CN106536087A - 用于薄扁坯连铸的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于薄扁坯连铸的方法，包括以下方法步骤:将金属熔体输送到铸模中；由在铸模中的金属熔体成型部分凝固的薄扁坯带坯；借助设置在铸模区域中的电磁制动器(EMBR)减小部分凝固的薄扁坯带坯中的金属熔体的流速并且借助连铸引导系统将部分凝固的薄扁坯带坯从铸模中引出，其中，部分凝固的薄扁坯带坯的未凝固的部分借助一个在沿着薄扁坯带坯的带坯抽出方向下游设置在铸模下方的电磁搅拌器搅拌，其中，借助该电磁搅拌器在薄扁坯带坯的沿带坯抽出方向离铸模20至7000毫米之间的区域中产生电磁行波场。

Description

用于薄扁坯连铸的方法和设备

技术领域

本发明由根据权利要求1的前序部分的用于薄扁坯连铸的方法出发。

背景技术

一般在现有技术中已知的是以连铸法制造薄扁坯。在此，产生金属熔体，其借助钢浇包运送到分配器中。金属熔体从该分配器经过浇铸管流入铸模中，该铸模得到冷却并且以振荡的形式运动。在该铸模中由金属熔体形成带坯，其具有凝固的壳和在凝固的壳内的大部分尚未凝固的横截面。在离开铸模的过程中，该带坯由具有多个带坯引导辊的运输系统接纳，在这些带坯引导辊之间将该带坯引导通过所谓的铸造弯曲部并且冷却直到完全凝固。另外还已知，在铸模内的已经部分凝固的带坯的内部中的金属熔体的流动速度借助一个电磁制动器(EMBR:Electromagnetic Brake)减慢。在此目标在于使在熔池液位上的钢熔体流速减小并且使熔池液位形状均匀，从而改善带坯与铸模之间的润滑并且减少通过铸造熔渣的掺入而可能产生的带坯表面缺陷。

为了制造具有厚度在40至120毫米之间的薄扁坯，铸模通常在上部分中具有漏斗形的横截面并且在下部分中具有矩形的横截面。在薄扁坯连铸的过程中，由于这种较小的厚度使完全凝固的时间相对较短并且在部分凝固的带坯的内部中的液态熔体的比例也较少。由此在薄扁坯连铸的过程中必然得到较粗的、严格取向的柱状晶体的组织结构。但是这样的组织结构可能对于由薄扁坯制成的产品的表面性质和内部性质起到不利的作用。例如根据钢种和浇铸条件，可能在由薄扁坯材料制成的产品上出现在产品表面上的纵向条纹、不均匀的机械特性、微组织条纹结构、中心偏析(Kernseigerung)、降低的HIC(Hydrogeninduced Cracking:氢致裂纹)-稳定性以及内部易裂纹性。

从常规的厚薄扁坯连铸已知，在电机钢中的纵向条纹可以通过具有非常低度的过热的浇铸而避免。但是在厚板坯连铸过程中存在相对较长的完全凝固时间，从而使得钢熔体在中间包中低于约12开尔文的过热就足够实现充分的组织结构精细化。当球状的芯部区域在厚度方向上的延伸大于30％时，组织结构精细化可以称为充分的。为了在薄扁坯中实现同样的效果，由于更短的完全凝固时间必须选择这类低度的过热，而这样低度的过热使得可能出现以铸模中的潜管堵塞(所谓的“Clogging”)形式的浇铸技术上的问题，由此可以引起带坯表面缺陷或甚至带坯断裂。

专业文献(例如“Improved quality and productivity in slab casting byelectromagnetic breaking and stirring”，C.Crister等人，第41届钢铁制造国际研讨会，Resende，巴西，23.-26.，2010年五月，第1-15页)中另外还已知，在一些厚板坯连铸设备中使用用于使凝固组织结构精细化的电磁搅拌器。该搅拌器在此安装在铸模区域中或者安装在铸模的熔池液位以下几米处。

公开文本DE 698 24 749 T2另外还已知一种用于金属的浇铸的设备，该设备包括用于形成带坯的模子和用于输入初始的热金属熔体的流体的部件。该设备在此具有一个磁性的装置，其使静态的或者周期性的磁场作用在带坯的非固态的部分中的金属的流体上，从而在浇铸过程中对模子中的熔化的金属起到作用。因此应使热金属的流体制动并且分开，以便于在该模子中达到二次流态。此外，该公开文本中还已知，设置有以电磁搅拌器形式的另一个装置，从而对模子中的熔体或对模子下游的熔体起到作用。但是在该公开文本中并未公开，应该相对于模子将电磁搅拌器设置在哪个区域中。

对于厚板坯坯规格而在钢材的连铸过程中使用电磁制动器和/或电磁搅拌器还在公开文本DE 21 2009 000 056 U1和DE 10 2009 056 000 A1中已知。

目前在薄扁坯连铸过程中不能使用电磁搅拌器。在薄扁坯连铸过程中特别的困难在于，在与厚板坯连铸相比较短的完全凝固时间以及带坯内部中小体积的液体比例的条件下实现显著的组织结构精细化。本发明解决了该问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于以连铸法制造薄扁坯的方法和设备，该方法和设备尽管在较短的完全固化时间和在带坯内部相对较小体积的液体比例的条件下仍实现了在薄扁坯带坯中产生具有精细颗粒的、球状组织结构的芯部区域，从而避免了现有技术中由于在薄扁坯带坯中的较粗的、严格取向的、柱状结晶的组织结构而引起的缺陷。此外，应该避免通过过低度的过热而造成的潜管堵塞的风险。

该目的通过一种用于薄扁坯连铸的方法达到，该方法具有以下方法步骤:将金属熔体输送到铸模中；由在铸模中的金属熔体成型部分凝固的薄扁坯带坯；借助设置在铸模区域中的电磁制动器(EMBR)减小部分凝固的薄扁坯带坯中的金属熔体的流速并且借助连铸引导系统将部分凝固的薄扁坯带坯从铸模中引出，其中，部分凝固的薄扁坯带坯的未凝固的部分借助一个在沿着薄扁坯带坯的带坯抽出方向上下游处设置在铸模下方的电磁搅拌器搅拌，其中，借助该电磁搅拌器在沿带坯抽出方向上在薄扁坯带坯的、离铸模20至7000毫米之间的区域中产生电磁行波场。

按照本发明的设备相对于现有技术具有这样的优点，即，通过专门为薄扁坯连铸而设计的、用于电磁搅拌的方法实现了在薄扁坯带坯的内部中凝固组织结构的精细化并且通过同时使用电磁制动器防止了，由搅拌引起的钢熔体在铸模中的流速的升高导致不允许的过强的局部熔池液位波动，即，例如大于15mm的熔池液位波动。熔池液位上的高湍流可能导致带坯断裂或者通过在铸模的熔池液位上卷入的铸造熔渣引起的带坯表面缺陷。应避免带坯断裂和带坯表面缺陷。令人意外地证实了，通过在铸模下方并特别是在铸模底侧下方以20至7000毫米的间距处的电磁搅拌促使加速的并且均匀的过热排散，这有利地促使在薄扁坯连铸带坯的内部中形成足够大的、即特别是在厚度方向上至少30％的芯部区域，该芯部区域具有精细颗粒的、球状的组织结构，而通过搅拌限制了较粗的、柱状晶体的结构。尽管在薄扁坯的连铸过程中典型的较短的完全凝固时间和在薄扁坯带坯的内部中小体积的液体比例，仍在凝固组织结构中形成了精细颗粒的、球状的芯部区域，由此在带坯的边缘区域和中心区域之间大幅度减少了柱状晶体的产生。因此球状的芯部区域在厚度方向上的延伸特别为至少30％。因此，在制成的产品中可以减少纵向条纹、组织条纹结构、中心偏析以及内部易裂纹性并且提高HIC稳定性以及机械特性和磁特性的均匀度。另外也可以保持更高的并且不过分的过热，从而消除以潜管堵塞形式的铸造干扰的危险以及由其导致的带坯表面缺陷或者带坯断裂。能够考虑的是，在本发明中例如使用在10至50开尔文之间、优选20开尔文的在中间包中的钢熔体的过热。借助该电磁搅拌器在薄扁坯带坯的沿着带坯抽出方向离铸模20至7000毫米之间的区域中产生电磁行波场。薄扁坯带坯的离铸模20至7000毫米之间的区域在本发明的意义层面上特别是理解为这样的薄扁坯带坯的区域，该区域与铸模底侧具有20至7000毫米之间的间距。替代性地也可以通过相对于铸模中的熔池液位的间隔来定义电磁搅拌器和电磁行波场相对于铸模的位置，该熔池液位通常位于铸模顶侧下方的100毫米处。优选这样调整电磁搅拌器，以使得行波场直接在铸模下方作用在带坯的未凝固的部分上，因为在带坯的已经凝固的部分中不再可能通过行波场对晶粒组织结构产生积极的影响。优选电磁行波场在沿着带坯抽出方向离铸模或铸模底侧50至3000毫米之间的区域中产生。还能够考虑的是，通过相对于铸模中的熔池液位的间隔来定义电磁搅拌器和电磁行波场沿着带坯抽出方向的位置：沿着带坯抽出方向相对于熔池液位的间隔优选在0.9至3.8米之间并优选在1.5至2.5米之间。在本发明的意义层面上，特别是或者将唯一的电磁搅拌器设置在薄扁坯带坯的一侧(或者设置在固定侧或者设置在释放侧(Losseite))或者将分开的电磁搅拌器设置在每侧，即，既在固定侧也在释放侧设置分开的电磁搅拌器。在此，特别是将带坯引导区段的横侧面称为固定侧，该带坯引导区段在其位置中始终保持不变并且用作所谓的参照线。于是带坯厚度规格的调整始终通过该相对的释放侧实施。按照本发明的方法特别是用于以连铸法制造薄扁坯以及用于由此制成热轧带材或冷轧带材。热轧带材或冷轧带材特别是用于制造(非晶粒取向的或晶粒取向的)电工钢或者具有大于400兆帕斯卡的屈服极限值的高强度钢(例如调质钢)的板材。在本发明的意义层面上，薄扁坯特别是包括具有厚度在40至120毫米之间的扁坯。为了精确地描述几何比例，以下除了带坯抽出方向之外还提及了两个横向，即，第一横向和第二横向。第一横向在此始终垂直于带坯抽出方向并且平行于薄扁坯横侧面的带坯表面法线延伸，而第二横向始终垂直于带坯抽出方向并平行于在薄扁坯横侧面上的带坯表面延伸。薄扁坯横侧面应理解为这样的薄扁坯带坯的矩形横截面的侧面，该侧面具有较大的延伸幅度。因此，第一和第二横向都垂直于带坯抽出方向并且相互垂直地延伸。

本发明的有利的设计和扩展方案能够由从属权利要求以及参照附图的描述中得出。

根据本发明的一个优选的实施方式设置为，未凝固的部分在铸模内部和/或在通过带坯引导系统从铸模中引出部分凝固的薄扁坯带坯的过程中借助在铸模下方定位的电磁搅拌器搅拌。由此以有利的方式确保了，在搅拌过程中，尚未凝固的金属熔体在薄扁坯带坯内部中的比例仍足够大，即，为带坯厚度的至少50％，从而获得在横截面中尽可能大面积的、具有精细颗粒的、球状的组织结构的芯部区域，即，具有在扁坯的厚度方向上至少30％的范围的球状的芯部区域。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，电磁搅拌器这样调整，以使得电磁行波场沿着第二横向从薄扁坯带坯的第一边缘区域向与该第一边缘区域相对的薄扁坯带坯的第二边缘区域移动，其中，第二横向垂直于带坯抽出方向并且平行于在薄扁坯带坯的横侧面上的带坯表面而延伸。以这种方式实现了搅拌在薄扁坯带坯中尚未凝固的金属熔体，从而在凝固过程中能够在凝固组织结构中形成精细的、球状的颗粒。优选该电磁行波场在经过1到60秒、特别优选1到10秒的时间间隔之后这样折返，以使得电磁行波场随即沿着第二横向从薄扁坯带坯的第二边缘区域向薄扁坯带坯的第一边缘区域移动。在再次经过1到60秒、优选1到10秒的时间间隔之后，该电磁行波场再次折返并且从头开始循环。

根据本发明的一个替代性的优选的实施方式设置为，借助电磁搅拌器在薄扁坯带坯的宽度上产生双向的、对称的电磁行波场，其中，该电磁搅拌器这样调整，以使得电磁行波场的第一子场由薄扁坯带坯的中心向薄扁坯带坯的第一边缘区域移动，而电磁行波场的第二子场由薄扁坯带坯的中心向与该第一边缘区域相对的薄扁坯带坯的第二边缘区域移动。优选该电磁行波场保持1到60秒之间、特别优选1到10秒之间。随后，通过电磁搅拌器产生的电磁行波场以及两个子场的方向反转。该反转的电磁行波场同样优选保持1到60秒之间并且特别优选1到10秒之间。随后该电磁行波场再次反转并且从头开始一个循环。这种优选的实施方式用于对称地搅拌在薄扁坯带坯的已经凝固的边缘区域内部尚未凝固的金属熔体，从而形成具有精细的、球状的颗粒的对称的凝固组织结构。

根据本发明的另一个替代性的优选的实施方式设置为，借助电磁搅拌器在薄扁坯带坯的宽度上产生双向的、对称的电磁行波场，其中，该电磁搅拌器这样调整，以使得电磁行波场的第一子场由薄扁坯带坯的第一边缘区域向薄扁坯带坯的中心移动，而电磁行波场的第二子场由与第一边缘区域相对的薄扁坯带坯的第二边缘区域向薄扁坯带坯的中心移动。优选该电磁行波场保持1到60秒之间、特别优选1到10秒之间。随后，通过电磁搅拌器产生的电磁行波场以及两个子场的方向反转。该反转的电磁行波场同样优选保持1到60秒之间、特别优选1到10秒之间。随后该电磁行波场再次反转并且从头开始一个循环。这种优选的实施方式同样用于对称地搅拌在薄扁坯带坯的已经凝固的边缘区域内部尚未凝固的金属熔体，从而形成具有精细的、球状的颗粒的对称的凝固组织结构。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，借助电磁搅拌器沿薄扁坯带坯的宽度上产生电磁行波场，该电磁行波场的磁通密度平均优选为0.1至0.6特斯拉、特别优选为0.3至0.5特斯拉并且完全特别优选基本上为0.4特斯拉。已显示，为了实现在金属熔体中的加速并且均匀的过热排散，具有在优选0.1至0.6特斯拉范围内、特别优选0.3至0.5特斯拉范围内并且完全特别优选基本上为0.4特斯拉的振幅的交变场是足够的。该效果有利地通过这样调整电磁搅拌器而得以实现，即，在部分凝固的在薄扁坯带坯中未凝固的部分的流速为最大0.7米每秒或者最少0.2米每秒者并且优选处于0.2至0.7米每秒之间。薄扁坯带坯中未凝固的部分的与之伴随的流通用于加速并且均匀地对过热排散，而不必从一开始选择可能显著地增加潜管堵塞的危险的低度过热。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，电磁搅拌器这样调整，以使得搅拌频率为最少0.1Hz或者最大10Hz并且优选处于0.1至10Hz之间。已显示，该搅拌频率范围是特别有利的。在搅拌频率小于0.1Hz的情况下不存在电磁行波场，从而不会出现搅拌作用。当搅拌频率大于10Hz时，电磁行波场在带坯内部中的进入深度过小并且不能实现组织结构精细化。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，借助电磁制动器在铸模内部产生一个电磁场，该电磁场的磁通密度优选为0.1至0.3特斯拉、特别优选为0.15至0.25特斯拉并且完全特别优选基本上为为0.2特斯拉。由此以有利的方式使带坯的部分凝固的边缘区域之间的金属熔体的流速减慢并因此防止了浇铸池液位波动以及由铸池液位波动引起的表面缺陷(所谓的壳缺陷)和内部缺陷(所谓的铸造熔渣夹杂物)。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，通过电磁搅拌器产生电磁行波场和通过电磁制动器产生的场的磁场强度相互协调。已显示，通过电磁搅拌器产生电磁行波场和通过电磁制动器产生的场的磁场强度的协调是有利的。优选通过在接通电磁搅拌器时将电磁制动器的场的磁场强度以其基础值的20％至80％而提高至0.1至0.3特斯拉之间的数值来完成该协调。就此而言，基础值应理解为在没有额外地使用电磁搅拌器的条件下通常使用的电磁制动器的磁场强度。在没有使用电磁搅拌器的条件下电磁制动器的典型的基本设定是具有0.08至0.2特斯拉之间的磁场强度的场。

为了达到开头所述的目的，本发明的另一个主体是一种用于薄扁坯连铸的设备，特别是通过使用按照本发明的方法，该设备具有：用于输入金属熔体的输入装置；用于由金属熔体成型部分凝固的薄扁坯带坯的铸模；设置在铸模区域中的电磁制动器，其用于减小在铸模内部的、部分凝固的薄扁坯带坯的内部中的金属熔体的流速；和用于将部分凝固的薄扁坯带坯从铸模中引出的带坯引导系统，其中，该设备具有一个在沿着薄扁坯带坯的带坯抽出方向下游处设置在铸模下方的电磁搅拌器，该电磁搅拌器用于搅拌部分凝固的薄扁坯带坯的未凝固的部分，该电磁搅拌器沿带坯抽出方向以20至7000毫米之间距离与铸模间隔。

按照本发明的设备相对于现有技术具有这样的优点，即，通过电磁搅拌器在连铸过程中搅拌金属熔体，由此实现了在薄扁坯带坯的内部中凝固组织结构的精细化。金属熔体的搅拌用于加速并且均匀地排散过热，这有利地促使在薄扁坯带坯的内部中形成具有精细颗粒的、球状的组织结构的芯部区域，而通过搅拌防止了较粗的柱状晶体的结构。尽管在薄扁坯的连铸过程中典型的较短的完全凝固时间和在薄扁坯带坯的内部中小体积的液体比例的条件下，仍在凝固组织结构中形成了精细颗粒的、球状的芯部区域，由此避免或至少抑制了在带坯的边缘区域和中心区域之间柱状晶体的产生。因此，在由该薄扁坯制成的产品中具有显著减少的纵向条纹、组织条纹结构和内部易裂纹性以及提高的HIC稳定性和机械特性和磁特性的均匀性。电磁搅拌器特别是在薄扁坯带坯的区域中产生了在空间上和/或时间上变化的磁场。该电磁搅拌器优选包括设置在薄扁坯带坯的两个横侧面上的线性磁场搅拌器。还能够考虑的是，在薄扁坯带坯的两个相对横侧面上各设置一个线性磁场搅拌器。替代性地，该电磁搅拌器包括一个旋转磁场搅拌器或一个螺旋搅拌器。

该电磁搅拌器沿着薄扁坯带坯的带坯抽出方向设置在电磁制动器的下方。由此以有利的方式在凝固还未到达薄扁坯带坯内部之前，在薄扁坯带坯的尚未凝固的部分中实现快速的并且均匀的过热排散，从而实现了凝固组织结构的精细化。原则上，球状的芯部区域在薄扁坯中的比例越大，电磁搅拌器应越靠近薄扁坯带坯的弯液面(Meniskus)或者越靠近熔池液位地设置。但是同时必须确保，电磁搅拌器在铸模的下方区域中也是有效的，由此实现对带坯内部中的过热早期地且快速地排散，而且由电磁搅拌器产生的在金属熔体中的流动不会导致过强的熔池液位波动并且不会在铸模中导致增加的局部的熔池液位过高。已证实，电磁搅拌器为此应该以有利的方式沿带坯抽出方向以20至7000毫米之间距离并优选以50至3000毫米之间距离与铸模并特别是与铸模底侧间隔地设置。换言之：电磁搅拌器与槽液面之间的间隔优选在0.9至3.8米之间并优选在1.5至2.5米之间。另外特别是设置为，电磁搅拌器沿第一横向以20至1000毫米、优选以20至200毫米并特别优选以20至40毫米的距离与薄扁坯带坯的表面间隔。

按照本发明的设备特别是用于以连铸法制造薄扁坯以及由此制成热轧带材或冷轧带材。热轧带材或冷轧带材特别是用于制造(非晶粒取向的或晶粒取向的)电工钢或者具有大于400兆帕斯卡的屈服极限值的高强度钢(例如调质钢)的板材。在本发明的意义层面上，薄扁坯特别是包括具有厚度在40至120毫米之间的扁坯。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，电磁搅拌器优选包括一个用于在薄扁坯带坯的范围内产生电磁行波场的线性磁场搅拌器，其中该电磁行波场的运动方向平行于第二横向而取向。该电磁搅拌器这样配置，以使得电磁行波场的第一子场由薄扁坯带坯的中心向薄扁坯带坯的第一边缘区域移动，而电磁行波场的第二子场由中心向与该第一边缘区域相对的薄扁坯带坯的第二边缘区域移动。该电磁行波场保持1到60秒之间、优选1到10秒之间。随后反转，从而使第一子场由薄扁坯带坯的第一边缘区域而第二子场由与该第一边缘区域相对的薄扁坯带坯的第二边缘区域向薄扁坯带坯的中心移动。该场也保持1到60秒之间、优选1到10秒之间。随后再次从头开始一个循环。因此以有利的方式实现了在带坯内部中均匀并且对称的流动并由此也实现了对过热均匀的排散。由此，一方面促进了在带坯内部中均匀的组织结构精细化而另一方面促使沿带坯宽度的均匀的带坯壳增长。以这种方式防止产生带坯断裂或者表面纵向裂纹。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，电磁搅拌器这样调整，以使得通过搅拌器产生的金属熔体的流速至少为0.2米每秒或者最大为0.7米每秒并且特别是处于在0.2至0.7米每秒之间。以这种方式确保了，一方面在带坯窄侧上的带坯壳增长不会过度地被减弱(减小带坯断裂危险)而另一方面避免了在搅拌器的作用范围中在凝固前沿上的过强的元素贫化(所谓的白亮带，即，C、Mn、Si、P、S等的贫化)。以显示，流速不应小于0.2米每秒，因为否则的话不能实现充分的组织结构精细化。在厚度方向上的小于30％的范围的球状的芯部区域例如就此可以视为是不足够的。另外该流速也不应大于0.7米每秒，从而避免在凝固前沿的区域中熔体的合金元素的贫化。在凝固前沿的区域中熔体合金元素的贫化在凝固的材料中是能够测量的。这种现象也称为“白亮带”或“白亮条”。白亮带会导致最终产品的不均匀的特性。

根据本发明的另一个优选的实施方式设置为，电磁制动器在铸模的上半部分中沿着第一横向以20至150毫米、优选以25至100毫米并且特别优选以75毫米与薄扁坯带坯的表面间隔。上述间隔在本发明的意义层面上特别是理解为电磁制动器和带坯表面之间的最小间隔。

附图说明

本发明的其他细节、特征和优点由附图、以及由借助附图对优选的实施方式的以下描述中得出。这些附图在此仅示出了本发明的举例性的实施方式，而这些实施方式并不限制本发明的实质性构思。

图1以示意性的截面图示出了根据本发明的一个举例性的实施方式的、用于薄扁坯连铸的设备。

图2a和2b以示意性的细节图示出了在铸模的区域中和在铸模下方的根据本发明的该举例性的实施方式的、用于薄扁坯连铸的设备。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部分始终标识有同样的附图标记并因此通常也分别仅提及或说明一次。在附图1中示出了以根据本发明的一个举例性的实施方式的连铸方法用于制造薄扁坯的设备1的示意性的截面图。

在本实施例中，金属的熔体2从钢浇包6运送到分配器3中并且由该分配器3通过浇铸管4(输入装置)浇铸到设备1的铸模5中。根据铸模5中的铸造液面7通过一个塞子8或者滑标来控制铸造管4的流量。铸模5包括具有向下开放的流通口的模子，该流通口具有矩形的横截面。模子的横侧面28以40到120毫米之间的距离相互间隔，由此使该铸模5适用于薄扁坯的浇铸。该模子由水冷铜板组成，其促使输入的金属熔体在铸模5的边缘区域中凝固。因此在该铸模5中，由连续输入的金属熔体2形成薄扁坯带坯9，其具有凝固壳10和在凝固壳10内的大部分尚未凝固的横截面11。可选地使该铸模5振荡，由此防止带坯表面在铸模5上的粘附。该薄扁坯带坯9沿着垂直的带坯抽出方向15通过该铸模5。在离开向下敞开的铸模5时，薄扁坯带坯9由具有多个带坯引导辊13的运输系统12(也称为连铸引导系统)接纳并且通过所谓的铸造弯曲部(Gieβbogen)14。该薄扁坯带坯9在此冷却直到完全凝固。

除了带坯抽出方向15之外还在图1中示出了第一横向18和第二横向30。第一横向18在此垂直于带坯抽出方向15并且平行于薄扁坯横侧面28(该薄扁坯横侧面28在图1中伸入到绘图平面中)的带坯表面法线延伸，而第二横向30垂直于带坯抽出方向15并平行于在薄扁坯横侧面28上的带坯表面而延伸，即，垂直于第一横向18延伸。

在铸模5的上方区域中设置有一个电磁制动器16(EMBR:ElectromagneticBrake)，其减慢在已经部分凝固的薄扁坯带坯9的内部中的金属熔体2的流速并由此减小在铸模5中的熔池液位波动。电磁制动器16在本实施例中包括两个设置在薄扁坯带坯9两侧的线圈。通过该电磁制动器16在铸模5的内部产生电磁场，其磁通密度优选为0.1至0.3特斯拉并特别优选基本上为0.2特斯拉。通过抑制在薄扁坯带坯9的部分凝固的边缘区域10之间的金属熔体2的流速可以防止浇铸液面波动、以及浇铸液面波动所引起的表面缺陷(所谓的壳缺陷)以及内部缺陷(例如铸造熔渣夹杂物)。

在铸模5的下方，按照本发明的设备1具有用于搅拌部分凝固的薄扁坯带坯9的未凝固的部分的电磁搅拌器17。该电磁搅拌器17在本实施例中包括沿着带坯的两个横侧面28延伸的线性磁场搅拌器。该线性磁场搅拌器经薄扁坯带坯9的宽度产生电磁行波场19(参见图2a和2b),该电磁行波场沿着相对于带坯抽出方向15垂直并且相对于带坯表面的横侧面28平行的第二横向30在薄扁坯带坯9的第一边缘区域20和与之相对的薄扁坯带坯9的第二边缘区域21之间循环往复地移动。该电磁行波场19在沿着带坯抽出方向15离铸模5或铸模底侧20至7000毫米之间、优选50至3000毫米的区域中产生并且在具有平均0.1至0.6特斯拉之间并优选基本上0.4特斯拉的磁通密度。该电磁行波场促使金属熔体的搅拌，由此起到在金属熔体中加速并且均匀的过热消除的作用。这有利地促使在薄扁坯带坯9的内部中形成具有精细颗粒的、球状的组织结构的较大的芯部区域，而通过电磁搅拌限制了粗的柱形晶体的结构。该效果有利地通过这样设定的电磁搅拌器17而实现，即，在部分凝固的薄扁坯带坯中的未凝固的部分的流速小于0.7米每秒并优选在0.2至0.7米每秒之间。尽管在薄扁坯的连铸过程中典型的较短的完全凝固时间和在薄扁坯带坯9的内部中小体积的液体部分的情况下，仍在凝固组织结构中形成了精细颗粒的、球状的芯部区域，由此抑制了在薄扁坯带坯9的边缘区域和中心区域之间的柱形晶体的产生。因此，在由连铸的薄扁坯制成的最终产品中可以减少纵向条纹、组织条纹结构、中心偏析以及内部易裂纹性，而提高了HIC稳定性以及机械特性和磁特性的均匀性。目前例如以过热，即，通过熔体实际温度减去液相线温度的温度差(在10至50开尔文之间、优选为30开尔文左右)的方式实施浇铸。也可以保持在更高的并且不过分的过热，从而消除以潜管堵塞形式的危险以及由其导致的带坯表面缺陷或者带坯断裂。

通过上述设备或上述方法制造特别是用于热轧带材或冷轧带材的薄扁坯。热轧带材或冷轧带材特别是用于制造(非晶粒取向或晶粒取向的)电工板或具有大于400兆帕斯卡的屈服极限值的高强度钢(例如调质钢)的板材。

在图2a和2b中以示意性细节图示出了根据本发明以上借助图1举例说明的实施方式的、在铸模区域中和在铸模下方的用于薄扁坯连铸的设备1。在图2a和2b的上方区域中分别示出了沿着相对于带坯抽出方向15平行的并且相对于第二横向30平行的截面图平面的截面图。在图2a和2b的下方区域中分别示出了沿着相对于带坯抽出方向15垂直的，即，相对于第一横向18和第二横向30垂直的截面图平面的、在电磁搅拌器17的区域中的截面图，该截面图对应于带坯9的横截面。

借助上方的附图分别可以看出，输入装置包括浸入位于铸模5中的金属熔体2的浇铸管4以及在浇铸液面7的下方在浇铸管4上形成的、在浇铸管4的下方部分中的排出孔22。金属熔体2借助排出孔22相对于薄扁坯带坯9的带坯抽出方向15以一定角度引入(参见流向箭头23)。在铸模5的下方设置通过未示出的电磁搅拌器17引起的电磁行波场19。设置在铸模5下方的电磁搅拌器17在铸模5的下方产生电磁行波场19，该电磁行波场又作用于一直能够到达铸模5中的、在一些情况下甚至到达熔池液位的流体。在根据图2a的实施例中，该电磁搅拌器17这样配置，以使得电磁行波场19包括两个子场：第一子场24和第二子场25。电磁行波场19的第一子场24在薄扁坯带坯9的中心26和薄扁坯带坯9的第一边缘区域20之间循环往复地游移，而电磁行波场19的第二子场25在该中心26和薄扁坯带坯9的第二边缘区域21之间循环往复地游移。电磁行波场19的移动通过移动箭头27示意性地示出。将该电磁行波场19划分为两个双向的、对称的子场以促使在薄扁坯带坯9的内部中的均匀的并且对称的流动并由此也促使快速并均匀地对过热进行排散。一方面由此促使了在带坯内部中的均匀的组织结构变细而另一方面促使在带坯宽度上的均匀的带坯的壳增长。以这种方式防止了通过电磁搅拌产生带坯断裂或者表面纵裂纹的潜在危险。另外，电磁搅拌器17优选这样调整，以使得通过搅拌器产生的金属熔体在凝固前沿的流速处于0.2至0.7米每秒之间。以这种方式确保了，一方面不会过度地弱化在带坯窄侧上的带坯的壳增长(减小带坯断裂危险)而另一方面避免了在电磁搅拌器17的作用范围中在凝固前沿上的过强的元素贫化(所谓的白亮带，即，C、Mn、Si、P、S等的贫化)。另外，电磁搅拌器17必须这样调整，以使得由电磁搅拌器17产生的在金属熔体2中的流动不会导致过度的槽液面波动并且不会导致在铸模5中增加的局部的槽液面过高。在此应使电磁搅拌器17与电磁制动器16的磁场强度相互协调。例如通过在接通电磁搅拌器17时将电磁制动器16的磁场强度以其基础值的20％至80％的幅度而提高到0.1至0.3特斯拉之间的数值来完成该协调。就此而言，作为基础值应理解为电磁制动器16在没有额外地使用电磁搅拌器17的条件下通常其使用的磁场强度。在没有使用电磁搅拌器17的条件下电磁制动器16的典型的基本设定为0.08至0.2特斯拉。

在图2a的下方的图示中可以示意性地看出铸模5的流通口的矩形横截面。电磁行波场19或两个子场24、25沿着横侧面28游移通过薄扁坯带坯9。

替代性地不将电磁行波场19分为两个子场24、25，而是沿着第二横向30在薄扁坯带坯9的第一边缘区域20和薄扁坯带坯9的相对的第二边缘区域21之间循环往复地移动。该实施例例如在图2b中示出。

以下的实施例通过根据图1和2a的设备实施：

实施例1：

薄扁坯带坯的内部中的凝固组织结构的精细化的结果的标准为球状的芯部区域的比例(GKZ)。球状的芯部区域以百分比的范围定义为GKZ(％)＝D_GKZ(mm)/D(mm)·100，其中D_GKZ＝球状的芯部区域的厚度而且D＝薄扁坯厚度。

因此，以钢种S420MC、5米每分钟的浇铸速度、在中间包中30开尔文的过热、65毫米的带坯厚度、1550毫米的带坯宽度以及1100毫米的铸模高度实施一个试验，其中，将电磁制动器(EMBR)设置在铸模的上半部中而将电磁搅拌器(EMS)设置在铸模的下方在运输系统的磁性辊之后。该电磁搅拌器或该电磁搅拌器的交变电磁场相对于浇铸液面以2960毫米的间距设置。在此实现了在以下表格中示出的结果：

该系列测试证实，通过接通设置在铸模下方的电磁搅拌器将球状的芯部区域的比例(GKZ)由0至40百分比提高至40至60百分比的比例。

实施例2：

一方面得出在钢包中的钢熔体的过热与球状的芯部区域比例之间的相关性，另一方面得出在电机钢的情况下由此引起的在最终带坯材上的纵向条纹与在具有2.4％硅的电机钢上以试验的方式确定的中心偏析之间的相关性：

由此得出，为了避免纵向条纹并且为了减少中心偏析，球状的芯部区域的比例(GKZ)应至少30百分比并优选大于50百分比。但是，应避免小于20K的过热，因为否则可能在铸模中出现以潜管堵塞(所谓的“Clogging”)的形式的问题，由此可能导致带坯表面缺陷或甚至导致带坯断裂。

随后通过具有2.4％硅的电机钢和具有63毫米的厚度、中间包中30开尔文的过热、1550毫米的带坯宽度以及1100毫米的铸模高度的薄扁坯、浇铸液面位于铸模底侧上方1000毫米、搅拌频率为6Hz、在凝固前沿的流体速度为0.4m/s的实施例示出了，通过相应地选择浇铸液面与电磁搅拌器(EMS)之间的间距可以在不同的浇铸速度V_G下实现所要求的、至少30百分比以及优选至少50百分比的球状的芯部区域的比例(GKZ)：

上述系列测试显示，在对于薄扁坯连铸设备而言常见的、在4至6m/min之间的浇铸速度(V)_G的条件下，为了达到50百分比的球状的芯部区域的比例必须将电磁搅拌器设置在铸模的熔池液位下方的2.8至3.8米之间，并且为了实现60百分比的球状的芯部区域的比例必须将电磁搅拌器设置在铸模的熔池液位下方的1.7至2.5米之间。但是通过使电磁搅拌器与熔池液位的间距在3.6至7.3米之间已经实现了满意的结果。

铸模或铸模底侧与电磁搅拌器之间的间距因此有利地处于20至7000毫米之间并优选处于50至3000毫米之间。替代性地，在100至7000毫米之间、500至6500毫米之间、700至6300毫米之间、700至4400毫米之间或者700至2800毫米之间的间距显然是特别有利的。

附图标记列表

1 设备

2 金属熔体

3 分配器

4 浇铸管

5 铸模

6 钢浇包

7 浇铸液面

8 塞子

9 薄扁坯带坯

10 凝固的带坯壳

11 未凝固的横截面

12 运输系统

13 带坯引导辊

14 铸造弯曲部

15 带坯抽出方向

16 电磁制动器

17 电磁搅拌器

18 第一横向(垂直于带坯抽出方向并且平行于薄扁坯横侧面的带坯表面法线延伸)

19 电磁行波场

20 第一边缘区域

21 第二边缘区域

22 在浇铸管的下方部分中的排出孔

23 流向箭头

24 第一子场

25 第二子场

26 中心

27 移动箭头

28 横侧面

29 铸模底侧

30 第二横向(垂直于带坯抽出方向并且平行于在薄扁坯横侧面上的带坯表面延伸或者垂直于带坯抽出方向并且垂直于第一横向延伸)

31 铸模上侧

Claims (24)

1.一种用于连铸薄扁坯的方法，包括以下方法步骤:

-将金属熔体(2)输送到铸模(5)中，

-由在所述铸模(5)中的所述金属熔体(2)成型部分凝固的薄扁坯带坯(9)，

-借助一个设置在所述铸模(5)的区域中的电磁制动器(16)减小部分凝固的薄扁坯带坯(9)中的金属熔体(2)的流速并且

-借助连铸引导系统(12)将部分凝固的薄扁坯带坯(9)从所述铸模(5)中引出，

其特征在于，

-部分凝固的薄扁坯带坯(9)的未凝固的部分借助在沿着所述薄扁坯带坯(9)的带坯抽出方向(15)下游处设置在所述铸模(5)下方的电磁搅拌器(17)搅拌，

-其中，借助所述电磁搅拌器(17)在薄扁坯带坯(9)的沿带坯抽出方向(15)上离所述铸模(5)20至7000毫米之间的区域中产生电磁行波场(19)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电磁行波场(19)在薄扁坯带坯(9)的沿带坯抽出方向(15)离所述铸模(5)50至3000毫米之间的区域中产生。

3.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，借助所述电磁制动器(16)在所述铸模(5)内部产生电磁场，其中，所述电磁制动器(16)在所述铸模的上半部分中沿着第一横向(18)优选以20至150毫米与所述薄扁坯带坯的表面间隔，所述第一横向垂直于所述带坯抽出方向(15)并且平行于在薄扁坯带坯(9)的横侧面(28)上的带坯表面法线延伸。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述电磁搅拌器(17)这样调整，以使得电磁行波场(19)沿着第二横向(30)从薄扁坯带坯(9)的第一边缘区域(20)向薄扁坯带坯(9)的与所述第一边缘区域(20)相对的第二边缘区域(21)移动，其中，所述第二横向垂直于所述带坯抽出方向(15)并且垂直于第一横向(18)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，电磁行波场(19)在经过1到60秒、优选1到10秒的时间间隔之后这样反转，即，电磁行波场(19)沿着第二横向(30)从薄扁坯带坯(9)的第二边缘区域(21)向薄扁坯带坯(9)的第一边缘区域(20)移动。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，借助电磁搅拌器(17)沿所述薄扁坯带坯(9)的宽度产生双向的、对称的电磁行波场(19)，其中，所述电磁搅拌器(17)这样调整，即，使得所述电磁行波场(19)的第一子场(24)从薄扁坯带坯(9)的中心(26)向薄扁坯带坯(9)的第一边缘区域(20)移动，而电磁行波场(19)的第二子场(25)从薄扁坯带坯(9)的中心(26向薄扁坯带坯(9)的与所述第一边缘区域(20)相对的第二边缘区域(21)移动。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，电磁行波场(19)在经过1到60秒、优选1到10秒的时间间隔之后这样反转，即，第一子场(24)从薄扁坯带坯(9)的第一边缘区域(20)向薄扁坯带坯(9)的中心(26)移动，而第二子场(25)从薄扁坯带坯(9)的第二边缘区域(21)向薄扁坯带坯(9)的中心(26)移动。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，借助电磁搅拌器(17)沿所述薄扁坯带坯(9)的宽度产生双向的、对称的电磁行波场(19)，其中，所述电磁搅拌器(17)这样调整，即，所述电磁行波场(19)的第一子场(24)从薄扁坯带坯(9)的第一边缘区域(20)向薄扁坯带坯(9)的中心(26)移动，而电磁行波场(19)的第二子场(25)从薄扁坯带坯(9)的与所述第一边缘区域(20)相对的第二边缘区域(21)向薄扁坯带坯(9)的中心(26)移动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，电磁行波场(19)在经过1到60秒、优选1到10秒的时间间隔之后这样反转，即，第一子场(24)从薄扁坯带坯(9)的中心(26)向所述第一边缘区域(20)移动，而第二子场(25)从中心(26)向所述第二边缘区域(21)移动。

10.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，借助电磁搅拌器(17)在所述薄扁坯带坯(9)的区域中产生电磁行波场，所述电磁行波场的磁通密度平均优选为0.1至0.6特斯拉、特别优选为0.3至0.5特斯拉并且完全特别优选基本上为0.4特斯拉。

11.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述电磁搅拌器(17)这样调整，以使得在部分凝固的在薄扁坯带坯(9)中未凝固的部分的流速为最少0.2米每秒或者最大0.7米每秒并且优选处于0.2至0.7米每秒之间。

12.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述电磁搅拌器(17)这样调整，以使得搅拌频率为最少0.1Hz或者最大10Hz并且优选处于0.1至10Hz之间。

13.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，借助所述电磁制动器(16)在所述铸模(5)内部产生电磁场，所述电磁场的磁通密度优选为0.1至0.3特斯拉、特别优选为0.15至0.25特斯拉并且完全特别优选基本上为0.2特斯拉。

14.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述方法用于制造具有厚度在40至120毫米之间的薄扁坯。

15.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述方法用于制造用于热轧带材或冷轧带材的生产的薄扁坯、特别是用于制造电工板或者优选具有大于400兆帕斯卡的屈服极限值的高强度钢的板材。

16.一种特别是借助根据上述权利要求中任意一项所述的方法用于连铸薄扁坯的设备(1)，具有：

-用于输入金属熔体(2)的输入装置，

-用于由已输入的金属熔体(2)成型部分凝固的薄扁坯带坯(9)的铸模(5)，

-设置在所述铸模(5)的区域中的电磁制动器(16)，其用于减小部分凝固的薄扁坯带坯(9)中的金属熔体(2)的流速和

-用于将部分凝固的薄扁坯带坯(9)从所述铸模(2)中引出的带坯引导系统(12)，

其特征在于，

-所述设备(1)具有一个沿着所述薄扁坯带坯(9)的带坯抽出方向(15)在下游设置在所述铸模(5)下方的电磁搅拌器(17)，所述电磁搅拌器用于搅拌部分凝固的薄扁坯带坯(9)的未凝固的部分，所述电磁搅拌器沿带坯抽出方向(15)以20至7000毫米之间的距离与所述铸模(5)间隔。

17.根据权利要求16所述的设备(1)，其中，所述电磁搅拌器(17)沿带坯抽出方向(15)以50至3000毫米之间的距离与所述铸模(5)间隔。

18.根据权利要求16或17所述的设备(1)，其中，所述电磁搅拌器(17)包括一个用于在所述薄扁坯带坯(9)的区域中产生电磁行波场(19)的线性磁场搅拌器，其中所述电磁行波场的移动方向垂直于带坯抽出方向(15)并且平行于第二横向(30)取向，所述第二横向垂直于带坯抽出方向(15)并且平行于在薄扁坯带坯(9)的横侧面(28)上的带坯表面延伸，并且其中，所述电磁行波场(19)的移动方向是能够反转的。

19.根据权利要求18所述的设备(1)，其中，所述电磁搅拌器(17)这样配置，以使得所述电磁行波场(19)的第一子场(24)从薄扁坯带坯(9)的中心(26)向薄扁坯带坯(9)的第一边缘区域(20)移动，而电磁行波场(19)的第二子场(25)从薄扁坯带坯(9)的中心(26)向薄扁坯带坯(9)的与所述第一边缘区域(20)相对的第二边缘区域(21)移动。

20.根据权利要求18所述的设备(1)，其中，所述电磁搅拌器(17)这样配置，以使得电磁行波场(19)沿着第二横向(30)从薄扁坯带坯(9)的第一边缘区域(20)向薄扁坯带坯(9)的与所述第一边缘区域(20)相对的第二边缘区域(21)移动。

21.根据权利要求16至20中任意一项所述的设备(1)，其中，所述电磁搅拌器(17)沿着第一横向(18)与所述薄扁坯带坯(9)的表面间隔20至1000毫米、优选20至200毫米并特别优选20至40毫米，所述第一横向垂直于带坯抽出方向(15)并且垂直于第二横向(30)延伸。

22.根据权利要求16至21中任意一项所述的设备(1)，其中，所述电磁搅拌器(17)这样配置，以使得在部分凝固的在薄扁坯带坯(9)中未凝固的部分的流速在0.2至0.7米每秒和/或搅拌频率在0.1至10Hz之间。

23.根据权利要求16至21中任意一项所述的设备(1)，其中，所述电磁制动器(16)在所述铸模的上半部分中沿着第一横向(18)优选以20至150毫米的距离与所述薄扁坯带坯的表面间隔。

24.根据上述权利要求中任意一项所述的设备(1)，其中，所述设备(1)设置用于制造用于热轧带材或冷轧带材的生产的薄扁坯、特别是用于制造电工板或者优选具有大于400兆帕斯卡的屈服极限值的更高强度的钢的板材。