面的金属固过程进行异常的慢，这样产生了一个比正常厚度要薄的凝固厚度。这一现象通过上述壳层较薄凝固部分的热应力积累而加剧，这就引起上述壳层在沟槽边缘附近离开辊子。这一过程的结果是，在沟槽前面所进行的凝固过程使铸件与该处相应之处具有特别的结构特征。这些特别的结构特征增加了铸件的易碎性，并促使铸件生成裂纹。而铸件一般是不能允许裂纹存在的，因为裂纹的确是铸件破裂的根源。

这就解释了铸造辊表面为什么原则上必须消除能够产生无规则分布缺陷的凹痕的原因。但从另一方面考虑，本发明人认为，如果在铸件边缘附近并平行于这些边缘，有意识地制造结构异形，则会在存在结构异形的区域增加铸件的易碎性，甚至可立即产生裂纹。当修整铸件边缘部分时，这些缺陷便会产生一个与预计一样的断面，因而，这样铸件的修边工作可以由一个结构简单的装置完成，而不必使用用在辊式带材轧制装置输出侧的整边机。因为在本发明的情况下，只要将铸件的边缘部分进行简单的折叠，就足以将其与铸件的其余部分分离。

在某些情况下，铸件一凝固，甚至于仅靠从侧面封闭铸模的耐热侧壁对铸件边缘部分的摩擦，就足以使该边缘部分发生断裂。

图2示意性图示了一个用于在两辊2，2′之间进行连续铸造的设备。其中，两个辊子2，2′在铸造期间彼此保持固定。铸造空间的两端由两个耐热壁板7，7′（术语称“侧坝”）封闭。这两个耐热壁板顶靠在辊子的端部，铸件的边缘部分则顶靠在这二个壁板上凝固。辊子2，2′在每一端部附近的圆周面上都具有一个表面突变区，这些表面突变区分别由沟槽5，5′，5″，5构成。每一个沟槽都可以在铸件上形成一条靠近铸件边缘的减强度区。在铸造后，可以沿着该减强度区修整铸件的边缘部分。当然，作用于铸件同一边缘部分的相反表面的沟槽（一端为5和5″，另一端为5′和5）最好彼此相对而置，以便由这些沟纹所形成的减强度区在修整边缘时，能够彼此相互影响，共起作用。

图3示意性地图示了一台连铸设备。其中，辊子2固定，辊子2“可以沿其轴线，按箭头方向移动。也就是说，这两个辊子沿轴线方向可以相对运动。侧坝8和8′分别与辊子2和2″的侧端部分别连接，并可滑动地分别支靠在辊子2″和2的工作面上。这样的设计可以改变铸件的宽度，包括浇铸时的宽度。考虑到辊子2和2″能够有多个彼此相对的位置，故不可能象前述例子那样来刻划沟槽，来使它们各自的沟槽每时共起作用。因此，每个辊子上，只有在与侧坝8、8″相连的端部附近，才具有一条沟槽5，5′，这样，铸件上形成的减强度线，每侧边只有一条。因而，这就产生了一个问题，即要求它们的效果与前述例子的减强度区的效果相似，以便仍然能容易地修整铸件的边缘部份。在使用两端到有沟槽的单个辊子进行连铸时，也存在同样的问题，即铸件每侧边缘部分只在一面形成一个减强度区，因为铸件另一表面的固化过程是自由进行的，但是，由于按照该技术连铸的铸件通常比在两辊之间连铸的铸件，其厚度要小，故上述的问题也就不那么严重。因而，铸件边缘部件的修整也是相应要方便一些。

沟槽，一方面必须足够地窄，并且轮廓清晰，以防止液态金属进入沟槽的底部;另一方面又必须足够的宽和深，以充分干扰铸件的冷却方式。沟槽的尺寸大约可以是0.5毫米宽，0.5毫米深。沟槽的截面可以任何形状，如三角形，但最好是一个大致的方形或矩形。选择后者的确可以尽最大可能地避免液态金属对沟槽的浸润作用，这是因为它们在辊子表面产生的突变区比三角截面的沟槽要清晰。

此外，沟槽中可以充满绝热材料。这样得到的减强度区与用简单沟槽得到的宽，因为用这种方式，可以避免金属对沟槽的浸润问题。

减强度区必须离铸件边缘足够远，以有利于修整工具的工作，在不需除去过量完好铸件的情况下，就能将缺陷部分完全除去。铸件每一侧的修剪宽度，例如可以是10毫米。

正如前面已经提到的那样，这种技术也可以方便地用于分割铸件。此时，辊子上的沟槽一般要远离辊子边缘，以在铸件上形成与其相应的一条或多条减强度区，用于在铸造之后，沿这些区将铸件分割。这样就可以将一台例如通常铸造1500毫米宽铸件的连铸机改造成一台最终能得到两个750mm宽铸件的连铸机。进行这样的改造，只需用一个或多个其中部圆周面具有沟槽的辊子替换通常使用的普通辊子和使用一台切割机床。后者可以放置在连铸机辊子输出侧，或单独放置，只是在铸件铸造并卷绕之后，再用于铸件。

须知，本发明的范围并不仅限于上述的实施例。也可采用能在铸件上形成减强度区的其它方式。特别是采用其它任何形式的凹痕，如一组两两相邻的沟槽，甚至采用能局部减5小铸件厚度，有利于修整铸件边缘部分或切割铸件的凸状区域，如凸棱、点状凸起，都可以替换辊子上的沟槽。此外，虽然减强度区的一般方向是大致平行于边缘部分的，但它们也可以是波形的。

本发明还包括这样的情况，即，辊子在其整个表面上具有由许多尺寸大约为0.1毫米的窄浅凹痕构成的皱纹，以使用一个或多个辊子方便地驱动铸件，改善铸件的表面状态。因而，这些皱纹在其尺寸和作用方面，与按照本发明、能在铸件的特定区域上形成减强度区的沟槽有严格的区别。

Claims (12)

1、用于薄金属(特别是钢)产品的连铸的工艺，在该工艺中，液态金属至少在一个旋转辊子的冷却表面上固化，其特征在于，在金属的凝固过程中，铸件至少一个表面上，至少形成一条基本与该铸件边缘平行的减强度区。

2、按照权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的减强度区基本位于铸件的一个边缘附近。

3、用于连铸薄金属（特别是钢）铸件、实现权利要求1所述工艺的设备，在该设备中，金属的凝固是在至少一个旋转辊冷却表面上进行的，其特征在于，所说的辊子在其圆周面上至少有一个表面突变区。

4、按照权利要求3所述的设备，其特征在于，所说的突变区位于辊子的一个端部附近。

5、按照权利要求3或4所说的设备，其特征在于，所说的表面突变区是由一种槽状刻痕构成的。

6、按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所说的槽状刻痕是由一条沟槽构成的。

7、按照权利要求6所述的设备，其特征在于，所说的沟槽充填有绝热材料。

8、按照权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所说的表面突变区是由一个凸状区构成。

9、按照权利要求3至7中任何一项所述的设备，其特征在于，它由两个位置固定的辊子组成，所说的辊子在靠近辊子的每一端部处都具有一个表面突变区。

10、按照权利要求3-7中任何一项所述的设备，其特征在于，这是由两个彼此能在轴向方向相对移动的辊子组成，每一个所说的辊子只在辊子的一个端部附近具有一个表面突变区，所说的表面突变区以这样的方式设置在辊子上，即，使铸件的每侧边缘部分都能受到一个突变区作用。

11、金属铸件的连铸工艺，它基本是前面参照附图2或3描述的，如附图2或3所示的工艺。

12、金属铸件的连铸设备，它基本是前面参照附图2或3所描述的，如附图2或3所图示的形状。

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